2. Проектирование баз данных
Проектирование баз данных – это переход от одного уровня абстракции информации к другому, т.е. последовательный переход от словесного описания информационной структуры предметной области (ПО) к формализованному описанию объектов ПО в терминах некоторой модели.
Алгоритм процесса проектирования представлен на рис. 2.1
Рис.2.1. Этапы проектирования
Рассмотрим подробнее каждый этап.
Системный анализ предметной области.
На этом этапе необходимо:
обосновать актуальность разработки базы данных и автоматизированной системы;
подробно описать предметную область и основные ограничения;
выделить основные объекты этой ПО, их свойства и связи между собой;
определить круг пользователей системы и их информационные потребности;
исследовать документооборот системы ;
Определить круг задач, которые будут решаться в автоматизированной среде и т. д.
Например, пусть разрабатывается БД «Библиотека». Системный анализ может выглядеть примерно так:
- В библиотеке хранится огромное количество книг, услугами библиотеки пользуются тысячи читателей. Для обеспечения оперативности ведения информации о книгах, читателях и местонахождении книги необходима автоматизированная система, основанная на современной базе данных. Использование базы данных и автоматизированной системы для работы с базой данных существенно сократит время обслуживания читателей и время работы работников библиотеки по систематизации информации о книгах и многие другие задачи.
- В библиотеке необходимо хранить разнообразную информацию о книгах, чтобы оперативно можно было определить информацию о наличии в библиотеке книг некоторого автора, книг по определенной тематике. Необходимо учесть, что книги в библиотеке могут присутствовать в нескольких экземплярах, что книги одного автора могут иметь одинаковое название, поэтому книгам нужно присваивать некоторые уникальные шифры.
- Информация о читателях должна быть полной и достаточной для определения категории читателя, его места жительства и места работы. Необходимо учесть, что среди читателей могут быть однофамильцы, поэтому у каждого читателя должен быть уникальный абонентский номер.
- Ограничения при работе библиотеки:
1.Книга может не иметь ни одного автора, например, сборник тезисов научной конференции;
Каждая книга может относиться к множеству областей знаний и к каждой области знаний относится множество книг;
Книги, изданные до 1970 года должны быть списаны, и в библиотеке их нет;
Читатели старше 17 лет;
Каждый читатель может иметь на руках не более 5 книг;
Каждый читатель должен иметь рабочий или домашний телефон; и т. д.
Таких ограничений может быть и больше; они могут быть другими или их вообще может не быть, в зависимости от библиотеки, для которой разрабатывается база данных.
- Работать с базой данных «Библиотека» будут следующие пользователи:
библиотекари, читатели, дирекция библиотеки.
Библиотекари должны иметь возможность систематизировать книжный фонд, т.е. распределять книги по разным каталогам, добавлять новые книги и списывать старые, вести учет выдачи и возврата книг, записывать нового читателя в библиотеку или закрывать абонент читателя.
Читатель должен иметь возможность просматривать каталоги книг по разделам, по авторам и получать информацию о наличие книги и возможности ее получения.
Дирекция должна иметь возможность получать информацию о наиболее или наименее популярных книгах, о читателях должниках, с целью взыскания денег за утерянные книги в 5-кратном размере от стоимости утерянной книги.
Задачами автоматизированной системы являются:
Запись читателя в библиотеку;
Поиск и выдача книги читателю;
Отметка о возврате книг читателем;
Закрытие абонента читателя;
Пополнение книжного фонда;
Систематизация книг по каталогам;
Списание книг;
Подготовка списка книг по разделам;
Подготовка сведений о книгах по авторам;
Подготовка сведений о читателях – должниках, с указанием суммы взыскания;
Подготовка списка книг на списание;
Подготовка списка книг на закупку библиотекой, с указанием необходимой суммы для их приобретения.
Определим основные объекты этой системы и их свойства.
1. КНИГА
-уникальный шифр книги (ISBN)
- название
-фамилии авторов
- издательство
-город издания
-год издания
-количество страниц в книге
-стоимость книги
-количество экземпляров в библиотеке
- номер области знаний, к которой относится данная книга
2. ЧИТАТЕЛЬ
-номер читательского билета
-фамилия, имя, отчество
-дата рождения
- домашний адрес
-место работы и т.д.
3. ЭКЗЕМПЛЯР
-уникальный инвентарный номер книги
-место размещения в библиотеке (ряд -полка)
-читательский (абонентский) билет с информацией о читателях, пользовавшихся этим экземпляром: номер читательского билета, дата выдачи книги и дата возврата.
Это только пример описания ПО; реально оно должно быть более подробным.
Инфологическое проектирование.
Так как процесс проектирования БД - это процесс длительный, итерационный, то для получения максимально положительного результата необходимо иметь такое представление модели БД, которое было бы представительным и понятным, особенно заказчику; т.е. должно быть некое формализованное описание БД, но без относительно к конкретной СУБД. В настоящее время на этапе инфологического проектирования используется в основном, так называемая, ER – модель ( ENTITY RELATIONSHIP), т.е. модель «СУЩНОСТЬ –СВЯЗЬ».
В основе ER модели лежат следующие понятия:
Сущность - это собирательное понятие некоторого объекта, процесса или явления. Сущность имеет уникальное имя, множество экземпляров (хотя может быть и один экземпляр) и характеризуется атрибутами.
Атрибут – это поименованная характеристика сущности. Причем набор атрибутов должен быть таким, чтобы различные экземпляры отличались друг от друга. Например, сущность Студент может характеризоваться атрибутами: Номер_зачетной_книжки, ФИО, Номер_группы, Номер_факультета, Номер_специальности, и т.д.
Графическое представление этой сущности в ER модели такое: