Введение
Система управления базами данных уже давно вошла в жизнь обычных пользователей, учителей, школьников, предпринимателей, специалистов, студентов и т.д. Данные системы помогают правильно работать с базой данных, выполняет необходимые пользовательские запросы.
На сегодня рынок информационных технологий имеет широкий выбор различных СУБД: MySQL, FoxPro, PostgreSQL, SQL Lite, SQL Server, MS Access, MongoDB и другие. Эти СУБД во многом имеют различие, во многом сходство, но основа многих – это язык структурированных запросов SQL. Но также на сегодня известно и существование баз данных основанных на технологии NoSQL.
Все СУБД различаются по разным критериям – одним из главных критериев разделения СУБД – это централизоанная или децентрализованная. Централизованной СУБД как раз и является MS Access.
В разработанной курсовой работе объект исследования - «Базы данных», а предмет исследования – «Система управления базами данных MS Access».
Microsoft Access - это популярный представитель реляционной СУБД. Обычно размещается на одном из компьютеров пользователя – локально. Получила основную известность из-за разработчика, компании Microsoft. Отличается простотой в управлении, небольшим размером данных, лёгкостью в обучении – это одни из преимуществ представленной БД.
Актуальность курсовой работы состоит в том, что на примере СУБД Access можно потренироваться разработкой простейших баз данных. Она имеет многие средства для лёгкости в освоении любым человеком, умеющим работать в среде MS Office.
Цель курсовой работы – изучить всю необходимую информацию о системе управления базами данных MS Access и наполнить ею курсовую работу.
Чтобы осуществить предложенную цель в курсовой работе нужно решить ряд задач:
1) привести исторические факты развития БД;
2) освоить теоретические понятия и свойства;
3) охарактеризовать важные понятия и механизмы MS Access;
4) определить объекты и принцип работы СУБД MS Access;
5) выполнить реализацию базы данных в MS Access.
Для методологической базы курсовой работы были исследованы научные труды следующих авторов: Арбатская О.А., Бабенко М.А., Левин М.В., Баканов М.В., Романова В.В., Крюкова Т.П., Ермолаева Е.К, Темботова М.М., Лафишева М.М., Зафиевский А.В., Короткин А.А., Илюшечкин В.М., Катеринина С.Ю., Кирилов В.В., Громов Г.Ю., Коннолли Т., Бегг К., Молдованова О.В., Разоренова Т.Р., Сажин В.И., Конецкая Е.В., Советов Б.Я., Цехановский В.В., Чертовской В.Д. и другие.
Чтобы выполнить данную работу будут разработаны три раздела. Первый посвящён теоретической части предметной области. Второй раздел содержит пояснения по теме работы, а третий – это реализация базы данных в СУБД.
Основы баз данных
Развитие БД от начала до нынешних дней
В начале развития БД данные не хранились на диске, а программист сам определял и логическую структуру данных, и предметную, такую как хранилище. Подбирал способы доступа и порядки ввода-вывода информации. Множество таких задач, которые сегодня выполняются программами, существенно уменьшали продуктивность работы программиста. У каждого приложения был свой набор данных, что вызывало переизбыток их в системе. Ресурс оперативной памяти (ОЗУ), как правило, был сильно ограничен и, к тому же он являлся достаточно дорогостоящим.
С 1968 года основой для баз данных послужили файлы. Они хранились и обрабатывались на широко применяемых в то время магнитно ленточных накопителях [5].
Данные содержаться в файлах с промежуточным интерфейсом между программами. Демонстрация происходит между логическими файлами и физическим файлом. Один файл может использоваться одной или несколькими программами. Предусмотрены различные способы доступа, такие как: последовательные, случайный, индексированный. Такой подход нуждается в обширном программировании на языке 3-го поколения COBOL или BASIC[4].
Первая иерархическая модель БД называлась СУБД IMS и была разработана компанией IBM в 1966 г.. Она была актуальна до 1968 г. до выхода первой сетевой модели БД CODASYL DBTG; IDMS. Эти базы данных были самыми популярными среди сетевых СУБД.
Компания Rockwel, являющаяся партнёром IBM, в середине 60-х для создания СУБД IMS вела рынок БД мейнфреймов, вплоть до начала 80- годов. Логическая структура данной модели представлена в виде перевёрнутого дерева, формируется отношением «один –много» между родительскими и дочерними записями [3].
В начале 60-х Чарльз Бахманн разработал первую СУБД в Honeywell, Integrated Data Store (IDS). Она была стандартизована в 1971 году группой CODASYL (Конференция по языкам систем данных). Основная проблема заключалась в сложности проектирования, обслуживания и в целом системы. И к тому же отсутствие принципа структурной модульности.
Этап развития баз данных в период 1968-1980 гг был ознаменован появлением реляционной информационной модели. В ней предусмотрен интегрированный и структурированный сбор хранимой операционной информации, которая может совместно применяться различными прикладными системами.
