Baze de Date

Concepte de bază

1.1. Conceptele de dată și fișier.

1.2. Baze de date (BD).

1.2.1. Conceptul de bază de date.

Conceptele de Dată şi Fişier

Chiar de la primele aplicaţii informatice realizate cu ajutorul calculatorului s-a pus problema utilizării unor tehnici eficiente de organizare, stocare şi regăsire a datelor. O informaţie codificată şi stocată pe un suport de memorare reprezintă ceea ce numim „dată”. Din punctul de vedere al prelucrării de calculator, în cadrul aplicaţiilor, datele se definesc cu ajutorul unui nume (identificator), a atributelor pe care le are şi de o valoare. Rezolvarea problemelor concrete cu ajutorul calculatorului presupune definirea unui algoritm adecvat pentru rezolvarea fiecărei probleme. Un algoritm este definit ca fiind o succesiune finită, corect definită şi fără ambiguităţi de operaţii elementare care se aplică asupra unei mulţimi de date de intrare pentru a se obţine un rezultat. Algoritmul trebuie sa conducă la acelaşi rezultat de fiecare dată când se aplică asupra aceleaşi mulţimi de date de intrare

Organizarea datelor reprezintă procesul de identificare, definire, evaluare, structurare şi memorare a informaţiilor, în cadrul unui sistem informaţional. Prin organizarea datelor se realizează gruparea datelor în colecţii de date omogene, se stabilesc care sunt relaţiilor dintre date, dintre elementele colecţiilor şi dintre colecţii, precum şi modul de stocare a datelor pe suportul fizic de memorare.

Datele pot fi clasificate în funcţie de modul de alocare al memoriei, astfel existând date de tip static şi date de tip dinamic. La datele de tip static, memoria este alocată la începutul execuţiei programului, rămânând ocupată de respectivele date pe întreaga durată a execuţiei, pe când la datele de tip dinamic memoria este alocată în momentul execuţiei programului, existând instrucţiuni care permit alocarea memoriei atunci când datele sunt necesare şi alte instrucţiuni care permit eliberarea respectivei zone de memorie în momentul în care datele nu mai sunt necesare.

Datele trebuie privite sub două aspecte: fizic şi logic. Din punct de vedere fizic, în cazul stocării şi prelucrării cu ajutorul calculatorului datele sunt şiruri de biţi. Din punct de vedere logic, datele au o anumită semnificaţie şi sunt de mai mult tipuri, funcţie de semnificaţia lor.

Datele pot fi simple (elementare), respectiv compuse (structurate).

Datele simple (elementare) sunt date independente unele de altele din punctul de vedere fizic, adică al reprezentării pe suportul de memorare, chiar dacă din punct de vedere logic există interdependenţe. Tipul de dată precizează care sunt valorile datei. Dacă pe parcursul procesului de prelucrare data păstrează aceeaşi valoare este numită dată constantă. Pentru datele constante se utilizează ca identificator valoarea acestora. Dacă valorile datei sunt modificate în timpul procesului de prelucrare datele se numesc date variabile sau variabile. În mod uzual pentru date elementare se folosesc ca tipuri de dată:

- tipul numeric – include numerele întregi, reale si complexe având diferite reprezentări (virgulă fixă, virgulă mobilă, precizie simplă, precizie dublă, etc.). Asupra lor se pot realiza operaţii de adunare, scădere, înmulţire, împărţire etc.;

- tipul logic (boolean) – utilizat pentru reprezentarea valorilor logice “Adevărat”, respective “Fals” cu ajutorul unor valori numerice, asupra acestora putându-se efectua operaţii logice precum negaţia, conjuncţia, disjuncţia;

- tipul caracter (text, string) – permite reprezentarea unor succesiuni de caractere folosind mulţimi de simboluri alfanumerice, reprezentarea pe suporturile de memorare utilizând codul ASCII. Asupra acestora se pot defini operaţii de căutare, concatenare, ordonare;

- tipul dată calendaristică, timp (Date, Time, DateTime) – reprezentarea internă a acestora făcându-se de regulă cu ajutorul unor valori numerice.

Datele compuse numite şi structuri de date sunt colecţii (mulţimi) de date elementare între care există relaţii structurale, omogene din punct de vedere al descrierii şi al prelucrării. Componentele unei structuri formează un întreg astfel încât prelucrarea se poate face atât la nivelul structurii de date cât şi la nivelul fiecărei componente, care poartă numele de câmp.

Majoritatea limbajelor de programare operează cu două categorii de structuri: structuri interne şi structuri externe.

Structurile de date interne se referă la modul de amplasare în memoria internă a datelor elementare aparţinând unei colecţii. În această categorie sunt incluse structurile de tip tablou (masiv), înregistrare (articol), mulţime, lista şi arbore.

Structurile externe se referă la modul de memorare a datelor pe suporturi de memorare externă. Din această categorie fac parte fişierele şi bazele de date.

Datele, văzute iniţial ca şiruri de caractere, care reproduceau caracteristicile unor obiecte, fenomene, fapte, evenimente, respectiv concepte din lumea reală, datorită factorului de repetare au fost organizate în structuri care poartă numele de fişier. Fişierul este o structură care grupează date dintr-un anumit domeniu care au anumite caracteristici comune. Fişierele pot fi cu organizare definită, respectiv nedefinită. Există doi parametrii ce măsoară performanţele accesului la date: cantitatea de date transferată şi timpul de răspuns. Accesul la date poate fi secvenţial sau direct. Accesul direct este permis doar de suporturile de memorare adresabile, adică acele suporturi de memorare care permit accesul direct pe baza unei adrese la o anumită zonă de pe suportul de memorare, numită locaţie sau bloc. Fişierul ocupă un anumit spaţiu pe suportul de memorare extern, spaţiul alocat putând fi continuu sau nu.

Din punctual de vedere al sistemului de operare fişierul are un nume şi eventual o extensie de fişier, are asociată o mulţime de atribute care depind de sistemul de operare (Read Only, Hidden, System, Archive, etc); informaţii privind momentul creării, al ultimei modificări, al ultimei accesări, privind dimensiunea ca număr de octeţi etc.

De ce baze de date?

Totalitatea informaţiilor care definesc şi menţin în funcţiune un sistem real formează sistemul informaţional al sistemului real, iar în cadrul sistemului informaţional putem delimita sistemul informatic, care reprezintă acea parte a sistemului informaţional în care informaţia este stocată şi procesată cu ajutorul tehnicii de calcul. Sistemele informatice pot fi realizate fie cu ajutorul unor aplicaţii care utilizează fişiere independente sau integrate, fie cu ajutorul unor aplicaţii care accesează o structură complexă numită bază de date. Baza de date are mijloace proprii pentru crearea şi evoluţia în timp a structurii. Organizarea datelor în fişiere aparţinând fiecărei aplicaţii reprezintă o metodă rigidă care are mai multe dezavantaje pentru utilizatori. Cel mai mare dezavantaj este acela că modificările în structura unui fişier obligă la modificarea tuturor programelor care utilizează fişierul a cărui structură a fost modificată. Din punctul de vedere al utilizatorului sistemele bazate pe fişiere reprezintă un progres extraordinar faţă de sistemele manuale, totuşi acestea fiind dependente de programele de aplicaţie, orice interogare necesită scrierea unui program şi integrarea acestuia în sistemul implementat, obţinerea de noi informaţii spontan fiind practic imposibilă.