Базы данных: таблицы, ключи, простые запросы — тренажёр для 9 класса

Раздел 1 — Определение

База данных (БД) — это организованная совокупность взаимосвязанных данных, хранимых по общим правилам и предназначенных для многократного использования разными программами и пользователями. Школьный электронный журнал, каталог библиотеки, расписание поездов — работающие базы данных.

СУБД (система управления базами данных) — программа, которая создаёт базу, хранит её, изменяет данные и выполняет запросы. База данных содержит сведения, СУБД выполняет действия над ними: LibreOffice Base, Microsoft Access, MySQL, PostgreSQL, SQLite.

Реляционная модель данных представляет всю информацию в виде прямоугольных таблиц (отношений), связанных между собой по совпадающим значениям полей. Каждая таблица описывает один класс объектов: «Ученики», «Книги», «Оценки», и никакая ячейка не хранит списка из нескольких значений.

Строение таблицы задают два понятия. Поле — столбец таблицы, один признак объекта с именем и типом данных. Запись — строка таблицы, полный набор сведений об одном объекте. Количество полей определяет структуру таблицы, количество записей — её объём.

Раздел 2 — Ключевые правила

Реляционная таблица подчиняется жёстким формальным требованиям, нарушение которых делает запросы неверными.

1. Однородность столбца. Все значения одного поля имеют один тип данных. Поле «Год_рождения» хранит числа: 2009, 2010, — запись «две тысячи девятый» недопустима.
2. Уникальность записей. Две полностью одинаковые строки в таблице запрещены, иначе объекты неразличимы.
3. Первичный ключ обязателен. Первичный ключ — поле или совокупность полей, значения которых однозначно определяют каждую запись. В таблице «Ученики» ключом служит поле «Номер_личного_дела».
4. Требования к ключу: значения уникальны, не пусты (не NULL) и не меняются со временем. Поле «Фамилия» ключом быть не может — фамилии повторяются и меняются.
5. Порядок строк не значим. Записи хранятся как множество; нужный порядок задаёт запрос сортировкой, а не физическое расположение строк.
6. Связь через ключ. Таблицы соединяются, когда поле одной таблицы (внешний ключ) хранит значения первичного ключа другой. Поле «Код_ученика» в таблице «Оценки» ссылается на «Код» в таблице «Ученики».
7. Запрос на выборку возвращает новую таблицу. Исходные данные при выборке не изменяются.

Раздел 3 — Разбор примеров

Пример 1. Структура таблицы «Библиотека». Поля: Инв_номер (числовой), Автор (текстовый), Название (текстовый), Год (числовой), Выдана (логический). Запись: 1043; «Гоголь Н. В.»; «Мёртвые души»; 1842; ДА. Инвентарный номер уникален для каждого экземпляра, поэтому именно он назначается первичным ключом, а не «Название»: одинаковых названий в фонде несколько. Вывод: ключ выбирают по уникальности значения, а не по важности признака.

Пример 2. Запрос с числовым условием. SELECT Автор, Название FROM Библиотека WHERE Год > 1900 Часть SELECT перечисляет выводимые поля, FROM указывает таблицу, WHERE задаёт условие отбора строк. Строка с Годом 1842 в результат не попадает. Вывод: WHERE фильтрует записи (строки), SELECT — поля (столбцы).

Пример 3. Составное условие. SELECT * FROM Библиотека WHERE Год >= 1950 AND Выдана = НЕТ Звёздочка означает «все поля». Логическая операция AND оставляет записи, для которых истинны оба условия одновременно; при OR достаточно одного. Книга 1960 года, находящаяся на руках, отсеивается. Вывод: AND сужает выборку, OR расширяет её.

Пример 4. Текстовое и логическое условие. SELECT Инв_номер FROM Библиотека WHERE Автор = "Гоголь Н. В." Текстовое значение заключается в кавычки, числовое — нет, логическое записывается словами ДА/НЕТ (TRUE/FALSE) без кавычек. Пропуск кавычек вызовет ошибку: СУБД примет Гоголь за имя поля. Вывод: форма записи константы определяется типом поля.

Пример 5. Связь двух таблиц. Таблица «Ученики» (Код, Фамилия, Класс), таблица «Оценки» (Код_ученика, Предмет, Балл). Чтобы узнать фамилии отличников, СУБД сопоставляет Код и Код_ученика и отбирает записи с Балл = 5. Вывод: дублирование фамилии в каждой оценке не нужно — связь по ключу экономит память и исключает противоречия.

Раздел 4 — Таблица

Раздел 5 — Типичные ошибки

Смешение понятий «база данных» и «СУБД». Ошибка возникает из-за того, что пользователь видит на экране окно программы, а не файл данных. Неправильно: «Access — это база данных». Правильно: «Access — СУБД, а файл school.accdb — база данных».

Выбор неуникального поля в качестве ключа. Причина — привычка опознавать людей по фамилии. Неправильно: ключ «Фамилия» при двух Ивановых в классе. Правильно: ключ «Код_ученика» или счётчик.

Путаница строк и столбцов. Поле называют записью, потому что оба слова связаны с «данными». Неправильно: «поле Иванов И. И.». Правильно: «запись об ученике Иванове», «поле Фамилия».

Неверная запись условия. Ученик забывает кавычки у текста или ставит их у числа. Неправильно: WHERE Год > "1900" или WHERE Автор = Гоголь. Правильно: WHERE Год > 1900, WHERE Автор = "Гоголь Н. В.".

Подмена AND на OR. Условие «книги после 1950 и не выданные» превращают в OR и получают лишние строки. Правильно: несколько требований одновременно — только AND.

Раздел 6 — Пошаговый алгоритм

1. Прочитайте задание и определите, сведения о каких объектах требуются.
2. Найдите таблицу, где эти объекты хранятся; уточните имена полей и их типы.
3. Выпишите поля, которые нужно показать, — они пойдут после SELECT.
4. Сформулируйте условие отбора обычным языком: «год больше 1900 и книга не выдана».
5. Переведите условие в формулу: имя поля, знак сравнения (=, <>, >, <, >=, <=), константа в форме, соответствующей типу поля.
6. Соедините несколько условий операциями AND, OR, NOT, при необходимости расставьте скобки.
7. Соберите запрос: SELECT поля FROM таблица WHERE условие, при надобности добавьте сортировку ORDER BY.
8. Проверьте результат: подставьте в условие 2–3 записи вручную и убедитесь, что нужные строки прошли фильтр, а лишние отсеялись; сосчитайте количество полей в ответе.

Раздел 7 — Как запомнить

• «Поле — вертикаль, запись — горизонталь»: поле стоит столбом, запись лежит строкой.
• Формула запроса: «ЧТО — ОТКУДА — ПРИ КАКОМ УСЛОВИИ» = SELECT — FROM — WHERE. Порядок частей менять нельзя.
• Ключ = «УНИК-НЕПУСТ-ПОСТОЯН»: уникален, не пуст, постоянен. Три слова — три требования.
• Тип по кавычкам: число — голое, текст — в кавычках, дата — в кавычках или решётках, логическое — ДА/НЕТ.
• «И» сужает, «ИЛИ» расширяет: после AND записей не больше, чем после каждого условия по отдельности.