База данных и база знаний

   Оглавление 

   Введение 

   В силу все более широкого распространения  персональных компьютеров важность организации информации в виде баз данных и баз знаний непрерывно возрастает.

   Наше  время трудно представить жизнь  и работы средних и крупных  предприятий без информационных систем, а в основу информационных систем входит базы данных и конечно  система управления ими. Основным принципом организации базы данных является совместное хранение данных и их описаний.

   Цель  курсовой работы – выявление сущности понятий базы данных и базы знаний.

   В первой главе данной курсовой работы рассматривается база данных, основные ее понятия, классификация, система управления базами данных – представлены функции, структура и основные характеристики СУБД, также описывается типы данных, их безопасность, и для каких целей предназначены база данных.

   Вторая  глава посвящена базам знаний, их сущности, даны основные понятия, классификация, система управления базами знаний и для каких целей они предназначены. Показано, чем базы данных отличается от базы знаний. Так же приведены модели представления знаний, при помощи которых строятся экспертные системы. 
 
 
 
 
 
 
 

1. БАЗА ДАННЫХ

 

1. Базы данных и системы управления базами данных

 

   Организованная  человеком совокупность данных во внешней  памяти компьютера, предназначенная  для длительного хранения и постоянного  использования, называется базой данных. База данных представляет собой совокупность наборов данных. Объединение информации в базу данных это уже информационная модель некоторого объекта. Она используется при обработке информации об этом объекте.

   Предшественниками компьютерных баз данных являются таблицы, каталоги, телефонные книги, календари, карты, атласы и многие другие виды справочных изданий и документов.

   Вот как характеризуется рассматриваемое  нами сегодня понятие в «Словаре по Кибернетике»; под редакцией В.С.Михалевича:

   База  данных (от греческого – основание) - именованная совокупность данных, отображающих состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области.

   Организуется  так, что данные собираются однажды  и централизованно хранятся (и  модифицируются) в виде, доступном  всем специалистам или системам программирования, которые могут их использовать. Особенности  организации данных в Базе данных обеспечивают использование одних  и тех же данных в различных  приложениях, позволяют решать различные  задачи планирования, исследования и  управления.

   Базы  данных сводят к минимуму дублирование данных, прибегая к дублированию только для ускорения доступа к данным или для обеспечения восстановления базы данных при ее разрушении.

   Одна  из важных черт Базы данных – независимость данных от особенностей программ прикладных, которые ее используют, а также возможность создания этих программ в такой форме, что изменение особенностей хранения, логической структуры или значений данных не требует изменения программ их обработки.

   Другой  важной чертой Базы данных является возможность  изменения физических особенностей хранения данных без изменения их логической структуры. Функционирование Базы данных обеспечивается совокупностью  языковых и программных средств, называемых системой управления базами данных (СУБД).

   Системы управления базами данных обеспечивают:

• Определение данных, подлежащих хранению в Базе данных (определение логических свойств данных, соответствующих представлениям пользователя и называемых структурами данных в Базе данных, а так же физическая организация хранения данных, называемая структурами хранения Базы данных);
• Первоначальную загрузку данных в Базу данных - так называемое создание Базы данных;
• Обновление данных;
• Доступ к данным по различным запросам пользователя, отбор и извлечение некоторой части Базы данных, редактирование извлеченных данных и выдачу их пользователю.

   Перечисленные действия принято называть процессом  получения справок из Базы данных. Специальные средства СУБД обеспечивают секретность данных, то есть защиту данных от неправомочного воздействия, и целостность данных – защиту от непредсказуемого взаимодействия конкурентных процессов, приводящих к случайному или преднамеренному разрушению данных, а также от отказов оборудования.

   Важным  аспектом Базы данных, обусловливающим  спектр возможных использований, является допустимый в ней класс структур данных, задаваемых определением типов используемых структур и способами композиции структур. Для большинства современных СУБД можно выделить ряд базовых или порождающих типов структур, из которых по определенным правилам композиции могут конструироваться остальные используемые в базе данных структуры.

   Определение структуры данных называется схемой Базы данных. Схема составляется на языке определения данных и обычно соотносит данным имена и свойства, устанавливает отношения между  ними и другими.

   Обработка данных, извлекаемых по запросам пользователей, обычно производится с помощью языков программирования. Чаще всего это  КОБОЛ, Fox, SQL и так далее. Взаимодействие языка программирования с Базой данных осуществляется с помощью специально включаемых в него средств, называемых языками манипулирования данными, позволяющих обращаться к Базе данных в терминах используемого языка. Многие Базы данных допускают взаимодействие с прикладными программами, написанными на одном из множества допустимых языков программирования. Причем, каждая область использования Базы данных устанавливает так называемую подсхему данных – определение используемой части Базы данных с точки зрения использующего её приложения.

   Современные идеи в построении Базы данных сконцентрированы в трех наиболее известных моделях данных – модели данных иерархической, модели данных реляционной и модели данных сетевой. 

2. Классификация БД и СУБД

 

   Классификация – разделение множества на подмножества по неформально предложенному признаку. В силу многогранности баз данных и СУБД (комплекса технических и программных средств для хранения, поиска, защиты и использования данных) имеется множество классификационных признаков. Классификация БД по основным из них приведена на рис. 1.2. Отдельно следует классифицировать системы управления базами данных (рис. 1.3). Базы данных могут классифицироваться и с точки зрения экономической:

• по условиям предоставления услуг – бесплатные и платные (бесприбыльные, коммерческие);
• по форме собственности – государственные, негосударственные;
• по степени доступности – общедоступные, с ограниченным кругом пользователей.

 

   1.3   Состав СУБД и работа БД 

   СУБД  представляет собой оболочку, с помощью  которой при организации структуры  таблиц и заполнения их данными получается та или иная база данных. В связи  с этим полезно поговорить о системе  программно-технических, организационных  и «человеческих» составляющих (рис. 1.4). Программные средства включают систему управления, обеспечивающую ввод-вывод, обработку и хранение информации, создание, модификацию  и тестирование БД, трансляторы. Базовыми внутренними языками программирования являются языки четвертого поколения. В качестве базовых языков могут использоваться C, C++, Pascal, Object Pascal. Язык C++ позволяет строить программы на языке Visual Basic с широким спектром возможностей, более близком и понятном даже пользователю-непрофессионалу, и на непроцедурном (декларативном) языке структурированных запросов SQL.

   Следует отметить, что исторически для  системы управления базой данных сложились три языка:

   1) язык описания данных (ЯОД), называемый также языком описания схем, – для построения структуры («шапки») таблиц БД;

   2) язык манипулирования данными (ЯМД) – для заполнения БД данными и операций обновления (запись, удаление, модификация);

   3) язык запросов – язык поиска наборов величин в файле в соответствии с заданной совокупностью критериев поиска и выдачи затребованных данных без изменения содержимого файлов и БД (язык преобразования критериев в систему команд).

   В настоящее время функции всех трех языков выполняет язык SQL, относящийся к классу языков, базирующихся на исчислении кортежей (единиц информации), языки СУБД FoxPro, Visual Basic for Application (СУБД Access) и т.д.

   Вместе  с тем сохранились и языки  запросов, например язык запросов по примеру  Query By Example (QBE) класса исчисления доменов. С помощью языков БД создаются приложения, базы данных и интерфейс пользователя, включающий экранные формы, меню, отчеты. При создании БД на базе СУБД FoxPro эти элементы (объекты) фиксируются в отдельных файлах, которые, в свою очередь, сосредоточиваются в одном файле, называемом проектом. После отработки БД проект преобразуется в приложение. В СУБД Access все созданные объекты размещаются в одном файле.

   Для работы с созданной БД пользователю или администратору БД следует иметь  перечень файлов-таблиц с описанием  состава их данных (структуры, схемы). Для этого создается специальный  файл, называемый словарем данных (депозитарием, словарем-справочником, энциклопедией). Описание БД относится к метаинформации.

   В качестве технических средств могут  выступать супер- или персональные компьютеры с соответствующими периферийными устройствами.

   Организационно-методические средства – это совокупность инструкций, методических и регламентирующих материалов, описаний структуры и процедуры работы пользователя с СУБД и БД.

   Пользователей, возможно, разделить на две основные категории: конечные пользователи и администраторы баз данных.

   Особо следует поговорить об администраторе базы данных (АБД). Естественно, что база данных строится для конечного пользователя (КП). Однако первоначально предполагалось, что КП не смогут работать без специалиста-программиста, которого назвали администратором базы данных. С появлением СУБД они взяли на себя значительную часть функций АБД, особенно для БД с небольшим объемом данных. Однако для крупных централизованных и распределенных баз данных потребность в АБД сохранилась. В широком плане под АБД понимают системных аналитиков, проектировщиков структур данных и информационного обеспечения, проектировщиков технологии процессов обработки, системных и прикладных программистов, операторов, специалистов в предметной области и по техническому обслуживанию. Иными словами, в крупных базах данных это могут быть коллективы специалистов.