Реляционная база данных

УТВЕРЖДАЮ

Ректор БГТУ

____________О.Н. Федонин

“____”___________ 2014 г.

Информационные системы и технологии

Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов заочной формы обучения специальности 230201 "Информационные системы и технологии"

БРЯНСК 2014

УДК 004.4, 004.6

Информационные системы и технологии: методические указания к выполнению курсовой работы для студентов заочной формы обучения специальности 230201 "Информационные системы и технологии". Брянск: БГТУ, 2008.– 47 с.

 

Разработал:

 

 

Рекомендовано кафедрой “Компьютерные технологии и системы” БГТУ (протокол № __ от ____06)

 

Научный редактор

Редактор издательства

Компьютерный набор

 

Темплан 2014 г., п.180

Подписано в печать 01.11.05. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Офсетная печать. Усл. печ.л. 2,73. Уч.-изд.л. 2,73. Тираж 50 экз. Заказ . Бесплатно.

 

Брянский государственный технический университет.

241035, Брянск, бульвар 50-летия Октября, 7, БГТУ. 58-82-49.

Лаборатория оперативной полиграфии БГТУ, ул. Институтская, 16.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Наиболее распространенными средствами обработки информации являются текстово-графические редакторы и инструментальные средства для создания и обработки и управления базами данных. Целью данной работы является оказание методической помощи студентам при разработке баз данных на основе СУБД ACCESS и подготовки описания информации в MS WORD, а также выполнению курсовой работы по данному курсу.

В процессе выполнения курсовой работы закрепляются теоретические знания и приобретается опыт самостоятельного практического решения задач.

Для достижения поставленной цели студент должен решить следующие задачи:

1. Освоить основные принципы разработки реляционных баз данных.

2. Изучить способы и виды объединения таблиц баз данных.

3. Научиться построению запросов для получения необходимой информации из разработанных баз данных.

1. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗОЙ ДАННЫХ

Система управления базой данных или СУБД (Database Management System - DBMS) является универсальным программным инструментом создания и обслуживания баз данных и приложений пользователя в самых разных предметных областях. СУБД обеспечивает многоаспектный доступ к данным и использование одних и тех же данных различными задачами и приложениями пользователей.

В СУБД поддерживаются различные модели данных. Модель данных - это метод логической организации данных, используемый СУБД. Наиболее известными являются иерархическая, сетевая и реляционная модели.

В настоящее время существует несколько сотен различных СУБД, которые работают на одном персональном компьютере, майнфрейме или в сети из многих компьютеров. Появившиеся в конце 70-х - начале 80-х годов реляционные СУБД устранили недостатки предыдущих моделей и получили наибольшее распространение. В СУБД для персональных компьютеров (настольных СУБД) поддерживается преимущественно реляционная модель, которую отличает простота и единообразие представления данных совокупностью взаимосвязанных двумерных таблиц. Реляционная модель обеспечивает возможность использования в разных СУБД операций обработки данных, имеющих единую основу - алгебру отношений (реляционную алгебру) и универсальный язык структурированных запросов - SQL (Structured Query Language). Примерами реляционных СУБД для персональных компьютеров являются Access и FoxPro фирмы Microsoft, Paradox и Visual dBase фирмы Borland. Примерами многопользовательских СУБД могут служить Oracle, Informix, Microsoft SQL Server.

Анализ функциональных возможностей СУБД наиболее удобно проводить на достаточно распространенной Microsoft Access, которая является системой управления реляционной базой данных и включает все необходимые инструментальные средства для создания локальной базы данных, общей базы данных в локальной сети с файловым сервером или базы данных на SQL-сервере, а также для создания приложения пользователя, работающего с этими базами данных.

Реляционная база данных

Реляционная база данных является организованной на машинном носителе совокупностью взаимосвязанных двумерных таблиц, каждая из которых содержит сведения об одной сущности автоматизируемой предметной области - реальном объекте, процессе, событии или явлении.

Структура реляционной таблицы определяется составом полей. Каждое поле отражает определенную характеристику сущности. Для поля указывается тип и размер элементарного данного, размещаемого в нем, и ряд других свойств. Содержимое поля отображается в столбце таблицы. Столбец таблицы содержит данные одного типа.

Содержание таблицы заключено в ее строках (записях) однотипных по структуре. Структура записи определяется составом входящих в нее полей. Для однозначного определения (идентификации) каждой записи таблица должна иметь уникальный (первичный) ключ. По значению ключа таблицы отыскивается единственная запись в таблице. Ключ может состоять из одного или нескольких полей таблицы. Значение уникального ключа не может повторяться в нескольких записях.

