Что такое подсхема в информатике

Схемы и подсхемы

Тема : Схемы и подсхемы.

Если бы назначением базы данных (БД) было только хранение данных, то ее структура была бы простой. Причина ее сложности в том, что она должна обеспечивать связи.

Прежде всего следует обсудить способ, с помощью которого пользователи БД представляют эти связи.

Структуру данных необходимо описывать формализованным образом. Описания логической и физической структур БД используется программными средствами управления БД при обработке требований пользователей на получение той информации, которую содержит БД. Описание логической структуры БД называется схемой. Схема представляет собой таблицу типов используемых данных. Она содержит имена объектов и их атрибуты и указывает на существующую между ними связь. Если схема содержит значения элементов данных, как на рис. 7. Ее называют экземпляром схемы.

На рис. 10 приведен пример схемы:

Рекомендуемые файлы

Сплошные линии, соединяющие блоки, отображают связи. Запись Заказ_на_закупку связана с записями Статья_закупки, в которых содержится заказ на закупку. Запись Поставщик связана с записями Расценка, описывающими поставляемые товары и расценки. Связи на схеме могут обеспечивать передачу такой информации, которая не представлена конкретными элементами данных, показанными на схеме.

Штриховые линии отображают перекрестные ссылки. Они не обеспечивают передачу дополнительной информации и если их убрать, то потери информации не произойдет.

Термин схема используется для определения полной таблицы всех типов элементов данных и типов записей, хранимых в БД. Термином подсхема определяют описание данных, которое использует ПП – лист. На основе одной схемы можно составить много различных подсхем. Например, на рис. 11 приведены подсхемы двух ПП – листов. Программисты имеют различные представления о данных, но обе подсхемы получены из схемы, приведенной на рис. 11.

Подсхема программиста А

Подсхема программиста В

Ни схемы, ни подсхемы не отражают способов физического запоминания данных. Существует 4 различных вида описания данных:

1. подсхема – таблица, описывающая ту часть данных, которая ориентирована на нужды одной или нескольких прикладных программ.

2. глобальное описание логической структуры БД или схема – таблица, логически описывающая всю БД. Она отражает представление о данных администратора БД.

3. описание физической организации БД – таблица физического расположения данных на носителях информации. Это представление о данных нужно системному программисту, который занимается вопросами эффективности работы системы, расположения или поиска, а также вопросами использования методов сжатия данных.

4. описание данных, которое система передает пользователю терминала БД как можно более близким к тому описанию данных, которое он использует в своей работе.

Связи этих четырех видов описания данных представлены на рисунке 12.

Следующий момент, который следует обсудить – это связи между элементами данных.

Взаимосвязь между двумя типами данных может быть простая и сложная. Под простой связью понимается такая связь, в которой элементы соединяются один с одним. Например, №_служащего и Имя, так как каждое имя имеет соответствующий №_служащего и наоборот.

Связь между служащим и отделом простая (каждый служащий может работать только в одном отделе), а связь между отделом и служащим сложная, называемая также «многие к одному», (в каждом отделе может работать много служащих).

Четыре типа связи возможны между двумя наборами элементов А и В. связь А с В может быть простой, а обратная связь – сложной и наоборот, а также обе связи могут быть простыми или сложными. На рис. 13 изображены все эти варианты.

А ↔В – один к одному; А В – один ко многим;

А В – многие к одному; А В – многие ко многим

На рис. 14 показаны два способа представления связей между двумя наборами элементов.

Источник

Уровни представления баз данных. Понятия схемы и подсхемы

Современная технология баз данных основана на концепции многоуровневой архитектуры СУБД. Эти идеи впервые были сформулированы в отчёте рабочей группы по базам данных Комитета по планированию стандартов Американского национального института стандартов (ANSI/X3/SPARC). Этот отчёт был опубликован в 1975 г. В нём была предложена обобщенная трёхуровневая модель архитектуры СУБД, включающая концептуальный, внешний и внутренний уровни (рис. 1.7).

Рис.1.7 Уровни представления данных

Концептуальный уровень архитектуры ANSI/SPARC служит для под-держки единого взгляда на базу данных, общего для всех её приложений и независимого от них и от среды хранения [6]. Концептуальный уровень представляет собой формализованную информационно-логическую модель ПО. Описание этого представления называется концептуальной схемой или схемой БД.

Внутренний уровень архитектуры поддерживает представление данных в среде хранения и пути доступа к ним [6]. На этом архитектурном уровне БД представлена в полностью «материализованном» виде, тогда как на других уровнях идёт работа на уровне отдельных экземпляров или множества экземпляров данных. Описание БД на внутреннем уровне называется внутренней схемой или схемой хранения.

