Тема: Поняття моделі даних. БД. Поняття й призначення СУБД. Огляд реляційної моделі даних. Модель «сутність-зв’язок»

Хід уроку

І Організаційний етап

Повторний інструктаж з БЖД в кабінеті інформатики

ІІ Актуалізація опорних знань

У програмі Excel створіть базу даних постачальників товару. Слід передбачити такі чинники: дата поставок, код постачальника, найменування постачальника, код товару, найменування товару, кількість товару, ціна за одиницю. Для цього:

1)    В аркуші електронної таблиці введіть найменування стовпців,

2)    Встановіть формати відповідних даних,

3)    Збережіть побудовану таблицю у файлі з ім’ям постачальники товарів,

4)    Заповніть форму власними даними.

ІІІ Мотивація навчальної діяльності.

Методичний прийом «Мозковий штурм»

-         Висловіть судження, ідеї щодо поняття бази даних, доцільність їх створення, призначення.

(база даних – структурована сукупність даних, або систематизоване сховище, або сукупність взаємопов’язаних даних, або впорядкований набір даних )

IV Повідомлення теми, мети і завдань уроку.

 Тема, яку ми розпочинаємо вивчати, має назву «Бази даних. Системи управління базами даних». На вивчення цієї теми відводиться 9 годин з них - 3 практичні роботи. На уроках ми вивчатимемо теоретичний матеріал, виконуватимемо практичні завдання. У результаті ви повинні набути певні знання, вміння і навички, а саме:

 Учень

описує:

- поняття моделі даних;

- поняття бази даних;

- поняття таблиці, поля, запису;

- поняття ключа;

- призначення форми, запиту, звіту;

- особливості реляційної, мережевої, ієрархічної та об'єктно-орієнтованої моделі даних;

пояснює:
-призначення систем управління базами даних;

- зв'язки між таблицями за множинністю та повнотою;

класифікує:

- запити: вибіркові та призначені для додавання, видалення чи оновлення даних;

називає:

- типи даних в середовищі СУБД;

наводить приклади:

- реляційних СУБД

вміє:

- створювати таблиці у середовищі СУБД;

- створювати форми для введення даних у таблиці;

- знаходити в базі дані за певними критеріями відбору, створюючи простір вибіркові запити в автоматизованому режимі;

- вводити дані у таблиці, дотримуючись обмежень, що накладаються структурою бази даних;

- застосовувати майстри для створення таблиць, форм, запитів і звітів;

- використовувати форми для введення даних і звітів для їх відображення;

- використовувати конструктор для змінення запитів і форм;

- сортувати дані в таблицях бази за одним чи кількома полями;

- застосовувати засоби пошуку даних;

- фільтрувати дані в таблицях.

Під час інформаційної діяльності людина збирає і накопичує відомості про довкілля. До появи обчислювальної техніки всю інформацію зберігали в письмовому або друкованому вигляді. Однак із збільшенням обсягів інформації загострювалося питання зберігання інформації та її обробки.

Під час вивчення цієї теми ми вивчатимемо, як об’єднати інформацію згідно з певними критеріями та як працювати зі структурованою інформацією.

Тема сьогоднішнього уроку: Поняття моделі даних. БД. Поняття й призначення СУБД. Огляд реляційної моделі даних. Модель «сутність-зв’язок»

V Засвоєння нових знань

Щоб користувач легко міг знаходити потрібну інформацію, вона має бути організована певним чином. Це стосується не лише інформації на комп’ютері, а й будь-якої інформації про об’єкти реального світу. Скажімо, зручно знаходити потрібну книгу в бібліотеці, користуючись каталогом. Легко відшукати в газеті оголошення, що вас цікавить. Так легкість пошуку можлива завдяки тому, що дані в каталозі або газеті мають структуру, або, інакше, є структурованими. Чудовий приклад бази даних – телефонний довідник.

Учені запевняють, що зберігання великих обсягів даних виправдано тільки за умови, якщо пошук потрібних даних здійснюється швидко і подаються вони в доступній для розуміння формі. Ці умови забезпечують сучасні технології зберігання даних. Основою цих технологій є комп’ютеризовані бази даних.

База даних – це впорядкований за певними правилами набір взаємопов’язаних даних.

Підручник ст. 130

Перша в Україні комп’ютерна база даних була розроблена в ході робіт з проектування й експлуатації електронної обчислювальної машин «Київ» (1959р.).  ЕОМ була розроблена для обчислювального центру Академії наук УРСР Л.Н. Дашевським, К.Л. Ющенко, К.О. Шкарабарою, С.Б. Погребинським під науковим керівництвом Б.В. Гніденка та В.М. Глушкова.

Приклади подібних сховищ інформації: телефонний довідник, бібліотечний каталог, прайс-лист.

Бази даних – це не різновид програмного забезпечення, а лише документи, з якими оперують спеціальні прикладні програми.

Тобто, якщо зберігання й обробляння даних відбувається за допомогою комп’ютера, то для цього нам потрібні певні програмні засоби – системи управління (керування) базами даних.

Системи управління базами даних – це прикладні комп’ютерні програми, призначені для створення, збереження і використання баз даних.

Сучасні СУБД – це програмні додатки, які дозволяють виконувати різноманітні завдання. Всі існуючі системи задовольняють таким вимогам:

-         Можливість маніпулювання даними,

-         Можливість пошуку і формування запитів,

-         Забезпечення узгодженості даних,

-         Забезпечення захисту і таємності і т. д.

Приклади СУБД:

Підручник ст. 145.

Найменування	DBASE IV 2.0	Microsoft Access	Microsoft FoxPro for DOS 2.6	Microsoft FoxPro for Windows 2.6	Paradox for DOS 4.5	Paradox for Windows 4.5
Продуктивність	4	3	1	1	2	2
Забезпечення цілісності даних на рівні бази даних	—	1	—	—	2	2
Забезпечення безпеки	2	1	5	5	3	4
Робота в багатокористувацьких середовищах	2	2	4	4	1	3
Експорт-імпорт-експорт	2	1	2	1	1	1
Доступ до даних SQL	2	1	2	2	—	3
Можливості запитів і інструментальні засоби розробки прикладних програм	3	3	1	1	2	4

* «1» — програма має найкращі характеристики, «5» — найгірші.

Залежно від розміщення баз даних і компонентів, які забезпечують їхнє опрацювання, СУБД поділяють на:

- локальні (забезпечують зберігання та опрацювання даних на локальному комп’ютері)

-  розподілені (дані можуть зберігатися та опрацьовуватися на різних комп’ютерах у локальній або глобальній мережі).

Залежно від способу доступу:

-         Файл-серверні (файли з даними розміщуються на сервері, а на кожному клієнтському комп’ютері встановлено повну версію СУБД)

-         Клієнт-серверні (на сервері встановлюється серверна версія СУБД, на ньому ж розміщено і базу даних. На клієнтських комп’ютерах встановлюється тільки невеликі за обсягом і функціональністю клієнтські версії СУБД, у завдання яких входить формування запитів на опрацювання даних і виведення результату опрацювання, надісланого із сервера ) – таким чином організована робота залізничних кас продажу квитків, робота банкоматів тощо.

-         Інтегровані (або вбудовані СУБД використовуються як складові інших програмних продуктів, наприклад електронних словників, енциклопедій тощо. Ці системи не потребують окремої інсталяції, можуть мати обмежний набір функцій з управляння базою даних, наприклад не забезпечувати оновлення даних.)

Основним призначенням бази даних є гарантоване систематизоване збереження значних обсягів даних і надання доступу до них користувачеві або комп’ютерній програмі. Оскільки база даних є досить складним за своєю структурою об’єктом, то перед створенням вона заздалегідь проектується – створюється модель бази даних.

Модель бази даних має три складові:

1.     Структура даних визначає спосіб організації даних, множину можливих типів даних (цілі числа, дійсні числа, текстові дані та ін.) і набір операцій, які можна виконати над даними конкретного типу.

2.     Засоби опрацювання даних визначають набір команд, які забезпечують опрацювання даних залежно від способу їх організації.

3.     Обмеження цінності визначає вимоги для забезпечення правильності даних у будь-який момент часу.

Розглянемо приклади моделей даних. (Під чса пояснення вчителем учні заповнюють таблицю)

Назва моделі даних	Схема	Основні ознаки	Обмеження цінності

Приклад 1: (ієрархічна модель)

Приклад 2: (мережна модель)

Приклад 3: (реляційна)

Найпоширенішими є такі види моделей даних:

-         Ієрархічна

-         Мережна

-         Реляційна

-         Об’єктро-реляціна

Для заповнення останнього стовпчика таблиці опрацюйте матеріал підручника сторінка 135 – 138.

Найбільше використовується реляційна модель.

Для спрощення опису об’єктів і зв’язків між ними в 1970 році американським ученим Едгардом Франком Коддом (1923-2003) була запропонована реляційна модель даних. Математик за освітою, він увів у теорію баз даних математичний підхід, що базується на теорії множин.

Реляційна модель даних являє собою набір двовимірних таблиць, які складаються зі стовпців (полем або атрибутом – це ім’я, яке відображає назву властивості; для кожного поля під час проектування таблиці БД встановлюється тип даних) і рядків (записом або кортежем), а також мають ім’я, унікальне в межах даної БД. Реляційна модель даних, як правило, складається з декількох таблиць, які зв’язуються ключами.

Підручник сторінка 130

У прямокутниках записані назви типів об’єктів (груп об’єктів) предметної області, стрілки вказують на зв’язки між ними, а написи біля стрілок – описують ці зв’язки. 

Учитель заздалегідь опрацьовує Підручник з інформатики і організовує процес навчання Учнів (навчає). Він же оцінює рівень навчальних досягнень учнів і виставляє Оцінки.

 Учні навчаються під керівництвом учителя та самостійно, маючи Підручник з інформатики. Вони також належать до певного Класу і отримують Оцінки.

Тип об’єкта предметної області називають сутністю. Сутностями розглянутої вище предметної області є Учитель, Оцінка, Учень, Підручник з інформатики, Клас.

Сутності по суті є сукупностями однотипних об’єктів. Сутність має як мінімум один екземпляр.

Сутність предметної області – це тип реального або уявного об’єкта предметної області. 

Під час подальшій формалізації моделі словесний опис зв’язків між сутностями замінюють на їх умовні позначення відповідного типу.

Замножинністю виділяють такі типи зв’язків: 

o    один до одного (позначається як 1:1), коли одному екземпляру однієї сутності відповідає один екземпляр іншої сутності. Для наведеного прикладу такий зв'язок є між сутностями Учитель і Підручник з інформаптики, якщо кожен учитель використовує тільки один підручник, який не використовують інші вчителі;

o    один до багатьох (позначається як 1:∞ або 1:М, де М – від англ. Many – багато), коли одному екземпляру однієї сутності може відповідає кілька екземплярів іншої сутності. Для наведеного прикладу такий зв'язок можливий є між сутностями Учитель іУчень, адже кожен учитель інформатики здійснює навчання сукупності учнів (одного або кількох класів) і при цьому немає вчителів, які здійснюють навчання одних і тих самих учнів;

o    багато до одного (позначається як ∞:1 або М:1), коли кільком екземплярам однієї сутності відповідає один екземпляр іншої сутності. Цей тип зв’язку є протилежним до зв’язку один до багатьох. Наприклад, якщо розглянути зв'язок між сутністю Учень і сутністю Клас, то тип зв’язку буде багато до одного, а якщо розглядати зв'язок між сутностями Класи і Учні, то тип зв’язку будеодин до багатьох. Тому при побудові баз даних цей тип зв’язку майже не використовують; 

o    багато до багатьох (позначається як ∞:∞ або М:М), коли кільком екземплярам однієї сутності можуть відповідати кілька екземплярів іншої сутності. розглянутого прикладу такий зв'язок є між сутностями Учні і Оцінки – багато учнів отримують багато різних оцінок. 

o     

Зв’язки між сутностями класифікують також за повнотою.

За цією класифікацією виділяють зв’язки, в яких: 

o   кожний екземпляр однієї сутності обов’язково пов'язаний з одним чи кількома екземплярами іншої сутності.

o      кожен екземпляр однієї сутності не обов’язково пов'язаний хоча б з одним екземпляром іншої сутності.

Розглянуту нами модель предметної області називають моделлю «сутність-зв'язок» або ER-моделлю чи ER-діаграмою (англ. Entity-Relationship – сутність (об’єкт) - зв'язок (відношення)). При створенні ER-моделі використовуються спеціальні позначення типів сутності, властивостей екземплярів сутностей, зв’язків та ін.

Основні елементи графічного подання моделі «сутність – зв’язок»

Умовне позначення	Назва фігури	Що позначає
Назва	Прямокутник	Сутність предметної області
	Овал	Властивість екземплярів сутності
	Ромб	Зв’язок
	Суцільна лінія	Лінія обов’язкового зв’язку
	Штрихова лінія	Лінія необов’язкового зв’язку

Приклад:

Уперше використовувати модель «сутність-зв'язок» запропонував виходець з Тайваню, американський вченийПітер Пін-Шан Чен (Пітер Чен) (нар. 1944 р.) (рис. 3.4). Його наукова праця «Модель сутність-зв'язок – до уніфікованого представлення даних» стала основою не тільки теорії моделювання баз даних, а і основою для створення комп’ютерних програм, які забезпечують розробку різноманітних моделей, у тому числі і моделей баз даних. Ці програми отримали назву CASE-програм (англ. Computer-Aided Software Engineering – комп’ютерна автоматизована розробка програм). 

VI Узагальнення і систематизація знань, застосування їх у різних ситуаціях

Підручник №1, ст. 134

Підручник №3, ст. 134

Підручник №1-2, ст. 140

Підручник №6, ст. 141

VII  Підсумок

-         Для чого потрібне упорядковане зберігання даних?

-         Що таке база даних? Де використовуються бази даних? 

-         Що таке екземпляр сутності? Наведіть приклади.

-         Що таке модель "сутність-зв'язок"? Що вона описує?

-         Хто є автором ідеї використання моделі «сутність-зв'язок» при проектуванні баз даних? 

-         Яка роль В.М.Глушкова у розвитку напрямків інформатики, пов’язаних з використанням баз даних?

VIII Д/з

Підручник №2, ст. 140

Підручник №4, ст. 141

Додатково - Підручник №4 (а), ст. 134