В таблицах базы должны сохраняться все данные, необходимые для решения задач предметной области. Причем желательно, чтобы каждый элемент данных хранился в базе только один раз. Минимальное дублирование данных обеспечивает простоту обслуживания базы данных: однократный ввод и корректировку данных. Для достижения этой цели в реляционной модели данных используется процесс, называемый нормализацией данных. Нормализация - это удаление из таблиц повторяющихся данных путем их переноса в новые таблицы, строки которых не содержат повторяющихся значений.

Обеспечивая рациональное хранение недублированных данных, необходимо предусмотреть возможность объединения данных из разных таблиц. Для объединения данных в соответствии с требованиями решаемых задач между таблицами устанавливаются логические связи. Связь каждой пары таблиц обеспечивается одинаковыми полями в них - ключом связи.

В нормализованной реляционной базе данных связь двух таблиц характеризуется отношениями записей типа один-к-одному (1:1) или один-ко-многим (1:M). Отношение 1:1 предполагает, что каждой записи одной таблицы соответствует одна запись в другой. Отношение 1:М предполагает, что каждой записи первой таблицы соответствует много записей во второй, но каждой записи второй таблицы соответствует только одна запись в первой.

Для двух таблиц, находящихся в отношении типа 1:M, устанавливается связь по уникальному ключу таблицы, представляющей в отношении сторону "один" - главную таблицу в связи. Во второй таблице, представляющей в отношении сторону "многие" и называемой подчиненной, этот ключ связи может быть либо частью уникального ключа, либо не входить в состав ключа. В подчиненной таблице ключ связи называется еще внешним ключом.

На рис. 1 показаны две таблицы с перечнем кафедр и списком преподавателей, которые находятся в отношении типа 1:M и логически связаны с помощью общего поля Код кафедры - ключа связи. Это поле является уникальным ключом в главной таблице КАФЕДРА и не ключевым полем в подчиненной таблице - ПРЕПОДАВАТЕЛЬ.

Размещение сведений о каждой сущности в отдельной таблице и связывание таблиц позволяет избежать повторения значений данных в разных таблицах. Если данные двух таблиц в приведенном примере разместить в одной таблице, то каждая запись должна соответствовать одному преподавателю.

Рис. 1. Взаимосвязанные таблицы реляционной базы данных

Данные о кафедре (наименование, телефон и др.) будут повторяться во всех записях о преподавателях одной кафедры, что усложняет ввод, корректировку и обеспечение актуального состояния базы данных. При хранении данных в двух таблицах повторяются только значения ключевых полей.

В СУБД Access реализовано средство просмотра и редактирования связанных записей из нескольких таблиц. При этом данные отображаются в иерархическом виде. При раскрытии одного уровня иерархии рядом с записью главной таблицы отображаются связанные записи подчиненной. Для записи подчиненной таблицы также могут быть открыты связанные записи подчиненной таблицы следующего уровня и т. д. Например, для таблиц КАФЕДРА, ПРЕПОДАВАТЕЛЬ (рис. 2), связанных отношением один-ко-многим, для каждой записи таблицы КАФЕДРА могут быть отображены и отредактированы связанные записи в таблице ПРЕПОДАВАТЕЛЬ.

Рис. 2. Отображение связанных записей таблиц

Схема данных

В СУБД Access процесс создания реляционной базы данных включает создание схемы данных. Схема данных наглядно отображает логическую структуру базы данных: таблицы и связи между ними.

Для нормализованной базы данных, основанной на одно-многозначных и одно-однозначных отношениях между таблицами, в схеме данных для связей таких таблиц по первичному ключу (или по уникальному индексу) главной таблицы могут устанавливаться параметры обеспечения связной целостности.

При поддержании целостности взаимосвязанных данных не допускается наличия записи в подчиненной таблице, если в главной таблице отсутствует связанная с ней запись. Соответственно при первоначальной загрузке базы данных, а также корректировке, добавлении и удалении записей система допускает выполнение операции, если она не приводит к нарушению целостности.

Связи, определенные в схеме данных, автоматически используются для объединения таблиц при разработке многотабличных форм, запросов, отчетов, существенно упрощая процесс их конструирования.

В схеме данных связи могут устанавливаться для любой пары таблиц, имеющих одинаковое поле, позволяющее объединять эти таблицы.

2. ОБЪЕКТЫ БАЗЫ ДАННЫХ

Все возрастающая сложность приложений баз данных привела к появлению следующего поколения СУБД - объектно-ориентированных СУБД. Объектно-ориентированный подход предполагает создание программного обеспечения на основе стандартных и повторно используемых компонентов.

Расширение реляционной модели функциями объектно-ориентированного подхода определило создание объектно-реляционных СУБД, акцентирующих факт включения в систему понятия объект. В модели этих СУБД наряду с использованием базовых реляционных таблиц и языка запросов включено понятие объекта, реализована возможность сохранения методов (процедур) так же, как и данных в базе.

