Модуль 3. Хранение и обработка больших объёмов данных

Определения и обозначения

База данных — организованная совокупность данных, которую можно хранить, искать и обрабатывать. В ней сведения подчиняются общим правилам, поэтому нужную информацию проще находить и изменять. Это отличает базу от набора несвязанных файлов: в отдельных файлах данные могут быть записаны по-разному, и их трудно сопоставлять или обновлять согласованно.

Система управления базами данных (СУБД) — программа для создания базы данных, изменения её содержимого и выполнения запросов. Она помогает работать с данными по установленным правилам, а не вручную разыскивать нужный файл или строку. Например, СУБД может выбрать записи по условию и показать результат.

Поле хранит значение одного свойства объекта, а запись объединяет значения полей об одном объекте. В таблице «Книги» поле «Автор» содержит имя автора, а запись может объединять название книги, автора и год издания. Такое разделение помогает понять, какой признак мы сравниваем и к какому объекту относится найденное значение.

Запрос — сформулированное условие или команда, с помощью которых получают нужные данные из базы. Например, запрос может попросить показать заказы дороже заданной суммы. Запрос нужен, чтобы СУБД выполнила отбор по понятным критериям и вернула только полезный результат.

Как это устроено

Большие объёмы данных трудно обрабатывать вручную: приходится долго искать сведения и легко пропустить нужную запись. Поэтому данные заранее организуют по правилам, которые задают их структуру и способы обработки. Благодаря этому программа может быстро находить и изменять именно те сведения, которые нужны пользователю.

В табличной базе данных строки соответствуют записям, а столбцы — полям. Для каждого поля задают единый формат значений: например, в поле с датой хранят даты, а в поле с числом — числа. Единый формат нужен, чтобы сравнение и обработка выполнялись последовательно, без путаницы между разными видами данных.

Чтобы различать записи, используют поле-идентификатор. Оно должно однозначно указывать на объект: если два объекта имеют одинаковое значение идентификатора, программу трудно попросить изменить или найти только один из них. Поэтому для идентификатора выбирают поле, значения которого не повторяются, например номер заказа.

При поиске и отборе программа проверяет записи по заданным условиям. Фильтрация оставляет подходящие записи, а сортировка располагает их в выбранном порядке по значению конкретного поля. Эти операции решают разные задачи: сначала можно отобрать нужных людей, а затем упорядочить их по фамилии.

СУБД выполняет запросы и управляет хранением данных. Это избавляет от необходимости вручную просматривать всю таблицу и помогает получать результат по заданным правилам. Когда изменения выполняются через систему, проще поддерживать согласованность сведений и снизить риск случайно изменить не те данные.

Структура табличной базы данных и операции с ней

Чтобы разобраться в таблице, сначала определите, какие столбцы являются полями и что описывает каждая строка. Затем отличите отбор записей по условию от сортировки их порядка. Примеры в последнем столбце показывают, как понятия применяются к конкретным данным.

Разбор задач

Задача 1

В таблице «Книги» есть поля «Название», «Автор» и «Год». Нужно указать, что является полем, а что — записью. Сначала определим, как данные расположены в таблице, а затем применим определения к примеру.

1. Полями являются столбцы «Название», «Автор» и «Год», потому что каждый хранит значение отдельного свойства книги.
2. Запись — строка, в которой вместе указаны название, автор и год одной конкретной книги.

Ответ: названия столбцов — это поля, а строка с данными об одной книге — запись. Так мы не путаем свойство объекта с набором сведений о самом объекте.

Задача 2

В таблице учеников нужно найти всех, кто учится в 9-м классе, а затем расположить результаты по фамилии. Здесь требуются две разные операции: сначала нужно определить, какие записи оставить, а потом выбрать порядок их отображения. Если поменять операции местами, результат всё равно можно получить, но важно правильно задать каждую из них.

1. Для фильтрации выберем поле «Класс» и условие: значение равно 9.
2. Для сортировки выберем поле «Фамилия» и укажем нужное направление, например по возрастанию.

Ответ: отбираем записи с классом 9, затем сортируем их по фамилии. Фильтр определяет состав результата, а сортировка — порядок записей в нём.

Задача 3

В базе заказов есть поля «Номер заказа», «Дата», «Покупатель» и «Сумма». Нужно составить условие для поиска заказов дороже заданной суммы и объяснить, почему номер подходит для идентификации записи. Сначала определим, какое поле сравнивать с порогом, затем проверим, какое поле может различить каждый заказ.

1. Выберем поле «Сумма» и зададим условие: значение больше заданной суммы, например «Сумма > 10 000».
2. Поле «Номер заказа» подойдёт как идентификатор, если каждому заказу присвоен свой неповторяющийся номер.

Ответ: условие запроса — «Сумма > заданной суммы», а идентификатор — уникальный номер заказа. Он позволяет обратиться к конкретному заказу, даже если у одного покупателя несколько заказов.

Типичные ошибки

Поле и запись иногда путают, потому что оба понятия описывают части таблицы. Ошибка в том, что поле обозначает один признак, а запись содержит сведения об одном объекте. Проверьте себя: если речь о целом объекте, это запись; если об одном его свойстве — поле.

В качестве идентификатора могут выбрать фамилию, потому что она кажется удобной для поиска. Но у разных людей фамилии совпадают, поэтому такое поле не всегда различает записи однозначно. Проверьте значения: если хотя бы два объекта имеют одинаковое значение, поле не подходит для уникальной идентификации.

Фильтрацию и сортировку считают одной операцией, потому что обе изменяют то, как выглядит результат таблицы. На деле фильтр оставляет только записи, подходящие условию, а сортировка меняет порядок записей. Чтобы проверить себя, спросите, исчезнут ли неподходящие строки: если да, это фильтрация.

Условие иногда задают без учёта типа данных, например сравнивают даты или числа как обычный текст. Тогда результат может оказаться не тем, который ожидался, поскольку значения разных типов сравниваются по-разному. Проверьте тип поля и формулируйте условие в соответствии с ним: отдельно для чисел, дат и текста.

Связь с другими темами

Для работы с базами данных нужно понимать, как устроена таблица: строки соответствуют записям, а столбцы — полям. Также пригодится умение сравнивать значения по условию, потому что на этом основаны поиск и фильтрация. Если эти понятия знакомы, проще понять, как формируется результат запроса.

Запросы связаны с алгоритмами и логическими условиями: программа последовательно проверяет записи и решает, подходят ли они под заданные критерии. Навыки работы с файлами помогают понимать, где хранятся данные и как ими управлять. Вместе эти знания дают основу для обработки информации с помощью компьютера.

Базы данных пригодятся при изучении электронных таблиц и информационных систем. В них тоже нужно организовывать сведения, находить нужные записи и анализировать результаты. Эти умения полезны и в повседневных задачах — например, при поиске информации в каталогах и списках.

Что запомнить

• База данных хранит сведения в организованном виде.
• СУБД позволяет создавать и обрабатывать базы данных.
• Поле задаёт свойство объекта, запись содержит сведения об одном объекте.
• Идентификатор должен однозначно различать записи.
• Фильтрация отбирает записи по условию.
• Сортировка упорядочивает записи по выбранному полю.