Методический материал по теме Информационные системы и базы данных

Технология хранения, поиска и сортировки информации

в базах данных

В настоящее время жизнь человека настолько сильно насыщена различного рода информацией, что для ее обработки требуется создание огромного количества хранилищ и банков данных различного направления. Сейчас практически любая задача связана с манипулированием информацией и данными. В данной главе нам предстоит познакомиться с основными принципами организации и обработки больших массивов данных об объектах и явлениях реального мира. Такие массивы данных вместе с программно-аппаратными средствами для их обработки называются информационными системами (ИС).

Информационные системы можно условно разделить на фактографические и документальные.

В фактографических ИС регистрируются факты - конкретные значения данных об объектах реального мира. Основная идея таких систем заключается в том, что все сведения об объектах (фамилии людей и названия предметов, числа, даты) вводятся в заранее обусловленном формате. Информация, с которой работает фактографическая ИС. имеет четкую структуру, позволяющую машине отличать одно данное от другого, поэтому фактографическая ИС способна давать однозначные ответы на запросы. Например, «Какие культурно-исторические памятники Санкт-Петербурга включены в список ЮНЕСКО?», «Кто из сотрудников фирмы имеет двоих детей?» и т.д.

Документальные ИС работают с принципиально другим классом задач, которые не предполагают однозначного ответа на поставленный вопрос. Основу таких систем составляет совокупность неструктурированных текстовых документов (статьи, книги, рефераты, тексты законов) и графических объектов, снабженная формальным аппаратом поиска. Цель системы - выдать в ответ на запрос список документов или объектов, в какой-то мере удовлетворяющих сформулированным в запросе условиям. Документальная система должна по контексту определять смысл того или иного термина. Например, различать «Близнецы» (созвездие) и «Близнецы» (люди).

Следует отметить, что современные фактографические системы часто работают с неструктурированными блоками информации (текстами, графикой, звуком, видео), снабженными структурированными описателями.

Основа информационной системы - база данных (БД). База данных - это некоторое подобие электронной картотеки, электронного хранилища данных, которое хранится в компьютере в виде одного или нескольких файлов. Например, база данных сотрудников предприятия, база данных видеофильмов, база данных поликлиники.

Базы данных можно разделить иерархические, сетевые и реляционные.

Иерархическая база данных представляет собой дерево, в вершинах которого располагаются записи. Каждая из вершин связана только с одной вершиной вышестоящего уровня. Поиск данных осуществляется по одной из ветвей.

В сетевой базе данных нет ограничения связи между записями.
Реляционная база данных - самая распространенная модель данных, практически все современные системы управления базами данных ориентированы именно на такое представление информации. Реляционную модель можно представить как особый метод рассмотрения данных, который включает в себя и сами данные, и способы работы и манипуляции с ними. Другими словами, в реляционных БД используются таблицы, между которыми устанавливаются связи, и информация, введенная в одну таблицу, может быть связана с одной или несколькими записями из другой таблицы.

Важным понятием в теории реляционных БД является нормализация. Ее основные принципы:

1. Каждая таблица состоит из однотипных строк и имеет уникальное имя.

2. В каждой позиции таблицы на пересечении строки и столбца находится всегда только одно значение.

3. В таблице не может быть одинаковых строк.

4. Столбцы имеют разные имена и содержат однородные значения данных (фамилии, даты, денежные суммы и т.д.)

5. В каждой таблице должен быть первичный ключ (ключевой столбец), который однозначно определяет любую запись.

Рассмотрим таблицы базы данных «Питание».

