Ще недавно вважалось, що обсяг даних, який опрацьовує людство, подвоюється кожні 10 років. За оцінками сучасних фахівців, 90 % даних, які існували, наприклад, у 2017 році, було створено за попередні 2 роки. У цьому параграфі ви дізнаєтеся як можна упорядковувати великі обсяги інформації.

База даних

Кілька тонн книжкової макулатури містять багато інформації, якою практично неможливо скористатися. Навіть якщо ви впевнені, що в стосі книжок є потрібна, то знайти і скористатися нею надзвичайно важко. Інша річ, коли книжки упорядковані за жанрами на полицях бібліотеки, тоді таку сукупність книжок можна назвати базою даних.

База даних — це упорядкована сукупність взаємопов’язаних

даних.

Наприклад, базами даних (БД) також можна назвати шкільні журнали обліку успішності, архіви, описи майна і матеріалів, бухгалтерські документи, особові справи учнів, реєстраційні дані власників авто тощо.

Електронна БД являє собою файл або сукупність файлів спеціального формату, які містять належним чином структуровані дані, призначені для зберігання, накопичення, опрацювання та використання за допомогою комп’ютера.

Залежно від структури упорядкування даних розрізняють такі моделі БД (рис. 22.1):

• ієрархічну (а);

• мережеву (б);

• реляційну (в);

• об’єктно-орієнтовану (г);

• гібридну та інші (гіпертекстові, багатовимірні тощо).

Ієрархічна база даних

До основних понять ієрархічної структури БД належать вузол, рівень, зв’язок (рис. 22.2). Ознайомимося з ними докладніше.

Вузол — це інформаційна модель, що містить певні дані.

Зв’язок — це взаємозалежність двох вузлів.

Рівень визначає ступінь підпорядкування вузлів БД.

В ієрархічній БД кожен вузол на нижчому рівні має зв’язок тільки з одним вузлом вищого рівня (рис. 22.2).

ПРИКЛАД 1.

За ієрархічною моделлю функціонують файлова система комп’ютера (рис. 22.3), підрозділи збройних сил, побудовано адміністративно-територіальний устрій більшості країн, створюється генеалогічне (родинне) дерево тощо.

Мережева база даних

Мережева модель бази даних — це сукупність об’єктів різного рівня, де кожен об’єкт може бути зв’язаний з іншими.

Складовими мережевої моделі БД також є рівень, вузол і зв’язок. Проте в ній можливий довільний зв’язок між елементами сусідніх рівнів, тобто елемент нижчого рівня може мати зв’язок з декількома елементами свого або вищого рівня.

ПРИКЛАД 2.

Дані про клієнтів банків можуть зберігатися у БД різних банків і бути пов’язаними між собою (рис. 22.4).

Реляційна база даних

Реляційна БД являє собою сукупність взаємопов’язаних таблиць. Пошук даних у реляційній БД зводиться до аналізу зв’язків між таблицями та пошуку перетину рядків і стовпців у відповідних таблицях.

ПРИКЛАД 3.

Школярам добре відома реляційна БД у вигляді таблиць успішності класного журналу (рис. 22.5).

Ви з 7-го класу знайомі з реляційними БД, створюваними в табличному процесорі Excel, наприклад, у вигляді тих же таблиць успішності (рис. 22.6).

Об’єктно-орієнтовані та гібридні бази даних

В об’єктно-орієнтованих БД дані зберігаються у вигляді абстрактних об’єктів, наділених певними властивостями і можливостями (методами) взаємодії з іншими об’єктами. У таких БД зручно встановлювати складні взаємозв’язки між об’єктами (рис. 22.7).

Гібридні БД поєднують можливості реляційних і об’єктних моделей, тому їх часто називають об ’єктно-реляційними.

Модель «сутність — зв’язок»

Модель «сутність — зв’язок» — це схематичне відображення змістового (семантичного) зв’язку об’єктів БД.

Сутність — це іменований інформаційний об’єкт.

ПРИКЛАД 3.

Приклади сутностей: клас, учень, оцінка, тема, підручник, учитель, співробітник, відділ, підриємство тощо.

Сутність у моделі зазвичай позначається прямокутником, у якому крім назви сутності можуть бути записані її характеристики — атрибути (рис. 22.8). Іноді атрибути поміщають в овали (рис. 22.9).

Оцінка

Предмет

Дата

Рис. 22.8

Зв’язок — це залежність між двома сутностями, охарактеризована дієсловом.

Зазвичай зв’язки позначаються підписаними лініями або ромбами (рис. 22.9).