Внешний уровень архитектуры БД предназначен для групп пользователей. Описание представления данных для группы пользователей называется внешней схемой. Наличие внешнего уровня позволяет поддерживать разное представление одних и тех же данных для различных групп пользователей или задач [6].

Подсхема базы данных – это описание структуры данных прикладного программиста.

Каждый из этих уровней может считаться управляемым, если он обладает внешним интерфейсом, который обеспечивает возможности определения данных. В этом случае становится возможными формирование и системная поддержка независимого взгляда на БД для какой-либо группы персонала или пользователей, взаимодействующих с БД через интерфейс данного уровня.

В архитектурной модели ANSI/SPARC предполагается наличие в СУБД механизмов, обеспечивающих междууровневое отображение данных «внешний – концептуальный» и «концептуальный – внутренний». Функциональные возможности этих механизмов определяют степень независимости данных на всех уровнях. На переходе «внешний – концептуальный» обеспечивается логическая независимость данных, на переходе «концептуальный – внутренний» – физическая независимость. Под логической независимостью подразумевается возможность вносить изменения в концептуальный уровень, не меняя представление БД для пользователей, или изменять представление данных для пользователей без изменения концептуальной схемы. Физическая независимость данных подразумевает возможность вносить изменения в схему хранения, не меняя концептуальную схему БД.

Основной характеристикой баз данных является совместное использование данных многими пользователями АИС. Должно существовать какое-то общее понимание информации, представленной данными. Общее понимание должно относиться к чему-либо внешнему по отношению к пользователям, и оно должно быть зафиксировано. Для этого необходима некоторая предварительно определённая грамматика, которую принято называть моделью данных.

Источник

Что такое схемы базы данных? 5-минутное руководство с примерами

При создании серверной части приложения необходимо учитывать, как интерфейс будет взаимодействовать с серверной частью. Однако более важным является построение и дизайн вашей базы данных. Отношения между вашими формами данных приведут к построению вашей схемы базы данных.

Схема базы данных является абстрактным дизайн, который представляет собой хранение ваших данных в базе данных. Он описывает как организацию данных, так и отношения между таблицами в данной базе данных. Разработчики заранее планируют схему базы данных, чтобы знать, какие компоненты необходимы и как они будут соединяться друг с другом.

В этом руководстве мы узнаем, что такое схема базы данных и почему они используются. Мы рассмотрим несколько распространенных примеров, чтобы вы могли узнать, как настроить схему базы данных самостоятельно.

Что такое схемы базы данных?

Когда дело доходит до выбора базы данных, одна из вещей, о которой вы должны подумать, — это форма ваших данных, модель, которой они будут следовать, и то, как сформированные отношения помогут нам при разработке схемы.

Схема базы данных — это план или архитектура того, как будут выглядеть наши данные. Он не содержит самих данных, а вместо этого описывает форму данных и то, как они могут быть связаны с другими таблицами или моделями. Запись в нашей базе данных будет экземпляром схемы базы данных. Он будет содержать все свойства, описанные в схеме.

Думайте о схеме базы данных как о типе структуры данных. Он представляет собой структуру и структуру содержимого данных организации.

Схема базы данных будет включать:

Размер и сложность схемы вашей базы данных зависит от размера вашего проекта. Визуальный стиль схемы базы данных позволяет программистам правильно структурировать базу данных и ее взаимосвязи, прежде чем переходить к коду. Процесс планирования дизайна базы данных называется моделированием данных.

Схемы важны для проектирования систем управления базами данных (СУБД) или систем управления реляционными базами данных (СУБД). СУБД — это программное обеспечение, которое хранит и извлекает пользовательские данные безопасным способом в соответствии с концепцией ACID.

Во многих компаниях ответственность за проектирование базы данных и СУБД обычно ложится на роль администратора базы данных (DBA). Администраторы баз данных несут ответственность за обеспечение беспрепятственного доступа к информации аналитикам данных и пользователям баз данных. Они работают вместе с командами менеджеров для планирования и безопасного управления базой данных организации.

Примечание. Некоторыми популярными СУБД являются MySQL, Oracle, PostgreSQL, Microsoft Access, MariaBB и dBASE, а также другие.

Типы схемы базы данных

Существует два основных типа схемы базы данных, которые определяют разные части схемы: логическую и физическую.

