14-es / ЭС - Информатика (ИСФ) / умк_Спиридонов_Информатика_ч.1_2013

Видя на графике корреляционную связь между величинами, мы мо- жем дать ей качественную оценку. Для количественной оценки линейной корреляции используется коэффициент парной корреляции rху, который рассчитывается по формуле

Этот коэффициент может принимать следующие значения:

1)rху = 0, что свидетельствует об отсутствии корреляционной связи между х и у;

2)rху = 1, в данном случае существует строгая положительная де- терминистическая связь;

3)rху = –1; между х и у существует строгая отрицательная детерми- нистическая связь;

4)– 1 < rху < +1, это наиболее распространенный случай: корреляци- онная связь может быть как положительной, так и отрицательной, и харак- теризоваться различной степенью тесноты связи.

Чем ближе абсолютное значение коэффициента корреляции rху к единице, тем сильнее линейная связь между х и у. Следует отметить, что rху одновременно отражает степень случайности и криволинейности связи между величинами х и у. Например, зависимость у от х может быть близ- кой к функциональной, но существенно нелинейной. В этом случае коэф- фициент корреляции будет значительно меньше единицы.

Таким образом, тесноту связи между двумя величинами можно объ- ективно оценить только после рассмотрения графика «корреляционного поля» и вычисления коэффициента парной корреляции.

161

7. ВВЕДЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИЮ БАЗ ДАННЫХ

База данных – это организованная структура, предназначенная для хранения информации. Это утверждение легко пояснить, если, например, рассмотреть БД крупного банка. В ней есть все необходимые сведения о клиентах, их адресах, кредитной истории, состоянии расчетных счетов, финансовых операциях и т.д. Доступ к этой базе имеется у достаточно большого количества сотрудников банка, но среди них вряд ли найдется такое лицо, которое имеет доступ ко всей базе полностью и при этом спо- собно единолично вносить в нее произвольные изменения. Кроме данных, база содержит методы и средства, позволяющие каждому из сотрудников оперировать только с теми данными, которые входят в его компетенцию. В результате взаимодействия данных, содержащихся в базе, с методами, дос- тупными конкретным сотрудникам, образуется информация, которую они потребляют и на основании которой в пределах собственной компетенции производят ввод и редактирование данных.

С понятием БД тесно связано понятие системы управления базой данных. Это комплекс программных средств, предназначенных для созда- ния структуры новой базы, наполнения ее содержимым, редактирования содержимого и визуализации информации. Под визуализацией информации понимается отбор отображаемых данных в соответствии с заданным кри- терием, их упорядочение, оформление и последующая выдача на устрой- ство вывода или по каналам связи.

В мире существует множество СУБД. Несмотря на то что они могут по-разному работать с разными объектами и предоставляют пользователю различные функции и средства, большинство СУБД опираются на единый устоявшийся комплекс основных понятий. Это дает нам возможность рас- смотреть одну систему и обобщить ее понятия, приемы и методы на весь класс СУБД. В качестве такого учебного объекта мы выберем СУБД

Microsoft Access, входящую в пакет Microsoft Office. В тех случаях, когда конкретные приемы операций зависят от используемой версии программы, мы будем опираться на Microsoft Access, хотя в основном речь будет идти о таких обобщенных понятиях и методах, для которых различия между конкретными версиями программ второстепенны.

7.1. Структура простейшей базы данных

Сразу поясним, что если в базе нет никаких данных (пустая база), то это все равно полноценная БД. Этот факт имеет методическое значение.

162

Хотя данных в базе и нет, но информация в ней все-таки есть – это струк- тура базы. Она определяет методы занесения данных и хранения их в базе. Простейший «некомпьютерный» вариант БД – деловой ежедневник, в ко- тором каждому календарному дню выделено по странице. Даже если в нем не записано ни строки, он не перестает быть ежедневником, поскольку имеет структуру, четко отличающую его от записных книжек, рабочих тетрадей и прочей писчебумажной продукции.

Базы данных могут содержать различные объекты, но основными объектами любой БД являются ее таблицы. Простейшая БД содержит хотя бы одну таблицу. Соответственно, структура простейшей БД тождественно равна структуре ее таблицы.

Известно, что структуру двумерной таблицы образуют столбцы и строки. Их аналогами в структуре простейшей БД являются поля и записи (рис. 7.1). Если записей в таблице пока нет, значит ее структура образована только набором полей. Изменив состав полей базовой таблицы (или их свойства), мы изменяем структуру БД и, соответственно, получаем новую базу данных.

Рис. 7.1. Простейшая таблица базы данных

7.2. Свойства полей базы данных (на примере СУБД MS ACCESS)

Поля БД определяют групповые свойства данных, записываемые в ячейки, принадлежащие каждому из полей. Перечислим основные свойст- ва полей таблиц БД:

1. Имя поля – определяет, как следует обращаться к данным этого поля при автоматических операциях с базой (по умолчанию имена полей используются в качестве заголовков столбцов таблиц).

163

2.Тип поля – определяет тип данных, которые могут содержаться

вданном поле.

3.Размер поля – определяет предельную длину (в символах) дан- ных, которые могут размещаться в данном поле.

4.Формат поля – определяет способ форматирования данных

вячейках, принадлежащих полю.

5.Маска ввода – определяет форму, в которой вводятся данные

вполе (средство автоматизации ввода данных).

6.Подпись – определяет заголовок столбца таблицы для данного поля (если подпись не указана, то в качестве заголовка столбца использу- ется свойство имя поля).

7.Значение по умолчанию – то значение, которое вводится в ячей- ки поля автоматически (средство автоматизации ввода данных).

8.Условие на значение – ограничение, используемое для проверки правильности ввода данных (средство автоматизации ввода данных, кото- рое используется, как правило, для данных, имеющих числовой тип, де- нежный тип или тип даты).

9.Сообщение об ошибке – текстовое сообщение, которое выдается автоматически при попытке ввода в поле ошибочных данных (проверка ошибочности выполняется автоматически, если задано свойство «Условие на значение»).

10.Обязательное поле – свойство, определяющее обязательность заполнения данного поля при наполнении базы.

11.Пустые строки – свойство, разрешающее ввод пустых строко- вых данных.

12.Индексированное поле – если поле обладает этим свойством, все операции, связанные с поиском или сортировкой записей по значению, хранящемуся в данном поле, существенно ускоряются. Кроме того, для индексированных полей можно сделать так, что значения в записях будут проверяться по этому полю на наличие повторов, что позволяет автомати- чески исключить дублирование данных.

Следует помнить, что поскольку в разных полях могут содержаться данные разного типа, то и наборы свойств у полей могут различаться в за- висимости от типа данных.

Так, например, список вышеуказанных свойств полей относится

восновном к полям текстового типа. Поля других типов могут иметь или не иметь эти свойства, но могут добавлять к ним и свои. Например, для дан- ных, представляющих действительные числа, важным свойством является

164

количество знаков после десятичной запятой. С другой стороны, для полей, используемых для хранения рисунков, звукозаписей, видеоклипов и других объектов OLE, большинство вышеуказанных свойств не имеют смысла.

7.3. Типы данных

Базы данных MS Access работают со следующими типами данных:

1.Текстовый – тип данных, используемый для хранения обычного неформатированного текста ограниченного размера (до 255 символов).

2.Поле Мемо – специальный тип данных для хранения больших объемов текста (до 65 535 символов). Физически текст не хранится в поле.

Вполе хранится указатель на него.

3.Числовой – тип данных для хранения действительных чисел.

4.Дата/время – тип данных для хранения календарных дат и теку- щего времени.

5.Денежный – тип данных для хранения денежных сумм.

6.Счетчик – специальный тип данных для уникальных (не повто- ряющихся в поле) натуральных чисел с автоматическим наращиванием. Естественное использование – для порядковой нумерации записей.

7.Логический – тип для хранения логических данных, которые мо- гут принимать только два значения, например, Да или Нет.

8.Поле объекта OLE – специальный тип данных, предназначен- ный для хранения объектов, вставляемых внедрением или связыванием (OLE). Реально такие данные в таблице не хранятся, в таблице хранятся только указатели на них.

9.Гиперссылка – специальное поле для хранения адресов URL Web-объектов Интернета. При щелчке на ссылке автоматически происхо- дит запуск браузера и воспроизведение объекта в его окне.

10.Мастер подстановок – это неспециальный тип данных. Это объ- ект, настройкой которого можно автоматизировать ввод данных в поле так, чтобы не вводить их вручную, а выбирать из раскрывающегося списка.

7.4. Объекты базы данных

Система управления базой данных MS Access позволяет создавать и использовать объекты следующих типов.

Таблицы. Является основным объектом БД, т.к. 1) в таблицах хра- нятся все данные, имеющиеся в базе; 2) таблицы хранят структуру базы (поля, их типы и свойства).

165

Запросы. Эти объекты служат для извлечения данных из таблиц и предоставления их пользователю в удобном виде. С помощью запросов выполняют такие операции, как отбор данных, их сортировку и фильтра- цию. С помощью запросов можно выполнять преобразование данных по заданному алгоритму, создавать новые таблицы, выполнять автоматиче- ское наполнение таблиц данными, импортированными из других источни- ков, выполнять простейшие вычисления в таблицах и др.

Начинающие пользователи не сразу понимают роль запросов, по- скольку все те же операции можно делать и с таблицами. Да, действитель- но, это так, но есть соображения удобства (в первую очередь быстродейст- вия) и соображения безопасности.

Из соображений безопасности, чем меньше доступа к базовым таб- лицам имеют конечные пользователи, тем лучше. Во-первых, снижается риск того, что неумелыми действиями они повредят данные в таблицах. Во-вторых, предоставив разным пользователям разные запросы, можно эффективно разграничить их доступ к данным в строгом соответствии с кругом персональных обязанностей. В банках, например, одни сотруд- ники имеют доступ к таблицам данных о клиентах, другие к их расчет- ным счетам, третьи – к таблицам активов банка. Если и есть специальные службы, имеющие доступ ко всем информационным ресурсам банка (с целью контроля и анализа), то они лишены средств для внесения измене- ний – все сделано так, чтобы один человек не мог совершить фиктивную операцию, независимо с того, какую должность он занимает. В базе дан- ных, имеющей правильно организованную структуру, для совершения противоправных действий необходим сговор нескольких участников, а такие действия пресекаются не программными, а традиционными средст- вами обеспечения безопасности.

Особенность запросов состоит в том, что они черпают данные из базовых таблиц и создают на их основе временную результирующую таблицу. Если хотят подчеркнуть факт «временности» этой таблицы, то

ее еще называют моментальным снимком. Когда мы работаем с основны- ми таблицами базы, мы физически имеем дело с жестким диском, т.е. с очень медленным устройством. Когда же на основании запроса мы полу- чаем результирующую таблицу, то имеем дело с электронной таблицей, не имеющей аналога на жестком диске, – это только образ отобранных полей и записей. Разумеется, работа с «образом» происходит гораздо бы- стрее и эффективнее – это еще одно основание для того, чтобы широко использовать запросы.

166

Формы. Это средства для ввода данных. Смысл их в том, чтобы пре- доставить пользователю средства для заполнения только тех полей, кото- рые ему заполнять положено. Одновременно с этим в форме можно раз- местить специальные элементы управления (счетчики, раскрывающиеся списки, переключатели, флажки и др.) для автоматизации ввода. Преиму- щества форм раскрываются особенно наглядно, когда происходит ввод данных с заполненных бланков. В этом случае форму делают графически- ми средствами так, чтобы она повторяла оформление бланка, – это заметно упрощает работу наборщика. С помощью форм данные не только вводить, но и отображать.

Отчеты. Предназначены для формирования выходного документа, предназначенного для вывода на печать. В связи с этим отчеты отличатся тем, что в них приняты специальные меры для группирования выводимых данных и для вывода специальных элементов оформления, характерных для печатных документов (верхний и нижний колонтитулы, номера стра- ниц, служебная информация о времени создания отчета и т.п.).

Страницы. Это специальные объекты БД, реализованные в СУБД Microsoft Access, ХР. Правда, более корректно их называть страницами доступа к данным. Физически это особый объект, выполненный в коде HTML, размещаемый на Web-странице и передаваемый клиенту вместе с ней. Сам по себе этот объект не является БД, но содержит компоненты, через которые осуществляется связь переданной Web-страницы с базой данных, остающейся на сервере. Пользуясь этими компонентами, посе- титель Web-узла может просматривать записи базы в полях страницы доступа. Таким образом, страницы доступа к данным осуществляют ин- терфейс между клиентом, сервером и БД, размещенной на сервере. Эта БД необязательно должна быть базой данных Microsoft Access. Страни- цы доступа, созданные средствами Microsoft Access, позволяют работать также с БД Microsoft SQL Server.

Макросы. Состоят из последовательности внутренних команд СУБД и являются одним из средств автоматизации работы с БД.

Модули. Содержат программы на Visual Basic for Applications, кото-

рые могут разрабатываться пользователем для реализации нестандартных процедур при создании приложения.

167

7.5. Проектирование баз данных. Режимы работы с базами данных

Обычно с БД работают две категории исполнителей. Первая катего- рия – проектировщики. Их задача состоит в разработке структуры таблиц БД и согласовании ее с заказчиком. Кроме таблиц проектировщики разра- батывают и другие объекты БД, предназначенные, с одной стороны, для автоматизации работы с базой, а с другой стороны – для ограничения функциональных возможностей работы с базой (если это необходимо из соображений безопасности). Проектировщики не наполняют базу конкрет- ными данными (заказчик может считать их конфиденциальными и не пре- доставлять посторонним лицам). Исключение составляет эксперименталь- ное наполнение модельными данными на этапе отладки объектов базы.

Вторая категория исполнителей, работающих с БД, – пользователи. Они получают исходную БД от проектировщиков и занимаются ее наполне- нием и обслуживанием. В общем случае пользователи не имеют средств дос- тупа к управлению структурой базы – только к данным, да и то не ко всем, а к тем, работа с которыми предусмотрена на их конкретном рабочем месте.

Соответственно, СУБД имеет два режима работы: проектировочный и пользовательский. Первый режим предназначен для создания или изме- нения структуры базы и создания ее объектов. Во втором режиме происхо- дит использование ранее подготовленных объектов для наполнения базы или получения данных из нее.

7.6.Взаимодействие заказчика базы данных

сразработчиком

7.6.1.Разработка технического задания

Техническое задание на проектирование БД должен предоставить заказчик. Для этого он должен владеть соответствующей терминологией и знать, хотя бы в общих чертах, технические возможности основных СУБД. К сожалению, на практике такое положение встречается не всегда. Поэтому обычно используют следующие подходы:

–разработчик демонстрирует заказчику работу аналогичной БД, после чего заказчик высказывает свои пожелания, и они согласовывают спецификацию отличий;

–если аналога нет, разработчик выясняет круг задач и потребно- стей заказчика, после чего помогает ему подготовить техническое задание.

168

При подготовке технического задания составляют:

–список исходных данных, с которыми работает заказчик;

–список выходных данных, которые необходимы заказчику для управления структурой своего предприятия;

–список выходных данных, которые заказчик должен предостав- лять в другие организации (в вышестоящие структуры, в органы статисти- ческого учета, прочие административные и контролирующие организации).

При этом очень важно не ограничиваться взаимодействием с голов-

ным подразделением заказчика, а провести обследование всех служб и подразделений, которые могут оказаться поставщиками данных в базу или их потребителями. К возможным пожеланиям заказчика следует гото- виться на этапе проектирования до создания базы.

7.6.2. Основные этапы проектирования БД

Основные этапы проектирования БД представлены на рисунке 7.2.

Рис. 7.2. Этапы проектирования БД

Этап 1. Цели первого этапа состоят в следующем:

1)изучение области деятельности моделируемой организации;

2)определение информационных потребностей организации;

169

3)документирование требований к БД в форме, доступной как ко- нечному пользователю, так и проектировщику базы данных;

4)собранные и документированные требования должны включать ограничения, обусловливающие безопасность и надежность.

Этап 2. Этап концептуального проектирования связан с описанием и синтезом разнообразных информационных требований пользователей в первоначальный проект БД. Результатом этого этапа является высоко- уровневое представление информационных требований, описание которых может быть выполнено с помощью модели данных высокого уровня

«сущность-связь». Модель «сущность-связь» (entity – relationship, ER)

была задумана как средство представления схемы предметной области, не зависящей от СУБД.

Этап 3. Проектированием реализации будем называть этап между концептуальным и физическим проектированием, в результате выполнения которого получается СУБД-ориентированная схема БД, удовлетворяющая всем требованиям пользователей, начиная с требований целостности и не- противоречивости проектируемой БД и кончая показателями эффективно- сти функционирования при ее расширении и усложнении. Вначале анали- зируется содержание требований обработки данных, затем формируются предварительные типы записей, допускаемых СУБД. Для отображения связей типа М:N в реляционной модели строится новое отношение. Далее схема может быть усовершенствована использованием такого средства СУБД, как индексация.

Этап 4. Основными составляющими в проектировании физической cтpуктуры БД являются проектирование формата хранимой записи, кла- стеризация хранимых записей и выбор метода доступа. Кластеризация – это выявление групп объектов с общими признаками и расположение их в смежных блоках внешнего запоминающего устройства. Проектирование физической БД прошло несколько этапов развития от проектирования файлов до проектирования физических структур интегрированных БД в рамках существующих в настоящее время СУБД. Современные СУБД используют физические структуры и методы доступа, опирающиеся на технологию проектирования файлов. Разработчика конкретной информа- ционной системы обычно не интересует физическое хранение БД и методы доступа, т.к. этим управляет СУБД.

170