Чому для збереження табличних даних може бути недостатньо однієї електронної таблиці?

Як ви вже знаєте, таблиця — це зручний спосіб зберігання відомостей про набори однотипних об'єктів. Кожен рядок у таблиці відповідає певному об'єкту, а стовпець — певній властивості об'єктів. А якщо таких наборів кілька? Очевидно, для їх зберігання потрібно кілька таблиць! І ці таблиці зазвичай будуть взаємопов'язані. Такі системи взаємопов'язаних таблиць називаються реляційними (табличними) базами даних. І їх ми вивчатимемо в курсі інформатики в 9 класі.

Завдання № 1

1) Відомості про які об'єкти зберігаються в зображеній таблиці?

2) Наведи приклади об'єктів, їхніх властивостей та значень властивостей із зображеної таблиці.

Номерний знак	Модель	Рік випуску	Маршрут	довжина (км)	Кількість зупинок
AA3129KH	CityLAZ-12	2010	9	7,3	18
AA1684PT	Богдан А144	2017	9	7,3	18
AI4124KK	CityLAZ-12	2012	9	7,3	18
AA3312TB	МАЗ 103	2001	9	7,3	18
AI2917KT	Богдан А144	2017	12	5,4	14
AA4409KH	CityLAZ-12	2012	12	5,4	14

Завдання № 2

У зображеній вище таблиці зберігаються відомості як про автобуси, так і про маршрути, якими ці автобуси курсують. Таке зберігання в одній таблиці інформації про різнотипні об'єкти має недоліки. Спробуй визначити, які саме, відповівши на запитання.

1) У скількох рядках містяться відомості про маршрут № 9 та про маршрут № 12?

2) Припустимо, що маршрут № 9 продовжили. Тепер його довжина становить 9 км і він має 20 зупинок. Значення у скількох клітинках таблиці потрібно оновити, щоб відобразити ці зміни?

3) Припустимо, що відомості про маршрут № 9 у деяких рядках оновили, а в деяких — залишили старими. Поясни, чому в такому випадку відомості про маршрут № 9 буде втрачено.

4) Поясни, що означає принцип ненадлишковості даних і чому через надлишковість дані може бути втрачено. Можеш скористатися рубрикою «Запитання-відповіді».

Завдання № 3

Для уникнення надлишковості таблицю потрібно поділити на дві: Автобуси та Маршрути.

Номерний знак	Модель	Рік випуску
AA3129KH	CityLAZ-12	2010
AA1684PT	Богдан А144	2017
AI4124KK	CityLAZ-12	2012
AA3312TB	МАЗ 103	2001
AI2917KT	Богдан А144	2017
AA4409KH	CityLAZ-12	2012

Маршрут	довжина (км)	Кількість зупинок
9	7,3	18
12	5,4	14

Однак тепер незрозуміло, який автобус яким маршрутом курсує. Нижче описано два способи, якими це можна вказати. Один із цих способів значно кращий за інший. Обери кращий спосіб і поясни, які недоліки має гірший. Можеш скористатися рубрикою «Запитання-відповіді».

До таблиці Автобуси додати стовпець Номер маршруту, де вказувати маршрут, яким курсує автобус.

До таблиці Маршрути додати стовпець Номер автобуса, де вказувати номери автобусів, що курсують цим маршрутом.

Завдання № 4

1) Поясни, що таке ключ таблиці.

2) Для кожної з наведених нижче таблиць вкажи, які стовпці можуть бути ключовими.

3) Чому стовпець Прізвище в таблиці Люди не можна вважати ключовим, хоча значення в ньому не повторюються?

Люди

№ паспорту	Прізвище	ім'я	Рік народження
КМ 381421	Круглєня	дмитро	2007
РТ 905129	Жук	Ольга	2006
РС140418	Кашпур	Ольга	2006
НС 781392	Шпитько	Микита	2006

Ноутбуки

виробник	модель	Процесор	серійний номер
Asus	Asus Vivobook 15	AMD Ryzen 7	FNBL34-701835
Acer	Aspire 7	Intel Core i5	XD-05-41895632
Asus	E502M	Intel Byt-M 2Core	FMXD77-394777
HP	1U9R5EA	AMD Ryzen 5	31280540037

Автобуси

номерний знак	модель	Рік випуску
AA3129KH	CityLAZ-12	2010
AA1684PT	Богдан А144	2017
AI4124KK	CityLAZ-12	2012
AA3312TB	МАЗ 103	2001
AI2917KT	Богдан А144	2017
AA4409KH	CityLAZ-12	2012

Маршрути

номер	довжина (км)	Кількість зупинок
9	7,3	18
12	5,4	14

Завдання № 5

Для кожної пари зображених таблиць опиши зв'язок, який можна між ними організувати, а також поясни, як саме це зробити.

