Прикладная информатика в экономике Часть 2 Лекция 3

Прикладная информатика в экономике. Часть 2 Лекция 3. (окончание) Преподаватель: Верзун Наталья Аркадьевна – к. т. н. , доцент кафедры Прикладная информатика и моделирование экономических процессов 1

Содержание. Темы: 12. Программные средства реализации информационных процессов 12. 1. Системное ПО 12. 2. Инструментарий программирования 12. 3. Прикладное ПО 13. Базы данных 13. 1. Основные понятия баз данных 13. 2. Виды моделей данных 13. 3. Проектирование базы данных 2

12. Программные средства реализации информационных процессов 3

Состав ПК: Аппаратная часть (Hardware) Программное обеспечение (Software) Совокупность используемых в ПК программ. ПО создает на компьютере определенную среду для работы и включает в себя инструментарий, дающий возможность создавать любые компьютерные объекты. ПО делят на три класса: n системное, n прикладное, n инструментарий программирования (системы программирования).

12. 1. Системное ПО Данное ПО имеет общий характер применения, независимо от специфики предметной области. К нему предъявляются высокие требования по надежности и технологичности работы, удобству и эффективности использования. 5

Системное ПО обеспечивает работу других программ, предоставляя им сервисные функции, управляет аппаратными ресурсами вычислительной системы Приложения пользователя(Прикладное ПО) Системное ПО (ОС + сервисное ПО) Аппаратура

Системное ПО обеcпечивает: n n создание операционной среды функционирования других программ, надежную и эффективную работу самого компьютера и вычислительной сети, проведение диагностики и профилактики аппаратуры компьютера и вычислительных сетей, выполнение вспомогательных технологических процессов (копирование, архивирование, восстановление программ и баз данных и т. д. ). 7

Операционная система сокр. ОC (англ. operating system, OS) предназначена для планирования и управления вычислительными ресурсами компьютера, для управления выполнением прикладного программного обеспечения. Примеры операционных систем Windows (фирма Microsoft), OS/2 (фирма IBM), Unix (свободнораспространяемая) MS DOS – одна из первых ОС (с текстовым (командным) интерфейсом)

Сервисное ПО Это программы и программные комплексы, обеспечивающие: n организацию вычислительного процесса для расширения возможности и повышения эффективности работы операционной системы; n надежную работу компьютера; n более удобную среду работы пользователя. Сервисные программы для расширения возможности ОС часто называют утилитами. Утилиты - программы, служащие для выполнения вспомогательных операций обработки данных или обслуживания компьютеров (диагностики, тестирования аппаратных и программных средств, оптимизации использования или контроля качества дискового пространства, восстановления разрушенной на магнитном диске информации и т. п. ). 9

12. 2. Инструментарий программирования Пользователями инструментария программирования являются системные и прикладные программисты. 10

Инструментарий программирования (системы программирования) - - совокупность программ и программных комплексов, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения создаваемых программных освобождает прикладного программиста от необходимости написания программ решения своих задач на неудобном для него языке машинных команд, и предоставляют им возможность использовать специальные языки более высокого уровня. Примеры: Популярные системы программирования — Turbo Basic, Quick Basic, Turbo Pascal, Turbo C. Системы программирования, ориентированные на создание Windows-приложений: Borland Delphi (Дельфи), Microsoft Visual Basic, Borland C++

12. 3. Прикладное ПО Программные продукты данного класса служат программным инструментарием решения функциональных задач и являются самым многочисленным классом программных продуктов. 12

Прикладное ПО Приложения пользователя (Прикладное ПО) В состав прикладного ПО входят программы, Системное ПО (ОС + сервисное ПО) предназначенные для выполнения определенных Аппаратура пользовательских задач и рассчитанные на непосредственное взаимодействие с пользователем. В большинстве ОС прикладные программы не могут обращаться к ресурсам компьютера напрямую, а взаимодействуют с оборудованием и проч. посредством ОС.

Пакеты прикладных программ (ППП) — это специальным образом организованные программные комплексы, рассчитанные на общее применение в определенной проблемной области и дополненные соответствующей технической документацией. Н-р: ППП Microsoft Office 2007 14

Классификация прикладного ПО Экспертные системы 15

Проблемно-ориентированное предназначено для решения какой-либо задачи в конкретной функциональной области. Для этого класса программных продуктов: - Важен дружественный интерфейс для конечных пользователей. - Высоки требования по оперативности обработки данных - Велики объемы хранимой информации Например: Системы управления персоналом, Системы автоматизации бухучета, Банковские системы, Управление производством, запасами и пр. Одна из основных тенденций в области предмет-ориентированного ППО - создание интегрированных систем управления предметной областью на базе вычислительных сетей, объединяющих АРМы в единый программный комплекс с архитектурой “клиент-сервер”. 16

Пример - системы планирования ресурсов предприятия (ERP) ERP (Enterprise Resource Planning) – интегрированная информационная система управления предприятием ERP Галактика http: //www. galaktika. ru/erp/

Правовые информационнопоисковые справочные системы Справочно-правовые системы (информационно-правовые системы) — класс компьютерных баз данных, содержащих тексты законов, указов, постановлений, решений различных государственных органов и т. д. Подкрепленные нормативными документами, они также содержат консультации специалистов по праву, бухгалтерскому и налоговому учёту, судебные решения, типовые формы деловых документов и др. n Существенно повышают производительность юристов, бухгалтеров, аудиторов, руководителей организаций при решении правовых вопросов. Примеры СПС «КОСУЛЬТАНТ ПЛЮС» - см кратко файл Консультант. doc и подробно http: //www. consultant. ru/ СПС «Гарант» см. http: //www. garant. ru/ n

Методо-ориентированные включает программные продукты, обеспечивающие математические, статистические и другие методы решения задач для любой предметной области. ПО для методов: математического программирования, решения дифференциальных уравнений, имитационного моделирования, исследования операций и пр. Программные продукты этого класса могут быть автономными и встроенными. Н-р, в электронной таблице Excel встроен пакет анализа данных, обеспечивающий широкий набор статистических методов, а также пакет «поиск решения» , реализующий метод линейного программирования. 19

Пример: Вольфрам-математика Программное обеспечение Wolfram Mathematica может использоваться для математических вычислений, а также для моделирования и симуляции, визуализации, документации, для создания веб 20 сайтов.

ПО автоматизированного проектирования предназначено для поддержания работы конструкторов и технологов, дизайнеров, архитекторов, связанных с разработкой чертежей, схем, диаграмм, графическим моделированием и конструированием, созданием демонстрационных иллюстраций и мультфильмов. 21

CАПР (КОМПАС) http: //kompas. ru/ В машиностроении 22

САПР(Avto. CAD, Archi. CAD) В архитектуре http: //www. domchik. com/ 23

Настольные издательские системы программы, обеспечивающие информационную технологию компьютерной издательской деятельности: форматирование и редактирование текстов; автоматическую разбивку текста на страницы; монтирование графики; подготовку иллюстраций и т. п. Например: Page. Maker - настольная издательская система 24

Средства мультимедиа n n Мультимедиа - это сумма технологий, позволяющих компьютеру вводить, обрабатывать, хранить, передавать и отображать (выводить) такие типы данных, как текст, графика, анимация, оцифрованные неподвижные изображения, видео, звук, речь. Области применения мультимедиа: Деловая сфера Образование Развлечения Информационная и рекламная продукция, интерактивные презентации, Мультимедийные учебники, справочники, обучающие программы, видеоуроки и пр. Компьютерные игры, фильмы, музыка Программные продукты мультимедиа заняли лидирующее положение на рынке в сфере библиотечного информационного обслуживания, процесса обучения, организации досуга. Базы данных компьютерных изображений произведений искусства, библиотеки звуковых записей составляет основу для прикладных обучающих систем, компьютерных игр, библиотечных каталогов и фондов и пр.

Экспертные системы Сформировалось как самостоятельное направление в исследованиях по искусственному интеллекту в 70 -80 г XX в Цель исследований по экспертным системам состоит в разработке программ, которые при решении задач, трудных для экспертачеловека, получают результаты, не уступающие по качеству и эффективности решениям, получаемым экспертом. Экспертная система + База знаний Модель поведения эксперта в определенной области знаний Пример: simptomus. ru – экспертная(диагностическая) медицинская система. В основе диагностической системы лежит база знаний, наполненная специалистами в различных областях медицины. При диагностике используются сложные алгоритмы искусственного интеллекта. Благодаря этим алгоритмам становится возможным сделать выводы о возможных заболеваниях даже в условиях неполных или неточных данных о состоянии пациента.