Логический

Схема логической базы данных представляет, как данные организованы в виде таблиц. Он также объясняет, как атрибуты из таблиц связаны друг с другом. В разных схемах используется разный синтаксис для определения логической архитектуры и ограничений.

Примечание. Ограничения целостности — это набор правил для СУБД, которые поддерживают качество вставки и обновления данных.

Чтобы создать логическую схему базы данных, мы используем инструменты для иллюстрации отношений между компонентами ваших данных. Это называется моделированием сущности-отношения (моделирование ER). Он определяет отношения между типами сущностей.

Схема ниже представляет собой очень простую модель ER, которая показывает логический поток в базовом коммерческом приложении. Он объясняет продукт покупателю, который его покупает.

Идентификаторы в каждом из трех верхних кружков указывают первичный ключ объекта. Это идентификатор, который однозначно определяет запись в документе или таблице. FK на схеме — это внешний ключ. Это то, что связывает отношения от одной таблицы к другой.

Модели сущностей-отношений могут быть созданы всевозможными способами, и существуют онлайн-инструменты, которые помогают в построении диаграмм, таблиц и даже SQL для создания вашей базы данных из существующей модели ER. Это поможет создать физическое представление схемы вашей базы данных.

Физический

Схема физической базы данных представляет, как данные хранятся на диске. Другими словами, это реальный код, который будет использоваться для создания структуры вашей базы данных. Например, в MongoDB с мангустом это примет форму модели мангуста. В MySQL вы будете использовать SQL для создания базы данных с таблицами.

По сравнению с логической схемой она включает имена таблиц базы данных, имена столбцов и типы данных.

Теперь, когда мы знакомы с основами схемы базы данных, давайте рассмотрим несколько примеров. Мы рассмотрим наиболее распространенные примеры, с которыми вы можете столкнуться.

Пример NoSQL

Базы данных NoSQL в первую очередь называются нереляционными или распределенными базами данных. Разработка схемы для NoSQL является предметом некоторых дискуссий, поскольку они имеют динамическую схему. Некоторые утверждают, что привлекательность NoSQL заключается в том, что вам не нужно создавать схему, но другие говорят, что дизайн очень важен для этого типа базы данных, поскольку он не предоставляет одно решение.

Этот фрагмент является примером того, как будет выглядеть физическая схема базы данных при использовании Mongoose (MongoDB) для создания базы данных, представляющей приведенную выше диаграмму отношения сущность. Просматривайте вкладки кода, чтобы увидеть различные части.

Источник

Презентация была опубликована 8 лет назад пользователемАнгелина Ступишина

Похожие презентации

Презентация на тему: » Подсхемы и приложения. Подсхема Глобальная схема содержит информацию «с избытком» с точки зрения конкретного приложения (запроса). Обычно для обслуживания.» — Транскрипт:

1 Подсхемы и приложения

2 Подсхема Глобальная схема содержит информацию «с избытком» с точки зрения конкретного приложения (запроса). Обычно для обслуживания какого-то запроса не требуется работать со всей глобальной схемой, а используется лишь некоторая ее часть, которую называют подсхемой. Полнее глобальная схема больше возможностей создавать на ее основе разные приложения.

3 Задача 1 Получить список классных руководителей, указав в нем классы, фамилии, имена и отчества руководителей. Для выполнения такого запроса используется лишь часть глобальной схемы, состоящей из двух связанных отношений: КЛАССЫ и УЧИТЕЛЯ. Это и есть подсхема для данного приложения. Вид запроса в конструкторе приведен на следующем слайде

4 Решение задачи 1 Вид запроса в конструкторе Результат выполнения запроса Подсхема

5 Задача 2 Получить список «круглых» отличников по отдельным предметам (учеников, имеющих по предмету все пятерки за четыре четверти). В списке указать классы, фамилии учеников, названия предметов, фамилии учителей по предметам

6 Особенности решения задачи 2 УЧЕНИКИУЧИТЕЛЯУСПЕВАЕМОСТЬ НАГРУЗКА НАГРУЗКА УЧИТЕЛЯУСПЕВАЕМОСТЬ Непосредственно в команде запроса участвуют поля из трех таблиц: УЧЕНИКИ, УЧИТЕЛЯ и УСПЕВАЕМОСТЬ. Однако в подсхеме есть четвертая таблица НАГРУЗКА. Обойтись без нее нельзя, поскольку через таблицу НАГРУЗКА происходит связь между таблицами УЧИТЕЛЯ и УСПЕВАЕМОСТЬ.

