что такое база данных приведите примеры
Что такое база данных: принципы работы, лучшие СУБД
Что такое база данных, пожалуй, знает каждый – это место, где хранится структурированная информация и к которой у владельца всегда есть доступ. БД облегчают работу сервисов, приложений, магазинов, предприятий – сферы их использования по-настоящему неисчерпаемы.
Существуют различные типы баз данных, каждая из которых заточена под выполнение определенных задач. Также необходимы системы управления, СУБД, чтобы настраивать, вносить данные, своевременно обрабатывать запросы. Больше о принципах работы баз данных и лучших СУБД вы узнаете из нашего материала.
Суть базы данных
Что же такое база данных? База данных – это хранилище определенной информации. Она используется во многих сферах, где необходимо собирать и сохранять большой объем материала. Например, в различные веб-разработки, интернет-магазины, сайты покупки билетов и так далее.
Все, что хранится в базе данных доступно для изменения и извлечения при необходимости.
Система базы данных представляет собой хранилище, куда приложение заносит полученную информацию. У небольших приложений она встроенная, но для сохранения объема памяти рекомендуется пользоваться отдельной.
Суть базы данных
Все материалы в базе данных взаимодействуют определенным образом: за изменением одной строчки следуют изменения других данных. Это упрощает работу с большим объемом информации.
Но база данных требуется не для всего. Если у вас одностраничный сайт (лэндинг), который предназначен для рекламы и ознакомления с товаром или услугой, то создание базы данных вовсе не требуется.
Пример использования базы данных в web-разработке
Использование базы данных в сфере веб-программирования необходимо только в некоторых случаях. Задайтесь вопросами:
Ваш Путь в IT начинается здесь
Рассмотрим сайт с ведением дневника. Здесь необходимо предусмотреть хотя бы один вид формы для заполнения с несколькими полями: дата, настроение, описание дня, главные мысли и так далее.
Это может быть краткий обзор по дням, либо что-то более сложное и изобретательное.
В отличие от своих бумажных аналогов, электронные варианты дневников могут иметь множество функций. Например, простого анализа: можно увидеть, какой день был самым веселым, самым грустным, в какой день было больше всего записей и так далее.
Для того чтобы не просто хранить данные и иметь доступ к ним, но и анализировать их, обрабатывать и делать определенные расчеты, были созданы базы данных.
Система хранения информации в базах данных
Структура база данных представлена тремя уровнями от большего к меньшему:
База данных
База данных — это высокоуровневое понятие, которое означает объединение совокупности данных, хранимых для выполнения одной цели.
Для большинства современных сайтов создаются отдельные базы данных, внутри которых будет храниться вся информация. Для нашего примера личного онлайн-дневника также понадобится определенная база данных.
Система хранения информации в базах данных
Таблица
Таблица – часть базы данных. Это один из ее компонентов. В одной БД может храниться огромное количество таблиц.
Если представить, что большой шкаф – это база данных, то все, что лежит внутри, например, куча коробок – это таблицы.
Таблицы предназначены для укомплектовки одного типа информации, например, списка городов, пользователей сайта или библиотечного каталога.
Она может быть представлен в виде обычного Exсel-файла, или простого набора строк и столбцов.
Мы в GeekBrains каждый день обучаем людей новым профессиям и точно знаем, с какими трудностями они сталкиваются. Вместе с экспертами по построению карьеры поможем определиться с новой профессией, узнать, с чего начать, и преодолеть страх изменений.
Карьерная мастерская это:
Уже 50 000 человек прошли мастерскую и сделали шаг к новой профессии!
Запишитесь на бесплатный курс и станьте ближе к новой карьере:
Зарегистрироваться и получить подарки
Каждый из пользователей ПК уже умеет обращаться с такими файлами и представляет, как они выглядят. Вы самостоятельно можете определить количество строк и столбцов, заголовки и внести необходимую информацию для хранения.
Тот же процесс и в системе базы данных. При создании таблицы внутри системы, пользователь так же самостоятельно определяет ее вид и структуру.
Запись
Запись — меньший уровень из всей системы. Это часть таблицы, то есть ее содержимое. Запись нельзя разбить на части. Например, если пользователь заполняет электронную форму на сайте, то вся его информация уходит в базу данных как одна отдельная запись, которая занимает место в одной из таблиц. Запись может состоять из множества столбцов и их значений, который заранее определяются.
Попробуем рассмотреть, как бы выглядела база данных пользователей онлайн-дневника, приведенного в пример выше.
Реляционные базы данных
Этот вид базы данных представлен связанными между собой таблицами, в которых каждая строка подразумевает собой запись. Название «реляционные» происходит из взаимосвязи объектов в базе данных.
Предположим, что у вас имеется таблица с данными об учащихся и таблица с успеваемостью целого курса, которая включает в себя номер курса, полученную оценку и идентификационный номер студента. В этом случае каждая строка с оценками будет соотносится с данными студента.
Реляционные базы данных
Для запроса информации из реляционных баз данных используются SQL-подобные языки. Они имеют встроенную поддержку операции объединения. Сами по себе для упрощения работы реляционные базы могут индексировать столбцы. Организованная система строения базы позволяет определять схемы до момента ввода данных, что ускоряет работу базы и доступ к информации.
NoSQL базы данных
Существует нереляционные базы данных. В отличие от реляционных они не имеют общей структурированной схемы для записей. Большая часть NoSQL баз содержит JSON записи. Разные записи могут содержать разные поля.
Такая группа баз данных называется NoSQL (Not only SQL — не только SQL). Несмотря на то, что большинство NoSQL баз данных поддерживают SQL, не стоит выбирать именно этот вариант использования. Рассмотрим 4 вида баз данных NoSQL.
Начальной единицей в этой системе является документ, каждый из которых определяется как своего рода запись – JSON. В зависимости от документа может различаться его схема, количество полей и так далее. Документные базы данных позволяют индексировать некоторые поля для ускорения анализа запросов.
С помощью таких БД очень легко обрабатывать большой объем информации, используя параллельные вычисления, так как все элементы в них не имеют между собой связи ни структурной, ни логической.
Начальная единица таких баз данных – колонка таблицы. Сохранение новой информации каждый раз задействует новый столбец, поэтому из такой базы данных очень легко получить нужную информацию. Колоночный вариант сохранения данных позволяет лучше сжимать содержимое из-за своей однородности.
Если вам в ходе использования базы данных каждый раз необходимо обращаться сразу к нескольким блокам информации, то лучше всего применять колоночные базы данных. Так как при поиске они считывают столбец, а не целую строку как в других видах БД. Это ускоряет и облегчает процесс поиска.
Такие базы данных работают исключительно на основе ключа. В них вы можете запрашивать только определенный ключ и затем получать его значение.
NoSQL базы данных
В таких базах данных нельзя обратиться сразу к нескольким блокам информации и получить данные из нескольких строк/столбцов. Например, вы не сможете выбрать сразу все записи с упоминанием города Москва. Преимущество баз ключ-значение заключается в поле времени жизни (Time-to-Live, TTL), в котором можно задать отдельно для каждой записи и состояния, когда их нужно удалить из базы данных программ.
Необходимо определять уникальные ключи, хорошие идентификаторы, основанные на заранее известных вам данных. Зачастую они дороже, чем другие типы баз данных, так как используют оперативную память.
Эти базы данных в первую очередь используются для кэширования, так как имеют высокую скорость работы и не требуют сложных запросов. Поле времени жизни помогает избавляться от ненужных файлов без посторонней помощи. Такие БД могут использоваться для любых данных, которые требуют быстрых запросов и соответствуют формату ключ-значение.
В первую очередь такие базы данных были разработаны для работы с графовым материалом, например, социальные сети или сети знаний. Они содержат в себе узлы, которые отображают объекты базы данных, и ребра, которые показывают взаимосвязь между ними.
ТОП-5 систем управления базами данных
Система управления базами данных (сокращенно СУБД) – это программное обеспечение для создания и работы с базами данных.
Основной задачей СУБД является управление информацией, которая располагается как во внешней, так и в оперативной памяти. СУБД поддерживает языки баз данных, а также отвечает за копирование и восстановление информации после каких-либо сбоев.
MySQL
MySQL – самая распространенная система управления базами данных. Она используется во многих крупных компаниях, таких как Facebook, Wikipedia, Twitter, LinkedIn, Alibaba и других. MySQL представляет собой реляционную СУБД, которая относится к свободному программному обеспечению: она распространяется на условиях GNU Public License. Это достаточно быстрая и гибкая СУБД, которая отлично подходит для работы с мелкими и средними проектами.
Рассматривая плюсы MySQL, можно выделить в первую очередь большое разнообразие таблиц, от более известных MyISAM и InnoDB, до нестандартных HEAP и MERGE. В этом плане MySQL постоянно развивается и увеличивает число поддерживаемых таблиц. По сравнению с другими системами, MySQL отличается высокой скоростью работы. Еще одним преимуществом будет возможность одновременного доступа неограниченного числа пользователей. А объем данных может достигать до 50 миллионов. Этот вариант хорошо подходит, если вы рассматриваете работу с базой данных в табличной форме.
MySQL
Не слишком обширный функционал данной СУБД по сравнению с другими облегчает работу с ней.
С MySQL можно работать в двух режимах: текстовый и графический. Переход из одного режима в другой возможен благодаря приложению phpMyAdmin. Чтобы работать в этом приложении не нужно знать SQL-команды. Управление своей базой данных можете осуществлять через обычный браузер без дополнительных программ.
MySQL отлично подойдет тем, кому нужная быстрая, простая и понятная СУБД для работы с проектами.
PostgreSQL
Данный тип СУБД – объектно-реляционный. PostgreSQL есть в свободном доступе. Ее работа основана на языке SQL, однако, в отличие от MySQL, PostgreSQL поддерживает стандарт SQL-2011. Большим преимуществом данной системы управления баз данных является неограниченное количество записей в таблице и неограниченный размер базы данных.
В сравнении с MySQL СУБД PostgreSQL может похвастаться доскональным описанием всех функций и возможностей в официальной документации.
На данный момент PostgreSQL считается одной из самых продвинутых систем управления базами данных. По своему функционалу она весьма обширная и встает наравне с такой мощной СУБД, как Oracle.
SQLite
Если вы ищите компактную и встраиваемую СУБД, то обратите внимание на реляционную SQLite.
SQLite отличается быстротой работы, что достигается за счет хранения всех данных в одном файле и минимальному объему занимаемой памяти. Структура SQLite значительно отличается от более мощных СУБД, таких как MySQL и PostgreSQL. Из-за того, движок и интерфейс SQLite находятся в одной библиотеке, запросы и анализ информации производится очень быстро. Другие СУБД (MySQL, PostgreSQL, Oracle и т.д.) используют парадигму «клиент-сервер», когда взаимодействие происходит через сетевой протокол. Отличный вариант для работы с информационными базами данных.
Однако несмотря на плюсы данной СУБД, она имеет свои недостатки: отсутствие системы пользователей и невозможность увеличения производительности.
Oracle
Эта система управления данными относится к объектно-реляционному типу. Своим название она восходит к компании, создавшей эту систему – фирма Oracle. Также как и в SQL, здесь используется процедурное расширение под названием PL/SQL, а также язык Java.
Oracle зарекомендовала себя как надежная и стабильно работающая система, которая обеспечивает высокую защиту базы данных организаций и гарантирует безопасностью. Ей отдают предпочтение крупные корпорации, которые в первую очередь обращают внимание на возможность быстрого восстановления данных после сбоев, отлаженная процедура бэкапа, возможность масштабирования и другие ценные возможности.
Oracle
Но цена за использование данной СУБД намного выше, чем у других. Поэтому ее пользователи преимущественно большие фирмы, а не маленький или средние предприятия. Несмотря на все свои плюсы и опережение конкурентов по функционалу и характеристикам, цена на доступ и дальнейшее обслуживание Oracle опускает ее в рейтинге 2016 года в России на 6-е место.
MongoDB
Данный тип СУБД в первую очередь направлен на хранение иерархических структур данных. Также ее называют документоориентированной. По-другому, MongoDB – это документное хранилище без использования таблиц или схем, которое имеет открытый исходный код.
Высокую скорость работы обеспечивает несколько факторов. Во-первых, использование идентификатора, что позволяет производить быстрые операции над объектом. Во-вторых, так как MongoDB относится к классу нереляционных баз данных, значит она использует объектный язык запросов. Поэтому одинаковые на первый взгляд приложения будут отличаться производительностью в зависимости от использованной СУБД.
В отличие от более сложных СУБД, MongoDB имеет множество ограничений в функционале. Поэтому этот вариант следует выбирать при хранении баз данных несложных проектов.
Составьте четкие требования для выбора системы управления базой данных. Отталкивайте от того, что необходимо вам в первую очередь. Попробуйте несколько моделей баз данных и решите, что для вас наиболее удобно и выгодно.
Какие бывают базы данных
Объясняем на картинках.
Базы данных — это способ упорядочить информацию так, чтобы компьютер мог с ней легко работать, а человек мог пользоваться этими данными как ему удобно. Мы уже писали о базах данных в общем, теперь углубимся.
👉 Это знания скорее из области информатики, чем прикладного программирования. Если вы просто делаете сайты или обслуживаете интернет-магазин, вероятнее всего, вам из этого понадобятся только реляционные базы данных. Но когда вы захотите сделать более сложные приложения — например рекомендации товаров, — вам потребуются знания о других типах баз.
Считайте, что эта статья для расширения кругозора.
Три основных типа
В зависимости от того, какие данные нужно в ней хранить и как с ними работать, базы делятся на реляционные и нереляционные:
Реляционные
Реляционные базы данных ещё называют табличными, потому что все данные в них можно представить в виде разных таблиц. Одни таблицы связаны с другими, а другие — с третьими. Например, база данных покупок в магазине может выглядеть так:
Смотрите, у магазина есть две таблицы — с товарами и покупателями. Но когда один из них что-то покупает, то данные попадают в третью таблицу. В ней есть своя информация (количество купленных товаров) и ссылки на покупателя и сам товар. Если нужно, можно по этим связям попасть в нужную таблицу и узнать подробности о той или другой записи.
Если у покупателя поменяется номер телефона, то нам достаточно будет поменять это в одной таблице «Клиенты». Благодаря тому, что в «Покупки» записывается только код покупателя, нам не нужно менять имя больше нигде — данные сами обновятся автоматически, когда мы захотим посмотреть, кто именно купил табурет.
Сетевые
В отличие от реляционных баз, в сетевых между таблицами и записями может быть несколько разных связей, каждая из который отвечает за что-то своё.
Если мы возьмём базу данных с сайта Кинопоиска, то она может выглядеть так:
Особенность сетевой базы данных в том, что в ней запоминаются все связи и всё содержимое для каждой связи. Базе не нужно тратить время на поиск нужных данных, потому что вся информация об этом уже есть в специальных индексных файлах. Они показывают, какая запись с какой связана, и быстро выдают результат.
Например, вы посмотрели «Начало» Кристофера Нолана и вам понравился этот фильм. Когда вы перейдёте к списку фильмов, которые он ещё снял, база на сайте сделает так:
А главное — база сделает это очень быстро, потому что ей не нужно просматривать всю базу в поисках нужных фильмов. Она сразу видит, какие фильмы с чем связаны, и выдаёт ответ.
Иерархические
Иерархия — это когда есть вышестоящий, а есть его подчинённые, кто ниже. У них могут быть свои подчинённые и так далее. Мы уже касались такой модели, когда говорили про деревья и бустинг.
В такой базе данных сразу видно, к чему относятся записи, где они лежат и как до них добраться. Самый простой пример такой базы данных — хранение файлов и папок на компьютере:
Видно, что на диске C: есть много папок: Dropbox, eSupport, GDrive и все те, которые не поместились на экране.
Внутри папки GDrive есть ###_Inbox и #_Альбатрос, а внутри #_Альбатроса — десятки других папок. Если мы посмотрим на скриншот, то увидим, то должностная инструкция бухгалтера лежит с остальными файлами внутри папки Должностные и охрана труда, которая лежит внутри папки Инструкции.
Иерархическая база данных знает, кто кому подчиняется, и поэтому может быстро находить нужную информацию. Но такие базы можно организовать только в том случае, когда у вас есть чёткое разделение в данных, что главнее, а что ему подчиняется.
Главное о базах данных
База данных. Реляционная база данных
Что такое базы данных (БД) и зачем они нужны
База данных (БД) — это программа, которая позволяет хранить и обрабатывать информацию в структурированном виде.
БД это отдельная независимая программа, которая не входит в состав языка программирования. В базе данных можно сохранять любую информацию, чтобы позже получать к ней доступ.
Пример использования
Базы данных нужны для хранения информации. Чтобы получить полное понимание необходимости использования БД в современном веб-программировании, необходимо ответить на три вопроса:
Предположим, вы решили сделать сайт, где каждый пользователь может вести личный дневник наблюдения за погодой в своем городе.
Такой сайт должен иметь как минимум одну форму ввода со следующими полями: город, дата, температура, облачность, погодное явление, и так далее.
Каждый день наблюдатель записывает показания погоды в эту форму, чтобы когда-нибудь в будущем вернуться на сайт и посмотреть, какая была погода месяц или даже год назад.
Из этого примера следует, что программист каким-то образом должен сохранять данные из формы для дальнейшего использования.
Кроме обычного просмотра дневника погоды за месяц в виде таблицы, можно сделать и более сложный проект.
Например, чтобы электронный дневник чем-то качественно отличался от своего бумажного аналога, будет неплохо добавить туда возможности для простого анализа: показать какой день был самым холодным в ноябре или какой продолжительности была самая длинная серия пасмурных дней.
Получается, что данные надо не просто как-то хранить, но и иметь возможность их обрабатывать и анализировать.
Именно для этих целей и существуют базы данных.
Как хранится информация в БД
В основе всей структуры хранения лежат три понятия:
База данных
База данных — это высокоуровневное понятие, которое означает объединение совокупности данных, хранимых для выполнения одной цели.
Если мы делаем современный сайт, то все его данные будут храниться внутри одной базы данных. Для сайта онлайн-дневника наблюдений за погодой тоже понадобится создать отдельную базу данных.
Таблица
По отношению к базе данных таблица является вложенным объеком. То есть одна БД может содержать в себе множество таблиц.
Аналогией из реального мира может быть шкаф (база данных) внутри которого лежит множество коробок (таблиц).
Таблицы нужны для хранения данных одного типа, например, списка городов, пользователей сайта, или библиотечного каталога.
Таблицу можно представить как обычный лист в Excel-таблице, то есть совокупность строк и столбцов.
Наверняка каждый хоть раз имел дело с электронными таблицами (MS Excel).
Заполняя такую таблицу, пользователь определяет столбцы, у каждого из которых есть заголовок. В строках хранится информация.
В БД точно также: создавая новую таблицу, необходимо описать, из каких столбцов она состоит, и дать им имена.
Запись
Запись — это строка электронной таблицы.
Это неделимая сущность, которая хранится в таблице. Когда мы сохраняем данные веб-формы с сайта, то на самом деле добавляем новую запись в какую-то из таблиц базы данных. Запись состоит из полей (столбцов) и их значений. Но значения не могут быть какими угодно.
Определяя столбец, программист должен указать тип данных, который будет храниться в этом столбце: текстовый, числовой, логический, файловый и т.д. Это нужно для того, чтобы в будущем в базу не были записаны данные неверного типа.
Соберем всё вместе, чтобы понять, как будет выглядеть ведение дневника погоды при участии базы данных.
Теперь можно быть уверенными, что наблюдения наших пользователей не пропадут, и к ним всегда можно будет получить доступ.
Реляционная база данных
Английское слово „relation“ можно перевести как связь, отношение.
А определение «реляционные базы данных» означает, что таблицы в этой БД могут вступать в отношения и находиться в связи между собой.
Что это за связи?
Например, одна таблица может ссылаться на другую таблицу. Это часто требуется, чтобы сократить объём и избежать дублирования информации.
В сценарии с дневником погоды пользователь вводит название своего города. Это название сохраняется вместе с погодными данными.
Но можно поступить иначе:
Так мы решим сразу две задачи:
Связи между таблицами в БД бывают разных видов.
В примере выше использовалась связь типа «один-ко-многим», так как одному городу может соответствовать множество погодных записей, но не наоборот!
Бывают связи и других типов: «один-к-одному» и «многие-ко-многим», но они используются значительно реже.