Табличные базы данных (БД):

http://www.klyaksa.net/htm/exam/exam2007/exam_9_2007/bilet17.htm

основные понятия (поле, запись, первичный ключ записи); типы данных. Системы управления базами данных и принципы работы с ними. Поиск, удаление и сортировка данных в БД. Условия поиска (логические выражения); порядок и ключи сортировки.

Любой из нас, начиная с раннего детства, многократно сталкивался с "базами данных". Это – всевозможные справочники, энциклопедии ... Записная книжка – это тоже "база данных", которая есть у каждого из нас.

В широком смысле база данных (БД) — совокупность определенным образом организованной информации на какую-то тему.

Примеры: база данных книжного фонда библиотеки; база данных учащихся школы; база данных законодательных актов в области уголовного права; база данных современных песен...

Базы данных бывают фактографическими и документальными.

В фактографических БД содержатся краткие сведения об описываемых объектах, представленные в строго определенном формате. Из приведенных выше примеров две первые БД, скорее всего, будут организованы как фактографические. В БД библиотеки хранятся библиографические сведения о каждой книге: год издания, автор, название и пр. Разумеется, текст книги в ней содержаться не будет. В БД учащихся школы хранятся анкетные данные об учениках: фамилия, имя, отчество, год и место рождения и т. д.

Базы данных в третьем и четвертом примерах наверняка будут организованы как документальные. Первая из них будет включать в себя тексты законов; вторая — тексты и ноты песен; биографическую и творческую справочную информацию о композиторах, поэтах, исполнителях; звуковые записи и видеоклипы. Следовательно, документальная БД содержит обширную информацию самого разного типа: текстовую, графическую, звуковую.

Современные информационные технологи стирают границу между фактографическими и документальными БД. Существуют средства, позволяющий легко подключать любой документ (текстовый, графический, звуковой) к фактографической базе данных. Далее, в основном, будем вести речь о фактографических базах данных.

Конечно, вся эта информация может храниться и на бумаге (например, книжный каталог библиотеки). Но современным средством хранения и обработки баз данных является, безусловно, компьютер. В дальнейшем мы будем иметь в виду только компьютерные БД.

В информатике базой данных называют информационную модель позволяющую упорядочивать и хранить данные о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств.

Если различные части одной базы данных хранятся на множестве компьютеров, объединенных между собой сетью, то такая БД называется распределенной базой данных.

Очевидно, информацию в Интернете, объединенную «паутиной» WWW, можно рассматривать как распределенную базу данных. Распределенные базы данных создаются так же и в локальных сетях.

Информация в базах данных может быть организована по-разному. Базы данных разделяются на:

• Реляционные (табличные)

• Иерархические

• Сетевые

В настоящее время наибольшее распространение получили реляционные базы данных.

В реляционных базах данных все данные представлены в виде простых таблиц, разбитых на строки и столбцы, на пересечении которых расположены данные. Запросы к таким таблицам возвращают таблицы, которые сами могут становиться предметом дальнейших запросов. Каждая база данных может включать несколько таблиц.

Иерархические базы данных графически могут быть представлены как дерево, состоящее из объектов различных уровней. Верхний уровень занимает один объект, второй — объекты второго уровня и т. д.

Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом возможно, чтобы объект-предок не имел потомков или имел их несколько, тогда как у объекта-потомка обязательно только один предок. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами.

Примерами иерархических БД являются каталог папок Windows, реестр Windows, база данных Доменная система имен.

Сетевая база данных образуется обобщением иерархической за счет допущения объектов, имеющих более одного предка, т. е. каждый элемент вышестоящего уровня может быть связан одновременно с любыми элементами следующего уровня. Вообще, на связи между объектами в сетевых моделях не накладывается никаких ограничений.

Сетевой базой данных фактически является Всемирная паутина глобальной компьютерной сети Интернет. Гиперссылки связывают между собой сотни миллионов документов в единую распределенную сетевую базу данных.

