Юрчишин В.М., Клим Б.В. і інші. Організація баз даних

Подождите немного. Документ загружается.

Відповідно до понять реляційної моделі вся інформація про ПО

зберігається у вигляді таблиць, які можна зв’язувати між собою за

допомогою кодових (ключових) полів. Звідси й походить її назва:

слово relation означає зв’язок.

В теорії БД таблиці називаються відношеннями, її стовпчики

або поля – атрибутами, а рядки або записи – кортежами. Ці назви

надають таблицям певного змісту, вони відрізняють таблиці БД від

подібних інших, таких, наприклад, як таблиця MS Word. В межах

цього посібника будемо користуватися термінами: таблиця, поле і

запис, вкладаючи в них відповідний зміст. Ці терміни

використовуються багатьма СУБД, зокрема MS Access і Oracle.

Таблиця БД має такі властивості:

– імена полів кожної однієї таблиці повинні бути унікальними;

– не існує ніяких обмежень на послідовність розташування в

таблиці ні типів або значень полів, ні змісту записів. Однак,

як правило, ключові поля роблять крайніми лівими, але це –

не вимога, а лише рекомендація, яка спрощує візуальний

контроль за цими полями. З цього ж погляду варто

розташовувати поля таблиці в порядку зліва направо за

спаданням частоти їх використання;

– дані кожного поля таблиці повинні бути однотипними;

– типи даних запису визначаються типами полів таблиці;

– відсутність обмежень на кількість записів, наприклад,

таблиця може бути порожною (не мати жодного запису).

Таблиця може (як правило, БД містить декілька таблиць, що

зв’язуються між собою, тому мусить) мати один або декілька

ключів. Ключ може бути простим або складеним. Простий ключ

вживається найчастіше, це поле (його називають ключовим),

значення якого однозначно ідентифікують кожний запис.

Складений ключ складається з декількох імен полів. Існує декілька

типів ключів. Серед інших первинний ключ (Primаry Key) має свої

особливі властивості, а саме:

– будь-яка таблиця може мати лише один первинний ключ;

– значення первинного ключа не можуть повторюватися.

Наприклад, у таблиці Газопроводи, поданої в розділі 1.3, яка

містить перелік назв газопроводів, кожна назва має мати свій

унікальний код;

– значення первинного ключа не може бути невизначеним.

Якщо, наприклад, у таблиці Газопроводи буде відсутній код

якогось із газопроводів, то дані про нього неможливо буде

використовувати в БД, це рівнозначно тому, що його немає;

Вторинний ключ, який часто називають зовнішнім, буває

декількох типів, наприклад, СУБД FoxPro має чотири типи

вторинних ключів, вони дозволяють по-різному обробляти дані у

зв’язаних за їх допомогою таблицях та по-різному виготовляти

запити на основі цих даних. Наприклад, можуть враховуватися або

не враховуватися у вибірці записи однієї таблиці, які не мають

відповідника в іншій. Тобто, якщо в таблиці Облік газу не буде

жодного запису про якийсь із газопроводів (можливо, що він ще не

вступив у дію), то в залежності від типу вторинного ключа його

назва може потрапити або не потрапити в звіт про використання

газопроводів. Кожна таблиця може мати необмежену кількість

вторинних ключів.

Не існує обмежень на тип даних ключового поля, проте

найчастіше вживається число, рідше – набір символів. Ключ

числового типу вигідний тим, що він може використовуватися як

параметр циклу в програмах.

Кожне поле таблиці, в тому числі ключове, може бути

індексним. Відповідно до нього СУБД виготовляє індексну

таблицю, яку інакше називають індексом. Це додаткова (супутна)

таблиця, яка має лише два поля: номери записів початкової і

посортованої таблиці за значеннями індексного поля. Під час

виводу індекса на екран СУБД, як правило, показують усі поля

початкової таблиці, а не лише ті два, які він містить, тому індекс

виглядає як початкова таблиця, посортована за значеннями

індексного поля. Індекси використовуються для пошуку потрібних

записів, що в посортованій таблиці виконується швидше. Але

посортована таблиця – це копія початкової, вона вимагала б

додаткових затрат як пам’яті на її зберігання, так і часу на

пересортування кожного разу після редагування даних. Це

особливо стосується громіздких таблиць. Тому індекси дозволяють

економити і пам’ять, і час. Кожна таблиця може мати необмежену

кількість індексів – за числом індексних полів, але, оскільки СУБД

оновлює всі індекси автоматично, що спричиняє додаткові витрати

часу, то не слід захоплюватися надмірною їх кількістю.

