§ 44. Основные понятия

Определения и обозначения

База данных — организованная совокупность взаимосвязанных данных, предназначенная для хранения и поиска сведений. Данные в ней устроены так, чтобы их можно было быстро находить и использовать. Это удобнее, чем разыскивать нужную информацию в разрозненных файлах или записях.

Система управления базами данных, или СУБД, — программа для создания, ведения и обработки базы данных. Она предоставляет инструменты для работы с информацией и помогает поддерживать её порядок. СУБД позволяет пользователю обращаться к данным без ручного управления тем, как именно они хранятся.

Таблица — способ представления данных об объектах одного типа в строках и столбцах. Например, сведения о книгах можно собрать в таблицу, где каждая строка относится к одной книге. Такая форма помогает сравнивать объекты по одинаковым признакам.

Поле описывает отдельный признак объекта, а запись содержит значения всех полей для одного объекта. В таблице книг полями могут быть название и год издания, а запись объединит значения этих признаков для конкретной книги. Такое разделение помогает отличать перечень признаков от сведений об отдельных объектах.

Как это устроено

Большой объём сведений трудно искать, если он хранится как неупорядоченный набор: одинаковая информация может оказаться записана по-разному, а нужное значение — потеряться среди остальных. В базе данные объединяют по общей теме и организуют по правилам. Поэтому сведения об объектах можно сравнивать, находить и обрабатывать систематически.

В таблице столбцы задают признаки, общие для всех объектов, а строки собирают значения признаков для каждого конкретного объекта. Если таблица описывает учеников, в одном столбце могут находиться даты рождения, а в одной строке — все сведения об одном ученике. Благодаря такому устройству легко увидеть, к какому объекту и признаку относится каждое значение.

Полю дают имя, чтобы было понятно, какой признак оно описывает, и задают тип данных, чтобы определить допустимые значения. Например, в поле «Год издания» обычно хранят целые числа, а в поле «Название» — текст. Тип выбирают не по одному примеру, а по смыслу и возможным значениям всего поля: тогда программа может проверять ввод и корректно обрабатывать информацию.

Чтобы найти нужную запись, её нужно отличать от остальных. Для этого используют ключевое поле — поле, значение которого однозначно идентифицирует запись. Значения ключа должны быть уникальными: если два объекта получат один ключ, программа не сможет определить, какой из них имеется в виду.

СУБД нужна не только для хранения, но и для повседневной работы с данными. С её помощью можно добавлять новые записи, изменять и удалять существующие, искать сведения по условиям и сортировать результаты. Поскольку программу не требуется заставлять вручную управлять размещением данных, пользователь сосредоточивается на самой информации и нужных действиях с ней.

Основные элементы реляционной базы данных

Сначала определите, какие объекты описывает таблица, а затем найдите в ней поля-признаки. Каждая строка должна содержать сведения об одном объекте, а ключевое поле — помогать отличить эту строку от всех остальных. Примеры показывают назначение элементов, но конкретные поля зависят от задачи.

Разбор задач

Условие: для списка школьной библиотеки нужно определить, какие сведения представить полями, а какие — отдельными записями. Сначала выясним, что именно описывает список: если он содержит книги, объектами будут отдельные экземпляры или издания — в зависимости от задачи. Признаки должны быть общими для каждого такого объекта.

1. Выделим объект одного типа: книгу, сведения о которой вносятся в список.
2. Определим признаки книги, например название, автора и год издания. Каждый признак станет отдельным полем.
3. Для каждой книги запишем значения всех выбранных признаков в одной строке. Такая строка будет отдельной записью.

Ответ: поля — название, автор, год издания и другие признаки, которые нужны библиотеке; записи — сведения о каждой отдельной книге. Поле отвечает на вопрос «какой признак?», а запись — «какие значения относятся к этому объекту?». Если в списке учитывают не книги вообще, а экземпляры, один и тот же заголовок может встретиться в нескольких записях.

Условие: для таблицы книг выберем типы данных для полей «Название», «Год издания» и «Выдана». Важно ориентироваться на возможные значения поля, а не только на то, как выглядит одна запись. Сначала определим смысл каждого значения.

1. «Название» содержит слова и другие символы, поэтому выбираем текстовый тип.
2. «Год издания» содержит числовое значение года, поэтому подойдёт целочисленный тип.
3. «Выдана» сообщает, выдана ли книга читателю; если возможны только два ответа, подойдёт логический тип со значениями «да» и «нет».

Ответ: «Название» — текст, «Год издания» — целое число, «Выдана» — логическое значение. Типы должны соответствовать всему набору допустимых значений: например, число удобно для сравнения годов, а не для хранения слов. Если в поле «Выдана» понадобится хранить дату выдачи, логического типа уже будет недостаточно.

Условие: в таблице читателей требуется различать людей с одинаковыми фамилиями и именами. Сначала проверим, достаточно ли этих сведений, чтобы найти конкретного человека. Поскольку фамилия и имя могут повторяться, они не гарантируют однозначность.

1. Найдём признак, значение которого присвоено каждому читателю отдельно.
2. Проверим, что значения этого признака не повторяются у разных читателей.
3. Назначим такое поле ключевым, чтобы по его значению находить ровно одну запись.

Ответ: подойдёт уникальный номер читателя, если каждому человеку назначается собственный номер. Фамилия и имя не подходят на роль ключа, потому что у разных людей они могут совпасть. Проверка выбора проста: по любому значению ключевого поля должна находиться только одна запись.

Типичные ошибки

Запись иногда принимают за столбец, а поле — за строку. Это происходит, когда путают положение элемента в таблице с его смыслом. Проверьте себя вопросами: «Какой признак описан?» — это поле; «Какие значения относятся к одному объекту?» — это запись.

Полю могут назначить неподходящий тип, например хранить год издания как текст только потому, что в примере год записан цифрами. Ошибка возникает, если судить по одному значению, а не по допустимым значениям всего поля. Чтобы проверить тип, подумайте, какие данные могут появиться в этом столбце и какие действия с ними понадобятся.

Фамилию или название иногда выбирают ключом, потому что они кажутся удобными для поиска. Но одно и то же значение может относиться к нескольким людям или книгам, и тогда запись не будет определяться однозначно. Проверьте, не может ли значение повториться; если может, нужен другой ключ, например уникальный номер.

Таблицу иногда считают всей базой данных, потому что именно её видит пользователь. На деле таблица — элемент базы, а в базе могут быть несколько связанных таблиц, например с книгами и читателями. Чтобы не смешивать понятия, спросите себя, описывает ли термин одну таблицу или всю организованную совокупность данных.

Связь с другими темами

Для работы с базами данных нужно уметь представлять сведения в таблице и различать строки и столбцы. Эти навыки помогают правильно определять записи и поля: строка относится к объекту, а столбец — к его признаку. Без такого различия легко неверно спроектировать таблицу и перепутать смысл данных.

Понятия базы данных и СУБД станут основой для изучения запросов, сортировки и отбора данных. Запрос помогает выбрать сведения по заданным условиям, а сортировка — расположить их в нужном порядке. Эти операции применяются и при проектировании информационных систем, где данные из разных таблиц могут быть связаны.

Что запомнить

• База данных хранит организованные сведения.
• СУБД предназначена для управления базами данных.
• Таблица содержит записи и поля.
• Запись описывает один объект.
• Поле задаёт признак объекта и имеет тип данных.
• Ключевое поле однозначно выделяет запись.