Реляционные (табличные) базы данных

Реляционные базы данных имеют табличную форму организации.

Главное достоинство таблиц — в их понятности. С табличной информацией мы имеем дело практически каждый день. Загляните, например, в свой дневник: расписание занятий там представлено в виде таблицы. Когда мы приходим на вокзал, смотрим расписание электричек. Какой вид оно имеет? Это таблица! А еще есть таблица футбольного чемпионата. И журнал учителя, куда он выставляет вам оценки, — тоже таблица.

Видите, как много примеров, и их еще можно продолжить. Мы настолько привыкли к таблицам, что обычно не требуется никому объяснять, как ими пользоваться. Ну разве что маленькому ребенку, который только учится читать.

Кратко особенности реляционной базы данных можно сформулировать следующим образом:

• Данные хранятся в таблицах, состоящих из столбцов («атрибутов», «полей») и строк («записей»);

• На пересечении каждого столбца и строчки стоит в точности одно значение;

• У каждого столбца есть своё имя, которое служит его названием, и все значения в одном столбце имеют один тип.

• Запросы к базе данных возвращают результат в виде таблиц, которые тоже могут выступать как объект запросов.

• Строки в реляционной базе данных неупорядочены - упорядочивание производится в момент формирования ответа на запрос.

Обычно информация в базах данных хранится не в одной таблице, а в нескольких взаимосвязанных. Но для простоты будем рассматривать примеры баз данных с одной таблицей.

Рассмотрим, например, базу данных «Школьные экзамены» (табл.), представляющую собой перечень результатов учеников по различным предметам школьного курса.

Еще пример. База данных «Ученики» хранит информацию об учениках школы (фамилия, имя, класс, адрес, дата рождения, рост, вес).

В реляционных БД строка таблицы называется записью, а столбец — полем. Каждое поле таблицы имеет имя. В нашем примере присутствуют поля: код, фамилия, имя, класс, адрес, дата рождения, рост и вес.

Одна запись содержит информацию об одном объекте той реальной системы, модель которой представлена в таблице. В данном примере одна запись – это информация об одном ученике.

Поля — это различные характеристики (иногда говорят – атрибуты) объекта. Значения полей в одной строке относятся к одному объекту.

Как отличить одну запись от другой? В каждой таблице должно быть, по крайней мере, одно ключевое поле, содержимое которого уникально для любой записи в этой таблице. Значения ключевого поля однозначно определяют каждую запись в таблице.

Первичным ключом в базе данных называют поле (или совокупность полей), значение которого не повторяется у разных записей.

С каждым полем связано еще одно очень важное свойство – тип поля. Тип поля определяет множество значений, которые может принимать данное поле в различных записях.

В реляционных базах данных используются четыре основных типа поля:

• числовой;

• символьный;

• дата;

• логический.

От типа величины зависят те действия, которые можно с ней производить.

Любую работу компьютер выполняет под управлением программ. Значит, и для работы с базами данных требуется специальное программное обеспечение. Такое программное обеспечение называется системой управления базами данных или сокращенно СУБД.

Система управления базами данных (СУБД) — программное обеспечение, которое позволяет создавать базы данных и обеспечивает обработку, сортировку и поиск данных.

Примеры СУБД: Microsoft Office Access из офисного пакета Microsoft Office - одна из самых распространенных СУБД; MySQL – широко распространенная в Интернет СУБД.

Системы, работающие с реляционными базами данных, называются реляционными СУБД. С помощью реляционной СУБД можно работать как с однотабличной базой данных, так и с базой, состоящей из множества связанных между собой таблиц.

Основные функции СУБД:

• управление данными во внешней памяти (на дисках);

• управление данными в оперативной памяти;

• журнализация изменений и восстановление базы данных после сбоев;

• поддержание языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Общепринятым стандартом языка работы с реляционными базами данных является язык SQL. SQL (англ. Structured Query Language — язык структурированных запросов) — универсальный язык, применяемый для создания, модификации и управления данными в реляционных базах данных.