Реляційна модель даних застосовується не тільки для обробки

власне даних, але й знань, якими оперують системи штучного

інтелекту, інформаційно-пошукові, експертні та інші системи. Але

можливості її використання в цих системах обмежені, тому

подальший розвиток моделювання даних відбувається саме в

цьому напрямку. Найбільш поширеними моделями знань можна

вважати такі, як формально-логічна, продукційна, фреймова та ін.

Кожна модель даних передбачає застосування певного

математичного апарату та набору операцій над даними. Вони

будуть показані нижче в прикладах робіт з об’єктами БД

реляційного типу.

1.3 Нормалізація таблиць

Таблиці слід виготовляти за правилами нормалізації. Вони

необов’язкові і мають рекомендаційний характер, але лише тому,

що в окремих виняткових і рідкісних випадках їх невигідно

застосовувати.

Таблиці, побудовані не за правилами нормалізації, мають деякі

небажані властивості, які називаються аномаліями. Суть

нормалізації полягає в побудові множини таблиць, позбавлених

аномалій. Правил є декілька, кожне наступне з них передбачає

дотримання всіх попередніх, вони повинні забезпечувати:

1– (1 НФ – перша нормальна форма таблиці) атомарність

значень полів. Не можна, наприклад, записати в одному й

тому ж полі одного й того ж запису про газопровід таблиці

Газопроводи (поданої в прикладі цього розділу) декілька назв

підприємств, незважаючи на те, що вони його експлуатують;

2– (2 НФ) функціонально повну залежність всіх полів таблиці

від первинного ключа. Це правило передбачає відсутність

дублювання одних і тих же даних у різних таблицях.

Наприклад, якщо назва та інші дані про газопроводи

знаходяться в таблиці Газопроводи, то вони не повинні

повторюватися в таблиці Облік газу про кількість щоденно

транспортованого ним газу;

3– (3 НФ) відсутність транзитивних функціональних

залежностей між полями таблиці, тобто всі поля таблиці

повинні бути взаємно незалежними і повністю залежати від

первинного ключа;

4– (НФБК – нормальна форма Бойса-Кодда) можливість будь-

якого поля, від якого функціонально залежить інше поле,

бути ключем;

5– (4 НФ) відсутність багатозначних залежностей між полями

таблиці. Наприклад, не можна заносити в таблицю

Газопроводи назви та інші дані про підприємства. Подібні дані

слід винести в окрему таблицю, інакше в таблиці Газопроводи

прийдеться дублювати для кожного підприємства всю

інформацію про газопровід, який воно експлуатує (тобто дані

про газопровід Київ – Кіцмань будуть записані три рази:

навпроти підприємств Київтрансгаз, Львівтрансгаз і

Прикарпаттрансгаз). Будуть дублюватися і відомості про

підприємства, оскільки є газопроводи, які експлуатуються

декількома з них;

6– (5 НФ) створення будь-якої залежності сполучення з проекцій

(частин таблиці) за ключами, які в сукупності є можливим

ключем таблиці. Таблиця задовільняє залежність сполучення,

якщо вона відновлюється без втрат шляхом сполучення своїх

проекцій. Це правило стосується таблиць, які мають

складений ключ. Воно рідко застосовується в практичних

умовах і має переважно теоретичне значення.

Розглянемо приклад побудови таблиць за правилами

нормалізації. Нехай програміст користується зразками даних,

показаними в таблиці А7 додатка А. Вона містить такі дані:

1– назва газопроводу;

2– кількість ниток газопроводу;

3– діаметр однієї нитки, м;

4– назва підприємства, яке експлуатує газопровід;

5– логотип підприємства;

6– добова кількість транспортованого газу, м

;

7– дата обліку даних;

8– карта-схема газопроводу.

Необхідно створити БД, в якій буде виконуватися щоденний

облік транспортованого газу кожним підприємством на кожному

газопроводі. Зрозуміло, що в промисловій БД і даних буде набагато

більше і задачі будуть складніші.

За цими даними побудуємо такі 3 таблиці:

1– Газопроводи з полями: код газопроводу, назва газопроводу,

кількість ниток, діаметр однієї нитки, карта-схема

газопроводу;

2– Підприємства: код підприємства, назва підприємства, логотип;

3– Облік газу: код газопроводу, код підпримства, кількість

транспортованого газу, дата обліку даних.

Загалом вони задовільняють і правила нормалізації, і

постановку задачі. Всі значення таблиць є атомарними, простими,

тому задовільняється 1НФ. Частково задовільняється й 2НФ,

оскільки значення полів (крім ключових, звичайно) всіх трьох

таблиць ніде не повторюються.

З’єднання таблиць між собою забезпечується за допомогою

кодових полів, з яких код газопроводу таблиці Газопроводи і код

підприємства таблиці Підприємства можуть бути первинними

ключами. Відповідні їм коди таблиці Облік газу – вторинні.

Однак, аномалії в таблицях усунені не повністю. Якщо,

наприклад, потрібно було б видати перелік газопроводів і

відповідних їм підприємств, то для цього прийдеться використати

таблицю Облік газу, де є відповідні їхні коди. Але, якщо якесь із

підприємств ще не працювало, то й відомостей про нього не буде в

цій таблиці, тому воно не ввійде у заданий перелік. Цю аномалію

можна усунути, виготовивши ще одну 4-ту таблицю, яка міститиме

два поля: коди газопроводів і коди відповідних їм підприємств.

Можна назвати й інші можливі недоліки, які не стосуються

правил нормалізації. Нехай, наприклад, підприємства володіють

телефонами і їхні номери необхідно занести в таблицю

Підприємства. Тоді слід додати в неї ще одне поле з номерами

телефонів. Але може статися, що різні підприємства мають різну

кількість телефонів. Йдучи шляхом додавання в таблицю

Підприємства полів, кількість яких відповідатиме максимальному

числу телефонів, одержимо велику кількість відсутності значень у

тих записах, де вона менша за максимальну. Це може спричинити

неефективне використанні пам’яті. В цій ситуації виникає задача

оптимізації таблиць за певними критеріями, може виявитися, що

вигідніше створити окрему таблицю з номерами телефонів і

кодами їхніх власників, ніж додавати поля.

1.4 Зв’язки між таблицями

Як уже було вище сказано, таблиці зв’язуються між собою за

допомогою кодових полів, ключів. За кількістю зв’язки бувають:

– один до одного. Дві або більше таблиць, зв’язані за цим

типом, практично є продовженням одна другої в ширину.

Зрозуміло, що кількість записів таблиць, зв’язаних за цим

типом, повинна бути однаковою. Можна обгрунтувати

доцільність застосування цього типу зв’язку такими

причинами. По-перше, максимальна кількість полів таблиці,

як правило, обмежена. Наприклад, СУБД MS Access

дозволяє мати 256 полів у одній таблиці. Якщо кількість

полів більша, то приходиться ділити таку таблицю на

декілька, а при використанні даних з’єднувати їх між собою.

По-друге, часто доцільно ділити й нешироку таблицю на

декілька для зберігання секретної або конфіденційної

інформації про об’єкт в окремій таблиці, тоді до неї можна

обмежити доступ, залишивши таблицю з іншими даними про

той же об’єкт загальнодоступною;

– один до багатьох або, що те ж саме, багато до одного.

Прикладом такого зв’язку може бути назва кожного одного

газопроводу таблиці Газопроводи до багатьох записів таблиці

Облік газу про щоденну кількість транспортованого ним газу

протягом часу обліку;

– багато до багатьох. Цей тип зв’язку не може бути

безпосередньо реалізований у БД реляційного типу, він

вимагає обов’язкової наявності проміжної таблиці. В нашому

прикладі такою таблицею є Облік газу. За її допомогою можна

зв’язати всі три наші таблиці, тобто багато газопроводів

таблиці Газопроводи до багатьох підприємств таблиці

Підприємства через таблицю Облік газу. Якщо проміжної

таблиці немає, то її слід спеціально створити.