Офисные программы, обеспечивающие организационное управление деятельностью офиса: - органайзеры (планировщики) – ПО для планирования рабочего времени, составления протоколов встреч, расписаний, ведения записной и телефонной книжки; программы- переводчики; средства распознавания текста и проверки орфографии; интегрированные пакеты - набор нескольких программных продуктов, функционально дополняющих друга, поддерживающих однотипные информационные технологии на одной операционной платформе. 27

12. 4. Состав интегрированных офисных ППП 28

Интегрированные пакеты прикладных офисных программ Как правило содержат следующие компоненты: Текстовый редактор СУБД Конструктор презентаций Visio Access Power. Point Draw Base Impress Табличный Графический редактор ППП Microsoft Office Word Excel ППП Open Office Writer Calc

Текстовый редактор Основное назначение: создание и изменение текстовых файлов (текстовых/символьных данных) Позволяют n создавать текстовые файлы, n редактировать тексты, n просматривать их на экране, n изменять формат текстового документа, n распечатывать его на принтере и т. д. n производить над текстовыми данными различные действия (вставку, удаление и копирование текста, контекстный поиск и замену, сортировку, проверку орфографии и пр. ) 31

Табличный редактор(процессор) Основное назначение: n обработка таблично организованной информации, n проведение расчётов на её основе n обеспечение визуального представления хранимых данных и результатов их обработки в виде графиков, диаграмм. Табличный процессор или электронная таблица – это интерактивная система обработки данных, в основе которой лежит двухмерная таблица. Ячейки таблицы могут содержать числа, строки или формулы, задающие зависимость ячейки от других ячеек. Пользователь может просматривать, задавать изменять значение ячеек. Изменение значение ячейки ведет к немедленному изменению значений зависящих от нее ячеек. Табличные процессоры обеспечивают также задание формата изображения, поиск, сортировку.

Табличный редактор(процессор) Применение электронных таблиц упрощает работу с данными позволяет получать результаты без проведения расчётов вручную. Расчёт по заданным формулам выполняется автоматически. Изменение содержимого, какой-либо ячейки приводит к перерасчёту значений всех ячеек, которые связаны с ней формульными отношениями. Электронные таблицы используются во всех сферах человеческой деятельности, но особо широко используются для проведения экономических и бухгалтерских расчётов. В настоящее время наиболее популярным и эффективным пакетом данного класса является Excel. Первая версия Excel предназначалась для Mac и была выпущена в 1985 г, а первая версия для Windows была выпущена в ноябре 1987. http: //office. microsoft. com/ru-ru/excel-help/HA 010165632. aspx

Графический редактор — программа (или пакет программ), позволяющая создавать и редактировать двумерные изображения с помощью компьютера. n Типы графических редакторов: n Растровый графический редактор Векторный графический редактор Гибридный графический редактор Paint Corel Draw, MS Visio Spotlight, RASTERDEsk

Конструкторы презентации n n n Презентация — документ или комплект документов, предназначенный для представления чего-либо (организации, проекта, продукта и т. п. ). Цель презентации — донести до аудитории полноценную информацию об объекте презентации в удобной форме. Презентация является одним из маркетинговых и PR инструментов. Презентации: бумажные и электронные 35

Электронные презентации(П) по технике их демонстрации различают П: интерактивные, выполняются под управлением ведущего/зрителя. непрерывно выполняющиеся, используются без управления пользователя. n § по типу формата различают П выполненные в: спец. программах–конструкторах - Power Point, Libre. Office Impress, KPresenter и др. формате PDF формате Flash § по способу представления информации различают: статичные П анимированные П мультимедийные П видео П 3 D-презентации

СУБД n n Система управления базами данных (СУБД) – совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями. База данных (БД) – электронная картотека – это именованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области. Объект – человек, предмет, событие, место или понятие, о котором записаны данные (например, в банковском деле примерами объектов могут служить клиенты, банковские счета, ссуды по закладам и т. д. ). Предметная область – часть реального мира, отражаемая в БД, может относиться к любому типу организации (например, банк, университет, завод, больница).

13. Базы данных 38

13. 1. Основные понятия баз данных 39

Основные определения База данных (БД) – совокупность связанных структурированных данных некоторой предметной области, правила организации которых основаны на общих принципах описания, ввода, хранения и манипулирования данными. Предметная область – часть реального мира, подлежащая изучению с целью организации управления и в конечном счете автоматизации Структурирование – соглашение о способах представления данных 40

Структурирование данных Неструктурированные данные Личное дело № 16493, Сергеев Петр Михайлович, дата рождения 1 января 1983 г. ; Л/Д № 16495, Петрова Анна Владимировна, дата рожд. 15 марта 1985 г. ; № личн. дела 16490, д. р. 14. 04. 1981, Анохин Андрей Борисович Структурированные данные Номер Фамил личного ия дела 16493 16495 16490 Сергеев Петрова Анохин Имя Отчество Дата рожден ия Петр Анна Андрей Михайлович Владимировна Борисович 01. 1983 15. 03. 1985 14. 04. 1981 41

СУБД Система управления базами данных (СУБД) – комплекс программных и языковых средств, необходимых q для создания баз данных; q поддержания их в актуальном состоянии; q организации поиска в них требуемой информации; q представления ее в удобном для восприятия виде. 42

Классификация баз данных ПО СОДЕРЖАНИЮ Библиографические Вторичная информация о документах, включая рефераты и аннотации Небиблиографические Справочные Полнотекстовые Числовые Финансовые Юридические … ПО СПОСОБУ ДОСТУПА С локальным доступом С удаленным доступом 43

Базы данных с удаленным доступом ПО ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ Централизованные Распределенные ПО АРХИТЕКТУРЕ ОБРАБОТКИ Файл-сервер Клиент-сервер 44

ХРАНЕНИЕ Файл-сервер ОБРАБОТКА Клиент-серве Центральная машина Передача файлов для обработки Передача извлеченных данных Рабочие станции 45

СУБД с точки зрения пользователя q q хранение информации; изменение информации; обработка информации; разработка и получение различных выходных документов; q обеспечение целостности и безопасности. Целостность БД означает, что в ней содержится полная непротиворечивая и адекватно отражающая предметную область информация. Поддержание целостности БД включает проверку целостности и ее восстановление в случае обнаружения противоречий в базе данных. Безопасность – комплекс мер по защите данных от несанкционированного доступа, модификации или разрушения. 46

Структурные элементы базы данных ПОЛЕ ЗАПИСЬ ФАЙЛ Реквизит = Параметр = Атрибут = Свойство = Признак = некоторая характеристика объекта Поле – элементарная единица логической организации данных, которая соответствует неделимой единице информации – реквизиту Дата (01. 1980, 15. 03. 1983, 29. 06. 1983…) Характеристики поля: Основные ИМЯ ТИП Дополнительные ФОРМАТ (длина) ТОЧНОСТЬ… 47

Структурные элементы базы данных ПОЛЕ ЗАПИСЬ ФАЙЛ Запись (кортеж) – совокупность логически связанных полей. <Номер ЛД, Фамилия, Имя, Отчество, Дата рожд. > Экземпляр записи – отдельная реализация записи, содержащая конкретные значения полей <16493, Сергеев, Петр, Михайлович, 01. 1980> Файл – совокупность экземпляров записей одной структуры. 48

13. 2. Виды моделей данных 49

Понятие модели данных Модель данных – совокупность структур данных и операций их обработки ВИДЫ МОДЕЛЕЙ ДАННЫХ ИЕРАРХИЧЕСКАЯ СЕТЕВАЯ РЕЛЯЦИОННАЯ 50

Иерархическая модель совокупность элементов, распределенных по уровням подчиненности. Основные понятия иерархической модели УЗЕЛ УРОВЕНЬ СВЯЗЬ Свойства иерархической модели: 1. Существует только 1 узел верхнего уровня (КОРЕНЬ) 2. Каждый узел (кроме КОРНЯ) связан только с 1 -м узлом верхнего уровня и может быть связан с несколькими узлами нижнего уровня 3. Элементы одного уровня подчиненности образуют один класс объектов 51

Пример иерархической модели данных КОРЕНЬ УРОВЕНЬ ФАКУЛЬТЕТ ГРУППА СВЯЗИ СТУДЕНТ УЗЕЛ 52

Сетевая модель Каждый узел одного уровня может быть связан с любым количеством узлов другого уровня. Нет корневого узла УРОВЕНЬ ВРАЧИ УРОВЕНЬ ПАЦИЕНТЫ 53

Реляционная модель - организация данных в виде совокупности двумерных таблиц, связанных между собой. Номер Фамилия Имя Отчество Дата рожд. 16493 Сергеев Петр Михайлович 01. 1983 16495 Петрова Анна Владимировна 15. 03. 1985 16490 Анохин Андрей Борисович 14. 04. 1981 Свойства реляционных таблиц: 1. Каждый элемент таблицы - один элемент данных; 2. Все элементы столбца имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т. п. ), формат и смысл; 3. Каждый столбец имеет уникальное имя; 4. Порядок следования строк может быть произвольным; 5. Каждая таблица имеет первичный ключ. 54

Структурные элементы реляционной таблицы ФАЙЛ ЗАПИСЬ #Пол е 1 Поле 2 Поле 3 Поле 4 Поле 5 Экземпляр записи ПОЛЕ Ключ (#) – одно (простой) или несколько (составной) полей таблицы, которые однозначно 55 определяют каждую запись.

