Основы проектир. баз данных

МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАМЫШИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Т. М. Мартиросова

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗ ДАННЫХ. ПРАКТИКУМ

Учебное пособие

Допущено учебно-методическим объединением Совета директоров средних специальных учебных заведений Волгоградской области в качестве учебного пособия для образовательных учреждений среднего профессионального образования Волгоградской области

Волгоград

2012

1

УДК 004.6(075.3)

М 25

Рецензенты: сервисный инженер ООО «Компания ПНП – Сервис» В. А. Соколов; Камышинский политехнический колледж

Мартиросова, Т. М. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗ ДАННЫХ. ПРАКТИКУМ: учеб. пособие / Т. М. Мартиросова. – Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2012. – 48 с.

ISBN 978-5-9948-1043-9

Рассматриваются основы работы в системе управления базами данных (СУБД) ACCESS 2003. Изложены сведения об основных операциях, выполняемых СУБД ACCESS: хранение, изменение и обработка данных, а также разработка и получение выходных документов. Даются начальные сведения по основным действиям с базами данных (БД): создание, модификация таблиц, ввод данных, формирование запросов, отчетов и т. д.

Предназначено для студентов СТО, обучающихся по специальности 230401 «Информационные системы (по отраслям)» «Информационные системы в промышленности» по дисциплине «Основы проектирования баз данных».

Ил. 31. Табл. 2. Библиогр.: 4 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Волгоградского государственного технического университета

2

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебное пособие предназначено для студентов СТО, обучающихся по специальности 230401 «Информационные системы (по отраслям)» «Информационные системы в промышленности», и предлагается в качестве помощи при написании ими курсовой работы по дисциплине «Основы проектирования баз данных». Результатом курсового проектирования является разработанная студентом информационная система и пояснительная записка к ней.

Основными задачами курсового проектирования являются:

–закрепление знаний, полученных ранее по дисциплине «Основы проектирования баз данных»;

–привитие практических навыков применения норм проектирования, методик расчѐтов, типовых проектов, стандартов и других нормативных материалов.

В учебном пособии рассматриваются вопросы, касающиеся разработки и создания баз данных. Приведена самая популярная СУБД – Microsoft ACCESS 2003 и примеры лучшего ее применения при проектировании и создании баз данных. Освещены многие функции и возможности Microsoft ACCESS 2003, которые могут быть использованы в повседневной практике. В практической работе № 1 обсуждаются вопросы концептуального проектирования, а также традиционные базовые вопросы: объекты, отношения, атрибуты. Концептуальное проектирование является основой подхода к проектированию реляционных баз данных. Практическая работа № 2 посвящена реляционной модели данных и ее использованию в проектировании реляционной модели баз данных. Рассматривается вопрос преобразования концептуальной модели данных в реляционную модель. Определяются конструкции модели, обсуждается процесс нормализации таблиц. При выполнении работы № 3 студенты приобретут навыки работы с формами и методами их создания. Практическая работа № 4 содержит вопросы создания запросов к базе данных, рассматривает возможности создания запроса QUERY-BY-EXAMPLE (запросы по образцу) и его применения в конкретной коммерческой системе. В практической работе № 5 обсуждаются средства Microsoft ACCESS 2003, предназначенные для создания отчетов: конструктор отчетов, мастер отчетов; вопросы создания табличного отчета и отчета в свободной форме. В практической работе № 6 рассматривается использо-

3

вание конструктора макроса для создания кнопочной формы, а также макрокоманды Microsoft ACCESS 2003. Обычно законченное приложение имеет свое собственное меню, которое заменяет основное меню Microsoft ACCESS 2003 и содержит команды, предназначенные для выполнения конкретных задач.

В результате проведения практических работ по данной дисциплине студенты должны приобрести знания в области проектирования баз данных; создать информационную систему, использующую базы данных, применяемую в бизнесе; написать пояснительную записку к разработанной информационной системе.

1.ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

1.Практические работы выполняются студентами по шагам в соответствии с индивидуальным вариантом. Необходимо строго придерживаться порядка действий, описанного в учебном пособии. Учебное пособие можно взять в электронном виде на сервере по адресу, указанному преподавателем.

2.Приступать к выполнению практической работы можно только после того, как Вы самостоятельно осуществили предварительную подготовку, содержание которой указано в каждой работе.

3.Результаты выполнения каждой практической работы необходимо сохранять в виде файла и при отчете о работе предъявлять преподавателю с пояснением полученных результатов, порядок указан в каждой работе.

4.Сохранять создаваемые файлы только в своей папке на сервере. Например, для студентки академической группы КАС-101 Пышненко путь к личной папке следующий:

S (СТФ на «Fileserver»):\КАС101\ Пышненко.

5.В случае пропуска занятий студент осваивает материал самостоятельно в свободное от занятий время. Отчитаться за пропущенные практические работы студент может во время занятий либо в специально отведенное преподавателем время.

6.Соблюдать технику безопасности.

7.Практическая работа считается успешно выполненной и готовой к защите, если студент проделал все упражнения, приведенные в ней, выполнил индивидуальное задание и может прокомментировать порядок выполнения задания, а также знает ответы на контрольные вопросы.

4

2. ОПИСАНИЕ РАБОЧЕГО МЕСТА Для выполнения практических работ необходимо:

1)аппаратное обеспечение – персональный компьютер семейства IBM модели Pentium с минимальной комплектацией;

2)программное обеспечение – операционная система

Windows XP, СУБД Microsoft ACCESS 2003;

3)учебно-методическое обеспечение – учебное пособие «Основы проектирования баз данных. Практикум».

3.ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Практическая работа № 1 Тема: Изобразительные средства, используемые в

ER-моделировании

Цель практической работы: научиться создавать концептуальную схему базы данных для решения конкретной прикладной задачи в соответствии с индивидуальным вариантом.

После выполнения практической работы студент должен: Знать: назначение концептуальной схемы в проектировании

БД, методы создания схемы.

Уметь: создать концептуальную схему для простейшей задачи. Время выполнения – 2 часа.

Порядок выполнения практической работы:

1.Проработать все описанные упражнения самостоятельно, руководствуясь учебным пособием.

2.Выполнить задание, спроектировав концептуальную схему БД по своему индивидуальному варианту.

3.Проверить свои знания по контрольным вопросам и сдать отчет о практической работе.

Пояснения к работе

Предварительная подготовка МОДЕЛИ ДАННЫХ

Проектирование информационных систем, включающих в себя базы данных, осуществляется на физическом и логическом уровнях. Решение проблем проектирования на физическом уровне во многом зависит от используемой СУБД, зачастую автоматизировано и скрыто от пользователя. В ряде случаев пользователю

5

предоставляется возможность настройки отдельных параметров системы, которая не составляет большой проблемы.

Логическое проектирование заключается в определении числа и структуры таблиц, формировании запросов к БД, определении типов отчетных документов, разработке алгоритмов обработки информации, создании форм для ввода и редактирования данных в базе и решении ряда других задач. Решение задач логического проектирования БД в основном определяется спецификацией задач предметной области. Различие между логическим и физическим представлением данных было официально признано в 1978 году. Тогда была предложена обобщенная структура систем баз данных. Эта структура получила название трехуровневой архитектуры БД, которая состоит из следующих уровней: концептуальный, внешний, внутренний.

Внешний уровень (модель) составляют пользовательские представления данных. К БД обращается много пользователей, но ни одному пользователю не нужна вся БД в целом, а только еѐ часть. Представления могут пересекаться.

Каждое представление дает ориентированное на пользователя описание элементов данных. Объекты, атрибуты объектов, потоки и их направление, регламентные операции.

Отсюда можно вывести концептуальную логическую схему (модель) БД.

Концептуальный уровень определяет логическую схему БД. Внутренний уровень (модель) обеспечивает физический взгляд

на БД. Ни один пользователь не касается этого уровня. СУБД и операционные системы (ОС) преобразовывают адреса и указатели в соответствующие имена и отношения. Такой перевод стоит большой системной поддержки (как по сложности, так и по цене).

Создание концептуальной модели БД рассмотрим на примере модели «сущность-связь». Ее отличает относительная простота, применение естественного языка, легкость понимания.

Модель «сущность-связь»

Это неформальная модель предметной области, которая используется на этапе концептуального проектирования базы данных. Основное назначение модели – описание предметной области и представление информации для обоснования выбора видов моделей и структур данных.

6

Существует несколько подходов к построению модели типа «сущность-связь». Общим для всех подходов является использование нескольких элементов: сущность, атрибут, связь, время. Метод сущность-связь называют также методом «ER-диаграмм»: вопервых, ER-аббревиатура от слов Essence (сущность) и Relation (связь), во-вторых, метод основан на использовании диаграмм, называемых соответственно диаграммами ER-экземпляров и диаграммами ER-типа.

Основными понятиями метода «сущность-связь» являются:

•сущность;

•атрибут сущности;

•ключ сущности;

•связь между сущностями;

•степень связи;

•класс принадлежности экземпляров сущности;

•диаграммы ER-экземпляров;

•диаграммы ER-типа.

Сущность представляет собой объект, информация о котором хранится в БД. Экземпляры сущности отличаются друг от друга и однозначно идентифицируются. Названиями сущностей являются, как правило, существительные, например: ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, ДИСЦИПЛИНА, КАФЕДРА, ГРУППА.

Атрибут представляет собой свойство сущности. Это понятие аналогично понятию атрибута в отношении. Так, атрибутами сущности ПРЕПОДАВАТЕЛЬ могут быть его Фамилия, Должность, Стаж (преподавательский) и т. д.

Ключ сущности – атрибут или набор атрибутов, используемые для идентификации экземпляра сущности. Как видно из определения, понятие ключа сущности аналогично понятию ключа отношения.

Связь двух или более сущностей предполагает зависимость между атрибутами этих сущностей. Название связи обычно представляется глаголом. Примерами связей между сущностями являются следующие: ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ВЕДЕТ ДИСЦИПЛИНУ (Иванов ВЕДЕТ «Базы данных»), ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ПРЕПОДАЕТ В ГРУППЕ (Иванов ПРЕПОДАЕТ В 256 группе), ПРЕПОДАВАТЕЛЬ РАБОТАЕТ НА КАФЕДРЕ (Иванов РАБОТАЕТ НА 25 кафедре).

7

Приведенные определения сущности и связи не полностью формализованы, но приемлемы для практики. Следует иметь в виду, что в результате проектирования могут быть получены несколько вариантов одной БД. Так, два разных проектировщика, рассматривая одну и ту же проблему с разных точек зрения, могут получить различные наборы сущностей и связей. При этом оба варианта могут быть рабочими, а выбор лучшего из них будет результатом личных предпочтений.

С целью повышения наглядности и удобства проектирования для представления сущностей, экземпляров сущностей и связей между ними используются следующие графические средства:

•диаграммы ER-экземпляров,

•диаграммы ER-muna, или ER-диаграммы.

На рис. 1 приведена диаграмма ER-экземпляров для сущностей ПРЕПОДАВАТЕЛЬ и ДИСЦИПЛИНА со связью ВЕДЕТ.

Диаграмма ER-экземпляров показывает, какую конкретно дисциплину (СУБД, ПЛ/1 и т. д.) ведет каждый из преподавателей. На рис. 2 представлена диаграмма ER-типа, соответствующая рассмотренной диаграмме ER-экземпляров. Информация о проекте объединяется с помощью графических диаграмм.

Рис. 2. Диаграмма ER-типа с обязательным классом принадлежности

На начальном этапе проектирования БД выделяются атрибуты, составляющие ключи сущностей.

На основе анализа диаграмм ER-типа формируются отношения проектируемой БД. При этом учитывается степень связи сущ-

8

ностей и класс их принадлежности, которые, в свою очередь, оп-

ределяются на основе анализа диаграмм ER-экземпляров соответствующих сущностей.

Степень связи является характеристикой связи между сущностями, которая может быть типа: 1:1, 1:М, М:1, М:М.

Класс принадлежности (КП) сущности может быть: обязательным и необязательным. Класс принадлежности сущности является обязательным, если все экземпляры этой сущности обязательно участвуют в рассматриваемой связи, в противном случае класс принадлежности сущности является необязательным.

Варьируя классом принадлежности сущностей для каждого из названных типов связи, можно получить несколько вариантов диаграмм ER-типа.

При моделировании предметной области проектировщик разбивает ее на ряд локальных областей, моделирует каждое локальное представление, а затем их объединяет.

Объединение локальных представлений. Перед объединени-

ем необходимо решить вопрос о порядке объединения локальных представлений. Обычно используется бинарное объединение (попарно). Перед объединением необходимо выполнить группировку локальных представлений (по смыслу или подобию). При объединении используются следующие принципы: идентичность, агрегация, обобщение.

Два или более элементов модели идентичны, если имеют одинаковое смысловое значение.

Агрегация позволяет рассматривать связь между элементами модели как новый элемент (например, экзамен {фам_студента, наз_дисциплины, ФИО_препод, оценка}.

Обобщением называется объединение данных, позволяющее трактовать класс различных типов объектов как один поименованный обобщенный тип объекта. Например, гарнитур{стол, стул, шкаф}.

Проектирование схемы БД «Ресторан»

Рассмотрим в качестве примера проектирование БД «Ресторан». Первый шаг проектирования БД для ресторана состоит в соз-

дании концептуальной модели данных, отвечающей практике ресторана. Задача проектирования состоит в определении требований к данным. Для этого необходимо поставить вопросы к данным.

9