6.3. Основы проектирования информационных систем
Жизненный цикл информационной системы в общем случае можно разбить на три основные стадии:
проектирование «бумажное» или с использованием специальных средств;
программная реализация;
эксплуатация.
На стадии проектирования закладывается основа будущей информационной системы, что требует тщательного выполнения таких работ, как:
сбор информации о предметной области, ее структуре, процессах движения документов и материальных средств, изучаются задачи автоматизации, анализируются и выделяются объекты исходной системы и связи между ними;
для каждого объекта выясняются свойства и характеристики, которым назначаются поля (атрибуты), составляются исходные таблицы и отношения между ними в БД , выполняется определение элементов данных, включаемых в базу данных, ограничения на значения данных и т.п.
для каждого объекта назначаются первичные ключи (поля) и проводится нормализация (разбиение) исходных таблиц;
проверка корректности проекта, который должен все выделенные объекты, их атрибуты и описываемые процессы отображать на требуемом уровне детализации, отображать предметную область, требующую решения задачи.
определение логической структуры базы данных;
решение вопросов защиты и поддержки целостности базы данных. Под обеспечением целостности данных понимается система мер, направленных на поддержание правильности данных в базе в любой момент времени.
Стадия программной реализации связана с разработкой приложений на компьютере, для чего необходимо выполнить следующие действия:
описать полученные таблицы средствами СУБД и ввести их в компьютер;
для пользователей информационной системы разработать интерфейсы работы с БД, то есть экранные формы для ввода и отображения данных, отчеты для печати сводных данных , запросы для получения данных;
выработать порядок ведения и поддержания базы данных в рабочем состоянии, работы конечных пользователей;
провести тестирование системы, составить инструкции по работе с ней и обучить персонал.
Стадия эксплуатации начинается с наполнения информационной системы конкретными данными. При разработке крупных систем управления предприятием выполняется анализ и моделирование системы с использованием специальных программных средств, например CASE-средств, которые позволяют промоделировать потоки данных, процессы и функции предприятия, выявить узкие места и дать рекомендации по эффективной организации структуры и бизнес-процессов на предприятии.
Кроме построения моделей текущего состояния предприятия и анализа программные средства моделирования позволяют сформировать спецификации и построить проект будущей системы, более того, может быть получен программный код для наиболее распространенных СУБД. Таким образом, стадия моделирования может захватывать этап проектирования и часть этапа реализации информационной системы.
6.3.1. Нормализация бд
Нормализация позволяет в проектируемой базе данных исключить повторяющуюся информацию в таблицах, создать структуру, в которой предусмотрена возможность ее будущих изменений и сведено к минимуму влияние структурных изменений на приложения, использующие данные этой базы .
Нормализация является ответственной частью стадии проектирования ИС, поскольку позволяет привести исходные таблицы к виду для наиболее эффективной обработки в будущем. Нормализация - это пошаговый процесс разбиения исходных таблиц на более простые, которые должны удовлетворять двум основным требованиям:
между полями таблицы не должно быть нежелательных функциональных зависимостей;
группировка полей в таблицах должна обеспечивать минимальное дублирование данных, эффективный поиск, обработку и обновление данных.
Процесс нормализации разберем на следующем простом примере «Расписание». Пусть требуется разработать базу данных для хранения информации о преподавателях , дисциплинах, которые они читают и семестрах их проведения. Составим структуру таблицы расписание занятий и заполним ее исходными данными (таблица 6.1).
Эта таблица не находится в нормальной форме, поскольку в ней содержатся повторяющиеся данные в трех столбцах (1,2,3). Используя метод нормализации можно получить структуру данных, которая характеризуется отсутствием избыточности информации, надежным выполнением операций удаления, добавления и редактирования данных. В результате получим три таблицы: Преподаватель, Дисциплина, Семестр (рис.6.4):
Рис.6.4.Нормализованная структура данных
Как видно, в таблице Семестр одноименное поле Семестр зависит от составного ключа. Схема данных для рассматриваемого примера приведена на рис.6.5 :
Преподаватель Семестр Дисциплина
Рис.6.5.Схема данных
Таблица Семестр является связующей для других таблиц и содержит коды для связей. Из полученной схемы можно получить данные о преподавателях, дисциплинах, читаемых каждым преподавателем. Для каждого предмета получить список преподавателей, читающих ее. При вводе данных в таблицы также необходимо задавать типы данных, например КодПреп – числовой или счетчик; телефон – текстовый; семестр – числовой и т.д.
Связи между объектами. Связи двух информационных объектов могут быть трех видов:
один – к одному (1:1). Это имеет место, когда объекту А соответствует только один объект В. Примером таких отношений является, например, староста-группа, директор-фирма и т.д.
один – ко многим (1:М). Это такие отношения, для которых одному объекту А может соответствовать М объектов В, примером таких отношений являются кафедра – сотрудники, преподаватель – предметы и т.д.
много – ко многим (М:N). Такие отношения не реализуются в реляционной модели, они должны быть преобразованы через отношения один-ко многим.