Реляциондық деректер қоры

Тақырыпты талдау

Деректер қоры және ДҚБЖ 9–10 сынып

Деректер қоры — жай ғана деректері бар файл емес, құрылымдалған қойма: барлық жазбалар бірдей құрылған, оларды тез іздеуге, сұрыптауға, шарттар бойынша іріктеуге болады. Мысалдар: Kundelik электрондық журналы, ҰБТ нәтижелерінің базасы, eGov, интернет-дүкен каталогы, банк клиенттерінің базасы.

ДҚБЖ — ДҚ-ны құратын, сақтайтын, деректердің тұтастығын қадағалайтын және пайдаланушылардың сұраныстарын орындайтын программа. Үстел ДҚБЖ-лары: MS Access, LibreOffice Base. Серверлік: MySQL, PostgreSQL, Oracle, MS SQL Server. Кіріктірілетін: SQLite (телефондар мен браузерлерде). Реляциялық ДҚБЖ-лардың басым көпшілігінің сұраныс тілі — SQL.

ДҚБЖ-ның негізгі объектілері (Access мысалында): кестелер (деректерді сақтайды), сұраныстар (деректерді іріктейді және өңдейді), формалар (деректерді ыңғайлы енгізу және қарау), есептер (басып шығаруға ресімделген шығару). Қарапайым бір кестелі ДҚ-ны электрондық кестеде де жүргізуге болады: жолдар — жазбалар, бағандар — өрістер, бірінші жол — өріс аттары (9.2.2.2 мақсаты).

Деректер модельдері: иерархиялық, желілік, реляциялық 10 сынып

Иерархиялық модель — ағаш: бір түбірлік элемент, әр элементтің дәл бір «ата-анасы» және кез келген сандағы «ұрпақтары» бар. Мысалдар: файлдық жүйе (диск → бумалар → файлдар), мектеп құрылымы (мектеп → сыныптар → оқушылар), жануарлардың жіктелуі. Кемшілігі: бір мезгілде екі «ата-анаға» бағынатын объектіні сипаттау қиын.

Желілік модель — граф: әр элемент кез келген сандағы басқа элементтермен байланыса алады. Мысал: оқушылар мен үйірмелер арасындағы байланыс (оқушы бірнеше үйірмеге барады, үйірмеде көп оқушы бар), сілтемелері бар сайттар. Икемді, бірақ өңдеу күрделі.

Реляциялық модель (Э. Кодд, 1970) — деректер екі өлшемді кесте-қатынастарда сақталады, байланыстар өрістердің ортақ мәндері (кілттер) арқылы беріледі. Бұл ең кең таралған модель. Реляциялық емес (NoSQL) қорлар да бар: құжаттық, «кілт–мән», графтық — оларды үлкен деректер (Big Data) үшін қолданады.

Кесте: өрістер мен жазбалар 9–10 сынып

Өріс — баған, объектінің бір қасиетін сипаттайды (аты, сыныбы, қаласы, балы). Жазба — жол, бір объектіні толығымен сипаттайды. Қиылысында — мән (ұяшық). Біздің оқу кестеміз students-те 5 өріс (id, name, grade, city, score) және 8 жазба бар.

Реляциялық кестенің қасиеттері: кестеде өріс аттары қайталанбайды; бір өрістің барлық мәндері бір типті; ұяшықта бір (атомарлы) мән; бірдей екі жазба жоқ; жазбалар мен өрістердің реті маңызды емес — оны шығарғанда сұрыптау арқылы береді.

Кесте өлшемін «жазбалар саны × өрістер саны» деп береді: кестеде 30 жол және 6 баған болса, онда 30 жазба және 6 өріс, барлығы 180 мән. Оқушыны қосу — жаңа жазба; «телефон» қасиетін қосу — жаңа өріс.

Өрістердің деректер типтері 10 сынып

Әр өріс үшін деректер типі беріледі — ол қандай мәндерді сақтауға болатынын және олармен қандай амалдар орындалатынын анықтайды. SQL-да (10.3.2.1 мақсаты): INTEGER / INT — бүтін сан; REAL, FLOAT, DECIMAL — бөлшек сан (ақша — DECIMAL); TEXT, VARCHAR(n) — n таңбаға дейінгі жол, CHAR(n) — дәл n таңбалы жол; DATE, TIME, DATETIME — күн мен уақыт; BOOLEAN — логикалық (ақиқат/жалған); BLOB — екілік деректер (суреттер).

Access-те типтер былай аталады: Қысқа мәтін (255 таңбаға дейін), Ұзын мәтін (MEMO), Сандық, Ақшалай, Күн/уақыт, Логикалық (Иә/Жоқ), Санағыш (автоматты түрде өсетін сан — кілт үшін ыңғайлы), OLE объектісінің өрісі, Тіркеме, Гиперсілтеме.

