Информационные системы и базы данных 1 Принципы

Информационные системы и базы данных. 1

Принципы проектирования информационных систем Информационная система (ИС) –— совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих её обработку информационных технологий и технических средств (Федеральный закон РФ от 27 июля 2006 года № 149 -ФЗ) К ним относятся: поисковые, справочные, банковские системы, САПР и другие. База данных - важнейший компонент любой База данных информационной системы. Хорошо структурированная информация в БД позволяет не только беспроблемно эксплуатировать систему , но и модифицировать ее, а также и модифицировать развивать ее при модернизации предприятия, 2 законодательства и форм отчетности.

Принципы проектирования информационных систем Жизненный цикл разработки сложной ИС складывается из этапов: q анализа поставленной задачи, q проектирования, q программирования и q тестирования, q внедрения и сопровождения. 3

Структура базы данных. Структурирование данных рассмотрим на примере студенческой группы: Каждый член группы во многом индивидуален, и характеризовать его можно с разных сторон. Но деканат, в основном, заинтересуют следующие данные (предметная область): q фамилия студента, q имя, q отчество, q курс, q наименование группы, q массив оценок по изучаемым дисциплинам. 4

Структура базы данных. Таким образом, из всего многообразия данных выбираются только некоторые. Создается информационная модель объекта. модель Данные упорядочиваются: qпо порядку следования, qпо применяемым типам (форматам) данных, после чего они могут быть обработаны компьютером. 5

Понятие структуры БД. • Совокупность структурированных данных, относящихся к одной предметной области, называется базой данных(БД). • Совокупность программ, обеспечивающих управление и использование БД в удобной для пользователя форме, называется системой управления базой данных (СУБД). 6

Классификация БД. По технологии обработки данных БД подразделяются на централизованные и распределенные Централизованная БД хранится целиком в памяти одной вычислительной системы. Распределенная БД состоит из нескольких, возможно пересекающихся или дублирующих друга БД, хранимых в памяти разных вычислительных систем, объединенных в сеть. Распределённую систему баз данных можно рассматривать Распределённую как партнёрство между отдельными локальными СУБД на отдельных локальных узлах. 7

Классификация БД. По способу доступа к данным БД распределяются на локальный и удаленный (сетевой) доступ. Локальный доступ - система управления обрабатывает БД, которая хранится на том же компьютере. Удаленный доступ – это обращение к БД, которая хранится на одном из компьютеров сети. 8

Классификация БД Удаленный доступ может быть выполнен по принципу файлсервер или клиент-сервер. сервер клиент-сервер Архитектура файл-сервер предполагает выделение одного из компьютеров сети (сервер) для хранения централизованной БД. Все остальные компьютеры сети (клиенты) исполняют роль рабочих станций. Они копируют требуемую часть централизованной БД в свою память и обрабатывают информацию на месте. При этом увеличивается нагрузка на каналы сети. Это приводит к снижению производительности ИС в целом. Примером такой архитектуры БД является Microsoft Access. 9

Классификация БД Архитектура клиент-сервер: сервер, выделенный для хранения централизованной БД, самостоятельно производит обработку клиентских запросов. § Клиенты получают по сети уже обработанные данные В результате упрощается написание программ – клиентов. Кроме того, к серверу может обращаться любое количество клиентов. Примеры: MS SQL Server, Oracle. 10

Модели данных Ядром любой БД является модель представления данных. Рассмотрим реляционную модель данных, данных в которой данные организованы в виде двумерных таблиц. § Реляционная модель данных является наиболее универсальной, к ней могут быть сведены другие модели. 11

Модели данных Каждая реляционная таблица должна обладать следующими свойствами: Один элемент таблицы – один элемент данных; Все столбцы содержат однородные по типу данные (целочисленный, числовой, текстовый и т. д. ) Каждый столбец имеет уникальное имя; Число столбцов задается при создании таблицы; Порядок записей в таблице может быть произвольным; Записи не должны повторяться; Количество записей в таблице не ограничено. 12

Модели данных • В реляционной таблице каждый столбец называется полем (его альтернативное название домен), полем домен • совокупность элементов каждой строки называется записью записью (иначе - кортеж). кортеж • Строка заголовков называется схемой отношения. Например, схемой отношения СТУДЕНТ может быть : СТУДЕНТ • СТУДЕНТ (ФАМИЛИЯ, ИМЯ, ОТЧЕСТВО, ФАКУЛЬТЕТ, КУРС, ГРУППА), • здесь СТУДЕНТ – отношение, а ФАМИЛИЯ, ИМЯ и т. д. отношение – поля 13

Отношение СТУДЕНТ (Вся таблица) Схема отношения (строка заголовков) Поля (отдельные заголовки) ФАМИЛИЯ Строка (запись, кортеж) ИМЯ ОТЧЕСТВО ФАКУЛЬТЕТ КУРС Андреев Иванович Конструкторский 1 Борисов Петр Иванович Конструкторский 2 Яковлев Иван Петрович Технологический 1 14

