Baze de date

Elevii descoperă noțiunile de bază privind organizarea și gestionarea datelor în baze de date.

Ce este o bază de date și de ce avem nevoie de ea

Gândește-te la catalogul școlii, la lista de utilizatori ai unui joc online sau la stocul unui magazin: mii de informații care trebuie păstrate ordonat, căutate rapid și modificate fără greșeli. O bază de date este o colecție organizată de date, memorată electronic astfel încât informațiile să poată fi ușor adăugate, căutate, modificate și șterse.

De ce nu ajunge un simplu fișier text sau un tabel într-o foaie de calcul? Pentru că baza de date oferă în plus:

• acces rapid la informații chiar și când sunt milioane de înregistrări;
• acces simultan pentru mai mulți utilizatori, fără să-și strice reciproc datele;
• reguli de corectitudine — de exemplu, nu poți introduce doi elevi cu același număr matricol;
• evitarea duplicării: fiecare informație e memorată o singură dată.

Programul care administrează baza de date se numește SGBD — Sistem de Gestiune a Bazelor de Date. El este intermediarul: utilizatorii și aplicațiile nu umblă direct la fișierele cu date, ci îi cer SGBD-ului ce au nevoie, iar acesta execută. Exemple cunoscute: MySQL, SQLite, PostgreSQL, Microsoft Access.

Distincția care se cere: baza de date este colecția de date; SGBD-ul este programul care o gestionează. E ca diferența dintre bibliotecă (rafturile cu cărți) și bibliotecar (cel care știe unde e fiecare carte și ține ordinea).

Tabele, câmpuri și înregistrări

În bazele de date relaționale — modelul studiat — datele stau în tabele. Un tabel arată ca un tabel obișnuit, dar cu reguli stricte:

• Câmpurile (coloanele) descriu CE informații reținem: nume, prenume, data nașterii, media. Fiecare câmp are un tip de date fixat: text, număr întreg, număr real, dată calendaristică, valoare logică.
• Înregistrările (rândurile) sunt obiectele concrete: fiecare rând descrie complet UN elev, UN produs, UN film.

Regula de aur a proiectării: pe coloană — același fel de informație pentru toți; pe rând — toate informațiile despre unul singur.

Cheia primară este câmpul (sau grupul de câmpuri) care identifică în mod unic fiecare înregistrare: numărul matricol al elevului, CNP-ul unei persoane, codul unui produs. Două înregistrări nu pot avea aceeași valoare a cheii primare, iar cheia nu poate lipsi (nu poate fi vidă).

De ce nu e bun numele ca cheie primară? Pentru că doi elevi se pot numi identic — „Popescu Andrei” din 8A și „Popescu Andrei” din 8B. Cheia trebuie să fie garantat unică, de aceea în practică se folosește adesea un cod numeric generat automat (id).

Un exemplu complet: tabelul ELEVI cu câmpurile id (cheie primară, număr), nume (text), clasa (text), media (număr real). Înregistrarea (103, „Ionescu Maria”, „8B”, 9.50) descrie un elev concret.

Operațiile de bază cu datele

Orice bază de date trăiește prin patru operații fundamentale, indiferent de SGBD:

• Adăugarea (inserarea) unei înregistrări noi: apare un elev nou în școală → un rând nou în tabelul ELEVI. SGBD-ul verifică automat regulile: cheia primară să fie unică, tipurile de date să fie respectate (nu poți pune text în câmpul media).
• Modificarea (actualizarea): un elev se transferă din 8A în 8B → se schimbă valoarea câmpului clasa DIN înregistrarea lui, nu se creează un rând nou. Greșeala tipică a începătorilor este să adauge o înregistrare nouă în loc s-o modifice pe cea existentă — rezultatul: același elev de două ori în bază.
• Ștergerea: elevul pleacă de la școală → rândul lui dispare din tabel. Atenție, ștergerea e definitivă și afectează TOATE datele acelei înregistrări; de aceea aplicațiile serioase cer confirmare.
• Interogarea (căutarea): cea mai folosită operație — pui bazei de date o întrebare și primești înapoi doar înregistrările care corespund: „toți elevii din 8B cu media peste 9”.

Interogarea NU modifică datele — doar le citește și le afișează filtrat sau ordonat. E o confuzie frecventă: după o interogare care afișează elevii sortați după medie, tabelul rămâne exact cum era; sortarea există doar în rezultat.

Rezultatul unei interogări este el însuși un tabel — de obicei mai mic: mai puține rânduri (doar cele care trec de filtru) și, dacă vrem, mai puține coloane (doar cele cerute).

Introducere în SQL

SQL (Structured Query Language) este limbajul standard în care „vorbim” cu bazele de date relaționale. Nu e limbaj de programare cu bucle și condiții — e un limbaj de cereri: descrii CE date vrei, iar SGBD-ul se ocupă de CUM le găsește.

Interogarea fundamentală are trei părți, în această ordine fixă:

• SELECT — ce coloane vrei să vezi;
• FROM — din ce tabel;
• WHERE — ce condiție trebuie să îndeplinească rândurile (opțional).

Exemple pe tabelul ELEVI(id, nume, clasa, media):

• SELECT nume, media FROM elevi — afișează numele și media tuturor elevilor;
• SELECT * FROM elevi — steluța înseamnă TOATE coloanele;
• SELECT nume FROM elevi WHERE media > 9 — doar numele elevilor cu media peste 9;
• SELECT nume FROM elevi WHERE clasa = '8B' AND media >= 9.50 — condiții combinate cu AND (și) sau OR (sau).

Pentru ordonarea rezultatului se adaugă ORDER BY: SELECT nume, media FROM elevi ORDER BY media DESC — sortare descrescătoare după medie (DESC = descrescător, implicit e crescător).

Celelalte operații au și ele comenzi dedicate: INSERT (adăugare), UPDATE (modificare), DELETE (ștergere) — la acest nivel e suficient să le recunoști rolul.

Capcana de început: WHERE filtrează RÂNDURI, SELECT alege COLOANE. „Afișează doar numele” se rezolvă în SELECT; „doar elevii din 8B” se rezolvă în WHERE. Cine le încurcă scrie interogări care nu au sens.

Relații între tabele

Puterea reală a bazelor de date relaționale apare când datele stau în mai multe tabele legate între ele.

De ce mai multe tabele? Imaginează-ți un singur tabel uriaș cu împrumuturile bibliotecii: la fiecare împrumut ai rescrie numele elevului, clasa lui, titlul cărții, autorul... Aceleași informații s-ar repeta de zeci de ori — risipă de spațiu și pericol de nepotriviri (numele scris ușor diferit în rânduri diferite). Soluția: desparte datele pe entități:

• tabelul ELEVI (id_elev, nume, clasa);
• tabelul CARTI (id_carte, titlu, autor);
• tabelul IMPRUMUTURI (id_imprumut, id_elev, id_carte, data).

În IMPRUMUTURI nu se repetă numele și titlurile — doar codurile lor. Câmpul id_elev din IMPRUMUTURI, care arată spre cheia primară a tabelului ELEVI, se numește cheie externă (străină). Ea realizează legătura dintre tabele.

Tipurile de relații de recunoscut:

• unu la unu (1:1) — unei înregistrări îi corespunde exact una în celălalt tabel: un elev — un singur dosar medical;
• unu la mulți (1:n) — cea mai des întâlnită: o clasă are mulți elevi, dar un elev e într-o singură clasă;
• mulți la mulți (m:n) — un elev împrumută multe cărți, o carte e împrumutată de-a lungul timpului de mulți elevi; se realizează printr-un tabel de legătură (exact rolul lui IMPRUMUTURI).

Cheia externă are voie să se repete (mulți împrumuți ai aceluiași elev), spre deosebire de cheia primară — diferență care se cere explicit.

Test — 6 întrebări ca la examen