ВСТУП

Ядром будь-якої інформаційної системи (ІС) є інформаційна база, найбільш розповсюдженою формою якої є база даних (БД). Бази даних являють собою особливу організацію даних, яка потребує використання спеціальних програмно-мовних засобів – систем управління базами даних (СУБД).

Проектування баз даних підкоряється, з одного боку, загальним правилам проектування інформаційних систем, а з іншого боку – має відмінні риси, властивості так званої «банківській» організації даних.

Предметом курсу «Організація та управління базами даних» є бази даних як ядро банку даних (БнД), мовні засоби банку даних та основи проектування баз даних. Для одержання студентами практичних навичок у проектуванні й створенні баз данних курсом передбачений комплекс практичних занять.

Дані методичні вказівки призначені для студентів напряму «Документознавство та інформаційна діяльність» юридичного факультету. Тут визначено мету й завдання для кожного практичного заняття, наведено теоретичні відомості щодо теми заняття. Наведени зміст і приклади виконання. Передбачено варіанти предметних областей для видачі конкре5тних завдань.

Цілі й завдання практичних занять (1 частина): систематизація теоретичних і практичних знань у сфері організації, проектування й створення баз даних; вивчення конкретної системи управління базами даних – MS Access; освоенння навичок практичної роботи в цьому програмному середовищі.

ПЕРЕЛІК ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1

Концептуальне проектування бази даних.

Мета заняття: навчитися аналізувати задану предметну область і будувати концептуальну модель (ER-діаграму) та репозиторій (каталог властивостей).

Теоретичні відомості.

Модель "сутність-зв'язок" (ER-модель) відноситься до семантичних, тобто смислових моделей.

Етапи побудови загальної концептуальної моделі даних:

1. Виділення локальних представлень, що відповідають відносно незалежним даним;

2. Формулювання об'єктів, що описують локальну предметну область проектованої БД, і опис атрибутів, що складають структуру кожного об'єкта;

3. Виділення ключових атрибутів;

4. Специфікація зв'язків між об'єктами. Видалення надлишкових зв'язків;

5. Аналіз і додавання не ключових об'єктів;

6. Об'єднання локальних представлень.

Головними елементами семантичної моделі даних є типи об'єктів, їхні атрибути та типи зв'язків. Типи об'єктів подаються у вигляді іменників, а типи зв'язків – у вигляді дієслів. Семантична модель предметної області (ПрО) зображується у вигляді ER-діаграми з урахуванням прийнятих позначень для її елементів:

У концептуальному проектуванні ПрО розглядається як об'єктна система, що має наступні складові:

– Об'єкт;

– Засіб;

– Час;

– Зв'язок.

Об'єкти позначають речі, які користувачі вважають важливими в реальності, що моделюється, тобто те, про що накопичується інформація в інформаційній системі і що може бути однозначно ідентифіковано.

Об'єкти можуть бути простими (атомарними) або складеними. Для складеного об'єкта визначається його внутрішня структура.

Об'єкт-тип (далі – просто об'єкт) характеризується незалежним існуванням і являє собою безліч об'єктів реального світу з однаковими властивостями. Окремі об'єкти, що входять до даного типу, називаються екземплярами об'єкта.

Об'єкт і екземпляр об'єкта можуть бути визначені в такий спосіб:

Об'єкт: СТУДЕНТ (Номер_залікової_книжки, ПІБ, Група, Дата_народження).

Екземпляр об'єкта (134562, Сущенко А.І., І-04-2, 17.11.87).

На ER-діаграмі об'єкт і його атрибути зображаються так:

Атрибут – це поіменована характеристика об'єкта, за допомогою якої моделюється його властивість. Значення кожного атрибута вибираються з відповідної множини значень, що включає всі потенційні значення, які можуть бути присвоєні атрибуту. Ця множина називається доменом. Якщо для деякого екземпляра об'єкта значення деякого атрибута не визначено, то для даного екземпляра об'єкта має місце порожнє значення (Null).

Атрибути поділяються на прості (атомарні) і складені. Прості атрибути не можуть бути розділені на більш дрібні складові (наприклад, Ном_зал_книжки). Складений атрибут можна розбити на більш дрібні складові, кожну з яких можна використати окремо (наприклад, Дата_народження [Рік, Число, Місяць].

Якщо атрибут є складеним, то на діаграмі його атрибути-компоненти приєднуються до нього лініями.

Якщо атрибут кожного екземпляра об'єкта може мати тільки одне значення, то такий атрибут називається однозначним (одиничний), якщо ж значень для екземпляра об'єкта може бути декілька (наприклад, фірма може мати кілька телефонів) то атрибут називається багатозначним (множинним). На діаграмі такий атрибут обводиться подвійним контуром.

Характеристики атрибутів наведені в таблиці Додатку А.

Атрибути, що дозволяють однозначно ідентифікувати екземпляри об'єктів, називають ключами. Наприклад, для об'єкта СТУДЕНТ, екземпляр об'єкта може бути однозначно ідентифікований тільки атрибутом Номер_залікової_книжки.

Поняття «об’єкт» і «атрибут» є відносними. Що в кожної моделі ПрО є самостійним об’єктом, а що – атрибутом, залежить від аспекту розглядання данної ПрО.

Об'єкти можуть бути пов'язані між собою. Зв'язок здійснюється через зв'язок екземплярів одного об'єкта з екземплярами іншого об'єкта, утворюючи набір екземплярів зв'язку між двома об'єктами, що називається типом зв'язку.

Наприклад, розглянемо об'єкти ВИКЛАДАЧ і КУРС. Між цими об'єктами можна визначити зв'язок ЧИТАЄ, поставивши у відповідність кожному викладачеві ту дисципліну, з якої він читає лекції, або, навпаки, кожній дисципліні – викладача. Зв'язок ЧИТАЄ складений з певної кількості пар, у кожній з яких викладач – з об'єкта ВИКЛАДАЧ, а дисципліна – з об'єкта КУРС.

Отримана структура сама по собі є складеним об'єктом, що складається з пар екземплярів, взятих із двох пов'язаних між собою об'єктів. Графічно, на діаграмах, описана ситуація буде виглядати в такий спосіб (рис.5).

Зв'язки, що зв'язують два об'єкти, називаються бінарними. Однак, у зв'язку може брати участь і більша кількість об'єктів. Тому існують і інші типи зв'язку:

− Тернарні – між трьома об'єктами;

− Квартернарні – між чотирма об'єктами;

− N-арні – між N об'єктами.

Для характеристики властивостей зв'язку, так само як і для об'єктів, можна використати атрибути:

− Потужність зв'язку – позначає максимальну кількість екземплярів одного об'єкта, пов'язаних з одним екземпляром іншого об'єкта.

Примітка. Викладач читає декілька курсів (мінімальна потужність зв'язку – 1, максимальна – N, багато); а з іншого боку, кожний курс читається тільки одним викладачем, потужність у зворотному напрямку – 1,1.

− Показник кардинальності вказує кількість можливих зв'язків для кожного екземпляра об'єкта, що бере участь у зв'язку. Для бінарних зв'язків можуть бути наступні значення показника кардинальності: 1:1 "один до одного", 1 : N "один до багатьох", N : M "багато до багатьох".

У реляційній моделі даних зв'язок між відносинами, що являють собою відповідні об'єкти, здійснюється за допомогою атрибутів.

− Ступінь участі є важливою характеристикою типу зв'язку між об'єктами. Якщо кожний екземпляр деякого об'єкта повинен брати участь у зв'язку, то ступінь участі цього об'єкта в даному зв'язку є повним. Якщо ж для об'єкта допустима неучасть деяких його екземплярів у зв'язку, то ступінь участі даного об'єкта у зв'язку є частковим.

− Рекурсивний зв'язок – це особливий вид зв'язку, у якому ті самі екземпляри об'єкта беруть участь кілька разів і в різних ролях.

Приклад побудови концептуальної моделі.

Предметна область: поставка товарів на склад.

Інформація про поставку міститься в документі (накладній):

Постачальник
Адреса постачальника
Телефон
Код постачальника
ПОСТАВКА
Дата поставки		Код поставки		№ складу
ТОВАР
Код товару	Найменування		Ціна		Кількістьо

Аналізований документ містить наступну інформацію: Постачальник, Адреса постачальника, Код постачальника, Дата поставки, Код поставки, № складу, Код товару, Найменування, Ціна, Кількість.

1. У заданій предметній області можна виділити три об'єкти: ПОСТАЧАЛЬНИК, ТОВАР, ПОСТАВКА. Визначимо атрибути, що характеризують кожний з об'єктів (таблиця 1.1):

Таблиця 1.1 Атрибути об’єктів

Об'єкт	Атрибути
ПОСТАЧАЛЬНИК	Код постачальника
	Постачальник
	Адреса постачальника
	Телефон
ТОВАР	Код товару
	Товар
	Ціна
ПОСТАЧАЛЬНИК	Код поставки
	Кількість
	Дата поставки
	Номер складу

Атрибути Код постачальника, Код товару та Код поставки були введені для однозначної ідентифікації екземплярів розглянутих об'єктів, тому що жоден з інших атрибутів не підходить на роль ключового елемента (первинного ключа).

Для проектованої системи може знадобитися виділення ключів іншого класу (вторинні ключі) наприклад таких, що кожному значенню подібного ключа може відповідати деяка множина елементів об'єктів, а не один.

2. Сформуємо бінарні зв'язки між об'єктами та визначимо їхні властивості:

− Один і той же постачальник може здійснити декілька поставок, але кожна поставка здійснюється тільки одним постачальником, тому показник кардинальності зв'язку пари об'єктів – 1:N (один до багатьох);

− Кожна поставка може містити кілька товарів, той самий товар може бути наявним в декількох поставках, отже, показник кардинальності – N:M (багато до багатьох).

При побудові концептуальної моделі варто уникати надмірності інформації: після виділення об'єктів і ключів треба визначити й видалити надлишкові зв'язки. При проектуванні слід дотримуватися правила: серед атрибутів об'єкта повинна спостерігатися залежність описового об'єкта від ключового, але не повинна існувати залежність між описовими атрибутами.

3. На підставі проведеного аналізу побудуємо ER-діаграму (рис. 1.10)

4. Складання репозиторія (словника даних або каталогу реквізитів).

Репозиторій зведемо в таблицю 1.2.

Таблиця 1.2 Репозиторій

1. Специфікація об'єктів
Об'єкт	Атрибут	Тип атрибута
ПОСТАЧАЛЬНИК	Код постачальника	ідентифікатор
	Найменування постачальника	описовий
	Адреса постачальника	описовий
	Телефон	описовий
ТОВАР	Код товару	ідентифікаційний
	Найменування товару	описовий
	Ціна товару	описовий
ПОСТАЧАННЯ	Код поставки	ідентифікаційний
	Кількість товару	описовий
	Номер складу	описовий
	Дата постачання	описовий

Продоваження табл. 1.2

2. Специфікація зв'язків
Зв'язок		Показник кардинальності
ПОСТАВЛЯЄ: ПОСТАЧАЛЬНИК – ПОСТАЧАННЯ		1:N
ВКЛЮЧАЄ: ПОСТАЧАННЯ – ТОВАР		M:N
3. Специфікація атрибутів
Атрибут	Тип даних, формат (довжина)	Характеристики
Код постачальника	числовий (счетчик)	статичний, обов’язковий, простий, одиничний
Найменування постачальника	символьний (30)	статичний, обов’язковий, простий, одиничний
Адреса постачальника	символьний (50)	динамичний, складний, обов’язковий, одиничний
Телефон	символьний (15)	динамичний, простий, необов’язковий, множинний
Код товару	символьний (6)	статичний, обов’язковий, простий, одиничний
Найменування товару	символьний (30)	статичний, обов’язковий, простий, одиничний
Ціна товару	числовий (грошовий)	динамичний, обов’язковий, простий, одиничний
Код поставки	символьний (6)	статичний, обов’язковий, простий, одиничний
Кількість товару	Числовий (цілий)	статичний, обов’язковий, простий, одиничний
Номер складу	Символьний (3)	статичний, обов’язковий, простий, одиничний
Дата поставки	дата/час (короткий формат дати)	статичний, обов’язковий, простий, одиничний

Рис. 1.10 ER-діаграма.

Порядок виконання роботи:

1. Одержати у викладача варіант робочего завдання

2. Провести аналіз предметної області, розділити її на об’єкти, визначити їх атрибути.

3. Визначити зв’язки між об’єктами, їх типи (показники кардинальності) та ключеві атрибути.

4. Побудувати в середовищі MS Visio концептуальну модель (ER-діаграму).

5. Скласти репозиторій.

6. Відповісти на контрольні питання.

7. Оформити звіт.

Зміст звіту:

1. Опис заданого варіанту предметної області.

2. Визначення мети побудови бази даних.

3. Опис семантики виділенних об’єктів та їх атрибутів.

4. Визначення ключевих та описових атрибутів.

5. Визначення зв’язків між об’єктами та їх показників кардинальності..

6. Віддалення надлишкових зв’язків (як що вони є).

7. ER-діаграма.

8. Репозиторій.

9. Відповіді на контрольні питання.

Контрольні питання.

1. Пояснить зміст термінів:

1. база даних;

2. предметна область;

3. інформаційна система.

   2. Назвіть основні компоненти інформаційної системи та поясніть їх призначення.

   3. Що являє собою банк даних?

   4. Назвіть властивості проектованої БД.

   5. Назвіть основні функції СУБД.

   6. Що являє собою технологія "клієнт-сервер"?

   7. Поясніть, якою інформацією можна скористатися для визначення наступних конструкцій концептуальної моделі:

      1. об'єктів;

      2. атрибутів;

      3. зв'язків.

8. Поясніть зміст термінів:

1. життєвий цикл БД;

2. об'єкт;

3. атрибут;

4. бінарний зв'язок;

5. "один до багатьох";

6. показник кардинальності;

7. ключ;

8. складений об'єкт;

9. рекурсивний зв'язок.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2

Логічне проектування реляційної БД

(Перетворення концептуальної моделі БД у реляційну та її нормалізування).

Мета заняття: навчитися методам перетворення концептуальной моделі в логічну модель реляційної БД та її нормалізування.

Теоретичні відомості