Технологии электронного офиса. Учебное пособие

Ядром любой базы данных является модель данных. Мо- дель данных представляет собой множество структур данных, ограничений целостности и операций манипулирования данны- ми. С помощью модели данных могут быть представлены объек- ты предметной области и взаимосвязи между ними.

Модель данных – совокупность структур данных и опера- ций их обработки.

СУБД ориентируется на использование определенной мо- дели данных: иерархической, сетевой или реляционной. Боль-

шинство современных СУБД поддерживают реляционную модель данных.

Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя табличным представлением и возмож- ностью использования формального аппарата алгебры отноше- ний и реляционного исчисления для обработки данных.

Реляционная модель ориентирована на организацию дан- ных в виде двумерных таблиц. Каждая реляционная таблица

представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

каждый элемент таблицы – один элемент данных; все столбцы в таблице однородные, т. е. все элементы в

столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т. д.) и длину;

каждый столбец имеет уникальное имя; одинаковые строки в таблице отсутствуют;

порядок следования столбцов и строк может быть произ- вольным.

Система управления базой данных – это специальный пакет программ, посредством которого реализуется централизо- ванное управление базой данных и обеспечивается доступ к дан- ным.

Вкаждой СУБД имеются трансляторы или интерпретаторы

сязыка описания данных (ЯОД) и с языка манипулирования дан- ными (ЯМД), единые для всей базы данных.

91

Язык описания данных – это язык высокого уровня, пред- назначенный для описания концептуальной схемы и подсхем. С помощью ЯОД описывают типы и размеры данных, их структуру и связи между собой.

Язык манипулирования данными (или язык запросов) пред- ставлен системой команд манипулирования данными.

СУБД Access является системой управления реляционной базой данных, включающей все необходимые инструментальные средства для создания локальной базы данных, общей базы дан- ных в локальной сети с файловым сервером или создания прило- жения пользователя, работающего с базой данных на SQL- сервере.

Администратор базы данных – это лицо или группа лиц,

осуществляющих централизованное организационное управление базой данных.

Администратор базы данных участвует в разработке под- схем и концептуальной схемы, выбирает СУБД. С вводом базы данных в эксплуатацию администратор становится ответствен- ным за все операции, которые воздействуют на базу данных в целом.

В таблице (table) хранят данные об одном информацион- ном объекте модели данных предметной области. Через общие

поля можно связать таблицы друг с другом и далее работать с ними как с одной большой таблицей.

Запросы (Queries) создаются пользователем для выборки нужных данных из одной или нескольких связанных таблиц. Запрос может формироваться в виде запросов по образцу (QBE) или с помощью инструкции SQL – языка структурированных запросов. С помощью запроса можно также обновить, удалить или добавить данные в таблицы, или создать новые таблицы на основе существующих.

Формы (Forms) являются основным средством создания диалогового интерфейса приложения пользователя. Форма может создаваться для ввода и просмотра взаимосвязанных данных ба-

92

зы на экране в удобном виде, а также использоваться для созда- ния панелей управления в приложении.

Отчеты (Reports) предназначены для формирования и вы- вода на печать выходных документов.

Страницы (Pages) являются диалоговыми Web- страницами, которые поддерживают динамическую связь с базой данных и позволяют просматривать, редактировать и вводить данные в базу, работая в окне браузера.

Макрос (Macros) - программа, которая содержит описание последовательности действий, выполняемых при наступлении некоторого события в объекте или элементе управления приложе- нием. Каждое действие реализуется макрокомандой. Создание

макроса осуществляется в диалоговом режиме путем выбора нужных макрокоманд и задания параметров, используемых ими при выполнении.

Модули (Modules) содержат процедуры на языке VBA.

3.2. Классы отношений

Отношения реляционной базы данных в зависимости от содержания подразделяются на два класса: объектные отношения и связные отношения.

Объектные отношения хранят данные о группах одно- родных объектов, явлений или процессов, имеющих однотипные характеристики. В объектном отношении ключ называют пер- вичным, или просто ключом отношения.

Связное отношение хранит данные о связях между объ- ектными отношениями. Связное отношение содержит ключи свя- занных объектных отношений и данные, количественно или каче- ственно характеризующие связь. Ключи связных отношений на- зывают внешними ключами, поскольку они являются первичны- ми ключами других отношений. Реляционная модель накладыва- ет на внешние ключи ограничение, называемое ссылочной цело- стностью. Это означает, что каждому значению внешнего ключа должен соответствовать кортеж объектного отношения. Без этого возможна ситуация, когда внешний ключ ссылается на объект, о котором ничего не известно.

93

3.2.1. Связи между отношениями (таблицами)

Существует несколько разновидностей связей между отно- шениями. Связанные отношения часто взаимодействуют по принципу главная и подчиненная таблицы. Главную таблицу можно еще называть родительской, а подчиненную – дочерней.

Одна и та же таблица может быть главной по отношению к одной таблице базы данных и подчиненной по отношению к другой.

Связь «один-ко-многим» означает, что одной записи в ро-

дительской таблице может соответствовать несколько записей (в том числе и одна) в дочерней таблице. В родительской таблице могут быть записи, для которых в данный момент нет соответст- вующих записей в дочерней таблице. Различают также жесткую связь «один-ко-многим», когда каждой записи в родительской таблице должны соответствовать записи в дочерней таблице.

Эта связь является самой распространенной для реляцион- ных баз данных. Пример: таблицы «Студенты» и «Экзамены» могут быть связаны «один-ко-многим» по полю «Номер Зачетки». Данная связь будет означать, что одна запись о студенте из таб- лицы «Студенты» может быть связана с несколькими записями о сдаче экзаменов данным студентом в таблице «Экзамены».

Связь «один-к-одному» имеет место, когда одной записи в родительской таблице соответствует только одна запись в дочер- ней таблице. Данная связь встречается редко и означает, что ин- формация из двух таблиц могла бы быть объединена в одну. На- личие двух таблиц говорит о желании разделить основную и вто- ростепенную информацию на два отношения. Например, инфор- мация о студентах может быть разделена на две таблицы «Сту- денты» и «Дополнительные сведения», которые будут связаны связью «один-к-одному» по полю «Номер зачетки». Связь «один- к-одному» приводит к тому, что для чтения связанной информа-

ции в нескольких таблицах приходится производить несколько операций чтения, что замедляет получение нужной информации. Связь «один-к-одному» может быть жесткой и нежесткой.

94

Третий вид связи – связь «многие-ко-многим». Данный вид связи означает, что несколько записей одной таблицы связаны с несколькими записями другой таблицы и наоборот. Например: между таблицами «Учебные группы и дисциплины» и «Препода- ватели» может существовать связь «многие-ко-многим». Это оз- начает, что каждый преподаватель может вести несколько пред- метов и, в то же время, один и тот же предмет могут вести не- сколько преподавателей.

3.2.2. Ссылочная целостность

Ссылочная целостность – это совокупность связей между отдельными таблицами во всей базе данных. Нарушение хотя бы одной такой связи делает информацию в базе данных недосто- верной. СУБД обычно блокирует действия, которые нарушают целостность связей между таблицами, т.е. нарушают ссылочную целостность. Обеспечение ссылочной целостности означает, что СУБД при корректировке базы данных обеспечивает для связан- ных таблиц контроль за соблюдением следующих правил:

вподчиненную таблицу не может быть добавлена запись с несуществующим в главной таблице значением ключа связи;

вглавной таблице нельзя удалить запись, если не удалены связанные с ней записи в подчиненной таблице;

изменение значений ключа связи в записи главной таблицы невозможно, если в подчиненной таблице имеются связанные с ней записи.

При попытке пользователя нарушить эти условия в опера-

циях добавления и удаления записей или обновления ключевых данных в связанных таблицах СУБД должна выводить сообще- ния об ошибке и не допускать выполнения этих операций.

Чтобы предотвратить потерю ссылочной целостности, ис- пользуется механизм каскадных изменений. Он состоит в обеспе- чении следующих действий:

95

при изменении поля связи в записи родительской таблицы следует синхронно изменить значения полей связи в соответст- вующих записях дочерней таблицы;

при удалении записи в родительской таблице следует уда- лить соответствующие записи в дочерней таблице.

3.3. Этапы проектирования реляционной базы данных

1этап. Описание выбранной предметной области, которое должно охватывать реальные объекты и процессы. Определение необходимых источников информации, предполагаемых запросов пользователей, правил обработки информации и видов выходных документов.

2этап. Определение состава и структуры данных, напри- мер, в виде информационно-логической модели.

При разработке модели данных могут использоваться два подхода. В первом подходе сначала определяются основные зада- чи, для решения которых строится база, выявляются потребности задач в данных. На этой основе определяется состав и структура информационных объектов. При втором подходе сразу устанав- ливаются типовые объекты предметной области. Наиболее ра- ционально сочетание обоих подходов. Это связано с тем, что на начальном этапе, как правило, нет исчерпывающих сведений обо всех задачах. Гибкие СУБД позволяют внести изменения в струк- туру базы данных без ущерба для созданных ранее приложений.

3этап. Определение логической структуры реляционной базы данных.

При определении логической структуры реляционной базы данных на основе модели каждый информационный объект аде- кватно отображается реляционной таблицей, а связи между таб- лицами соответствуют связям между информационными объек- тами.

Первоначально конструируются таблицы базы данных, со-

ответствующие информационным объектам построенной модели данных.

96

Затем может создаваться схема данных, в которой фикси- руются существующие логические связи между таблицами. Они соответствуют связям информационных объектов. В схеме дан-

ных могут быть заданы параметры поддержания целостности базы данных. Целостность данных означает, что в базе данных

установлены и корректно поддерживаются взаимосвязи между записями разных таблиц при загрузке, добавлении и удалении записей в связанных таблицах, а также при изменении значений ключевых полей.

После формирования схемы данных осуществляется ввод непротиворечивых данных из документов предметной области.

Построение информационно-логической модели данных

Информационно-логическая модель (ИЛМ) отображает данные предметной области в виде совокупности информацион- ных объектов и связей между ними. Эта модель представляет данные, подлежащие хранению в базе данных.

Информационный объект – это описание некоторой сущно- сти предметной области - реального объекта, процесса, явления или события. Информационный объект – это совокупность логи- чески взаимосвязанных реквизитов, представляющих качествен- ные и количественные характеристики сущности. Примерами информационных объектов могут быть: ТОВАРЫ, ПОСТАВЩИКИ, ЗАКАЗЧИКИ, ПОСТАВКА, ОТГРУЗКА, СОТРУДНИКИ, ОТДЕЛЫ, СТУДЕНТЫ, ПРЕПОДАВАТЕЛИ, КАФЕДРЫ и т.п. Примерами реквизитов объекта СТУДЕНТЫ могут быть: шифр группы, номер зачетки, фамилия, имя, отчест- во, дата рождения, адрес.

Процесс выделения информационных объектов предметной области, отвечающих требованиям нормализации, может произ- водиться на основе интуитивного или формального подхода. Тео-

ретические основы формального подхода были разработаны и полно изложены в монографиях по организации баз данных из- вестного американского ученого Дж. Мартина.

97

Существуют формальные правила, которые могут быть ис- пользованы для выделения информационных объектов, отвечаю- щих требованиям нормализации:

на основе описания предметной области выявить докумен- ты и их реквизиты, подлежащие хранению в базе данных;

определить функциональные зависимости между атрибута-

ми;

выбрать все зависимые реквизиты и указать для каждого все его ключевые реквизиты, то есть те, от которых он зависит;

сгруппировать реквизиты, одинаково зависимые от ключе- вых реквизитов. Полученные группы зависимых реквизитов вме-

сте с их ключевыми реквизитами образуют информационные объекты;

можно дать семантическое (смысловое) определение рекви- зитов;

осуществить проверку выполнения требований нормализа-

ции;

выявить связи «многие-ко-многим» и преобразовать их в «многие-к-одному».

Все объекты, относящиеся к одной БД, MS Access хранит в одном файле с расширением mdb.

В окне конкретной БД объекты представлены вкладками. Работа с БД проходит в 2 фазах: 1) конструирования; 2) рабочей фазе.

3.4. Запуск Access. Открытие базы данных

Запуск Access из главного меню осуществляется следую- щим образом:

кнопкой Пуск на панели задач; пунктом меню Программы;

пунктом меню Microsoft Access.

Одновременный запуск Access и открытие новой базы дан- ных (если Access установлена как часть пакета Microsoft Office 97) осуществляют с помощью:

98

кнопки Пуск на панели задач;

пункта меню Создать документ Microsoft Office (New Office Document);

вкладки Общие;

значка Новая база данных (Blank Database);

кнопки Ok.

Затем в окне списка Имя файла вводят имя новой базы данных и щелкают по кнопке Создать.

Открыть существующую базу данных можно несколькими способами.

Первый способ используют, когда нужно открыть одну из четырех использовавшихся последними баз данных:

пункт меню Файл; имя файла из списка в нижней части панели меню.

Второй способ - открытие базы данных в диалоговом окне

Access:

после запуска Access в диалоговом окне щелкнуть по кноп-

ке-переключателю Открыть базу данных;

дважды щелкнуть по строке с именем нужной базы данных. Если нужной базы данных в списке нет, дважды щелкнуть по строке Другие файлы. На экране появится диалоговое окно Открытие файла базы данных, в котором можно выбрать нужную базу данных.

Третий способ - открытие базы данных в главном окне про- граммы: кнопка Открыть базу данных на стандартной панели инструментов; выбор диска, папки, в которой находится нужная база; двойной щелчок по имени базы данных.

3.5. Создание базы данных

Файл новой базы данных создают либо при помощи Мастера (переключатель Запуск мастера), либо самостоятельно (пе- реключатель Новая база данных) в диалоговом окне Access. По- сле выбора способа создания выбирают диск и папку, где будет

99

находиться база данных, и в текстовом поле Имя файла вводят имя новой базы данных. В окне Access открывается окно базы данных.

3.6. Режимы создания таблиц базы данных

После создания файла базы данных необходимо создать таблицы. Иногда требуется построить дополнительные таблицы в уже существующей базе данных. Существует несколько режимов создания таблиц.

Врежиме Конструктор задают имена полей, типы дан- ных, для текстовых и числовых полей можно задать размеры, устанавливают ключевое поле. Ключевое поле однозначно опре- деляет запись в таблице.

При использовании метода Режим таблицы сразу вводят данные. Access автоматически назначает тип поля по виду вво- димой информации, устанавливает размеры текстовых и число- вых полей. После закрытия и сохранения таблицы Access предла-

гает установить ключевое поле самостоятельно либо принять уже заданное в Access.

Врежиме Мастер таблиц выбирают поля из предлагае- мых образцов таблиц. Тип данных и другие свойства полей уже определены.

Врежиме Импорт таблиц вместе с данными импортиру- ются из других баз данных имена и типы полей. Однако надо присвоить новой таблице имя, определить ключевое поле или предоставить Access возможность автоматически установить его. Иногда после импорта требуется изменить размер поля и некото- рые другие свойства.

Врежиме Связывание таблиц данные в таблицу загру- жаются из таблицы другой базы данных. При этом экономится дисковое пространство, поскольку хранятся данные только одной таблицы, и время, так как информация также обновляется только

водной таблице.

Процесс создания таблиц в зависимости от выбранного метода включает одну или несколько операций:

100