Базы данных и их применение для решения экономических задач

Период применения компьютеров в экономике можно разделить на два этапа: до и после появления баз данных (см. рис. 4.20).

Рис. 4.20. Последствия появления баз данных

До появления баз данных в связи с тем, что конечный пользователь не мог общаться с компьютером из-за незнания языка программирования, существовало передаточное звено – программист. В функции программиста входило выяснение содержания задачи, которое знал конечный пользователь, разработка соответствующего алгоритма и написание программы. Препона между пользователем и компьютером в виде программиста, серьезно затрудняло и замедляло процесс решения задач. Кроме того, существующие в то время операционные системы и системные программные средства, предназначенные для обработки файлов (так назывались данные сгруппированные для обработки), обладали недостатками, которые ставили под сомнение целесообразность использования компьютеров в экономике. Причин для этого было две: существовала избыточность данных и высокая зависимость прикладных программ от структурных изменение файлов. Все это потребовало пересмотра базовых принципов хранения данных, что привело к созданию баз данных.

База данных – это ориентированное на пользователя-непрограммиста множество взаимосвязанных данных, структурированных таким образом, что достигается их минимальная избыточность и максимальная независимость от прикладных программ. Данные в базе находятся в памяти в соответствии с некоторой моделью.

Распространенными моделями баз данных являются: реляционная, сетевая и иерархическая. Так как в процессе управления предприятиями и организациями широко используются таблицы, поэтому наиболее распространенной моделью баз данных в настоящее время является реляционная модель.

Реляционная модель основывается на понятии “отношение”, и представляется совокупностью таблиц. На рис. 4.21 приведены базовые понятия данной модели.

Рис. 4.21. Основные понятия реляционной модели базы данных

Домен – это множество значений, принимаемых свойствами (характеристиками) отражаемого объекта.

Атрибут – это имя множества значений, входящих в домен. Атрибуты используются в качества средства для обращения к доменам.

Кортеж – это множество элементов из доменов, составляющих одну строку отношения (таблицы).

Отношение – это множество кортежей, отражающих свойства объекта в форме таблицы.

Ключ таблицы – это такой атрибут, который позволяет определить значения искомых строк таблицы.

Таблицы, входящие в реляционную модель, строятся в рамках ограничений, диктуемых операциями их обработки. Это следующие ограничения:

- таблица должна иметь имя (например, ДЕТАЛЬ, ПОСТАВЩИК,

ПОСТАВКИ);

- таблица должна быть простой, то есть не содержать составных элементов, например, у поставщика должен быть только один номер телефона, указанный в одной строке;

- в таблице не должно быть одинаковых строк;

- должен быть известен первичный ключ, используемый для поиска или выполнения других логических операций.

Таблицы реляционной модели обрабатываются с помощью операций реляционной алгебры. Выделяют три основных операций: ВЫБОРКА, ПРОЕКЦИЯ, СОЕДИНЕНИЕ. Операцию ВЫБОРКА продемонстрируем с помощью базы данных ПОСТАВКИ, представленной на рис. 4.22.

ПОСТАВКИ

Код поставщика	Код детали	Количество (шт.)
КР	KD	Q
П1
П1
П2
П3
П3
П4
П4

Рис. 4.22. База данных «ПОСТАВКИ»

В данной таблице обозначения KP, KD и Q являются идентификаторами соответствующих характеристик (атрибутов).

Данный оператор применяется к одной таблице. В результате получают новую таблицу, в которой находятся лишь те строки, которые удовлетворяют заданному условию. Общая форма оператора, используемого СУБД, имеет вид:

ВЫБОРКА ИЗ <имя исходной таблицы>

ГДЕ <условие>

ПОЛУЧАЯ <имя результирующей таблицы>

Допустим, из базы данных ПОСТАВКИ необходимо выбрать тех поставщиков, которые поставляли детали с кодом 101.

Заполнив общую форму оператора получим:

ВЫБОРКА ИЗ ПОСТАВКИ

ГДЕ KD = 101

ПОЛУЧАЯ ПОСТАВЛЕННЫЕ ДЕТАЛИ

В результате будет получена таблица, представленная на рис. 4.23.

ПОСТАВЛЕННЫЕ ДЕТАЛИ

Код поставщика	Код детали	Количество (шт.)
КР	KD	Q
П1
П2
П4

Рис. 4.23. Результат выполнения оператора «ВЫБОРКА»

Для обработки нескольких таблиц устанавливаются связи. Связи между первичными ключами, то есть теми атрибутами таблиц, которые однозначно определяют их строки. На рис. 4.24 эти связи указаны с помощью стрелок.

Рис. 4.24. Реляционная база данных «Поставщики-Детали»

Для объединения таблиц используется оператор СОЕДИНЕНИЕ, общий вид которого следующий:

СОЕДИНЕНИЕ <имя таблицы 1> И <имя таблицы 2>

ПО <атрибут таблицы 1> и <атрибут таблицы 2>

ПОЛУЧАЯ<имя результирующей таблицы>

Допустим необходимо для расшифровки кодов поставщиков в таблице ПОСТАВЛЕННЫЕ ТОВАРЫ (рис. 4.23) соединить ее с таблицей ПОСТАВЩИК (рис. 4.24). Тогда данный оператор приобретает вид:

СОЕДИНЕНИЕ ПОСТАВЛЕННЫЕ ДЕТАЛИ И ПОСТАВЩИК

ПО KP И KP1

ПОЛУЧАЯ ПОСТАВЩИКИ ДЕТАЛЕЙ

На рис. 4.25 представлены результаты выполнения оператора СОЕДИНЕНИЕ.

ПОСТАВЩИКИ ДЕТАЛЕЙ

Код поставщика	Код детали	Количество	Код поставщика	Наименование поставщика	Адрес поставщика
KP	KD	Q	KP1	NP	AP
П1			П1	Заря	Москва
П2			П2	Восход	Тверь
П3			П3	Рассвет	Тула

Рис. 4.25. Результат выполнения оператора «СОЕДИНЕНИЕ»

Теперь рассмотрим, каким образом в базе данных ликвидируются оставшиеся недостатки, присущие файловой системе.

Согласно приведенному выше определению базы данных должны создаваться таким образом, чтобы выполнялось два условия:

- достигался минимум затрат на корректировку данных;

- достигался минимум затрат на перепрограммирование, необходимое в случае изменения структуры базы данных (добавление новых или сокращение старых атрибутов).

Для удовлетворения этих условий базы данных создаются на основе двух принципов:

- неизбыточность;

- независимость.

Требование первого принципа означает сокращение до минимума объема дублируемых данных. Для этого над таблицами выполняют процедуру нормализации. Пусть имеется ненормализованная таблица СЛУЖАЩИЙ-НАЧАЛЬНИК-ТЕЛЕФОН, в которой имеется излишне дублируемые данные

Рис. 4.26. Результаты нормализации таблицы

(см. рис. 4.26). Для их ликвидации данная процедура требует деления исходной таблицы таким образом, чтобы в результате получились более простые таблицы.

Существует несколько уровней ликвидации дублирования данных – чем выше уровень, тем меньше дублирования. Первый уровень соответствует 1-й нормальной форме Кодда (1НФ), 2-й уровень – 2-й нормальной форме Кодда и третий уровень – 3-й нормальной форме Кодда (уровни названы в честь их создателя). Целесообразный уровень зависит от специфики информации, находящейся в базе данных. В результате нормализации избыточные номера телефонов (3051, 2222) в таблице НАЧАЛЬНИК исчезли, так как получен достаточно высокий уровень нормализации (3-я нормальная форма Кодда).

Реализация второго принципа, требует максимальной независимости прикладных программ от структуры базы данных. Независимость достигается за счет отделения процедурной части программы от описания структуры базы данных. Отделение происходит с помощью системы управления базами данных (СУБД).

В модели данные представлены в виде совокупности таблиц. Между атрибутами таблиц могут быть установлены связи (отношения) следующих типов:

- «один-к-одному»;

- «один-ко-многим»;

- «многие-ко-многим».

Связи могут устанавливаться между соответствующими полями динамически, в момент доступа к данным. Каждое отношение имеет ключевой признак (ключ). Различают два вида ключей: простой (атрибут) и составной (совокупность атрибутов). Ключ исключает дублирование данных в отношении и ускоряет процесс поиска и доступа к данным.

Существует несколько режимов взаимодействия пользователей СУБД:

- режим конечного пользователя с применением конструктора баз данных и запросов;

- программный режим, предполагающий знание пользователем языка СУБД и позволяющий создавать прикладные программы.

Конечный пользовать, как правило, пользуется конструктором, с помощью которого задается структура БД, формулы для расчетов и структура отчета. Достаточно популярной СУБД для данного класса является MS Access.

Программный режим предполагает создание программ с помощью программистов-профессионалов.

Для того чтобы использовать базу данных для решения экономических задач необходимо выполнить ряд этапов, предназначенных для ее создания. Для этого предварительно всю управленческую документацию, имеющую непосредственное отношение к данной задаче, следует сгруппировать следующим образом:

- выделить входные оперативные документы, содержащие переменную информацию и отражающие текущие производственно-хозяйственные факты или финансовые операции (оперативные базы данных);

- выделить условно-постоянные документы, содержащие нормативно-справочные данные (условно-постоянные базы данных);

- разработать результирующие документы, таблицы, отчеты (результирующие базы данных);

- определить документы, предназначенные для корректировки условно-постоянных данных.