Что такое база данных

База данных — это сгруппированный набор больших объемов данных, которые хранятся в доступном виде так, чтобы их можно было легко извлечь и обновить.

В 2023 году в мире было создано 120 зеттабайт данных — примерно 131 квадриллион гигабайт. Эти данные охватывают все сферы: онлайн-банкинг, покупки, доступ к медицинским услугам, бронирование путешествий и отелей, онлайн-обучение и многое другое. Базы данных — это основа современных информационных систем, которые применяют разные службы.

База данных: что это

База данных — это организованная система, которая помогает хранить и обрабатывать данные. Как библиотека, в которой книги распределены по категориям и лежат на определенных полках — так читатель легко подберет нужную книгу. И в базе данных материал собирается так, чтобы его можно было быстро найти и применить.

Например, в базе данных кафе хранятся разные таблицы с информацией: список блюд, клиенты, заказы. Когда клиент заказывает еду, данные заносятся в систему, и можно узнать, какие блюда популярны, сколько клиентов было в кафе за неделю или как часто выбирают определенные блюда.

Базы данных используют во многих сферах: бизнесе, образовании, здравоохранении и других.

Чем база данных отличается от таблиц Excel и Google Sheets

У базы данных и таблиц Excel или Google Sheets свои особенности.

Свойства базы данных

Эти свойства делают информационную базу полезным инструментом в разных отраслях и помогают надежно хранить информацию.

1. Сохраняет полноту данных.
   Информация в базе данных должна быть точной, полной и непротиворечивой. Например, в базе данных банка хранится информация о клиентах: имена, адреса и номера телефонов. Если клиент изменил адрес, важно, чтобы этот адрес обновился во всех местах, где он упоминается, — так не возникнет путаницы.
2. Доступна в любое время.
   База данных должна быть всегда доступна для пользователей и приложений. Если база данных не работает в вечернее время, клиенты не смогут зайти в интернет-магазин и сделать заказ. Из-за этого есть риск, что они перейдут к конкурентам. Поэтому важно, чтобы датабаза работала круглосуточно и могла обрабатывать много запросов одновременно.
3. Адаптируется под разные условия.
   Базы данных должны легко меняться и адаптироваться к новым требованиям. Например, если владелец решит добавить новую категорию товаров в интернет-магазине, система внесет эту информацию — не нужно перегружать всю базу данных. Это помогает бизнесу быстро реагировать на изменения рынка и потребностей клиентов.
4. Защищает данные.
   В базе данных могут храниться конфиденциальные сведения клиентов, например номера кредитных карт. Чтобы посторонний не получил доступ к этой информации, используют шифрование и системы аутентификации — так только авторизованные пользователи, например сотрудники финансового отдела, смогут видеть и обрабатывать такие данные.
5. Масштабируется.
   Масштабируемая база данных может справиться с ростом объема данных и количества пользователей без сбоев. Если сайт изначально обслуживал 100 клиентов в день, а потом их число увеличилось до 10 000, база данных должна выдержать такую нагрузку. Нужно будет добавить новые серверы или улучшить саму базу, чтобы она продолжала работать быстро и эффективно.
6. Взаимодействует с другими системами.
   Базы данных обычно работают вместе с другими приложениями или системами. Например, система управления запасами может использовать архив данных, чтобы узнать, какие товары есть в наличии, а потом передать эту информацию в бухгалтерию для отчетности. Хорошо спроектированная база облегчает обмен данными между разными системами, а это повышает эффективность работы бизнеса.

Какие задачи решают базы данных

Они помогают компаниям эффективно управлять данными и принимать обоснованные решения.

• Хранят большие объемы.
  В информационной базе можно хранить большой упорядоченный объем данных и легко находить нужную информацию. Например, в базе магазина хранится информация о товарах: наименование, цена, количество на складе и описание. Тысячи разных товаров будут аккуратно организованы в реестр и не потеряются.
• Быстро находят информацию.
  В базе данных можно быстро находить нужную информацию. Пользователи используют специальные запросы, чтобы получить сведения за считаные секунды. Если клиент спрашивает, есть ли в наличии определенный товар, сотрудник магазина может ввести название товара в базу и узнать, есть ли продукт на складе и какова его стоимость.
• Обновляют данные.
  Важно поддерживать актуальность данных, поэтому в базе данных можно легко обновлять информацию. Например, если цена товара снизилась с 500 до 400 ₽, сотрудник может быстро изменить данные в системе. Теперь все пользователи, которые связаны с изменениями, будут видеть новую цену.
• Удаляют данные.
  Чтобы поддерживать порядок в базе, можно удалять устаревшую или ненужную информацию. Руководство магазина решило больше не продавать определенную модель телефона, и ее можно удалить из базы данных — так клиент не закажет товар, которого уже нет в наличии.
• Анализируют данные.
  Базы данных помогают анализировать информацию и принимать обоснованные решения. Это особенно полезно для бизнеса — так можно узнать тенденции и предпочтения клиентов. Например, менеджер магазина проанализировал данные о продажах за прошлые месяцы и заметил, что зимние куртки хорошо продаются в декабре. Теперь он может заранее закупить больше товара на зимний сезон.
• Защищают данные.
  Защита данных — это важная задача для организации. У базы данных есть разные уровни защиты от несанкционированного доступа. В кафе только старший менеджер может просматривать и изменять финансовую отчетность, а кассиры видят только нужные для работы данные о заказах и клиентах. Это минимизирует ошибки и случаи мошенничества.
• Создают отчеты.
  База данных может генерировать отчеты, которые полезны для анализа и планирования. Например, в конце месяца управляющий кафе может создать отчет о продажах за месяц, чтобы увидеть, сколько блюд было продано, какие позиции были самыми популярными и сколько денег заработало кафе. Это поможет спланировать меню и акции на следующий месяц.

Как хранится информация в базе данных

Вся информация в датабазе структурирована так, чтобы ее было легко извлекать, обновлять и анализировать. Это как в библиотеке: чтобы быстро найти нужную книгу, библиотекарь распределяет книги по жанрам, авторам и названиям. В базе данных всё то же самое, только вместо книг — данные, вместо библиотекаря — программное обеспечение, которое управляет этой базой. Основные элементы хранилища данных — это таблицы, строки и столбцы.

Таблицы. Это как страницы в книге. В каждой таблице находится определенный тип информации. Например, таблица «Клиенты», где хранятся данные обо всех покупателях.

Столбцы. Это характеристики данных. В таблице «Клиенты» могут быть столбцы «Имя», «Фамилия», «Электронная почта» и «Телефон». Каждый столбец отвечает за определенный тип информации.

Строки. Это записи с конкретными данными. Например, одна строка в таблице «Клиенты» может выглядеть так: «Иван», «Иванов», «ivan@example.com», «123-456-7890». Каждая строка — это отдельный клиент.

Кроме таблиц, в базе данных могут быть и другие структуры.

Индексы. Это специальные структуры, которые помогают быстро находить данные. Индекс работает как алфавитный указатель, который помогает быстро перейти к нужной странице.

Связи. Часто данные из разных таблиц связаны между собой. Например, перечень «Заказы», где указано, какие товары купил каждый клиент, можно связать со строками в таблице «Клиенты» по уникальному идентификатору, чтобы понять, кто именно сделал заказ.

Например, в интернет-магазине есть реестр:

• «Клиенты» — вся информация о покупателях.
• «Товары» — данные о товарах, которые продаются.
• «Заказы» — фиксирует заказы, которые делают клиенты.

Когда клиент делает заказ, информация из таблиц «Клиенты» и «Товары» объединяется в «Заказы». Например, если клиент покупает три товара, в перечне «Заказы» создается новая строка, где указаны имя клиента, его адрес и товары, которые он купил.

Если нравится работать с цифрами, таблицами и кропотливо искать возможные ошибки, то в онлайн-университете Skypro есть курс «Анализ данных». Вы получите востребованную профессию, научитесь работать с Excel, Python, Google Sheets, SQL и многими другими инструментами. Курсы основаны на практике: будете решать задачи от реальных работодателей. Опытные преподаватели объяснят сложные термины, а кураторы и наставники поддержат боевой дух.

Типы баз данных

Есть разные типы баз данных, каждый имеет свои особенности и подходит для определенных задач.

• Реляционные базы данных — РБД.
  Это самый распространенный тип баз. Данные отображаются в таблицах, которые связаны друг с другом. В системе управления продажами могут быть списки «Клиенты», «Товары» и «Заказы». В каждом перечне — строки с данными и столбцы с атрибутами. Например, в «Клиентах» указаны имена, адреса и телефоны клиентов. Если клиент делает заказ, его можно легко отследить через таблицу «Заказы» по идентификационному коду.
• Нереляционные базы данных — NoSQL.
  Особенность этих баз в том, что они не используют строго заданные структуры таблиц. Такие базы лучше подходят для больших и неорганизованных объемов данных. Например, база данных MongoDB хранит информацию в формате документов JSON. В одном документе могут храниться данные о клиенте, его заказах и предпочтениях.
• Объектно-ориентированные базы данных.
  Информация в таких базах, как и в языках программирования Java или C++, хранится в виде объектов. Если у вас есть программа для управления библиотекой, данные о книгах, авторах и читателях могут храниться как объекты. У каждого объекта будут свои свойства и методы. Например, у объекта «Книга» будут свойства «Название», «Автор» и «Год публикации».
• Графовые базы данных.
  В таких базах информация содержится в виде графов, где данные представляют узлы, а связи между ними — ребра. Например, социальные сети часто применяют графовые базы данных, чтобы сохранять информацию о пользователях и их друзьях. Каждый пользователь — это узел, а дружеские связи — ребра, которые связывают узлы.
• Иерархические базы данных.
  Информация структурирована в виде дерева, где у каждой записи есть родительские и дочерние записи. Старая система управления данными IMS (Information Management System) хранит информацию о сотрудниках: на верхнем уровне — отдел, под ним — сотрудники, которые работают в этом отделе.

Как получить информацию и связать между собой данные из базы

Для этого используют реляционные базы данных.

• Получить информацию из базы данных.
  Чтобы получить данные из системы, обычно используют язык программирования SQL (Structured Query Language). Он помогает извлекать, добавлять, обновлять и удалять данные.Сначала нужно написать запрос. Он может быть простым или сложным — в зависимости от задачи. Например, есть таблица «Клиенты», нужно узнать имена всех клиентов. Запрос будет таким:
  SELECT Имя FROM Клиенты;Этот запрос позволит выбрать все имена из таблицы «Клиенты».Можно фильтровать данные, чтобы получить только нужные записи. Например, выбрать клиентов из Москвы:SELECT Имя FROM Клиенты WHERE Город = 'Москва';Здесь добавляется условие WHERE, чтобы выбрать клиентов, которые живут в Москве.
• Связать данные между собой.
  Это делается с помощью ключей.Первичный ключ: уникальный ID для каждой записи в таблице. Например, номер клиента в таблице «Клиенты».Внешний ключ: поле в одной таблице ссылается на первичный ключ другой таблицы. Это связывает данные между двумя списками. Например, есть две сводки: «Клиенты» и «Заказы». В перечне «Клиенты» столбец «КлиентID» — это первичный ключ, в «Заказах» столбец «КлиентID» — внешний ключ, который ссылается на «КлиентID» из сводки «Клиенты».

Где применяют базы данных

Базы данных используют в разных сферах жизни.

1. Интернет-магазины.
   В базах интернет-магазинов содержится информация о товарах, клиентах и заказах. Когда покупатель добавляет товар в корзину или оформляет заказ, все эти данные сохраняются в системе. Например, таблица с товарами — название, цена, описание; таблица с пользователями — имя, адрес, история заказов.
2. Социальные сети.
   Например, ВКонтакте или телеграм сохраняют в архиве информацию о пользователях, их друзьях, сообщениях и публикациях. Когда человек размещает фото или комментарий, эти данные записываются в базу. База данных помогает находить друзей или показывать ленту новостей, которые будут основаны на интересах пользователя.
3. Банковские системы.
   В банках систему используют, чтобы следить за финансовыми операциями и хранить информацию о клиентах и их счетах. Например, когда клиент переводит деньги другому человеку, информация о транзакции — сумма, получатель, дата — сохраняется в базе данных, это помогает отслеживать историю операций.
4. Медицинские учреждения.
   В больницах информационные базы хранят данные о пациентах, их медицинских записях и историях болезни. Когда врач вносит данные о пациенте, они сохраняются в базе. Можно быстро получить информацию о медицинских процедурах и результатах анализов.
5. Образовательные учреждения.
   Школы и университеты хранят в датабазе информацию о студентах, курсах и оценках. Например, когда студент записывается на курс, эта информация сохраняется в базе. Преподаватели используют базу, чтобы выставлять оценки и отслеживать успеваемость студентов.

Популярные системы управления базами данных

Эти системы управления помогают компаниям и разработчикам эффективно хранить, обрабатывать и анализировать данные. У каждого хранилища свои особенности.

• MySQL
  Одна из самых популярных бесплатных СУБД, которую часто используют для веб-приложений. Многие сайты, например WordPress, пользуются MySQL, чтобы хранить данные о пользователях и контенте.
• PostgreSQL
  Это еще одна популярная и мощная реляционная СУБД, которая поддерживает сложные запросы. PostgreSQL используют в крупных системах бизнес-анализа, где нужно обрабатывать большие объемы данных и проводить сложные вычисления, например в научных исследованиях.
• Microsoft SQL Server
  Платная система управления от компании Microsoft. Часто используют компании, чтобы управлять данными своих систем учета и ресурсами. Например, банки — для учета клиентов и транзакций.
• SQLite
  Это встроенная база данных, которая хранит данные в одном файле и не требует настройки. SQLite часто используют в мобильных приложениях, чтобы хранить данные пользователей, например их настройки или истории поиска.

Что такое база данных MySQL

MySQL — популярная система управления базами, в которой можно сохранять, менять и доставать данные. Она основана на реляционной модели, где данные связаны и укомплектованы в таблицы. MySQL легко взаимодействует с другими технологиями, поэтому ее часто используют для веб-приложений: блогов, интернет-магазинов и социальных сетей.

Например, менеджер небольшого интернет-магазина создает базу данных из трех таблиц:

«Пользователи» — информация о клиентах: ID, имя, email.
«Товары» — информация о товарах: ID, название, цена.
«Заказы» — информация о заказах: ID, ID_Пользователя, ID_Товара, дата заказа. Эта таблица будет ссылаться на таблицы «Пользователи» и «Товары».

Чтобы создать таблицу «Пользователи», нужно написать запрос:

CREATE TABLE Пользователи (
ID INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
Имя VARCHAR(100),
Email VARCHAR(100)
);

Добавить нового пользователя:

INSERT INTO Пользователи (Имя, Email) VALUES ('Иван', 'ivan@example.com');

Извлечь данные:

SELECT * FROM Пользователи;

Этот запрос возвращает все записи из таблицы «Пользователи».

Полезные материалы для изучения баз данных

Вот несколько полезных ресурсов, которые помогут изучить базы данных:

• Книги.
  Бен Форт. «SQL за 10 минут». В книге много практических примеров, которые научат писать запросы.
  Редмонд Эрик, Уилсон Джим. «Семь баз данных за семь недель. Введение в современные базы данных и идеологию NoSQL». В книге описаны современные базы данных с открытым исходным кодом: Redis, Neo4J, CouchDB, MongoDB.
• Онлайн-курсы.
  В интернете много обучающих платформ, которые предлагают курсы по базам данных или отдельным темам.
  

  В онлайн-университете Skypro есть курс «SQL для анализа данных». Научитесь прогнозировать экономические показатели бизнеса, автоматизировать обработку больших массивов данных, отслеживать тренды роста или падения. Будете работать с разными инструментами: Excel, Power BI, Python, Google Sheets и многими другими. Курс даст вам все навыки, которые нужны, чтобы начать карьеру аналитика данных, продуктового аналитика или бизнес-аналитика.

• Видеоуроки.
  На ютубе много бесплатных видеоуроков по базам данных и SQL. Например, на каналах Ulbi TV и Laravel Creative есть видеоуроки по SQL, в которых показывают основные моменты работы с базами данных.
• Документация.
  Официальная документация MySQL и PostgreSQL помогает понять, как использовать разные функции СУБД. В документах много примеров и подробное объяснение команды SQL.
• Форумы и сообщества.
  LEFT JOIN — телеграм-канал о SQL и работе с базами данных. Узнаете, как строить аналитические метрики и отчеты. Интересные библиотеки для Python. Научитесь работать с API и дашбордами.
  «SQL-задачи» — на канале постоянно публикуют SQL-задачи для подготовки к собеседованию.
  «DBA — русскоговорящее сообщество» — здесь обсуждают темы, которые посвящены DBA, PostgreSQL, Redis, MongoDB, MySQL, Neo4J, Riak.
  «Форумы MySQL» — есть идеи и отзывы о документации и переводах MySQL, можно обсудить отчеты об ошибках, тестовые случаи, а еще здесь публикуют объявления о продуктах и ​​услугах, которые связаны с MySQL.
  DBA Stack Exchange — это форум вопросов и ответов для специалистов, которые хотят улучшить свои навыки работы с базами данных и поучиться у других в сообществе.

Коротко: что такое база данных

• База данных — это упорядоченный набор данных, который хранится и доступен в электронном виде. Она помогает хранить большое количество структурированной и неструктурированной информации и управлять этими данными.
• Основные свойства базы: дает точные данные, работает круглосуточно и обрабатывает много запросов одновременно, адаптируется к новым условиям, защищает данные и взаимодействует с другими системами.
• База данных помогает хранить большие объемы данных, быстро находить информацию, обновлять, защищать, удалять, анализировать данные и создавать отчеты.
• Самые распространенные типы баз: реляционные, нереляционные, объектно-ориентированные, графовые и иерархические.
• Информационные базы используют в разных сферах: в медицине, образовании, банковской системе, интернет-магазинах.
• Популярные базы: MySQL, PostgreSQL, Microsoft SQL Server, SQLite, MongoDB.
• База данных MySQL — популярная система управления реляционными базами данных (СУБД) с открытым исходным кодом, которая поддерживает разные языки программирования.
• Эти ресурсы помогут разобраться в базах данных и расширить навыки: книги, обучающие видео, онлайн-курсы, форумы и сообщества.