BAZE DE DATE ŞI

(1)

BAZE DE DATE ŞI

UTILIZAREA ACESTORA

Specializarea TEHNOLOGIA INFORMAŢIEI Forma de învăţământ ID - s emestrul I

Program universitar de conversie profesională pentru cadrele didactice din mediul rural

post

Adriana OLTEANU Magdalena ANGHEL

Radu Nicolae PIETRARU

(2)

(3)

Ministerul Educaţiei şi Cercetării Proiectul pentru Învăţământul Rural

TEHNOLOGIA INFORMAŢIEI

Baze de date şi utilizarea acestora

Adriana OLTEANU Radu Nicolae PIETRARU Magdalena ANGHEL

2005

(4)

şi Cercetării Proiectul pentru Învă ământul Rural Nici o parte a acestei lucrări

nu poate fi reprodusă fără

acordul scris al Ministerului Educaţiei şi Cercetării

(5)

Baze de date şi utilizarea acestora

BAZE DE DATE ŞI UTILIZAREA ACESTORA

Cuprins ^Pagina

INTRODUCERE vi

UNITATEA DE INVĂŢARE NR. 1 - Problematica organizării informaţiilor în mediul electronic

Obiectivele unităţii de învăţare nr. 1 2

1.1. Introducere 2

1.2. Ce este o bază de date? 3

1.3. Clasificarea sistemelor de baze de date 5

1.3.1. Clasificare după modelul de date 5

1.3.2. Clasificare după numărul de utilizatori 7

1.3.3. Clasificare este cea după numărul de staţii pe care este stocată

baza de date 8

1.4. Securitatea şi protecţia datelor in bazele de date 8 Lucrare de verificare a cunoştinţelor 10 Răspunsuri şi comentarii la întrebările din testele de autoevaluare 11

Bibliografie 12

UNITATEA DE INVĂŢARE NR. 2 – Sistemul de baze de date. Concepte şi arhitectură

2.1. Componentele unui sistem de baze de date 14

2.1.1.Hardware 14

2.1.2.Software 15

2.1.3.Utilizatorii 16

2.1.4. Date persistente 16

2.2. Arhitectura internă a sistemlor de baze de date.

Modele de date, scheme şi instanţe

17

2.3. Independenţa datelor 19

2.4.Limbaje SGBD 20

2.5.Interfeţe SGBD 21

Interfeţe bazate pe meniuri Interfeţe grafice

(6)

Interfeţe bazate pe forme Interfeţe în limbaj natural

Interfeţe specializate aferente cererilor repetate Interfeţe pentru administratorii bazelor de date

2.6. Exemple de SGBD 22

Lucrare de verificare a cunoştinţelor 24 Răspunsuri şi comentarii la întrebările din testele de autoevaluare 25

Biblliografie 27

UNITATEA DE INVĂŢARE NR. 3 – Proiectarea bazelor de date

3.1. Ce este proiectarea? 29

3.2. Modelul entitate-relaţie. Obiectele bazelor de date relaţionale 32 Tabelă (relaţie)

Câmp (atribut) Înregistrare (nuplu)

3.3. Construcţia schemelor relaţie 34 3.3.1. Relaţia unul-la-unul (1-1 sau one to one) 34 3.3.2. Relaţia unul-la-multe (1-N sau one to many) 35 3.3.3. Relaţia multe-la-multe (M-N sau many to many) 36 3.3.4. Relaţia unară 37 3.4. Diagrama entitate-relaţie 38

3.5. Constrângeri de integritate 39

3.5.1. Constrângerile de domeniu 40

3.5.2. Constrângerile referitoare la n-upluri (înregistrările din tabelă)- Cheia primară

41 3.5.3. Constrângeri între relaţii 41 3.6. Dependenţe funcţionale 44

3.7. Normalizare. Forme normale. 44

3.7.1. Forma normală de ordin 1 (FN1) 45

3.7.4. Forma normală Boyce-Codd (FNBC) 47

3.8. Structuri de indecşi în tabelele de date 48

3.8.1. Indexul primar 50

3.8.2. Indexul secundar 51

3.8.3. Indexul de grup 52

3.8.4. Indexul multinivel 53

(7)

Lucrări de verificare a cunoştinţelor 55 Răspunsuri şi comentarii la întrebările din testele de autoevaluare 56

Biblliografie 57

UNITATEA DE INVĂŢARE NR. 4 – Un limbaj pentru bazele de date relaţionale (SQL)

4.1. Introducere 62

4.1.1. Deschiderea şi închiderea aplicaţiei Microsoft Access 62

4.1.2. Crearea unei baze de date noi 63

4.1.3. Închiderea unei baze de date 63

4.2. Tipuri de date MICROSOFT Access 64

4.3. Operatorii logici 66

4.4. Limbajul standard SQL 68

4.4.1. Scurt istoric al limbajului SQL 68

4.4.2. Crearea unei tabele 69

4.4.3. Salvarea unei tabele 72

4.4.4. Ştergerea unei tabele 73

4.4.5.Modificarea structurii unei tabele 74

4.5.Modificarea datelor în SQL 74

4.5.1. Inserarea de noi linii într-o tabelă 74 4.5.2. Ştergerea unor linii dintr-o tabelă 75 4.5.3. Modificarea unor linii dintr-o tabelă 77

4.6. Limbajul de cereri în SQL 79

4.6.1. Cereri simple 79

Expresii aritmetice Alias de coloană Constante (literali)

4.6.2. Clauza DISTINCT 84

4.6.3.Clauza ORDER BY 85

4.6.4. Clauza WHERE 86

Operatorul BETWEEN Operatorul IN

Operatorul IS NULL Operatorul LIKE

4.6.5. Funcţii de grup 90

4.6.6. Clauza GROUP BY 92

4.6.7. Clauza HAVING 93

4.6.8. Cereri conţinând mai multe tabele 94

Lucrări de verificare a cunoştinţelor 99

(8)

Răspunsuri şi comentarii la întrebările din testele de autoevaluare

101

Biblliografie 102

UNITATEA DE INVĂŢARE NR. 5 – Construirea interfeţelor cu ajutorul formularelor în Microsoft Access

5.1. Ce este un formular? 105

5.2. Lucrul cu formularele 105

5.2.1. Deschiderea unui formular 105

5.2.2. Crearea unui formular 105

5.2.3. Utilizarea unui formular

pentru a introduce şi a modifica date în tabelă

109 5.2.4. Parcurgerea înregistrărilor utilizând formularele 110 5.2.5. Adăugarea şi modificarea textului în antet şi subsol 110

5.2.6. Ştergerea unui formular 112

5.3. Salvarea şi închiderea unui formular 112

Bibliografie 114

UNITATEA DE INVĂŢARE NR. 6 – Rapoarte în Microsoft Access

6.1. Ce este un raport? 117

6.2. Lucrul cu rapoarte 117

6.2.1. Deschiderea unui raport 117

6.2.2. Crearea unui raport 117

6.2.3. Adăugarea şi modificarea textului în antet şi subsol 123

6.2.4. Ştergerea unui raport 125

6.3. Salvarea şi închiderea unui raport 125

Biblliografie 127

(9)

Introducere

BAZE DE DATE ŞI UTILIZAREA ACESTORA

INTRODUCERE

Stimate cursant,

Încă de la început doresc să îţi urez bun venit la studiul cursului destinat studierii bazelor de date şi utilizării acestora. Acest curs se adresează atât cursanţilor cu un grad mai mare de familiarizare cu universul gestionării datelor, cât şi cursanţilor începători. Acest curs este un curs introductiv în proiectarea şi utilizarea bazelor de date.

Există totuşi anumite cunoştinţe legate de utilizarea calculatorului necesare parcurgerii acestui curs, cum ar fi: cunoaşterea modalităţii de organizare şi manipulare a informaţiei în format electronic, operaţii de bază privind sistemul de operare Microsoft Windows şi utilizarea tastaturii PC standard şi a mouse-ului.

Manualul de faţă este organizat în 6 unităţi de învăţare, fiecare dintre aceste unităţi conţinând o parte de prezentare teoretică a subiectului tratat, o parte de exemple, teste de autoevaluare şi rezolvările acestora, precum şi lucrări de verificare a cunoştinţelor.