7 Результат запроса Получается такая таблица:

8 Задача 3 Получить таблицу, в которой будут содержаться сведения о троечниках по математике по итогам учебного года. В таблице указать классы, фамилии, имена и отчества преподавателей математики, фамилии и имена учеников.

10 Коротко о главном подсхемой Для выполнения отдельного запроса к базе данных, как правило, требуется использовать лишь часть глобальной модели данных. Такая часть называется подсхемой. При выборе подсхемы для приложения важно следить за тем, чтобы все входящие в нее отношения были связаны.

11 Вопросы и задания Чем отличается подсхема от глобальной схемы? Какую подсхему нужно выделить из глобальной схемы «Школа» для решения следующих задач: найти всех отличников у преподавателя Волегова в девятых классах; найти всех учителей истории в седьмых классах, которые закончили ПГУ (Пермский государственный университет); определить классы численностью более 25 человек, в которых преподает учитель Жуковский. Для практического решения нажмите здесь здесь

Источник

Роль подсхемы

КЛАССИФИКАЦИЯ МОДЕЛЕЙ

УРОВНИ МОДЕЛЕЙ

ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ

ФАКТОГРАФИЧЕСКИЕ АИС

В фактографической АИС базы данных состоят из форматированных (формализованных) записей (одинаковой длины).

Например, операция в сбербанке: дата, код, сумма; анкета кадрового учета.

Среди атрибутов существует один, который идентифицирует запись. Этот атрибут называется основным (первичным) ключом. По нему определяется (с помощью специальной программы или таблицы) адрес записи во внешней памяти.

Одна из важных задач АИС – быстрый подбор записей, обладающих теми или иными свойствами. Атрибуты, задающие эти свойства, идентифицируют в общем смысле не одну, а несколько записей.

Они называются дополнительными (вторичными) ключами.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Первичный (основной) ключ

Вторичный (дополнительный) ключ

Инвертированный (полностью) файл

Частично инвертированный файл

Поиск разбивается на два этапа. Ищутся значения первичного ключа для записей с заданным значением вторичного ключа. На втором этапе по значениям основного ключа находят адреса записей, а затем сами записи.

Для быстрого поиска используются инвертированные списки. Например,

Инвертированный список по году рождения

Инвертированный список по коду профессии

Объединение инвертированных списков по всем дополнительным ключам составляет т. н. (полностью) инвертированный файл.

Например, с кодом профессии 03 и годом рождения 1950 лишь работник с учетным номером 1. Если инвертированные списки не перекрывают все множество ключей, то говорят о частично инвертированном файле.

В БнД отражается информация о предметной области. В автоматизированных ИС отображение предметной области, представлено моделями нескольких уровней. Информационное моделирование в условиях БнД имеет специфические особенности, вызванные, с одной стороны, идеологией банковской организации данных, а с другой – особенностями СУБД.

Даталогическая модель в БнД представлена базой данных (собственно хранимые данные о предметной области) и её описанием (схемой и схемой хранения). Схема играет двойственную роль:

— модель базы данных

— модель (косвенно) предметной области

СУБД, нашедшие широкое применение в настоящее время, можно назвать синтаксико-ориентированными. Модель данных логического уровня, поддерживаемую средствами СУБД, называют даталогической моделью. Эта модель отражает логические связи между элементами данных безотносительно к их содержанию и среде хранения. Даталогическая модель строится с учётом ограничений конкретной СУБД. При построении даталогической модели учитываются особенности отображаемой предметной области. БД предполагает интегрированное и взаимосвязанное хранение данных, поэтому для проектирования даталогической модели необходимо иметь соответствующее описание предметной области. Выбор синтаксических конструкций проектируемой БД во многом определяется характером связей между отображаемыми в информационной модели сущностями предметной области,

выполненное без ориентации на используемые в дальнейшем программные и технические средства, называется инфологической моделью предметной области. Иногда к инфологической модели относят и описание информационных потребностей пользователя. Инфологическая модель предметной области является исходной по отношению к даталогической модели БД. Она служит связующим звеном между специалистами предметной области и администрацией БД в процессе проектирования БнД.

Для привязки даталогической модели к среде хранения используется модель данных физического уровня (иногда физической моделью).

Эта модель определяет используемые запоминающие устройства, способы расположения элементов данных в памяти, способы физической реализации логических отношений между элементами данных. Модель физического уровня строится с учетом ограничений СУБД и операционной системы.

Модель каждого последующего уровня строится на основе фиксированных характеристик моделей предшествующих уровней. Модели имеют разный уровень абстракции.