К концу 70-х годов модель реляционной БД, которая возникла в научном сообществе, стала доступна в коммерческом виде, от таких производителей как IBM DB2 и Oracle. Реляционная модель задает данные, содержащиеся во взаимосвязанных между собой отношениях (отсюда и название реляционное).
Основы баз данных
Данные - необработанные сведения, из которых состоит информация.
Информация (от латинского языка «informātiō» — «разъяснение») — это сведения, которые имеют независимость от форм их представления.
На рисунке 1 показан состав информации.
Рисунок 1 – Виды описания структур данных
База данных (БД) – это сочетание информации и средства для эффективного применения данных. БД должна отвечать за безопасность, надёжность хранения больших объёмов информации и простой, быстрый доступ к ней, а также облегчать её обработку[10].
Системой управления базой данных (СУБД) называется программное обеспечение, применяемое для определения, содержания, управления и контроля информации в БД. Технология СУБД имеет 40-летнюю историю использования, начиная с примитивной файловой модели и до объектно-реляционной (реляционной) информационной системы.
На рисунке 2 показаны основные действия СУБД.
Рисунок 2 – Основные действия СУБД.
Системы баз данных в основном разработаны для большого объема данных. При работе с огромным количеством данных есть две вещи, которые требуют оптимизации: хранение данных и извлечение данных.
Хранение заключается в следующем. В соответствии с принципами систем баз данных данные хранятся таким образом, что они приобретают меньше места, поскольку избыточные данные (дубликаты данных) были удалены перед хранением. Например: Рассмотрим банковскую систему. Предположим, что у клиента две учетные записи, одна - сберегательная учётная запись, а другая - учётная запись. Допустим, банковские магазины сохраняют данные учетной записи в одном месте (эти места называются таблицами, которые мы узнаем позже) и данные учетной записи зарплаты в другом месте, в этом случае, если информация о клиенте, такая как имя клиента, адрес и т. д., хранение в обоих местах - это просто потеря памяти (избыточность / дублирование данных), чтобы упорядочить данные в лучшем виде, чтобы информация хранилась в одном месте, и оба счета должны быть связаны с этой информацией каким-то образом. То же самое мы достигаем в СУБД.
Быстрый поиск данных и их извлечение характеризуется следующим. Наряду с сохранением данных оптимизированным и систематическим образом также важно, чтобы мы быстро извлекали данные, когда это необходимо. Системы баз данных гарантируют, что данные будут получены как можно быстрее. В каждом приложении БД любая из таблиц нуждается в средствах для получения, внесения и редактирования данных в дальнейшем. Основной метод получить информацию из таблиц заключается на применении формы ввода данных. Главным подходом возврата сведений из таблиц или отображения их в таблицах является применение запросов и отчётов.
Приложения, в которых пользователь использует системы управления базами данных:
1) Телекоммуникации: существует база данных, позволяющая отслеживать информацию о сделанных вызовах, использовании сети, сведения о клиентах и т. д. Без систем баз данных трудно поддерживать тот огромный объем данных, который постоянно обновляется каждые миллисекунды.
2) Промышленность: там, где это производственное подразделение, склад или распределительный центр, каждому нужна база данных, чтобы вести учет сборок и результата. Например, распределительный центр должен отслеживать единицы продукта, которые поставлялись в центр, а также продукты, которые были доставлены из распределительного центра.
3) Банковская система: для хранения информации о клиентах, отслеживания ежедневных кредитных и дебетовых транзакций, создания банковских выписок и т. д. Вся эта работа была выполнена с помощью систем управления базами данных.
4) Сектор образования: системы баз данных часто используются в школах и колледжах для хранения и получения данных о деталях учащихся, сведениях о персонале, деталях курса, данных экзамена, данных о заработной плате, данных о посещаемости, деталях сборов и т. д. которые должны быть сохранены и извлечены эффективным образом.
5) Интернет-магазины интернет-торговые сайты, такие как Amazon, Lamoda и т. д. Эти сайты хранят информацию о продукте, ваши адреса и предпочтения, данные о кредитах и предоставляют вам соответствующий список продуктов по вашему запросу. Все это связано с системой управления базами данных.
В полноценном приложении БД все формы и отчёты взаимосвязаны между собой в форме навигации - единственном окне, в котором будут ссылки на каждую из частей приложения. Большая БД может включать в себя десятки форм ввода и отчётов[7].
В основном данные – это записанные сведения. Они формируют информацию. К примеру, если есть разрозненные данные о всех учащихся школы, их можно заключить в таблице в алфавитном порядке [1].
СУБД организовывает данные так, чтобы облегчить получение, обработку и формирование информации.
Когда данные были организованы в файлах, СУБД была новой концепцией предложенной с целью исключить недостатки традиционного подхода управления данными. Современная СУБД обладает следующими особенностями [15]:
1. Реалистичность. Современная СУБД реалистична, так как применяет реальные объекты для формирования собственной архитектуры. Она также применяет реалистичное поведение и атрибуты. Например, школьная БД может применять учащихся, как объект, а их возраст в качестве атрибута.
2. Простота для понимания архитектуры БД. СУБД допускает возможность формирования новых таблиц на основе базовых объектов (запросов и таблиц) и связей между ними. Пользователь может понять архитектуру БД, просто взглянув на названия таблиц.
3. СУБД полностью отделена от данных. База данных - активный объект, тогда как данные считаются пассивными элементами, с которыми БД работает и формируется. СУБД хранит метаданные, т.е. данными о данных, с целью разгрузки собственного процесса.
4. СУБД соответствует требованиям нормализации. Система управления распределяет данные таким образом, чтобы не допускать избыточных значений в атрибутах БД. Нормализация - это серьёзный математически процесс, снижающий избыточность данных.
5. СУБД обеспечивает состояние, при котором каждая операция в БД является согласованным. Предусмотрены методы, позволяющие своевременно обнаруживать попытки оставлять БД в несогласованном состоянии. Современная СУБД гарантирует лучшую согласованность по сравнению с предыдущими формами организации данных, такими как системы обработки файлов.
6. Система управления БД оснащена языком запросов, что делает её более производительной при извлечении и обработки данных. Пользователь может применять различные параметры отбора данных и групповые операции, необходимые для извлечения необходимой информации. Ранее, в системе обработке файлов, это было невозможным использовать.
7. СУБД поддерживает многопользовательскую среду и допускает им одновременно и параллельно запрашивать данные. Однако есть ограничение: СУБД не допускает случаи, одновременной обработки одного и того же элемента данных.
8. Разновидность интерфейсов. СУБД предлагает несколько видов для разных пользователей. Специалист из отдела продаж, будет видеть другой интерфейс БД, чем инженер производственного отдела. Эта функция предоставляет возможность пользователям, видеть концепцию базы данных в удобным для них интерфейсе.
9. Безопасность и надёжность. Такие возможности, как разновидность интерфейсов, гарантируют некоторую степень защиты, когда одни пользователи не могут получить доступ к данным других пользователей и отделов. В СУБД предусмотрены разные настройки ограничений при вводе данных в БД и получении их на более позднем этапе. СУБД может обеспечит множество различных уровней безопасности, что позволяет нескольким пользователям иметь различные интерфейсы с различными возможностями. Так ка СУБД не сохраняется на диске как обычная файловая система, злоумышленникам очень сложно взломать код.
В реляционных БД, таких как Sybase, mySQL, Oracle, IBM DB2, MS SQL Server и MS Access, данные содержаться в таблицах, состоящих из одного или нескольких столбцов (полей). Данные, хранящиеся в каждом столбце, должны соответствовать одному типу данных, такому как «символ», «число» или «дата». Отношение значений из каждого столбца таблицы называется записью или строкой таблицы [8].
Разные таблицы могут обладать одинаковым столбцом. Данная возможность применяется для явного определения отношений между двумя таблицами. Значения, отображаемые в столбце A в одной таблице, совместно применяется другой таблицей.
Архитектура СУБД
СУБД может быть централизованной, децентрализованной или иерархической. Архитектура СУБД может быть как одноуровневой, так и многоуровневой. N-уровневая архитектура распределяет всю систему на связанные, но независимые друг от друга модули, которые можно независимо редактировать, удалять или заменять.
Одноуровневая архитектура СУБД подразумевает единый объект, с которым пользователь непосредственно работает. Любые сделанные здесь изменения будут также выполняться и в самой СУБД. В ней нет адаптированных для конечных пользователей инструментов. Однако, разработчики БД и программисты, как правило, предпочитают использовать одноуровневую архитектуру[3].
Если архитектура СУБД является двухуровневой, то она должна иметь приложение, через которое можно получить доступ к СУБД.
Двухуровневая архитектура разделена на две части:
1. Клиентское приложение (уровень клиента)
2. База данных (уровень данных)
Клиентская система обрабатывает как уровни представления, так и приложения, а серверная система обрабатывает уровень базы данных. Он также известен как клиентское серверное приложение. Связь осуществляется между Клиентом и Сервером. Клиентская система отправляет запрос в серверную систему, и система сервера обрабатывает запрос и отправляет данные в клиентскую систему.
Трёхуровневая архитектура разделена на три части:
1. Уровень представления
2. Уровень приложения
2. Уровень базы данных
Клиентская система обрабатывает уровень представления, управляет сервером приложений. Уровень приложения и серверная система обрабатывает уровень базы данных.
В этом разделе была рассмотренa история развития БД, такие понятия, как: база данных, СУБД, характеристики и свойства СУБД, приведены основные области применения СУБД.