Organizarea datelor intr-o baza de date

1. INTRODUCERE

1.1. ORGANIZAREA DATELOR

Principala forma de lupta a omului impotriva timpului este micsorarea intervalului de desfasurare a diferitelor activitati, care dau impresia prelungirii perioadei de viata. Pentru realizarea acestui deziderat omul modern utilizeaza creatia sa, calculatorul, care pe langa calcule aritmetice poate prelucra mari cantitati de informatie intr-un timp scurt, datorita noii sale configuratii si a limbajelor de programare. Eficienta unui sistem informatic data de regasirea automata a datelor, dupa diferite criterii, intr-un timp cat mai scurt, depinde in mare masura de modul de organizare a datelor.

Prin organizarea datelor se intelege definirea, structurarea, ordonarea si gruparea lor in colectii a caror elemente sunt omogene si stabilirea de relatii intre colectii si intre elementele unei colectii precum si inregistrarea lor pe un suport informational prelucrabil intr-un sistem de calcul.

Organizarea datelor are ca urmare si micsorarea spatiului de memorie ocupat de date, care apar o singura data in sistem, precum si flexibilitatea datelor fara a modifica programele care le gestioneaza.

In organizarea datelor se utilizeaza trei concepte de baza: entitate, atribut si valoare. Relatia dintre aceste notiuni este data de asocierea mai multor atribute unei entitati si a unei multimi de valori atributelor.

Notiunea de entitate nu poate fi definita, deoarece este o notiune primara. Mai multe elemente de acelasi tip reprezinta o entitate. Cateva exemple de entitati sunt: tranzistor, rezistor, persoana, student etc. Entitatea este un obiect concret sau abstract reprezentat prin proprietatile sale.

Proprietatile esentiale care descrie o entitate se numesc atribute, care pentru anumite elemente ale entitatii poate lua valori din anumite multimi numite domeniul atributului respectiv. Deobicei aceste multimi sunt submultimi ale multimii numerelor reale, ale multimii numerelor intrgi sau a multimii sirurilor de caractere. Deci orice proprietate a unui obiect poate fi exprimata printr-o pereche (atribut,valoare). Cum o entitate are mai multe proprietati ea poate fi reprezentata de mai multe perechi (atribut,valoare).

Exemplu. Un tranzistor poate avea atributele nume, beta, tensiune de alimentare, frecventa maxima, putere. Tranzistorul poate fi reprezentat de perachile (atribut,valoare) (nume,BC 107), (beta, 100), (tensiune de alimentare,10 V), (frecventa maxima 10MHz), (putere, 0,5W).

Se observa ca atributul nu caracterizeaza o entitate ci o clasa de entitati numita entitate grup, care in exemplul nostru este tranzistor si se mai numeste si tip de entitati.

Notiunea de atribut este cunoscuta si sub numele de camp sau caracteristica. Fiecare atribut este caracterizat de natura valorilor pe care le poate lua.

Se numeste cheie atributul sau multimea de atribute pentru care valorile asociate determina in mod unic orice element al unei entitati. Daca exista elemente care sa aiba aceleasi valori pentru toate atributele se ia un atribut suplimentar reprezentat de numarul asociat elementului in entitatea data.

Conceptul de data este un model de reprezentare a informatiei, accesibil unui anumit procesor (om, program, calculator) care prelucreaza informatia PENTRU a obtine informatii noi despre fenomenle lumii reale.

Logic o data se defineste prin identificator,atribut si valoare.

Exemplu: TANAR - IDENTIFICATOR

PROFESIA - ATRIBUT

STUDENT - VALOARE

1.2. RELATII INTRE DATE

Numim relatie intre entitatile orice submultime a produsului cartezian al multimilor elementelor de forma unde . O astfel de relatie o notam cu REL() unde REL este numele asociat relatiei care are aritatea k. De cele mai multe ori k=2

Definitia 1. Se numeste relatie binara pe multimea A nevida de date o submultime R a produsului cartezian AxA care indeplineste o proprietate (relatie).

Exemplu Se considera multimea A a tranzistoarelor dintr-o magazie si relatia "de tipul BC107" asociaza fiecarui tranzistor din A pe toti cei care sunt de tipul BC107 cu conditia sa faca parte din A.

R=

Elementele asociate prin relatia R sunt acele elemente x,y pentru care (x,y)IR, deci x si y sunt de acelasi tip (BC107) si simbolizam prin xRy.

Proprietati ale relatiei binare dintre date.

Reflexivitatea. Relatia R peste multimea A este reflexiva daca pentru orice x IA    avem xRx.

Simetria. Relatia R peste multimea A este simetrica daca pentru orice x,y IA relatia xRy implica yRx.

Antisimetria. Relatia R este antisimetrica pe multimea A daca pentru orice x,y IA din xRy si yRx rezulta x=y.

Tranzitivitatea. Relatia R peste multimea A este tranzitiva daca pentru orice x,y,zIA care indeplinesc xRy si yRz satisface si relatia xRz

Definitia 2. O relatie binara R definita pe A care este reflexiva, simetrica si tranzitiva se numeste relatie de echivalenta.

Definitia 3 Relatia R definita pe A se numeste de ordine totala daca pentru orice x,yIA avem xRy sau yRx.

Definitia 4. Daca relatia R definita pe A este reflexiva, asimetrica si tranzitiva se numeste relatie de ordine.

Definitia 5. Relatia R definita pe A este de preordine daca este reflexiva si tranzitiva.

Dupa numarul de elemente dintr-o entitate care corespund unui element dintr-o alta entitate se pote face o clasificare a relatiilor binare astfel:

- Relatie de unu- la- unu notata (1:1), cand fiecarui element dintr-o entitate ii corespunde cel mult un element dintr-o alta entitate si invers.

- Relatie unu- la -mai multi notata (1:N), cand fiecarui element din prima entitate ii corespunde N elemente din a doua entitate si fiecarui element din a doua entitate ii corespunde cel mult un element din prima entitate.

- Relatie mai multi -la- mai multi notata (M:N ), cand unui element din prima entitate ii corespunde mai multe elemente din a doua entitate si reciproc.

In practica cele mai intalnite sunt ultimele doua tipuri de relatii.

STRUCTURI DE DATE

Definitia 6. O colectie de date intre care sau stabilit o multime de relatii care ne ajuta in realizarea de modalitati de selectie si identificare a elementelor se numeste structura de date.

Structura de date poate contine datele unui tip sau a mai multor tipuri de colectii. Structura de date are un acces secvential daca localizarea unui element al ei se face tinand cont de elenentele care se afla inaintea sa in ordinea specificata. Structura are acces direct daca un element al ei poate fi selectat fara a tine cont de celelalte. Elementele unei structuri de date pot fi ele la randul lor o structura de date.

Crearea unei structuri de date incepe cu memorarea datelor sub forma initiala intr-o memorie. Pentru prelucrarea datelor este necesar accesul la elementele structurii care poate fi secvential sau direct. Datele structurii trebuiesc actualizate ceea ce duce la adougarea,stergerea unor elemente, modificarea valorii si a relatiilor dintre elemente. Alte operatii asupra structurii sunt: sortare care consta in aranjarea elementelor dupa anumite criterii; ventilarea prin care structura se sparge in mai multe structuri; fuzionarea prin care din mai multe structuri se face o noua strucura. Eficienta realizarii operatiilor asupra structurii de memorie depinde de relatiile intre datele materializate pe suportul de memorie.

Structurile de date sunt de acelasi tip daca au aceeasi organizare si sunt supuse acelorasi operatii.

Definitia 7. O multime de date intre care s-au stbilit relatii si pentru realizarea operatiilor se utilizeaza un grup de operatori de baza cu o anumita semantica poarta numele de tip de structura de date.

1.3.1. Clasificarea structurilor de date.

Clasificarea structurilor de date se face dupa mai multe criterii.

1. Astfel, dupa tipul componentelor avem:

Dupa posibilitatea modificarii valorilor sau structurii sau a valorii si structurii avem:

Dupa nivelul de structurare al datelor avem:

1.3.2. Tipuri de structuri de date

Structura punctuala este reprezentata de o entitate izolata care nu are relatii cu alte entitati.

Structura liniara este reprezentata de o colectie de date intre elementele careia este stabilita o relatie de ordine totala. Acestei structuri ii corespunde o multime de colectii de date care este in relatii ierarhice de includere ( fiecare colectie are o singura colectie la nivel superior si inferior). Fiecarei inregistrari din colectia de nivel superior ii corespunde una sau mai multe inregistrari ale colectiei de nivel inferior.

	a

Fig.1. Structuri liniare a) simpla b) inelara

	b

Pentru structura simpla din figura 1 cardinalul multimii elementelor initiale si terminale este egal cu 1. Card(M(D))=Card(m(D))=1. Primul si ultimul element nu au predecesori respectiv succesori. Daca intre ultimul si primul element exista o relatie de cuplu atunci structura liniara devine inelara sau circulara figura .

Structura arborescenta este o colectie de date intre elementele carea exista o relatie de ordine. Aceasta structura are urmatoarele proprietati:

n    Exista un singur element numit radacina;

n    Orice nod are un predecesor imediat unic;

n    Orice nod neterminal are un numar finit de succesori imediati;

n    Relatiile stabilite intre noduri sunt de tipul (1:m).

a

b

Fig. 2. Arbori de date a) binar b) stratificat

Definitia 9. Se numeste drum de lungime n-1 de la succesiunea de noduri unde este succesorul lui , pentru orice k, k n+1. Drumul de lungime maxima reprezinta inaltimea arborelui. Un arbore care are ordinul 2 se numeste arbore binar iar cel cu ordin mai mare ca 2 se numeste arbore multicai.

Definitia 10. Un arbore se numeste echilibrat daca diferenta dintre drumurile de la radacina la punctele terminale este cel mult 1.

Structura arborescenta poate avea elementele structurate arborescent, in retea sau liniar.

Structura retea este structura unei colectii de date intre elementele careia exista o relatie de preordine. Acasta structura are urmatoarele proprietati:

n    O retea este un graf care realizeaza o legatura bidirectionala intre doua noduri.

n    Un nod poate avea mai multi predecesori sI el poate fi pedecesorul predecesorului sau. In acest caz in retea apar cicluri pentru care nodul final coincide cu cel initial.

n    Cardinalul multimii nodurilor initiale este mai mare ca 1, relatie indeplinita si de cardinalul nodurilor finale.

a

a)

b)

Fig. 3 Retele de date a) simpla b) complexa

n    Intre elementele retelei se stabilesc relatii de tipun (n:m).

Daca orice cuplu al retelei este simetric reteaua este simpla in caz contrar este complexa.

Structura relationala este formata din mai multe tabele (relatii, tablouri) de date elementare, fara o legatura aparenta intre ele componentele unei tabele fiind aduse intr-una din formele normate, figura 4. Starea in care se gaseste structura tabelului in functie de cerintele impuse se numeste forma normala. Operatiile pe aceste structiri se realizeaza cu operatori relationali ai algebrei relationale sau ai calculului relational.

TRANZISTOARE

Fig. 4 Tabela de date

1.4. Componentele unei baze de date folosite in Access 95

O baza de date in Access 95 este compusa din mai multe entitati, numite obiecte .

Acestea sunt : tabele ( 'tables'), interogari ( 'queries'), formulare ('forms'), rapoarte ( ' reports'), comenzi macro ( ' macros') si module ( 'modules') .

O baza de date Access 95 este prezentata in figura 1. Observati in partea de sus a ferestrei exact obiectele amintite (sub forma de etichete), ce compun baza de date .

Fig. 1 - Fereastra unei baze de date Access 95 .

4.1. Descrierea obiectelor

Tabele

Am spus mai inainte ca o BD este o colectie de date corelate, cu referire la un anumit subiect ( sau entitate). Toate aceste date( informatii) vor fi stocate in tabele. Pentru fiecare subiect ( entitate) trebuie creat un nou tabel . De exemplu, daca se doreste o BD cu referire la o biblioteca, atunci ne-am putea gandi la colectionarea datelor despre :

carti( cu numele si prenumele autorului, titlul cartii, editura, anul aparitiei, numar ISBN, numarul de cota al cartii respective s.a.) ;

gestionarea persoanelor inscrise la acea biblioteca( fisele de inscriere, cu numele si prenumele cititorului, adresa, numar de telefon etc.) ;

imprumuturi ( ce titlu, cui, pe ce perioada) ;

achizitii si improspatarea fondului de carte( titlul nou achizitionat, numarul de bucati, disponibilul din depozit) .

Pentru fiecare dintre aceste posibile entitati trebuie creat un tabel.