Cele 6 unităţi de învăţare sunt prezentate gradat, începând cu noţiuni introductive despre baze de date, clasificarea lor, până la concepte ale bazelor de date, proiectarea bazelor de date, folosirea limbajului de interogare a bazelor de date. La finalul manualului vom studia împreună construirea interfeţelor şi realizarea rapoartelor în mediul Microsoft Access.

La începutul fiecărei unităţi de învăţare vor fi detaliate obiectivele propuse în respectiva unitate.

În cadrul fiecărei unităţi de învăţare există câte o lucrare de verificare, care cuprinde mai multe întrebări. Lucrările de verificare sunt poziţionate la sfârşitul fiecărei unităţi de învăţare, rezolvarea problemelor propuse din lucrările de verificare fiind asemănătoare cu cea din exemple din cadrul unităţii de învăţare respective.

În cadrul fiecărei unităţi de învăţare există teste de autoevaluare, acestea fiind necesare pentru a fixa cunoştinţele dobândite în fiecare capitol şi pentru a permite evaluarea continuă a cursantului.

Răspunsurile la testele de evaluare se vor completa în spaţiile speciale din cadrul manualului.

De-a lungul modulului „Baze de date şi utilizarea acestora” există 22 de teste de autoevaluare, care cuprind 28 de întrebări şi 6 lucrări de verificare a cunoştinţelor, care cuprind 43 de probleme. Problemele din testele de autoevaluare sunt punctate cu 0,5 puncte, fiind considerate evaluare pe parcurs, iar cele din lucrările de verificare

(10)

Introducere

sunt punctate cu 2 puncte, aceste puncte fiind considerate evaluare finală, astfel:

-în unitatea 1 sunt 4 întrebări în testele de autoevaluare, deci se obţin 2 puncte şi 2 întrebări la lucrarea de verificare unde se obţin 4 puncte.

-în unitatea 2 sunt 7 întrebări în testele de autoevaluare, deci se obţin 3,5 puncte şi 1 întrebare la lucrarea de verificare unde se obţin 2 puncte.

-în unitatea 3 sunt 7 întrebări în testele de autoevaluare, deci se obţin 3,5 puncte şi 6 întrebări la lucrarea de verificare unde se obţin 12 puncte.

-în unitatea 4 sunt 4 întrebări în testele de autoevaluare, deci se obţin 2 puncte şi 27 întrebări la lucrarea de verificare unde se obţin 54 puncte.

Însumate punctele obţinute de cursanţi de-a lungul semestrului sunt 100.

Lucrările de verificare vor fi transmise tutorelui modulului într-un fişier separat.

Bibliografia minimală a acestui modul este:

• Cârstoiu, Dorin, Baze de date relaţionale, Editura Printech, 1999

• Rădulescu, Florin, Baze de date în Internet, Editura Printech, 2000

• Ionescu, Felicia, Baze de date relaţionale şi aplicaţii, Editura Tehnică, 2004

• Baltac, Vasile, ECDL-Excel, Access, PowerPoint în 20 lecţii şi 75 de simulări, Editura Andreco, 2003

• Browne, Allen, Balter Alison, Bazele Access 95, Editura Teora, 1999

• Pribeanu, Costin, Baze de date şi aplicaţii, Editura MatrixRom, 2000

• Pascu, C., Pascu A., Totul despre SQL, Editura Tehnică, 1994 Bibliografia este prezentată şi la sfârşitul fiecărei unităţi de învăţare În cazul în care nu veţi reuşi să rezolvaţi problemele propuse trebuie recitite zonele de text care apar înainte de lucrarea de verificare. În speranţa că nu vor exista probleme vă urăm:

Spor la treabă!

Autorii

(11)

Problematica organizării informaţiilor în mediul electronic

Unitatea de învăţare Nr. 1

PROBLEMATICA ORGANIZĂRII INFORMAŢIILOR ÎN MEDIUL ELECTRONIC

Cuprins Pagina

1.1. Introducere 2

1.2. Ce este o bază de date? 3

1.3. Clasificarea sistemelor de baze de date 5

1.3.1. Clasificare după modelul de date 5

1.3.2. Clasificare după numărul de utilizatori 7

1.3.3. Clasificare este cea după numărul de staţii pe care este stocată baza de date

8 1.4. Securitatea şi protecţia datelor in bazele de date 8 Lucrare de verificare a cunoştinţelor 10 Răspunsuri şi comentarii la întrebările din testele de autoevaluare 11

Biblliografie 12

(12)

OBIECTIVELE unităţii de învăţare nr. 1

Principalele obiective ale unităţii de învăţare nr. 1 sunt:

1.1. Introducere

În ultimii ani, dezvoltarea sistemelor de baze de date reprezintă unul dintre cele mai importante aspecte în domeniul tehnologiei informaţiei, având un impact decisiv asupra modului de organizare şi funcţionare a numeroaselor instituţii şi servicii.

Acestea sunt companiile de comunicaţie, intreprinderile de comerţ, serviciile bancare, serviciile de transport, asigurările, universităţile etc. Acestea sunt dependente de funcţionarea corectă şi neîntreruptă a sistemelor de baze de date.

Sistemele de baze de date sunt o componentă importantă a vieţii de zi cu zi în societatea modernă. Zilnic, majoritatea persoanelor desfăşoară activităţi care implică interacţiunea cu o bază de date: depunerea sau extragerea unei sume de bani din bancă, rezervarea biletelor de tren sau de avion, căutarea unei cărţi într-o bibliotecă computerizată, gestiunea angajaţilor dintr-o firmă, cumpărarea unor produse etc.

Bazele de date pot avea mărimi (număr de înregistrări) şi complexităţi extrem de variate, de la câteva zeci de înregistrări (de exemplu, baza de date pentru o agendă de telefon a unei persoane)

După studiul unităţii de învăţare nr. 1 vei fi capabil să demonstrezi că ai dobândit cunoştinţe suficiente pentru a înţelege:

• de ce sunt importante în viaţa de zi cu zi bazele de date

• în ce companii se folosesc bazele de date

• ce categorii de operaţii se pot realiza asupra datelor din baza de date

• ce reprezintă efectiv o bază de date

• ce avantaje îţi oferă utilizarea bazelor de date

• clasificarea bazelor de date

• care sunt caracteristicile fiecărui model de baze de date

• de ce este importantă protecţia şi securizarea datelor din baza de date

• diferite moduri de protejare a datelor

(13)

sau pot ajunge la milioane de înregistrări (de exemplu, baza de date pentru cărţile dintr-o bibliotecă, baza de date cu stocarea angajaţilor unei firme sau baza de date unde se păstrează informaţii despre situaţia studenţilor etc).

Marea majoritate a sistemelor de baze de date existente în momentul de faţă sunt relaţionale şi există un număr mare de astfel de sisteme comerciale care pot fi achiziţionate şi folosite pentru propriile dezvoltări. Modelul relaţional de baze de date a fost introdus în anul 1970 de către E.F.Codd.

o Utilizatorii unei baze de date au posibilitatea să efectueze mai multe categorii de operaţii asupra datelor stocate aici:

• Introducerea de noi date (insert)

• Ştergerea unor date existente în baza de date(delete)

• Actualizarea datelor stocate(update)

• Interogarea bazei de date (query) pentru regăsirea anumitor informaţii, selectate după un criteriu ales.

1. 2. Ce este o Bază de Date?

În sensul larg, o bază de date (database) este o colecţie de date corelate din punct de vedere logic, care reflectă un anumit aspect al lumii reale şi este destinat unui anumit grup de utilizatori.

În acest sens, bazele de date pot fi create şi menţinute manual (un exemplu ar fi fişele de evidenţă a cărţilor dintr-o bibliotecă, aşa cum erau folosite cu ani în urmă) sau computerizat aşa cum sunt majoritatea bazelor de date în momentul de faţă. O definiţie într-un sens mai restrâns a unei baze de date este următoarea:

O bază de date este o colecţie de date centralizate, creată şi menţinută computerizat, în scopul prelucrării datelor în contextul unui set de aplicaţii. Prelucrarea datelor se referă la operaţiile de introducere, ştergere, actualizare şi interogare a datelor.