Типті қалай таңдау керек: өріспен есептесе — сан; телефон нөмірі, ЖСН, пошта индексі — мәтін (есептемейміз, нөлден басталуы және «+» таңбасы болуы мүмкін); туған күні — күн; «тапсырды/тапсырмады» — логикалық; тегі — мәтін.

Бастапқы және сыртқы кілттер, индекстер 10 сынып

Бастапқы кілт (PRIMARY KEY) — мәндері бірегей және бос емес, сондықтан жазбаны бірмәнді анықтайтын өріс (10.3.1.3 мақсаты). Жақсы кілттер: id-санағыш, ЖСН, студенттік билет нөмірі, төлқұжат нөмірі. Жаман кілттер: тегі, қаласы, сыныбы, балы — олар қайталануы мүмкін.

Құрама кілт — тек бірге алғанда бірегей болатын бірнеше өріс жиыны. enroll(student_id, course_id, mark) кестесінде student_id да, course_id да жеке алғанда бірегей емес, бірақ (student_id, course_id) жұбы бірегей — бір оқушы курсқа бір рет жазылады.

Сыртқы кілт (FOREIGN KEY) — басқа кестенің бастапқы кілтіне сілтейтін өріс: enroll.student_id → students.id, enroll.course_id → courses.id. ДҚБЖ деректердің тұтастығын қадағалайды: жоқ оқушыға баға қоюға болмайды.

Индекс — өріс бойынша қосымша реттелген құрылым (10.3.1.2 мақсаты). Ол осы өріс бойынша іздеу мен сұрыптауды жылдамдатады, бірақ орын алады және енгізуді баяулатады. Бастапқы кілт бойынша индекс автоматты түрде жасалады.

Кестелер арасындағы байланыстар және қалыпқа келтіру 10 сынып

Бірдің бірге (1:1): бірінші кестенің бір жазбасына екіншісінің ең көбі бір жазбасы сәйкес келеді. Мысал: азамат — төлқұжат, оқушы — жеке іс.

Бірдің көпке (1:К) — ең жиі кездесетін байланыс: сынып — оқушылар, мұғалім — курстар, ел — қалалар. Сыртқы кілт «көп» жағына қойылады: оқушылар кестесінде сынып нөмірі сақталады.

Көптің көпке (К:К): оқушы көп курсқа барады, курста көп оқушы бар. Реляциялық ДҚ-да К:К тікелей сақталмайды — үшінші байланыстырушы кесте жасалады (бізде enroll), және байланыс екі 1:К байланысына бөлінеді: students 1:К enroll және courses 1:К enroll.

Қалыпқа келтіру (нормализация) — деректерді артықшылық (қайталану) және өзгерткенде ауытқулар болмайтындай етіп кестелерге бөлу. 1ҚФ: әр ұяшықта бір мән, қайталанатын топтар жоқ. 2ҚФ: әр кілттік емес өріс бүкіл кілтке тәуелді. 3ҚФ: кілттік емес өрістер бір-біріне тәуелді емес. Нашар құрылымның белгісі: бір нәрсе (мысалы, мұғалімнің тегі) ондаған жолда жазылған, мұғалім ауысқанда бәрін түзетуге тура келеді.

Іздеу, сұрыптау және сүзгілеу 9–10 сынып

Сұрыптау — жазбаларды бір немесе бірнеше өріс бойынша реттеу: өсу ретімен (А→Я, 0→9, ерте күндер бірінші) немесе кему ретімен. Екі өріс бойынша сұрыптағанда екінші өріс жазбаларды тек бірінші өрістің мәні бірдей топтар ішінде реттейді. Сұрыптау жазбалар санын өзгертпейді.

Сүзгілеу (іріктеу) — тек шартты қанағаттандыратын жазбаларды көрсету; қалғандары жасырылады, бірақ жойылмайды. Электрондық кестеде бұл — автосүзгі, ДҚБЖ-да — сүзгі немесе сұраныс (9.2.2.3 мақсаты).

Шарттар =, <> (тең емес), >, <, >=, <= салыстыру амалдарынан және логикалық амалдардан құрылады: AND (ЖӘНЕ — екі шарт та орындалуы керек, іріктеу тарылады), OR (НЕМЕСЕ — біреуі жеткілікті, іріктеу кеңейеді), NOT (ЕМЕС — терістеу). Басымдық: алдымен NOT, сосын AND, сосын OR; жақшалар ретті өзгертеді.

students кестесіндегі мысал: grade = 11 AND score > 100 → 2 жазба (Айгерим, Мадина); city = 'Алматы' OR score >= 120 → 4 жазба; NOT city = 'Астана' → 5 жазба. Жолдар әліпби бойынша таңбалап салыстырылады: 'Дана' < 'Ерлан'.

SELECT name, score FROM students
WHERE grade = 11 AND score > 100
ORDER BY score DESC;