За часом існування зв’язки поділяються на постійні і

тимчасові. Тимчасові існують лише протягом виконання

програми, в якій задіяні зв’язані ними таблиці, і після закінчення її

виконання вони зникають.

Постійні зв’язки діють протягом усього періоду роботи БД.

Вони вигідні тим, що контролюються системою. Якщо, наприклад,

користувач у ході експлуатації БД ненароком пошле команду на

знищення таблиці, що постійно зв’язана з іншою таблицею, то

система цю команду не виконає і видасть повідомлення про

помилку.

Запитання для самоперевірки

1. Що таке база даних, дані, система управління базами даних?

2. Перечисліть та коротко охарактеризуйте моделі даних.

3. Назвіть нормальні форми таблиць та коротко поясніть суть

нормалізації. Чи може вважатися нормалізованою таблиця,

якщо вона єдина в БД?

4. Перечисліть та поясніть типи зв’язків між таблицями.

2 Короткий опис засобів MS Access для роботи з базами даних

2.1 Візуальні об’єкти MS Access

База даних MS Access зберігається в магнітній пам’яті як один

файл. Ім’я файлу будується за загальними правилами, воно має

стандартне розширення *.mdb (Microsoft Data Base). Не варто

вживати літери кирилиці та символ пробілу в іменах БД, хоча вони

й дозволені, в окремих випадках це може спричинити виникнення

непорозумінь.

Побудуємо БД на основі таблиць прикладу розділу 1.3, назвемо

її transgaz (від слів “транспортування газу”), після запису в

зовнішню пам’ять вона дістане ім’я transgaz.mdb.

Для запуску MS Access та утворення нової бази даних слід

виконати такі команди:

– Робочий стіл: Пуск – Програми – Microsoft Office – Microsoft Access;

– Вікно інтерфейсу MS Access: Файл – Створити;

– Вікно Створення файлу: Створення нової бази даних;

– Вікно Файл нової бази даних: вибір зі списку імені потрібної

папки, внесення у поле вводу імені transgaz, команда Створити.

Після виконання цих команд на тлі вікна інтерфейсу MS Access

появляється вікно База Даних, яке забезпечує виготовлення,

редагування та запуск таких об’єктів БД:

– таблиці, які є основним хранилищем даних БД;

– запити. Вони призначені для виготовлення вибірки даних;

– звіти. Це кінцеві вихідні документи БД. Їх є такі три види:

власне звітові форми у вигляді таблиць, діаграми або графіки

та поштові наклейки для відображення короткої інформації

про дані таблиць;

– форми, які можуть бути використаніі для візуального

перегляду даних, та мають засоби (поля, кнопки і т.д.) для

управління базою даних;

– макроси, що являють собою готові короткі програми

(макрокоманди) для виконання певних операцій, таких

наприклад, як відкриття звіту для перегляду або друку;

– модулі – програми, складені мовою VBA за допомогою

спеціального редактора текстів програм. Вони можуть

виконувати практично всі роботи в БД;

– Web-сторінки, які дозволяють в інтерактивному режимі

відображати дані БД в мережі Internet.

2.2 Короткий опис програмних засобів MS Access

2.2.1 Модулі

Основною мовою програмування модулів у MS Access є Visual

Basic for Application (візуальний бейсик для додатків), скорочено

VBA. Програмною одиницею мови є проект, який зберігається в

файлі бази даних, тому всі його складники стають доступними

після її відкриття.

Модуль є частиною проекту, який складається з об’єктів і

модулів. Об’єкт є конкретним екземпляром класу. Клас –

особливий тип даних, він являє собою програмний продукт, який

описує поведінку деякого абстрактного об’єкта. Об’єкт складається

з методів – програм, що описують поведінку об’єкта,

властивостей – даних та подій – реакцій на дії користувача.

Об’єкти можуть бути вкладеними. Об’єкт, який складається з

інших об’єктів називається контейнером. Створений програмістом

масив об’єктів називається колекцією. Об’єктами є документ MS

Word, база даних MS Access, абзац, таблиця, кнопка, буква і т. д.

