Учебное пособие предназначено для студентов, изучающих в дисциплинах «Базы данных» и «Управление данными» языковые и программные средства создания баз данных и манипулирования данными. Рассматривается реляционная модель данных. Приводятся содержательные определения основных понятий из области проектирования реляционных баз данных. Язык SQL изучается на примере версии Access SQL (Microsoft Jet SQL), поскольку учебное пособие рассчитано на начинающего пользователя. Изучаются подмножества SQL: язык определения данных (DDL), язык манипулирования данными (DML) и язык запросов (DQL). Рассматриваются примеры выполнения команд языка SQL и типы запросов к базе данных. Обсуждаются приемы работы и предлагаются контрольные задания для самостоятельных занятий.
Введение
Как известно, для изучения нового языка требуется значительная затрата сил и времени, поэтому стоит остановиться на причинах, которые могут побудить к изучению языка SQL. SQL (Structured Query Language – язык структурированных запросов) является языком реляционных баз данных, которые уже на протяжении многих лет заслуженно пользуются признанием у разработчиков информационных систем. Сочетание простоты и наглядности основных понятий с их строгим математическим обоснованием обеспечили широкое распространение реляционных баз данных. SQL – это первый и единственный язык работы с базами данных, который получил широкое распространение и поддерживается всеми производителями коммерческих реляционных СУБД.
SQL не является отдельным программным продуктом, подобным офисным приложениям, системам программирования или CASEсистемам, его нельзя приобрести в компьютерном магазине. SQL является важнейшим компонентом методологии и технологии реляционных баз данных, неотъемлемой частью реляционной СУБД. Без SQL немыслимы разработка и эксплуатация реляционных баз данных.
В составе СУБД SQL выполняет множество функций. Его можно использовать в интерактивном режиме по принципу «запрос-ответ». SQL является подъязыком баз данных в обстановке прикладной программы, составленной на языке программирования. SQL – это язык запросов в приложениях многопользовательской клиент-серверной системы. SQL – это язык администрирования баз данных. Любому профессионалу, является ли он квалифицированным пользователем базы данных или прикладным программистом или администратором баз данных, необходимо знать язык SQL. Таким образом, знание языка SQL является обязательным для специалиста в области разработки и сопровождения баз данных.
SQL создавался в середине 1970-х годов сотрудниками фирмы IBM как высокоуровневый декларативный язык, основанный на реляционном исчислении. Предложения SQL описывают данные, которые необходимо получить, а не определяют способ поиска результата. Особенность предложений этого языка состоит в том, что они ориентированы в большей степени на конечный результат обработки данных, чем на процедуру этой обработки. Исходная версия языка называлась SEQUEL (Structured English QUEry Language – английский структурированный язык запросов) ясно говорит о намерении его авторов создать язык, близкий к естественному. И это им удалось. Команды SQL выглядят как обычные предложения английского языка, что упрощает их изучение и понимание.
Итак, SQL достаточно легок и понятен для освоения.
SQL является реляционным языком. Его осмысленное изучение предполагает знакомство с реляционной моделью данных. Основные концепции реляционной модели включают определение структуры и типов данных, определение множества операций, допустимых над элементами структуры данных, и определение правил целостности данных, регулирующих допустимые отношения между элементами структуры данных. Вследствие популярности реляционной модели в публикациях, посвященных методологии проектирования баз данных, всегда можно найти подробное описание реляционной модели (например, в [1–5]). SQL всегда был и остается актуальной проблемой методологии проектирования баз данных. На сей счет также имеется множество публикаций, в том числе учебного характера, как в печатных изданиях [6–8], так и в электронных ресурсах [9, 10]. Таким образом, самостоятельное изучение SQL на основе обширного методического обеспечения – вполне реальное дело.
Возникнув как фирменный стандарт, SQL по факту приобрел статус международного языка. Его первая полноценная версия известна как стандарт ANSI SQL-89. Этот стандарт оказался далек от совершенства, имел чрезвычайно общий характер и допускал очень широкое толкование. Опыт использования SQL позволил дополнить первый стандарт новыми возможностями, необходимыми для реализации языка в составе коммерческих СУБД. На этой основе был разработан стандарт ANSI SQL-92, который принято считать истинно реляционным. После его принятия стало возможным говорить про стандартную среду SQL-ориентированной СУБД. В настоящее время этот стандарт поддерживается практически всеми современными реляционными СУБД. Хотя конкретные реализации, диалекты SQL, поддерживая стандарт в главном, отличаются от него, как правило, в сторону расширения. Начинающему пользователю SQL полезно знать возможности стандарта.
Для изучения языка SOL начинающему пользователю предлагается использовать его диалект Access SQL (Microsoft SQL Jet) в интерактивном режиме, свободном от проблем прикладного программирования и знания языков программирования. Выбор Access обусловлен, главным образом, доступностью и распространенностью этого популярного программного продукта.
Реляционная модель данных
Реляционная модель была предложена Э. Ф. Коддом в 1970 году [1] как средство структуризации данных, основанное на строгих математических принципах.
Что такое «модель данных» и в частности «реляционная модель данных»? Прежде чем давать определение понятию модели данных, отметим некоторые коллизии терминологического характера, связанные с термином «модель данных».
Дело в том, что понятие «модель данных» употребляется в двух разных контекстах, отличающихся той ролью, которую играет модель данных в моделировании [11].
Во-первых, модель данных рассматривается как модель предметной области, т. е. результат моделирования. И в ней должны быть учтены статические (структурные) и динамические (поведенческие) аспекты предметной области. При такой трактовке понятия «модель данных» объектом моделирования, строго говоря, являются не данные вообще, а конкретная база данных. В таком контексте правильнее говорить не о модели данных вообще, а о модели базы данных конкретной предметной области.
Во-вторых, модель данных часто рассматривается как совокупность инструментальных средств, с помощью которых происходит определение и разработка модели данных предметной области как результата моделирования. Определение модели данных в таком контексте выглядит так [2]:
модель данных – это совокупность допустимых структур данных и операций над ними, поддерживаемая компьютерной средой (в т. ч. СУБД), для определения логической структуры базы данных и динамического моделирования состояний предметной области.