Основные понятия. 
Информатика

База данных — это интегрированная не избыточная совокупность взаимосвязанных данных (компьютерная структура) совместного доступа, в которой размещаются данные конечного пользователя и метаданные, с помощью которых осуществляется интегрирование данных.

Метаданные описывают свойства данных и отношения, которыми связаны данные, хранящиеся в БД. Базу данных можно сравнить с хорошо организованной электронной картотекой, в которой мощное программное обеспечение, называемое СУБД, помогает управлять ее содержимым.

Система управления базами данных представляет собой совокупность программ, с помощью которых осуществляется управление БД и контроль доступа к данным, хранящимся в ней. Такая система позволяет нескольким приложениям или пользователям осуществлять совместный доступ к данным.

Рассматриваемые БД относятся к операционным, называемым также транзакционными. Наряду с операционными БД существуют аналитические БД — информационные хранилища (data warehouses — DW), предназначенные для получения аналитической информации. Такие БД, как правило, получают данные из операционных БД. Это еще одна причина, требующая корректного проектирования и управления операционной БД. Плохо спроектированная БД накапливает избыточную информацию за счет неоправданного дублирования данных, что затрудняет выявление ошибок и управление данными.

База данных хранит избыточные данные, если одна и та же описательная информация об одном и том же логическом объекте (сущности) хранится в разных местах. Например, избыточность наблюдается, если номер банковского счета клиента хранится в объекте клиентов и в объекте счетов-фактур. При этом, если номер банковского счета изменен на новый только в объекте счетов-фактур, трудно определить, какая информация является правильной.

Избыточность данных порождает следующие проблемы: противоречивость данных — в нескольких местах имеются различные, противоречащие друг другу одни и те же данные; аномалия данных — отклонение, возникающее вследствие избыточности и приводящее к необходимости изменять одно значение во множестве различных мест. Различают аномалии: модификации, добавления, удаления.

База данных является организованной на машинном носителе совокупностью взаимосвязанных данных и содержит сведения о различных сущностях одной предметной области — реальных объектах, процессах, событиях или явлениях.

Реляционная БД представляет собой множество взаимосвязанных двумерных таблиц — реляционных таблиц, называемых также отношениями, в каждой из которых содержатся сведения об одной сущности автоматизируемой предметной области.

Логическую структуру реляционной БД образует совокупность реляционных таблиц, между которыми установлены логические связи.

В таблицах базы должны сохраняться все данные, необходимые для решения задач предметной области. Причем каждый элемент данных должен храниться в базе только в одном экземпляре. Для создания таблиц, соответствующих реляционной модели данных, используется процесс, называемый нормализацией данных. Нормализация — это процесс, который позволяет получить таблицы без повторяющихся данных. Минимальное дублирование данных в реляционной базе обеспечивает высокую эффективность поддержания БД в актуальном и непротиворечивом состоянии, однократный ввод и корректировку данных.

Структура реляционной таблицы определяется составом полей. Каждое поле отражает определенную характеристику сущности. Для поля указывается тип и размер элементарного данного, размещаемого в нем, и ряд других свойств. Содержимое поля отображается в столбце таблицы. Столбец таблицы содержит данные одного типа.

Содержание таблицы заключено в ее строках, однотипных по структуре. Каждая строка таблицы содержит данные о конкретном экземпляре сущности и называется записью.

Для однозначного определения (идентификации) каждой записи таблица должна иметь уникальный (первичный) ключ. По значению ключа таблицы отыскивается единственная запись в таблице. Ключ может состоять из одного или нескольких полей таблицы. Значение уникального ключа не может повторяться в нескольких записях.

Логические связи между таблицами дают возможность объединять данные из разных таблиц. Связь каждой пары таблиц обеспечивается одинаковыми полями в них — ключом связи. Таким образом гарантируется рациональное хранение сдублированных данных и их объединение в соответствии с требованиями решаемых задач.

В нормализованной реляционной БД связь двух таблиц характеризуется отношениями записей типа «один к одному» (1:1) или «один ко многим» (1:М). Отношение 1:1 предполагает, что каждой записи одной таблицы соответствует одна запись в другой. Отношение 1: М предусматривает, что каждой записи первой таблицы соответствует много записей во второй, но каждой записи второй таблицы соответствует только одна запись в первой.

Для двух таблиц, находящихся в отношении типа 1: М, связь устанавливается по уникальному ключу таблицы, представляющей в отношении сторону «один» , — главной таблицы в связи. Во второй таблице, представляющей в отношении сторону «многие» и называемой подчиненной, этот ключ связи может быть либо частью уникального ключа, либо не входить в состав ключа. В подчиненной таблице ключ связи называется внешним ключом.

На рис. 15.1 показаны две таблицы со списком покупателей и перечнем заключенных договоров, которые находятся в отношении типа 1: М и логически связаны с помощью общего поля (столбца) Код покупателя — ключа связи. Это поле является уникальным ключом в главной таблице — ПОКУПАТЕЛЬ, и не ключевым полем в подчиненной таблице — ДОГОВОР.

Рис. 15.1. Взаимосвязанные таблицы реляционной БД Размещение сведений о каждой сущности в отдельной таблице и связывание таблиц позволяет избежать повторения значений данных в разных таблицах. При этом обеспечивается однократный ввод данных при загрузке и корректировке БД. Если данные двух таблиц в приведенном примере разместить в одной таблице, то каждая запись должна соответствовать одному договору. Причем данные о покупателе (наименование, ИНН, адрес и др.) будут повторяться во всех записях о договорах одного покупателя, что усложнит ввод, корректировки и обеспечение актуального состояния БД. При хранении данных в двух таблицах сведения о покупателе хранятся в единственном экземпляре, а в таблице договоров повторяются только значения ключевого поля с кодом покупателя.