Кафедра физики, математики и информатики ПСПбГПМУ им. И.П. Павлова

Практическая работа в среде системы управления базами данных ms Office Access

РАЗРАБОТКА БАЗЫ ДАННЫХ «ЛПУ»

Часть I

Санкт–Петербург

2014

Проектирование баз данных

В федеральном законе Российской Федерации «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» под информационной системой понимается совокупность содержащейся в ней информации, её обработка с помощью информационных технологий и технических средств. Целью любой информационной системы является обработка данных об объектах реального мира и представление необходимой информации. … Информационная система должна работать с данными конкретной предметной области, для которой должно существовать описание в виде информационной модели.¹

◊ Предметная область - это часть реального мира, образующая совокупность объектов, которые находятся между собой в определенных отношениях и связях. В теории проектирования информационных систем предметную область принято рассматривать в виде трех представлений: в реально существующем виде, в виде восприятия ее человеком (проектировщик базы данных), в виде формального описания. База данных – это поименованная совокупность структурированных данных некоторой предметной области.²

◊ Модель предметной области - знания о закономерностях предметной области (принципы, связи, законы), позволяющие решать задачи в этой области, выраженные в виде словесных моделей: наборы должностных инструкций, амбулаторные карты пациентов, бланки анализов и т.п. Мы имеем дело с описанием (представлением) реальности и с данными, которые отражают это представление, то есть с информационными моделями. Применительно к базам данных информационные модели получили название – модель данных.³

Основные модели данных.

□ Иерархическая модель данных. Представляется в виде иерархической структуры и отображается в виде графа. Один информационный объект является главным (верхний уровень), остальные – подчиненными (второй уровень). Информационным объектам второго уровня подчиняются несколько информационных объектов третьего уровня и т.д. Примером такой модели данных является служба имен доменов в Интернет (DNS) позволяющая переводить имена доменов Интернет из символов в числовые адреса протокола передачи данных IP или предметный каталог библиотеки. В обобщенной виде модель изображается в виде дерева, элементами которого являются узлы, распределенные по уровням и дуги. Узел представляет информационную модель объекта, находящегося на данном уровне иерархии. Дуги показывают связи между объектами разных уровней.⁴

□ Сетевая модель данных. Все элементы имеют вертикальные и горизонтальные связи. Базируется на тех же понятиях: узел, уровень, связь. Каждые узлы одного уровня могут быть связаны с любым количеством узлов другого уровня. Узлы одного уровня образуют класс. Примером сетевой модели данных является служба WWW сети Интернет.

□ Реляционная модель данных. Английское слово relation (отношение) дало название модели данных, которая строиться по принципу взаимосвязанных таблиц. Каждая таблица описывает один класс объектов. При этом столбцы таблицы называются полями, а строки – записями. Поля содержат определенные названия параметров (характеристики) объектов и отображают структуру записи. В записи хранится информация об одном конкретном объекте. Таким образом, мы получаем описание объектов в виде двумерной таблицы. Если записи во многих полях дублируют друг друга, то такую таблицу удобнее представить в виде нескольких таблиц, относящихся к различным классам, и, затем, связать их между собой.

Связи между таблицами могут быть одного из трех типов:

1. «один-к-одному» - связанные таблицы имеют одинаковое количество записей и между этими записями установлено взаимно-однозначное соответствие.

2. «один-ко-многим» означает, что каждой записи в одной (главной) таблице соответствует несколько записей в другой (подчиненной) таблице, а запись в подчиненной таблице не может иметь более одной соответствующей ей записи в главной таблице.

3. «многие-ко-многим» возникает между двумя таблицами в тех случаях, когда: одной записи в первой таблице могут соответствовать несколько записей во второй таблице и наоборот. Две таблицы, находящиеся в отношении «многие-ко-многим», могут быть связаны только с помощью третьей (связующей) таблицы.

В большинстве случаев любые две таблицы связаны отношением «один-ко-многим».

Реляционная модель данных была изобретена в 70-х Эдгаром Коддом (Ted Codd), британским ученым. Он хотел преодолеть недостатки сетевой и иерархической моделей данных. В настоящее время реляционная модель данных считается самой мощной и эффективной для организации данных.

На основе информационной модели предметной области создается логическая модель данных.

◊ Логическая модель данных. Логическая модель описывает объекты предметной области, их взаимосвязь и ограничения, налагаемые предметной областью. Примеры объектов – «пациент», «врач», «отделение», «палата». Примеры взаимосвязей между понятиями – «у каждого пациента есть история болезни», «врач может вести много историй болезни», «на одном отделении расположено несколько палат». Логическая модель отражает сведения о структуре базы данных, записях и связях между записями.

◊ Физическая модель данных – описывает реализацию конкретной логической модели данных с помощью специальных программных средств. Для создания, наполнения и обработки баз данных разработаны системы управления базами данных (СУБД). Отношения, разработанные на стадии формирования логической модели данных, преобразуются в таблицы, параметры объектов становятся столбцами таблиц, каждый из которых имеет определенный тип данных, для ключевых полей создаются уникальные индексы, определяются особенности хранения данных, методов доступа и т.д.

При проектировании базы данных должно быть определено содержание базы данных, эффективный способ организации данных для будущих пользователей и инструментальные средства управления данными. Почти все современные СУБД основаны на реляционной модели данных, в которой связи между таблицами обеспечивают целостность базы данных и позволяют автоматизировать задачи обслуживания.