Министерство образования и науки Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

Балаковский институт, техники, технологии и управления

Проектирование реляционной базы данных

Методические рекомендации к выполнению курсовой работе по дисциплине

«Информационное обеспечение систем управления»

для студентов дневной и вечерней форм обучения

специальности 210100 по направлению Т-02

Одобрено

редакционно-издательским советом

Балаковского института техники,

технологии и управления

Балаково 2006

Цель работы - проектирование предметной реляционной базы данных, способствующее развитию и закреплению знаний, полученных в процессе

курса "Информационное обеспечение систем управления".

Введение в проектирование реляционных баз данных

База данных является фундаментальным компонентом информационной системы. Проектирование базы данных (БД) является одной из наиболее сложных и ответственных задач, связанных с созданием информационной системы (ИС). В результате ее решения должны быть определены:

• содержание БД;

• способ организации данных, эффективный для всех её будущих пользователей;

• инструментальные средства управления данными.

База данных — поименованная совокупность данных, отображающих состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области, которая организуется так, что данные собираются однажды и централи­зованно хранятся (и модифицируются) в виде, доступном всем специали­стам или системам программирования, которые могут их использовать.

Особенности организации данных в БД по сравнению с файловыми системами обеспечивают использование одних и тех же данных в различных приложениях, позволяют решать различные задачи планирования, исследования и управления. БД сводят к минимуму дублирование данных, прибегая к дублированию только для ускорения доступа к данным или для обеспечения восстановления БД при ее разрушении.

Одна из важных черт БД - независимость данных от особенностей прикладных программ, которые их используют, а также возможность создания программ в такой форме, что изменение особенностей хранения, логической структуры или значений данных не требует изменения программ их обработки.

Другой важной чертой БД является возможность изменения физических особенностей хранения данных без изменения их логической струк­туры

База данных, в соответствии с требованиями к БД со стороны внешних пользователей, должна:

1) удовлетворять актуальным информационным потребностям пользо­вателей, обеспечивать возможность хранения и модификации больших объемов многоаспектной информации;

2) обеспечивать заданный уровень достоверности хранимой инфор­мации и её непротиворечивость;

3) обеспечивать доступ к данным только пользователей с соответст­вующими полномочиями;

4) обеспечивать возможность поиска информации по произвольной группе признаков;

5) удовлетворять заданным требованиям производительности при обра­ботке запросов;

6) иметь возможность реорганизации и расширения при изменении границ предметной области;

7) обеспечивать выдачу информации пользователям в различной форме;

8) обеспечивать простоту и удобство обращения внешних пользователей

за информацией;

9) обеспечивать возможность одновременного обслуживания большого числа внешних пользователей.

В настоящее время наиболее популярный способ хранения данных - реляционные базы данных.

Реляционная модель данных была предложена известным исследователем в области баз данных Э.Ф. Коддом в 1969 году и представляет собой хранилище данных, содержащее совокупность двухмерных таблиц.

Любая таблица реляционной базы данных (РБД) состоит из строк и столбцов (называемых также записями и полями). Строки таблицы содержат сведения о представленных в ней фактах (или документах, или людях, одним словом, - об однотипных объектах). На пересечении поля и записи находятся конкретные значения содержащихся в таблице данных.

Наличие постоянных и разовых пользователей в автоматизированных информационных системах (АИС) и, следовательно, наличие потока регламентированных и произвольных по содержанию запросов требуют разработки специальных подходов к определению границ предметной области (ПрО) и проектированию состава элементов информационной модели.

Рассмотрим основные подходы к созданию инфологической модели предметной области.

Ф

Прикладными базами данных называются БД, которые могут объ­единять все данные, необходимые для решения одной или нескольких прикладных задач, спроектированные по подходу «от запросов пользователей».

ункциональный подход. Этот метод реализует принцип «от запросов пользователей» и применяется тогда, когда существует только поток регламентированных запросов, не ожидается развитие системы, и обслуживаются информационные потребности некоторой группы лиц и/или комплекса задач, для которых создается рассматриваемая БД.

Предметный подход. Предметный подход или подход «от реального мира», предполагает наличие потока произвольных по содержанию запросов и развитие АИС во времени, позволяет выполнить прогноз смыслового содержания ожидаемой совокупности произвольных запросов, и у разработчиков есть чёткое представление о самой ПрО и о том, какую именно информацию они хотели бы хранить в БД. Этот подход базируется на предположении, что произвольные запросы пользователей соответствуют тематической направленности АИС.

Предметными базами данных называются БД, которые объединяют данные относящиеся к какой – либо предметной области (например, финансам, обучению, торговле и т.п.) и соотносящимся с предметами организации, а не с её информационными приложениями.

Предметные БД позволяют обеспечивать поддержку любых текущих и будущих приложений, поскольку набор их элементов данных включает в себя наборы элементов данных прикладных БД. Вследствие этого, предметные БД создают основу для обработки неформализованных, изменяющихся и неизвестных запросов и приложений (приложений, для которых невозможно заранее определить требования к данным). Такая гибкость и приспосабливаемость позволяет создавать на основе предметных БД достаточно стабильные АИС, то есть системы, в которых большинство изменений можно осуществить без вынужденного переписывания старых приложений.

Прикладное проектирование позволяет существенно ускорить создание высокоэффективных АИС, структура которых учитывает наиболее часто встречаемые пути доступа к данным, поэтому оно до сих пор привлекает некоторых разработчиков. Однако, по мере роста числа приложений таких АИС быстро увеличивается число прикладных БД, резко возрастает уровень дублирования данных и повышается стоимость их ведения.

Подход «от реального мира» предпочтительно использовать в качестве основного, подхода «от запросов пользователей» - для уточнения границ предметной области.

Таким образом, каждый из рассмотренных подходов к проектированию воздействует на результаты проектирования в разных направлениях.

Проектирование с использованием метода «сущность – связь». Желание достичь и гибкости, и эффективность привело к формированию методологии проектирования, использующей как предметный, так и прикладной подходы.

В общем случае предметный подход используется для построения первоначальной информационной структуры, а прикладной для ее со­вершенствования с целью повышения эффективности обработки данных.

Метод "Сущность - связь" (entity - relation, ER - method) является ком­бинацией предметного и прикладного методов и обладает достоинствами обоих.

Основная цель проектирования БД — это сокращение избыточности хранимых данных, а следовательно, экономия объема используемой памя­ти, уменьшение затрат на многократные операции обновления избыточных копий и устранение возможности возникновения противоречий из-за хра­нения в разных местах сведений об одном и том же объекте. Так называе­мый «чистый» проект БД — «Каждый факт в одном месте».

При проектировании БД решаются две основных проблемы.

1. Каким образом отобразить объекты предметной области в абст­рактные объекты модели данных, чтобы это отображение не противоречи­ло семантике предметной области и было, по возможности, лучшим (эф­фективным, удобным и т.д.)? Часто эту проблему называют проблемой логического проектирования баз данных.

2. Как обеспечить эффективность выполнения запросов к базе данных, то есть каким образом, имея в виду особенности конкретной системы управления базой данных (СУБД), расположить данные во внешней памяти, создание каких дополнительных структур (например, индексов) потребовать и т.д.? Эту проблему называют проблемой физического проектирования баз данных.