Datové struktury a databáze

Datové struktury a databázeDatové struktury a databáze

Ing. Jaroslav Buchta

&

Ing. Július Štuller, CSc.,

Ústav informatiky Akademie věd ČR

22. februára 2007 Datové struktury a databáze 2

LiteratúraLiteratúra

Anglická:– C. J. Date: An Introduction to Database Systems

(8th edition)– D. Mayer, J. Ullman, …:

(Relational) Database systems … “textbook”, “reading”, …

Česká:– preklady … (Tsichritsis – Lochovsky)– Pokorný (Halaška): knihy, skriptá

(MFF UK, FEL ČVUT)


TestTest (1 (100 minút) minút)1. Čo je to operačný systém?

– Ovládate nejaký? Ak áno, ktorý?

2. Čo je to multiprocessing (multitasking)?3. Čo je to paging?4. Čo je to timesharing?5. K čomu sa používa synchronizácia?6. Čo je to deadlock?


TestTest

7. Aké typy pamätí (musí a) môže mať počítač?

8. Aké typy organizácie súborov poznáte?

9. Aké dátové štruktúry poznáte?

10. Čo je to cylinder (magnetického disku)?

11. Aký je rozdiel medzi vetou a blokom (súboru)?


Osnova prednáškyOsnova prednášky

I. HistóriaII. Viacúrovňová architektúra DBS

– A. DBTG CODASYL– B. ANSI SPARC


OsnovaOsnovaIII. Modely dát

– A. Hierarchický model– B. Sieťový model– C. Relačný model

1. Operácie s reláciami 2. Relačná algebra / Relačný kalkul 3. Normálne formy


OsnovaOsnova

IV. Konceptuálne modelovanie– A. Dátová analýza / modelovanie dát

E-R model E-A-R model Zobecnenia

– B. Funkčná analýza / modelovanie– C. Objektovo orientovaný model dát /

objektové modelovanie


OsnovaOsnovaV. Implementácia

– A. Logický návrh– B. Technické a programové vybavenie– C. Realizácia– D. Životný cyklus databázy

1. Databázový správca 2. Ochrana 3. Redundancia, kódovanie, kompresia, šifrovanie 4. Údržba, obsluha


OsnovaOsnova

VI. Jazyk SQLVII. …


I. HistóriaI. História

Prelom 50. a 60. rokov:– vyššie programovacie jazyky:

1962: COBOL 1965: PL/1

– bohatšie dátové štruktúry:

• umožňovali jednoduchšie a priamočiarejšie zachytenie najrozmanitejších informácií určených k počítačovému spracovaniu


HistóriaHistória

Od polovice 60. rokov:– prvé systémy riadenia báz dát– skupina DBTG CODASYL:

1965: Conference on Data Systems Languages 1967: Data Base Task Group Reporty: 1969 a 1971 (1974, 1978, 1981)

– Schéma a subschéma


Schéma a subschémaSchéma a subschéma

Databáza:

Súhrn dát uložených v pamäti počítača a týkajúcich sa určitého výseku skutočnosti.

(synonymum: báza dát)

DB


Databázový administrátorDatabázový administrátor

Človek, prípadne skupina ľudí, ktorí majú na starosti (čo najoptimálnejší) chod danej

DB.

DBA


SchémaSchéma

Predstavuje celkový pohľad (prípadne pohľad DBA) na danú DB

1 pre danú DB

Úplne popisuje všetky logické jednotky (vety), ich jednotlivé časti (položky) a prípadne i príslušné vazby (tzv. Codasyl sety, C-sety, sety) medzi jednotlivými vetami, ktoré sa vyskytujú v celej DB.


SubschémaSubschéma

Predstavuje uživateľský pohľad (t.j. pohľad jednotlivého uživateľa) na danú DB.

V rámci 1 DB je počet SS neobmedzený. Subschéma popisuje tie vety, tie ich položky a tie

sety, ktoré potrebuje uživateľ k svojej práci. Každá subschéma musí byť časťou (presnejšie

povedané logicky konzistentnou podmnožinou) príslušnej schémy, v rámci ktorej sa definuje.


VýhodyVýhody

Ochrana a utajenie (informácií)+ …


DBTG presadzovalDBTG presadzoval

1. Jazykovú nezávislosť (COBOL, PL/I, Fortran)

2. Strojovú nezávislosť (IBM, ICL, EC)


DBTG presadzovalDBTG presadzoval

3. Nezávislosť dát a programov

(oddelené jazyky pre – popis schémy a

– popis subschém)

4. Oddelenie defínicie dát (schéma a subs …

Data Definition Language - DDL)

od manipulácie s dátmi

(Data Manipulation Language - DML)


HistóriaHistória

dátové štruktúry cobolovského typu– dostatočne bohaté pre (vtedy) bežné aplikácie– prebrané a zahrnuté ako základný (stavebný)

(modelovací) prvok (veta – záznam – record) schémy (a subschémy)

databázová štruktúra „set“ (modelovaná pomocou smerníkov): – k zachyteniu vzťahov medzi objektmi reality


HistóriaHistória

špeciálny jazyk na popis schémy– popis schémy sa vytvára, a existuje,

mimo vlastných dát a programov, ktoré s týmito dátami budú pracovať

– toto (spolu s aparátom subschém) vediek zvýšeniu nezávislosti dát (najmä

logickej)

Snaha po ešte väčšej nezávislosti dát, logickej, ale i fyzickej, viedla ...


HistóriaHistória

Začiatok 70. rokov:– priekopnícke práce– E. F. Codd– Relačný model dát


HistóriaHistória

1975– ANSI SPARC – Návrh 3-úrovňovej architektúry databázových

systémov Konceptuálna schéma

– Konceptuálne modelovanie


HistóriaHistória

80. roky– Konsolidácia postavenia RMD

Prvé komerčné SRRBD Postupný nástup PC

– SRRBD pre PC (Oracle)

– Sémantické modely– Deduktívne databázové systémy


HistóriaHistória

90. roky:– Objektovo orientované databázové systémy

post-relačné databázové systémy

– multimediálne databázy GIS

– databázy na webu …– …


HistóriaHistória

Koniec 90. rokov – dodnes:– semi-štrukturované dáta

XML dokumenty XML databázy

Sémantický web a DB…


II.II. Náväznosť´ na Náväznosť´ na HW/SWHW/SW

A. Viacúrovňové pamäti– 1. Sekundárne pamäti

Magnetické pásky Magnetické disky


III. Náväznosť na softwareIII. Náväznosť na softwareA. Operačné systémy

– 1. Process management a. multiprocessing / multitasking / multiprogramming b. deadlock c. synchronizácia

– 2. File Management Súbor

– sekvenčný– index-sekvenčný (invertovaný)– s priamym prístupom

– 3. Dátové štruktúry (stromy, siete, viacúrovňové indexovanie)


SúborySúbory

Def. 1 Atóm je najmenšia jednotka spracovania (v programe).

Môže byť následujúceho typu:– numerická (celé číslo, desatinné číslo, exponent)

[binárna, dekadická, okta / hexadecimálna …]

– logická (T, F)– znaková – smerník (ukazateľ)


SúborySúbory

Def. 2 Premenná môže byť:

atóm (skalárna) [jednoduchá] zložená

– homogénna: vektor (numerická) matica (numerická) reťazec (znakový „vektor“ )

heterogénna: zložená z rôznych atómov homogénnych a iných heterogénnych premenných


SúborySúbory

Def. 3 Položka je jednoduchá alebo zložená premenná.

Def. 4 Veta sa skladá z jednej alebo viacerých položiek. (Záznam)

Def. 5 Súbor je kolekcia viet.

Pozn. Kolekcia pripúšťa, na rozdiel od množiny, i opakovanie prvkov:

{A, A, B, C, C, C}


SúborySúbory

Def. 6 Nad súborom je možné prevádzať nasledujúce základné operácie:

- definovanie (vytvorenie) logickej štruktúry súboru [Build]

+ uloženie vety do súboru [Ins]

+ načítanie vety zo súboru [Fetch]

+ odstránenie vety zo súboru [Delete]

+ zmena obsahu vety [Update]

- prečítanie všetkých viet súboru [Exhaustive Read]

- reorganizácia súboru [Y]

- načítanie následnej vety [Get Next]

Datové struktury a databáze

Documents

Transcript of Datové struktury a databáze