Например, запрос «SELECT Таблица1.Фамилия, Таблица1.Имя, Таблица1.Вес FROM Таблица1 WHERE Таблица1.Вес>60;» позволяет выбрать учеников у которых вес больше 60 и выдать их фамилию, имя и вес.

Данные в БД хранятся в неупорядоченном виде - упорядочивание производится в момент формирования ответа на запрос. Например, запрос «SELECT Таблица1.Фамилия, Таблица1.Имя, Таблица1.Вес FROM Таблица1 WHERE Таблица1.Вес>60 ORDER BY Таблица1.Фамилия;» вернет учеников вес которых больше 60 упорядочив записи по фамилии.

В командах СУБД условие выбора записывается в форме логического выражения.

Логическое выражение, подобно математическому выражению, выполняется (вычисляется), но в результате получается не число, а логическое значение: истина (true) или ложь (false).

Выражение, состоящее из одной логической величины или одного отношения, будем называть простым логическим выражением.

Часто встречаются задачи, в которых используются не отдельные условия, а совокупность связанных между собой условий (отношений). Например, нужно выбрать учеников у которых вес больше 60 и рост меньше 168.

Вот пример запроса: «SELECT Таблица1.Фамилия, Таблица1.Имя, Таблица1.Вес, Таблица1.Рост FROM Таблица1 WHERE (Таблица1.Вес>60) AND (Таблица1.Рост<168) ORDER BY Таблица1.Фамилия;».

Выражение, содержащие логические операции, будем называть сложным логическим выражением.

Объединение двух (или нескольких) высказываний в одно с помощью союза «и» называется операцией логического умножения или конъюнкцией.

В результате логического умножения (конъюнкции) получается истина, если истинны все логические выражения.

Объединение двух (или нескольких) высказываний с по мощью союза «или» называется операцией логического сложения или дизъюнкцией.

В результате логического сложения (дизъюнкции) получается истина, если истинно хотя бы одно логическое выражения.

Присоединение частицы «не» к высказыванию называется операцией логического отрицания или инверсией.

Составим еще один сложный запрос. Пусть необходимо вывести фамилию, имя, класс и рост учеников из 9 А или 9 Б, отсортировав сначала по классам, а затем по росту.

Получим:
«SELECT Таблица1.Фамилия, Таблица1.Имя, Таблица1.Класс,Таблица1.Рост
FROM Таблица1
WHERE (Таблица1.Класс="9 А") Or (Таблица1.Класс="9 Б")
ORDER BY Таблица1.Класс, Таблица1.Рост DESC;».

С помощью запросов к СУБД можно выполнять с данными в БД различные действие: добавлять, сортировать, выбирать по условию, удалять и т.д.

Урок "Виды информационных моделей. Табличная организация информации"

Халикова Венера Рафкатовна, учитель информатики

Статья отнесена к разделу: Преподавание информатики

Раздел программы: Информационные модели и структуры данных.

Тип урока: формирование новых знаний.

Цель урока:

• Образовательные:
  • дать представление о типах информационных моделей;
  • изучить: таблица как способ представления информации;
• Развивающие:
  • развивать у школьников творческое мышление,  логическое мышление;
  • формировать умение школьников применять современное программное обеспечение в решении нестандартных задач, развивать познавательный интерес.
• Воспитательные:
  • воспитывать информационную культуру школьников;
  • способствовать воспитанию целеустремленности, настойчивости.

Задачи урока:

• научить различать типы информационных моделей;
• научить описывать объект (процесс) в табличной форме для простых случаев.

Опорные знания: модель, классификация моделей, информационная модель.

План урока

1. Организационный момент.
2. Актуализация знаний.
3. Объяснение нового материала в лекционной форме.
4. Закрепление материала (работа в группах).
5. Практическая работа на ПК.
6. Итог урока. Выставление оценок.
7. Домашнее задание.