Існує три типи зв’язків між сутностями. Розглянемо таблию.

Тип зв’язку	Приклад	Позначення
Один-до-одного	Кожен учень має один щоденник
Один-до-багатьох (багато-до-одного)	Один учитель навчає багатьох учнів
Багато-до-багатьох	Багато учнів вивчають по кілька предметів

ПРИКЛАД 5.

Якщо сутностями БД класного журналу вважати Учні, Оцінки, то модель «сутність — зв’язок» такої БД може бути проілюстрована рис. 22.9.

Системи керування базами даних

База даних є лише сховищем упорядкованої сукупності даних.

Системи керування базами даних — це комплекс засобів і

методів для створення, збереження, оновлення та пошуку інформації в базах даних з контролем доступу до них.

Приклад 6.

Книжковою базою даних є бібліотека, а системою керування такої БД можна вважати бібліотечний каталог (рис. 22.10), який дозволяє відстежувати обіг книжок, проводити пошук за назвами чи прізвищами авторів та/або за кодами УДК (універсальний десятковий код) чи ББК (бібліотечно-бібліографічна класифікація),

позначеними на перших сторінках книжки.

Електронна система керування базою даних — це комплекс програмних засобів для забезпечення пошуку та опрацювання даних у БД.

Системи керування базами даних (СКБД) дозволяють ефективно працювати з БД, в яких обсяг і/або представлення даних робить неможливим їх ручне опрацювання.

ПРИКЛАД 7.

Операційні системи (ОС) комп’ютерів виконують функції СКБД, дозволяючи створювати, змінювати, відшукувати та проводити інші операції з об’єктами ОС (файлами, папками, налаштуваннями тощо).

ПРИКЛАД 8.

Прикладами електронних СКБД є Microsoft Access, Microsoft SQL Server, MySQL, PostgreSQL, Oracle, Sybase, Interbase, Firebird, IBM DB2 та інші.

ЦІКАВИНКА. Історія розвитку СКБД налічує майже 50 років. У 1968 році у США була введена в експлуатацію перша промислова СКБД IMS фірми IBM.

У розвиток теорії баз даних значний внесок було зроблено американським математиком Едгаром Франком Коддом (рис. 22.11), який є творцем реляційної моделі баз даних. У 1981 році Е. Ф. Кодд одержав за створення реляційної моделі і реляційної алгебри престижну премію Тюрінга американської асоціації з обчислювальної техніки.

Питання для самоконтролю

1. Чи містить гора книжкової макулатури інформацію (дані) і чи можна назвати її базою даних? Чому?

2. Наведіть приклади паперових баз даних.

3. Наведіть приклади ієрархічних зв’язків.

4. У чому схожість і відмінність ієрархічних і мережевих баз даних?

5. Що являє собою реляційна база даних?

6. Яке призначення СКБД? Наведіть приклади електронних СКБД.

Вправа 22

Опрацювати моделі та об’єкти баз даних.

1) Створіть на хмарному диску (наприклад, в обліковому записі Google) документ, у якому зберігатимете розв’язки завдань.

Перейменуйте документ своїм прізвищем, додавши до назви номер вправи: (наприклад: Сумлінна Ліна Вправа 22).

2) Надайте доступ учителю для редагування створеного вами документа.

3) Запишіть у документ назву та автора (авторів) друкованного видання (книжки), наданого вам вчителем.

Знайдіть у книжці і запишіть у документ коди УДК і /або ББК.

4) Знайдіть в інтернеті таблиці УДК і/або ББК, завантажте та/або відкрийте їх. Визначте за знайденими таблицями і запишіть у документ класифікаційну назву, що відповідає кодам УДК і/або ББК наданої вам книжки.

5) Запишіть (зобразіть) у документі довільний приклад зв’язку сутностей БД один-до-одного (окрім наведених у підручнику).

Запишіть (зобразіть) у документі довільний приклад зв’язку сутностей БД один-до-багатьох (окрім наведених у підручнику).

Запишіть (зобразіть) у документі довільний приклад зв’язку сутностей БД багато-до-багатьох (окрім наведених у підручнику).

6) У довільному графічному редакторі зобразіть ієрархічну модель структури (рис. 22.12) вашої школи до рівня класів.

Підпишіть рівні та вузли схеми, зоьбраженої у пункті 11. Скопіюйте створений рисунок у документ на хмарному диску.

Комп’ютерне тестування

Виконайте тестове завдання 22 з автоматичною перевіркою результату.

 

 

Це матеріал з підручника Інформатика 9 клас Бондаренко 2022