Блюда

НомерБлюда

Блюдо

Вид

1

Салат «Пекинский»

Закуска

2

Салат «Крабовый»

Закуска

3

Шашлык

Горячее

4

Кофе

Десерт

Продукты

НомерПродукта

Продукт

1

Крабовые палочки

2

Огурец

3

Майонез

4

Зелень

5

Мясо

6

Яйца

7

Капуста «Пекинская»

8

Кукуруза

9

Кофе

10

Лук

11

Сахар

НомерБлюда

НомерПродукта

Вес (г)

1

1

50

1

2

40

1

3

30

1

7

80

2

1

50

2

6

20

2

8

20

2

3

30

2

2

40

3

5

180

3

4

10

3

10

10

4

9

50

4

10

5Состав

Рассмотрим таблицу «Состав». Поле «НомерБлюда» содержит данные из таблицы «Блюда», поле «НомерПродукта» - из таблицы «Блюда». Под номером 1 у нас идет закуска «Салат «Пекинский». Рассмотрим, какие продукты используются для приготовления этой закуски. Для этого воспользуемся информацией, занесенной в поле «НомерПродукта». Итак, для приготовления «Пекинского» салата используются продукты, занесенные в таблицу «Продукты» под номерами 1,2,3,7. Это крабовые палочки, огурец, майонез и «Пекинская капуста»

Задание: Установите, какие продукты используются для приготовления остальных блюд.

Система управления реляционными базами данных (СУРБД)

MS Access

MS Access - это система управления реляционными базами данных, предназначенная для работы на автономном ПК, в локальной сети под управлением операционной системы Windows или в Internet. MS Access содержит набор средств для поддержки таблиц и отношений между ними. При обработке данных в MS Access используется структурированный язык запросов SQL, который можно назвать стандартным языком базы данных. С его помощью выполняется самая разнообразная обработка данных:

• необходимая выборка данных,

• внесение изменений в базу данных,

• преобразование и удаление таблицы,

• выполнение различных расчетов и д.р.

Основные объекты

Таблица- это объект, предназначенный для хранения данных в виде записей (строк) и полей (столбцов). Обычно каждая таблица используется для хранения сведений по одному конкретному вопросу.

Форма- объект, предназначенный, в основном, для ввода данных. В форме можно разместить элементы управления, применяемые для ввода, изображения и изменения данных в полях таблиц.

Запрос- это объект, позволяющий получить нужные данные из одной или нескольких таблиц.

Отчет- объект, предназначенный для печати данных.

Макрос - это средство для автоматизации часто выполняемых операций. Макрос содержит одну или несколько макрокоманд.

Начинать следует с создания таблицы.

В таблице сохраняют записи, содержащие сведения определенного типа, например, список клиентов или опись товаров. Составной частью таблицы являются поля.

Поле - это элемент таблицы, который содержит данные определенного рода, например, фамилию сотрудника. В режиме таблицы для представления поля используется столбец или ячейка, в этом случае имя поля является заголовком столбца таблицы.

Запись - это полный набор данных об определенном объекте. В режиме таблицы запись изображается как строка.

При создании таблицы необходимо указывать типы данных. Рассмотрим основные типы данных:

1. Числовой. Используется для полей, со значениями которых проводятся арифметические операции.

2. Текстовый. Текстовыми данными представляют фамилии людей, названия фирм, организаций и т.д. Значение каждого текстового данного представлено последовательностью символов и цифр длиною не более 255.

3. Дата/Время. Используется для задания дат и времени в определенном формате. Например, задание даты в формате ДД.ММ.ГГ (день, месяц, год).

4. Счетчик. Используется для автоматической нумерации записей.

5. Поле МЕМО. Используется для хранения длинного текста или комбинации текста и чисел.

6. Логический. Содержит логические величины.

Возможны также следующие типы данных:

1. Поле объекта OLE.

2. Гиперссылка.

3. Вложение.

4. Мастер подстановок.

В процессе создания таблицы может использоваться маска ввода. Маска ввода-это шаблон, позволяющий вводить в поле значения, имеющие одинаковый формат. Маска ввода автоматически изображает в поле постоянные символы и достаточно заполнить пустые позиции. Ввести данные, не вписывающиеся в маску ввода нельзя.

После того как определены все поля, необходимо указать первичный ключ таблицы. Первичный ключ таблицы - это одно или несколько полей, совокупность значений которых однозначно определяет любую запись в таблице.

Любая таблица может быть представлена в двух режимах:

1. Режиме таблицы, предназначенном для работы с записями (ввод и редактирование данных)

2. Режиме конструктора, предназначенном для работы с полями.

В СУРБД MS Access любой объект (таблицу, форму, запрос, отчет) можно создавать вручную либо с помощью Мастера. Рассмотрим создание таблицы вручную.

1. Запускаем приложение MS Access.

2. Выбираем вкладку «Новая база данных» и указываем полное имя файла, в котором будет храниться база данных

3. Нажимаем кнопку «Создать».

4. Выбираем режим «Конструктор» .

5. Указываем имя таблицы и нажимаем кнопку «OK».

.

»

6. Появляется окно с макетом создаваемой таблицы и бланком свойств. В макете указываются поля и типы данных. В бланке свойств можно указывать значение поля по умолчанию, маску ввода и ряд других свойств.

7. Завершив создание макета таблицы, необходимо его сохранить и перейти в режим таблицы.

8. В режиме таблицы можно заносить и корректировать данные.

Запросы

В общем случае запрос - это объект MS Access, предназначенный для получения данных из одной или нескольких таблиц.

Существуют различные типы запросов, но мы изучим создание простейшего типа запросов: запрос-выборку.

Запрос- выборка - это производная таблица, которая содержит те же структурные элементы, что и обычная таблица, и формируется на основе фактических данных системы. При создании макета запроса в общем случае нужно выполнить следующие операции:

1. Указать системе, какие поля и из каких таблиц включить в запрос.

2. Описать групповые операции.

3. Указать условие отбора.

При разработке конкретного запроса допускается любое сочетание вышеуказанных операций.

Обратите внимание, что запрос - это единственный объект, для которого можно указать несколько таблиц и (или) запросов.

Создание запроса

1. В окне базы данных выбираем ленту «Создание», а на ней - инструмент «Конструктор запросов».

1. На переднем плане появится окно диалога «Добавление таблицы».

2. Выделяем необходимую таблицу и нажимаем кнопку Добавить.

3. Закрываем окно диалога «Добавление таблицы»

4. Активизируем окно «Запрос-выборка».

5. В первую клетку строки Поле бланка запроса перетаскиваем из добавленной таблицы необходимые для выборки данных поля.

6. При необходимости указываем условия отбора и сортировки.

7. Выбираем команду «Выполнить» для просмотра полученных данных.

Данные в запросе можно сортировать по убыванию или по возрастанию. Для этого в режиме Конструктора запроса в строке Сортировка щелкните мышью под полем, по которому хотите произвести сортировку и укажите ее вид.

Для задания в запросе условия нужно воспользоваться строкой Условие отбора и строкой Или.

Условия в запросах могут быть различными. Можно указывать конкретные значения полей. В строке Или можно указать второе возможное значение поля.

В выражениях для условий отбора допускается использование шаблонов:

1. Звездочка (*) - заменяет любую группу любых символов.

2. Знак вопроса (?) - заменяет любой один символ.

Операторы between and используются при задании диапазона значений поля.

Операторы And, Or означают соответственно И, Или.

Примеры использования операторов и шаблонов в запросах

Пример

Описание

Like "* a"

Содержимое текстового поля оканчивается на "а"

Like "*ов"Ог"*ова"

Содержимое текстового поля оканчивается на "ов" или "ова"

Between "A*" and "Н*"

Первая буква текстового поля находится в диапазоне от А до Н

Between 1 and 10

Содержимое числового поля находится в диапазоне о 1 до 10

= 100

Содержимое числового поля равно 100

Типовые задания

Для успешного решения задач по теме «Технология хранения, поиска и сортировки информации в базах данных» необходимы прочные знания принципов организации реляционных баз данных, структуры и элементов таблицы. Важно отличать понятия «запись» и «поле», знать определение первичного ключа таблицы, владеть методами сортировки и выборки данных, а также обязательно знание логических операций.

