ΒΑΣΕΙΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Transcript

1 ΒΑΣΕΙΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

2 Διδάσκων του μαθήματος 2 Δρ. Λεωνίδας Φραγγίδης Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων ΤΕΙ ΑΜΘ fragidis@teiemt.gr Ώρες Γραφείου: Τρίτη (10:00 12:00)

3 Προτεινόμενα Βιβλία 3 Σχεσιακές βάσεις δεδομένων - Νέα αναθεωρημένη έκδοση, Κεχρής Ευάγγελος Συστήματα Βάσεων Δεδομένων 6η Έκδοση, Abraham Silberschatz,Henry F. Korth,S. Sudarshan Συστήματα Διαχείρισης Βάσεων Δεδομένων, 3η Έκδοση, Ramakrishnan Raghu, Gehrke Joahannes Θεμελιώδεις αρχές συστημάτων βάσεων δεδομένων, Elmasri Ramez,Navathe Shamkant B. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΒΑΣΕΙΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ, ΤΑΜΠΑΚΑΣ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ ΒΑΣΕΙΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ SQL: ΜΙΑ ΠΡΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ, ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ ΣΤΑΥΡΑΚΟΥΔΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΒΑΣΕΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ (ΣΕ ΕΝΑΝ ΤΟΜΟ), GARCIA- MOLINA, ULLMAN, WIDOM Βάσεις Δεδομένων: Σύγχρονη Διαχείριση, 11 Έκδοση, Hoffer J., Ramesh V., Topi H., Μιχαήλ Βαΐτης - Ευαγγελία Καβακλή (επιμέλεια)

4 Περιεχόμενο Μαθήματος 4 Τι είναι βάση δεδομένων (Ορισμοί) Τα Δεδομένα και οι Πληροφορίες Η Οργάνωση Αρχείων Σύστημα βάσεων δεδομένων Πλεονεκτήματα βάσεων δεδομένων Αρχιτεκτονική Βάσεων Δεδομένων Ανεξαρτησία Δεδομένων Σύστημα Διαχείρισης Βάσεων Δεδομένων

5 Εισαγωγή 5 Η αλματώδης ανάπτυξη της επιστήμης της πληροφορικής και των επικοινωνιών τα τελευταία χρόνια έχει καταστήσει την πληροφορία ως ένα από τα βασικότερα και πολυτιμότερα αγαθά. Είναι κοινός τόπος σήμερα η εκτίμηση ότι το αγαθό της πληροφορίας είναι επιθυμητό απ όλους τους εργαζόμενους αλλά και τους εκπαιδευόμενους, ώστε να είναι πιο αποδοτικοί, ανταγωνιστικοί αλλά και παραγωγικοί στην εργασία τους.

6 Εισαγωγή 6 Τα συστήματα βάσεων δεδομένων τα χρησιμοποιούμε για να μπορούμε να αποθηκεύσουμε, να επεξεργαστούμε αλλά και να εκμεταλλευτούμε αποδοτικά αυτόν τον τεράστιο όγκο των πληροφοριών που αυξάνονται με αλματώδεις ρυθμούς καθημερινά

7 Εισαγωγή 7 Βάση δεδομένων Τι είναι δεδομένα Σχέση δεδομένων και πληροφορίας Δεδομένα Δεδομένα (data) είναι κάθε παράσταση σε μορφή κειμένου, αριθμού, συμβόλων και γενικά κάθε περιγραφή περιστατικού, στην οποία είναι δυνατό να αποδοθεί μία σημασία (έννοια)

8 Εισαγωγή 8 Πληροφορία Πληροφορία είναι η σημασία που δίνουμε σ ένα σύνολο από δεδομένα, τα οποία μπορούμε να επεξεργαστούμε βάσει προκαθορισμένων κανόνων και να βγάλουμε έτσι κάποια χρήσιμα συμπεράσματα. Βάση Δεδομένων Μία ολοκληρωμένη συλλογή δεδομένων που σχετίζονται, η οποία αποθηκεύεται συνήθως στη δευτερεύουσα μνήμη

9 Τα Δεδομένα και οι Πληροφορίες 9 Τα δεδομένα μπορούν να θεωρηθούν ως τρόποι αναπαράστασης εννοιών και γεγονότων που μπορούν να υποστούν διαχείριση και επεξεργασία. Η συλλογή και αποθήκευση ενός τεράστιου όγκου δεδομένων όπως απαιτούν οι κοινωνικές συνθήκες σήμερα, δεν λύνει τελείως το πρόβλημα της σωστής οργάνωσης και ταξινόμησης των δεδομένων. Τα δεδομένα θα πρέπει να οργανωθούν με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε να μπορούμε να τα εντοπίζουμε και να τα αξιοποιούμε εύκολα και γρήγορα και τη στιγμή που τα χρειαζόμαστε.

10 Τα Δεδομένα και οι Πληροφορίες 10 Ένα κλασικό παράδειγμα μη σωστής οργάνωσης δεδομένων θα ήταν για παράδειγμα ο τηλεφωνικός κατάλογος της πόλης της Καβάλας, όπου οι συνδρομητές δεν θα ήταν καταχωρημένοι αλφαβητικά σύμφωνα με το επώνυμο και το όνομά τους, αλλά εντελώς τυχαία. Ένας τέτοιος τηλεφωνικός κατάλογος θα περιείχε μια τεράστια ποσότητα δεδομένων αλλά θα ήταν ουσιαστικά άχρηστος.

11 Τα Δεδομένα και οι Πληροφορίες 11 Ένα άλλο παράδειγμα μη σωστής οργάνωσης δεδομένων θα ήταν μια πολύ μεγάλη βιβλιοθήκη με χιλιάδες τόμους βιβλίων και χωρίς να διαθέτει κάποιο υποτυπώδες σύστημα οργάνωσης και ταξινόμησης των βιβλίων. Ούτε οι υπάλληλοι της βιβλιοθήκης θα μπορούσαν να κάνουν τη δουλειά τους αλλά ούτε και οι επισκέπτες θα μπορούσαν να αξιοποιήσουν την πληθώρα των πληροφοριών που περιέχονται στα βιβλία. Εκτός λοιπόν από τη μόνιμη αποθήκευση των δεδομένων, χρειαζόμαστε και κάποιους τρόπους ευέλικτης και αποδοτικής οργάνωσής τους.

12 Τα Δεδομένα και οι Πληροφορίες 12 Χαρακτηριστικά παραδείγματα δεδομένων που απαιτούν σωστή και αποδοτική οργάνωση είναι τα εξής : Τα στοιχεία υπαλλήλων, πελατών, προμηθευτών και παραγγελιών μιας εμπορικής επιχείρησης. Τα στοιχεία υλικών μιας αποθήκης. Τα στοιχεία ταινιών, παιχνιδιών, πελατών και δανεισμών μιας βιντεο-παιχνιδολέσχης. Τα στοιχεία υπαλλήλων, γιατρών, ασθενών αλλά και υλικών ενός νοσοκομείου. Τα στοιχεία βιβλίων, χρηστών (δανειστών) και δανεισμών μιας βιβλιοθήκης.

13 Η Οργάνωση Αρχείων 13 Ο πιο γνωστός τρόπος οργάνωσης δεδομένων με τη χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών είναι σε αρχεία εγγραφών. Στην περίπτωση ενός αρχείου πελατών και παραγγελιών μιας εμπορικής επιχείρησης. Για να οργανώσουμε σωστά το αρχείο μας, θα πρέπει να δημιουργήσουμε καρτέλες για τους πελάτες, αλλά και για τις παραγγελίες τους αργότερα, που θα πρέπει να περιέχουν τα εξής στοιχεία ανά πελάτη : Κωδικός, Επώνυμο, Όνομα, Διεύθυνση, ΤΚ, Πόλη, Τηλέφωνο, ΑΦΜ, ΔΟΥ

14 Η Οργάνωση Αρχείων 14 Η αντιστοίχηση του παλιού τρόπου οργάνωσης με τις καρτέλες σε σχέση με τον σύγχρονο ηλεκτρονικό τρόπο οργάνωσης, έχει ως εξής : Συρτάρι Αρχείο Δεδομένων Καρτέλα πελάτη Εγγραφή του αρχείου δεδομένων Στοιχείο της καρτέλας Πεδίο της εγγραφής

15 Η Οργάνωση Αρχείων 15 Ένα αρχείο (file) θα μπορούμε να το χαρακτηρίσουμε σαν ένα σύνολο που αποτελείται από οργανωμένα ομοειδή στοιχεία. Τα στοιχεία ενός αρχείου μπορούμε να τα οργανώσουμε σε λογικές ενότητες και το σύνολο των στοιχείων που περιέχει μια λογική ενότητα καλείται εγγραφή (record). Το κάθε στοιχείο της εγγραφής καλείται πεδίο (field).

16 Η Οργάνωση Αρχείων 16 Το πεδίο αποτελεί και τη μικρότερη δυνατή υποδιαίρεση των στοιχείων ενός αρχείου. Ένα πεδίο χαρακτηρίζεται από τον μέγιστο αριθμό των χαρακτήρων (bytes) που απαιτούνται για την καταχώρησή του στη μνήμη του υπολογιστή και που αποκαλείται μήκος του πεδίου (field length).

17 Η Οργάνωση Αρχείων 17 Ένα πεδίο χαρακτηρίζεται ακόμη και από το είδος των δεδομένων που μπορεί να περιέχει, όπως : Αλφαριθμητικό (alphanumeric), μπορεί να περιέχει γράμματα, ψηφία ή και ειδικούς χαρακτήρες. Αριθμητικό (numeric), μπορεί να περιέχει μόνο αριθμούς. Αλφαβητικό (alphabetic), μπορεί να περιέχει μόνο γράμματα (αλφαβητικούς χαρακτήρες). Ημερομηνίας (date), μπορεί να περιέχει μόνο ημερομηνίες.

18 Η Οργάνωση Αρχείων 18 Δυαδικό (binary), μπορεί να περιέχει ειδικού τύπου δεδομένα, όπως εικόνες, ήχους κ.ά. Λογικό (logical), μπορεί να περιέχει μόνο μία από δύο τιμές, οι οποίες αντιστοιχούν σε δύο διακριτές καταστάσεις και μπορούν να χαρακτηρισθούν σαν 0 και 1 ή σαν αληθές (true) και ψευδές (false). Σημειώσεων (memo), μπορεί να περιέχει κείμενο με μεταβλητό μήκος, το οποίο μπορεί να είναι και αρκετά μεγάλο και συνήθως αποθηκεύεται σαν ξεχωριστό αρχείο από το κύριο αρχείο.

19 Η Οργάνωση Αρχείων 19 Όσον αφορά τις εγγραφές, χρήσιμοι ορισμοί είναι οι εξής : Μήκος εγγραφής (record length) καλείται το άθροισμα που προκύπτει από τα μήκη των πεδίων που την αποτελούν. Δομή εγγραφής (record layout) ή γραμμογράφηση καλείται ο τρόπος με τον οποίο οργανώνουμε τα πεδία μιας εγγραφής.

20 Η Οργάνωση Αρχείων 20 Διάβασμα (read) από αρχείο σημαίνει τη μεταφορά των δεδομένων του αρχείου, που γίνεται συνήθως ανά μία εγγραφή, από το μέσο αποθήκευσης (σκληρό δίσκο ή δισκέτα) στην κεντρική μνήμη του υπολογιστή για επεξεργασία. Γράψιμο (write) σε αρχείο σημαίνει μεταφορά των δεδομένων του αρχείου, που γίνεται συνήθως ανά μία εγγραφή, από την κεντρική μνήμη του υπολογιστή στο μέσο αποθήκευσης (σκληρό δίσκο ή δισκέτα).

21 Βάσεις Δεδομένων 21 Για ποιο λόγο οι ΒΔ αποτελούν θέμα: Γιατί τα δεδομένα «σήμερα» Είναι πολλά Είναι σύνθετα Είναι χρήσιμα ή άχρηστα Καταγράφονται σχετικά με τα πάντα Τεκμηριώνουν/παράγουν νέα γνώση Η διαχείριση βάσεων δεδομένων με τη χρήση Η/Υ οριοθετεί τη γνωστική περιοχή των «Βάσεων Δεδομένων»

22 Συστήματα Διαχείρισης Βάσεων Δεδομένων (ΣΔΒΔ) 22 ΣΔΒΔ = μια συλλογή από συσχετιζόμενα δεδομένα (βάση δεδομένων) + ένα σύνολο προγραμμάτων για την πρόσβαση στα δεδομένα Το ΣΔΒΔ παρέχει ένα περιβάλλον που είναι βολικό και εύχρηστο Το ΣΔΒΔ περιέχει πληροφορία για μια συγκεκριμένη επιχείρηση

23 Συστήματα Διαχείρισης Βάσεων Δεδομένων (ΣΔΒΔ) 23 Εφαρμογές Βάσεων Δεδομένων: Τραπεζικός τομέας: όλες οι δοσοληψίες Αερογραμμές: κρατήσεις, δρομολόγια πτήσεων Πανεπιστήμια: εγγραφές, βαθμολογίες Πωλήσεις: πελάτες, προϊόντα, αγορές Κατασκευές: παραγωγή, αποθέματα, παραγγελίες, εφοδιαστική αλυσίδα Ανθρώπινο δυναμικό: αρχεία εργαζομένων, μισθοδοσία, φοροαπαλλαγές Οι βάσεις δεδομένων είναι παντού, σε όλες τις πτυχές της ζωής μας

24 Γιατί Βάσεις Δεδομένων 24 Παλαιότερα, οι εφαρμογές βάσεων δεδομένων χτίζονταν πάνω σε συστήματα αρχείων Μειονεκτήματα στη χρήση συστημάτων αρχείων για την αποθήκευση δεδομένων: Πλεονασμός πληροφορίας και έλλειψη συνοχής Πολλαπλοί τύποι αρχείων, επαναλαμβανόμενη πληροφορία σε διαφορετικά αρχεία Δυσκολία πρόσβασης στα δεδομένα Χρειαζόταν νέο πρόγραμμα για την εκτέλεση κάθε νέας εργασίας

25 Γιατί Βάσεις Δεδομένων 25 Απομόνωση δεδομένων δεδομένα σε πολλαπλά αρχεία και τύπους Πρόβλημα ακεραιότητας Περιορισμοί ακεραιότητας (π.χ. Υπόλοιπο λογαριασμού > 25 Euro) γίνεται μέρος του κώδικα του προγράμματος Δύσκολη η προσθήκη νέων περιορισμών και η αλλαγή υπαρχόντων

26 Γιατί Βάσεις Δεδομένων 26 (άλλα) Μειονεκτήματα χρήσης συστημάτων αρχείων Ατομικότητα ενημερώσεων Οι αποτυχίες ενημέρωσης επέφεραν κατάσταση ασυνέπειας στη βάση με μέρος των ενημερώσεων να έχουν εκτελεστεί Π.χ. Μεταφορά χρημάτων από έναν λογαριασμό σε άλλον θα έπρεπε είτε να ολοκληρωθεί εντελώς είτε να ξαναγίνει

27 Γιατί Βάσεις Δεδομένων 27 Ταυτόχρονη πρόσβαση πολλών χρηστών Αναγκαία η ταυτόχρονη πρόσβαση για την αποτελεσματικότητα Μη- ελεγχόμενες ταυτόχρονες προσβάσεις οδηγούν σε έλλειψη συνοχής Π.χ. Δύο άτομα βλέπουν το υπόλοιπο και το ενημερώνουν ταυτόχρονα... Προβλήματα ασφάλειας πρόσβαση σε ορισμένο μέρος της πληροφορίας Τα συστήματα βάσεων δεδομένων προσφέρουν λύσεις σε όλα τα παραπάνω προβλήματα!!!

28 Βάση Δεδομένων (Β.Δ.) 28 Βάση Δεδομένων (Database) είναι ένα σύνολο δεδομένων που σχετίζονται μεταξύ τους. Δεδομένα τα οποία δεν σχετίζονται μεταξύ τους δεν μπορούν να χαρακτηριστούν ως βάση δεδομένων. Μία βάση δεδομένων αναπαριστάνει ένα μέρος του πραγματικού κόσμου

29 Ανάπτυξη Β.Δ. 29 Η ανάπτυξη μίας βάσης δεδομένων γίνεται κατά στάδια. Συγκεκριμένα, η Β.Δ: σχεδιάζεται δημιουργείται τροφοδοτείται με δεδομένα ενημερώνεται και χρησιμοποιείται Η δημιουργία της Β.Δ, η τροφοδοσία της με δεδομένα, η ενημέρωσή της και η χρήση της γίνεται με ειδικό λογισμικό: το Σύστημα Διαχείρισης Βάσεων Δεδομένων

30 Σύστημα Διαχείρισης Βάσεων Δεδομένων (ΣΔΒΔ) 30 Σύστημα Διαχείρισης Βάσεων Δεδομένων (Database Management System) είναι το λογισμικό εκείνο που είναι υπεύθυνο για την διαχείριση βάσεων δεδομένων. Με τον όρο "διαχείριση" εννοείται η δημιουργία της βάσης δεδομένων, η εισαγωγή, διαγραφή, τροποποίηση και αναζήτηση των δεδομένων.

31 Αιτήσεις προς ΣΔΒΔ 31 Ένα ΣΔΒΔ ικανοποιεί αιτήσεις που προέρχονται από: Χρήστες Προγράμματα και Εφαρμογές Οι αιτήσεις πρέπει να είναι κατανοητές από το ΣΔΒΔ Το ΣΔΒΔ κατανοεί εξειδικευμένες γλώσσες

32 Κατάλογος Δεδομένων 32 Ο κατάλογος (catalog) περιέχει την περιγραφή των δεδομένων που αποθηκεύονται στη βάση δεδομένων. H περιγραφή των δεδομένων είναι δεδομένα. Τα δεδομένα αυτά λέγονται μετα-δεδομένα (meta-data).

33 Ορισμός: Εφαρμογή 33 Εφαρμογή είναι εξειδικευμένο λογισμικό που υποστηρίζει μία επιχειρηματική λειτουργία. Η επιχειρηματική λειτουργία βασίζεται σε κανόνες. Οι κανόνες αυτοί αποτελούν την λογική της επιχειρηματικής λειτουργίας.

34 Τμήματα μίας Εφαρμογής 34 Μία εφαρμογή εμπεριέχει: τη λογική της επιχειρηματικής λειτουργίας που υποστηρίζει τη δυνατότητα επικοινωνίας με τον χρήστη τη δυνατότητα πρόσβασης στα δεδομένα

35 Ανθρώπινο Δυναμικό: ο διαχειριστής 35 Προσδιορίζει τα δικαιώματα πρόσβασης των χρηστών στη βάση δεδομένων Είναι υπεύθυνος για την ομαλή λειτουργία και ικανοποιητική ανταπόκριση της βάσης δεδομένων Προτείνει την αγορά του κατάλληλου εξοπλισμού για την βελτίωση της λειτουργίας της βάσης δεδομένων Επιβλέπει την ασφάλεια των δεδομένων από κακή χρήση και εξασφαλίζει την αποτροπή πρόσβασης από χρήστες που δεν έχουν δικαιώματα χρήσης.

36 Ανθρώπινο Δυναμικό: ο σχεδιαστής 36 προσδιορίζει τις απαιτήσεις που έχουν οι χρήστες της Β.Δ. σχεδιάσει τη βάση δεδομένων έτσι ώστε να ικανοποιεί τις ανάγκες των χρηστών και ορίζει τις κατάλληλες δομές που θα χρησιμοποιηθούν για την υλοποίηση της βάσης δεδομένων.

37 Εργαλεία για τον Σχεδιαστή 37 Β.Δ. Για τον προσδιορισμό των απαιτήσεων των χρηστών: Συνέντευξη Ερωτηματολόγιο Επιτόπια παρατήρηση Για τον σχεδιασμό της Β.Δ. Μοντέλα Δεδομένων (διαγραμματικά ή υλοποίησης)

38 ΤΕΛΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑΣ