Базы данных простыми словами

Привет, Хабр!
Это статья больше для начинающих или любознательных, тут я постарался простыми словами объяснить что же такое эта база данных и для чего они используются на проектах.

Что такое база данных?

База данных — это организованная коллекция данных, которая позволяет удобно хранить, управлять и извлекать информацию. Представьте себе большой шкаф с ящиками, где каждый ящик содержит определённый тип информации. Этот шкаф — ваша база данных.

Для чего используются базы данных в проектах?

Базы данных являются неотъемлемой частью практически любого современного проекта, будь то веб-приложение, мобильное приложение, система управления предприятием или научное исследование. Вот несколько ключевых областей применения баз данных в проектах:

1. Хранение и управление данными

Базы данных используются для систематического хранения больших объемов данных. Это включает:

• Клиентские данные: Информация о пользователях, их профили, настройки и предпочтения.

• Транзакционные данные: История покупок, заказы, платежи.

• Контент: Тексты, изображения, видео, документы и другие мультимедийные файлы.

2. Обеспечение быстрого доступа к данным

Эффективные алгоритмы поиска и индексации позволяют быстро извлекать необходимые данные из базы, что критично для высоконагруженных систем, таких как социальные сети или интернет-магазины.

3. Обеспечение целостности данных

Базы данных помогают поддерживать целостность данных путем использования транзакций и ограничений. Это особенно важно для финансовых приложений, где недопустимы ошибки и несогласованности в данных.

4. Многопользовательская среда

Базы данных обеспечивают одновременный доступ к данным для множества пользователей, что позволяет разрабатывать многопользовательские приложения и системы.

5. Аналитика и отчеты

Базы данных используются для хранения и анализа данных с целью генерации отчетов и получения инсайтов. Это помогает бизнесам принимать обоснованные решения на основе данных.

6. Интеграция с другими системами

Базы данных часто служат центральным звеном в архитектуре предприятия, обеспечивая интеграцию между различными системами и приложениями через API и ETL-процессы.

7. Обеспечение безопасности данных

Использование баз данных позволяет реализовать строгие меры безопасности, такие как шифрование данных, контроль доступа и аудит действий пользователей.

8. Масштабируемость

Современные базы данных, такие как распределенные NoSQL базы данных, позволяют масштабировать систему горизонтально, добавляя новые узлы для обработки увеличивающегося объема данных и нагрузки.

Примеры использования баз данных в реальных проектах

• Интернет-магазины: Хранение информации о товарах, клиентах, заказах и платежах.

• Социальные сети: Управление пользователями, постами, комментариями и лайками.

• Банковские системы: Обработка транзакций, управление счетами клиентов и проведение аналитики.

• Медицинские системы: Хранение данных о пациентах, медицинских историях и результатах анализов.

• Образовательные платформы: Управление курсами, студентами, оценками и учебными материалами.

Виды баз данных

Существует множество видов баз данных, но основные типы можно выделить следующим образом:

1. Реляционные базы данных (SQL): Эти базы данных организованы в виде таблиц, где данные связаны друг с другом с помощью ключей. Примеры: MySQL, PostgreSQL, SQLite.

2. Нереляционные базы данных (NoSQL): В таких базах данных информация хранится не в виде таблиц, а в других форматах, например, в виде документов, графов или пар "ключ-значение". Примеры: MongoDB, Redis, Cassandra.

3. Графовые базы данных: Используются для хранения и управления данными, которые удобно представлять в виде графов (узлы и связи между ними). Примеры: Neo4j, ArangoDB.

4. Базы данных на основе документов: Данные хранятся в формате документов, часто в JSON или XML. Примеры: MongoDB, CouchDB.

На 90% которых я работал почти всегда используется Реляционная база

Методика понимания базы данных

Для того чтобы понять, как устроена база данных, давайте используем бытовой пример.

Вы пришли в магазин и начинаете задавать вопрос "Что есть у ...?"

Основные атрибуты магазина

Начнем с того, "Что есть у магазина?". Вот основные атрибуты:

• Адрес

• Товары

• Часы работы

• Сотрудники

• Полки

• Кассы

• и т.д.

Теперь рассмотрим каждый из этих атрибутов подробнее.

Магазин как база данных

Адрес

Каждый магазин имеет уникальный адрес. В базе данных это можно представить как таблицу с единственной записью:

Товары

У каждого магазина есть товары. Задаём вопрос "Что есть у товара?"

• Магазин - самое главное, то что нам поможет индицировать товар

• Поставщик

• Объем

• Количество

• Марка

• Срок годности

• и т.д.

По моей практике у магазина самый большой список атрибутов)))

Товары могут быть представлены в отдельной таблице:

Сотрудники

"Что есть у сотрудника?"

Полки

"Что есть у полки?"

Кассы

Кассы, через которые проходят покупки:

Связи между атрибутами

Если мы объединим все таблицы, то увидим, что у Магазина 1, есть два товара Хлеб и Молоко, есть 1 сотрудник уборщик Иванов, две полки размером 3Х4 и 5Х5 и 1 касса на которой сидит уборщик Иванов, да-да не удивляйтесь)

Объединение таблиц (джойнимся)

Теперь давайте рассмотрим, как связаны между собой различные атрибуты. Например, у магазина есть много товаров. Это связь один ко многим: один магазин — много товаров.

Для этого мы совмещаем таблицы (JOIN), на сленге джойним)
Берем таблицу с магазинами и к ней по названию магазина присоединяем таблицу с товарами, таким образом мы можем увидеть ассортимент магазина

Кроме того, можно связать сотрудников с кассами, что тоже является связью один ко многим: один сотрудник может работать на одной кассе, но каждая касса имеет только одного сотрудника.

Заключение

Все данные разбивают на таблиц (сущности) Независимо от того, используете ли вы реляционные или нереляционные базы данных, понимание основных принципов их работы и структуры поможет вам эффективно работать с данными. Пример с магазином показал, как можно разложить сложную систему на простые элементы и связи, что является основой для проектирования и использования баз данных.

Надеюсь для обывателья объяснил доступным языком, жду комменты
Спасибо, Хабр!