Пример реляционной модели ИЗДЕЛИЕ Код. Из П 1 П 2 П 3 д Ключ (#) ДЕТАЛИ Код. Де П 3 т П 4 П 5 СОСТАВ ИЗДЕЛИЯ Код. Из Код. Де П 6 П 7 д т 56

13. 3. Проектирование базы данных 57

Этапы проектирования БД Системный анализ предметной области словесное описание информационных объектов предметной области; определение количества отношений, Информационнологическое проектирование распределение атрибутов по отношениям, определение первичных ключей и т. д. ; проектирование инфологической модели предметной области в терминах некоторой семантической модели. Логическое проектирование выбор системы управления базами данных (СУБД) и описание БД в терминах принятой СУБД; Физическое проектирование разработка БД средствами выбранной СУБД.

Анализ предметной области необходимо провести подробное словесное описание информационных объектов предметной области и реальных связей, которые присутствуют между описываемыми объектами. n Системный анализ является наиболее трудным и длительным этапом процесса проектирования. Цель: n Сбор данных (важно ничего не потерять!); n Анализ документов и информационных потоков. n 59

Результат анализа Должны быть сформулированы: n подробное описание информации об объектах предметной области и информационных процессов; n конкретные задачи, которые будут решаться данной БД с кратким описанием алгоритма решения; n описание выходных документов, которые должны генерироваться в системе; n описание входных документов, которые служат основанием для заполнения данными базы данных. 60

Пример выполнения 1 этапа: После анализа предметной области проектируемой базы данных, была выделена следующая входящая информация, подлежащую учету и автоматизированному анализу: - Поступление заказов, - Получение информации о клиентах и регистрация её; - Распределение заказов между сотрудниками; - Выполнение заказа; - Анализ клиентской базы - Анализ показателей производительности сотрудников (количество заказов, объема финансов, сроки исполнения заказов). ……………… 61

Пример выполнения 1 этапа: Готовая СУБД должна выводить необходимые данные: - для оценки загруженности каждого сотрудника - предоставлять информацию об общем кол-ве заказов - выводить итоговый отчет, в котором будут отражаться данные, позволяющие оценить производительность каждого сотрудника, компании в целом. ………………. . Основные вопросы, которые должна раскрывать СУБД: Кадровый учет и оценка производительности труда сотрудников; Систематизация клиентской базы и автоматизации процессов ее анализа. Преимущества которые достигаются с применением базы данных: - Позволяет автоматизировать процесс … - Позволяет систематизировать данные … и т. д. 62

Информационно-логическое «сущность—связь» , или «Entity проектирование Relationship» , Термины: Сущность – любой различимый объект, информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Информационный объект — это описание некоторой сущности (реального объекта, явления, процесса, события) в виде совокупности логически связанных реквизитов (информационных элементов). Пример структуры и экземпляров информационного объекта СТУДЕНТ: Ключ Сущности: Студент Номе Фамил Имя Преподаватель р ия Группа 16493 Сергеев Петр …. Отчество Дата рожд. Михайлович 01. 1983 16495 Петрова Анна Владимировна 15. 03. 1985 16490 Анохин Андрей Борисович 14. 04. 1981 Описательные реквизиты http: //www. bourabai. kz/dbt/dbms/7. htm 63

Информационно-логическая модель (ИЛМ) – описание предметной области в виде совокупности взаимосвязанных информационных объектов. На этом этапе необходимо: n Определить все сущности, которые войдут в БД n Для каждой сущности определить требуемые реквизиты(атрибуты) Иными словами необходимо определить состав таблиц(отношений), которые войдут в БД Также необходимо определить связи между таблицами Пример задания сущности: 64

Пример таблицы(в режиме конструктор) Реквизиты (атрибуты) Заданные типы данных для атрибутов 65

Типы связей между таблицами: Реляционная модель данных состоит из нескольких связанных между собой таблиц. При этом между таблицами – один конец связи относится к одной таблице, а второй конец связи – к другой таблице. Могут быть следующие типы связи: n один-к-одному (1: 1); n один-ко-многим (1: М); n многие-ко-многим (М: М). 66

Типы связей: 1: 1 n n один-к-одному (1: 1) - одной записи в таблице Таб А соответствует только одна запись в таблице Таб В, а одной записи в таблице Таб В соответствует только одна запись в таблице Таб А. Т. О. , при связи « 1: 1» обе таблицы Таб А и Таб В имеют одинаковое количество записей, и между этими записями установлено взаимнооднозначное соответствие. Таб А Школа Таб B Номер(ключ) 1 1 Адрес Телефон …… Директор школы Табельный номер(ключ) Фамилия Имя …… Связь «один-к-одному» - довольно редкий тип связи. 67

