ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Πετρογεωργάκης Μανούσος Σπυρόπουλος Σταύρος
ΣΚΟΠΟΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η εισαγωγή στις Βάσεων εδομένων. Θα παρουσιαστούν οι βασικές έννοιες, οι συνιστώσες και οι λειτουργίες των Βάσεων εδομένων καθώς και παραδείγματα.
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΕΝΑ Σ Β (DBMS); Όταν η πληροφορία είναι πολλή, το κόστος διαχείρισης μπορεί να υπερβαίνει τα οφέλη. Βάση εδομένων: μια μεγάλη συλλογή δεδομένων, μοντελοποιεί μια επιχείρηση του πραγματικού κόσμου. Οντότητες (πχ. Φοιτητές, Μαθήματα) Συσχετίσεις (πχ. Ο Γιάννης παρακολουθεί το Β18) Σύστημα ιαχείρισης Βάσεων εδομένων: ένα πακέτο λογισμικού σχεδιασμένο να αποθηκεύει και να διαχειρίζεται Βάσεις εδομένων. Πρώτο Σ Β γενικής χρήσης: αρχές 1960 Μεγάλη εμπορική επιτυχία έκτοτε.
ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑ ΡΟΜΗ Σειριακή επεξεργασία Ταινίες και κάρτες Σειριακή επεξεργασία Πρώτη Γενιά (1950) εύτερη γενιά (1960) ίσκοι, συστήματα αρχείων Γλώσσες προγραμματισμού με ικανότητα χειρισμού δεδομένων (COBOL) Αποθήκευση δεδομένων σε Αρχεία Μερικές πρώτες εφαρμογές
ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑ ΡΟΜΗ Τρίτη γενιά (1970) Ανάγκη και τάση δημιουργίας προτύπων Αποθήκευση δεδομένων μαζί με τον ορισμό τους Νέες δυνατότητες προσπέλασης δεδομένων σε γλώσσεςόπωςηcobol ικτυακό και Ιεραρχικό μοντέλο δεδομένων Ορισμός του Σχεσιακού μοντέλου δεδομένων Αναγνώριση της ανάγκης για μοντελοποίηση δεδομένων Τα πρώτα σχεσιακά συστήματα DBMS
ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑ ΡΟΜΗ Τέταρτη γενιά (1980, 1990) ΣΧΕΣΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΒΑΣΕΩΝ Ε ΟΜΕΝΩΝ (Relational Database Systems) Ισχυρές γλώσσες επεξεργασίας δεδομένων Αρχιτεκτονικές πολλών επιπέδων Ενσωμάτωση των DBMS σε μεγάλα συστήματα και ανάδειξη του ρόλου τους (πχ διαχείριση δοσοληψιών) Γέννηση της SQL (Structured Query Language) Θεωρητική θεμελίωση των Β
ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑ ΡΟΜΗ Πέμπτη γενιά (1990, 2000) Νέες μορφές δεδομένων (multimedia) σε Β Σύνθετες οντότητες (software objects) Κατανεμημένες αρχιτεκτονικές (πελάτες, εξυπηρετητές) Ισχυρά DBMS σε προσωπικούς υπολογιστές Σύνδεση Β και Internet για πολλές εφαρμογές Εξόρυξη γνώσης από Β (data mining) Ανάδειξη σε αυτοτελές αντικείμενο (data warehousing)
ΓΕΝΙΚΑ Η δημιουργία και η διαχείριση εγγράφων μπορεί να πραγματοποιηθεί με χρήση αρχείων και πινάκων.
ΓΙΑΤΙ ΟΧΙ ΑΡΧΕΙΑ Όμως μια βάση δεδομένων υπερέχει της χρήση αρχείων και πινάκων στο ότι : παρέχει τη δυνατότητα αποθήκευσης και διαχείρισης ποικίλων ειδών δεδομένων, τη δυνατότητα χρήσης των αποθηκευμένων πληροφοριών από πολλαπλούς χρήστες καθώς επίσης και τη δυνατότητα χρήσης κάποιου εξειδικευμένου τρόπου ανάπτυξης της βάση δεδομένων.
ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΧΡΗΣΗΣ Σ Β Ανεξαρτησία δεδομένων οι λεπτομέρειες οργάνωσης δεν επηρεάζουν τις εφαρμογές. Γρήγορη πρόσβαση στην πληροφορία Κατάλληλη αποθήκευση, βελτιστοποίηση Έλεγχος πρόσβασης, περιορισμοί ορθότητας Ταυτόχρονη πρόσβαση, ανάκαμψη Κάθε χρήστης νομίζει ότι είναι ο μόνος Κεντρική διαχείριση της πληροφορίας Γρηγορότερη και ασφαλέστερη ανάπτυξη εφαρμογών
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Πεδίο (field): Μια βάση δεδομένων αποτελείται από μια σειρά στοιχείων με πιο βασικό στοιχείο το πεδίο. Το πεδίο αντιστοιχεί σε ένα δεδομένο και είναι το συστατικό στοιχείο μιας εγγραφής (record). Παραδείγματα πεδίων είναι ένα όνομα πελάτη, μια διεύθυνση, μια τιμή, ένας αριθμός τηλεφώνου.
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Εγγραφή (record): Μια ενότητα από συσχετιζόμεναδεδομέναταοποία επεξεργάζονται σαν μια ολότητα είναι μια εγγραφή. Με άλλα λόγια η εγγραφή είναι μια συλλογή από πεδία. Παραδείγματα εγγραφής είναι ένα σύνολο πληροφοριών οι οποίες αναφέρονται σε έναν πελάτη όπως όνομα, διεύθυνση, αριθμό φορολογικού μητρώου.
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Πίνακας (table): Μια ενότητα από συσχετιζόμενες εγγραφές οι οποίες έχουν τον ίδιο αριθμό πεδίων αποτελούν έναν πίνακα. Ο πίνακας είναι μια λογική δομή. Για παράδειγμα, ένας πίνακας πελατών θα περιλαμβάνει κάθεεγγραφήπελάτηηοποίαέχειταίδιαπεδία. Στον πίνακα οι εγγραφές αντιστοιχούν στις γραμμές (rows)και τα πεδία στις στήλες του πίνακα (coloums). Οι πίνακες μπορούν να συσχετίζονται μεταξύ τους μέσω των πεδίων τα οποία περιέχουν την ίδια πληροφορία.
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Σχεσιακή Βάση εδομένων (relational data base): Ένα σύνολο συσχετιζόμενων πινάκων αποτελούν μία σχεσιακή βάση δεδομένων η οποία αποτελεί και τον πιο συνήθη τρόπο δημιουργίας βάσεων δεδομένων σήμερα.
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Ευρετήρια Αναζήτησης (indexes): Η ανάκτηση των εγγραφών με βάση κάποιες συνθήκες μπορεί να πραγματοποιηθεί με τα ευρετήρια αναζήτησης. Τα ευρετήρια αυτά επιτρέπουν τη γρήγορη ανάκτηση και ταξινόμηση των εγγραφών με κάποιες συνθήκες. Χρησιμοποιούνται για πεδία τα οποία δεν είναι το πρωτεύον κλειδί ενός πίνακα και για τα οποία θα απαιτηθεί η εύρεση στοιχείων κατά τη χρήση της βάσης.
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Πρωτεύον Κλειδί (primary key): Κάθε εγγραφή σε μία σχεσιακή βάση δεδομένων πρέπει να είναι εξατομικευμένη. Αυτό επιτυγχάνεται με τον καθορισμό ενός πεδίου της εγγραφής σαν πρωτεύοντος κλειδιού. Οι εγγραφές αποθηκεύονται με βάση το πρωτεύον κλειδί. Παράδειγμα πρωτεύοντος κλειδιού εγγραφών πελατών είναι ο αριθμός φορολογικού μητρώου, ο αριθμός τηλεφώνου ή ένας αριθμός πελάτη. Το πρωτεύον κλειδί είναι μοναδικός αριθμός αναγνώρισης της κάθε εγγραφής ενός πίνακα και δεν είναι δυνατή η ύπαρξη δύο εγγραφών με το ίδιο κλειδί.
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ευτερεύον Κλειδί (foreign key): ευτερεύοντα κλειδιά είναι κοινά πεδία μεταξύ των εγγραφών των πινάκων μίας βάσης δεδομένων τα οποία μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε προκειμένου να κάνουμε αναζήτηση πληροφοριών στους πίνακες αυτούς. Το δευτερεύον κλειδί είναι πεδίο ενός πίνακα το οποίο προσδιορίζει εγγραφές ενός άλλου πίνακα στον παρόντα πίνακα.
ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ Ερωτήματα (queries): Η αναζήτηση εγγραφών σε μία βάση δεδομένων γίνεται με ερωτήματα. Στη Visual Basic χρησιμοποιείται η γλώσσα Structured Query Language (SQL) προκειμένου να γίνει αναζήτηση εγγραφών σε μία βάση δεδομένων. Όταν επιθυμούμε αναζήτηση εγγραφών μόνο σε έναν πίνακα ηvisual Basic παρέχει εργαλεία αναζήτησης χωρίς να είναι αναγκαία η χρήση της SQL.
ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑ ΒΑΣΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ Ας υποθέσουμε ότι έχουμε μία βάση δεδομένων πελατών η οποία περιέχει τρεις πίνακες. Ο πρώτος πίνακας περιέχει πληροφορίες πελατών και ονομάζεται CustList. Ο δεύτερος πίνακας περιέχει πληροφορίες προϊόντων και ονομάζεται ProductsList και ο τρίτος πίνακας περιέχει πληροφορίες παραγγελιών και ονομάζεται OrdersList.
ΠΙΝΑΚΑΣ CustList ΠΙΝΑΚΑΣ ProductsList ΠΙΝΑΚΑΣ OrdersList
ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑ ΒΑΣΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ Ο πίνακας CustList περιέχει εγγραφές με πληροφορίες πελατών μιας επιχείρησης, όπως: αριθμό πελάτη, όνομα πελάτη, τηλέφωνο, διεύθυνση, πόλη και ΑΦΜ. Η κάθε εγγραφή του πίνακα περιέχει τα πεδία: Customer_No, Customer_Name, Phone_Number, Address, City και AFM.
ΠΑΝΑΚΑΣ CustList πεδία
ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑ ΒΑΣΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ Ο δεύτερος πίνακας, ο πίνακας ProductsList, περιέχει τα πεδία: Product_No, Product_Name, Price και Quantity_Stock.
ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑ ΒΑΣΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ Ο τρίτος πίνακας, ο πίνακας OrdersList, περιέχει τα πεδία: Order_No, Product_No, Customer_No, Date_Required και Quantity_Ordered.
ΠΙΝΑΚΕΣ ΠΕ ΙΑ
ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑ ΒΑΣΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ Το πεδίο Customer_No είναιτοπρωτεύον κλειδί για τον πίνακα CustList, διότι κάθε εγγραφή πελάτη εξατομικεύεται από τον αριθμό του πελάτη. Επίσης το πεδίο Product_No είναι το πρωτεύον κλειδί για τον πίνακα ProductsList για τον ίδιο λόγο.
ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑ ΒΑΣΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ Στον πίνακα OrdersList τα πεδία Customer_No και Product_No είναι το δευτερεύον κλειδί διότι προσδιορίζουν εγγραφές άλλων πινάκων στον πίνακα αυτόν.
πρωτεύοντα κλειδιά δευτερεύοντα κλειδιά
ΣΧΕΣΕΙΣ ΣΕ ΜΙΑ ΒΑΣΗ Ε ΟΜΕΝΩΝ Εκτός από τον καθορισμό των πινάκων, των εγγραφών, των πεδίων, του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος κλειδιού και των ευρετηρίων, για τη δημιουργία μιας σχεσιακής βάσης δεδομένων μπορούμε επίσης να καθορίσουμε τις σχέσεις (relationships) μεταξύ των πινάκων. Οι σχέσεις αυτές περιλαμβάνουν τις δομές: ένα προς ένα (one-to-one), ένα προς πολλά (one-tomany) και πολλά προς πολλά (many-to-many)
ΣΧΕΣΕΙΣ ΣΕ ΜΙΑ ΒΑΣΗ Ε ΟΜΕΝΩΝ Ένα παράδειγμα σχέσεως «ένα προς πολλά» είναι η σχέση μεταξύ πελάτη και παραγγελιών. Για κάθε πελάτη αντιστοιχούν περισσότερες από μία παραγγελίες. Επίσης κάθε προϊόν αντιστοιχεί σε περισσότερες από μία παραγγελίες.
ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΒΑΣΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ
ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΒΑΣΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ Μία βάση δεδομένων συνήθως είναι ήδη δημιουργημένημεκάποιοεργαλείοδημιουργίας βάσεων δεδομένων και η Visual Basic χρησιμοποιείται για τη δημιουργία του περιβάλλοντος επικοινωνίας της εφαρμογής. Εργαλεία δημιουργίας βάσεων δεδομένων οι οποίες μπορούν να διαβαστούν από τη Visual Basic είναι τα ακόλουθα: Microsoft Access, dbase, Excel, FoxPro, Paradox, καθώς και SQL Server.
ΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΒΑΣΗΣ Ε ΟΜΕΝΩΝ Τα εργαλεία δημιουργίας βάσεων δεδομένων διαθέτουν ιδιότητες και μεθόδους οι οποίες επιτρέπουν: την εισαγωγή, την πρόσθεση, την διόρθωση, την διαγραφή και τον εντοπισμό των εγγραφών-δεδομένων της.
