Baze de Date

1. ELEMENTE DE TEORIA BAZELOR DE DATE

1.1. Organizarea datelor

Unul din rolurile de bază în proiectarea sistemelor informatice îl are organizarea datelor.

Activitatea de organizare a datelor presupune următoarele:

- definirea, stucturarea, ordonarea şi gruparea datelor în colecţii de date omogene;

- stabilirea relaţiilor între date, între componentele unei colecţii şi între colecţii de date;

- stocarea colecţiilor de date pe suport, astfel încât ele să poată fi prelucrate întru-un sistem de calcul.

Scopul primordial al organizării datelor este regăsirea lor automată având în vedere diverse criterii şi forme.

Organizarea datelor are următoarele obiective:

- timpul de acces la date trebuie să fie minim;

- spaţiul de memorare internă şi externă ocupat de colecţiile de date, trebuie să fie cât mai mic;

- aceleaşi date trebuie să fie stocate o singură dată în sistem, dacă este posibil. Aceasta presupune utilizarea metodelor de diminuare sau eliminare a redundanţei. Eliminarea redundanţei şi rapiditatea accesului la date sunt două tendinţe contradictorii şi de aceea, pentru rapiditatea accesului se acceptă un anumit nivel al redundanţei;

- sistemul de organizare a datelor trebuie să reflecte, pe cât posibil, toate legăturile dintre obiecte, fenomene, procese pe care le reprezintă;

- sistemul de organizare să permită schimbarea structurii datelor şi a relaţiilor dintre ele fără a modifica sistemul de programare care le gestionează (flexibilitatea datelor).

Conceptele utilizate în organizarea datelor sunt: entitatea, atributul şi valoarea, ele fiind introduse odată cu apariţia bazelor de date. Relaţia dintre ele este următoarea: o entitate mai are mai multe atribute, iar fiecărui atribut i se poate asocia o valoare sau o mulţime finită de valori.

Entitatea este un obiect concret sau abstract reprezentat prin proprietăţile sale.

Orice proprietate a unei entităţi poate fi expimată printr-o pereche (atribut, valoare).

Exemplu: Grupa 5.1 are 15 studenţi integralişti.

Grupa 5.1 formează entitatea, studenţi integralişti formează atributul, iar 15 reprezintă valoarea atributului.

O entitate se poate exprima prin mai multe proprietăţi, deci, prin mai multe perechi (atribut, valoare).

Exemplu: entitatea X de student poate fi reprezentată printr-o mulţime de perechi de forma: (NUME, DRAGOMIR); (VĂRSTA, 24);(SEX, MASCULIN); (PROFESIA, STUDENT); (BURSĂ, ...).

Atributele: NUME, VÂRSTĂ, SEX, PROFESIE, BURSĂ, pot fi asociate tuturor studenţilor, deci, nu numai unei singure entităţi ci unei, sau unor clase de entităţi. O astfel de entitate se numeşte entitate grup. Tipul de entităţi se referă la o clasă de entităţi.

Entitatea are echivalentul informatic mai vechi de înregistrare, iar atributul mai poartă numele de câmp al înregisrării.

Atributele pot fi simple, dacă au valori elementare sau pot fi compuse, dacă ele sunt formate din concatenarea mai multor atribute.

Atributele care identifică in mod unic o entitate poartă numele de atribute cheie. Celelalte atribute se numesc atribute noncheie.

Un alt concept este cel de dată. Data este un model de reprezentare a informatiei, accesibil unui destinatar (om, program, calculator). Acest model este utilizat pentru a obţine noi informaţii despre fenomenele şi procesele lumii reale.

O dată portă numele dată elementară sau scalară, dacă ea este indivizibilă atât în raport cu informaţia pe care o reprezintă, cât şi cu modul ei de prelucrare.

O dată poartă numele de dată compusă dacă este formată din mai multe date elementare.

Orice dată se defineşte prin : identificaror, atribut şi valoare.

Exemplu: George este de profesie inginer.

“George este de profesie”, reprezinta atributul, iar “inginer” reprezintă valoarea atributului.

Din punct de vedere fizic, unei date îi corespunde o zona de memorie de o anumită mărime situată la o adresa absolută.

1.2. Relaţii între date

Pot exista doua categorii de legături între datele care aparţin unor tipuri de entitaţi:

- legătura care defineşte apartenenenţa datelor la entitate;

- legăturile dintre entităţile de acelaşi tip sau de tipuri diferite.

Exemplu: fie L mulţimea livezilor dintr-o zona pomicolă. Între datele mulţimi L se pot stabili următoarele legături:

- L1 este vecină cu L2 şi L2 este vecină cu L1;

- L1 are osuprafaţă mai mare decît L2;

- L1 are mai mulţi pomi decăt L2;

- etc.

Relatia binară.

Fie D o colecţie oarecare de date, nevidă. Se numeşte o relaţie binara pe D, o submulţime R a produsului cartezian D  D care posedă o proprietate (legatură):

R ={(x,y) D  D / x, y D şi “x are aceeaşi vârstă cu y”}

Se mai poate spune că x este asociat lui y prin relaţia R, şi acest fapt se poate simboliza prin x R y.

Proprietăţi ale relaţiei binare:

1. Reflexibilitatea. O relaţie R pe mulţimea de date D este reflexivă dacă pentru ( ) x D, există x R x;

2. Simetria. O relaţie R pe mulţimea de date D este simetrică dacă pentru ( ) x, y D pentru care există x R y, atunci există şi y R x ;

3. Antisimetria. O relaţie R pe mulţimea de date D este antisimetrică dacă pentru ( ) x, y D cu proprietatea că există x R y şi y R x, atunci x = y.

Exemplu: x y şi y x x = y.

4.Tranzitivitatea.. O relaţie R pe mulţimea de date D este tranzitivă dacă pentru ( ) x,y,z D pentru care există x R y şi y R z , atunci există şi x R z.

Tipuri de relaţii binare:

a) Relaţie de echivalenţă. O relaţie R pe mulţimea de date D este relaţie de echivalenţă dacă este reflexivă, simetrică şi tranzitivă;

b) Relaţia de ordine totală. O relaţie R peste mulţimea de date D este de ordine totată dacă pentru ( ) x, y A există x R y sau y R x;

c) Relaţia de ordine. O relaţie R pentru mulţimea de date D este relaţie de ordine dacă ea este reflexivă, asimetrică şi tranzitivă;

d) Relaţia de preordine. Relaţia R definită peste mulţimea de date D este relaţie de preordine dacă ea este reflexivă şi tranzitivă.