Adatbázisok Adatbázis: adatok gyűjteménye, amelyeket az adatbázis-kezelő rendszer (DBMS –Database Management System) kezel. Kezelt adatrendszer → adatbázis.

Az előadások a következő témára: "Adatbázisok Adatbázis: adatok gyűjteménye, amelyeket az adatbázis-kezelő rendszer (DBMS –Database Management System) kezel. Kezelt adatrendszer → adatbázis."— Előadás másolata:

1 Adatbázisok Adatbázis: adatok gyűjteménye, amelyeket az adatbázis-kezelő rendszer (DBMS –Database Management System) kezel. Kezelt adatrendszer → adatbázis Kezelő programrendszer → adatbázis kezelő

2 Az adatbázis-kezelő rendszerrel szembeni elvárások:
Új adatbázisok létrehozása – adatdefiníciós nyelv segítségével. (DDL) Meglévő adatok lekérdezése, módosítása – lekérdező v. adatmanipulációs nyelv segítségével. (SQL) Támogassa az adatok hosszú időn át történő biztonságos tárolását. Felügyelje a több felhasználó egy időben történő adathozzáférését

3 Az adatbázisrendszerek felépítése

4 Az adatbázisrendszerek felépítése II.
Adatbázis-kezelő segédprogramok feladatai: az adatbázis indítása, leállítása az adatbázis alapparamétereinek beállítása az adatmentések elvégzése DBMS hatékonyság és a felhasználói tevékenységek figyelése, stb. Az alkalmazás- és adatbázisfejlesztő, programozó felhasználók segédprogramjai Interaktív kezelő felület A kiadott utasítások rögtön végrehajtásra kerülnek, s csak az eredmény kiírása után adható meg a következő utasítás. Űrlapkészítő (Forms) űrlap megtervezésére szolgál, Jelentéskészítő Mivel az adatoknak a képernyőn, űrlapokban történő megjelenítése mellett, gyakran szükség van a nyomtatott listákra is, ezért külön komponens szolgál a nyomtatási listák gyors elkészítésére. Menükészítő A részfunkciókat az áttekinthetőség és gyors elérhetőség végett menühierarchiába szervezik.

5 Adatmodellek történeti áttekintése
Hierarchikus adatbázis-kezelő rendszerek Hálós adatbázis-kezelő rendszerek Relációs adatbázis-kezelő rendszerek Lekérdezés: SQL (Structured Query Language) Pl. Oracle, Informix, DB2, Dbase, Access. ) Objektumrelációs adatbázis-kezelő rendszerek A relációs adatbázis-kezelő rendszerek kiegészítése OO elemekkel. PL. Oracle 8i, UniSQL, Persistence Objektumorientált adatbázis-kezelő rendszerek Pl. O2, ObjectStore, Ode, Orion Lekérdezés: OQL (Object Query Language)

6 Hierarchikus adatbázis-kezelő rendszerek
Fa szerkezet, 60-as évek vége. Pl.

7 Hálós adatbázis-kezelő rendszerek
70-es évek. A hálós adatmodell szerkezetét gráffal adjuk meg, ebben a csomópontok az egyedek, az élek a kapcsolatok.

8 Strukturált és objektum-orientált megközelítés közötti eltérés:
Adatszerkezet Vezérlési szerkezet Objektumstruktúra Hagyományosan megírva az adatcsoport kezelése a programban szétszórva történik Adat + művelet együtt.

9 Adatkezelés Befogadó nyelvek segítségével. Pl . Cobol, C, Pascal, Clipper Az adatbázis-kezelők önálló nyelvek. Pl.dBase (dinamikus SQL)

10 Adatbázis architektúrák
Centralizált adatkezelés Egy számítógépen történik az adatok tárolása, feldolgozása Kliens-szerver adatbázis architektúrák A szerveren hozzáférési jogokkal karbantartási műveletek valósíthatók meg. Elosztott adatbázis rendszerek A logikailag egységes, fizikailag azonban különböző - egymással összekapcsolt - számítógép rendszereken megvalósított adatbázist osztott adatbázisnak nevezünk (a távolság nem számít). A feladatok megosztása a nagygép tehermentesítése céljából történik.

11 Adatbáziskezelő rendszerek felépítése
3 fajta input: Lekérdezések Módosítások Sémamódosítások Tárkezelő Lekérdezés–feldolgozó Tranzakciókezelő Tranzakciókkal szembeni elvárások: Atomosság Következetesség Elkülönítés Tartósság Zárolás Naplózás Tranzakciók – érvényesítése

12 Az adatbázisrendszerek tervezési lépései

13 Relációs adatbázis-kezelő rendszerek
A relációs adatbázis relációk összessége. Az egyes relációkat egyedi névvel látjuk el. A reláció egymáshoz hasonló egyedek bizonyos tulajdonságait leíró táblázat a táblázat soraiban tárolt adatokkal együtt. A reláció helyett a tábla vagy táblázat, a sor helyett a rekord, az oszlop helyett pedig az attribútum elnevezés is használatos.

14 Adatmodellezés Adatmodellek: Egyedek, tulajdonságok, kapcsolatok halmaza, amely absztrakt módon tükrözi a valós objektumoknak, azok tulajdonságainak és kapcsolatainak elvont kategóriáit. Adatbázisok tervezéséhez 2 modell: Egyed-kapcsolat (E/K) diagram ( ODL (Object Definition Language))

15 Az E/K adatmodell Egyed a valóság olyan dolga, amely más dolgoktól megkülönböztethető, tulajdonságokkal leírható. Tulajdonság Az egyedeket tulajdonságokkal, attribútumokkal írjuk le. A tulajdonságok kétfélék: - leíró - kulcs Kapcsolatnak nevezzük az egyedek közötti viszonyt. Kapcsolatok fajtái: 1:1 (egy – egy) 1:N (egy – sok ) N:M (sok – sok

16 Filmek - tábla Meseautó 1934 86 perc Fekete-fehér 2000 92 perc Színes
Cím Év Hossz Szalagfajta Meseautó 1934 86 perc Fekete-fehér 2000 92 perc Színes Egri csillagok 1968 155 perc

17 Fogalmak Sor: logikailag összetartozó adatok – rekord
Oszlop: azonos típusú adatok – attribútum Mező: sor – oszlop metszete (atomi adatot v. null értéket tartalmazhat – a mező üres)

18 Azonosítás - kulcsokkal
Kulcs: egyértelműen azonosítja az egyedet az egyedhalmazon belül. Pl. Cím+Év a Film egyedhalmaznál Ha a kulcs egyetlen attribútumból áll, akkor egyszerű kulcs, egyébként összetett kulcs. Egy reláció esetén megadható több kulcs is, ezek közül azt, amire egy adatfeldolgozási feladat végrehajtásakor szükségünk van és felhasználjuk, elsődleges kulcsnak mondjuk. Az elsődleges kulcson kívül minden egyéb kulcsot másodlagos kulcsnak nevezünk Idegen kulcs: egy reláció attributuma(i), amely(ek) egy másik relációban elsődleges kulcs(ok).

19 Példa az oszlopok helytelen és helyes elnevezésére

20 A relációs modell saját adatbázis elmélete:
Relációk normalizálása. Normalizálás lényege: Az adatbázis optimalizáltsága, azaz a redundanciák megszüntetése az adatbázisban. A redundancia megszüntetése: A táblák normalizálásakor az azokban lévő felesleges adatok mennyiségét próbáljuk csökkenteni. A normalizációnak több szintje, típusa létezik.

21 Redundanciát tartalmazó reláció:

22 Normálformák A relációs modellben alapvető szerepet játszanak az elsődleges kulcsra épülő függések. A gyakorlatban az adatbázis kezelő rendszerek felépítése a normálformákon alapszik. A normálformákat sorszámozni szokásos: 1NF (normálforma), 2NF, 3NF, 4NF, 5NF. Nem normalizált relációsémák nem léteznek. (Nem normálformájú táblázatokat a relációs adatbázis-kezelő rendszerek nem tudnak kezelni.) Minden relációséma megköveteli a legalább 1NF-t. A relációs modell legkarakterisztikusabb jellemzője a harmadik normálforma.

23 Rosszul tervezett relációk:
Például nincs 1NF-ban a következő tábla, mert egy egyednek több telefonszáma lehet, sőt  címe is:

24 Rosszul tervezett relációk:
Nyíregyházi Főiskola Sóstói u. 31/b Rákóczi u.100 A táblázat redundáns, a tábla több sorában is meg kell ismételni a tulajdonságértékeket. A részleges függés miatti karbantartási anomáliák lépnek fel. a következők:

25 1. normál forma 1. normál formában van a séma, ha a mezők függéseinek rendszerében létezik egy kulcs, amelytől minden más mező függ, azaz minden mezője funkcionálisan függ a kulcsmező csoporttól.

26 2. normál forma 2. normál formában van a séma, ha
teljesíti az első normál forma kritériumait és nincs benne részleges függés, azaz bármely nem kulcs mező a teljes kulcstól függ, de nem függ a kulcs bármely részhalmazától .

27 Példa a második normál forma feltételeit megsértő relációra:

28 Első normál formájú reláció és második normál alakú dekompozíciója:

29 3. normál forma 3. normál formában van a séma, ha teljesíti a második normál forma kritériumait és nem áll fenn tranzitív függőség, azaz a nem kulcs mezők nem függnek egymástól. A reláció második normál formában van. A reláció nem tartalmaz funkcionális függőséget a nem elsődleges attribútumok között.

30 Második normál formájú reláció és harmadik normál formájú dekompoziciója:

31 Boyce/Codd normál forma:
Minden elsődleges attribútum teljes funkcionális függőségben van azokkal a kulcsokkal, melyeknek nem része. Ez a harmadik normál forma egy szigorúbb definiciója.

32 A harmadik normál formáig mindenféleképpen érdemes normalizálni a relációkat. Ez a redundanciák nagy részét kiszűri. Azok az esetek, melyekben a negyedik illetve az ötödik normál formák alkalmazására van szükség, ritkábban fordulnak elő.

33 Kulcsok és indexelés Az indexeléssel meggyorsítjuk a táblákban a keresést és a rendezést, a lekérdezéseket és a csoportosításokat, a frissítés ugyanakkor az indexelés időigényével megnő. Az indexeléssel egy kiválasztott mező szerint logikailag rendezzük az adatbázist, de valójában minden rekord a helyén marad. A táblák elsődleges kulcsa automatikusan indexelt.