SQL (Structured Query Language)
ΕΙΣΑΓΩΓΗ SQL (Structured Query Language) είναι η τυποποιηµένη standard γλώσσα στις Σχεσιακές Βάσεις. Η πρώτη χρήση ήταν στο πρότυπο σύστηµα της IBM, που ονοµάστηκε SYSTEM-R, το οποίο ανεπτύχθη στα ερευνητικά εργαστήρια της εταιρείας (San Jose, California) στα µέσα της δεκαετίας το 1970. Η SQL έχει υποστεί πολλές τροποποιήσεις.
Υπάρχουν 4 βασικές εντολές στην SQL: Ανάκτηση SELECT * FROM Departments WHERE budget > 1000000 Εισαγωγές INSERT INTO Employees(ssn,name) VALUES (83542, Aris ) Ενημερώσεις UPDATE Departments SET budget = 2000000 WHERE did = 12345 ιαγραφές DELETE FROM Employees WHERE name = Aris Το αποτέλεσµα µιας εντολής / πράξης σε Σχέσεις είναι (πάντα) µια νέα Σχέση
ΑΝΕΥΡΕΣΗ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΤΗΣ SQL Ένας τρόπος αναζήτησης εγγραφών σε μία βάση δεδομένων είναι η συγγραφή ερωτημάτων με χρήση της γλώσσας SQL (structured Query Language). Η γλώσσα αυτή χρησιμοποιείται για τη δημιουργία πινάκων, τον προσδιορισμό σχέσεων μεταξύ πινάκων, καθώς επίσης και για τη διαχείριση δεδομένων σε πίνακες.
ΑΝΕΥΡΕΣΗ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΤΗΣ SQL Τα ερωτήματα αρχίζουν με την εντολή SELECT, η οποία επιτρέπει την επιλογή εγγραφών από μία βάση δεδομένων που εκπληρώνουν κάποιο κριτήριο. Ο γενικός τύπος ενός ερωτήματος SQL είναι: SELECT πεδία εγγραφών FROM όνομα πίνακα WHERE κριτήρια
ΑΝΕΥΡΕΣΗ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΤΗΣ SQL Για παράδειγμα: SELECT Customer_Name FROM CustList WHERE Customer_No > 100 H χρήση της SQL για δημιουργία ερωτημάτων είναι ιδιαίτερα χρήσιμη μέθοδος για την αναζήτηση εγγραφών σε πολλούς πίνακες.
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ (DBMS)
Εφαρμογές ιαχείρισης και ιοίκησης Τραπεζικοί λογαριασμοί Εταιρικά συστήματα διαχείρισης προσωπικού και εμπορευμάτων Συστήματα κρατήσεων σε αεροπορικές πτήσεις και σιδηροδρομικά ταξίδια Συστήματα δανεισμού βιβλίων σε Πανεπιστήμια και Ερευνητικά Ινστιτούτα
ικτυακές και Εφαρμογές Πολυμέσων Εφαρμοσμένης μηχανικής (CAD/CAM/CIM/CAE) Εφαρμογές Τηλεπικοινωνιών: ιαχείριση δεδομένων δικτύου Πολυμέσα, ιασκέδαση, και Εικονική πραγματικότητα Σχεδιασμός και ιαχείριση Λογισμικού Αποθήκες εδομένων (Data Warehouses) ιαχείριση Ιστοσελίδων Ηλεκτρονικό εμπόριο
ΜΟΝΤΕΛΑ ΕΝΟΣ Σ Β
ΤΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΕΝΟΣ Σ Β Περιγραφή των εδομένων: Ένα μοντέλο δεδομένων είναι συλλογή από έννοιες που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή δεδομένων του πραγματικού κόσμου
ΤΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΕΝΟΣ Σ Β Περιγραφή των εδομένων: Ένα σχήμα είναι μια περιγραφή μιας συγκεκριμένης συλλογής δεδομένων. Για αυτήν την περιγραφή έχει χρησιμοποιηθεί ένα συγκεκριμένο μοντέλο δεδομένων
ΤΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΕΝΟΣ Σ Β Περιγραφή των εδομένων: Το σχεσιακό μοντέλο δεδομένων είναι το μοντέλο που χρησιμοποιείτε περισσότερο σήμερα. Κύριο χαρακτηριστικό: σχέση, βασικά ένας πίνακας με γραμμές και στήλες. Κάθε σχέση έχει ένα σχήμα, το οποίο περιγράφει τις στήλες (ή αλλιώς τα πεδία).
ΤΥΠΟΙ ΜΟΝΤΕΛΩΝ Υπάρχουν 3 τύποι μοντέλων: Το Ιεραρχικό μοντέλο Το ικτυακό μοντέλο και Το Σχεσιακό μοντέλο
Ιεραρχικό μοντέλο Γενικά: Τα δεδομένα οργανώνονται σε μια δομή δέντρου Σε κάθε εγγραφή, τα δεδομένα οργανώνονται σε τμήματα (segments) Στον χρήστη, κάθε εγγραφή μοιάζει σαν ένα οργανόγραμμα με ένα βασικό τμήμα (root segment) στην κορυφή του Οργάνωση με βάση τη σχέση «πατέρας-παιδί»
Ιεραρχικό μοντέλο
Ιεραρχικό μοντέλο είκτες (pointers): Σε ένα ιεραρχικό Σ Β, τα δεδομένα συνδέονται φυσικά μεταξύ τους μέσω μιας σειράς δεικτών που ορίζουν σύνολα από σχετικά τμήματα δεδομένων Οι δείκτες αυτοί είναι δεδομένα που επισυνάπτονται στο τέλος ενός τμήματος δεδομένων (του «πατέρα») και δίνουν τη φυσική διεύθυνση των σχετικών τμημάτων δεδομένων (των «παιδιών»)
Ιεραρχικό μοντέλο
ικτυακό μοντέλο Γενικά: Παραλλαγή του ιεραρχικού μοντέλου Ιδιαίτερα χρήσιμο για many-to-many σχέσεις Ένα «παιδί» μπορεί να έχει πάνω από έναν «πατέρα» Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα Ελαχιστοποίηση πλεονασμού δεδομένων και, συχνά, μείωση του χρόνου απόκρισης. Ραγδαία αύξηση του αριθμού των δεικτών, με αποτέλεσμα η συντήρηση και λειτουργία του συστήματος να γίνεται συχνά πολύπλοκη.
ικτυακό μοντέλο
Σχεσιακό μοντέλο Γενικά: Αναπαράσταση όλων των δεδομένων μέσω διδιάστατων πινάκων που ονομάζονται «σχέσεις» (relations) Μπορεί να συσχετίσει δεδομένα τέτοιων πινάκων, αρκεί οι πίνακες αυτοί να έχουν ένα κοινό στοιχείο δεδομένων Λειτουργίες (εντολές) select, join, project IBM s DB2, Oracle, Microsoft Access
Σχεσιακό μοντέλο
Συγκριτική θεώρηση μοντέλων
ER Οντότητα Συσχέτισης (Entity Relationship)
ER Οντότητα: αντικείμενο πραγματικού κόσμου Περιγράφεται σαν ένα σύνολο γνωρισμάτων Παρόμοιες οντότητες (ίδια γνωρίσματα): σύνολο οντότητας Κάθε γνώρισμα έχει ένα πεδίο τιμών Κάθε συνολο οντότητας μπορεί να έχει ένα κλειδί Συσχέτιση: μια σχέση μεταξύ οντοτήτων Πχ. Ο Κώστας δουλεύει στο τμήμα πωλήσεων Μια συσχέτιση μπορεί επίσης να έχει γνωρίσματα Σύνολο συσχετίσεων: συλλογή παρόμοιων συσχετίσεων
Ένας απλός τρόπος αναπαράστασης δεδομένων: ένας διδιάστατος πίνακας που λέγεται σχέση
Συμβολισμός Συσχέτισης σε ιάγραμμα ER
ιαγράμματα Οντοτήτων Συσχετίσεων (ER)
ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ Οι πίνακες αποτελούνται από γραμμές και στήλες. Κάθε γραμμή αντιπροσωπεύει μία εγγραφή και κάθε στήλη ένα πεδίο της εγγραφής. Οι πίνακες έχουν ένα πρωτεύον κλειδίτοοποίοείναιτοπεδίοπουέχειμία μοναδική τιμή για κάθε εγγραφή του κάθε πίνακα.
ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ Οι πίνακες επίσης μπορεί να έχουν δευτερεύοντα κλειδιά τα οποία αντιπροσωπεύουν κοινά δεδομένα μεταξύ των πινάκων αυτών. Η αναζήτηση εγγραφών σε διαφορετικούς πίνακες της βάσης δεδομένων πραγματοποιείται με τη συγγραφή κώδικα σε γλώσσα SQL.