Выделение моделей разных уровней абстракции позволяет:

— разделить сложный процесс отображения “предметная область – база данных” на несколько итеративных более простых отображений;

— обеспечить специализацию разработчиков баз данных; возможность работать разным категориям пользователей с моделью соответствующего уровня;

— предоставить возможность активного и конструктивного участия в разработке баз данных лицам, не имеющим профессиональных навыков в области обработки данных;

— создать предпосылки автоматизации проектирования баз данных путем формализованного перехода с одного уровня моделей на другой.

Инфологическая модель отображает объективные, “внутренние” характеристики предметной области, поэтому она сравнительно стабильна. При наличии модели инфологического уровня изменение используемых программных и технических средств потребует не полного перепроектирования информационной базы, а только выполнения перехода от инфологической модели к схеме, поддерживаемой новыми программно-техническими средствами. Использование инфологической модели повышает адаптивность банков данных.

Различают глобальные и локальные модели.

Глобальные модели отражают точку зрения администратора базы данных, локальные – взгляды различных пользователей. Модель, обеспечивающую интегрированное представление о предметной области, называют концептуальной моделью, а модель логического уровня, соответствующую представлению о данных конкретного пользователя внешней моделью. Внешняя модель – подсхема. Применяются локальные модели. Локальные модели и подсхемы не всегда совпадают.

Подсхема ограничивает знания пользователя частью БД, с которой он работает. Делает доступными для пользователя определенные части БД, защищая остальные от несанкционированного доступа.

Обеспечивает соответствие состава и структуры подсхемы потребностям пользователя.

Увеличивает степень независимости программ от данных, так как изменения в схеме не всегда приводят к изменениям в подсхеме.

Для подсхемы можно указывать ограничения и режимы обработки.

Обеспечивается возможность употребления различных языков программирования для различных приложений.

Банк данных (БнД) – это система специальным образом организованных данных (баз данных), программных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования этих данных.

2. Языковые средства

3. Программные средства

4. Технические средства

5. Организационно-методические средства

6. Администратор БнД

Технические средства

К техническим средствам БнД относятся процессоры, устройства ввода-вывода, внешние запоминающие устройства, каналы связи. В технической документации СУБД указывается минимальная конфигурация технических средств, а также различные ограничения на состав и количество технических средств. Специальные машины баз данных.

Программные средства

Программные средства представляют собой сложный комплекс, обеспечивающий взаимодействие всех частей ИС в процессе её существования. В составе программных средств БнД можно выделить программы управления данными, которые называются иногда управляющей системой БД, трансляторы с языков БнД, различные вспомогательные программы (утилиты), программные средства, обеспечивающие взаимодействие пользователей и технических средств (операционная система, операционные оболочки). Совокупность программных средств и языковых средств общего или специализированного назначения, необходимая для создания БД, поддержание её в актуальном состоянии и организации доступа к ней различных пользователей в условия принятой технологии обработки данных, называется системой управления базами данных.

Организационно-методические средства

Состоят из нормативно-технологических и инструктивно-методических материалов по организации и использованию БнД, правилам организации работы пользователей.

Языковые средства

Языковые средства служат для описания различных компонентов БнД и внешних элементов, находящихся с ним во взаимодействии.

Языки описания данных (ЯОД) – в зависимости от назначения могут быть нескольких видов. Описание состава и логической организации БД на ЯОД называется схемой. Язык описания данных схем. Например, физическое представление регулярного (симметричного) двоичного дерева.

Описание части БД, представляющая интерес для определенного пользователя (приложения), называется подсхемой. Язык описания подсхем.

Среда хранения БД и соответствующее отображение схемы в памяти описываются на языке описания хранения данных (ЯОХД). Иногда называют языком описания схемы хранения.

Языки общения с БД. В зависимости от особенностей конкретного БнД языковые средства, их синтаксические и семантические свойства, способы реализации, круг лиц, на который они ориентированы, могу изменяться в широком диапазоне: от языков программирования до языков, ориентированных на конечного пользователя.

Язык манипулирования данными (ЯМД)

Включающий язык, базовый язык.

Для общения с базой данной данных непрофессиональных пользователей предназначен язык ведения диалога. Язык запросов.

Используются и другие языковые средства, такие, как языки описания транзакций, описания пользователей, управления ресурсами и выполнения работ и др.

Особым языком можно считать управляющие операторы утилит системы.

В последнее время наблюдается совмещение языковых средств различного назначения в единый язык, в котором каждый из вышеназванных языков представлен одним или несколькими операторами.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник