Adatbáziskezelés Adatmodell és adatbázis Alapfogalmak: Adatmodell: olyan koncepciók gyűjteménye, amelyek egy adatbázis szerkezetét (egy megadott jelölésrendszer segítségével) egyértelműen leírják. Tartalmazza az adatkezelési alapműveleteket (bevitel, módosítás, törlés, lekérdezések), valamint a felhasználó igényei szerint kialakított összetett műveleteket (tranzakciókat). Adatbázis: egy megvalósított adatmodell, tartalmazza az adatokat és az adatok típusait és kapcsolatait leíró, úgynevezett meta adatokat. Adatbázis-kezelő rendszer (DBMS - Data Base Management System): az adatleíró és adatkezelő nyelvet magában foglaló rendszer. Ismertebbek: ORACLE, MS ACCESS o adatszerkezet leíró nyelv: (DDL - Data Definition Language) o fizikai szerkezetet leíró nyelv: (SDL Storage Descriptios Language) o Tárolt adatok visszakeresését támogató nyelv: (DML - Data Manipulation Language) Szabványosított lekérdező nyelv: (SQL Structured Query Language). Magában foglalja a DDL, SDL, és DML nyelvet. Karakteres felületen egyfajta programozást igényel. Adatbázis-rendszerek felépítése FELHASZNÁLÓ ADATBÁZIS RENDSZER ALKALMAZÓI PROGRAM ADATBÁZIS-KEZELŐ RENDSZER (DBMS) A LEKÉRDEZÉSEKET FELDOLGOZÓ SZOFTVERKOMPONENS A TÁROLT ADATOKAT KEZELŐ SZOFTVERKOMPONENS METAADATOK OPERÁCIÓS RENDSZER TÁROLT ADATOK 1
Az adatbázis típusai: hierarchikus adatmodell, hálós adatmodell, relációs adatmodell objektum orientált adatmodell Az adatbázis-tervezés fázisai Az adatbázis-tervezés hat fázisa 1. Fázis: Igények összegyűjtése és elemzése 2. Fázis: Koncepcionális terv elkészítése (DBMS független) 3. Fázis: DBMS típusának kiválasztása 4. Fázis: Leképzés (DBMS függő) 5. Fázis Fizikai tervezés 6. Fázis: Megvalósítás Adatigények Koncepcionális séma (magas szintű modell) Logikai séma (alacsony szintű modell) Belső séma (fizikai szerkezet, hozzáférési módok) DDL és SDL nyelvi leírás (konkrét DBMS) Műveleti igények Tranzakciók leírása (pszeudokód) Tranzakciók kódja Koncepcionális séma (magas szintű modell) A magas szintű modellek közül elterjedten használják az Egyed-Kapcsolat (ER - Entity-Relationship) vagy Kibővített Egyed-Kapcsolat (EER Enhanced Entity-Relationship) modelleket, mivel azok kifejezők, hiszen az adattípusokon kívül azok kapcsolattípusait is szemléltetik egyszerűek, azaz nemcsak a szakemberek értik meg azokat viszonylag rövid idő alatt kevés fogalmat használnak, ami viszonylag rövid idő alatt megtanulható ábrákat használnak, ami szemléletes egyértelműek, azaz szinte nem lehet félreérteni azokat Logikai (implementációs, alacsony szintű modell) adatmodellek hierarchikus hálós relációs objektum-orientált Adatbázis-kezelők célja, alkalmazási területei Adatbázis-kezelők célja: az adatok kezelése (adat felvétel, módosítás, törlés,...) Alkalmazási területei: o nyilvántartásokban: könyvtári, személyi, kölcsönzési (videó, könyv,...) o telefonszámok tárolása...stb. 2
Adatbázis-kezelők feladatai adatállomány létrehozása új adatok bevitele adatok módosítása adatok törlése keresés rendezés listázás válogatás egyéb feladatok: nyomtatás, számolás, operációs rendszer funkciói ER (egyed kapcsolat)modell Az ER modell egyedtípusokból, a köztük lévő kapcsolatokból és az egyes egyedtípusokhoz tartozó attribútumokból épül fel, és alkot szerves egészet. Alapfogalmak egyedtípus: a modellezni kívánt világ egy-egy közös tulajdonsággal jellemezhető és egymástól egyértelműen elkülöníthető kisebb csoportjai, melyek tartalmazzák a valós előfordulásokat (egyedeket). Egyes szám, főnév,. pl. ház, növény, kutya,. egyed-előfordulás: bizonyos egyedtípushoz tartozó egyedek, pl. Blöki,. attribútum: azok az adatok, amelyeket a felhasználó nyilván akar tartani, azaz egyedtípusokat jellemző tulajdonság. Csak meghatározott értéket vehet fel. csoportosítása: o egyszerű: kisebb egységre már nem bontható, pl. testmagasság o összetett: további kisebb egységekre bontható, pl. lakcím o Azt, hogy egyszerűt vagy összetettet használunk, a feldolgozás igényei szabják meg. o egyértékű: egyetlenegy értéket vehet fel, pl. testmagasság o többértékű: egy egyed estében több értéket vehet fel, pl. kedvenc étel o forrás: azok az attribútumok, amelyek ahhoz szükségesek, hogy a származtatott attribútumot kiszámoljuk, pl. születési év o Származtatott: amit a forrásból számítunk ki, pl: hány napot töltött egy ember a szállodában (vendég éjszaka=érkezés dátuma-mai dátum) kulcs-attribútum: ez azonosítja egyértelműen az egyedet, egyedtípus létre-hozásakor fontos feladat a meghatározása gyenge egyedtípus: nincs olyan attribútuma, amelyek kulcsként használhatnánk. Mindig létezik a vele kapcsolatban levő egyedtípusok között legalább egy, amellyel való kapcsolat révén egyedeit egyértelműen azonosítani lehet. szülő egyedtípus: gyenge egyedek azonosítását biztosító egyedtípus azonosító kapcsolat: szülő és a gyenge egyedtípus között fennálló kapcsolat parciális kulcs: egy szülőn belül azonosítja gyenge egyedet. Egy vagy több egyedtípus kulcs-attribútuma, valamint a gyenge egyedtípus parciális kulcsa együttesen már egyértelműen azonosítja a gyenge egyedet. Jelölések egyedtípus: gyenge egyedtípus: HÁZ KUTYA 3
attribútum (tulajdonság): kulcs: személyiszám egyértékű, egyszerű: többértékű, egyszerű: egyértékű, összetett: Kapcsolatok vezetéknév zene születés parciális kulcs: születésihely születésiidő Két vagy több egyedtípus kapcsolatban van egymással, ha létezik egy olyan, a feladat szempontjából fontos rendezőelv, mely az egyedtípusok egyedeit egymáshoz rendeli. Jellemzője a kapcsolat fokszáma, amely megadja, hogy a kapcsolatban hány egyedtípus vesz részt. A kettőnél nagyobb fokszámú kapcsolatokat N-ágú kapcsolatoknak nevezzük. jelölése: teljes részleges KAPCSOLATNÉV Csoportosítása: egyedek kapcsolatban való részvétele alapján: o teljes: egy, a kapcsolatban levő egyedtípus minden egyede részt vesz a kapcsolatban, azaz minden egyed kapcsolatban van legalább egy másik egyeddel. Példa: HÁZ LAKIK EMBER h1 L1 e1 L2 e2 h2 L3 e3 L4 e4 h3 L5 e5 L6 e6 kutyanév o részleges: valamely egyedtípus előfordulása nem létesít kapcsolatot egyetlen másik egyeddel sem. Pl. minden gazdinak van kutyája (teljes), de nem minden kutyának van gazdája(részleges) EMBER VAN_E KUTYA FÉRFI HÁZASTÁRS NŐ e1 v1 a1 f1 h1 n1 e2 v2 a2 f2 h2 n2 e3 v3 a3 f3 h3 n3 e4 v4 a4 f4 n4 e5 v5 a5 f5 n5 részleges teljes részleges részleges 4
egy adott egyedtípushoz tarozó egyed alapján (azaz egy egyed hány másik egyedtípushoz tartozó egyeddel van kapcsolatban): o 1:1 kapcsolat: ha a kapcsolatban résztvevő egyedei legfeljebb egy másik egyedtípusbeli egyeddel létesít kapcsolatot (Pl.: férfi-házastárs-nő) o 1:N kapcsolat: az egyik oldal egyedei legfeljebb egy másik oldalbeli egyeddel létesítenek kapcsolatot, míg a másik oldal előfordulásai között biztosan van legalább egy olyan egyed, amely több előző oldalbeli egyeddel van kapcsolatban. (Pl.: embervan_e-kutya) o M:N kapcsolat: mindkét oldal tartalmaz legalább egy olyan egyedet, amely több másik oldalbeli előfordulással van kapcsolatban. (Pl.: szinész-játszik-darab) Relációs modell Alapfogalmak: SZÍNÉSZ JÁTSZIK DARAB sz1 j1 d1 sz2 j2 d2 sz3 j3 d3 reláció: táblázat rekord: a táblázat egy sora fejléc: a táblázat első, kitüntetett sora, itt vannak az oszlopok nevei, szokás ATTRIBÚTUMOK-nak vagy MEZŐK-nek is nevezni. fokszám: a táblázatban lévő oszlopok száma kardinalitás: a sorok száma a táblázatban név: a táblázat neve, amely mindig egyedi, (azaz egy relációs adatbázisban nem lehet két egyforma nevű táblázat) Táblázat neve Attribútumok (mezők) ÁLLAT NÉV LAKCÍM HOBBI FŐÉTEL kutya kutyaól macskakergetés csont egér egérlyuk rágcsálás sajt oszlop Fejléc Rekord KULCS fajtái: Elsődleges kulcs: a táblázat sorainak egyértelmű azonosítására (megkülönböztetésére) szolgál (pl.: a személyi szám a dolgozók nyilvántartásában) Összetett kulcs: amikor két vagy több oszlop kombinációjára van szükség az egyértelmű azonosításhoz. Ha több olyan mező is van, amely elsődleges kulcs lehet, akkor amit nem választottunk elsődleges kulcsnak azt Alternatív kulcsnak nevezzük. (Pl.: ha egy személynél a szem.szám elsődleges kulcs, akkor a TB.szám vagy az adóazonosító jel alternatív kulcs). Az elsődleges kulcs választásánál ügyelnünk kell arra is, hogy a kulcsban szereplő komponensek (oszlopok) száma minimális legyen. Idegen kulcs: hivatkozni tudunk egy másik, a hivatkozó táblázattal logikai kapcsolatban lévő táblázatra. Az idegen kulcsnak megfelelő érték abban a táblázatban, amelyiknek a rekordjára hivatkozunk, elsődleges kulcs. 5
Függőség: minden relációban van olyan kulcs, amitől a többi attribútum értéke függ. Az elsődleges kulcstól funkcionálisan függ a többi attribútum. idegen kulcs ÁLLAT NÉV LAKCÍM HOBBIKÓD FŐÉTEL kutya kutyaól mk csont macska lábtörlő fu egér HOBBI elsődleges kulcs HOBBIKÓD HOBBINÉV mk macskakergetés fu futás A relációs modellben konkrét rekordokat nem kell feltüntetni, csupán a relációk nevét és az attribútumokat, valamint a relációk közti kapcsolatokat. Ábrázolási formák: ÁLLAT HOBBI NÉV LAKCÍM HOBBIKÓD FŐÉTEL HOBBIKÓD HOBBINÉV ÁLLAT (NÉV, LAKCÍM, HOBBIKÓD, FŐÉTEL) ÁLLAT (NÉV, LAKCÍM, HOBBIKÓD, FŐÉTEL) HOBBI (HOBBIKÓD, HOBBINÉV) HOBBI (HOBBIKÓD, HOBBINÉV) Varjúláb technika, kifejezi a kapcsolat és részvétel típusát. Az állat parciálisan