Structura unui tabel Access 95 este aratata in figura urmatoare( figura 2) .

Fig. 2 - Structura unui tabel .

Continutul unui tabel

Orice tabel este organizat sub forma unei grile, cu randuri si coloane .

( vedeti figura 2) . Randurile se numesc inregistrari (tuple), iar coloanele se numesc campuri (domenii).

Un rand contine informatii despre un exemplar al entitatii respective( in exemplul dat anterior, pentru entitatea carte vom avea mai multe titluri, pentru cititor mai multe persoane).

O coloana tine un anumit atribut ( o caracteristica) al ( a) entitatii reprezentate in acel tabel( in exemplul anterior autorul unei carti, titlul cartii sau perioada de imprumut sunt fiecare o caracteristica a entitatii de care apartin) . Fiecare camp al unui tabel va contine acelasi tip de data pentru toate exemplarele .

Deci un tabel contine doua tipuri de informatie :

informatiile care descriu modul de alcatuire al tabelului, adica structura tabelului , care este data de inregistrari ;

datele propriu-zise, adica informatia continuta in campuri .

1.4.2. Interogari ( queries)

O interogare reprezinta o intrebare pe care o formulam, in legatura cu informatiile colectate in baza de date. In urma unei astfel de intrebari, mediul Access ne intoarce o multime de inregistrari, care pot face parte din unul sau mai multe tabele ale BD interogate . Multimea de inregistrari poarta numele de set dinamic rezultat al interogarii, sau mai scurt set dinamic rezultat . Am subliniat 'dinamic', deoarece este o calitate importanta. Ea ne spune ca daca in tabelul, sau tabelele sursa ( care au furnizat setul) apar modificari, acestea se vor reflecta si in set ( el continand valorile cele mai recente) .

Utilizarea interogarilor

Rolul unei interogari este sa extraga din tabelele BD datele care ne sunt necesare la un moment dat .

O interogare are diferite utilizari :

afisarea numai a inregistrarilor care corespund criteriilor pe care le stabilim;

afisarea inregistrarilor intr-o anumita ordine ( tot pe baza unor conditii) ;

combinarea inregistrarilor din mai multe tabele ;

realizarea de modificari similare in mai multe inregistrari dintr-un tabel, simultan ;

stergerea unor inregistrari ;

s.a. .

In majoritatea situatiilor, Access permite editarea datelor afisate de o interogare. Rezultatul editarii este scris inapoi in tabelul( tabelele) care au furnizat setul .

Atentie aceasta comportare trebuie sa fie privita si dintr-un alt punct de vedere, diferit de cel ce o considera un avantaj . Astfel, o interogare poate furniza un numar de titluri de carti ce trebuie inlocuite din cauza uzurii. Printre ele se poate intampla sa existe si una( sau mai multe) care la o a doua privire sa nu necesite inlocuirea. Deci le stergem din randul celor ce trebuie neaparat schimbate. Stergerea va fi reflectata si in tabelul care a furnizat acele titluri pentru inlocuire. Rezultatul ? Se pierde definitiv inregistrarea corespunzatoare acelui titlu !

Trebuie retinut : o interogare nu are date proprii , ci opereaza cu ceea ce se citeste din tabele sau cu ceea ce se scrie in tabele .

Analogia cu o functie C cu parametri luati prin referinta este evidenta .

4.3. Formulare ( forms)

Formularul este o fereastra prin care se pot :

introduce date in BD ( cel mai adesea) ;

vizualiza datele unei inregistrari sau din setul dinamic rezultat al unei interogari ;

modifica sau elimina date .

Puteti vedea cum arata un formular in figura 3.

Fig. 3 - Un tip de formular Access 95

Continutul unui formular

Un formular poate contine subformulare pentru afisarea de date asociate . De exemplu cate carti s-au primit in ultima saptamana, sau ce cititori au intarziat predarea.

Formularele pot contine si butoane ( controale) care realizeaza actiuni specifice : deschiderea altor formulare sau tiparirea rapoartelor.

Avand in vedere toate acestea se poate spune ca formularul reprezinta interfata utilizator a unei BD Access

Retineti ca un formular contine doua tipuri de informatie :

informatii de structura care dau infatisarea si alcatuirea( adica : amplasarea; marimea si forma; numarul, tipul si caracteristicile sectiunilor; numarul, tipul, amplasarea si atributele controalelor s.a. ) ;

datele propriu-zise, afisate .

4.4. Rapoarte( reports)

In opozitie cu formularele ( folosite la operatiile de intrare intr-o BD Access 95) rapoartele indeplinesc operatiile de iesire . Datele sunt dirijate cel mai adesea catre o imprimanta, astfel ca orice doriti sa tipariti va arata cel mai bine sub forma de raport.

Atunci cand vom crea rapoarte vom avea la dispozitie din partea Access 95 programe 'wizard' pentru crearea tipurilor uzuale ale unui astfel de obiect.

Un raport arata ca in figura urmatoare ( figura 4).

Fig. 4 - Un raport Access 95 .

4.5. Comenzi macro( macros)

O comanda macro ( sau macro-comanda) este un obiect al unei BD Access95 ce contine o secventa de actiuni ce se repeta la dorinta noastra .

Va puteti gandi la acest obiect ca la un macro din limbajul de asamblare .

Ele se pot atasa unui formular, raport, unui buton( numit si control, ca la interfetele grafice Windows), unui element de meniu sau unei combinatii de taste .

Comenzile macro inlocuiesc programarea( care in Access 95 se face folosind Visual Basic pentru aplicatii - VBA) pentru actiunile de rutina, ca deschiderea unui formular sau tiparirea unui raport . Pot fi folosite in cazul proiectarii unei interfete simple catre baza noastra de date . Nu trebuie insa exagerata folosirea comenzilor macro, deoarece oricum ele nu sunt atat de eficiente precum o functie a limbajului de programare. De asemenea duce la pierderea unor posibilitati oferite de module( vezi 2.1.6).

Comenzile macro au rol important si in :

verificarea si validarea datelor ;

stabilirea valorilor pentru proprietatile obiectelor( controale, formulare, machete) ;

crearea interfetelor intre aplicatii si user .

Cum sunt create comenzile macro ?

Comenzile maco sunt create de catre programator. Nu se poate ca o astfel de comanda sa fie creata prin inregistrarea unei secvente de combinatii de taste .

O comanda de acest fel este compusa din actiuni asa cum am amintit mai sus . Actiunea indeplineste o sarcina bine-definita. Unele actiuni au nevoie de informatii suplimentare. Acestea sunt argumentele . De exemplu dorim sa deschidem un formular. Care ? Numele acestuia este absolut necesar macro-ului de deschidere al formularului. Trebuie, deci, furnizat ca atare, pentru a da sens operatiei de deschidere.

Actiunile ce compun o macro-comanda sunt oferite de Access Mediul ne pune la dispozitie o lista derulanta de actiuni pe care le putem folosi. Dar detaliile fiecarei operatii trebuie furnizate de noi .

Retineti ca :

o macro-comanda Access 95 reprezinta un set de actiuni ;

o macro-comanda Access 95 este analoga unui macro din limbajul de asamblare sau din C. Ea este codificata aici in limbajul definit de setul de actiuni disponibile;

folosind macro-comenzile facem tot o programare, dar la un nivel mai rudimentar.

4.6. Module( modules)

Pentru a discuta despre un modul trebuie sa spunem cate ceva despre programarea in VBA .

Astfel, ca in orice limbaj de programare, un program VBA este compus din instructiuni . Mai multe instructiuni formeaza o procedura ( denumirea trebuie respectata, ca in limbajul de asamblare ; nu asociati procedura cu functia din C).

Procedurile sunt de doua feluri :

daca realizeaza o activitate sau operatie se numesc proceduri Sub .

Cu o astfel de procedura se trateaza evenimentele din cadrul unui formular, raport sau control( buton) . De aceea mai poarta numele de proceduri de tratare a evenimentelor ;

daca realizeaza calculul unei valori se numesc proceduri Function ;

Deduceti de aici ca procedura nu poate fi numita functie . Puteti folosi totusi termenul de functie pentru usurinta, dar trebuie sa faceti diferenta intre functie si procedura .

Continutul unui modul

Modulul este un obiect Access ce contine o colectie de declaratii, instructiuni si proceduri din VBA . Va puteti gandi la el ca la un mic program, dar care nu are puterea de a rula ! De obicei se memoreaza in acelasi modul proceduri inrudite pentru rezolvarea unei anumite sarcini.

Tot ce se face cu o comanda macro se poate face cu un modul, si chiar mai mult.

Un modul poate fi de trei feluri :

modul pentru machete ;

modul pentru rapoarte ;

modul global .

. Forma unui modul

Un modul asigura organizarea procedurilor unei aplicatii.

Fiecare modul contine :

o sectiune pentru declaratii ;

o sectiune de proceduri, unde apar procedurile ce prezinta legaturi logice intre ele ( asa cum am spus mai sus) .

Dupa cum se vede, forma unui modul este apropiata ca structura de cea a unui program, din care lipseste acea parte ce i-ar justifica denumirea ( si anume functia main( ) in C, sau etichetele 'Start' - 'end Start' din limbajul de asamblare ).

4.1.1. Crearea unei noi baze de date

O BD noua se poate crea in doua moduri, depinzand de momentul ales pentru creare .

Astfel :

La start :

atunci cand lansati mediul Access 95, va aparea o caseta de dialog

( figura

Fig. 5 - Caseta de dialog ce apare automat la lansarea Access

De aici aveti doua optiuni :

1.

Fara ajutorul programului 'wizard' : prin selectarea optiunii 'Blank Database' ( figura 6), ajungeti la fereastra aratata in figura 7. Aceasta este fereastra in care dati un nume noii baze de date pe care o creati.

Fig. 6 - In caseta de dialog de la start, se alege optiunea 'BlankDatabase'.

Fig. 7 - Ce nume va primi noua baza de date ?

Apasand OK ajungeti la fereastra din figura 8. Ce vedeti in figura 8 este o BD noua, necompletata ; prin selectia oricareia din etichetele cu numele obiectelor unei BD ( 'tables', 'queries' s.a.) ce apar in partea de sus a ferestrei, veti vedea ca nu exista nimic creat. Sarcina noastra este sa cream, pe parcursul lucrarilor de laborator, fiecare dintre aceste obiecte ;

Fig. 8 - Fereastra noii baze de date, asa cum apare dupa ce a primit un nume.

Cu 'wizard' : prin selectarea optiunii 'Database Wizard' ( figura 9) veti intra in fereastra 'New' ( figura 10).

Fig. 9 - Selectati 'Database Wizard' daca doriti asistenta din partea Access 95

Exista doua etichete disponibile : 'General' si 'Blank Database' .

Alegand 'General' ( figura 10) veti crea o BD noua fara a folosi sabloanele de BD oferite de Access 95 ; se ajunge apoi la figura 7, dupa care figura 8, adica o noua BD gata de lucru ;

Fig. 10 - Dupa selectarea in caseta de dialog de la start a optiunii 'Database Wizard', ajungeti la aceasta fereastra .

Alegand 'Databases' veti putea opta dintr-o multime de BD predefinite

Fig. 10.1 - Fereastra New cu eticheta 'Databases' marcata . Se observa variatele modele predefinite de BD oferite de Access

( figura 10.1). Alegand unul dintre sabloane si confirmand cu OK urmeaza ferestrele din figurile 7 si 8. Se lanseaza apoi automat 'Database Wizard' si se intra intr-o sucesiune de pasi pentru specificarea unui model al bazei de date. Figura 11 va arata programul 'Database Wizard' in actiune .

Fig. 11 - Unul din pasii pe care ii executa Database Wizard . Trebuie selectate informatiile dorite, dupa care se trece la pasul urmator( 'Next'). Se poate si reveni folosind 'Back' . La final se incheie procesul de creare cu 'Finish' .

Ceea ce aveti de facut la fiecare pas din Wizard este sa fiti atenti la intrebarile ce vi se pun, astfel incat sa dati raspunsurile corecte. Odata raspunsurile fiind date, apasati butonul 'Next'.

Fig. 12 - Fereastra de final a programului Wizard. Butonul 'Next' este inactiv.

Se apasa 'Finish' si astfel este finalizat modelul bazei de date .

Se repeta succesiunea aceasta pana cand butonul 'Next' devine inactiv ( figura 11.1). Acum trebuie apasat butonul 'Finish', moment in care, folosindu-se toate informatiile pe care le-ati furnizat la fiecare pas, se va crea o noua BD ( vezi si figura 12) .