Simple colecţii de fişe (documente pe hârtie) sau fişiere de date care conţin date, dar nu permit operaţii de interogare nu sunt considerate baze de date. De exemplu, datele memorate în fişiere pe disc într-o aplicaţie de calcul tabelar (Microsoft Excel) sau documentele memorate de un editor de texte (ca Microsoft Word) nu sunt considerate baze de date.

Test de autoevaluare

1. De ce sunt importante bazele de date?

(14)

Orice bază de date are următoarele proprietăţi implicite:

• Baza de date este o colecţie logică coerentă de date ce are cel puţin un înţeles

• Baza de date este destinată, construită şi populată de date despre un domeniu bine precizat. Ea are un grup de utilizatori şi se adresează unui anumit grup de aplicaţii

• O bază de date reprezintă câteva aspecte ale lumii reale creând orizontul propriu. Schimbările orizontului sunt reflectate în baza de date.

Faţă de vechile metode de înregistrare a datelor privind diferite activităţi pe fişe (documente scrise) sau chiar în fişiere pe disc, sistemele de baze de date oferă avantaje considerabile, ceea ce explică extinsa utilizare a acestora. Câteva dintre avantajele oferite sunt:

• Controlul centralizat al datelor, putând fi desemnată o persoană ca responsabil cu administrarea bazei de date

• Viteză mare de regăsire şi actualizare a informaţiilor

• Sunt compacte: volumul ocupat de sistemele de baze de date este mult mai redus decât documetele scrise

• Flexibilitatea ce constă în posibilitatea modificării structurii bazei de date fără a fi necesară modificarea programelor de aplicaţie

• Redundanţă scăzută a datelor memorate, care se obţine prin partajarea datelor între mai mulţi utilizatori şi aplicaţii.

În sistemele de baze de date, mai multe aplicaţii pot folosi date comune, memorate o singură dată. De exemplu, o aplicaţie pentru gestionarea personalului dintr-o universitate şi o aplicaţie pentru gestionarea rezultatelor la examene din aceeaşi universitate care foloseşte o singură bază de date, pot folosi aceleaşi informaţii referitoare la structurarea facultăţilor.

• Posibilitatea introducerii standardelor privind modul de stocare a datelor, ceea ce permite interschimbarea datelor între organizaţii

• Menţinerea integrităţii datelor prin politica de securitate (drepturi de acces diferenţiate în funcţie de rolul utilizatorilor), prin gestionarea tranzacţiilor şi prin refacerea datelor în caz de funcţionare defectuoasă a diferitelor componente hardware sau software.

(15)

• Independenţa datelor faţă de suportul hardware utilizat.

Sistemul de gestiunea a bazelor de date oferă o vizualizare a datelor, care nu se modifică atunci când se schimbă suportul de memorare fizic, ceea ce asigură imunitatea structurii bazei de date şi a aplicaţiilor la modificări ale sistemului hardware utilizat.

1. 3. Clasificarea sistemelor de baze de date

Se pot lua în considerare mai multe criterii de clasificare ale sistemelor de baze de date.

1.3.1. Clasificare după modelul de date.

Majoritatea sistemelor de baze de date actuale sunt realizate în modelul de date relaţional sau în modelul de date orientat obiect. Dezvoltarea continuă a acestor modele a condus către o nouă categorie de baze de date numite obiect-relaţionale, care combină caracteristicile modelului relaţional cu caracteristicile modelului orientat obiect.

Modelul de date relaţional (Relational Model) se bazează pe noţiunea de relaţie din matematică, care corespunde unei entităţi de acelaşi tip şi are o reprezentare uşor de înţeles şi de manipulat, ce constă dintr-un tabel bidimensional, compus din linii şi coloane. Fiecare linie din tabel reprezintă o entitate şi este compusă din mulţimea valorilor atributelor entităţii respective, fiecare atribut corespunzând unei coloane a tabelului.

Modelul de date relaţional a fost propus de cercetătorul E.F.Codd de la compania IBM, care a publicat în 1970 lucrarea

“Un model relaţional de date pentru bănci mari de date partajate”.

Alte lucrări ale lui Codd, ca şi ale altor cercetători ca R. Boyce, J.D. Ullman etc au perfecţionat modelul de date relaţional şi au permis dezvoltarea sistemelor de baze de date.

Chiar dacă noţiunile de relaţie şi tabel diferă în esenţa lor, relaţia reprezentând o mulţime de entităţi şi tabelul o reprezentare vizuală a acesteia, cele două denumiri se pot folosi, în general pentru acelaşi scop.

Pe baza acestor noţiuni, se poate sintetiza esenţa modelului relaţional prin următoarele caracteristici:

• Datele sunt percepute de utilizatori ca tabele Test de autoevaluare

2. Daţi o definiţie a bazelor de date?

(16)

Operatorii relaţionali care pot fi folosiţi pentru prelucrarea datelor generează un tabel rezultat din tabelele operanzi

• Asocierea dintre tabele se realizează prin intermediul egalităţii valorilor unor atribute comune, ceea ce permite rezolvarea oricărei interogări.

Pe lângă avantajul unui model de date precis şi simplu, sistemele de baze de date relaţionale mai beneficiază şi de un limbaj de programare recunoscut şi acceptat, limbajul SQL (Structured Query Language), pentru care au fost emise mai multe standarde de către Organizaţia Internaţională de Standardizare (International Standardization Office-ISO). Majoritatea sistemelor de gestiune a bazelor de date relaţionale actuale implementează versiunea din anul 1992 a standardului pentru limbajul SQL, denumită SQL 92 sau SQL2.

Modelul de date orientat obiect (Object Model) este un concept unificator în ştiinţa calculatoarelor, fiind aplicabil în programare, în proiectarea hardware, a interfeţelor, a bazelor de date etc. Sistemele de baze de date orientate obiect se bazează pe limbaje de programare orientate obiect cu capacităţi de persistenţă, în care datele sunt independente de timpul de viaţă al programelor care le creează sau accesează, prin memorare pe suport magnetic (disc).

Există şi unele domenii, în special cele care manipulează tipuri de date complexe, cum ar fi proiectarea asistată de calculator, sisteme de informaţii geografice, medicină etc, în care modelul relaţional s-a dovedit a fi insuficient de expresiv şi cu performanţe de execuţie reduse.

Caracteristicile importante ale modelului orientat obiect sunt: abstractizarea, moştenirea, încapsularea, modularizarea.

În programarea orientată obiect, programele sunt organizate ca şi colecţii de obiecte cooperante, fiecare obiect fiind o instanţă a unei clase. Fiecare clasă reprezintă abstractizarea unui tip de entitate din realitatea modelată, iar clasele sunt membre ale unei ierarhii de clase, corelate între ele prin relaţii de moştenire. Orice obiect este încapsulat, ceea ce înseamnă că reprezentarea lui (adică structura internă a acelui obiect) nu este vizibilă utilizatorilor, care au acces doar la funcţiile (metodele) pe care acel obiect este capabil să le execute. Clasele şi obiectele unui program orientat obiect sunt grupate în module, care pot fi compilate separat şi între care există graniţe bine definite şi documentate, ceea ce reduce complexitatea de manevrare a datelor.

Din perspectiva realizării bazelor de date, o altă proprietate a modelului obiect, persistenţa, este aceea care asigură

(17)

memorarea transparentă pe suport magnetic a obiectelor care alcătuiesc o bază de date orientată obiect.

Modelul de date obiect-relaţional (Object-Relational Model) reprezintă extinderea modelului relaţional cu caracteristici ale modelului obiect, extindere necesară pentru realizarea bazelor de date care definesc şi prelucrează tipuri de date complexe.

În esenţă, modelul obiect-relaţional păstrează structurarea datelor în relaţii (reprezentate ca tabele), dar adaugă posibilitatea definirii unor noi tipuri de date, pentru domeniile de valori ale atributelor. Tipurile de date definite de utilizator pot fi extinse prin mecanismul de moştenire şi pentru fiecare tip sau subtip se pot defini metode pe care le pot executa obiectele de acel tip.

De asemenea mai sunt încă în funcţiune baze de date modele mai vechi: modelul ierarhic şi modelul reţea.

În modelul de date ierarhic (Hierarchical Model) o bază de date se reprezintă printr-o structură ierarhică de înregistrări de date (records) conectate prin legături (links). Modelul ierarhic a fost primul model folosit pentru dezvoltatea bazelor de date.

Schema conceptuală a unei baze de date în modelul ierarhic se reprezintă printr-un număr oarecare de scheme ierarhice. O schemă ierarhică este un arbore direcţionat, reprezentat pe mai multe niveluri, în care nodurile sunt tipurile de înregistări, iar arcele sunt tipurile de legături. Fiecare nod (cu excepţia nodului rădăcină) are o singură legătură către un nod de pe un nivel superior (nodul părinte) şi fiecare nod (cu excepţia nodurilor frunză) are una sau mai multe legături către noduri de pe nivelul imediat inferior (noduri fii).

Modelul de date reţea (Network Model) foloseşte o structură de graf pentru definirea schemei conceptuale a bazei de date;

nodurile grafului sunt tipuri de entităţi (înregistrări, records), iar muchiile grafului reprezintă în mod explicit asocierile (legăturile, links) dintre tipurile de entităţi.

La fel ca şi modelul ierarhic, dezavantajul principal al modelului reţea este acela că fiecare interogare trebuie să fie prevazută încă din faza de proiectare, prin memorarea explicită a legăturilor între tipurile de entităţi. În plus, complexitatea reprezentării datelor în modelul reţea este deosebit de ridicată, iar programatorii trebuie să o cunosască pentru a putea realiza aplicaţiile necesare.

1.3.2. Clasificare după numărul de utilizatori.

Majoritatea sistemelor de baze de date sunt sisteme multiutilizator, adică permit accesul concurent (în acelaţi timp) a mai multor utilizatori la aceeaşi bază de date. Există şi un număr

(18)

redus de sisteme monoutilizator, adică suportă accesul doar al unui utilizator (la un moment dat).

1.3.3. Clasificare după numărul de staţii pe care este stocată baza de date

O altă clasificare este cea după numărul de staţii pe care este stocată baza de date

Există două categorii de sisteme de baze de date:

centralizate şi distribuite.

Un sistem de baze de date centralizat (Centralized Database System) este un sistem de baze de date în care datele şi sistemul de gestiune sunt stocate pe un singur calculator.

Un sistem de baze de date distribuit (Distributed Database System) poate avea atât datele, cât şi sistemul de gestiune, distribuite pe mai multe calculatoare interconectate printr-o reţea de comunicaţie.

1.4. Securitatea şi protecţia datelor in bazele de date Prin protecţia şi securitatea datelor se înţelege totalitatea

mijloacelor, metodelor şi a mecanismelor destinate prevenirii distrugerii, modificării sau folosirii neautorizate a informaţiei protejate.

Referitor la protecţia şi securitatea datelor, în literatura de specialitate se definesc următoarele concepte de bază:

• Securitatea datelor – totalitatea măsurilor de protecţie împotriva distrugerii accidentale sau intenţionate, a modificării neautorizate sau a divulgării acestora

• Caracterul secret – este un concept ce se aplică la un individ sau organizaţie şi constă în dreptul acestora de a decide ce informaţii se pot folosi în comun şi în ce condiţii

• Confidenţialitatea – se aplică la date şi se referă la statutul acordat, acesta reprezentând nivelul sau gradul de protecţie ce trebuie acordat informaţiei respective

3. Faceţi o clasificare a bazelor de date?

(19)

• Integritatea – se referă la restricţia ca sensul datelor să nu difere faţă de cel înscris pe documentul sursă, impunând totodată ca datele să nu fie alterate accidental sau voit.

Noţiunile de mai sus sunt strâns legate între ele, măsurile parţiale se suprapun şi se acoperă reciproc.

Securitatea şi protecţia datelor din baza de date constituie un domeniu foarte vast, care prezintă două aspecte principale: pe de o parte, elementele legale şi etice privind drepturile de acces la anumite informaţii, iar pe de altă parte, elementele legate de organizarea sistemelor informatice din punct de vedere al posibilităţilor de acces la datele stocate.

Unele informaţii care există în baza de date sunt strict private şi nu pot fi accesate legal de către persoane neautorizate.

Diferite reglementări guvernamentale sau legi existente în majoritatea ţărilor stabilesc ce informaţii privind activitatea instituţiilor sau a persoanelor pot fi făcute publice şi în ce condiţii.

La nivelul sistemelor informatice se pot diferenţia aspecte de securitate la nivel fizic (hardware), la nivelul sistemului de operare şi la nivelul sistemului de gestiune al bazei de date.

În principal, de problemele de protecţie şi securitate este responsabil administratorul bazei de date, care are un cont privilegiat în sistemul de gestiune (numit în general cont de sistem - system account) care prevede capabilităţi foarte puternice, pe care alte conturi sau utilizatori nu le au. Prin intermediul contului de sistem administratorul bazei de date poate efectua mai multe operaţii: crearea conturilor, acordarea sau retragerea privilegiilor, etc.

Orice persoană care doreşte să se conecteze (log in) la o bază de date trebuie să deţină un cont (account, user) şi o parolă (password). Sistemul de gestiune verifică contul şi parola şi autentifică acel utilizator, dacă acestea sunt corecte. Programele de aplicaţii sunt considerate de asemenea utilizatori şi se conectează pe un anumit cont şi trebuie să furnizeze parola acestuia.

O altă tehnică de protecţie şi securitate a datelor este criptarea datelor (Data Encryption), prin care datele importante sunt codate folosind diferiţi algoritmi de codare, mai ales atunci când sunt transmise prin intermediul reţelelor de comunicaţie.

Interpretarea datelor criptate este dificilă dacă nu este cunoscută cheia (cifrul) de codare. În felul acesta numai utilizatorii autorizaţi care deţin cheile de decriptare pot interpreta cu uşurinţă aceste date.

(20)

O altă tehincă se securizare a bazei de date pentru aplicaţiile web ar fi instalarea unui firewall, acesta fiind un calculator pe care este instalat un software special care permite accesarea calculatorului pe care este stocată baza de date numai de către anumite calculatoare.

Deci, prin securitatea bazei de date se înţelege o multitudine de măsuri destinate protecţiei informaţiilor conţinute în baza de date împotriva unor alterări, distrugeri sau divulgări neautorizate.

4. Specificaţi anumite tehnici de protecţie a bazelor de date.

Lucrare de verificare a cunoştinţelor

1. Spuneţi câteva avantaje ale faptului că datele se păstrează şi se manipulează mai bine stocate în format electronic.

2. Descrieţi în câteva cuvinte de ce este important să protejăm datele.

(21)

Răspunsuri şi comentarii la întrebările din testele de autoevaluare

Întrebarea 1.

Bazele de date sunt importante deoarece în cursul unei zile majoritatea persoanelor desfăşoară activităţi care implică interacţiunea cu o bază de date: depunerea sau extragerea unei sume de bani din bancă, rezervarea biletelor de tren sau de avion, căutarea unei cărţi într-o bibliotecă computerizată, gestiunea angajaţilor dintr-o firmă, cumpărarea unor produse etc.

Întrebarea 2.

O bază de date este o colecţie centralizată de date în scopul optimizării prelucrării acestora în contextul unui set dat de aplicaţii.

Operaţiile care se pot realiza asupra datelor dintr-o bază de date sunt de inserare a unor date noi, de modificare a datelor existente, de ştergere a datelor sau de crearea a unor interogări pentru regăsirea unor informaţii după un anumit criteriu.

Întrebarea 3.

O scurtă clasificare a bazelor de date este următoarea:

• Clasificare după modelul de date o Model de date relaţional o Model de date orientat obiect o Model de date obiect-relaţional o Model de date ierarhic

o Model de date reţea

• Clasificare după numărul de utlizatori o Baze de date multiutilizator o Baze de date monoutlizator

• Clasificare după numărul de staţii pe care este stocată baza de date

o Sisteme de baze de date centralizate o Sisteme de baze de date distribuite Întrebarea 4.