Модели данных • Первичным ключом таблицы называется поле или группа полей, однозначно определяющие запись. • В таблице СТУДЕНТ первичным ключом может СТУДЕНТ быть поле ФАМИЛИЯ, если во всем списке нет ФАМИЛИЯ однофамильцев – это будет простой ключ. • Если есть однофамильцы, то – фамилия, имя, отчество – создадут составной первичный ключ. 15

Модели данных • На практике обычно в качестве ключевого выбирают поле, в котором совпадения заведомо исключены. • Таким полем может служить номер зачетной книжки студента. книжки 16

Модели данных Свойства первичного ключа : Уникальность – в таблице может быть назначен только один первичный ключ, один у составного ключа поля могут повторяться, но не все; Неизбыточность – не должно быть полей, которые можно удалить из первичного ключа, при этом не нарушится его уникальность; 17

Модели данных Связывание таблиц Чтобы избежать повторяющихся записей, приходят к связыванию таблиц Если в таблицу СТУДЕНТ включить поля: СТУДЕНТ ( ФАМИЛИЯ, ИМЯ, ОТЧЕСТВО, ФАКУЛЬТЕТ, КУРС, ГРУППА, НАЗВАНИЕ вуза, НАЗВАНИЕ вуза АДРЕС вуза) АДРЕС вуза 18

Модели данных То при заполнении таблицы для каждого студента придется указывать длинное наименование вуза и его адрес. Любая незначительная ошибка при вводе информации в эти поля приведет к нарушению непротиворечивости базы данных. Ошибка в адресе вуза приведет к тому, что появятся два вуза с одинаковым наименованием и разными адресами. Поступают в таком случае так: в таблицу СТУДЕНТ вводят поле «код вуза» (целое число) и добавляют «код вуза» еще одну таблицу ВУЗ ( ВУЗ код вуза, название, адрес). 19

Модели данных СТУДЕНТ и ВУЗ при этом будут связаны по полю «код вуза» . СТУДЕНТ ВУЗ код вуза СТУДЕНТ (ФАМИЛИЯ, ОТЧЕСТВО, ФАКУЛЬТЕТ, КУРС, ГРУППА, КОД вуза) ВУЗ (КОД вуза, НАЗВАНИЕ, АДРЕС, ТЕЛЕФОН) При работе с такими таблицами повторяться могут только данные в поле «КОД вуза» , а все необходимые сведения о вузе можно взять из таблицы ВУЗ. При этом, ввод в поле «КОД вуза» целого числа вместо длинного названия, принесет гораздо меньше ошибок В таблице ВУЗ поле «КОД вуза» будет первичным ключом, первичным ключом а в таблице СТУДЕНТ поле «КОД вуза» будет внешним ключом 20

Модели данных Для связи реляционных таблиц необходимо ввести в обе таблицы одинаковые по типу поля. Связи бывают нескольких типов: q «один к одному» , q «один ко многим» , q «многие ко многим» . В приведенном примере была установлена связь «один ко многим» , одна запись в таблице ВУЗ многие записи в ВУЗ таблице СТУДЕНТ 21

Анализ предметной области Проектирование баз данных начинается с анализа предметной области, в которой будет работать ИС. предметной области Результатом такой работы является техническое задание на разработку ИС. В техническом задании строго указывается: список исходных и выходных данных, исходных и выходных данных список запросов к ИС, список запросов оговаривается интерфейс, определяющий переход от интерфейс авторского представления данных в БД к представлению, принятому среди пользователей. На логическом уровне составляется общий список полей, полей который может насчитывать от единиц до тысячи. Описывают каждое поле по типу данных Общий список полей разбивается на основные таблицы. 22

Нормализация разбиение –основных таблиц на более мелкие с целью избежать многократно повторяющихся данных в записях. Такое разбиение уменьшает объем памяти, занимаемый базой данных на диске, и обеспечивает непротиворечивость данных в непротиворечивость БД. Процесс нормализации имеет итерационный (пошаговый) характер, осуществляется методом нормальных форм. 23

Нормализация Первая нормальная форма. Таблица называется приведенной к первой нормальной форме, если все ее атрибуты неделимы. Например, таблица, содержащая поле ФИО, не приведена к первой нормальной форме, если в запросах БД требуется выдать отдельно фамилию или имя. Разработчики БД изначально строят так исходную таблицу, что бы она была в первой нормальной форме. Процесс нормализации заканчивается созданием схемы данных. В схеме указываются все нормализованные таблицы с их полями и взаимосвязями между ними. Указываются типы взаимосвязей • Концептуальная (Инфологическая) модель базы данных включает в себя описание информационных объектов и связей между 24 ними.

Схема данных 25

Проектирование Дальнейшая работа над проектом связана с конкретной СУБД. Мы рассмотрим эту часть на примере СУБД MS Access (разработка Microsoft). СУБД Access является системой управления базами данных реляционного типа. Всю базу данных по умолчанию Access хранит на диске в виде одного файла с расширением *. accdb (*. mdb – для версии Access 2003). Данные хранятся в виде таблиц, строки которых состоят из наборов полей определённых типов. наборов полей С каждой таблицей могут быть связаны индексы ключи. 26

Проектирование Таблицы могут иметь однотипные поля и это позволяет устанавливать между ними связи. Типичными операциями над БД являются: Работа с таблицами (создание, модификация, Работа с таблицами удаление таблиц) Ввод данных в таблицы непосредственно или Ввод данных с помощью формы. Поиск данных в таблицах по определенным критериям (выполнение запросов). Создание отчетов о содержимом БД 27

Таблицы Работа в Access начинается с определения реляционных таблиц и их полей с указанием типов полей, т. е. полей с создания макета таблицы Создание таблиц предпочтительней в режиме конструктора Вид рабочего окна Access представлен на след. слайде. 28

Таблицы 29

Таблицы Здесь задаются имена полей , их типы и , свойства, ниже находится редактор свойств полей, где редактор свойств указываются свойства поля Если поле текстовое - его длина, текстовое числовое - тип целый или вещественный). числовое Например, щелчок по полю ввода «размер поля» приведёт к появлению указателя списка ▼ В завершении создания таблицы при записи задаётся имя таблицы. 30

Начало работы Пуск → Программы → Microsoft Office → Microsoft Access Файл → Создать → Новая база данных Задать имя создаваемой базе и сохранить на диске

Таблицы Далее определяются реляционные связи между таблицами открывается окно «Схема данных» . В окне «Добавление таблицы» выбираем таблицы, которые следует связать. Затем методом перетаскивания указываем перетаскивания связываемые поля. Завершается этот этап нажатием кнопки «Создать» . 32

Окно «Изменений связей» 33

Запросы При разумном подходе к проектированию баз данных пользователи не получают прямой доступ к базовым таблицам, а делают это посредством запросов Запросы - это основное средство просмотра, изменения и анализа информации, которая содержится изменения и анализа в одной или в нескольких таблицах базы данных. Запрос можно использовать: для просмотра подмножества записей таблицы без подмножества записей предварительного открытия этой таблицы ; для объединения в одну таблицу данных из нескольких таблиц; для просмотра отдельных полей таблицы; отдельных полей для выполнения вычислений над значениями полей. выполнения вычислений 34

Запросы Рассмотрим создание запроса на выборку с помощью Конструктора Для создания нового пустого запроса в режиме конструктора надо щелкнуть на пиктограмме Конструктор запросов вкладки Создание Конструктор запросов 35

Запросы 36

Запросы Откроется активное окно диалога Добавление таблицы на фоне неактивного окна «Запрос» . Запрос В этом окне можно выбрать таблицы и готовые запросы для создания новых запросов 37

Запросы Окно Конструктора состоит из двух частей – верхней и нижней. В верхней части окна размещается схема данных запроса, которая содержит список запроса, связанных таблиц. В нижней части окна находится Бланк построения запроса, в котором каждая строка запроса выполняет определенную функцию 38

Запросы 39

Запросы Условия ограниченного поиска или критерий поиска информации вводится в строке "Условия отбора" и строке "Или". Условия отбора Или Введем критерий поиска - "5/A" в строке "Условия" для поля Оценка. В этом случае в результате выполнения запроса на экране будут отображаться все фамилии студентов, которые получили оценку 5/A 40

Запросы Таким образом, нами был создан простейший запрос, который называется запрос на выборку на языке запросов по образцу. Закрытие запроса сопровождается присвоением ему имени, например "Успеваемость студентов" 41

Запрос с параметром Параметрические запросы создаются, когда предполагается, что данный запрос придется выполнять многократно при выполнять многократно различных значениях параметров Запрос с параметром – это запрос, при выполнении которого будет выводиться на экран диалоговое окно с приглашением ввести значение какого-либо параметра. значение параметра Создается этот запрос в режиме конструктора, но только в строке Условия отбора для поля Условия отбора Фамилия введем условие отбора в виде Фамилия приглашения в квадратных скобках. 42

Запрос с параметром Например [Введите фамилию]. Введите фамилию В этом случае в результате выполнения запроса на экране будет отображаться фамилия студента фамилия и все дисциплины, по которым он получил оценку. 43

Отчеты Предназначены для печати данных, содержащихся в таблицах и запросах, в красиво оформленном виде Для создания отчётов рационально воспользоваться Мастером отчётов (база данных СОЗДАТЬ ► НОВЫЙ ОТЧЁТ). Редактировать отчёт, созданный Мастером, можно с помощью конструктора. конструктора