ХОД УРОКА

1. Организационный момент

2. Повторение

Перед учащимися ставятся вопросы:
– Что такое модель? (Модель – упрощенное представление о реальном объекте, процессе явлении). (Приложение 1. Слайд 2)
– Что такое информационная модель? (Информационная модель – совокупность информации, характеризующая свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром). (Приложение 1. Слайд 3)
– Классификация моделей? (По области использования, с учетом в модели временного фактора, по способу представления моделей, по отрасли знаний). (Приложение 1. Слайд 4).
– Какие модели бывают по области использования? (Классификация по области использования: учебные модели, опытные модели, научно-технические модели, игровые модели, имитационные модели). (Приложение 1. Слайд 5)
– Какие модели бывают по способу представления? (Классификация по способу представления: материальные и информационные). (Приложение 1. Слайд 6).
– Какие модели бывают c учетом фактора времени?(Классификация с учетом фактора времени: статические модели и динамические модели). (Приложение 1. Слайд 7).
– Какие модели бывают c учетом области использования?(Классификация с учетом фактора области использования: биологические, исторические, физические, математические и т.д.). (Приложение 1. Слайд 8)

Задания для устной работы:

Задание №1. Приведите примеры статических и динамических моделей.
Задание №2. Приведите примеры моделей разных областей знаний.
Задание №3. Мысленно представьте прямоугольный треугольник. Составьте информационную модель данного объекта в виде:

• геометрической модели;
• словесной модели;
• математической модели.

Задание №4. К каким моделям, изученным вами, можно отнести:

• рисунок, выполненный на компьютере;
• киноафишу;
• расписание уроков;
• чучело животного.

3. Объяснение нового материала (Приложение 1. Слайд 9)

Информационные модели одного и того же объекта, предназначенные для разных целей, могут быть разными. (Приложение 1. Слайд 10)

На экране схема:

Одним из наиболее часто используемых типов информационных моделей является прямоугольная таблица. Приведение данных к табличной форме является одним из приемов систематизации информации.

Табличная форма придает наглядность данным, структурирует данные, позволяет увидеть закономерности в характере данных, дает возможность совмещать таблицы с диаграммами и графиками.

При составлении таблицы в нее включается лишь та информация, которая интересует пользователя. В табличной модели перечень однотипных объектов или свойств размещены в первом столбце (или строке) таблицы, а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках) таблицы. Рассмотрим табличные модели.

Таблица типа "объект – свойство": в одной строке содержится информация об одном объекте или одном событии. (Приложение 1. Слайд 11)

Таблица типа «объект – объект» отражает взаимосвязи между разными объектами.(Приложение 1. Слайд 12).

Таблица типа «двойная матрица» используются в тех случаях, когда нужно отразить наличие или отсутствие связей между отдельными элементами некоторой системы. (Приложение 1. Слайд 13)

Двоичная матрица в этой таблице называется матрицей смежности: единицы стоят на пересечении строк и столбцов с названиями смежных поселков.

4. Закрепление материала

Учащимся предлагается разделиться на группы и распределить карточки с моделями (Приложение 2) по схеме на презентации (Приложение 1. Слайд 13).

Работая в малой группе, достигается повторение и закрепление материала. Если некоторые ученики не совсем поняли тему, то другие члены группы им объясняют.

5. Практическая работа на ПК

Задание (1 вариант) Постройте таблицу по следующим данным.