Securitatea şi protecţia datelor din baza de date prezintă două aspecte principale: pe de o parte, elementele legale şi etice privind drepturile de acces la anumite informaţii, iar pe de altă parte, elementele legate de organizarea sistemelor informatice din punct de vedere al posibilităţilor de acces la datele stocate.

Două din tehnicile de securizare şi protecţie a datelor din baza de date sunt: crearea de conturi de utlizatori cu anumite drepturi pentru fiecare utilizator în parte de către administratorul bazei de date şi criptarea datelor. Mai există şi alte tehnici în funcţie de tipul aplicaţiei.

(22)

Bibliografie:

• Cârstoiu, Dorin, Baze de date relaţionale, Editura Printech, 1999

• Ionescu, Felicia, Baze de date relaţionale şi aplicaţii, Editura Tehnică, 2004

• Baltac, Vasile, ECDL-Excel, Access, PowerPoint în 20 lecţii şi 75 de simulări, Editura Andreco, 2003

• Pribeanu, Costin, Baze de date şi aplicaţii, Editura MatrixRom, 2000

• Pascu, C., Pascu A., Totul despre SQL, Editura Tehnică, 1994

(23)

Sistemul de baze de date – concepte şi arhitectură

Unitatea de învăţare Nr. 2

SISTEMUL DE BAZE DE DATE – CONCEPTE ŞI ARHITECTURĂ

2.1. Componentele unui sistem de baze de date 14

2.1.1.Hardware 14

2.1.2.Software 15

2.1.3.Utilizatorii 16

2.1.4. Date persistente 16

2.2. Arhitectura internă a sistemlor de baze de date.

Modele de date, scheme şi instanţe

17

2.3. Independenţa datelor 19

2.4.Limbaje SGBD 20

2.5.Interfeţe SGBD 21

Interfeţe bazate pe meniuri Interfeţe grafice

Interfeţe bazate pe forme Interfeţe în limbaj natural

Interfeţe specializate aferente cererilor repetate Interfeţe pentru administratorii bazelor de date

2.6. Exemple de SGBD 22

Biblliografie 27

(24)

În unitatea de învăţare nr. 1 am realizat o scurtă introducere în acest amplu domeniu al bazelor de date. Am adus în discuţie unde se folosesc bazele de date, am prezentat o clasificare a sistemelor de baze de date şi am dorit să subliniez importanţa securizării bazelor de date şi a protecţiei datelor stocate în bazele de date

În această unitate de învăţare vom descrie mai în detaliu ce este un sistem de baze de date şi în ce constă el.

2.1. Componentele unui sistem de baze de date

Un sistem de baze de date (Database System) reprezintă un ansamblu de componente care asigură crearea, utilizarea şi întreţinerea uneia sau mai multor baze de date. Componentele unui sistem de baze de date sunt: hardware, software, utilizatori, date persistente.

2.1.1. Hardware.

Calculatoarele pe care sunt instalate de obicei sistemele de baze de date sunt PC standard, dar şi calculatoare multiprocesor foarte puternice. Performanţele generale de operare ale calculatorului (numărul şi viteza procesoarelor, dimensiunea şi viteza de operare a memoriei etc) influenţează în mod

• ce este un sistem de baze de date

• care sunt componentele unui sistem de baze de date

• care sunt tipurile de utilizatori de baze de date

• care este arhitectura internă a unui sistem de baze de date

• care este independenţa fizică şi cea logică a datelor din baza de date

• care sunt limbajele pentru sistemele de gestiune a bazelor de date

• care sunt interfeţele corespunzătoare fiecărui tip de utilizator

• câteva exemple de sisteme de baze de date

(25)

corespunzător perfomanţele sistemului de baze de date. Cea mai importantă caracteristică a calculatorului pe care funcţionează sistemul de baze de date este capacitatea harddisk-ului, utilizată pentru memorarea datelor din baza de date.

Deoarece într-un sistem de baze de date este necesar accesul rapid la oricare dintre înregistrările de date, pentru memorarea acestora se folosesc discurile magnetice (harddisk- uri). Benzile magnetice (care oferă acces secvenţial la înregistrările de date) se folosesc pentru duplicarea (backup), salvarea şi restaurarea datelor.

2.1.2. Software

Între baza de date (colecţia de date memorate fizic în fişiere pe harddisk-uri) şi utilizatorii sistemului există un nivel software, numit sistem de gestiune a bazei de date (SGBD)-(DataBase Management System). O bază de date computerizată poate fi generată şi menţinută fie cu ajutorul unui grup de programe de aplicaţie specifice acestui scop, fie cu acest SGBD.

Figura 2.1. Componente ale sistemului de baze de date Sistemul de gestiune al bazei de date (SGBD) este un interpretor de cereri, el recepţionând de la utilizatori anumite cereri de acces la baza de date, le interpretează, execută operaţiile respective şi returnează rezultatul către utilizatori.

De fapt, SGBD este un sistem de programe general ce facilitează procesul definirii, construcţiei şi manipulării datelor pentru diverse aplicaţii.

• Definirea bazei de date presupune specificarea tipurilor de date ce vor fi stocate în baza de date, precum şi descrierea detaliată a fiecărui tip de dată.

• Construcţia bazei de date reprezintă procesul stocării datelor însăşi prin mediul controlat prin SGBD.

• Prin manipulare se înţeleg o serie de funcţii ce facilitează implementarea cererilor pentru găsirea datelor specificate, adăugarea de noi date ce reflectă modificarea contextului, generearea de rapoarte pe baza conţinutului bazei de date.

În concluzie, pachetul software ce asigură manipularea

Utilizator Aplicatie SGBD Baza de date

(26)

datelor, împreună cu datele însăşi (conţinutul bazei de date) formează ceea ce se numeşte sistemul de baze de date (DataBase System).

Un SGBD oferă utilizatorilor o viziune a datelor stocate în baza de date, nemaifiind necesară cunoaşterea organizării particulare a sistemului, asigură o protecţie a datelor faţă de accese neautorizate şi de anumite defecte de funcţionare.

2.1.3. Utilizatorii

Utilizatorii unui sistem de baze de date se împart în câteva categorii:

• Programatorii de aplicaţii sunt cei care dezvoltă aplicaţiile de baze de date în anumite medii de programare. Aplicaţiile pot fi aplicaţii desktop (stand alone) şi aplicaţii client-server.

Aplicaţiile desktop sunt aplicaţiile care se instalează şi rulează pe un anumit calculator. Acestea sunt aplicaţii implementate în medii de programare cum ar fi: Visual Basic, Visual C, Java, C++, Delphi etc, iar aplicaţiile client- server sunt aplicaţii care se instalează pe un calculator numit server şi rulează de pe orice calculator aflat în acea reţea. Aceste aplicaţii sunt aplicaţii web implementate în limbajul de scripturi php sau asp, cu interfaţa dezvoltată în html. Pentru ca aceste aplicaţii să funcţioneze trebuie instalat şi un server de web, cum ar fi Apache sau IIS şi pe fiecare calculator de unde va fi accesată aplicaţia, precum şi un browser de web: Internet Explorer, Netscape, Modzilla etc.

• Utilizatorii obişnuiţi sunt acei utilizatori care accesează baza de date prin intermediul unei aplicaţii de baze de date.

Aceşti utilizatori au drepturi limitate asupra accesului la datele din baza de date, ei neavând cunoştinţe aprofundate asupra structurii şi a datelor din acea bază de date.

• Administratorul bazei de date (DataBase Administrator) care este o persoană autorizată, care are ca sarcină administrarea resurselor, autorizarea accesului la baza de date, a coordonării şi monitorizării utilizatorilor acelei baze de date. Administratorul bazei de date efectuează şi operaţii periodice de salvare a datelor (backup) şi de refacere a lor atunci când este necesar.

2.1.4. Date persistente

Datele memorate într-o bază de date sunt date persistente, adică date care rămân memorate pe suport magnetic, independent de execuţia programelor de aplicaţii. Datele persistente ale unei baze de date se introduc, se şterg sau se actualizează în funcţie de date de intrare provenite de la

(27)

tastatură. Iniţial datele de intare sunt date nepersistente, ele devenind persistente după ce au fost validate de SGBD. Datele de ieşire ale unui sistem de baze de date sunt tot date nepersistenete, ele provenind din operaţii de interogare a bazei de date şi puse la dispoziţie utilizatorului sunt formă de raport, afişare etc.

