BAZE DE DATE Curs 1

Lect.dr. Elena Butu

Facultatea de Matematic i Informatic

Universitatea Ovidius, Constana

INTRODUCERE

Baz de date o colecie de informaii (date) relaionate logic

Sistem de gestiune a bazelor de date (SGBD)

un mediu de stocare pentru date de dimensiuni mari (e.g. terabytes)

pune la dispoziie metode eficiente i sigure de regsire i furnizare a datelor ctre un numr mare de utilizatori

Ansamblu

Hardware

Software

Date

Utilizatori

SGBD - SCOP

Pentru a elimina problemele sistemelor clasice de procesare a informaiilor bazate pe fiiere din sistemele de operare

Redundana i inconsistena datelor

Accesul dificil la date

Date izolate n fiiere multiple i de diferite formate

Probleme cu integritatea datelor

Atomicitatea actualizrilor

Acces concurent al mai multor utilizatori

Probleme de securitate a datelor

SGBD - CARACTERISTICI

Hardware Caracter persistent pentru date de volum ridicat, accesate

rapid

Siguran (dpdv hardware, software, al utilizatorilor)

Software Acces multi-utilizator controlat

Mecanisme de control al accesului concurent (simultan) la date

Independent de mediul fizic de stocare

Eficient (Sute/mii de interogari pe secund)

Protecie la disctrugeri accidentale ale datelor

Menine integritatea datelor (coninutul bd trebuie s fie valid n orice moment de timp ntre dou tranzacii)

Aplicaiile de baze de date pot fi programate prin intermediul unor framework-uri

SGBD - UTILIZATORI

Proiectantul bazei de date

Stabilete schema bazei de date

Programatorul bazei de date

Implementeaz schema

Administratorul bazei de date

Programatorii de aplicaii

Implementeaz aplicaii ce folosesc bd

Exemple de aplicaii: gestionarea tranzaciilor bancare, sistem de rezervri bilete, gestiunea informaiilor despre studenii unei universiti, gestiunea produselor ntr-un magazin, etc.

SGBD - ARHITECTURA

Dpdv funcional

Managerul de memorie

Procesorul de interogri

Managerul de tranzacii

Dpdv al aplicaiei

Client-Server

Centralizat

Distribuit

BAZE DE DATE - CONCEPTE

Modelul de date

Mulime de nregistrri

XML

Graf

Schema bazei de date

Tipurile de date

NIVELE DE ABSTRACTIZARE

Nivelul fizic Descrie cum este

stocat o nregistrare

Nivelul logic Descrie datele stocate

n baza de date i relaiile dintre acestea

Nivelul vizualizare Aplicaiile ascund

detaliile legate de date

Vederi diferite pot ascunde informaii, n funcie de scop

Sursa: Database System Concepts, Silberschatz et al.

BAZE DE DATE INSTANE I SCHEME

n limbajele de programare tipuri i variabile

Schema structura logic a unei baze de date Similar cu tipul de date (al variabilelor) din lb. de progr.

Exexmplu: baza de date const n informaii despre studenii unei universiti, despre cursurile pe care acetia le urmeaz i despre profesori, i relaiile dintre acetia

Instan coninutul concret al bd la un moment dat

Independena de mediul fizic Posibilitatea modificrii mediului fizic fr a afecta

structura logic a datelor

Aplicaiile depind de schema logic

BAZE DE DATE - MODELE

Model colecie de unelte ce descriu Date Relaii ntre date Semantica datelor Constrngeri pentru date

Modelul ierarhic (sf. anilor 60) Modelul reea (C.W. Bachman, 1969) Modelul relaional (E.F. Codd, 1970) Modelul Entiti Asociaii (Chen, 1976) Modelul Matematic Elementar al Datelor (Manca, 1985,

2013) Modele de date orientate obiect Modele semistructurate (ex. XML)

PROIECTAREA BAZELOR DE DATE

Modelul Entiti Asociaii (MEA)

Eng. Entity Relationship Model

Modeleaz universul problemei ca o mulime de entiti i asociaii ntre acestea

Reprezentare grafic sugestiv

Independent de orice consideraii de memorare ori eficien a implementrii

Teoria normalizrii (MRD)

Formalizeaz idei de proiectare

Propune teste pentru a depista design-uri care nu sunt bune

PROIECTAREA BAZELOR DE DATE - METODOLOGIE

Analiza cerinelor

Modelarea conceptual Diagrame EA, UML etc.