Полярная звезда находится в созвездии Малая Медведица. Бетельгейзе находится в созвездии Орион. Расстояние до Спики — 260 световых лет. Денеб находится в созвездии Лебедь. Акрукс ярче Солнца в 2200 раз. Расстояние до Бетельгейзе — 650 световых лет. Ригель ярче Солнца в 55 000 раз. Канопус находится в созвездии Стрекоза. Расстояние до Капеллы — 46 световых лет. Спика находится в созвездии Дева. Антарес находится в созвездии Скорпион. Расстояние до Арктура —36 световых лет. Альдебаран ярче Солнца в 165 раз. Бетельгейзе ярче Солнца в 22 000 раз. Расстояние до Акрукса — 260 световых лет. Денеб ярче Солнца в 72 500 раз. Расстояние до Антареса — 425 световых лет. Альдебаран находится в созвездии Телец. Антарес ярче Солнца в 6600 раз. Расстояние до Канопуса — 181 световой год. Арктур находится в созвездии Волопас. Капелла ярче Солнца в 150 раз. Расстояние до Полярной звезды — 780 световых лет. Ригель находится в созвездии Орион. Спика ярче Солнца в 2200 раз. Акрукс находится в созвездии Южный Крест. Расстояние до Альдебарана — 70 световых лет. Арктур ярче Солнца в 105 раз. Расстояние до Денеба — 1600 световых лет. Канопус ярче Солнца в 6600 раз. Капелла находится в созвездии Возничий. Полярная звезда ярче Солнца в 6000 раз. Расстояние до Ригеля — 820 световых лет.

1. Дайте название полученной таблице.
2. Ответьте на вопросы:
   • Какая звезда самая удаленная?
   • Какая звезда самая близкая?
   • Какая звезда самая яркая?
   • Какие звезды по яркости находятся между звездами Антарес и Альдебаран?

Задание (2 вариант) Постройте таблицу по следующим данным. Дайте название полученной таблице.

Время в пути на метро от станции Отрадное до станции Кутузовская – 37 мин. Время в пути от станции Театральная до станции Юго-Западная – 24 мин. Время в пути от станции  Октябрьская до станции Отрадное – 32 мин. Время в пути от станции Курская до станции Кутузовская – 23 мин. Время в пути от станции Октябрьская до станции Кутузовская – 16 мин. Время в пути от станции  Юго-Западная до станции Отрадное – 46 мин. Время в пути от станции Театральная до станции Отрадное – 27 мин. Время в пути от станции Октябрьская до станции Театральная – 13 мин. Время в пути от станции Курская до станции Отрадное – 28 мин. Время в пути от станции Театральная до станции  Кутузовская – 19 мин. Время в пути от станции Октябрьская до станции Юго-Западная – 23 мин. Время в пути от станции Юго-Западная до станции Кутузовская – 33мин. Время в пути от станции Курская до станции Театральная – 10 мин. Время в пути от станции Октябрьская до станции Курская – 10 мин. Время в пути от станции Курская до станции Юго-Западная – 32 мин.

1. Дайте название полученной таблице.
2. Ответьте на вопросы:
   • Какие станции наиболее удалены друг от друга?
   • Какие станции расположены наиболее близко друг к другу?
   • В каком порядке располагаются перечисленные станции метро по мере увеличения расстояния от станции Отрадное?

6. Подведение итогов

Перед учащимися ставится вопрос: что мы сегодня узнали? Какие возникали трудности при выполнении работ?
Выставляются оценки за устные ответы и подводятся итоги групповой работы и практической работы.

7. Домашнее задание

§14. Структуры данных: деревья, сети, графы, таблицы. Страница 79, вопросы и задания № 16.

Двоичные матрицы удобно использовать для решения логических задач-головоломок.

Дополнительное задание:

С помощью таблицы решите задачу: Маша, Оля, Лена и Валя – замечательные девочки. Каждая из них играет на каком-нибудь музыкальном инструменте и говорит на одном из иностранных языков. Инструменты и языки у них разные: Маша играет на рояле; девочка, которая говорит по-французски, играет на скрипке; Оля играет на виолончели; Маша не знает итальянского языка, а Оля не владеет английским; Лена не играет на арфе, а виолончелистка не говорит по-итальянски. Определите, на каком инструменте играет каждая девочка, и каким языком она владеет.