БАЛАКОВСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ И УПРАВЛЕНИЯ
ФАКУЛЬТЕТ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ
КАФЕДРА УПРАВЛЕНИЯ И ИНФОРМАТИКА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине
Информационное обеспечение систем управления
на тему
Проектирование реляционной базы данных
«Олимпийские виды спорта»
Пояснительная записка
Выполнил ст. гр. УИТ-42
Принял:
«_____» ___________2005
2005 г.
Содержание
Введение ………………………………………………………………………………3
1 Инфологическое проектирование………………………………………………….4
1.1 Анализ предметной области……………………………………………………...4
1.1.1 Назначение и возможности базы данных. Состав данных…………………...4
1.1.2 Базовые сущности и их атрибуты……………………………………………...5
1.1.3 Связи и их атрибуты…………………………………………………………….6
1.1.4 Построение ER-диаграммы……………………………………………………..7
1.2 Анализ информационных задач и круга пользователей системы……………...8
1.2.1 Группы обслуживаемых пользователей……………………………………….8
2 Определение требований к операционной
обстановке, в которой будет функционировать информационная система……….8
2.1 Объем внешней памяти занимаемый модулями СУБД………………………...8
2.2 Представление о характере и интенсивности запросов………………………..10
3 Выбор системы управления базой данных (СУБД)……………………………....11
и других инструментальных программ.
4 Логическое проектирование ………………………………………………...…..13
5 Физическое проектирование ………………………………………………….…..18
5.1 Составление форм, запросов и отчетов ………………………………………...21
5.2 Защита данных …………………………………………………………………...23
Заключение …………………………………………………………………………...25
Список используемой литературы ………………………………………………....26
Введение
Компьютеры создавались для решения сложных математических задач, проектирования и конструирования сложных многоуровневых систем. Однако, в последние годы компьютер все больше стал решать задачи по анализу и обработки различной информации, делать за человека работу по хранению и содержанию в удобном виде больших объемов информации предоставляя к ней удобный и быстрый доступ. Такой вид организации информации в совокупностью с данными получил название базы данных. Отличительной чертой баз данных следует считать то, что данные хранятся совместно с их описанием, а в прикладных программах описание данных не содержится. Независимые от программ пользователя данные обычно называются метаданными. В ряде современных систем метаданные, содержащие также информацию о пользователях, форматы отображения, статистику обращения к данным и др. сведения, хранятся в словаре базы данных.
В дальнейшем для более легкого управления БД и организации данных в них были созданы системы управления базами данных (СУБД). Они стали важнейшим компонентом информационной системы. Основные функции СУБД:
управление данными во внешней памяти (на дисках);
управление данными в оперативной памяти;
журнализация изменений и восстановление базы данных после сбоев;
Таким образом, теория баз данных, хотя и располагает впечатляющими достижениями, но еще далека от завершения.
1 Инфологическое проектирование
1.1 Анализ предметной области
1.1.1 Назначение и возможности базы данных. Состав данных.
Разрабатываемая база данных (БД) предназначена для хранения и работы с данными связанными с такой предметной областью, как олимпийские виды спорта. В БД содержится следующее:
Информация о спортсменах из России, которые участвовали в олимпийских играх и добились хороших результатов;
Информация о том, какие виды спорта являются олимпийскими и на какие спортивные дисциплины их можно разделить;
Информация о президентах федераций каждого из видов спорта;
Информация о спонсорах и о том какие товары и для каким видов спорта они производят;
Олимпийские игры с давнего времени и по сей день привлекают внимание огромного количества болельщиков во всем мире. Пресса, главы стран, обычные обыватели – все интересуются и болеют за спортсменов, участвующих в олимпийских играх. Имена олимпийский чемпионов остаются в памяти на долгие годы, им подражают и стремятся к их высотам. Многие имена спортсменов даже становятся нарицательными. В настоящее время в олимпийских играх применяются совершенные на данный момент времени технологии (амуниция, спортивная техника, программы подготовки), которые позволяют достигать колоссальных результатов, красивых побед и не менее красивых поражений. В дальнейшем данные технологии переходят в повседневную жизнь
Данная БД позволяет удовлетворять интерес различных групп пользователей. На основании запросов можно узнать результирующие данные по различным вопросам. Она будет полезна как для самих спортсменов, чтобы узнать кто является его основным конкурентом, так и для фирм спонсоров, что вести учет поставок амуниции в команды, так же она может играть роль обычного энциклопедического справочника.
1.1.2 Базовые сущности и их атрибуты
Базовыми сущностями являются:
Виды спорта. Данная сущность содержит информацию о олимписких видах спорта (год первого проведения, популярность …).
Генеральный спонсор. Данная сущность содержит информацию о том, какую амуницию производят генеральные спонсоры и для каких видов спорта она предназначена.
Спортсмены. Данная сущность содержит информацию о том, какие спортсмены представляют Россию на олимпийских играх и какие виды спорта они представляют.
Атрибуты сущностей показаны на рисунке1.
Рисунок 1 – Базовые сущности
1.1.3 Связи и их атрибуты
Из рисунка видно, что данные три сущности взаимодействуют между собой, через ассоциативную сущность: в первом случае это «соревнования», во втором «амуниция».
Рисунок 2 – локальное представление базовых сущностей
1.1.4 Построение ER-диаграммы
м
1
1
м
1
м м
м м
1 1 1
Рис 3. – ER диаграмма БД “олимпийские виды спорта”
1.2 Анализ информационных задач и круга пользователей системы
1.2.1 Группы обслуживаемых пользователей
Группой пользователей БД будут являться:
Болельщики;
авторы спортивных статей;
комментаторы
сами спортсмены
представители генеральных спонсоров
историки, которые пишут об истории видов спорта или о конкретном спортсмене
2 Определение требований к операционной обстановке
2.1 Объем памяти, отводимый под данные
Объем
памяти требуемый для хранения данных,
можно приближенно посчитать по формуле:
,
Где li-длина i записи;
Ni – примерное (максимально возможное) количество записей i таблице;
Nai – количество записей в архиве i таблице. В нашем случае архива нет.
-
Наименование
Год первого проведения
популярность
Сис-ма оценок
Кол-во участников
Время проведения
15
4
2
9
15
4
Максимальное количество строк в этой таблице =50
По аналогии посчитаем объем данных в остальных таблицах и сведем их в итоговую таблицу
-
Виды спорта
2450
Генеральный спонсор
5200
Президент федерации
4800
Соревнования
11900
Спортсмены
13400
Амуниция
27000
Итог
64750
Так же прибавим объем памяти выделенный под картинку на главной кнопочной форме: 3мб
М
=2*(49*50+65*80+60*80+70*170+67*200+60*450+3мб)=3,01
Мб
2.2 Представление о характере и интенсивности запросов
Помимо запросов на добавление и обновление данных, периодически будут появляться запросы следующего вида:
Наличие медалей у каких-либо спортсменов
Кто является президентов федерации у того или иного вида спорта
Кто из президентов федераций был назначен на пост в определенный год
Кто из спортсменов родился в определенный год
3 Выбор системы управления базой данных (СУБД).
Рассмотрим несколько признаков по которым будем выбирать СУБД.
Обеспечение санкционированного доступа к хранимым в БД данным, т.е. при доступе к данным запрашивается имя пользователя и пароль. Данной возможностью обладают практически все Рассматриваемые СУБД. Наилучший уровень безопасности имеет СУБД dBase. Администратор может назначать права на уровне файла или поля, так же dBase позволяет шифровать данные, но данную возможность содержит и Access. Так как БД «олимпийские виды спорта» не содержит какой-либо конфиденциальной информации, то защита информации не является определяющей для данной БД.
Обеспечение одновременного доступа к данным большого количества пользователей;
Использование механизма транзакций, т.е. при совершении каких либо действий с данными из БД требуется подтверждение, иначе происходит откат неподтвержденных действий;
Широкая техническая поддержка продукта фирмой-производителем.
Наиболее, по моему мнению, важным свойством будет являться то, что СУБД Microsoft Access является наиболее распространенной и удобной для пользователей любого уровня. Так же СУБД Microsoft отвечает такому требованию как надежность. Понятие надежности системы имеет много смыслов – это и сохранность информации, независящая от любых сбоев, и безотказность работы системы в любых условиях.
Восстановление после сбоев. При возникновении программных или аппаратных сбоев целостность, да и работоспособность всей системы может быть нарушена. От того, как эффективно спланирован механизм восстановления после сбоев, зависит жизнеспособность системы.
Резервное копирование. В результате аппаратного сбоя может быть частично поврежден или выведен из строя носитель информации и тогда восстановление данных невозможно, если не было предусмотрено резервное копирование базы данных, или ее части. Резервное копирование спасает и в ситуациях, когда происходит логический сбой системы, например при ошибочном удалении таблиц. Существует множество механизмов резервирования данных (хранение одной или более копий всей базы данных, хранение копии ее части, копирование логической структуры и т.д.). Зачастую в систему закладывается возможность использования нескольких таких механизмов.
Откат изменений. При выполнении транзакции применяется простое правило – либо транзакция выполняется полностью, либо не выполняется вообще. Это означает, что в случае сбоев, все результаты недоведенных до конца транзакций должны быть аннулированы. Механизм отката может иметь различное быстродействие и эффективность.
По критерия отбора, получаем, что выбором СУБД для данной БД будет являться Microsoft Office Access.
4. Логическое проектирование базы данных.
4.1. Нормализация отношений.
Произведем нормализацию нашей БД. В результате нормализации должны исключиться возможная избыточность данных (один факт должен появляться только в одном месте), в создаваемой инфологическоймодели.
Существуют следующие нормальные формы:
Отношение находится в 1НФ, если все его атрибуты являются простыми (имеют единственное значение).
Отношение находиться во 2НФ, если оно находиться в 1НФ и каждый неключевой атрибут функционально полно зависит от первичного составного ключа.
Отношение находиться в 3НФ, если оно находиться во 2НФ и каждый неключевой атрибут нетранзитивно зависит от первичного составного ключа (то есть, не зависит функционально от любого другого неключевого поля).
Отношение находится в БКНФ (нормальная форма Бойса-Кодда), если оно находится в 3НФ и в нем отсутствуют зависимости ключей (атрибутов составного ключа) от неключевых атрибутов.
Отношение находится в 5НФ, когда в каждой ее полной декомпозиции все проекции содержат возможный ключ.
Отношение находится в 4НФ, когда полная декомпозиция является соединением двух проекций.
Рассмотрим последовательно все таблицы:
В таблице «Виды спорта»: ключевым полем является поле «Наименование вида спорта». Остальные неключевые атрибуты функционально не зависят друг от друга, значит, отношение находится в 3НФ, и следовательно нормализация таблице не требуется.
В таблице «Президент федерации»: ключевым полем является «Наименование вида спорта» (см ER-диаграмму). Отношения построены в такой форме, что значение полей фамилия и имя президента федерации зависят от наименования вида спорта, а остальные атрибуты (телефон, год рождения и год назначения на должность) зависят от поля фамилия президента. Т.о. отношения находятся во 2НФ. Нормализацию данной таблице возможно произвести (разделив на 2 таблицы: 1-ая-[наименование вида спорта], [Фамилия], [Имя] и 2-ая [телефон], [год рождения], [год назначения]), но данная операция не имеет сильной необходимости.
В таблице «Соревнования»: ключевым полем является код дисциплины (см ER-диаграмму). Остальные неключевые атрибуты функционально не зависят друг от друга, значит, отношение находится в 3НФ, и следовательно нормализация не требуется.
Таблица «Спортсмены»: так же как и таблица «Президент федерации» находится во 2НФ, так как отношения между атрибутами имеют тот же характер (см ER-диаграмму). Нормализацию данной таблице возможно произвести, выделив в отдельную таблицу вид дисциплины и ФИО спортсмена, но это незначительно сократит избыточность данных при этом весьма повысится сложность структуры БД.
Таблица «Амуниция»: так же как и таблицы «Президент федерации» и «Спортсмены» находится во 2НФ, в связи с идентичностью отношений между атрибутами. Нормализацию данной таблице не будем проводить по тем же причинам.
В таблице «Генеральный спонсор»: ключевым полем является поле «Наименование». Остальные неключевые атрибуты функционально не зависят друг от друга, отношение находится в 3НФ, и следовательно нормализация таблице не требуется.
рис. 4 – таблица «Виды спорта» в режиме конструктор
рис. 5 – таблица «Генеральные спонсоры» в режиме конструктор
рис. 5 – таблица «Амуниция» в режиме конструктор
рис. 5 – таблица «Президент федерации» в режиме конструктор
рис. 6 таблица «Соревнования» в режиме конструктор
рис. 7 таблица «Спортсмены» в режиме конструктор
4.2. Ключи и ограничение целостности данных.
Отношения в базе данных будут строится на основе первичных ключей представленных в виде кода или текстовых полей. Связь между таблицей «Виды спорта» и таблицами «Президент федерации» осуществляется по средствам ключевого поля наименование вида спорта (см. ER-диаграмму).
По тому же принципу построены отношения между таблицами «Виды спорта» и «Амуниция» (отличие в том, что в таблице «Амуниция» поле наименование вида спорта является не ключевым).
Связь между таблицами «Генеральные спонсоры» и «Амуниция» осуществляется через ключ «Фирма» (см. ER-диаграмму).
Для связи «Виды спорта» с «Спортсменами» служит ассоциация «Соревнования». Она содержит внешние ключи – код дисциплины. С другой стороны связь «Соревнования» с «Виды спорта» осуществляется по средством ключа наименование вида спорта.
Целостность данных должна обеспечиваться на уровне сведений о видах спортивных дисциплин. Т.е. не должно быть записей о видах дисциплин, которым не будет соответствовать запись о виде, в состав которого входит спортивная дисциплина. На уровне сведений о видах спорта не должно быть данных о спортсменах и президенте федерации, относящихся к не указанному в таблице «Наименование виды спорта» виду спорта. При удалении вида спорта из таблицы при обеспечении целостности данных должны быть удалены и данные о президенте федерации этого вида спорта, спортивных дисциплинах и о спортсменах , участвующих в этом виде спорта.
5 Физическое проектирование
Произведем ввод данных в таблицы отношения. Схема отношения приведена на рисунке 3.
Рисунок 10 – Схема отношений БД «Олимпийские виды спорта»
5.1 Составление форм, запросов и отчетов.
Рисунок11 - Главная кнопочная форма
Рисунок 12 – Таблица «Виды спорта»
Рисунок 13 – Таблица «Генеральные спонсоры»
Рисунок 14 – Таблица «Амуниция»
Рисунок 14 – Таблица «Президент федерации»
Рисунок 14 – Таблица «Соревнования»
Рисунок 14 – Таблица «Спортсмены»
5.1 Составление форм, запросов и отчетов
Чтобы было легко узнать из БД «Олимпийские виды спорта» необходимые данные создадим необходимые запросы и отчеты. Для этого были созданы следующие запросы:
Отчет «Наличие медалей». Данный отчет создан для выяснения спортсменов, которые обладают золотыми медалями.