Основные этапы разработки баз данных. Как спроектировать схему базы данных

Время от времени я заглядываю на Toster.ru и иногда даже отвечаю там на вопросы. Чаще всего люди спрашивают две вещи — как стать программистом и как правильно спроектировать схему базы данных. Мне лично кажется очень странным, что так много людей задают последний вопрос. Мне почему-то всегда казалось, что это такая простая вещь, которую умеют вообще все. Но, раз так много людей интересуются, здесь я постараюсь дать достаточно развернутый и в то же время краткий ответ.

Я предполагаю, что SQL вы знаете. То есть, объяснять, что такое таблицы, строки, индексы, первичные ключи и ссылочная целостность, не требуется. Если это не так, боюсь, я вынужден отправить вас к соответствующей литературе. Благо, ее сейчас очень много.

Рисуем диаграмму

Допустим, требуется спроектировать схему базы данных, в которой хранится информация о музыкальных исполнителях, альбомах и песнях. На начальном этапе, когда у нас еще совсем ничего нет, удобно начать с рисования диаграммы будущей схемы. Можно начать с наброска ручкой на листе бумаги, можно сразу взять специализированный редактор. Их сейчас очень много , все они устроены довольно похожим образом. При подготовке этой заметки я воспользовался DbSchema . Это платная программа, но мне кажется, что она стоит своих денег. К тому же, в нормальных компаниях обычно оплачивают стоимость софта, необходимого для работы. Триал у DbSchema, если что, составляет две недели.

Нарисовать следюущую диаграмму заняло у меня порядко десяти минут:

Если раньше вам не доводилось работать с такими диаграммами, не пугайтесь, тут все просто. Прямоугольнички — это таблицы, строки в прямоугольничках — имена столбцов, стрелочками обозначаются внешние ключи, а ключиками — первичные ключи. При желании тут можно разглядеть даже индексы, типы столбцов и обязательность их заполнения (null / not null), но для нас сейчас это не так важно.

Генерируем SQL и скармливаем его СУБД

Нетрудно заметить, что данная диаграмма легко отображается в код для создания схемы базы данных на языке SQL. В DbSchema сгенерировать SQL можно, сказав Schema → Generate Schema and Data Script. Затем полученный скрипт можно скормить используемой вами СУБД:

cat music.sql | psql -hlocalhost test_database test_user

Я использовал PostgreSQL. Информацию о том, как установить эту СУБД, вы найдете в этой заметке .

Итак, чем же я руководствовался при проектировании схемы?

Нормальные формы

Процесс устранения избыточности и ликвидации противоречивости базы данных называется нормализацией . Выделяют так называемые нормальные формы, из которых на практике редко кто помнит больше первых трех.

Грубо говоря, таблица находится в первой нормальной форме (1НФ), если на пересечении любой строки и любого столбца в таблице находится ровно одно значение. В современных РСУБД это условие всегда выполняется. Даже если СУБД поддерживает множества или массивы, на пересечении строки и столбца хранится ровно одно значение типа множество или массив. Но в таблице (user varchar(100), phone integer) не может быть строки alex - 1234, 5678 . В 1НФ может быть только две сроки — alex - 1234 и alex - 5678 .

Вторая нормальная форма (2НФ) означает, что таблица находится в первой нормальной форме, и каждый неключевой атрибут неприводимо зависит от значения первичного ключа. Неприводимость означает следующее. Если первичный ключ состоит из одного атрибута, то любая функциональная зависимость от него неприводима. Если первичный ключ является составным, то в таблице не может быть атрибута, значение которого однозначно определяется значением подмножества атрибутов первичного ключа.

Таблица находится в третьей нормальной форме, если она находится в 2НФ и ни один неключевой атрибут не находится в транзитивной функциональной зависимости от первичного ключа. Например, рассмотрим таблицу (employee varchar(100) primary key, department varchar(100), department_phone integer) . Очевидно, что она находится в 2НФ. Но телефон отдела находится в транзитивной функциональной зависимости от имени сотрудника, так как сотрудник однозначно задает отдел, а отдел однозначно задает телефон отдела. Для приведения таблицы в 3НФ нужно разбить ее на две таблицы — employee - department и departmnet - phone .

Легко видеть, что нормализация уменьшает избыточность базы данных и препятствует внесению случайных ошибок. Например, если оставить таблицу из последнего примера в 2НФ, то можно по ошибке прописать одному и тому же отделу разные телефоны. Или рассмотрим компанию с пятью отделами и 1000 сотрудниками. Если у отдела поменялся номер телефона, то для его обновления в базе данных в случае 2НФ потребуется просканировать 1000 строк, а в случае с 3НФ только пять.

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Дагестанский Государственный Технический Университет

Факультет Информационных Систем

Кафедра ИСвЭ

Курсовой проект

«Разработка базы данных»

Выполнила: ст-ка 3 курса

Гр. И411 Вагабова П.Х.

Проверил: ст. преподаватель

Каф. ИСЭ Мурадов М.М.

Махачкала 2006г.

1.Введение

Теоритическая часть

1 «Анализ предметной области»

2 «Проектирование БД»

3 «Обзор современных СУБД»

4 «Обоснование выбора технических средств»

Проектная часть

1 Модули программ

2 Описание работы с программой

Заключение

Литература

Приложение

1.Введение

В современном обществе наблюдается значительный рост информационных потребностей, внедрение информационного обеспечения во все сферы человеческой деятельности. Стратегия ускоренного развития народного хозяйства страны, повышение темпов научно-технического прогресса также определяет в качестве катализирующего условия необходимость широкого внедрения и использования ЭВМ в различных сферах науки, техники, экономики. Развитие человечества, как показал опыт зарубежных стран, привело к необходимости перехода к информационному обществу, для которого характерно обеспечение требуемой степени информационности, рост объема и уровня информационных услуг, внедрение вычислительной техники и информационных компьютерных сетей.

Рациональное и умелое использование широких возможностей ЭВМ- серьезная проблема настоящего этапа развития общества, актуальность решения которой растет по мере увеличения парка ЭВМ и совершенствования их технического и программного оснащения.

Серийный выпуск ЭВМ различных классов, особенно персональных ЭВМ (ПЭВМ), приводит к качественным изменениям в обработке различного рода информации. Вот почему становится необходимым внедрять работу на ЭВМ в повседневную практику.

Проблемы внедрения информационных технологий возникли в нашей стране в исключительно сложный для общества период. Особую актуальность информатизация общества приобретает в условиях, когда необходимо информационно-вычислительное обеспечение экономических и социальных вопросов, удовлетворения информационных потребностей населения, поддержка процесса принятия решений на различных уровнях и т.д. Условием успешного развития информационных технологий в нашей стране является массовое внедрение средств вычислительной техники и сетей связи в промышленную и социальную сферу, подготовка квалифицированных кадров, внедрение программного обеспечения, которое обеспечивает доступ неквалифицированного в вычислительной технике пользователя в вычислительную среду.

В данной курсовой работе основной задачей является автоматизация работы пользователя, это необходимо, для того чтобы облегчить работу пользователя. Для удобства таких операций в БД, как поиск данных, их редактирование, ввод, удаление. Использование вычислительной техники в данное время невозможно без рациональной организации информационной базы и обеспечения эффективного доступа к ней пользователя. Для этой цели и служат банки данных, которые нашли применение в автоматизированных системах разных типов и уровней.

2. Теоретическая часть

1 Анализ предметной области

В этой курсовой работе я разработала базу данных, в которой фиксируются данные о выпуске продукции и расходе сырья. Ежедневно поступающие на производство сырьё и материалы, а также данные о выпускаемой продукции(сколько было выпущено продукции, кем и в какой день) должны фиксироваться в РКО и ПКО, которые в свою очередь заносятся в Главную книгу.

Так как XXI век- век компьютерной техники, то просто не имеет смысла вести учёт вручную, перебирать кипу бумаг в надежде найти то, что нас интересует, достаточно сформировать БД в C++Builder и поиск нужных данных будет осуществляться намного быстрее.

На предприятиях, где используют такого рода программы, занятость работников повышается, они могут за день выполнить намного больше работы, т.е. продуктивность рабочего дня увеличивается.

В моей курсовой учёт ведётся по следующим полям:

· ФИО мастера,

· Номер машины,

· Количество выпущенной продукции,

· Наименование изделия,

· Материал,

· Артикул ткани,

· Название ткани,

· Производитель ткани,

· Расход ткани,

· Цена ткани,

· Артикул красителя,

· Название красителя,

· Производитель красителя,

· Расход красителя,

· Цена красителя.

В данной программе можно получить сведения о том, кто именно и сколько продукции произвёл в какой-то определённый день.

2 Проектирование БД

В БД отражается определенная информация о предметной области.

Предметной областью называется часть реального мира, представляющая интерес для данного исследования. Естественно, что полнота ее описания будет зависеть от целей создаваемой информационной системы.

В автоматизированных информационных системах отражение предметной области представлено моделями данных нескольких уровней. Независимо от того поддерживаются ли в данном виде уровни модели физического и логического уровня можно выделить эти уровни модулей и соответственно к ним этапы проектирования БД.

Инфологическая модель:

Описание предметной области, выполненное без ориентации на используемые в дальнейшем программные и технические средства, называется инфологической моделью предметной области (ИЛМ).

Прежде чем начинать проектирование базы данных, необходимо как следует разобраться, как функционирует предметная область, для отображения которой вы создаете БД. Предметная область должна быть предварительно описана. Для этого может использоваться естественный язык, но и его применение имеет много недостатков, основными из них являются громоздкость описания и неоднозначность его трактовки. Поэтому обычно для этих целей используют искусственные формализованные языковые средства. Следовательно, описание предметной области, выполненное с использованием естественного языка, математических формул, таблиц, графиков и других средств, понятным всем людям, работающих над проектированием баз данных (БД), называется инфологической моделью данных (ИЛМ).

Инфологическая модель должна легко восприниматься разными категориями пользователей. Желательно, чтобы ИЛМ строил специалист, работающий в данной предметной области, а не проектировщик систем машинной обработки данных. Если в силу определенных причин это невозможно обеспечить, то необходимо, чтобы первые могли хотя бы проверить сделанное описание, чтобы убедиться, что специфика предметной области воспринята правильно. Инфологическая модель должна также легко и однозначно восприниматься всеми специалистами, которые в дальнейшем участвуют в процессе проектирования баз данных и программного обеспечения.

Инфологическая модель является средством коммуникации разнообразных коллективов, как конечных пользователей, так и разработчиков. Кроме того, она является ядром системы проектирования. ИЛМ содержит необходимую и достаточную информацию для дальнейшего проектирования автоматизированной системы обработки информации.

Для описания инфологической модели используются как языки описательного типа, так и графические средства. Последние в настоящее время приобретают все большую популярность. Графическое представление является наиболее наглядным и простым для восприятия.

При отражении в инфологической системе каждый объект представляется идентификатором, который отличает один объект класса от другого, а каждый класс объектов представляется своим именем. Каждый объект обладает определенным набором свойств. Для объектов одного класса набор этих свойств одинаковый, а значения могут быть разными.

При описании предметной области надо отразить связи между объектом и характеризующим его свойством. Связи отображаются в виде линий, соединяющий объект и его свойство. Связь между объектом и его свойством может быть различной. Свойства являются постоянными, если их значения не меняются со временем. Такие свойства называются статическими(S). А свойства значения, которых изменяются, называются динамическими(D).

Требования, предъявляемые к инфологической модели:

Адекватное отображение предметной области- язык для представления ИЛМ должен обладать достаточными выразительными возможностями для отображения явлений, имеющих место в предметной области.

Непротиворечивость - не должна, допускаться неоднозначная трактовка модели.

Должна отражать взгляды и потребности всех пользователей системы.

Модель должна быть легко расширяемой, т.е. обеспечивать ввод данных новых данных без изменения ранее определенных. То же самое можно сказать и об удалении данных.

Должна обладать свойствами декомпозиции и композиции (укреплять базу данных или расщеплять).

Должна быть легко реализуемой на ЭВМ.

Должна быть независимой от оборудования и языков организации БД на ЭВМ.

Основные конструктивные элементы инфологической модели:

Сущность- любой различимый объект, информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Необходимо различать такие понятия как тип сущности и экземпляр сущности. Понятие тип сущности относится к набору однородных личностей, предметов, событий и идей, выступающих как целое. Экземпляр сущности относится к конкретной вещи в наборе.

Атрибут - поименованная характеристика сущности. Его наименование должно быть уникальным для конкретного типа сущности, но может быть одинаковым для различного типа сущностей.

Ключ - минимальный набор атрибутов, по значениям которых можно однозначно найти требуемый экземпляр сущности.

Связь- ассоциирование двух или более сущностей. Так как назначение баз данных не только хранение отдельных не связанных между собой данных, то структура их не так уж и проста, как кажется на первый взгляд. Одно из требований, предъявляемое к базам данных - это обеспечение возможности отыскания одних сущностей по значениям других. Для этого требуется установить между ними определенные связи. Но в реальных базах данных нередко содержатся до тысяч сущностей, а значит, что теоретически между ними можно установить до миллиона связей и более. Наличие такого множества связей и определяет сложность инфологической модели.

Даталогическая модель базы данных (ДЛМ):

В отличие от инфологической модели данных даталогическая модель является компьютеро-ориентированной. Эта модель строится в терминах информационных единиц, допустимых в той конкретной СУБД, в среде которой мы проектируем базу данных. Этап создания ДЛМ называется даталогическим проектированием. Описание логической структуры базы данных на языке СУБД называется схемой.

Физическая модель БД:

Для привязки даталогической модели к среде хранения используется модель данных физического уровня. Эта модель определяет используемые запоминающие устройства, способы физической организации данных в среде хранения. Модель физического уровня также строится с учетом возможностей, предоставляемых СУБД. Описание физической структуры базы данных называется схемой хранения. Соответствующий этап проектирования БД называется физическим проектированием.

СУБД обладают разными возможностями по физической организации данных, в связи, с чем сложность и трудоемкость физического проектирования, набор выполняемых шагов различаются для конкретных систем. К числу работ, выполняемых на этапе физического проектирования, относятся: выбор типа носителя, способа организации данных, методов доступа, определение размера физического блока, управление размещением данных на внешнем носителе, управление свободной памятью, определение целесообразности сжатия данных и используемых методов сжатия, оценка физической модели данных. К физическому проектированию относятся и проблемы, связанные с буферизацией (определение числа и размеров буферов, используемых при передаче данных из внешней памяти во внутреннюю, закрепление файлов за буферами).

В настоящее время наблюдается тенденция к сокращению работ на стадии физического проектирования. Иногда эти работы вообще бывают скрыты от проектировщика.

база данное язык программирование

2.3 Обзор современных СУБД

Широкая потребность в автоматизированной обработке данных массовой информации выдвинула потребность в специализированных языках обработки данных. Такие средства обычно включены в системы управления базами данных. Пакеты СУБД дают возможность осуществлять управление данными непосредственно в интерактивном режиме, а так же позволяют программистам разрабатывать более совершенные программные средства их обработки - программные приложения.

В наиболее полном варианте пакеты СУБД должны иметь следующие компоненты:

Среда пользователя, дающая возможность непосредственно управления БД.

Алгоритмический язык для программирования прикладных систем обработки данных.

Компилятор для придания завершенной программе готового коммерческого вида, в виде exe-файла.

Программы- утилиты быстрого программирования рутинных операций, такие как FORM, MENU.

СУБД является пользовательской оболочкой, ориентированной на немедленное управление запросов пользователя. Однако для отечественного пользователя это представляет меньшую значимость вследствие трудности овладения англоязычным интерфейсом. Наличие в СУБД языка программирования позволяет создавать сложные системы обработки данных для конкретных задач. Группа реляционных СУБД представлена на рынке программных продуктов достаточно широко. Это, например, такие системы как Paradox, Clipper.

Основная особенность СУБД - это наличие процедур для ввода и хранения не только самих данных, но и описаний их структуры. Файлы, снабженные описанием хранимых в них данных и находящиеся под управлением СУБД, стали называть банки данных, а затем "Базы данных" (БД).

Базы Данных (БД) представляют собой совокупность данных, структурированных определенным образом по определенной тематике, применяющихся в различных отраслях экономики, промышленности, бизнеса и науки. Скорость доступа к нужной информации, оперативность ее получения определяют, в конечном итоге, успешное ведение бизнеса и уменьшают затраты на соответствующие статьи доходов. Разработаны методы, которые облегчают работу с большим объемом данных: создание баз данных, выполнение поиска, редактирование, извлечение различных выборок, а также проведение анализа данных и оформления расчетов, которые содержат итоговые документы и данные в виде таблиц, диаграмм и графиков.

Эти методы реализуются с помощью комплекса программных средств, обеспечивающих работу с БД - системой управления базой данных (СУБД).

Известно много программных продуктов, позволяющих создавать и работать с БД, например, Access, Clipper, Excel и другие. Среди большого разнообразия программ наибольшей популярностью пользуется СУБД FoxPro, которая по своим характеристикам удовлетворяет самым высоким требованиям, предъявляемым такого типа системам как по уровню и объему, так и по скорости обработки информации.

На данный момент разработано и широко используется Visual FoxPro для Windows версий 3.0 и 5.0. Однако, работа с этими пакетами для непрограммистов представляет собой довольно сложную задачу. Поэтому для создания БД для пользователей, имеющих небольшой опыт в программировании, очень удачными являются версии 2.5 и 2.6 под Windows и 2.0 под DOS.

Структура Базы данных:

База данных - это набор однородной и,как правило, упорядоченной по некоторому критерию информации. База данных может быть представлена как в “бумажном”, так и в компьютерном виде.

Типичным примером “бумажной” базы данных является каталог библиотеки- набор бумажных карточек, содержащий информацию о книгах. Информация в этой базе однородная (содержит сведения только о книгах) и упорядоченная (карточки расставлены в алфавитном порядке фамилий авторов). Другими примерами бумажной базы данных являются телефонный справочник и расписание движения поездов.

Компьютерная база данных представляет собой файл (или набор связанных файлов), содержащий информацию, который часто называют файлом данных. Файл данных состоит из записей, каждая из которых содержит информацию об одном экземпляре. Записи состоят из полей. Каждое поле содержит информацию об одной характеристике экземпляра. Следует обратить внимание, что каждая запись состоит из одинаковых полей. Некоторые поля могут быть не заполнены, однако все равно присутствуют в записи. На бумаге базу данных удобно представлять в виде таблицы. Информацию компьютерных баз данных обычно выводят на экран в виде таблиц. Поэтому часто вместо словосочетания “файл данных” используют словосочетание “таблица данных” или просто “таблица”.

Среда разработки Borland С++ Builder.

Для создания автономного рабочего места можно выбрать программные средства языка « С++ Builder» , которое является одной из наиболее известных СУБД. На рынке программных продуктов есть много средств для автоматизации программирования. Но по мощности и удобству использования со средой Builder может соперничать лишь Borland Delphi и Microsoft Visual Basic.

« С++ Builder» является мощной системой визуального объектно-ориентированного программирования, которая позволяет работать как с простыми локальными удаленными БД, так и с многозвенными распределенными БД. Она сама и поставляемые с ней программные продукты позволяют решать следующий круг задач:

Быстро создавать профессионально выглядящие оконные интерфейсы для приложений даже начинающих программистов.

Создавать приложения любой сложности и любого назначения, будь то офисные, бухгалтерские, инженерные, информационно поисковые приложения.

Создавать удобный интерфейс любым ранее созданным программам.

Создавать собственные библиотеки DLL- компонентов, которые потом можно использовать в других языках программирования.

Создавать системы работы с локальными и удаленными БД любых типов.

Создавать БД различных типов с помощью инструментария С++ Builder (DataBaseDesktop).

Форматировать и печатать из приложения сложные отчеты, включающие в себя таблицы, графики, самого разного обозначения.

Связываться со своего приложения с такими продуктами Microsoft как Word, Excel и др.

Создавать систему помощи, как для своих приложений, так и для других.C++Builder 6 - это программа, созданная для управления данными - каталогизации, поддержки, обработки информации и многое другое. Хотя Вы можете производить многие операции базы данных через систему меню и интерфейс, овладение обширными возможностями Borland C++Builder 6 требует некоторого знания лежащего в основе языка программирования.

Приложения в среде Borland С++ Builder 6 строятся в виде специальных конструкций - проектов, которые выглядят для пользователя как совокупность нескольких файлов. Ни одна программа не может существовать вне структуры-проекта. Действия по управлению проектами осуществляет специальный программный комплекс - Менеджер проектов.

4 Обоснование выбора технических средств

Минимальные системные требования:

Операционная система Microsoft Windows 98, Windows Millennium (Me), Windows 2000 и поздние версии операционных систем Microsoft Windows.

3. объем оперативной памяти должен составлять не менее 128 Mb (256 Mb рекомендуется).

4. 115 Mb свободного места на жестком диске.

VGA или более высокое разрешение монитора.

Мышь, клавиатура.

Пространство на жестком диске, необходимое для полной установки: 675 Mb (Enterprise edition); 580 Mb (Professional); 480 Mb (Personal)

3. Проектная часть

Задание: Выпуск продукции и расход сырья. Структура файлов БД:

ФИО мастера, дата выпуска, номер машины, количество выпущенной продукции, наименование изделий, артикул ткани, название ткани, производитель ткани, расход ткани, цена ткани, артикул красителя, название красителя, производитель красителя, расход красителя, цена красителя.

Формы документов: сведения о человеке, выпускающем продукцию за месяц, сведения о людях, выпускающих продукцию за месяц.

На основании теоретических данных построим инфологическую (Рис.3.1) и даталогическую (Таб.3.1, Таб.3.2) модели данных.

Рис.3.1 инфологическая модель предметной области.

Таблица 3.1.

«Схема данных выпуск продукции и расход сырья»

наименование

назначение

размерность

ФИО мастера

дата выпуска

номер машины

кол.вып продукции

наим. изделий

материал

Таблица 3.2.

«Схема данных материал»

наименование

назначение

размерность

материал

артикул ткани

название ткани

произволитель ткани

расход ткани

цена ткани

артикул красителя

название красителя

произволитель красителя

расход красителя

цена красителя

Схема таблиц.

Откроем Пуск->Программы->Borland C++ Builder 6->BDE Administrator. Создадим БД: Object->New и назовем ее «КБД».

Откроем Пуск->Программы->Borland C++ Builder 6->Database Desktop. В ней создадим две таблицы (New->Table), которые назовем:

3.1 Модули программ

Данное приложение содержит одну главную форму Form1. Она запускает ряд процедур, которые являются модулями программ.

Список процедур:

Table1AfterScroll- обеспечивает отображение данных Таблицы1 (“t1.db”) в окне редактирования при перемещении по таблице.AfterScroll- обеспечивает отображение данных Таблицы2 (“t2.db”) в окне редактирования при перемещении по таблице.Click- обеспечивает отображение данных таблиц в окне редактирования при перемещении по таблице с помощью компоненты навигации по базе данных.Click- переводит Таблицы 1 и 2 (“t1.db” , “t2. db ”) в состояние режима вставки (dsInsert), а также очищает поля ввода данных.Click- редактирует содержимое Таблиц 1 и 2 (“t1.db” , “t2. db”).Click- сохраняет данные, внесенные в окна редактирования, для Таблиц 1 и 2 (“t1.db ” “t2.db”).Click- удаляет данные из Таблиц 1 b 2 (“t1.db ” и “t2.db”).Click- очищает поля ввода данных.Click- выводит отчет QuickRep1 на экран.Click- выводит отчет QuickRep1 на печать.Click- осуществляет переход на Form2.Click- осуществляет выход из программы.Click- осуществляет фильтрацию Таблицы1 (“t1.db”).Change- осуществляет фильтрацию Таблицы1 (“t1.db”) по полю N_mash Change- осуществляет фильтрацию Таблицы1 (“t1.db”) по полю Naim_iz Change- осуществляет поиск данных Таблицы1 (“t1.db”) по полю Fio_vas(используется метод Locate).Change- осуществляет поиск данных Таблицы1 (“t1.db”) по полю Data_v(используется метод Locate).

Form2- используется для вывода справки о программе на экран.

Схема взаимосвязи программных модулей:

2 Описание работы с программой

Данная программа осуществляет следующие операции: ввод данных в БД, поиск данных по ключевым словам, вывод информации на экран, просмотр данных, вывод на печать выходных документов, фильтрация по полям и корректный выход из программы.

Операция ввода позволяет вводить в базы данных следующие данные: ФИО мастера, дата выпуска, номер машины, количество выпущенной продукции, наименование изделия, материал, артикул ткани, название ткани, производитель ткани, расход ткани, цена ткани, артикул красителя, название красителя, производитель красителя, расход красителя, цена красителя. Для того чтобы осуществить ввод новых данных необходимо нажать на кнопку Ввод -> ввести нужные данные в поля ввода -> Сохранить.

Нажав Удалить, можно удалить запись. Редактировать запись можно следующим образом: к примеру в Edit1 введём новую фамилию мастера и нажмём на кнопку «редактировать», изменения должны отобразиться в таблицах.

Просмотр - дает возможность увидеть внесенные изменения. Печать - выводит на принтер готовый документ.

Поиск осуществляется по ФИО мастера и дате выпуска. Введя в поле ввода ФИО нужного нам мастера, будут высвечиваться все данные об этом мастере. Фильтрация осуществляется по номеру машины и наименованию изделия. К примеру мы можем ввести в поле Edit34 наименование изделия, установить значок «наименование изделия» и в наших таблицах выведутся все данные относительно этого изделия.

4.Заключение

В результате проделанной работы я ознакомилась с программой C++Builder и создала БД «выпуск продукции и расход сырья».

Итак, результатом проделанной работы явилась программа эффективного управления производством на предприятии. Я добилась поставленной в начале проектирования задачи. Теперь пользуясь этой программой возможно одновременно решение многих проблем.

Теперь достаточно иметь на предприятии хотя бы один персональный компьютер с этой программой, человека, который будет вносить входные данные, и выводить нужную информацию и работа всего промышленного комплекса не будет прекращаться, а наоборот со временем будет приобретать всё новые обороты. Также станет возможным контроль за качеством производства и значительно снизится выпуск брака. Таким образом, организацией сможет руководить один человек, не прибегая к помощи различных дополнительных вычислений вручную, и поиска нужных документов среди кипы бумаг, когда все что нужно в себе содержит программа. Это позволит людям сэкономить и время, которое обычно тратят на поиск нужных документов, из-за чего обычно появляются простои на производстве.

5. Литература

1. Диго С.М. “Использование и проектирование базы данных”.

2. Курс лекций по дисциплине “Базы данных”.

Никита Культин “Самоучитель С++ Builder ” Санкт-Петербург <<БВХ-Петербург>> 2004 г.

Хеннер Е.К., Могилев А.В., Пак Н.И. «Информатика». М.: «Учебное пособие для студентов пед. вузов», 1999 г.

Б. Бабэ «Просто и ясно о Borland C++»;

Т. Сван «Программирование для Windows в Borland C++ Builder»;

Д. Холингворт, Б. Сворт, М. Кэшмэн, П. Густавсон «Borland С++ Builder»;

М. Фленов «Программирование на Borland C++ Builder глазами хакера»;

Можно выделить следующие этапы разработки баз данных:

· проектирование;

· программная реализация;

· заполнение и эксплуатация.

Этап проектирования – это теоретическое построение исходной информационной модели базы данных. Он включает в себя:

· сбор информации о предметной области, ее структуре, входных и выходных информационных потоках данных, изучение задач автоматизации, анализ и выделение объектов исходной системы, и определение связей между ними;

· определение свойств и характеристик для каждого объекта в БД, которым назначаются поля (атрибуты), составляются исходные таблицы и отношения между ними, выполняется определение элементов данных, включаемых в базу данных, ограничения на значения данных и т.п.

· назначение первичных ключей (полей) для каждого объекта и нормализация (разбиение) исходных таблиц;

· проверку корректности проекта, который должен все выделенные объекты, их атрибуты и описываемые процессы отображать на требуемом уровне детализации, отображать предметную область, требующую решения задачи;

· определение логической структуры базы данных;

· решение вопросов защиты и поддержки целостности базы данных. Под обеспечением целостности данных понимается система мер, направленных на поддержание правильности данных в базе в любой момент времени.

Этап программной реализации связан с разработкой приложений на компьютере, для чего необходимо выполнить следующие действия:

· описать полученные таблицы средствами СУБД и ввести их в компьютер;

· для пользователей информационной системы разработать интерфейсы работы с БД, то есть экранные формы для ввода и отображения данных, отчеты для печати сводных данных, запросы для получения данных;

· выработать порядок ведения и поддержания базы данных в рабочем состоянии, работы конечных пользователей;

· провести тестирование системы, составить инструкции по работе с ней и обучить персонал.

Этап эксплуатации и заполнения начинается с наполнения базы данных конкретными данными. Он включает в себя непосредственное ведение базы данных и её сопровождение.

При разработке БД для крупных предприятий и корпораций анализ и моделирование выполняется с использованием специальных программных средств, например CASE-средств, которые позволяют промоделировать потоки данных, процессы и функции предприятия, выявить узкие места и дать рекомендации по эффективной организации структуры и бизнес-процессов на предприятии.

Кроме построения моделей текущего состояния предприятия и анализа программные средства моделирования позволяют сформировать спецификации и построить проект будущей системы, более того, может быть получен программный код для наиболее распространенных СУБД. Таким образом, стадия моделирования может захватывать этап проектирования и часть этапа реализации информационной системы.

Концептуальное проектирование базы данных

Первая фаза процесса проектирования базы данных называется концептуальным проектированием базы данных. Она заключается в создании концептуальной модели данных для анализируемой части объектов исследуемой системы. Эта модель данных создается на основе информации, записанной в спецификациях требований пользователей. Концептуальное проектирование базы данных абсолютно не зависит от таких подробностей ее реализации, как тип выбранной СУБД, набор создаваемых прикладных программ, используемые языки программирования, тип выбранной вычислительной платформы, а также от любых других особенностей физической реализации. Созданная концептуальная модель данных является источником информации для фазы логического проектирования базы данных.

Логическое проектирование базы данных

Вторая фаза проектирования базы данных называется логическим проектированием базы данных. Ее цель состоит в создании логической модели данных. Концептуальная модель данных, созданная на предыдущем этапе, уточняется и преобразуется в логическую модель данных. Логическая модель данных учитывает особенности выбранной модели организации данных в СУБД (например, реляционная или сетевая модель).

Если концептуальная модель данных не зависит от любых физических аспектов реализации, то логическая модель данных создается на основе выбранной модели организации данных в СУБД. Иначе говоря, на этом этапе уже должно быть известно, какая СУБД будет использоваться - реляционная, сетевая, иерархическая или объектно-ориентированная. Однако на этом этапе игнорируются все остальные аспекты выбранной СУБД - например, любые особенности физической организации ее структур хранения данных и построения индексов.

В процессе разработки логическая модель данных постоянно тестируется и проверяется на соответствие требованиям пользователей. Для проверки корректности логической модели данных используется метод нормализации. Нормализация гарантирует, что выведенные из существующей модели данных отношения не будут обладать избыточностью данных, способной вызвать аномалии обновления после их физической реализации. Помимо всего прочего, логическая модель данных должна обеспечивать поддержку всех необходимых пользователям транзакций.

Построенная логическая модель данных является источником информации для этапа физического проектирования и обеспечивает разработчика физической базы данных средствами нахождения компромиссов, необходимых для достижения поставленных целей, что очень важно для эффективного проектирования. Логическая модель данных также играет важную роль на этапе эксплуатации и сопровождения уже готовой системы. При правильно организованном сопровождении поддерживаемая в актуальном состоянии модель данных позволяет точно и наглядно представить любые вносимые в базу данных изменения и производить оценку их влияния на прикладные программы.

Нормализация базы данных

При проектировании баз данных наиболее важным является определение структур таблиц и связей между ними. Ошибки в структуре данных трудно, а чаще вообще невозможно исправить программным путем. Чем лучше структура данных, тем легче программировать БД. Теория проектирования БД содержит концепцию нормальных форм, предназначенных для оптимизации структуры БД. Нормальные формы - это линейная последовательность правил, применяемых к БД, причем, чем выше номер нормальной формы, тем совершеннее структура БД. Нормализация - это многоступенчатый процесс, при котором таблицы БД организуются, разъединяются и данные приводятся в порядок. Задача нормализации - устранить из БД некоторые нежелательные характеристики. В частности, ставится задача устранить некоторые виды избыточности данных и благодаря этому избежать аномалий при изменении данных. Аномалии изменения данных - это сложности при операциях вставки, изменения и удаления данных, возникающие из-за структуры БД. Хотя существует много уровней, обычно достаточно выполнить нормализацию до Третьей нормальной формы.

Рассмотрим пример нормализации БД управления доставкой заказов. Неупорядоченная БД «Продажи» состояла бы из одной таблицы (рис.7).

Рис.7. БД «Продажи»

В таблице каждая запись содержит сведения о нескольких заказах одного клиента. Поскольку столбец со сведениями о товаре содержит слишком много данных, получить упорядоченную информацию из этой таблицы сложно (например, составить отчет о суммарных закупках по различным видам товаров).

Первая нормальная форма

Первая нормальная форма предопределяет атомарность всех данных, содержащихся в столбцах. Слово "атом" происходит от латинского "atomis", что буквально означает "не подлежащий разделению". Первая нормальная форма задает существование в каждой позиции, определяемой строкой и столбцом, только одного значения, а не массива или списка значений. Преимущества этого требования очевидны: если в одном столбце хранятся списки значений, то не существует простого способа манипулировать этими значениями. Конечно, при этом увеличивается количество записей в таблице.

Выполним нормализацию БД " Продажи" до первой нормальной формы (рис.8).

Рис.8. Первая нормальная форма

3.3.2. Вторая нормальная форма

Ко Второй нормальной форме можно перейти от таблицы, которая уже соответствует первой нормальной форме. Дополнительно должно выполняться следующее условие: каждое не ключевое поле должно полностью зависеть от первичного ключа.

Выполним нормализацию БД " Продажи" до второй нормальной формы. Все сведения, не связанные с отдельными заказами, выделим в отдельную таблицу. В итоге получим вместо одной таблицы " Продажи" получим две - таблицу "Заказы" (рис.9) и таблицу "Товары" (рис.10).

Рис.9. Таблица "Заказы"

Рис.10. Таблица "Товары"

Таким образом, вид товара хранится только в одной таблице. Следует обратить внимание, что при нормализации информация не теряется.

3.3.3. Третья нормальная форма

Считается, что таблица соответствует Третьей нормальной форме, если она соответствует второй нормальной форме и все не ключевые столбцы взаимно независимы. Столбец, значения которого получаются вычислением на основе данных из других столбцов, представляет собой один из примеров зависимости.

Выполним нормализацию БД "Продажи" до третьей нормальной формы. Для этого следует удалить из таблицы "Заказы" столбец "Всего". Значения в этом столбце не зависят ни от одного ключа и могут быть вычислены по формуле ("Цена")*("Количество"). Таким образом, получена БД "Продажи" с оптимальной структурой, которая состоит из двух таблиц (рис.11).

Рис. 11. Нормализованная БД "Продажи"

3.2 Программная реализация базы данных

Программная реализация базы данных осуществляется посредством создания целевой СУБД на языке определения данных (DDL). Команды DDL-языка компилируются и используются для создания схем и пустых файлов базы данных. На этом же этапе определяются и все специфические пользовательские представления.

Прикладные программы реализуются с помощью языков третьего или четвертого поколения. Некоторые элементы этих прикладных программ будут представлять собой транзакции обработки базы данных, записываемые на языке манипулирования данными (DML) целевой СУБД и вызываемые из программ на базовом языке программирования - например, на Visual Basic, С++, Java. Кроме того, на этом этапе создаются другие компоненты проекта приложения - например, экраны меню, формы ввода данных и отчеты. Следует учитывать, что многие существующие СУБД имеют свои собственные инструменты разработки, позволяющие быстро создавать приложения с помощью непроцедурных языков запросов, разнообразных генераторов отчетов, генераторов форм, генераторов графических изображений и генераторов приложений.

На этом этапе также реализуются используемые приложением средства защиты базы данных и поддержки ее целостности. Одни из них описываются с помощью языка DDL, а другие, возможно, потребуется определить иными средствами - например, с помощью дополнительных утилит СУБД или посредством создания прикладных программ, реализующих требуемые функции.

3.2.1. Разработка приложений

Разработка приложений – это проектирование интерфейса пользователя и прикладных программ, предназначенных для работы с базой данных. В большинстве случаев проектирование приложений нельзя завершить до окончания проектирования базы данных. С другой стороны, база данных предназначена для поддержки приложений, а потому между фазами проектирования базы данных и проектирования приложений для этой базы данных должен постоянно происходить обмен информацией.

Необходимо убедиться, что все функциональные возможности, предусмотренные в спецификациях требований пользователей, обеспечиваются интерфейсом пользователя соответствующих приложений. Это относится как к проектированию прикладных программ доступа к информации в базе данных, так и к проектированию транзакций, т.е. проектированию методов доступа к базе данных.

Помимо проектирования способов, с помощью которых пользователь сможет получить доступ к необходимым ему функциональным возможностям, следует также разработать соответствующий пользовательский интерфейс приложений базы данных. Этот интерфейс должен предоставлять необходимую пользователю информацию самым удобным для него образом.

3.2.2 Тестирование базы данных

Тестирование - процесс выполнения прикладных программ с целью поиска ошибок. Прежде чем использовать новую систему на практике, ее следует тщательно проверить. Этого можно добиться путем разработки продуманного алгоритма тестирования с использованием реальных данных, который должен быть построен таким образом, чтобы весь процесс тестирования выполнялся строго последовательно и методически правильно. Задачей тестирования не является процесс демонстрации отсутствия ошибок, оно вряд ли сможет продемонстрировать отсутствие ошибок в программном обеспечении - скорее, наоборот, оно способно лишь показать их наличие. Если тестирование проведено успешно, то обязательно вскроются имеющиеся в прикладных программах и структурах базы данных ошибки. В качестве побочного результата тестирование может лишь показать, что база данных и прикладные программы работают в соответствии с их спецификациями и удовлетворяют при этом существующим требованиям, предъявляемым к производительности. Кроме того, сбор статистических данных на стадии тестирования позволяет установить показатели надежности и качества созданного программного обеспечения.

Как и при проектировании баз данных, пользователи новой системы должны быть вовлечены в процесс ее тестирования. В идеале, тестирование системы должно проводиться на отдельном комплекте оборудования, но зачастую это просто невозможно. При использовании реальных данных важно предварительно создать их резервные копии, на случай их повреждения в результате ошибок. По завершении тестирования процесс создания прикладной системы считается законченным, и она может быть передана в промышленную эксплуатацию.

3.3 Эксплуатация и сопровождение базы данных

Эксплуатация и сопровождение - поддержка нормального функционирования БД.

На предыдущих этапах приложение базы данных было полностью реализовано и протестировано. Теперь система входит в последний этап своего жизненного цикла, называемый эксплуатацией и сопровождением. Он включает выполнение таких действий, как:

· контроль производительности системы. Если производительность падает ниже приемлемого уровня, то может потребоваться дополнительная реорганизация базы данных;

· сопровождение и модернизация (в случае необходимости) приложений баз данных. Новые требования включаются в приложение базы данных при повторном выполнении предыдущих этапов жизненного цикла.

Как только база данных будет введена в эксплуатации, следует постоянно контролировать процесс ее функционирования - это позволит убедиться, что производительность и другие показатели соответствуют предъявляемым требованиям. Типичная СУБД обычно предоставляет различные утилиты администрирования базы данных, включая утилиты загрузки данных и контроля за функционированием системы. Подобные утилиты способны отслеживать работу системы и предоставлять информацию о различных показателях, таких как уровень использования базы данных, эффективность системы блокировок (включая сведения о количестве имевших место взаимных блокировок), а также выбираемые стратегии выполнения запросов. Администратор базы данных может использовать эту информацию для настройки системы с целью повышения ее производительности (например, за счет создания дополнительных индексов), ускорения выполнения запросов, изменения структур хранения, объединения или разбиения отдельных таблиц.

Процесс мониторинга должен поддерживаться на протяжении всего процесса эксплуатации приложений, что позволит в любой момент времени провести эффективную реорганизацию базы данных с целью удовлетворения изменяющихся требований. Подобные изменения предоставляют информацию о наиболее вероятном совершенствовании БД и ресурсах, которые могут потребоваться в будущем. Если в используемой СУБД нет некоторых нужных утилит, то администратору придется либо разработать их самостоятельно, либо приобрести требуемые дополнительные инструменты у сторонних разработчиков.

4. СУБД Microsoft Access

4.1.Назначение и общие сведения о СУБД Microsoft Access

Система Microsoft Access является системой управления БД, использует реляционную модель данных и входит в состав пакета прикладных программ Microsoft Office. Она предназначена для хранения, ввода, поиска и редактирования данных, а также выдачи их в удобном виде.

К областям применения Microsoft Access можно отнести следующие:

· в малом бизнесе (бухгалтерский учет, ввод заказов, ведение информации о клиентах, ведение информации о деловых контактах);

· в крупных корпорациях (приложения для рабочих групп, системы обработки информации);

· в качестве персональной СУБД (справочник по адресам, ведение инвестиционного портфеля, поваренная книга, каталоги книг, пластинок, видеофильмов и т. п.).

Access является одной из самых мощных, удобных и простых систем управления базами данных. Поскольку Access входит в состав Microsoft Office, она обладает многими чертами, характерными для приложений Office, и может обмениваться с ними информацией. Например, работая в Access, можно открывать и редактировать файлы, а также использовать буфер обмена для копирования данных из других приложений.

Средствами разработки объектов в Access являются «мастера» и «конструкторы». Это специальные программы, которые служат для создания и редактирования таблиц, запросов, различных типов форм и отчетов. Как правило «мастер» используется для создания, а «конструктор» - для редактирования объектов. Процесс редактирования предполагает изменение вида некоторого объекта с целью его улучшения. При редактировании формы можно изменить названия и порядок расположения полей, увеличить или уменьшить размер области ввода данных, и т.д. Можно использовать «конструктор» и для создания форм, но это очень трудоемкая работа. В Access включены специальные программные средства, помогающие производить анализ структуры данных, импортировать электронные таблицы и текстовые данные, повышать быстродействие приложений, создавать и настраивать приложения с использованием встроенных шаблонов. Чтобы полностью автоматизировать работу приложений, можно использовать макросы для связывания данных с формами и отчетами.

В Access реализовано управление реляционными базами данных. Система поддерживает первичные и внешние ключи. Обеспечивает целостность данных на уровне ядра, что не разрешает несовместимые операции обновления или удаления данных. Таблицы в Access снабжены средствами проверки допустимости данных, т.е. не разрешается некорректный ввод. Каждое поле таблицы имеет свой формат и стандартные описания, что облегчает ввод данных. Access поддерживает следующие типы полей, в том числе: вкладка, текстовый, числовой, счетчик, денежный, дата/время, MEMO, логический, гиперссылка, поля объектов OLE, вложение и вычисляемый. Если в полях не оказывается никаких значений, система обеспечивает полную поддержку пустых значений.

В Access можно использовать графические средства, как и в Microsoft Word, Excel, PowerPoint и других приложениях, позволяющие создавать различные виды графиков и диаграмм. Можно создавать гистограммы, двухмерные и трехмерные диаграммы. В формы и отчеты Access можно добавлять всевозможные объекты: рисунки, диаграммы, аудио- и видеоклипы. Связывая эти объекты с разработанной базой данных, можно создавать динамические формы и отчеты. Также в Access можно использовать макросы, позволяющие автоматизировать выполнение некоторых задач. Они позволяют открывать и закрывать формы и отчеты, создавать меню и диалоговые окна с целью автоматизации создания различных прикладных задач.

В Access можно получить контекстно-зависимую справку, для получения которой надо нажать , и на экране появится справочная информация по тому вопросу, который интересует пользователя в текущий момент. При этом можно легко перейти к оглавлению справочной системы, конкретной информации, журналу предыдущих обращений и закладкам. Информация базы данных хранится в файле с расширением.accdb.

4.2. Объекты Microsoft Access

При запуске СУБД Access появляется окно для создания новой базы данных или для работы с ранее созданными БД, или уже имеющимися шаблонами (рис.12).

Рис. 12. Запуск Access

Шаблоны представляют собой пустые структуры баз данных, в которых определены типы полей, созданы основные объекты, осуществлена связь между таблицами и т.п.

При создании новой базы данных Access откроет пустую таблицу, содержащую одну строку и два столбца (рис 13).

Рис.13. Окно новой базы данных

В левой части окна (область переходов) показаны все созданные объекты БД, пока мы лишь видим, пустую таблицу, т.к. созданных объектов в новой базе данных больше нет (рис. 13). К основным объектам СУБД Access относятся следующие.

Таблицы . Таблицы являются основными объектами баз данных, так как в них хранятся все данные, и они определяют структуру базы данных. База данных может содержать тысячи таблиц, размеры которых ограничиваются только доступным пространством на жестком диске компьютера. Количество записей в таблицах определяется объемом жесткого диска, а количество полей не более 255.

Таблицы в Access могут быть созданы следующим образом:

· в режиме «конструктора»;

· в режиме ввода данных в таблицу.

Создать таблицу можно путем импорта данных, хранящихся в другом месте, или создания связи с ними. Это можно сделать, например, с данными, хранящимися в файле Excel, в списке Windows SharePoint Services, XML-файле, другой базе данных MS ACCESS. Список SharePoint позволяет предоставить доступ к данным пользователям, у которых не установлено приложение MS ACCESS. При импорте данных создается их копия в новой таблице текущей базы данных. Последующие изменения, вносимые в исходные данные, не будут влиять на импортированные данные, и наоборот. Если осуществляется связывание с данными, в текущей базе данных создается связанная таблица, обеспечивающая динамическое подключение к данным, хранящимся в другом месте. Изменения данных в связанной таблице отражаются в источнике, а изменения в источнике - в связанной таблице.

В режиме таблицы отображаются данные, которые хранятся в таблице, а в режиме «конструктора» отображается структура таблицы.

Если таблицы имеют общие поля, можно воспользоваться подчиненной таблицей, чтобы вставить в одну таблицу записи из другой. Такой подход позволяет одновременно просматривать данные из нескольких таблиц.

Запросы . Запросы - это специальные средства, предназначенные для поиска и анализа информации в таблицах базы данных, отвечающей определенным критериям. Найденные записи, называемые результатами запроса, можно просматривать, редактировать и анализировать различными способами. Кроме того, результаты запроса могут использоваться в качестве основы для создания других объектов Access. Существуют различные типы запросов, наиболее распространенными из которых являются запросы на выборку, параметрические и перекрестные запросы, запросы на удаление записи, изменение и другие. Реже используются запросы на действие и запросы SQL (Structured Query Language). Если нужного запроса нет, то его можно создать дополнительно.

Запросы формируются различными способами, например, с помощью «мастера», также можно создать запрос вручную в режиме «конструктора». Простейшим и наиболее часто используемым видом запросов является запрос на выборку. Эти запросы выбирают данные из одной или нескольких таблиц и формируют из них новую таблицу, записи в которой можно изменять. Запросы на выборку нужны для вычисления сумм, средних значений и нахождения других итоговых значений. Таким образом, запросы используют данные из основных таблиц и создают временные таблицы.

Формы . Формы используются для ввода и редактирования записей в таблицах базы данных. Формы можно отображать в трех режимах: в режиме, предназначенном для ввода данных, в режиме таблицы, где данные представлены в табличном формате, и в режимах «макета» и «конструктора», позволяющих вносить изменения и дополнения в формы.

Основными элементами формы являются надписи, в которых указан текст, непосредственно отображающийся в форме, и поля, содержащие значения полей таблицы. Хотя режим «конструктора» позволяет создать форму с нуля, обычно он используется для доработки и совершенствования форм, созданных с помощью «мастера». Помимо вышеперечисленных средств формы также можно создавать с помощью следующих инструментов:

· «форма»;

· «разделенная форма»;

· «несколько элементов»;

· «пустая форма».

Наиболее эффективно использовать формы для ввода данных в виде специальных бланков, так как форма может иметь вид бланка. Применение форм позволяет вводить данные в удобном для пользователя виде привычных документов. Формы ввода-вывода позволяют вводить данные в базу, просматривать их, изменять значения полей, добавлять и удалять записи. Форма может содержать кнопку, используемую для печати отчета, открытия других объектов или автоматического выполнения других задач.

Отчеты . Отчеты используются для отображения информации в таблицах в отформатированном виде, который наглядно представляется как на экране монитора, так и на бумаге. Отчет является эффективным средством для вывода данных на печать из базы данных в форме, требуемой для пользователя (в виде справок, экзаменационных ведомостей, таблиц и т.д.). Помимо данных, извлеченных из нескольких таблиц и запросов, отчеты могут включать элементы оформления, свойственные печатным документам, как, например, названия, заголовки и колонтитулы.

Отчет можно отобразить в четырех режимах: в режиме «конструктора», позволяющем изменить внешний вид отчета, в режиме просмотра образца, в котором можно отобразить все элементы готового отчета, но в сокращенном виде, в режиме «макета», позволяющем более наглядно отображать (по сравнению с режимом конструктора) и форматировать отчет, и в режиме предварительного просмотра, где отчет отображается в том виде, в каком будет напечатан.

Таблицы, запросы, формы и отчеты представляют собой объекты, которые наиболее широко используются при разработке баз данных Access.

Однако возможности базы данных можно существенно расширить, если воспользоваться страницами доступа, макросами и модулями.

Страницы. Чтобы предоставить пользователям Интернета доступ к информации, в базе данных можно создать специальные страницы доступа к данным. С помощью страниц доступа к данным можно просматривать, добавлять, изменять и обрабатывать данные, хранящиеся в базе данных. Страницы доступа к данным могут также содержать данные из других источников, например, из Excel. Для публикации информации из базы данных в Web Access включают «мастер», который обеспечивает создание страницы доступа.

Макросы. Макросы представляют собой небольшие программы из одной или более макрокоманд, выполняющих определенные операции, с помощью которых обеспечивается, например, открытие формы, печать отчетов, щелчок кнопки и т.п. Это особенно удобно, если предполагается передать базу данных неквалифицированным пользователям. Например, можно написать макросы, содержащие последовательность команд, выполняющих рутинные задачи, или связать такие действия, как открытие формы или печать отчета, с кнопками кнопочной формы.

Модули. Модуль - объект базы данных, который позволяет создавать библиотеки подпрограмм и функций, используемых во всем приложении. Используя коды модулей можно решать такие задачи, как обработка ошибок ввода, объявление и применение переменных, организация циклов и т.п.

Перевод цикла из 15 статей о проектировании баз данных.
Информация предназначена для новичков.
Помогло мне. Возможно, что поможет еще кому-то восполнить пробелы.

Руководство по проектированию баз данных.

1. Вступление.
Если вы собираетесь создавать собственные базы данных, то неплохо было бы придерживаться правил проектирования баз данных, так как это обеспечит долговременную целостность и простоту обслуживания ваших данных. Данное руководство расскажет вам что представляют из себя базы данных и как спроектировать базу данных, которая подчиняется правилам проектирования реляционных баз данных.

Базы данных – это программы, которые позволяют сохранять и получать большие объемы связанной информации. Базы данных состоят из таблиц , которые содержат информацию . Когда вы создаете базу данных необходимо подумать о том, какие таблицы вам нужно создать и какие связи существуют между информацией в таблицах. Иначе говоря, вам нужно подумать о проекте вашей базы данных. Хороший проект базы данных, как было сказано ранее, обеспечит целостность данных и простоту их обслуживания.
База данных создается для хранения в ней информации и получения этой информации при необходимости. Это значит, что мы должны иметь возможность помещать, вставлять (INSERT ) информацию в базу данных и мы хотим иметь возможность делать выборку информации из базы данных (SELECT ).
Язык запросов к базам данных был придуман для этих целей и был назван Структурированный язык запросов или SQL. Операции вставки данных (INSERT) и их выборки (SELECT) – части этого самого языка. Ниже приведен пример запроса на выборку данных и его результат.

SQL – большая тема для повествования и его рассмотрение выходит за рамки данного руководства. Данная статья строго сфокусирована на изложении процесса проектирования баз данных . Позднее, в отдельном руководстве, я расскажу об основах SQL.

Реляционная модель.
В этом руководстве я покажу вам как создавать реляционную модель данных. Реляционная модель – это модель, которая описывает как организовать данные в таблицах и как определить связи между этими таблицами.

Правила реляционной модели диктуют, как информация должна быть организована в таблицах и как таблицы связаны друг с другом. В конечном счете результат можно предоставить в виде диаграммы базы данных или, если точнее, диаграммы «сущность-связь», как на рисунке (Пример взят из MySQL Workbench).

Примеры.
В качестве примеров в руководстве я использовал ряд приложений.

РСУБД.

РСУБД, которую я использовал для создания таблиц примеров – MySQL. MySQL – наиболее популярная РСУБД и она бесплатна.

Утилита для администрирования БД.

После установки MySQL вы получаете только интерфейс командной строки для взаимодействия с MySQL. Лично я предпочитаю графический интерфейс для управления моими базами данных. Я часто использую SQLyog. Это бесплатная утилита с графическим интерфейсом. Изображения таблиц в данном руководстве взяты оттуда.

Визуальное моделирование.

Существует отличное бесплатное приложение MySQL Workbench. Оно позволяет спроектировать вашу базу данных графически. Изображения диаграмм в руководстве сделаны в этой программе.

Проектирование независимо от РСУБД.
Важно знать, что хотя в данном руководстве и приведены примеры для MySQL, проектирование баз данных независимо от РСУБД. Это значит, что информация применима к реляционным базам данных в общем, не только к MySQL. Вы можете применить знания из этого руководства к любым реляционным базам данных, подобным Mysql, Postgresql, Microsoft Access, Microsoft Sql or Oracle.

В следующей части я коротко расскажу об эволюции баз данных. Вы узнаете откуда взялись базы данных и реляционная модель данных.

2. История.
В 70-х – 80-х годах, когда компьютерные ученые все еще носили коричневые смокинги и очки с большими, квадратными оправами, данные хранились бесструктурно в файлах, которые представляли собой текстовый документ с данными, разделенными (обычно) запятыми или табуляциями.

Так выглядели профессионалы в сфере информационных технологий в 70-е. (Слева внизу находится Билл Гейтс).

Текстовые файлы и сегодня все еще используются для хранения малых объемов простой информации. Comma-Separated Values (CSV) - значения, разделённые запятыми, очень популярны и широко поддерживаются сегодня различным программным обеспечением и операционными системами. Microsoft Excel – один из примеров программ, которые могут работать с CSV–файлами. Данные, сохраненные в таком файле могут быть считаны компьютерной программой.

Выше приведен пример того, как такой файл мог бы выглядеть. Программа, производящая чтение данного файла, должна быть уведомлена о том, что данные разделены запятыми. Если программа хочет выбрать и вывести категорию, в которой находится урок "Database Design Tutorial" , то она должна строчка за строчкой производить чтение до тех пор, пока не будут найдены слова "Database Design Tutorial" и затем ей нужно будет прочитать следующее за запятой слово для того, чтобы вывести категорию Software .

Таблицы баз данных.
Чтение файла строчка за строчкой не является очень эффективным. В реляционной базе данных данные хранятся в таблицах. Таблица ниже содержит те же самые данные, что и файл. Каждая строка или “запись” содержит один урок. Каждый столбец содержит какое-то свойство урока. В данном случае это заголовок (title) и его категория (category).

Компьютерная программа могла бы осуществить поиск в столбце tutorial_id данной таблицы по специфическому идентификатору tutorial_id для того, чтобы быстро найти соответствующие ему заголовок и категорию. Это намного быстрее, чем поиск по файлу строка за строкой, подобно тому, как это делает программа в текстовом файле.

Современные реляционные базы данных созданы так, чтобы позволять делать выборку данных из специфических строк, столбцов и множественных таблиц, за раз, очень быстро.

История реляционной модели.
Реляционная модель баз данных была изобретена в 70-х Эдгаром Коддом (Ted Codd), британским ученым. Он хотел преодолеть недостатки сетевой модели баз данных и иерархической модели. И он очень в этом преуспел. Реляционная модель баз данных сегодня всеобще принята и считается мощной моделью для эффективной организации данных.

Сегодня доступен широкий выбор систем управления базами данных: от небольших десктопных приложений до многофункциональных серверных систем с высокооптимизированными методами поиска. Вот некоторые из наиболее известных систем управления реляционными базами данных (РСУБД):

- Oracle – используется преимущественно для профессиональных, больших приложений.
- Microsoft SQL server – РСУБД компании Microsoft. Доступна только для операционной системы Windows.
- Mysql – очень популярная РСУБД с открытым исходным кодом. Широко используется как профессионалами, так и новичками. Что еще нужно?! Она бесплатна.
- IBM – имеет ряд РСУБД, наиболее известна DB2.
- Microsoft Access – РСУБД, которая используется в офисе и дома. На самом деле – это больше, чем просто база данных. MS Access позволяет создавать базы данных с пользовательским интерфейсом.
В следующей части я расскажу кое-что о характеристиках реляционных баз данных.

3. Характеристики реляционных баз данных.
Реляционные базы данных разработаны для быстрого сохранения и получения больших объемов информации. Ниже приведены некоторые характеристики реляционных баз данных и реляционной модели данных.
Использование ключей.
Каждая строка данных в таблице идентифицируется уникальным “ключом”, который называется первичным ключом. Зачастую, первичный ключ это автоматически увеличиваемое (автоинкрементное) число (1,2,3,4 и т.д). Данные в различных таблицах могут быть связаны вместе при использовании ключей. Значения первичного ключа одной таблицы могут быть добавлены в строки (записи) другой таблицы, тем самым, связывая эти записи вместе.

Используя структурированный язык запросов (SQL), данные из разных таблиц, которые связаны ключом, могут быть выбраны за один раз. Для примера вы можете создать запрос, который выберет все заказы из таблицы заказов (orders), которые принадлежат пользователю с идентификатором (id) 3 (Mike) из таблицы пользователей (users). О ключах мы поговорим далее, в следующих частях.


Столбец id в данной таблице является первичным ключом. Каждая запись имеет уникальный первичный ключ, часто число. Столбец usergroup (группы пользователей) является внешним ключом. Судя по ее названию, она видимо ссылается на таблицу, которая содержит группы пользователей.

Отсутствие избыточности данных.
В проекте базы данных, которая создана с учетом правил реляционной модели данных, каждый кусочек информации, например, имя пользователя, хранится только в одном месте. Это позволяет устранить необходимость работы с данными в нескольких местах. Дублирование данных называется избыточностью данных и этого следует избегать в хорошем проекте базы данных.
Ограничение ввода.
Используя реляционную базу данных вы можете определить какой вид данных позволено сохранять в столбце. Вы можете создать поле, которое содержит целые числа, десятичные числа, небольшие фрагменты текста, большие фрагменты текста, даты и т.д.


Когда вы создаете таблицу базы данных вы предоставляете тип данных для каждого столбца. К примеру, varchar – это тип данных для небольших фрагментов текста с максимальным количеством знаков, равным 255, а int – это числа.

Помимо типов данных РСУБД позволяет вам еще больше ограничить возможные для ввода данные. Например, ограничить длину или принудительно указать на уникальность значения записей в данном столбце. Последнее ограничение часто используется для полей, которые содержат регистрационные имена пользователей (логины), или адреса электронной почты.

Эти ограничения дают вам контроль над целостностью ваших данных и предотвращают ситуации, подобные следующим:

Ввод адреса (текста) в поле, в котором вы ожидаете увидеть число
- ввод индекса региона с длинной этого самого индекса в сотню символов
- создание пользователей с одним и тем же именем
- создание пользователей с одним и тем же адресом электронной почты
- ввод веса (числа) в поле дня рождения (дата)

Поддержание целостности данных.
Настраивая свойства полей, связывая таблицы между собой и настраивая ограничения, вы можете увеличить надежность ваших данных.
Назначение прав.
Большинство РСУБД предлагают настройку прав доступа, которая позволяет назначать определенные права определенным пользователям. Некоторые действия, которые могут быть позволены или запрещены пользователю: SELECT (выборка), INSERT (вставка), DELETE (удаление), ALTER (изменение), CREATE (создание) и т.д. Это операции, которые могут быть выполнены с помощью структурированного языка запросов (SQL).
Структурированный язык запросов (SQL).
Для того, чтобы выполнять определенные операции над базой данных, такие, как сохранение данных, их выборка, изменение, используется структурированный язык запросов (SQL). SQL относительно легок для понимания и позволяет в т.ч. и уложненные выборки, например, выборка связанных данных из нескольких таблиц с помощью оператора SQL JOIN. Как и упоминалось ранее, SQL в данном руководстве обсуждаться не будет. Я сосредоточусь на проектировании баз данных.

То, как вы спроектируете базу данных будет оказывать непосредственное влияние на запросы, которые вам будет необходимо выполнить, чтобы получить данные из базы данных. Это еще одна причина, почему вам необходимо задуматься о том, какой должна быть ваша база. С хорошо спроектированной базой данных ваши запросы могут быть чище и проще.

Переносимость.
Реляционная модель данных стандартна. Следуя правилам реляционной модели данных вы можете быть уверены, что ваши данные могут быть перенесены в другую РСУБД относительно просто.

Как говорилось ранее, проектирование базы данных – это вопрос идентификации данных, их связи и помещение результатов решения данного вопроса на бумагу (или в компьютерную программу). Проектирование базы данных независимо от РСУБД, которую вы собираетесь использовать для ее создания.

В следующей части подробнее рассмотрим первичные ключи.

Основные задачи проектирования баз данных

Основные задачи:

  • Обеспечение хранения в БД всей необходимой информации.
  • Обеспечение возможности получения данных по всем необходимым запросам.
  • Сокращение избыточности и дублирования данных.
  • Обеспечение целостности данных (правильности их содержания): исключение противоречий в содержании данных, исключение их потери и т.д..

Основные этапы проектирования баз данных

Концептуальное (инфологическое) проектирование - построение семантической модели предметной области, то есть информационной модели наиболее высокого уровня абстракции. Такая модель создаётся без ориентации на какую-либо конкретную СУБД и модель данных . Термины «семантическая модель», «концептуальная модель» и «инфологическая модель» являются синонимами. Кроме того, в этом контексте равноправно могут использоваться слова «модель базы данных» и «модель предметной области» (например, «концептуальная модель базы данных» и «концептуальная модель предметной области»), поскольку такая модель является как образом реальности, так и образом проектируемой базы данных для этой реальности.

Конкретный вид и содержание концептуальной модели базы данных определяется выбранным для этого формальным аппаратом. Обычно используются графические нотации, подобные ER-диаграммам .

Чаще всего концептуальная модель базы данных включает в себя:

  • описание информационных объектов, или понятий предметной области и связей между ними.
  • описание ограничений целостности, т.е. требований к допустимым значениям данных и к связям между ними.

Логическое (даталогическое) проектирование - создание схемы базы данных на основе конкретной модели данных , например, реляционной модели данных . Для реляционной модели данных даталогическая модель - набор схем отношений , обычно с указанием первичных ключей , а также «связей» между отношениями, представляющих собой внешние ключи .

Преобразование концептуальной модели в логическую модель, как правило, осуществляется по формальным правилам. Этот этап может быть в значительной степени автоматизирован.

На этапе логического проектирования учитывается специфика конкретной модели данных, но может не учитываться специфика конкретной СУБД.

Физическое проектирование

Физическое проектирование - создание схемы базы данных для конкретной СУБД . Специфика конкретной СУБД может включать в себя ограничения на именование объектов базы данных, ограничения на поддерживаемые типы данных и т.п. Кроме того, специфика конкретной СУБД при физическом проектировании включает выбор решений, связанных с физической средой хранения данных (выбор методов управления дисковой памятью, разделение БД по файлам и устройствам, методов доступа к данным), создание индексов и т.д.

Нормализация

При проектировании реляционных баз данных обычно выполняется так называемая нормализация.

Модели «сущность-связь»

Модель «сущность-связь» (англ. “Entity-Relationship model” ), или ER-модель, предложенная П. Ченом в 1976 г., является наиболее известным представителем класса семантических (концептуальных, инфологических) моделей предметной области. ER-модель обычно представляется в графической форме, с использованием оригинальной нотации П. Чена, называемой ER-диаграмма , либо с использованием других графических нотаций (Crow"s Foot , Information Engineering и др.).

Основные преимущества ER-моделей:

  • наглядность;
  • модели позволяют проектировать базы данных с большим количеством объектов и атрибутов;
  • ER-модели реализованы во многих системах автоматизированного проектирования баз данных (например, ERWin).

Основные элементы ER-моделей:

  • объекты (сущности);
  • атрибуты объектов;
  • связи между объектами.

Сущность - объект предметной области, имеющий атрибуты.

Связь между сущностями характеризуется:

  • типом связи (1:1, 1:N, N:М);
  • классом принадлежности. Класс может быть обязательным и необязательным. Если каждый экземпляр сущности участвует в связи, то класс принадлежности - обязательный, иначе - необязательный.

Семантические модели

Семантическая модель (концептуальная модель, инфологическая модель) – модель предметной области, предназначенная для представления семантики предметной области на самом высоком уровне абстракции. Это означает, что устранена или минимизирована необходимость использовать понятия «низкого уровня», связанные со спецификой физического представления и хранения данных.

Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных. - 8-е изд. - М.: «Вильямс», 2006:

Семантическое моделирование стало предметом интенсивных исследований с конца 1970-х годов. Основным побудительным мотивом подобных исследований (т.е. проблемой, которую пытались разрешить исследователи) был следующий факт. Дело в том, что системы баз данных обычно обладают весьма ограниченными сведениями о смысле хранящихся в них данных. Чаще всего они позволяют лишь манипулировать данными определенных простых типов и определяют некоторые простейшие ограничения целостности, наложенные на эти данные. Любая более сложная интерпретация возлагается на пользователя. Однако было бы замечательно, если бы системы могли обладать немного более широким объемом сведений и несколько интеллектуальнее отвечать на запросы пользователя, а также поддерживать более сложные (т.е. более высокоуровневые) интерфейсы пользователя.
[…]
Идеи семантического моделирования могут быть полезны как средство проектирования базы данных даже при отсутствии их непосредственной поддержки в СУБД.

Наиболее известным представителем класса семантических моделей является модель «сущность-связь» (ER-модель).

Литература

  • Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных = Introduction to Database Systems. - 8-е изд. - М .: «Вильямс», 2006. - 1328 с. - ISBN 0-321-19784-4
  • Когаловский М.Р. Перспективные технологии информационных систем. - М .: ДМК Пресс; Компания АйТи, 2003. - 288 с. - ISBN 5-279-02276-4
  • Когаловский М.Р. Энциклопедия технологий баз данных. - М .: Финансы и статистика, 2002. - 800 с. - ISBN 5-279-02276-4
  • Кузнецов С. Д. Основы баз данных. - 2-е изд. - М .: Интернет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. - 484 с. - ISBN 978-5-94774-736-2
  • Коннолли Т., Бегг К. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика = Database Systems: A Practical Approach to Design, Implementation, and Management. - 3-е изд. - М .: «Вильямс», 2003. - 1436 с. - ISBN 0-201-70857-4
  • Гарсиа-Молина Г., Ульман Дж., Уидом Дж. Системы баз данных. Полный курс. - М .: «Вильямс», 2003. - 1088 с. - ISBN 5-8459-0384-X

См. также

  • Методы проектирования

Ссылки

  • Модель "сущность-связь" – шаг к единому представлению о данных - Citforum
  • Расширение реляционной модели для лучшего отражения семантики - Citforum
  • Пособие по проектированию баз данных сайтов "для начинающих"
  • Метод проектирования логической структуры реляционной БД без нормализации таблиц

Примечания


Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Проектирование баз данных" в других словарях:

    Администратор базы данных лицо, отвечающее за выработку требований к базе данных, её проектирование, реализацию, эффективное использование и сопровождение, включая управление учётными записями пользователей БД и защиту от несанкционированного… … Википедия

    - (англ. database refactoring) это простое изменение в схеме базы данных, которое способствует улучшению ее проекта при сохранении функциональной и информационной семантики. Иными словами, следствием рефакторинга базы данных не может быть… … Википедия

    ПРОЕКТИРОВАНИЕ - одна из форм опережающего отражения действительности, процесс создания прообраза (прототипа) предполагаемого объекта, явления или процесса посредством специфич. методов. П. является конкретной формой проявления прогностич. функции управления,… … Российская социологическая энциклопедия

    Запрос «БД» перенаправляется сюда; см. также другие значения. База данных представленная в объективной форме совокупность самостоятельных материалов (статей, расчётов, нормативных актов, судебных решений и иных подобных материалов),… … Википедия