Вулиці

назва	довжина	тип
вереснева	1,1	вулиця
Ремонтний	0,3	провулок
Шевченка	2,3	бульвар
Перемоги	12	проспект

Будинки

номер	Кількість поверхів	Кількість квартир
11	16	127
9	16	127
8	9	104
8а	3	14

Планети

назва	маса, кг	Радіус, км
венера	4,869Е+24	6052
Земля	5,974Е+24	6371
Марс	6,419Е+23	3376
юпітер	1,899Е+27	69911

Супутники

назва	маса, кг	Радіус, км
Місяць	7,347Е+22	1737
Титан	1,345Е+23	2575
Іо	8,921Е+22	1821
Ганімед	1,482Е+23	2634

Ноутбуки

виробник	модель	Екран
Apple	MacBook Air M1	13,3
Asus	M513IA-BQ533	15,6
Lenovo	IdeaPAD 3	15,6
Dell	Latitude 5411	14

Процесори

виробник	модель	Швидкість, мгц
Intel	І5	4100
Intel	І7	4700
AMD	Ryzen 9	3700
Apple	M1	3200

ЗАПИТАННЯ-ВІДПОВІДІ

Чому зберігання даних у таблиці може бути надлишковим?

Надлишковість означає багаторазове повторення тієї самої інформації. На малюнку наведено приклад таблиці, в якій відомості про номер квартири, її площу та поверх повторюються 3 рази.

номер квартири	Площа квартири	Поверх	Прізвище	ім'я	стать
41	39	1	Огороднік	юлія	ж
41	39	1	Огороднік	Євген	ч
41	39	1	Огороднік	Микола	ч
87	77	9	Чубенко	Іван	ч
87	77	9	Чубенко	Інна	ж

Найпоширенішою причиною надлишковості є подання в одній таблиці відомостей про різнорідні об'єкти. Наприклад, у зображеній вище таблиці подано відомості і про квартиру, і про її мешканців. Через це відомості про квартиру доводиться повторювати стільки разів, скільки в ній мешкає людей.

які недоліки має надлишкове зберігання даних?

Основні недоліки надлишковості даних: витрачається зайва пам'ять для зберігання даних.

У разі змінення даних доводиться вносити зміни багаторазово. виникає можливість ситуації, коли про один той самий об'єкт будуть зберігатися суперечливі відомості. Наприклад, у зображеній таблиці квартира № 41 має площу і 39 кв. м, і 65 кв. м водночас, розташована водночас і на 1-му, і на 5-му поверсі.

номер квартири	Площа квартири	Поверх	Прізвище	ім'я	стать
41	39	1	Огороднік	юлія	ж
			Огороднік	Євген	ч
			Огороднік	Микола	ч
87	77	9	Чубенко	Іван	ч
87	77	9	Чубенко	Інна	ж

Отже, надлишковість призводить до суперечливості даних, а суперечливі дані — це втрачені дані. Адже із зображеної таблиці неможливо видобути інформацію про справжню площу квартири № 41 і поверх, на якому вона розташована. Цю інформацію втрачено.

Як уникнути надлишкового зберігання даних?

Найчастіше причиною надлишковості є зберігання відомостей про різнотипні об'єкти в одній таблиці. Тоді цю таблицю потрібно поділити. У кожній з отриманих у результаті таблиць мають зберігатися відомості лише про один тип об'єктів.

Квартири та люди

номер квартири	Площа квартири	Поверх	Прізвище	ім'я	стать
41	39	1	Огороднік	юлія	ж
41	39	1	Огороднік	Євген	ч
41	39	1	Огороднік	Микола	ч
87	77	9	Чубенко	Іван	ч
87	77	9	Чубенко	Інна	ж

Квартири

номер квартири	Площа квартири	Поверх
41	39	1
87	77	9

люди

Прізвище	ім'я	стать
Огороднік	юлія	ж
Огороднік	Євген	ч
Огороднік	Микола	ч
Чубенко	Іван	ч
Чубенко	Інна	ж

Що таке база даних?

