Базы данных. Введение: информация, данные и модели их представления

Введение: информация, данные и модели их представления

Прежде чем разбираться, как устроены базы данных, стоит понять, из чего они складываются. В основе всего лежат два тесно связанных, но не тождественных понятия — информация и данные. Разница между ними определяет, что именно компьютер способен обработать, а что останется для него бесполезным набором слов.

Информация и данные: в чём различие

Начнём с базовых определений, на которых держится вся тема.

Под такое определение подпадает очень многое: книга, научная статья, сайт, финансовый отчёт, любой документ, видеоролик или аудиозапись. Перечислять можно бесконечно, ведь информация принимает самые разные формы. Беда лишь в том, что далеко не каждую из этих форм компьютер способен легко и быстро обработать.

Отсюда следует важная мысль: информацию можно превратить в данные, а из данных — обратно извлечь информацию. Чтобы совершить первый переход, сведения нужно собрать, привести к формальному виду и перенести на компьютерные носители. Обратный путь требует другого: данные приходится проанализировать и на основе этого анализа сделать выводы.

Формализация: превращаем сведения в структуру

Ключевым звеном при получении данных из информации выступает формализация. Именно она отделяет «сырой» текст от того, с чем сможет работать программа.

Разберём на примере. Прочитаем небольшой фрагмент: «Иван Степанович Белкин с 2005 года живёт в Москве на улице Ленина. Он занимает трёхкомнатную квартиру в доме номер сто двадцать девять». Перед нами информация — но никак не формализованная.

Теперь представим те же самые сведения в виде таблицы, где отдельные столбцы отведены под имя, год, город, улицу, номер дома и число комнат. Содержание осталось прежним, однако форма изменилась кардинально: данные обрели ясную структуру. Такая таблица и есть образец формализованной информации.

Разница видна сразу, стоит поставить конкретную задачу. Чтобы узнать номер дома Ивана Степановича из текста, человеку нужно прочитать фразу и осмыслить её. Компьютерная программа за него этого не сделает — современные машины почти беспомощны перед неформализованной информацией. Но как только те же сведения оказываются в таблице, к ним можно применить, скажем, фильтры электронных таблиц и отыскать нужное значение автоматически.

Вывод напрашивается сам собой: чтобы подключить к работе со сведениями вычислительную технику, информацию необходимо формализовать, то есть превратить в данные.

Базы данных и СУБД

Таблица — далеко не единственный способ придать информации строгую форму. Формализовать сведения можно по-разному:

• с помощью таблиц;
• через древовидные структуры;
• посредством языков структурирования;
• и другими методами.

Когда данные упорядочены по единому принципу и логически связаны между собой, мы уже говорим о базе данных.

База данных — это логически связанные данные, формализованные каким-либо единым способом так, чтобы их могла обрабатывать вычислительная машина.

Создают базы данных и управляют ими в специальных программах — системах управления базами данных, сокращённо СУБД. Такие системы позволяют надёжно хранить внушительные объёмы сведений, ограждать их от несанкционированного доступа, быстро искать записи по заданным критериям, а также редактировать и удалять данные.

Главной характеристикой любой СУБД считается именно модель данных. В современных системах применяют несколько таких моделей:

• иерархическую;
• сетевую;
• реляционную;
• No SQL (нереляционную);
• постреляционную;
• объектно-ориентированную;
• многомерную.

Иерархическая модель уже считается устаревшей, и всё же кое-где она продолжает служить. Как правило, речь идёт о старых информационных системах, где накоплены огромные массивы данных, используемых в научных целях. Заменить подобные системы стоит очень дорого, поэтому они и работают до сих пор на прежней основе.

Сегодня фактическим стандартом стала реляционная модель данных — её поддерживает подавляющее большинство СУБД. При этом постреляционная модель и решения класса No SQL набирают всё большую популярность, постепенно расширяя круг задач, где их применение оказывается оправданным.

Связка «информация — формализация — данные» задаёт логику всей темы. Информация существует в свободной форме и понятна человеку, но недоступна для машинной обработки. Формализация приводит её к строгой структуре, а результат — данные — уже подходят для хранения и анализа средствами компьютера. База данных надстраивается над этим фундаментом, объединяя формализованные сведения по единой модели.

Выбор модели данных стоит соотносить с характером задачи. Для большинства прикладных систем достаточно реляционной модели с её проверенной надёжностью и повсеместной поддержкой. Крупным проектам с гибкими или слабоструктурированными данными ближе решения No SQL, а научным системам с историческим наследием порой приходится мириться даже с устаревшей иерархической моделью — просто потому, что её замена обходится слишком дорого.