2.3.1. Основные элементы СУБД типа dBASE

Напомним некоторые термины, используемые в теории реляционных баз данных. Будем представлять информацию, составляющую базу данных, в виде совокупности прямоугольных таблиц.

Поле - наименьший поименованный элемент информации, хранящейся в БД и рассматриваемой как единое целое (рис. 6.7).

Поле может быть представлено числом, буквами или их сочетанием (текстом). Например, в телефонном справочнике полями являются фамилия и инициалы, адрес, номер телефона, т.е. три поля, причем все текстовые (номер телефона также рассматривается как некоторый текст).

Рис. 6.7. Представление информации в реляционной БД

Запись - совокупность полей, соответствующих одному объекту. Так, абоненту телефонной сети соответствует запись, состоящая из трех полей.

Файл - совокупность связанных по какому-либо признаку записей (т.е. отношение, таблица). Таким образом, в простом случае база данных есть файл.

Все данные в БД разделены по типам. Говоря точнее, вся информация полей, принадлежащих одному столбцу (домену), имеет один и тот же тип. Такой подход позволяет ЭВМ организовать контроль вводимой информации.

При определении полей БД каждое поле может быть отнесено к одному из следующих типов:

• символьный тип, обозначение С (character);

• числовой тип, обозначение N (numeric);

• логический тип, обозначение L (logical);

• тип даты, обозначение Data;

• примечаний, обозначение Memo.

Каждый тип служит для хранения специфической информации. В поле типа С можно помещать любые имеющиеся на клавиатуре символы: буквы, цифры, знаки препинания и т.д. Символьное поле хранится как текст, выровненный по левому краю. Над символьными полями нельзя выполнять каких-либо вычислений.

В числовом поле могут быть только цифры, знаки «плюс» и «минус», десятичная точка. Числа выровнены по правому краю. Над числовыми полями можно выполнять вычисления.

Поле логического типа содержит величины, которые могут принимать только одно из двух значений: истинно или ложно.

Поле типа даты может содержать реальные даты в представлении, принятом в США (месяц/день/год) или в европейских странах.

Описание всех имен, типов и размеров полей составляют структуру базы данных, которая хранится в памяти вместе с данными. Эту структуру всегда можно просмотреть и при необходимости исправить. Следует различать структуру файла и информацию, содержащуюся в нем. Основное различие между структурой и информацией состоит в том, что структура остается неизменной, а информация меняется при каждом редактировании или вводе.

Семейство СУБД dBASE. Среди СУБД для ПК наиболее распространенным в мире является семейство dBASE фирмы «Ashton-Tate». Такая популярность объясняется отчасти исторически, так как эта СУБД появилась одной из первых на рынке программных продуктов данного профиля; не в меньшей степени этому способствовала удачность заложенных основ конструкции СУБД и командного языка. Одна из наиболее широко используемых (в настоящее время устаревших) версий этого семейства - dBASE III+.

В новой версии dBASE IV концепция СУБД и командный язык получили значительное развитие, позволившее устранить недостатки предыдущей версии, а также существенно обогатить палитру средств обработки данных и улучшить интерфейс пользователя.

К числу СУБД реляционного типа, предназначенных для ПК, относятся семейство dBASE (dBASE II, III, III+ и IV), Clipper, Foxbase, R:BASE, Paradox и др. В этих СУБД записи и, соответственно, поля имеют обычно фиксированную длину (чаще всего длина такой записи достигает 4000...5000 байт). Исключение составляют поля типа Memo, используемые, например, в СУБД семейства dBASE. Число полей в перечисленных СУБД варьируется от 128 до 1024.

Длина поля зависит от типа поля и может составлять от 255 до 4000 байт для текстовых полей, до 20 байт для числовых полей и имеет фиксированные значения для полей типа даты (8 байт) и логических полей (1 байт). Поле типа Memo служит для хранения больших массивов текстовой информации и хранится в отдельном файле БД, но воспринимается как поле в составе основного файла БД. Это поле имеет плавающую длину, определяемую объемом введенной текстовой информации, и может достигать 32767 байт.

Большинство СУБД реляционного типа для ПК позволяют создавать файлы с числом записей до 1 млрд. и объемом до 2 Гбайт. Обычно ограничением на число и объем записей, в первую очередь, выступает емкость внешней памяти ПК на магнитных дисках.

В состав многих СУБД, предназначенных для работы на ПК, входят три основных компонента: командный язык, интерпретирующая система или компилятор для преобразования команд к выполнимому виду и средства взаимодействия пользователя с СУБД (интерфейс пользователя).

Командный язык служит для выполнения и обеспечения требуемых операций с данными - позволяет создавать структуры файлов БД и манипулировать данными, создавать прикладные программы, экранные формы ввода и вывода информации и т.д. Структура и возможности языка в значительной степени определяют облик конкретной СУБД, ее возможности. В состав командного языка ПК также обычно входят специальные команды по установке параметров и состояний системы (SET-команды), а также функции, предназначенные для различных видов обработки данных и выполнения вспомогательных действии.

В СУБД команды можно выполнять по одной (после набора с клавиатуры) или группами команд в автоматическом режиме, предварительно записанных в специальный (программный) файл. Команды языка СУБД записываются в текстовой форме, близкой к обычному языку. Для того чтобы ПК могла выполнять такую команду, ее надо преобразовать в вид исполнимых машинных команд.

Существует два принципиально различных способа такого преобразования. В первом способе используется интерпретирующая система, которая преобразует поочередно команды в исполнимый вид перед их непосредственным выполнением. Во втором способе сначала вся исходная программа преобразуется (компилируется) в программу из исполнимых машиной команд и затем эта программа выполняется.

Первый способ выполнения команд СУБД имеет то преимущество, что исходная программа занимает сравнительно немного места и памяти. Кроме того, этот способ позволяет выполнять команды по одной в режиме ввода с клавиатуры или в режиме, управляемом с помощью меню. Однако выполнение исходной программы посредством интерпретации команд происходит достаточно медленно. Второй способ в отличие от первого позволяет выполнять программу значительно быстрее, но программа, составленная из машинных команд, занимает значительно больше оперативной памяти.

Взаимодействие пользователя с СУБД, в которой используется интерпретирующая система, обычно может осуществляться в режиме, управляемом с помощью меню, и реже, ввода команд с клавиатуры. Первый режим дает возможность пользователям работать с пакетом СУБД, не зная командного языка. Содержание выполняемых команд записывается в позициях меню на естественном языке. Пользователь выбирает нужную позицию меню и нажимает клавишу исполнения команды. Обычно в меню включают достаточно широкий круг команд языка СУБД, позволяющих выполнять многие операции по обработке данных, однако далеко не все. При использовании режима ввода команд с клавиатуры требуется знать их синтаксис и способы применения. Этот режим применяется уже более подготовленными пользователями. Признаком данного режима СУБД служит какой-либо знак (например, точка в левом нижнем углу экрана), который служит приглашением для набора команды. В дальнейшем для простоты будем называть этот режим просто командным.

Последние версии таких СУБД, как dBASE, RBASE и др., содержат генераторы прикладных программ, позволяющие пользователям без знания командного языка создавать программы средней степени сложности. Эти средства могут применяться как неподготовленными пользователями, так и профессиональными программистами для уменьшения трудозатрат при разработке прикладных программ.

Как уже отмечалось, первой созданной в этом классе программой была dBASE II, созданная Уэйном Рэтлиффом (США) в 1981г. Варианты этой системы до сих пор используются для целей обучения на учебных ЭВМ. Вскоре эта система была усовершенствована, а ее возможности расширены. Появились СУБД dBASE III и dBASE III+, ставшие на долгое время стандартом систем управления базами данных для персональных компьютеров. Позже получили распространение системы FoxBase, FoxPro и Clipper - все имеющие набор команд, похожий на СУБД семейства dBASE, и использующие ту же организацию данных в файлах с типичным расширением .dbf (Data Base File - файл базы данных), СУБД dBASE IV. Языки этих систем послужили основой для создания огромного числа прикладных информационно-поисковых систем, автоматизированных рабочих мест (АРМ) в различных предметных областях.

Система управления базами данных dBASE IV значительно усилена по сравнению с dBASE III+ по многим параметрам (ниже в скобках указаны данные для dBASE III+). В частности, можно создавать двумерные массивы переменных общим объемом до 1170 элементов, может быть открыто до 99 (16) файлов, увеличено максимальное число переменных - 15000 (265), число полей в файлах БД - 255 (128), число открытых индексных файлов -10 (7) и т.д. Как уже отмечалось выше, командный язык dBASE IV значительно расширен и улучшен по сравнению с командным языком dBASE III+.

Включение в язык dBASE IV новых команд позволило существенно улучшить следующие функции пакета СУБД семейства dBASE:

разработку иерархических систем меню прикладных задач;

разработку экранных форм ввода и вывода данных;

организацию ввода и вывода информации в отдельные окна на экране;

вывод данных на печать;

возможности по поиску и обработке данных в файлах БД;

обеспечение работы в среде ЛВС и др.

Команды типичной СУБД для персональных компьютеров предназначены для выполнения следующих функций:

• описания БД;

• наполнения БД;

• редактирования БД;

• поиска информации в БД;

• формирования и вывода на экран или принтер информации в виде отчетов.

Представление о возможностях пакета dBASE IV можно получить при знакомстве с управляющим центром (УЦ). реализующим интерфейс пользователя, управляемый меню. В состав УЦ входят шесть меню:

• меню Data («Данные») для создания, изменения структуры файлов БД, ввода, обновления и отображения данных на экране;

• меню Queries («Запросы») для формирования и выполнения запросов на выборку и обновление данных;

• меню Forms («Формы») для разработки экранных форм ввода и вывода информации;

• меню Reports («Отчеты») для разработки форм отчетов и вывода их на печать;

• меню Labels («Марки») для разработки форм марок и вывода их на печать;

• меню Applications («Прикладные программы») - генератор разработки прикладных программ.

Функции УЦ и расположение меню на экране отражают последовательность работы пользователя при разработке прикладной информационной задачи. Работа обычно начинается с создания структуры файлов БД, которые требуются для ее решения. Возможные типы файлов приведены в табл. 6.1.

После создания структур файлов БД прикладной задачи требуется ввести в них данные.

Ввод и обновление данных в меню «Данные» выполняется на экране в стандартных формах. Эти формы не всегда вполне удобны для пользователя. В УЦ предусмотрено меню «Формы», позволяющее разрабатывать собственные экранные формы для ввода и вывода информации.

Таблица 6.1

Типы файлов и их расширения

Отбор информации из одного или нескольких файлов БД можно выполнить с помощью меню «Запросы». Отобранные данные можно выводить на экран в разработанных ранее формах или на печать.

Меню «Запросы» позволяет также связывать между собой несколько файлов БД, что дает возможность при разработке структуры файлов БД прикладной задачи избежать дублирования информации.

Завершающий этап процесса обработки информации - вывод полученных данных на экран, принтер или внешние носители. Для генерации форм выходных документов предназначено меню «Отчеты».

Таким образом, меню УЦ позволяет выполнять все этапы процесса обработки информации, начиная от ее записи на носители и завершая выдачей необходимых выходных документов.

Панель УЦ состоит из шести окон. Окно Data содержит имена файлов БД. Окно Queries показывает имена файлов запросов на выборку и обновление данных. В окно Forms высвечиваются имена файлов экранных форм ввода и вывода информации. Окно Reports содержит имена файлов форм отчетов, а окно Labels - имена файлов форм марок.

Крайнее справа окно Applications высвечивает имена программ или любых текстовых файлов.

Для создания файлов соответствующих типов в окнах панели УЦ имеется позиция <Create> (создать). После выбора этой позиции высвечиваются экраны, предназначенные для выполнения операций по созданию файла соответствующего типа. Эти же экраны раскрываются и при выборе имени файла в окне.

Помимо основных функций работы с файлами различных типов управляющий центр обычно имеет широкий набор сервисных функций, позволяющих работать с каталогами, определять макропоследовательности клавиш, выполнять экспорт и импорт данных в файлы других систем, защищать данные, устанавливать параметры системы, копировать, переименовывать, удалять файлы, запускать DOS-программы и т.д.

Напомним некоторые термины, используемые в теории реляционных баз данных. Будем представлять информацию, составляющую базу данных, в виде совокупности прямоугольных таблиц.

Поле - наименьший поименованный элемент информации, хранящейся в БД и рассматриваемой как единое целое (рис. 6.7).

Поле может быть представлено числом, буквами или их сочетанием (текстом). Например, в телефонном справочнике полями являются фамилия и инициалы, адрес, номер телефона, т.е. три поля, причем все текстовые (номер телефона также рассматривается как некоторый текст).

Рис. 6.7. Представление информации в реляционной БД

Запись - совокупность полей, соответствующих одному объекту. Так, абоненту телефонной сети соответствует запись, состоящая из трех полей.

Файл - совокупность связанных по какому-либо признаку записей (т.е. отношение, таблица). Таким образом, в простом случае база данных есть файл.

Все данные в БД разделены по типам. Говоря точнее, вся информация полей, принадлежащих одному столбцу (домену), имеет один и тот же тип. Такой подход позволяет ЭВМ организовать контроль вводимой информации.

При определении полей БД каждое поле может быть отнесено к одному из следующих типов:

• символьный тип, обозначение С (character);

• числовой тип, обозначение N (numeric);

• логический тип, обозначение L (logical);

• тип даты, обозначение Data;

• примечаний, обозначение Memo.

Каждый тип служит для хранения специфической информации. В поле типа С можно помещать любые имеющиеся на клавиатуре символы: буквы, цифры, знаки препинания и т.д. Символьное поле хранится как текст, выровненный по левому краю. Над символьными полями нельзя выполнять каких-либо вычислений.

В числовом поле могут быть только цифры, знаки «плюс» и «минус», десятичная точка. Числа выровнены по правому краю. Над числовыми полями можно выполнять вычисления.

Поле логического типа содержит величины, которые могут принимать только одно из двух значений: истинно или ложно.

Поле типа даты может содержать реальные даты в представлении, принятом в США (месяц/день/год) или в европейских странах.

Описание всех имен, типов и размеров полей составляют структуру базы данных, которая хранится в памяти вместе с данными. Эту структуру всегда можно просмотреть и при необходимости исправить. Следует различать структуру файла и информацию, содержащуюся в нем. Основное различие между структурой и информацией состоит в том, что структура остается неизменной, а информация меняется при каждом редактировании или вводе.

Семейство СУБД dBASE. Среди СУБД для ПК наиболее распространенным в мире является семейство dBASE фирмы «Ashton-Tate». Такая популярность объясняется отчасти исторически, так как эта СУБД появилась одной из первых на рынке программных продуктов данного профиля; не в меньшей степени этому способствовала удачность заложенных основ конструкции СУБД и командного языка. Одна из наиболее широко используемых (в настоящее время устаревших) версий этого семейства - dBASE III+.

В новой версии dBASE IV концепция СУБД и командный язык получили значительное развитие, позволившее устранить недостатки предыдущей версии, а также существенно обогатить палитру средств обработки данных и улучшить интерфейс пользователя.

К числу СУБД реляционного типа, предназначенных для ПК, относятся семейство dBASE (dBASE II, III, III+ и IV), Clipper, Foxbase, R:BASE, Paradox и др. В этих СУБД записи и, соответственно, поля имеют обычно фиксированную длину (чаще всего длина такой записи достигает 4000...5000 байт). Исключение составляют поля типа Memo, используемые, например, в СУБД семейства dBASE. Число полей в перечисленных СУБД варьируется от 128 до 1024.

Длина поля зависит от типа поля и может составлять от 255 до 4000 байт для текстовых полей, до 20 байт для числовых полей и имеет фиксированные значения для полей типа даты (8 байт) и логических полей (1 байт). Поле типа Memo служит для хранения больших массивов текстовой информации и хранится в отдельном файле БД, но воспринимается как поле в составе основного файла БД. Это поле имеет плавающую длину, определяемую объемом введенной текстовой информации, и может достигать 32767 байт.

Большинство СУБД реляционного типа для ПК позволяют создавать файлы с числом записей до 1 млрд. и объемом до 2 Гбайт. Обычно ограничением на число и объем записей, в первую очередь, выступает емкость внешней памяти ПК на магнитных дисках.

В состав многих СУБД, предназначенных для работы на ПК, входят три основных компонента: командный язык, интерпретирующая система или компилятор для преобразования команд к выполнимому виду и средства взаимодействия пользователя с СУБД (интерфейс пользователя).

Командный язык служит для выполнения и обеспечения требуемых операций с данными - позволяет создавать структуры файлов БД и манипулировать данными, создавать прикладные программы, экранные формы ввода и вывода информации и т.д. Структура и возможности языка в значительной степени определяют облик конкретной СУБД, ее возможности. В состав командного языка ПК также обычно входят специальные команды по установке параметров и состояний системы (SET-команды), а также функции, предназначенные для различных видов обработки данных и выполнения вспомогательных действии.

В СУБД команды можно выполнять по одной (после набора с клавиатуры) или группами команд в автоматическом режиме, предварительно записанных в специальный (программный) файл. Команды языка СУБД записываются в текстовой форме, близкой к обычному языку. Для того чтобы ПК могла выполнять такую команду, ее надо преобразовать в вид исполнимых машинных команд.

Существует два принципиально различных способа такого преобразования. В первом способе используется интерпретирующая система, которая преобразует поочередно команды в исполнимый вид перед их непосредственным выполнением. Во втором способе сначала вся исходная программа преобразуется (компилируется) в программу из исполнимых машиной команд и затем эта программа выполняется.

Первый способ выполнения команд СУБД имеет то преимущество, что исходная программа занимает сравнительно немного места и памяти. Кроме того, этот способ позволяет выполнять команды по одной в режиме ввода с клавиатуры или в режиме, управляемом с помощью меню. Однако выполнение исходной программы посредством интерпретации команд происходит достаточно медленно. Второй способ в отличие от первого позволяет выполнять программу значительно быстрее, но программа, составленная из машинных команд, занимает значительно больше оперативной памяти.

Взаимодействие пользователя с СУБД, в которой используется интерпретирующая система, обычно может осуществляться в режиме, управляемом с помощью меню, и реже, ввода команд с клавиатуры. Первый режим дает возможность пользователям работать с пакетом СУБД, не зная командного языка. Содержание выполняемых команд записывается в позициях меню на естественном языке. Пользователь выбирает нужную позицию меню и нажимает клавишу исполнения команды. Обычно в меню включают достаточно широкий круг команд языка СУБД, позволяющих выполнять многие операции по обработке данных, однако далеко не все. При использовании режима ввода команд с клавиатуры требуется знать их синтаксис и способы применения. Этот режим применяется уже более подготовленными пользователями. Признаком данного режима СУБД служит какой-либо знак (например, точка в левом нижнем углу экрана), который служит приглашением для набора команды. В дальнейшем для простоты будем называть этот режим просто командным.

Последние версии таких СУБД, как dBASE, RBASE и др., содержат генераторы прикладных программ, позволяющие пользователям без знания командного языка создавать программы средней степени сложности. Эти средства могут применяться как неподготовленными пользователями, так и профессиональными программистами для уменьшения трудозатрат при разработке прикладных программ.

Как уже отмечалось, первой созданной в этом классе программой была dBASE II, созданная Уэйном Рэтлиффом (США) в 1981г. Варианты этой системы до сих пор используются для целей обучения на учебных ЭВМ. Вскоре эта система была усовершенствована, а ее возможности расширены. Появились СУБД dBASE III и dBASE III+, ставшие на долгое время стандартом систем управления базами данных для персональных компьютеров. Позже получили распространение системы FoxBase, FoxPro и Clipper - все имеющие набор команд, похожий на СУБД семейства dBASE, и использующие ту же организацию данных в файлах с типичным расширением .dbf (Data Base File - файл базы данных), СУБД dBASE IV. Языки этих систем послужили основой для создания огромного числа прикладных информационно-поисковых систем, автоматизированных рабочих мест (АРМ) в различных предметных областях.

Система управления базами данных dBASE IV значительно усилена по сравнению с dBASE III+ по многим параметрам (ниже в скобках указаны данные для dBASE III+). В частности, можно создавать двумерные массивы переменных общим объемом до 1170 элементов, может быть открыто до 99 (16) файлов, увеличено максимальное число переменных - 15000 (265), число полей в файлах БД - 255 (128), число открытых индексных файлов -10 (7) и т.д. Как уже отмечалось выше, командный язык dBASE IV значительно расширен и улучшен по сравнению с командным языком dBASE III+.

Включение в язык dBASE IV новых команд позволило существенно улучшить следующие функции пакета СУБД семейства dBASE:

разработку иерархических систем меню прикладных задач;

разработку экранных форм ввода и вывода данных;

организацию ввода и вывода информации в отдельные окна на экране;

вывод данных на печать;

возможности по поиску и обработке данных в файлах БД;

обеспечение работы в среде ЛВС и др.

Команды типичной СУБД для персональных компьютеров предназначены для выполнения следующих функций:

• описания БД;

• наполнения БД;

• редактирования БД;

• поиска информации в БД;

• формирования и вывода на экран или принтер информации в виде отчетов.

Представление о возможностях пакета dBASE IV можно получить при знакомстве с управляющим центром (УЦ). реализующим интерфейс пользователя, управляемый меню. В состав УЦ входят шесть меню:

• меню Data («Данные») для создания, изменения структуры файлов БД, ввода, обновления и отображения данных на экране;

• меню Queries («Запросы») для формирования и выполнения запросов на выборку и обновление данных;

• меню Forms («Формы») для разработки экранных форм ввода и вывода информации;

• меню Reports («Отчеты») для разработки форм отчетов и вывода их на печать;

• меню Labels («Марки») для разработки форм марок и вывода их на печать;

• меню Applications («Прикладные программы») - генератор разработки прикладных программ.

Функции УЦ и расположение меню на экране отражают последовательность работы пользователя при разработке прикладной информационной задачи. Работа обычно начинается с создания структуры файлов БД, которые требуются для ее решения. Возможные типы файлов приведены в табл. 6.1.

После создания структур файлов БД прикладной задачи требуется ввести в них данные.

Ввод и обновление данных в меню «Данные» выполняется на экране в стандартных формах. Эти формы не всегда вполне удобны для пользователя. В УЦ предусмотрено меню «Формы», позволяющее разрабатывать собственные экранные формы для ввода и вывода информации.

Таблица 6.1

Типы файлов и их расширения

Отбор информации из одного или нескольких файлов БД можно выполнить с помощью меню «Запросы». Отобранные данные можно выводить на экран в разработанных ранее формах или на печать.

Меню «Запросы» позволяет также связывать между собой несколько файлов БД, что дает возможность при разработке структуры файлов БД прикладной задачи избежать дублирования информации.

Завершающий этап процесса обработки информации - вывод полученных данных на экран, принтер или внешние носители. Для генерации форм выходных документов предназначено меню «Отчеты».

Таким образом, меню УЦ позволяет выполнять все этапы процесса обработки информации, начиная от ее записи на носители и завершая выдачей необходимых выходных документов.

Панель УЦ состоит из шести окон. Окно Data содержит имена файлов БД. Окно Queries показывает имена файлов запросов на выборку и обновление данных. В окно Forms высвечиваются имена файлов экранных форм ввода и вывода информации. Окно Reports содержит имена файлов форм отчетов, а окно Labels - имена файлов форм марок.

Крайнее справа окно Applications высвечивает имена программ или любых текстовых файлов.

Для создания файлов соответствующих типов в окнах панели УЦ имеется позиция <Create> (создать). После выбора этой позиции высвечиваются экраны, предназначенные для выполнения операций по созданию файла соответствующего типа. Эти же экраны раскрываются и при выборе имени файла в окне.

Помимо основных функций работы с файлами различных типов управляющий центр обычно имеет широкий набор сервисных функций, позволяющих работать с каталогами, определять макропоследовательности клавиш, выполнять экспорт и импорт данных в файлы других систем, защищать данные, устанавливать параметры системы, копировать, переименовывать, удалять файлы, запускать DOS-программы и т.д.