Modelarea logic stabilete schema bazei de date

Pe parte de business: ce atribute sunt de interes?

Pe parte de informatic: ce tabele sunt necesare i care sunt schemele acestora?

Modelarea fizic - faza de tuning Depinde de SGBD ales

Va ine cont de ncrcarea dpdv I/O

Performana ateptat, nivelul de siguran necesar

Cerine hardware care s suporte

MODELUL ENTITI ASOCIAII (MEA)

Modeleaz universul problemei ca o colecie de entiti i asociaii ntre acestea

Reprezentare grafic Diagram Entiti Asociaii

Entitate: Concept de sine stttor ce corespunde unui grup de

obiecte de acelai tip (Chen)

Instan a unui tip de entiti: obiect a crui existen nu depinde de existena nici unui alt obiect, despre care se dorete meninerea de date i a crui unicitate intereseaz

Reprezentare grafic: dreptunghi

Exemple: PERSOANE, ANGAJATI, STUDENTI, LOCALITI, PRODUSE

MEA - ATRIBUTE

Entitile sunt descrise de mulimi de atribute (expresie a proprietilor de interes ale entitii)

Matematic: atributele sunt funcii ce asociaz entitilor valori de anumite tipuri

Sex : PERSOANE -> {m,f}

DataNasterii : PERSOANE -> [01/01/1900, 31/12/2012]

NumeLocalitate : LOCALITI -> ASCII(64)

Reprezentare grafic: elips

MEA ENTITI I ATRIBUTE

MEA ASOCIAII

Asociaie: o conexiune (relaie logic) ntre entiti (chiar i ntre asociaii, sau ntre entiti de acelai tip)

Reprezentare grafic: romb

Matematic: submulimi ale produsului cartezian

Aritate (nr de entiti implicate)

Asociaiile nsele pot fi de asemenea implicate n asociaii

Cardinalitate etichete ale muchiilor

Many-to-many

One-to-many

Many-to-one

One-to-one

Roluri Ale mulimilor de entiti n raport cu mulimile de asociaii

MEA ASOCIAII

Entitate1, Entitate2 sunt suporii asociaiei

Rol1, Rol2 sunt denumirile rolurilor pe care le au entitile respective n asociaie

C1, c2 reprezinta cardinalitatea corespunzatoare

De obicei, cardinalitatea are valorile 0, 1, n (ori m)

MEA ASOCIAIE MANY-TO-ONE

O asociaie many-to-one (n-la-1) ntre PERSOANE i LOCALITI

O persoan are zero sau mai multe localiti de natere (de exemplu, pentru anumite persoane, e posibil s nu fie cunoscut localitatea de natere)

Mai multe persoane pot avea aceeai localitate de natere

MEA - ASOCIAIE ONE-TO-ONE

Asociaie one-to-one (1-la-1)

O ar poate avea o singur capital

O localitate poate fi capital unei singure tri

MEA NOTAIE SIMPLIFICAT

Dpdv matematic, asociaiile n-la-1 sunt funcii

LocalitateNatere : PERSOANE -> LOCALITI

Jude : LOCALITI -> JUDEE

Capitala : TARI -> LOCALITATI

Reprezentare grafic: sageata (->)

MEA - ASOCIAIE MANY-TO-MANY

Asociaie many-to-many (n-la-n) ntre PERSOANE i PERSOANE

O persoan poate fi soie pentru oricte alte persoane (de-a lungul timpului)

Analog, o persoan poate fi so pentru oricte persoane (de-a lungul timpului)

MEA ASOCIAII MANY-TO-MANY

Dpdv matematic, nu mai pot fi reprezentate ca o singur funcie

Asociaiile many-to-many reprezint o submulime a produsului cartezian al mulimilor suport ale asociaiei , 1, 2 cu proprietatea

c e1 este n legtura Asociaie cu e2

Pot avea atribute, care caracterizeaz legtura dintre entiti De exemplu, DataInceput i DataSfrit pot fi atribute

ale asociaiei Mariaj

MEA - EXEMPLU

Sursa: Christian Manca, A completely algorithmic approach(cap. 2), Apple Press, 2013.

REZUMAT

Baza de date

Definiie

Sistem de gestiune a bazelor de date

Caracteristici, avantaje

Modele conceptuale

Modelul Entiti Asociaii

Intrebri?