База даних — це така структура даних, яка гарантує їхню узгодженість і мінімізує можливість втрат інформації. Щоб забезпечити ці властивості, проєктувальники баз даних керуються, як правило, принципом мінімальної надлишковості.

Які бази даних називаються реляційними?

Реляційними називаються бази даних, у яких усі дані зберігаються в таблицях. Слово «реляційний» походить від англійського relation. Цей термін перекладається як «відношення» і позначає математичний об'єкт, який найзручніше зображувати у вигляді таблиці.

Реляційна модель даних була запропонована в 1970 р. британським математиком Е. Коддом. У 1980-х роках бази даних реля-ційного типу стали домінуючими і залишаються такими дотепер.

які ще бувають різновиди баз даних, крім реляційних?

У «дореляційну» епоху найбільш поширеними були ієрархічні та мережеві бази даних. дані в цих базах зберігалися не в таблицях, а у вигляді інших структур, елементи яких вказували один на один. (Зауважте, що в таблицях ніяких «вказівників» немає.) Перевагою ієрархічних та мережевих систем була можливість забезпечувати швидший доступ до даних, а недоліком — складність роботи з ними. Зі зростанням потужності комп'ютерів ця перевага стала не дуже суттєвою, однак останнім часом, коли виникла потреба опрацьовувати величезні обсяги даних з Інтернету, питання швидкодії знову виходить на передній план і новітні нереляційні підходи до зберігання даних поступово завойовують своє «місце під сонцем».

як співвідносяться дані та елементи таблиць?

У кожному рядку таблиці зберігаються відомості про певний об'єкт, а таблиця в цілому містить інформацію про набір однотипних об'єктів. Кожен стовпець відповідає певній властивості таких об'єктів, а клітинка — значенню властивості для конкретного об'єкта.

ноутбуки

виробник	модель	Екран
Apple	MacBook Air M1	13,3
Asus	M513IA-BQ533	15,6
Lenovo	IdeaPAD 3	15,6
Dell	Latitude 5411	14

Що таке ключ таблиці?

Ключем називається стовпець або набір стовпців таблиці, значення в яких є унікальними, а отже, можуть ідентифікувати об'єкти. Унікальність означає, що значення не можуть повторюватися (не лише для конкретного наповнення таблиці, а й для будь-якого можливого наповнення).

Що означає зв'язок «один-до-багатьох» між таблицями?

Між таблицями А та в існує зв'язок «один-до-багатьох», якщо:

1) кожному об'єкту з таблиці А може відповідати будь-яка кількість об'єктів із таблиці В;

2) кожному об'єкту з таблиці В може відповідати не більше одного об'єкта з таблиці А.

Наприклад, у кожній квартирі може мешкати різна кількість людей, але кожна людина проживає лише в одній квартирі.

як створити зв'язок «один-до-багатьох»?

Для цього потрібно в таблицю, що розташована з боку «багато», додати стовпець і записати в ньому значення ключів відповідних об'єктів іншої таблиці.

Наприклад, у таблицю Люди додаємо стовпець Квартира і вказуємо в ньому номери квартир, де люди проживають. Ці номери мають бути значеннями з ключового стовпця таблиці Квартири.

ПЕРЕВІР СЕБЕ

1. Які елементи таблиці відповідають поняттям «об'єкт», «властивість об'єкта», «значення властивості об'єкта»?

2. Чому саме той стовпець, дані у якому не повторюються, може бути ключовим?

3. Поясни, що означає фраза «таблиці А і В пов'язані зв'язком один-до-багатьох».

4. Чому під час моделювання зображеного зв'язку «один-до-багатьох» між таблицями А та В додатковий стовпець створюють саме в таблиці В, а не А?

5. Між якими парами зображених таблиць можна створити зв'язки «один-до-багатьох»? Опиши ці зв'язки словами та поясни, чому їх можна охарактеризувати як «один-до-багатьох».

6. Очевидно, що одна людина може прочитати багато книжок. Однак зв'язок між таблицями Люди та Книжки не є зв'язком типу «один-до-багатьох». Поясни чому.

7. Який існує зв'язок між традиційним значенням слова «ключ» і значенням цього терміна в базах даних?

8. Поясни переваги баз даних над електронними таблицями.

 

 

Це матеріал з підручника Інформатика 9 клас Коршунова 2022