В качестве объектов в объектно-ориентированном программировании рассматриваются любые программируемые элементы. Основными объектами в Access, как и многих других СУБД, являются таблицы, запросы, формы, отчеты, страницы доступа к данным, модули, макросы. Все объекты имеют сохраняемый набор свойств, изменяя которые, можно управлять объектом.

С каждым объектом связывается ряд методов - процедур, которые работают с объектами. Один и тот же метод может использоваться для обработки различных объектов.

Все многообразие объектов, их свойств и методов обработки сводится в иерархически упорядоченные совокупности, что упорядочивает и облегчает программирование.

Объекты Access целесообразно подразделять на две группы:

· таблицы, запросы, схемы данных, имеющие непосредственное отношение к базе данных;

· формы, отчеты, страницы доступа к данным, макросы и модули, называемые объектами приложения.

Формы, отчеты и страницы доступа к данным предназначены для типовых процессов обработки данных - просмотра, обновления, поиска по заданным критериям, получения отчетов. Эти объекты приложений конструируются из графических элементов, называемых элементами управления. Основные элементы управления служат для связи объектов с записями таблиц, являющимися источниками данных.

Для автоматизации доступа к объектам и их взаимодействия используется программный код. Только с помощью программного кода получается полноценное приложение пользователя, функции которого доступны через меню, панели инструментов и формы. Для создания программного кода используются модули на языке программирования Visual Basic for Applications (VBA) и макросы.

Таблицы (Tables) создаются пользователем для хранения данных об одной сущности предметной области. Таблица состоит из полей (столбцов) и записей (строк). Каждое поле содержит одну характеристику сущности. В записи собраны сведения об одном экземпляре сущности.

В Access таблицы можно импортировать из баз данных dBase, FoxPro, Paradox и других приложений, из баз данных архитектуры клиент/сервер, таких как Microsoft SQL Server, или из электронных таблиц, таких как Excel и Lotus 1-2-3. Можно работать c таблицами перечисленных источников путем организации связи с ними.

Запросы (Queries) служат для выборки нужных данных из одной или нескольких связанных таблиц. Результатом выполнения запроса является таблица, в которой отображено пользовательское представление о данных и которая может быть использована наряду с другими таблицами базы при обработке данных. В запросе можно указать, какие поля связанных таблиц нужно выбрать, как на их основе сформировать новые записи и выбрать нужные. Запрос может формироваться с помощью QBE-запросов (Query By Example, Запрос по образцу) или с помощью инструкции SQL. Запросы действия позволяют обновлять, удалять или добавлять данные в таблицы, а также создавать новые таблицы на основе уже существующих.

Схемы данных (Relationships) определяют, с помощью каких полей таблицы связываются между собой, как будет выполняться объединение данных этих таблиц при их обработке, нужно ли проверять связную целостность при добавлении и удалении записей, изменении ключей таблиц.

Формы (Forms) являются основным средством создания диалогового интерфейса приложения пользователя. Форма может создаваться для ввода и просмотра взаимосвязанных данных базы на экране в удобном виде, соответствующем привычному для пользователя документу. Кнопочные формы могут использоваться для создания панелей управления в приложении. Форма может включать процедуры обработки событий, которые позволяют управлять процессом ввода, просмотра и корректировки данных. Такие процедуры хранятся в модуле формы.

Отчеты (Reports) предназначены для формирования выходных документов любых форматов, содержащих результаты решения задач пользователя, и вывода их на печать. Как и формы, отчеты могут включать процедуры обработки событий.

Страницы доступа к данным (Data Access Pages) - являются диалоговыми Web-страницами, которые поддерживают динамическую связь с базой данных и позволяют просматривать, редактировать и вводить данные в базу, работая в окне браузера.

Макросы (Macro) позволяют автоматизировать некоторые действия в приложении пользователя. Макрос является программой, состоящей из последовательности макрокоманд, которая выполняется при наступлении некоторого события в объекте приложения или его элементе управления. Создание макро-сов осуществляется в диалоговом режиме путем выбора нужных макрокоманд и задания параметров, используемых ими при выполнении.

Модули (Modules) содержат процедуры на языке Visual Basic for Applications. Могут создаваться процедуры-подпрограммы, процедуры-функции, которые разрабатываются пользователем для реализации нестандартных функций в приложении пользователя, и процедуры для обработки событий. Использование процедур позволяет создать законченное приложение, которое имеет собственный графический интерфейс пользователя, позволяющий запросить выполнение всех функций приложения.

3. СРЕДСТВА СОЗДАНИЯ ОБЪЕКТОВ БАЗ ДАННЫХ

СУБД Access включает разнообразные и многочисленные относительно автономные программные средства, ориентированные на создание объектов базы данных и приложений пользователя.