vesz részt, egy 1:N kapcsolatban. (Több állatnak lehet ugyanaz a hobbija, de egy állatnak csak egy van.) Anomáliák Feladat egy alkalmazotti nyilvántartás készítése. Tárolni kell a dolgozó nevét, címét, foglalkozását. ALKALMAZOTT AZONOSÍTÓ NÉV LAKCÍM FOGLALKOZÁSKÓD FOGLALKOZÁS 100 Hapci Benő Erdő fasor 1. bm bányamérnök 110 Kuka Kázmér Bányaköz 9. vj vájár 120 Vidor Bálint Sújtólég u.13. vj vájár 130 Szende Alfonz Mézeskalács tér 2. bm bányamérnök A táblázat fölösleges ismétlődéseket, tárolási redundanciákat tartalmaz (foglalkozás attribútum), amely problémákhoz vezet: bővítési anomália: új foglalkozás megjelenésekor üres lesz a többi mező, míg be nem töltik az állást törlési anomália: ha a két vájár kilép, akkor megszűnik a foglakozás is módosítási anomália: ha megváltozik egy foglalkozás neve, akkor több helyen is módosítani kell. 6
Megoldás: a foglalkozásokat másik táblázatban tároljuk: ALKALMAZOTT AZONOSÍTÓ NÉV LAKCÍM FOGLALKOZÁSKÓD 100 Hapci Benő Erdő fasor 1. bm 110 Kuka Kázmér Bányaköz 9. vj 120 Vidor Bálint Sújtólég u.13. vj 130 Szende Alfonz Mézeskalács tér 2. bm FOGLALKOZÁS FOGLALKOZÁSKÓD bm vj üo tk FOGLALKOZÁS bányamérnök vájár üzemorvos takarító Eredményül csökken a tárolási redundancia, mert a jóval rövidebb foglalkozás kódokat tároljuk. Megszűnnek az anomáliák, egy foglalkozás felvétele törlése vagy módosítása csak a FOGLALKOZÁS táblát érinti. Normalizálás Táblázatszétbontó eljárás, eredményesen három, néha négy lépésben végezhető el. Az eredmény több, egymással kapcsolatban álló, az eredetinél kisebb tárolási igényű reláció (táblázat). A normalizálás haszna: csökken a tárolási igény (redudancia csökkentése) törlési, módosítási és beszúrási anomáliák megszűnése logikailag áttekinthetőbb AB Adattípusok Mit nevezünk adatnak? elemi adat: az információ önállóan is értelmes legkisebb része rekord: összetartozó elemi adatok állomány: az összes rekord Adattípusok: (általában) numerikus (szám): o integer (egész) o real (valós) karakteres (szöveg): meghatározott számú karaktert tartalmazó mező (max. 256) logikai (boolean): logikai kifejezésben fordul elő, értéke igaz vagy hamis lehet sztring (feljegyzés): (memo): előre nem meghatározott számú karaktert tartalmazó mező (max. 64000) dátum/idő (date): dátum és idő tárolására szolgál Konstans fogalma: az érték megadása előre (pl.: kezdőérték megadása) Változó fogalma: a program futása alatt változik az értéke, a felhasználó is változtathatja 7
Adatműveletek, operátorok: aritmetikai műveletek: +,, *, / műveletek sorrendje (precedencia szabály), balról-jobbra szabály, zárójel szabály (+,, *, / ezek mindegyike számokon elvégezhető) (+, dátum típusú adatokon is elvégezhető) (a művelet eredménye szám típusú) logikai műveletek: AND (és), OR (vagy), NOT (nem), XOR (kizáró vagy) (a műveletek csak logikai típusú, vagy eredményű adatokon végezhetők el, pl.:férfi OR nő, x<3 AND y>7) relációs, vagy összehasonlító műveletek: <, >, =, <=, >=, <> (<> azonos a -vel) a műveletek felhasználhatók szám, logikai, dátum/idő típusú adatoknál, eredményük viszont logikai típusú lesz 8