До подій відносять Click() – одноразове натискання клавіші миші,

DblClick() – дворазове натискання клавіші миші, Load() –

завантаження, Exit() – вихід, MouseMove() – наведення курсора та ін.

Властивостями є Name – ім’я, Type – тип, Color – колір і т. д.

Методи недоступні до редагування. Події можуть бути

запрограмовані, а властивості – змінені або задані для кожного

конкретного об’єкта після його виготовлення.

Модуль являє собою програмний продукт, виготовлений

програмістом. Є два типи модулів – стандартний і модуль класу.

В модулі класу зберігаються події об’єкта. Стандартні модулі

можуть бути призначеними для виконання найрізноманітніших

робіт, в тому числі таких, які не мають відношення до проекту.

Найчастіше вони складаються з підпрограм і функцій, які

запускаються на виконання як підпорядковані процедури подій.

У програмах мовою VBA прийнято писати одну команду в

одному рядку. Якщо в одному й тому ж рядку потрібно написати

декілька команд, то вони розділюються між собою двокрапкою.

Якщо команда не поміщається в одному рядку, то вона

дописується в наступному, тоді в місці розриву ставиться пробіл і

символ підкреслювання.

2.2.2 Оголошення даних VBA

Інтерпретатор VBA не вимагає явного оголошення простих

змінних, однак, з метою попередження помилок його варто

виконувати. Для забезпечення контролю за явним оголошенням

змінних служить команда Option Explicit, яку слід помістити в розділ

General, вікна редактора VBA. В цей розділ поміщують також

команди Option Compare Database – виконання операцій порівняння

так, як у базах даних, та Option BASE 0 – нумерацію елементів

масивів починати з 0. Всі імена: змінних, об’єктів, модулів

рекомендується писати латиною. Засоби для оголошень:

1– оголошення констант, які не змінюються в процесі роботи

програми, виконується командою:

Const ім’я_константи = значення

Приклад: Const P = 3.1415926

2– для оголошення даних використовується така команда:

Dim ім’я_змінної As тип

Основними типами змінних є такі:

Integer – ціле число (наприклад, 238);

Long – велике ціле число;

Single – дійсне число (наприклад 45.50);

Date – дата (наприклад, 04.08.2002);

Boolean – логічний (True або False);

String – літерал, рядок літер;

Variant – будь-який тип (тип залежить від даних);

Object – об’єкт VBА.

Нижче подано декілька прикладів оголошення даних.

 Dim a As Integer, slovo As String – оголошення двох змінних: а –

цілого типу і slovo – рядка літер довжиною 128 символів (за

замовчуванням);

 Dim s – оголошення змінної s без вказання типу (за

замовчуванням – Variant);

 Dim s As String *20 – оголошення змінної s літерного типу,

довжина якої дорівнює 20 символів;

 Dim a(5,3) As Integer – оголошення матриці a цілого типу

порядку 6×4;

 Dim a(0 To 5, 0 To 3) As Integer – те ж.

2.2.3 Присвоєння значень та ввід-вивід змінних

Приклад присвоєння двом змінним значень:

a=632: slovo=”Петренко П.П.”

Ввести значення змінної текстового типу можна за допомогою

функції InputBox, яка має вигляд:

Ім’я_змінної = InputBox(“Підказка”, “Заголовок вікна”, “Значення”)

Для виводу значень змінних на екран служить функція MsgBox,

вона має такий вигляд:

rezult = MsgBox(“Текст виводу”, Константа, “Заголовок вікна”)

Тут Константа використовується для визначення вигляду вікна.

Приклади констант:

vbOKCancel – наявність кнопок OK та Cancel;

vbYesNo – наявність кнопок Yes та No;

vbCritical – знак попередження;

vbExclamation – знак оклику;

vbInformation – знак запитання та ін.

Ця функція повертає результат, який залежно від вибраної

кнопки у вікні MsgBox може приймати значення vbOK, vbYes і т. д.

Якщо результат не використовується в програмі, його одержання

може бути опущеним.

2.2.4 Розгалуження і цикли

Для програмування розгалужень використовуються команди: