Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Хабаровская государственная академия экономики и права» Кафедра информационных технологий

Проектирование баз данных

Методические указания по выполнению лабораторных и самостоятельных работ для студентов 2 – 4-го курсов очной формы обучения всех специальностей

Хабаровск 2009

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Хабаровская государственная академия экономики и права» Кафедра информационных технологий

Проектирование баз данных

Методические указания по выполнению лабораторных и самостоятельных работ для студентов 2 – 4-го курсов очной формы обучения всех специальностей

Хабаровск 2009

ББК У.в6 Х12

Проектирование баз данных : методические указания по выполнению лабораторных и самостоятельных работ для студентов 2 – 4-го курсов очной формы обучения всех специальностей / сост. В. С. Сандалов, Л. В. Самойлова. – Хабаровск : РИЦ ХГАЭП, 2009. – 32 с.

Рецензент Д. В. Тимошенко, канд. техн. наук, доц. кафедры ДВС ТОГУ

Утверждено ИБС академии в качестве методических указаний для студентов очной формы обучения

Вадим Семёнович Сандалов Людмила Викторовна Самойлова

Проектирование баз данных

Методические указания по выполнению лабораторных и самостоятельных работ для студентов 2 – 4-го курсов очной формы обучения всех специальностей

Редактор Г. С. Одинцова

______________________________________________________________

_______________________________________________________________

680042, г.Хабаровск, ул.Тихоокеанская, 134, ХГАЭП, РИЦ

Введение

Производственная деятельность организаций многие годы поддерживается информационными технологиями. Вместе с тем большие объёмы информации и повышающиеся требования к эффективности их функционирования требуют дальнейшего развития информационно-вычислительных систем. Информационным ядром любой информационной системы (ИС) является база данных (БД), функционирующая под управлением системы управления базами данных (СУБД). Информация (данные), хранимая в БД, отражает не только текущее состояние предметной области (ПО), но и длительную историю её развития.

Интенсивное развитие технологий анализа данных, таких как OLAPтехнологии, технологии искусственного интеллекта data mining и другие, позволило проводить анализ временных рядов, выявлять тренды, проверять статистические гипотезы, классифицировать данные, выявлять корреляционные зависимости, обнаруживать скрытые закономерности, прогнозировать процессы и т.д. Таким образом, большой объём данных позволяет получить новые знания – долговременные связи и закономерности между объектами, явлениями, процессами предметной области.

Все вышесказанное подтверждает важность и актуальность основы информационного обеспечения эффективной деятельности, коим являются базы данных.

3

Основные этапы проектирования базы данных

Предметная область – часть реального мира, подлежащая изучению с целью организации управления и, в конечном счёте, автоматизации.

Реляционные БД по сравнению с другими моделями данных (иерархической и сетевой) имеют преимущество – их достаточно просто изменить, что важно в изменчивом мире. Кроме того, развитый математический аппарат – реляционная алгебра – обеспечивает эффективную обработку таблиц, а специальные алгоритмы доступа к данным на физических носителях – быстрый доступ к данным.

В теории проектирования БД принято рассматривать два крупных этапа – концептуальный (информационно-логический или инфологический) и схемноструктурный (датологический).

1. Концептуальное проектирование – сбор, анализ и редактирование требований к данным. Для этого осуществляются следующие мероприятия:

1.1.Изучение области использования ИС для получения общего представления о предметной области.

1.2.Формирование задач информационной системы.

1.3.Определение основных объектов-сущностей предметной области и связей между ними.

1.4.Словесное описание предметной области.

1.5.Построение информационно-логической схемы, например, в рамках

ER-модели (Entity Relationship – «сущность-связь»).

2. Схемно-структурное проектирование (на основе результатов концептуального проектирования) включает:

2.1.Определение перечня таблиц.

2.2.Определение полей в таблицах, ключевых полей.

2.3.Нормализация таблиц.

2.4.Установление связей между таблицами.

2.5.Установление индексирования для полей.

2.6.Формирование условий целостности БД.

4

Пример проектирования базы данных

В качестве примера возьмём предметную область, образованную деятельностью страховой компании.

Концептуальное проектирование

Результатом концептуального этапа может быть следующее описание предметной области:

Вы работаете в страховой компании. Вашей задачей является контроль финансовой деятельности компании. Компания имеет различные филиалы по всей стране. Каждый филиал характеризуется названием, адресом и телефоном. Деятельность компании организована следующим образом: к Вам обращаются различные лица с целью заключения договора о страховании. В зависимости от принимаемых на страхование объектов и страхуемых рисков договор заключается по определённому виду страхования (например, страхование автотранспорта от угона, страхование домашнего имущества, добровольное медицинское страхование). При заключении договора Вы фиксируете дату заключения, страховую сумму, вид страхования, тарифную ставку и филиал, в котором заключался договор.

Договоры заключают страховые агенты. Помимо информации об агентах (фамилия, имя, отчество, адрес, телефон), нужно ещё хранить информацию о филиале, в котором работают агенты. Кроме того, исходя из базы данных нужно иметь возможность рассчитывать заработную плату агентам. Заработная плата составляет некоторый процент от страхового платежа (страховой платёж – это страховая сумма, умноженная на тарифную ставку). Процент зависит от вида страхования, по которому заключён договор.

Выявленные объекты-сущности:

Договоры (Номер договора, Дата заключения, Страховая сумма, Тарифная ставка, Код вида страхования, Код агента).

Вид страхования (Код вида страхования, Наименование, Процент агенту). Филиал (Код филиала, Наименование филиала, Адрес, Телефон).

Агенты (Код агента, Фамилия, Имя, Адрес, Телефон, Филиал) Выявление связей между объектами.

Два объекта могут быть связаны несколькими смысловыми связями. Каждая связь объекта может быть с его стороны обязательной или необязательной и одинарной или множественной.

5

Обязательность связи означает, что каждый экземпляр объекта связан с некоторым экземпляром или экземплярами другого объекта. Эта связь (по нотации Бахмана) обозначается чёрточкой поперёк линии связи (рисунок 1).

Рисунок 1 – Инфологическая модель базы данных

Необязательная связь обозначается кружком.

Множественность связи означает, что экземпляру некоторого объекта может соответствовать несколько экземпляров данного объекта и обозначается такая связь разделением линии связи на три. На рисунке 2 показаны связи:

Филиалы – Агенты С каждым филиалом обязательно связан хотя бы один агент.

Один или несколько агентов обязательно связаны с каким-нибудь филиалом. Агенты – Договоры Агент может быть связан с одним или несколькими договорами, но не

обязательно. Например, он ещё не заключал договоров.

Один или несколько договоров обязательно связаны с каким-либо агентом. Действительно, договоры без агента не заключаются.

Договоры – ВидСтрахования Один или несколько договоров обязательно связаны с каким-либо видом

страхования, но какие-то виды страхования могут быть не связаны, по ним не было заключено договоров.

Заметим, что между объектами Агенты и ВидамиСтрахования имеется связь типа «многие-ко-многим» через объект Договоры. И это соответствует реальности, поскольку один агент может страховать по нескольким видам страхования, а по одному виду страхования могут работать несколько агентов.

6

Схемно-структурное (датологическое) проектирование

Таблицы и их поля соответствуют объектам-сущностям и их атрибутам (рисунок 2).

Рисунок 2 – Схема данных

Связи между таблицами установлены по ключевым полям. На рисунке 3 показан пример связывания таблиц Вид страхования и Договоры.

Рисунок 3 – Установление связи между таблицами

Заметим, что связи устанавливает разработчик БД, а тип связи, например «один-ко-многим», СУБД Access устанавливает автоматически исходя из

свойств ключей связываемых таблиц.

Втаблице Вид страхования для связи используется поле КодВидаСтрахования – это первичный ключ и его главное свойство уникальность, и значит, это сторона «один», а сама таблица является главной по отношению к таблице Договоры.

Втаблице Договоры, которая является подчинённой, для связи используется поле КодВидаСтрахования – это внешний ключ, не обладающий свойством

7