Задание 9.1.

Во Всероссийской игре «КИТ» принимали участие 10 учеников 11 классов школы N. Известно, что задания в игре делились на три типа (А, В, С). Задания части А оценивались 3 баллами, части В - 4 баллами, части С - 5 баллами. Победителем объявляется тот, кто набрал больше всего баллов.

Какой запрос необходимо составить, чтобы определить победителя среди учеников 11 классов школы N, если для каждого ученика известно количество правильно выполненных заданий из каждой части игры.

Таблица 9.5. Результаты игры «КИТ»

Фамилия, Имя

часть А

часть В

часть С

Авакумова Елена

4

4

1

Величко Марина

10

2

0

Гайденко Михаил

9

6

1

Дьячков Артур

10

9

9

Митрофанова Анна

10

8

3

Никофоров Максим

10

9

7

Петренко Олег

10

10

4

Трофимова Алина

10

9

8

Семенов Леонид

9

5

7

Срубизин Роман

7

3

0

1. Отсортировать таблицу по возрастанию значений выражения 3*часть А+ 4* часть В+ 5* часть С, а затем взять первую строку.

2. Отсортировать таблицу по убыванию значений выражения 3*часть А+ 4* часть В+ 5* часть С, а затем взять первую строку.

3. Отсортировать таблицу по возрастанию значений выражения часть А+ часть В+ часть С, а затем взять последнюю строку.

4. Отсортировать таблицу по возрастанию значений выражения часть А+ часть В+ часть С, а затем взять первую строку.

Решение

Очевидно, что для определения суммарного количества баллов каждого участника игры нужно использовать выражение 3*часть А+ 4* часть В+ 5* часть С, затем отсортировать по убыванию и взять первую строку. Значит, верен второй вариант.

Ответ: 2.

Задание 9.2. (Демоверсия ЕГЭ 2006 года)

В табличной форме представлен фрагмент базы данных о результатах тестирования учащихся в 100-балльной системе

Таблица 9.6. Результаты тестирования

Фамилия

Пол

Математика

Русский язык

Химия

Информатика

Биология

Аганян

ж

82

56

46

32

70

Воронин

м

43

62

45

74

23

Григорчук

м

54

74

68

75

83

Роднина

ж

71

63

56

82

79

Сергеенко

ж

33

25

74

38

46

Черепанова

ж

18

92

83

28

61

Сколько записей в данном фрагменте удовлетворяют условию

Пол = 'м' ИЛИ Химия > Биология ? (Демоверсия ЕГЭ 2006 г.)

1)

5

2)

2

3)

3

4)

4

Решение

1. Условие «Пол = 'м' или Химия > Биология» означает, что выборке подлежат записи, в которых поле «Пол» содержит значение 'м' или значение поля «Химия» больше значения поля «Биология».

2. Рассмотрим первую запись базы данных, содержащую сведения о Аганян.

У Аганян пол женский, балл по химии меньше балла по биологии (46<70). Получаем дизъюнкцию двух ложных высказываний. Результат - ложь.

3. Рассмотрим вторую запись базы данных, содержащую сведения о Воронине. В этом случае получается дизъюнкция двух истинных высказываний. Результат - истина.

4. Третья запись содержит сведения о Григорчуке. Первое условие выполняется (пол мужской), а второе нет (68 < 83). Дизъюнкция истинного и ложного высказывания - истина.

5. В четвертой записи получается дизъюнкция двух ложных высказываний, результат - ложь.

6. В пятой и шестой записях получается дизъюнкция ложного и истинного высказывания, результат - истина.

Вывод: указанному условию удовлетворяют четыре записи приведенной базы данных, значит, верен вариант 4.

Ответ: 4.