Organizarea unei baze de date

Organizarea unei baze de date

O baza de date poate fi privita din mai multe puncte de vedere:

Punctul de vedere al utilizatorilor. Acestia lucreaza cu anumite parti componente ale bazei de date numite vederi. Vederile sunt descrise prin subscheme in sublimbaje ale limbajului de descriere a datelor (SLDD). De asemenea, utilizatorii por sa primeasca raspunsuri la diferitele cereri formulate prin intermediul limbajului de prelucrare a datelorce sunt specifice structurilor virtuale date de vederi.

Punctul de vedere al administratorului bazei de date. Acesta integreaza toate vederile referitoare la baza de date intr-un singur model numit schema conceptuala. Schema conceptuala constituie nivelul logic al bazei de date.

Punctul de vedere al implementatorului bazei de date. De obicei el coincide cu administratorul bazei de date, care priveste baza de date ca pe o colectie de fisiere memorate pe diferite medii externe cum sunt benzile si discurile magnetice. Acesta constituie nivelul fizic al bazei de date.

Fiecare dintre cele trei nivele contine subnivele. Organizarea fiecarui subnivel este corespunzatoare utilizatorului care poate fi un utilizator obisnuit sa unul cu cunostinte complexe de programare. Nivelul fizic poate si el sa contina un subnivel logic, in care conteaza semnificatia diferitelor campuri din inregistrarile fisierelor si structurilor de date asociate, si un subnivel fizic, in care esential este numai modul de organizare si gestionare a blocurilor pe memoria externa.

Primele doua nivele sunt descrise prin planuri ce constau in enumerarea tipurilor de entitati ce apar in baza de date, relatiile dintre aceste tipuri de entitati si modul de trecere de la notiunile acestui nivel la nivelul imediat urmator.

In mod curent, aceste planuri se numesc scheme externe, subscheme conceptuale sau vederi pentru primul nivel si scheme conceptuale pentru al doilea nivel. Descrierile la nivel fizic sunt facute prin scheme interne sau scheme fizice.

v  Schemele externe

Informatiile ce apar in schemele externe pot fi luate ca atare din nivelul logic sau fizic sau pot fi deduse din aceste informatii pe baza unor calcule. Spre exemplu, daca avem intr-o vedere atributul varsta, acesta nu este indicat din cauza permanentei modificari a continutului.

Se foloseste la nivel logic un atribut data nasterii care, prin scadere din data curenta permite aflarea varstei persoanei respective. Alte informatii ce pot sa apara si care nu sunt prevazute in schemele conceptuale privesc numarul de elemente ce apar intr-o multime, media valorilor unei multimi de elemente numerice si alte informatii asemanatoare.

Vederile sunt definite prin intermediul unui sublimbaj de definire a datelor (SLDD) care, de cele mai multe ori este inclus in LDD sau este foarte apropiat ca structura de LDD. Exista sisteme de baze de date care permit mai multe SLDDin acelasi timp, fiecare utilizator alegandu-si modul propriu de descriere a datelor. Informatiile ce se obtin din baza de date pot fi apoi prelucrate prin proceduri scrise in anmite limbaje de programare.

Pentru utilizatorul obisnuit, modul de definire a vederilor este transparent, el putand sa obtina sau sa modifice informatile dorite prin intermediul unor comenzi cu structura data, folosind forme predefinite pe care le completeaza sau utilizand un sistem de meniuri.

In reprezentarea intuitiva a vederilor intervin notiunile de entitate, relatie, atribut, cheie, functionalitate, diagrama si altele care vor fi definite ulterior.

Notiunea de entitate nu se poate defini formal, fiind o notiune primara. Mai multe elemente de acelasi tip formeaza o entitate. O problema foarte importanta in definirea entitatilor este fixarea entitatilor asociate ei, adica a claselor de obiecte cu care se opereza in vederea respectiva.

Fiecare entitate este descrisa de o multime de proprietati esentiale numite atribute care, pentru diferitele elemente ale entitatii pot sa primeasca valori din anumite multimi numite domeniul atributului respectiv. Domeniile sunt submultimi ale multimii numerelor reale, ale multimii numerelor intregi sau ale multimii sirurilor de caractere. Alegerea atributelor asociate entitatilor este o problema foarte importanta in definirea vederilor.

Un atribut sau o multime de atribute pentru care valorile asociate determina in mod unic orice element al entitatii respective se numeste cheie. In mod obisnuit, orice entitate admite cel putin o cheie, deci implicit se considera ca toate elementele unei entitati sunt distincte. In cazurile in care exista elemente care sa aiba aceleasi valori pentru toate atributele, se ia drept cheie un atribut suplimentar reprezentat de numarul asociat elementului in entitatea respectiva, care defineste in mod unic elementul.

Numim relatie intre entitatile E₁, E₂,,E_k orice submultime a produsului cartezian al multimilor elementelor celor k entitati, adica multimi de elemente de forma (e₁, e₂,,e_k), unde e₁ este un element din E₁, e₂ este un element din E₂ etc. O asfel de relatie o notam REL(E₁, E₂,, E_K), unde REL este numele asociat relatiei si spunem ca relatia are aritatea k. De cele mai multe ori se lucreaza cu relatii binare, k=2.

ANALIZA: Filtre numerice iir - lucrarea de laborator ANALIZA: Recursivitate - proiect de tehnologie didactica

Se poate face o clasificare a relatiilor binare in functie de cate elemente corespund fiecarui element dintr-o entitate in cealalta entitate:

Relatie unu la unu (1:1) – in cazul in care fiecarui element din prima entitate ii corespunde cel mult un element din a doua entitate si reciproc;

Relatie unu la mai multi (1:N) – in cazul in care fiecarui element al primei entitati ii pot corespunde mai multe elemente din cea de a doua entitate, dar fiecarui element din a doua entitate ii corespunde cel mult un element din prima entitate;

Relatie mai multi la mai multi (M:N) – in cazul in care fiecarui element al primei entitati ii pot corespunde mai multe elemente din cea de a doua entitate si reciproc.

In practica, cele mai des intalnite sunt ultimele doua tipuri de relatii, dar la implementarea bazelor de date, ultimul tip se reduce de obicei la relatii de tipul 1:N.

v  Scheme conceptuale

Schema conceptuala a bazei de date combina subschemele vederilor ce privesc o anumita aplicatie intr-un model unitar.

Modul de descriere si de reprezentare este acelasi cu modul de descriere si de reprezentare al vederilor.

Si in schema conceptuala intervin notiunile de entitate, relatie, cheie, etc.

In combinarea vederilor se tine seama de posibilitatea identificarii unor entitati, de transformarea unor relatii, de completarea unor informatii si de modul de reconstituire a informatiilor la nivelul vederilor. Mai trebuie sa se tina seama si de modelul de baze de date ales pentru cazul particular dat.

O schema conceptuala trebuie sa se bazeze pe un model teoretic, sa fie simpla, usor de inteles si de prelucrat.

Principii aplicate unei scheme conceptuale:

numarul elementelor ce o constituie sa nu fie prea mare;

conceptele diferite sa fie folosite separat;

sa se pastreze simetriile;

sa se mentina sub control redondantele.

Sistemele de gestiune a bazelor de date au fost clasificate in trei grupe mari, in functie de tipul structurilor cu care lucreaza si de structurile obtinute :

modelul retea permite lucrul cu entitati si cu relatii binare de tipul unu la unu si unu la mai multi, diagrama rezultata fiind un graf oarecare;

modelul arborescent (ierarhic) permite lucrul cu entitati si cu relatii binare de tipul unu la unu si unu la mai multi iar diagrama este alcatuita dintr-o multime de arbori;

modelul relational in care intervin numai relatii si operatii cu aceste relatii.

v  Scheme interne

Schemele interne descriu anumite fisiere utilizate pentru memorarea informatiilor bazei de date si modul de operare cu ele.

Traducerea schemelor conceptuale in scheme interne se face de obicei automat de catre SGBD. Pe langa stabilirea diferitelor tipuri de inregistrari utilizate in reprezentarea fizica a datelor se specifica si existenta indecsilor asociati unor fisiere, semnificatia campurilor inregistrarilor, ordinea de aparitie a inregistrarilor si modul de acces.

Schema generala a unei baze de date:

utilizator 1 utilizator 2utilizator 3utilizator 4 utilizator5

zonazona zona zona zona

lucru 1  lucru 2 lucru 3lucru 4 lucru 5

Vedere V1 Vedere V2

TransformareaTransformarea

Vedere V1-model conceptualVedere V2-model conceptual

Sistemul

Modelul conceptualde gestiune

(Descrierea bazei al bazei de date

de date) (SGBD)

Transformarea

Model conceptual-nivel intern

Nivelul intern

Baza de

date fizica

Din punct de vedere al arhitecturii bazei de date s-ar putea adopta doua modele :

o       Arhitectura cu trei nivele

o       Arhitectura client-server

Arhitectura cu trei nivele cuprinde ninellul extern, nivelel conceptual si nivelul intern :

Nivelul extern

(viziune utilizator

individual)

Nivelul conceptual

(viziune comunitate

de utilizatori)

Nivelul intern

(punct de vedere

memorat)

In cazul arhitecturii client-server sistemulbazei de date poate fi considerat ca alcatuit dintr-un server si mai multi clienti. Serverul este SGBDul in sine, iar clientii sunt diferitele aplicatii care sunt executabile: