Adatbáziskezelés - Adatmodellek

Az előadások a következő témára: "Adatbáziskezelés - Adatmodellek"— Előadás másolata:

1 Adatbáziskezelés - Adatmodellek
Összeállította Vörösné Deák Andrea

2 Az Informatikai rendszerek elvi felépítése
Jel: fizikai állapotváltozás; Adat: jelsorozat, melyet rögzíteni, tárolni tudunk. Információ: az adatok egyéni értelmezése. Kell, hogy hírértéke legyen, és értelmezhető legyen a fogadó számára. Adatbázis: Az adatok és a köztük lévő kapcsolatok rendszere.

3 Az információ érték Az információ központi erőforrás
Az anyaggal és az energiával “egyenrangú” A szétszórtan létező információ nehezen használható A több példányban létező információ nehezen karbantartható

4 Adat és információ Tibi, 100: adat
Tibi csokoládé, 100 gr-os: információ; Vonjunk ki más információt is a fenti adatokból!

5 Az adatbázis fogalma Az adatbázis: adatok tárolása (ábrázolása) kapcsolataikkal együtt. Angolul: database (DB);

6 Hagyományos adatbázis 1.: Napló
adatok: név cím telefonszám kapcsolatok: egy tanuló címe és telefonszáma a neve után következik az egyes nevek névsorban vannak

7 Hagyományos adatbázis 2.: kartoték
A kartonok szerkezete azonos Egy karton: összetartozó adatok A karton angolul: record A kartonok meghatározott sorrendben vannak hátrány: csak egyféle sorrend lehet megoldás: a kartonok többszörözése (pl. könyvtár) ilyenkor viszont a karbantartás nehézkes Elektronikus adatbázisoknál cél az információ egy példányban való tárolása

8 Az adatbáziskezelő rendszer
Ez egy program (szoftver) Feladatai: Adatok tárolása; Megjelenítése; Feldolgozása; Rövidítés: ABKR, DBMS (database management system)

9 Alapvető adatműveletek
az adatbázis létrehozása az adatbázis szerkezetének karbantartása az adatbázis feltöltése adatokkal az adatbázisban lévő adatok karbantartása az adatok lekérdezése

10 Adatszerkezetek Az adatműveleteket elemi szinten adatszerkezetekkel (tömb, sor, verem, lista, tábla, gráf), magasabb szinten fileszerkezetekkel (az op. Rsz. intézi) oldjuk meg.

11 Adminisztratív feladatok az adatbázisban
jogosultsági rendszer (adatvédelem) az adatintegritás biztosítása csak bizonyos feltételnek megfelelő adatok kerülhetnek az adatbázisba bizonyos adatok csak egymással összhangban változhatnak szinkronizáció: több felhasználó egyidejű hozzáférésének biztosítása naplózás

12 Az adatbázis: újabb absztrakciós szint

13 Adatbázis Logikailag összefüggő, adott formátum és rendszer szerint tárolt adatok együttese. Markó Tamás, PTE TTK (Adatbáziskezelők II., 2003)

14 Adatbáziskezelő és alkalmazás
Az ABKR nem kész alkalmazás! Egy alkalmazáshoz (pl. bérszámfejtéshez) programot kell írni Az ABKR az adatok hatékony tárolását végzi A program az üzleti logikát tartalmazza

15 Az adatbáziskezelő programozása
Host (beépülő, befogadó) típusú ABKR nincs saját programozási nyelve alkalmazások készítéséhez kell egy “valóságos” programozási nyelv is (COBOL, Pascal, stb.) Saját programozási nyelvvel rendelkező ABKR példa: dBase, Access, Oracle, ...

16 Integrált fejlesztőeszközök
4GL-nek is nevezik (4th generation programming language) Könnyen készíthetők egyszerű, működő alkalmazások “egerészve” tervezhetők meg az adatbeviteli képernyők jól strukturált listák tervezhetők a képernyőn a vizuális elemekből a rendszer programkódot is generál “igazi” feladatok megoldásához itt is sok munka kell Példa: Delphi, Oracle, Ingres, Paradox, ...

17 CASE-eszközök Computer Aided Software Engineering: számítógéppel támogatott programfejlesztés A fejlesztés gépies részét automatizálja (pl. az adatbázis szerkezetét grafikusan lehet megadni, a tényleges objektumokat a rendszer ebből automatikusan generálja) Nem helyettesíti a probléma teljes átgondolását!

18 Egy alkalmazás fejlesztési lépései
Jórészt a megbízó és a fejlesztő együttes munkája A probléma megértése Az adatbázis logikai terve Az adatbázis fizikai terve (csak a fejlesztő) A feltanuló programok tervezése Képernyőtervek Listatervek Tesztelés a működőképesség ellenőrzése a megbízó egyéb alkalmazásaival való “együttélés” Átadás

19 Adatbázis konkrét tervezési lépései
Adatbázis céljának meghatározása Szükséges táblák meghatározása A táblák mezőinek meghatározása Kapcsolatok feltérképezése Adatbázis elkészítése Az 1-4 pont az Adatmodellezés.

20 Az adatmodell Az adatok kapcsolatairól kialakított elképzelések (a kapcsolatok rendszerbe foglalása) Az adatmodell lehetővé teszi az adatok egységes kezelését Az adatbázisok szerkezetének leírására többféle modell is van.

21 Az adatmodell leírása gráfokkal, diagramokkal (formalista megközelítés) szóban (szemantikai megközelítés) matematikai struktúrákkal

22 Az adatmodellek elemei
Egyedek Tulajdonságok Kapcsolatok Ezek az egyed-kapcsolat (EK) modellek angolul: ERM (entity-relationship model)

23 Az adatmodellek elemei
Egyedek Tulajdonságok Kapcsolatok

24 Az egyed fogalma A valóságos világ objektumainak absztrakciója
TANULÓ A valóságos világ objektumainak absztrakciója minden más objektumtól megkülönböztethető adatokat tárolunk róla Ugyanaz a valóságos objektum az egyes alkalmazásoknál más-más egyedként jelenhet meg (egy ember lehet TANULÓ, de lehet tanuló is)

25 Az egyed szintjei Egyedtípus: az absztrakt szint, pl. TANULÓ. A kigyűjtött objektumok közös jellemzője) Egyed előfordulás: Fekete Péter tanuló adatai

26 Az adatmodellek elemei
Egyedek Tulajdonságok Kapcsolatok

27 A tulajdonság fogalma Az egyed egy jellemzője (meghatározza az egyed egy részletét) pl. a születési dátum egyed tulajdonságai lehetnek: NÉV, lakcím, … tanuló név lakcím Születési dátum

28 A Tulajdonság szintjei
Tulajdonság-típus: Név. Tulajdonság fajta. Tulajdonság előfordulás: Egy konkrét egyed tulajdonsága (pl. neve)

29 Különböző típusú tulajdonságok
Kulcs egy vagy több tulajdonság, ami egyértelműen meghatározza az egyed egy előfordulását (pl. személyi szám) Többértékű tulajdonság több értéke is lehet (pl. lakcím) Összetett tulajdonság több elemi tulajdonságból épül fel Adószám lakcím cím házszám ir.szám helység utca

30 Az adatmodellek elemei
Egyedek Tulajdonságok Kapcsolatok

31 A kapcsolat fogalma Az egyedek közötti viszony
a valódi világ objektumai közötti viszonyt fejezi ki itt is beszélhetünk kapcsolat-típusról és előfordulásról tanulója OSZTÁLY tanuló tanulója OSZTÁLY tanuló

32 A kapcsolatok fajtái 1:1 (egy-az-egyhez) kapcsolat
pl. személyi szám és TAJ-szám 1:N (egy-a-sokhoz) kapcsolat pl. osztályfönök és az osztály tanulói N:M (sok-a-sokhoz) kapcsolat pl. tanárok-osztályok

33 A kapcsolat iránya Nem kötelező használni
A nyíl a tulajdonostól (a felsőbbrendű objektumtól) a tag (az alárendelt objektum) felé mutat: FŐOSZTÁLY OSZTÁLY

34 A rekurzív kapcsolat Egy egyedtípus önmagával való kapcsolata Példa:
a Dolgozók tábla tartalmazza a vezetőket és a beosztottakat is annak ábrázolásához, hogy kinek ki a vezetője, a Dolgozók egyedtípust önmagával kell összekötni Dolgozók vezeti

35 A kardinalitás Az egyed maximális kardinalitási száma megadja, hogy egy kapcsolatban az egyed egy előfordulásához a másik egyednek legfeljebb hány előfordulása kapcsolódhat Az egyed minimális kardinalitási száma megadja, hogy egy kapcsolatban az egyed egy előfordulásához a másik egyednek legalább hány előfordulása kapcsolódik

36 A kapcsolatok Chen-féle jelölése
Tartalmazza: a kapcsolat nevét a kapcsolat típusát a 0 minimális kardinalitást (karika) A kapcsolat nevét egy rombuszba írják: vezeti

37 Példák a Chen-féle jelölésre
minden osztályt pontosan egy Osztályfönök vezet (1:1 kapcsolat) lehet olyan tanár, aki egy osztályt sem vezet egy osztályhoz 1 osztályfönök tartozik Egy osztályhoz több tanár is tartozhat, de egy tanár több osztályban is taníthat. 1 1 vezeti OSZTÁLY Osztályfönök N N hozzá tartozik Osztály Tanár

38 A kapcsolatok “varjúlábas” jelölése
Tartalmazhatja: a kapcsolat nevét a kapcsolat típusát a 0 és az 1 minimális kardinalitást (karika vagy vonás, az egyedtől távolabbi jel) az 1 és “sok” maximális kardinalitást (vonás vagy “varjúláb” az egyedhez közelebbi jel)

39 Példák a “varjúlábas” jelölésre
egy osztályt legalább és legfeljebb 1 Dolgozó vezet egy Dolgozó legalább 0 és legfeljebb 1 osztályt vezet egy osztály legalább és legfeljebb 1 főosztályhoz tartozik egy főosztályhoz legalább 1 osztály tartozik, de több is tartozhat vezeti OSZTÁLY Dolgozók hozzá tartozik FŐOSZTÁLY OSZTÁLY

40 A hálós adatmodell A modell szerkezetét gráffal adjuk meg
a csomópontok az egyedek az élek a kapcsolatok Az egyedek előfordulásai közötti kapcsolatot mutatókkal valósítják meg Az összetartozó adatok kigyűjtéséhez egy navigációs utat kell bejárni Előnye: ez a legáltalánosabb modell Hátránya: bonyolult, nehézkes A legelterjedtebb az IDMS volt (IBM)

41 Példa a hálós adatmodellre
VEVŐ RENDELÉS TERMÉK TÉTEL

42 A hierarchikus adatmodell
A hálós modell speciális esete: a gráf egy fa van egy kitüntetett csomópont, a gyökér (ide nem vezet él) a gyökérből minden csomópont csak egyféle úton érhető el Sok jelenség leírására jól használható A legelterjedtebb az IMS (Integrated Management System, IBM) volt

43 Példa a hierarchikus adatmodellre
AUTÓ KAROSSZÉRIA MEGHAJTÁS FUTÓMŰ SEBESSÉGVÁLTÓ MOTOR

44 Relációs adatmodell Az egyedek kapcsolata nem épül bele az adatmodellbe A hangsúly a tulajdonságok megadásán van Az egyedet táblázattal adjuk meg az oszlopok a tulajdonságok a sorok az egyed előfordulásai Jelenleg ez a legelterjedtebb adatmodell Előnye az egyszerűség

45 Példa a relációs adatmodellre
A tanuló tábla:

46 A relációs adatmodell előnyei
Egyszerűség a felhasználó számára könnyen érthető egyszerűen programozható Precíz matematikai háttérrel rendelkezik

47 A relációs adatmodell hátrányai
Körülményes a táblák sorainak egymáshoz való hasonlítása Ilyen az időben változó adatok kezelése (pl. a tanulók egyes időszakokban állandó alapfizetése). A különböző táblákban lévő, de összetartozó adatokat minden egyes felhasználáskor össze kell kapcsolni

48 A relációs adatmodell szabályai
A táblázatnak nem lehet 2 egyforma sora; A sorok sorrendje tetszőleges; Az oszlopok sorrendje tetszőleges; Az oszlopok száma állandó egy táblázaton belül. Minden oszlopnak neve van, és ezek különböznek 1 táblázaton belül. A táblázatnak van neve; Kell lennie egyedi tulajdonságnak (kulcs mező)

49 Multidimenziós adatmodell
Alapfogalma az adatkocka Egy elemi adatnak (elemi kockának) több dimenziója is van A dimenziók általában hierarchikus felépítésűek dimenziók

50 Példa multidimenziós adatmodellre 1.
A leírandó jelenség: egy bolthálózat bevételei 1. dimenzió: idő hierarchikus szintjei: év - negyedév - hónap 2001 2002 2003 I. né. II. né. III. né. IV. né. Ápr. Máj. Jún.

51 Példa multidimenziós adatmodellre 2.
2. dimenzió: terület hierarchikus szintjei: országrész - megye - helység - bolt 3. dimenzió: árucsoport csak egy szint a dimenzió lehetséges értékei: élelmiszer - vegyiáru - iparcikk - könyv Elemi adat: egy bolt egyhavi bevétele egy árucsoportból

52 Az adatmodellek leírása
Történhet: Adatmodell diagrammal (Bacmann diagramm) Formális szerkezeti leírással Mintatábla segítségével

53 Egyed – Tulajdonság-Kapcsolat
Fizikai AM Logikai AM Egyed – Tulajdonság-Kapcsolat Rekord – Mező - Reláció

54 Az adatmodellezés lépései
Tárolandó adatok körének meghatározása; SW függetlenül meg kell adni, az egyed/tulajdonság típusokat és a kapcsolatokat; Normalizálás: az optimális adatmodell érdekében; Kapcsolatok definiálása;

55 Adatbázis létrehozás Kiindulási alap az adatmodell.
Táblák létrehozása. Kapcsolatok létrehozása. Adatfeltöltés. Karbantartás.

56 Táblák létrehozása Táblának nevet adunk Definiáljuk a Tulajdonságtípusokat (oszlopokat), az mezőnevek és az adattípusok megadásával.

57 Adattípusok 1. Szöveg - a hosszat meg kell adni (max. 255)
Feljegyzés - max. 64K szöveg Szám - bináris számok bájt: egész: – hosszú egész: – egyszeres: lebegőpontos, kb. 7 jegy, dupla: lebegőpontos, kb. 15 jegy, többszörözési azonosító: többszörözéskor is egyedi

58 Adattípusok 2. Dátum/idő - egy mezőben mindkettő
Pénznem - fixpontos decimális számok max. 15 egész és 4 tizedes helyiérték Számláló - automatikusan különböző értékek növekvő vagy véletlen számsorozat hosszú egész méretű Igen/Nem - logikai érték

59 Adattípusok 3. OLE objektum - csatolt vagy beágyazott Hiperhivatkozás
kép, hang, Word dokumentum, bináris adat, … max. 1 GB méretű lehet Hiperhivatkozás Keresés Varázsló - választólista lesz másik tábla adataiból (idegen kulcs beírásához)

60 Felhasznált források:
Markó Tamás : Adatbáziskezelők 2003 Pék Ágnes: Számítástechnikai alapismeretek, Pécs 2001