2.2. Arhitectura internă a sistemlor de baze de date Arhitectura internă a unui sistem de baze de date propusă prin standardul ANSI/X3/SPARC (1975) conţine trei niveluri funcţionale ce vor fi descrise mai jos.

Una din caracteristicile fundamentale a bazelor de date este dată de faptul că produce câteva niveluri de abstractizare a datelor, prin ascunderea detaliilor legate de stocarea datelor, detalii ce nu sunt utile utilizatorilor bazei de date. Se defineşte modelul datelor ca un set de concepte ce poate fi utilizat în descriereea structurii datelor. Prin structura bazei de date se înţelege tipul datelor, legătura dintre ele, restricţiile ce trebuie îndeplinite de date. Cele mai multe baze de date includ un set de operaţii ce specifică modul de acces la date.

O structură de date asociată unei baze de date poate fi reprezentată pe trei niveluri, având ca scop separarea aplicaţiilor utilizatorului de baza de date fizică. Schema bazei de date pe cele trei niveluri poate fi văzută astfel:

• Nivelul intern constituit din schema internă ce descrie structura de stocare fizică a datelor în baza de date, utilizând un model al datelor fizice. La acest nivel se descriu detaliile complete ale stocării, precum şi modul de acces la date.

• Nivelul conceptual sau schema conceptuală descrie structura întregii baze de date pentru o comunitate de utilizatori. La nivelul conceptual se face o descriere completă a bazei de date, ascunzând detaliile legate de stocarea fizică, concentrându-se asupra descrierii entităţilor, tipurilor de date, relaţiilor dintre ele, precum şi a restricţiilor asociate. Poate fi utilizat cu bune rezultate, la Test de autoevaluare

3. 1. Enumeraţi pe scurt componentele unui sistem de baze de date .

(28)

model de nivel înalt sau un model specific de implementare.

• Nivelul extern sau nivelul vizual (utilizator) include o colecţie de scheme externe ce descriu baza de date prin prisma diferiţilor utilizatori. Fiecare grup de utilizatori descrie baza de date prin prisma propriilor interese. Există tendinţa la acest nivel ca grupuri de utilizatori să ascundă detalii de care nu sunt interesate. Şi la acest nivel se pot folosi modele de implemetare sau modele de nivel înalt.

Desigur că în multe SGBD nu se poate face o distincţie netă între cele trei nivele. Cu toate acestea se poate remarca la majoritatea SGBD un nivel conceptual puternic ce suplineşte aparent de cele mai multe ori celelalte niveluri. De asemenea, se remarcă o contopire mai ales la dezvoltarea aplicaţiilor a nivelului conceptual şi extern. Se remarcă faptul că arhitectura pe trei niveluri reprezintă numai o descriere a datelor la nivel fizic.

Grupurile de utilizatori se referă numai la schema externă, deci SGBD este cel ce va trebui să transforme schema externă în schemă conceptuală.

De la modelul conceptual cererile sunt adresate modelului intern pentru a fi procesate şi aplicate datelor stocate. Procesul transferului cererilor şi rezultatelor între nivele este numit cartografiere (mapping). Acest proces este mare consumator de timp pentru care multe SGBD nu posedă nivel extern.

Figura 2.2. Arhitectura internă a unui sistem de baze de date

Vedere grup utilizator 1

Vedere grup utilizator n

Schema conceptuala

Schema interna

Date memorate Nivel extern

Nivel conceptual

Nivel intern

(29)

2.3. Independenţa datelor

Această organizare pe trei niveluri a sistemelor de baze de date este importantă pentru că explică conceptul de independenţă a datelor, prin posibilitatea modificării sistemului bazei de date la orice nivel fără a influenţa nivelurile superioare. Independenţa datelor se poate defini în două moduri, aferente nivelurilor conceptual şi intern.

Prin independenţa logică se înţelege capacitatea schimbării schemei conceptuale fără a atrage după sine schimbări în schema externă sau în programele de aplicaţie. Este posibilă schimbarea schemei conceptuale prin expandarea bazei de date ca urmare a adăugării de noi tipuri de înregistrări sau a datelor insăşi, sau prin reducerea bazei de date ca urmare a reducerii înregistrărilor.

Schema conceptuală după aceste operaţii se referă la schema conceptuală a datelor existente. Un exemplu de expandare al bazei de date este cel de adăugare a unei noi coloane la un tabel.

Independenţa fizică este reprezentată prin capacitatea de schimbare a schemei interne fără schimbarea schemei conceptuale sau externe. Schimbarea schemei conceptuale poate surveni ca urmare a reorganizării fizice a unor fişiere, prin crearea de noi structuri de acces menite să asigure accesul eficient la date. Dacă sistemul conţine SGBD pe mai multe niveluri, catalogul trebuie să reflecte modul în care diverse cereri se implementează la fiecare nivel. Motivele prezentate mai sus pledează pentru utilizarea arhitecturii pe trei nivele.

2. Ce reprezintă structura unei baze de date?

3. De ce este importantă împărţirea unui sistem de baze de date pe 3 niveluri?

4. Care este diferenţa dintre independenţa fizică şi independenţa logică a datelor din baza de date?

(30)

2.4. Limbaje SGBD

SGBD trebuie să ofere limbajele corespunzătoare tuturor categoriilor de utilizatori. După proiectarea bazei de date şi alegerea SGBD, este foartă importantă construirea schemei interne şi conceptuale a bazei de date. Cum în cele mai multe situaţii, nu există o separaţie netă între cele două nivele, un limbaj numit Data Definition Language (DDL) este utilizat de administratorul bazei de date şi de proiectantul bazei de date în definirea ambelor scheme. Un compilator DDL procesează instrucţiunile pentru identificarea descrierilor despre construcţie şi memorează aceasta în catalogul SGBD.

În SGBD cu o clară separaţie între nivelul conceptual şi cel intern, DDL este utilizat pentru specificarea schemei conceptuale.

Un alt limbaj numit Storage Definition Language (SDL) este utilizat pentru specificarea schemei interne. Legătura între cele două nivele de implementare este asigurată de unul din cele două. În general, fără specificare explicită, referirea la definirea bazei de date presupune utilizarea DDL.

Pentru o arhitectură pe trei nivele, este necesar un al treilea nivel numit View Definition Language (VDL) destinat utilizatorilor şi legăturii acestora cu nivelul conceptual. Multe sisteme de baze de date realizează aceasta printr-un DDL ce acceptă şi declaraţii specifice nivelului extern.

Instrucţiunile în limbaj DDL pot fi înglobate într-un limbaj general de programare sau pot fi compilate separat. Odată schema compilată şi baza de date populată cu date, utilizatorul are o serie de facilităţi pentru manipularea datelor. Operaţiile tipice includ căutarea, inserarea, ştergerea şi modificare datelor. Pentru aceasta SGBD dispune de Data Manipulation Language (DML).

La rândul său, DML poate fi împărţit în două componente:

• un DML de nivel înalt

• un DML de nivel scăzut

Secţiunea DML de nivel înalt sau neprocedurală este utilizată pentru specificarea operaţiilor complexe în baza de date într-o formă concisă. În general, operaţiile utilizând această secţiune sunt realizate fie într-o formă interactivă de la terminal, fie prin utilizarea unui limbaj de programare universal.

Secţiunea DML de nivel scăzut sau procedurală este realizată utilizând un limbaj de programare general. Cu această secţiune se realizează operaţiile tipice, cum sunt refacerea unei înregistrări individuale, procesarea separată a înregistrărilor bazei de date. Din motivul că operează asupra înregistrărilor individuale, această prelucrare se mai numeşte şi înregistrare cu înregistrare.

O comandă pentru DML de nivel înalt specifică o cerere de acces la date, dar nu specifică modul în care se realizează acasta. Din

(31)

acest motiv acest limbaj se numeşte declarativ. Oricum, comenzile DML fie de nivel înalt, fie de nivel scăzut sunt implementate într-un limbaj de programare general, limbaj numit şi limbaj gazdă, iar DML este numit limbaj de date. DML de nivel înalt utlizat într-o manieră interactivă formează ceea ce se numeşte query language.

2.5. Interfeţe SGBD

SGBD trebuie să ofere interfeţe corespunzătoare tuturor categoriilor de utilizatori. Aceste interfeţe au ca scop facilitarea legăturii între utilizatori şi sistemul de baze de date. Principalele tipuri de interfeţe oferite de SGBD sunt:

• Interfeţe bazate pe meniuri. Acestea oferă utilizatorului o listă de opţiuni, numite meniuri care îi ajută la formularea cererilor. Nu este necesară memorarea unor comenzi deoarece o comandă specifică este formată pas cu pas prin compunerea opţiunilor indicate prin meniu.

• Interfeţe grafice. Aceste interfeţe afişează utilizatorului o diagramă. Utilizatorul poate formula cererea prin manipularea acestei diagrame. În cele mai multe cazuril, interfeţele grafice sunt combinate cu meniuri.

• Interfeţe bazate pe forme. Aceste interfeţe sunt acelea prin intermediul cărora utilizatorul poate completa formele cu noile date pe care le doreşte să le insereze, sau foloseşte aceste forme pentru a cere SGBD să obţină datele de interes.

• Interfeţe în limbaj natural. Aceste interfeţe acceptă cereri scrise în limba engleză sau alte limbi de circulaţie internaţională. O interfaţă în limbaj natural conţine uzual o schemă proprie similară cu schema conceptuală a bazelor de date. Interpretarea cererilor se face pe baza unui set standard de cuvinte cheie ce sunt interpretate pe baza schemei interne. Dacă interpretarea se realizează cu succes, programul de interfaţă generează cererea de nivel înalt corespunzătoare celei în limbaj natural, ce va fi transmisă către SGBD.

5. Daţi exemple de limbaje de sisteme de gestiune a bazelor de date.

(32)

• Interfeţe specializate aferente cererilor repetate. Aceste interfeţe sunt destinate unei anumite categorii de utilizatori, de exemplu utilizatorii care se ocupă de operaţiile dintr-o bancă. Uzual, un mic set de comenzi prescurtate sunt implementate pentru a scurta timpul necesar introducerii comenzii, sau chiar utilizarea de chei funcţionale. Aceste interfeţe implementează un limbaj numit şi limbaj de comandă.

• Interfeţe pentru administratorii bazelor de date. Acestea sunt utilizate în implementarea comenzilor privilegiate ce sunt folosite de administratorii bazelor de date. Astfel de comenzi includ crearea de conturi, setarea parametrilor sistemului, autorizarea intrării într-un anumit cont, reorganizarea structurii de stocare a datelor din baza de date, precum şi o serie de facilităţi legate de administrarea bazei de date, cum sunt: accesul la tabele şi înregistrări, facilităţi de acces la câmpuri ale tabelelor de date.

2.6. Exemple de SGBD

În momentul de faţă, pe piaţă există o ofertă foarte mare de sisteme de gestiune a bazelor de date, de la sisteme care se pot folosi gratuit (fără licenţă sau cu licenţă publică), până la sisteme de înaltă performanţă, a căror utilizare necesită cumpărarea de licenţe. Pentru aceste sisteme există pe site-urile producătorilor versiuni de test numite trial version, pentru care nu se plăteşte licenţă, durata folosirii respectivului produs fiind limitată la un număr de zile (30, 60 zile, în funcţie de producător).

Microsoft SQL Server este sistemul de gestiune a bazelor de date relaţionale multi-utilizator dezvoltat de firma Microsoft pentru sistemele de operare Windows. Au existat mai multe versiuni, cea actuală fiind SQLServer 2000 (SQL Sever 2003 fiind încă în faza de testare). În toate versiunile, acest sistem de baze de date suportă standardul SQL2, cu implementarea perfomantă a trăsăturilor avansate de stocare şi prelucrare a datelor. Există o interfaţă grafică pentru interacţiunea cu utilizatorul, pentru folosirea tuturor opţiunilor: de export/ import date, de creare şi manipulare a tabelelor, pentru popularea cu date a tabelelor, de

6. Ce sunt interfeţele sistemelor de gestiune a bazelor de date?

(33)

creare a interogărilor, a procedurilor stocate, a triggerelor etc.

Pentru a obţine gratuit o versiune de test, accesaţi adresa http://www.microsoft.com.

Microsoft Access este unul din cele mai cunoscute sisteme de gestiune a bazelor de date relaţionale pe platforme de calculatoare personale. Microsoft Access dispune de un sistem de control al bazei de date (database engine) şi o intefaţă grafică pentru interacţiunea cu utlizatorul. Aplicaţiile de baze de date în MS Access se pot dezvolta cu multă uşurinţă datorită generatoarelor de aplicaţii (wizards) care permit proiectarea vizuală a bazelor de date, a formularelor (forms) pentru interfeţele grafice şi a rapoartelor (reports). MS Access este folosit în special pentru aplicaţii personale sau pentru mici afaceri şi licenţa acestuia se cumpără odată cu cumpărarea licenţei produsului Microsoft Office. Acest sistem este cel folosit de noi în capitolele următoare.

Sistemul Oracle este un sistem de gestiune al bazelor de date multi-utilizator foarte puternic, cu implementări pe toate platformele (Windows, Linux, Unix), care oferă atât performanţe de execuţie ridicate, cât şi un grad mare de protecţie şi securitate a datelor. În toate versiunile, Oracle oferă implementarea completă a caracteristicilor modelului relaţional, conform standardului SQL2, iar ultimele versiuni (Oracle8i, Oracle9i etc) sunt sisteme de gestiune obiect-relaţionale distribuite, implementând extensiile orientate obiect prevăzute în standardul SQL3 şi oferind posibilitatea de dezvoltare a bazelor de date distribuite. De la adresa http://www.oracle.com se poate obţine o versiune a sistemului de gestiune Oracle, dar şi a diferitelor instrumente de dezvoltare a aplicaţiilor de baze de date.

Termenii licenţei permit utilizarea gratuită a acestor sisteme în scopuri necomerciale pe o perioadă nelimitată, pentru utliizarea în scopuri comerciale trebuie plătite licenţele corespunzătoare.

MySQL este un sistem de gestiune a bazelor de date relaţionale cu implementări pentru sistemele de operare Linux, Unix, Windows. Acest sistem se poate utiliza gratuit, fiind open source. Ultima versiune şi documentaţia sistemului de gestiune a bazelor de date MySQL se poate descărca de la adresa http://www.mysql.com. Acest sistem este compatibil cu standardul SQL2, dar unele prevederi ale standardului fiind implementate parţial.

Visual FOX PRO este un limbaj de programare complet, care acceptă un mediu interactiv şi un mediu compilat la rulare.

Visual FOX PRO este compatibil cu toate versiunile anterioare de FoxPro. Stilul de proiectare a interfeţei FoxPro a fost întotdeauna orientat către flexibilitate şi uşurinţă în utilizare. Pe de altă parte, forţa şi viteza brută au reprezentat dintotdeauna punctul forte al lui FoxPro. Nici un produs creat de celelalte companii axate pe baze de date, care au făcut trecerea la modelul orientat obiect nu a

(34)

putut rivaliza cu FoxPro în ce priveşte viteza de execuţie a funcţiilor specifice bazelor de date . Şi acest mediu conţine vrăjitori (Wizard) pentru gestionarea mai multor taskuri.

IBM DB2 este un sistem de gestiune al bazelor de date al firmei IBM. Acest sistem asigură integritatea datelor, oferă o securitate sporită pentru date, are o interfaţă grafică pentru gestionarea bazei de date. Dispune, ca şi Microsoft SQL Sever şi Oracle de posibilitatea creării de proceduri stocate, acestea fiind nişte proceduri care rulează pe server şi asigură o viteză mai mare de răspuns. Are mai multe versiuni în funcţie de dorinţele şi necesităţile utilizatorilor. Mai multe informaţii despre DB2 le găsiţi dacă accesaţi www.db2mag.com, şi pentru a vă comanda un CD sau pentru a vă descărca versiunea de evaluarea a acestui sistem accesaţi www.ibm.com.

7. Daţi exemple de sisteme de gestiune a bazelor de date.

Lucrare de verificare a cunoştinţelor

Accesaţi paginile de web ale fiecărui sistem de gestiune a bazelor de date şi precizaţi câteva avantaje şi câteva dezavantaje ale fiecăruia.

(35)

Răspunsuri şi comentarii la întrebările din testele de autoevaluare

Întrebarea 1.

Componentele unui sistem de baze de date sunt: componenta hardware, componenta software, utilizatorii şi datele persistente care sunt stocate în baza de date.

Întrebarea 2.

Prin structura bazei de date se înţelege alegerea tipului de date, legăturile dintre ele, restricţiile ce trebuie îndeplinite de date.

Întrebarea 3.

Organizare pe trei niveluri a unui sistem de baze de date este importantă pentru că explică conceptul de independenţă a datelor, prin posibilitatea modificării sistemului bazei de date la orice nivel fără a influenţa nivelurile superioare. Independenţa datelor se poate defini în două moduri, moduri ce sunt aferente nivelurilor conceptual şi intern.

Întrebarea 4.

Prin independenţa logică se înţelege capacitatea schimbării schemei conceptuale fără a atrage după sine schimbări în schema externă sau în programele de aplicaţie. Independenţa fizică este reprezentată prin capacitatea de schimbare a schemei interne fără schimbarea schemei conceptuale sau externe.

Întrebarea 5.

SGBD trebuie să ofere limbajele corespunzătoare tuturor categoriilor de utilizatori. Astfel:

• un limbaj numit Data Definition Language (DDL) este utilizat de administratorul bazei de date şi de proiectantul bazei de date în definirea schemelor interne şi conceptuale a bazei de date.

• un alt limbaj numit Storage Definition Language (SDL) este utilizat pentru specificarea schemei interne.

• un alt nivel numit View Definition Language (VDL) este destinat utilizatorilor şi legăturii acestora cu nivelul conceptual

Întrebarea 6.

Interfeţele au ca scop facilitarea legăturii între utilizatori şi sistemul de baze de date.

(36)

Întrebarea 7.

Câteva dintre cele mai importante sisteme de gestiune a bazelor de date sunt: Microsoft SQL Server, Oracle, MySQL, IBM DB2, Microsoft Access, Visual FOX PRO etc.

Bibliografie:

• Cârstoiu, Dorin, Baze de date relaţionale, Editura Printech, 1999

• Ionescu, Felicia, Baze de date relaţionale şi aplicaţii, Editura Tehnică, 2004

• Baltac, Vasile, ECDL-Excel, Access, PowerPoint în 20 lecţii şi 75 de simulări, Editura Andreco, 2003

• Pribeanu, Costin, Baze de date şi aplicaţii, Editura MatrixRom, 2000

• Pascu, C., Pascu A., Totul despre SQL, Editura Tehnică, 1994

(37)

Proiectarea bazelor de date

Unitatea de învăţare Nr. 3

PROIECTAREA BAZELOR DE DATE

3.1. Ce este proiectarea? 29

3.2. Modelul entitate-relaţie. Obiectele bazelor de date relaţionale 32 Tabelă (relaţie)

Câmp (atribut) Înregistrare (nuplu)

3.3. Construcţia schemelor relaţie 34 3.3.1. Relaţia unul-la-unul (1-1 sau one to one) 34 3.3.2. Relaţia unul-la-multe (1-N sau one to many) 35 3.3.3. Relaţia multe-la-multe (M-N sau many to many) 36 3.3.4. Relaţia unară 37 3.4. Diagrama entitate-relaţie 38

3.5. Constrângeri de integritate 39

3.5.1. Constrângerile de domeniu 40

3.5.2. Constrângerile referitoare la n-upluri (înregistrările din tabelă)-Cheia primară

41 3.5.3. Constrângeri între relaţii 41 3.6. Dependenţe funcţionale 44

3.7. Normalizare. Forme normale. 44

3.7.4. Forma normală Boyce-Codd (FNBC) 47

3.8. Structuri de indecşi în tabelele de date 48

3.8.1. Indexul primar 50

3.8.2. Indexul secundar 51

3.8.3. Indexul de grup 52

3.8.4. Indexul multinivel 53

Lucrări de verificare a cunoştinţelor 55 Răspunsuri şi comentarii la întrebările din testele de autoevaluare 56

Biblliografie 57

(38)

Încă de la început doresc să vă felicit pentru parcurgerea cu succes a primelor două unităţi de învăţare şi să vă urez bun venit la studiul acestei noi unităţi de învăţare. În primele două unităţi de învăţare am realizat o scurtă introducere în acest amplu domeniu al bazelor de date şi am descris mai în detaliu ce este un sistem de baze de date şi în ce constă el.

Această unitate de învăţare nr. 3 este foarte importantă pentru că dacă se doreşte crearea unei aplicaţii de baze de date este necesar ca un prim pas proiectarea corectă a bazei de date.

• de ce este foarte importantă o proiectare corectă a bazele de date

• care sunt etapele care trebuie parcurse pentru o proiectare cât mai corectă a bazei de date

• ce reprezintă modelul entitate-relaţie

• care sunt obiectele din baza de date

• cum se construiesc schemele relaţie

• să descrii toate categoriile de relaţii care pot apărea într-o proiectare de bază de date

• să construieşti o diagrama entitate-relaţie

• să înţelegi de ce trebuie să existe constrângeri asupra tabelelor

• câte tipuri de constrângeri există şi rolul lor

• ce este dependenţa funcţională

• ce reprezintă procesul de normalizare a tabelelor

• tipurile şi ce reprezintă fiecare formă normală

• la ce sunt folosiţi indecşii în tabelele de date

• tipurile de indecşi şi o scurtă descriere a lor

(39)

3.1. Ce este proiectarea?

Proiectarea unei baze de date constă din proiectarea logică şi fizice a acesteia, pentru a corespunde cerinţelor utilizatorilor pentru un anumit set de aplicaţii.

În general, vom considera că proiectarea corectă a unei baze de date trebuie să parcurgă următoarele etape:

• Analiza cererilor şi strângerea de informaţii referitoare la aplicaţie.

• Proiectarea conceptuală a bazei de date.

• Alegerea unui sistem de gestiune al bazelor de date.

• Proiectarea logică a bazei de date.

• Proiectarea fizică a bazei de date.

• Implementarea bazei de date şi a aplicaţiei.

Înainte de a se proiecta efectiv o bază de date, este necesar să se cunoască ce rezultate se aşteaptă potenţialii utilizatori să obţină de la baza de date respectivă şi documentarea asupra informaţiilor ce sunt disponibile pentru aceasta. De asemenea, este necesară şi definirea cât mai exactă a aplicaţiei (De ex.: aplicaţie de gestiune a stocurilor, a cărţilor într-o bibliotecă, aplicaţie contabilă, aplicaţie folosită la salarizare, aplicaţie referitoare la gestiunea studenţilor, a profesorilor, a cursurilor, a notelor dintr-o instituţie de învăţământ etc.).

Având cerinţele formulate precis şi concis se poate trece la elaborarea schemei conceptuale utilizând un model de nivel înalt.

Schema conceptuală reprezintă o descriere concisă a datelor utilizatorului, incluzând descrierea detaliată a tipurilor de date, a relaţiilor şi restricţiilor acestora. Deoarece până la acest moment nu se includ detalii de implementare, rezultatele pot fi comunicate utilizatorilor, chiar dacă sunt nespecializaţi în domeniu, şi analizate de aceştia pentru eliminarea eventualelor conflicte care pot apărea.

Următoarea etapă este cea de construcţie a bazei de date ţinând cont de detaliile actuale, cu ajutorul unui sistem de gestiune a bazelor de date (SGBD). Această etapă înglobează etapele de alegere a unui SGBD, de proiectarea logică a bazei de date şi cea de proiectarea fizică a bazei de date.

Alegerea SGBD se face în funcţie de complexitatea aplicaţiei, de capacitatea de stocare a datelor, de posibilitatea