Типы связей 1: М: один-ко-многим (1: М) - одной записи в таблице Таб А (конец связи «один» ) соответствует много записей в таблице Таб В (конец связи «многие» ), но одной записи в таблице Таб В соответствует ТОЛЬКО одна запись в таблице Таб А. Таб В Главная таблица Подчиненная таблица Таб А 68

Типы связей M: М: многие-ко-многим (М: М) означает, что одной записи в Таб А соответствует много записей в Таб В, а одной записи в Таб В соответствует много записей в Таб А. Таб В Таб А Несмотря на то, что между таблицами довольно часто можно обнаружить связь типа «многие-ко-многим» в современных СУБД этот тип связи напрямую программно не реализуется. Поэтому при построении информационнологической модели надо обеспечить механизм устранения такого типа связи. 69

“Устранение” связи M: M Студент Номер зачетной книжки Фамилия Имя Отчество …… M : M Преподаватель Табельный номер Фамилия Имя Отчество …… Необходимо создать новую таблицу (вспомогательную): Студент Номер зач. книжки Фамилия Имя Отчество …… Студент-Преподаватель 1 Номер лекции Номер зач. книжки студента M …. Табельный номер преподавателя M …… 1 Преподаватель Табельный номер Фамилия Имя Отчество …… Имя вспомогательной таблицы часто образуется как сочетание имен исходных таблиц, между которыми была обнаружена связь М: М. 70

Еще один пример устранения связи ”многие ко многим”: 71

Схема данных В результате определения связей между всеми таблицами получается схема данных: 72

Нормализация отношений Самым простейшим способом формирования таблицы можно было бы назвать описание всех атрибутов в одной, правда, достаточной большой таблице. Такая таблица называется универсальным отношением. 73

Универсальное отношение Н-р, в БД хранятся сведения о литературе, рекомендуемой по дисциплинам и преподавателях, ведущих занятия по дисциплинам. Тогда универсальное отношение(таблица) будет иметь следующие атрибуты: Фамилия преподавателя Имя преподавателя Автор книги Название, Год издания и т. д. Преподаватель Реквизиты книги Фамилия Иванов Имя Отчество … название Информатика ИТ Год издания Если расположить все перечисленные атрибуты в одной таблице, то при заполнении ее данными возникнет дублирование данных. … 74

Универсальное отношение В случае использования универсального отношения возникают аномалии добавления, удаления и модификации. Н-р: Чтобы добавить всего 1 новую книгу, надо вставить столько строк, сколько преподавателей читает соответствующую дисциплину. Однако надо учесть, что все записи в реляционной таблице считаются независимыми, поэтому каждая из двух строк хоть и будут описывать одну и ту же книгу, но на самом деле будет считаться независимой. Это аномалия добавления. При удалении из БД сведений, например, о книге, также потребуется найти все записи, в которых эта книга упоминается. Это аномалия удаления. 75

Поэтому на практике, никогда не строят такое универсальное отношение, а сразу формируют разные атрибуты по разным таблицам в соответствии с некоторой логикой их использования. Н-р: Преподаватель Табельный номер Фамилия Имя Отчество …… Литература Дисциплина номер Наименование …… Порядковый номер Фамилия автора Наименование …… Группировка атрибутов в отношениях должна быть рациональной, т. е. минимизирующей дублирование данных и упрощающей процедуры их обработки и обновления. 76

Нормализация отношений n n формальный аппарат ограничений на формирование отношений (таблиц), который позволяет устранить дублирование, обеспечивает непротиворечивость хранимых в базе данных, уменьшает трудозатраты на ведение (ввод, корректировку) базы данных. это процесс приведения модели к виду, позволяющему получить в дальнейшем структуру базы данных, в которой устранена избыточность хранения и сведены к минимуму аномалии при добавлении, удалении, изменении данных. Наибольшее практическое применение имеют первая, вторая и третья нормальные формы отношений, выделенные Е. Коддом. 77

Основная цель информационнологического проектирования это сокращение избыточности хранимых данных. Что приводит к n экономии объема используемой памяти; n уменьшению затрат на многократные операции обновления избыточных копий; n устранению возможных противоречий изза хранения в разных местах сведений об одном и том же объекте. 78

Первая нормальная форма (1 НФ) n n Отношение называется нормализованным или приведенным к первой нормальной форме, если все его атрибуты простые (далее неделимы). Иначе говоря, каждый атрибут для каждого экземпляра сущности имеет ТОЛЬКО ОДНО значение. Требование 1 НФ, по сути, повторяет свойство реляционных таблиц: каждый элемент таблицы – один элемент данных. 79

Пример: Таблица не удовлетворяет требованию 1 НФ: Дисциплина Преподаватель Рек. литература Информатика Богословская, Книга 1, Гришин, Книга 2, Титова Книга 3, Таблица удовлетворяет требованию 1 НФ: Дисциплина Преподаватель Рекомендуемая литература Математика Соловьев, Книга 5, Голубев Книга 6, Книга 1 Информатика Гришин Книга 2 Информатика Гришин Книга 3 Информатика Гришин Книга 4 Информатика Титова Книга 1 … … … Книга 7 В результате приведения к 1 НФ может избыточность данных, и как следствие, добавления, удаления и модификации. появиться аномалии 80

Вторая нормальная форма (2 НФ) Функциональная зависимость реквизитов — зависимость, при которой в экземпляре информационного объекта определенному значению ключевого реквизита соответствует только одно значение описательного реквизита. Пример графического изображения функциональных зависимостей реквизитов СТУДЕНТ (ключевой реквизит указан символом #). Такое определение функциональной зависимости позволяет при анализе всех взаимосвязей реквизитов предметной области 81 выделить самостоятельные информационные объекты.

Вторая нормальная форма (2 НФ) В случае наличия в таблице составного ключа вводится понятие функционально полной зависимости. Функционально полная зависимость неключевых атрибутов заключается в том, что каждый неключевой атрибут функционально зависит от ключа, но не находится в функциональной зависимости ни от какой части составного ключа. 82

Правило 2 НФ Отношение будет находиться во второй нормальной форме, если n оно находится в 1 НФ, и n каждый неключевой атрибут функционально полно зависит от составного ключа. Таким образом, если отношение имеет простой ключ и находится в 1 НФ, то требования 2 НФ удовлетворяются автоматически. в случае составного ключа, надо проверить наличие полной функциональной зависимости. 83

Отношение не в 2 НФ Это отношение не находится в 2 НФ, т. к. атрибуты Фамилия, Имя, Отчество не находятся в полной функциональной зависимости с составным ключом отношения. Составной ключ: номер+дисциплина Отсутствие полной функциональной зависимости приводит также к появлению избыточности данных и аномалиям работы с данными. 84

Правила приведения таблицы (отношения) к 2 НФ: n n n атрибуты, зависящие от части составного ключа, и сама эта часть выносятся в отдельную (новую) таблицу и исключаются из исходной; ключом новой таблицы становится часть ключа исходной, от которой имеет место функционально неполная зависимость; между исходной и новой таблицами устанавливается связь типа 1: М, ключевая со стороны «многие» . 85

Приведение к 2 НФ 86

Третья нормальная форма (3 НФ) n n Понятие третьей нормальной формы основывается на понятии нетранзитивной зависимости. Если один из описательный реквизит таблицы А зависит от ключа К, а другой описательный реквизит В зависит от первого описательного реквизита А, то говорят, что реквизит В находится в транзитивной зависимости от ключа К. 87

Пример: Транзитивная зависимость описательных реквизитов Реквизит Староста находится в транзитивной зависимости от реквизита Группа, т. к. фамилия старосты определяется только номером группы. В этом случае одна и та же фамилия старосты будет многократно повторяться в разных экземплярах данного инф. объекта и наблюдаются затруднения в корректировке фамилии старосты в случае назначения нового старосты, а также неоправданный расход памяти для хранения дублированной информации. 88

Устранение транзитивной зависимости Для описательных реквизитов необходимо провести «расщепление» исходного информационного объекта. В результате расщепления часть реквизитов удаляется из исходного информационного объекта и включается в состав других (возможно, вновь созданных) информационных объектов. 89

Правила приведения таблицы (отношения) к 3 НФ: n n атрибуты, зависящие от неключевых атрибутов, и сами эти атрибуты выносятся в отдельную (новую) таблицу и исключаются из исходной; ключом новой таблицы становятся те атрибуты исходной, от которых была обнаружена транзитивная зависимость; между исходной и новой сущностями устанавливается связь М: 1. Таким образом, приведение к 3 НФ является механизмом выявления упущенных отношений и связей. 90

Приведение к 3 НФ Староста 91

Устранение связи «многие-комногим» n n Кроме нормализации отношений при построении информационно-логической модели надо обеспечить механизм устранения связи типа «многие-комногим» . (см. выше) 92

Понятие целостности данных Целостность (от англ. integrity – нетронутость, неприкосновенность, сохранность, целостность) – понимается как правильность данных в любой момент времени. Поддержание целостности базы данных может рассматриваться как защита данных от неверных изменений или разрушений (не путать с незаконными изменениями и разрушениями, являющимися проблемой безопасности). Современные СУБД имеют ряд средств для обеспечения поддержания целостности (так же, как и средств обеспечения поддержания безопасности). 93

Три группы правил целостности: n n n Целостность по сущностям (таблицам). Целостность по связям. Целостность, определяемая пользователем. Каждая СУБД имеет свою систему правил контроля целостности данных. 94

Контроль целостности данных в СУБД Microsoft Access Контроль целостности данных в пределах одной таблицы MS Access предусматривает: n Установка значения по умолчанию для поля; n Установка условия на значение для полей таблицы; n Установка ограничений на размер поля; n Установка обязательного поля; n Создание списков подстановки для ввода данных. 95

Контроль целостности данных в СУБД Microsoft Access Целостность данных по связям означает систему правил, используемых в Microsoft Access для поддержания связей между записями в связанных таблицах, а также обеспечивающих защиту от случайного удаления или изменения связанных данных. 96

Установить целостность данных можно, если выполнены следующие условия. n n n Связанное поле главной таблицы является ключевым полем или имеет уникальный индекс. Связанные поля имеют один тип данных (исключение: поле счетчика может быть связано с числовым полем, свойство Размер поля которого имеет значение Длинное целое). Обе таблицы принадлежат одной базе данных Microsoft Access. Если таблицы являются связанными, то они должны быть таблицами формата Microsoft Access. Для установки целостности данных база данных, в которой находятся таблицы, должна быть открыта. Для связанных таблиц из баз данных других форматов установить целостность данных невозможно. 97

При использовании условий целостности данных действуют следующие правила. Невозможно ввести в поле внешнего ключа связанной таблицы значение, не содержащееся в ключевом поле главной таблицы. Однако в поле внешнего ключа возможен ввод значений Null (специальное значение, которое показывает, что данная запись не имеет связанных записей в главной таблице). Например, нельзя сохранить запись, регистрирующую заказ, сделанный несуществующим клиентом, но можно создать запись для заказа, который пока не отнесен ни к одному из клиентов, если ввести значение Null в поле «Код. Клиента» . Внешний ключ – одно или несколько полей в таблице, содержащих ссылку на поле или поля первичного ключа в другой таблице, которая в данном случае является главной по 98 отношению к этой таблице.

При использовании условий целостности данных действуют следующие правила. n n Не допускается удаление записи из главной таблицы, если существуют связанные с ней записи в подчиненной таблице. Например, невозможно удалить запись из таблицы «Сотрудники» , если в таблице «Заказы» имеются заказы, относящиеся к данному сотруднику. Невозможно изменить значение первичного ключа в главной таблице, если существуют записи, связанные с данной записью. Например, невозможно изменить код сотрудника в таблице «Сотрудники» , если в таблице «Заказы» имеются заказы, относящиеся к этому сотруднику. 99

Контроль целостности данных в СУБД Microsoft Access Для отношений, в которых проверяется целостность данных, пользователь имеет возможность указать, следует ли автоматически выполнять для связанных записей операции каскадного обновления и каскадного удаления. Если включить данные параметры, станут возможными операции удаления и обновления, которые в противном случае запрещены условиями целостности данных. 100

Если при определении отношения установить флажок Каскадное обновление связанных полей , любое изменение значения первичного ключа главной таблицы приведет к автоматическому обновлению соответствующих значений во всех связанных записях. Если в главной таблице ключевым полем является поле счетчика, то установка флажка Каскадное обновление связанных полей не приведет к каким-либо результатам, так как изменить значение поля счетчика невозможно. 101

СУБД позволяет формировать: Запрос - средство для отбора данных, удовлетворяющих определенным условиям. С помощью запросов можно выбрать из базы данных только необходимую информацию. Форма – средство, которое позволяет упростить процесс ввода или изменения данных в таблицах БД, что обеспечивает ввод данных персоналом невысокой квалификации. Отчет - средство, которое позволяет извлечь из базы нужную информацию и представить ее в виде, удобном для восприятия, а также подготовить для распечатки отчет, который оформлен соответствующим образом. 102

Пример форм Главная кнопочная форма создается с целью навигации по базе данных, т. е. она может использоваться в качестве главного меню БД. Элементами главной кнопочной формы являются объекты форм и отчётов. 103

Пример запроса Запрос с параметром 104

Пример отчета 105