База данных: "Деканат: дистанционное обучение"

Калмыцкий технологический институт

ГОУ ВПО (филиал) Пятигорского Государственного Технологического института

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

База данных: «Деканат: дистанционное обучение»

 

студента 3-го курса

группы ПИЭ – 71: Тынянов Р.О.

Преподаватель: Рыженко Л.Л.

 

 

 

 

2009

Содержание

 

Введение

1. Понятия и методология проектирования базы данных

1.1 Понятие и компоненты банка данных

1.2 Классификация баз данных

1.3 Методология проектирования

2. Создание базы данных «Деканат: дистанционного обучения КТИ»

2.1 Краткая характеристика предметной области

2.2 Инфологическое моделирование

2.3 Логическое проектирование

2.4 Физическое проектирование

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В настоящее время практически во всех сферах человеческой деятельности применяются информационные технологии, базы данных.

База данных (БД) – это электронный архив, специальным образом размещенные и форматированные данные.

Для решения проблем обработки информации используются современные компьютеры с соответствующим программным обеспечением, системами управлениями базами данных (СУБД).

Система управления базами данных (СУБД) – это программа, позволяющая сформировать базу данных, вносить в нее изменения и дополнения, производить поиск требуемых данных по запросам, обрабатывать хранящиеся данные, выводить данные на экран и на печать.

Восемь половина миллиардов рублей планируется выделить в 2010 – 2012 гг. из федерального бюджета на реализацию программы условия обучения на дому и дистанционного обучения инвалидов, в том числе для студентов.

Передо мною была поставлена задача, создать базу данных: «Деканат: дистанционное обучение КТИ»

Процесс проектирования базы данных на основе принципов нормализации представляет собой последовательность переходов от неформального словесного описания информационной структуры предметной области к формализованному описанию объектов предметной области в терминах некоторой модели.

Целью данной курсовой работы является систематизация, накопление, закрепление знаний о построении инфологической модели и построение и реализация инфологической модели базы данных «Деканат: дистанционное обучение КТИ» (далее ДО КТИ).

В курсовой работе «база данных ДО КТИ» даются основные понятия информационных баз данных. База данных создается пользователем для решения определенных задач. Работа над созданием базы данных «ДО КТИ» началась в данной курсовой работе с постановки задач и целей, основных функций, выполняемых базой данной «ДО КТИ» и информации, содержащейся в ней.

В первой части – рассматриваются такие понятия как: база данных, реляционная база данных, инфологическая модель, система управления базами данных, система СУБД Access, поле таблицы; запись таблицы; ключевое поле (ключ) таблицы; главная и подчиненная таблица; различные связи между таблицами; а также управления базами данных.

Для закрепления полученных знаний, и получения практических навыков во второй части курсовой работы создается база данных «ДО КТИ» и проводятся ряд операций с помощью СУБД Access, определение связей между таблицами, сортировка данных с помощью «расширенного фильтра», создание однотабличного запроса на выборку, создание многотабличного запроса на выборку, сортировка данных за несколькими ключами, создание многотабличного запроса с параметром, создание в режиме «конструктор» запроса на обновление и т.д.

Инфологическая модель применялась на втором этапе проектирования базы данных «ДО КТИ», то есть после словесного описания предметной области. Процесс проектирования длительный и требует знаний в предметной области. При разработке информационных систем проект базы данных является тем фундаментом, на котором строится вся система в целом. Следовательно, инфологическая модель «ДО КТИ» должна включать такое формализованное описание предметной области, которое легко будет «читаться» не только специалистами по базам данных. Выбор система управление базами данными – это отдельная задача. Для проектирования базы данных была выбрана программная система разработки Microsoft Access, как наиболее распространенная и, на мой взгляд, наиболее удобная система.

При проектировке таблиц учитывалось, что информация в таблице не должна дублироваться, не должно быть повторений и между таблицами. Это делает работу более эффективной, а также исключает возможность несовпадения информации в разных таблицах.

Основные цели, при создании реляционной базы данных: «ДО КТИ»

1. обеспечить быстрый доступ к данным в таблицах;

2. исключить ненужное повторение данных, которое может являться причиной ошибок при вводе и нерационального использования дискового пространства компьютера;

3. обеспечение целостности данных таким образом, чтобы при изменении одних объектов автоматически происходило соответствующее изменение связанных с ними объектов.

Основными задачами, поставленными в ходе курсовой работы, являются:

§     сбор, анализ и сортирование документов с целью описания предметной области;

§     отбор необходимых документов для создания базы данных;

§     выявление сущностей инфологической модели и моделирование связей между ними.

Решение перечисленных задач позволит достигнуть цели, поставленной в курсовой работе, а именно, создать базу данных «ДО КТИ».

1. Понятия и методология проектирования базы данных 1.1 Понятие и компоненты банка данных

База данных - совокупность предназначенных для машинной обработки данных, которая служит для удовлетворения нужд большого количества пользователей (в рамках одной или нескольких организаций). Более формальное определение базы данных (БД) – поименованная, целостная, единая система данных, организованная по определенным правилам, которые предусматривают общие принципы описания, хранения и обработки данных.

Создание информационной инфраструктуры требует создания особенно больших баз данных, способных обслуживать одновременно тысячи пользователей. Данные в базе данных располагаются так, чтобы их можно было легко найти и обработать. Эти задачи выполняются системой управления базами данных. Система управления базами данных – специальный комплекс программ, осуществляющий централизованное управление базой данных. СУБД позволяет управлять данными в базе данных, вести базы данных, обеспечивает многопользовательский доступ к данным.

База знаний - это формализованная система сведений о некоторой предметной области, содержащая данные о свойствах объектов, закономерностях процессов и явлений и правила использования в задаваемых ситуациях этих данных для принятия новых решений. Другими словами, база знаний - это корпус информации, которую пользователь или программа использует для выполнения определенных действий.

В отличие от базы данных в базах знаний располагаются познаваемые сведения, содержащиеся в документах, книгах, статьях, отчетах. В базе знаний, в соответствии с принятой в ней методологией классификации, располагаются объекты познания, образующие совокупность знаний. В любом объекте представляется набор элементов знаний. Элементы знаний, благодаря концептуальным связям, предоставляемым гиперсредой1, объединяются, образуя базу знаний. Такие связи бывают 4-х видов:

- общность - связь 2-х элементов по содержанию их характеристик;

- портативность - подразумевает соотношение целого и его частей;

- противопоставление - встречается в элементах, которые имеют положительные и отрицательные характеристики;

- функциональная взаимосвязь - взаимная зависимость элементов.

Базы данных и базы знаний являются ядром автоматизированного банка данных. Автоматизированный банк данных - база данных, объединенная с системой управления базой данных.

Банк данных предназначен для хранения больших массивов информации, быстрого поиска нужных сведений и документа. Банк данных ограничен в своих возможностях, поэтому он собирает информацию в определенных областях науки, технологии, продукции. Персонал, работающий в банке данных, делится на три группы: сотрудники банка, администратор банка и пользователи. Задача Сотрудников - сбор и запись в базу всей первичной информации, определяемой тематикой этой базы. Сотрудники должны также удалять устаревшую информацию. Наряду с этим обновление информации может быть разрешено и некоторым пользователям. Сотрудники и некоторые пользователи составляют программы, позволяющие из первичной информации получать необходимые вторичные сведения, составлять отчеты. Администратор обеспечивает руководство банком. Он решает вопросы, связанные с бесперебойной и надежной работой, хранением информации и безопасностью данных. Пользователи банка взаимодействуют с необходимыми им банками.

Для поиска информации в базах данных и базах знаний используется информационно-поисковая система. Информационно поисковая система опирается на базу данных (знаний), в которой осуществляется поиск нужных документов по заявкам пользователей.

ПО характеру выдаваемой информации информационно-поисковые системы делятся на два типа. Документальная система по заданию пользователя выдает необходимые ему документы (книги, статьи, законы, патенты, отчеты и т.д.). В задании могут указываться сведения об искомых документах: автор, наименование, время издания, издательство и т.д. Более сложной является фактографическая информационно-поисковая система. Ее задача - поиск в документах интересующих пользователя сведений (фактов), например типы, характеристики и технология изготовления сталей. Поиск в информационно-поисковой системе документов и сведений (фактов) осуществляется на естественном языке (русском, английском и др.).

 

1.2 Классификация баз данных

Различаются централизованные и распределенные базы данных.

Централизованная база данных хранится в памяти одной вычислительной системы. Если эта вычислительная система является компонентом сети ЭВМ, возможен распределенный доступ к такой базе данных - доступ к ней пользователей различных ЭВМ данной сети. Такой способ использования баз данных часто применяют в локальных сетях персональных ЭВМ.

Появление сетей ЭВМ позволило наряду с централизованными создавать и распределенные базы данных. Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно, пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети. Однако пользователь распределенной базы данных не обязан знать, каким образом ее компоненты размешены узлах сети, и представляет себе эту базу данных как единое целое. Работа с такой базой данных осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД). Данные, содержащиеся в распределенной базе данных, их представление на всех уровнях архитектуры СУРБД и размещение в сети описываются в системном справочнике, который сам может быть декомпозирован и размещен в различных узлах сети.

Части распределенной базы данных, размещенные на отдельных ЭВМ сети, управляются собственными (локальными) СУБД и могут использоваться одновременно как самостоятельные локальные базы данных. Локальные СУБД не обязательно должны быть одинаковыми в разных узлах сети. Объединение неоднородных локальных баз данных в единую распределенную базу данных является сложной научно-технической проблемой. Ее решение потребовало проведения большого комплекса научных исследований и экспериментальных разработок.

Базы данных можно разделить на базы данных первого поколения: иерархические, сетевые; второго поколения: реляционные; третьего поколения: объектно-ориентированные, обектно-реляционные.

1.3 Методология проектирования

Понятие "предметная область" является базисным понятием в теории баз данных и поэтому не имеет строгого определения. Чтобы выяснить его смысл, дадим несколько определений.

Под информацией понимают любые сведения о каком-либо событии, процессе и т.п., являющиеся объектом некоторых операций: восприятия, передачи, преобразования, хранения или использования.

Перед тем как определить понятие данного, представим следующую абстрактную ситуацию. Имеются: некоторая система, информация о которой представляет интерес; наблюдатель, способный воспринимать состояния системы и в определенной форме фиксировать их в своей памяти (никаких других действий наблюдатель не выполняет). В этом случае говорят, что в памяти наблюдателя находятся "данные", описывающие состояние системы. Таким наблюдателем, в общем случае, могут выступать информационные системы. В самом широком смысле информационная система представляет собой программное обеспечение, функции которого состоят в поддержке надежного хранения информации в памяти ЭВМ, выполнении необходимых преобразований информации и предоставлении пользователям удобного и легко осваиваемого доступа к функциям, реализуемым информационной системой. Таким образом, 'данные" можно определить как информацию, фиксированную в определенной форме, пригодной для последующей передачи и хранения. Другими словами, данные - это последовательность элементарных символов, цифр или букв, являющихся значением некоторого атрибута. Метаданными будем называть данные о данных.

Объект - это все то, что существует вне нас и независимо от нашего сознания, влияния внешнего мира и материальной действительности. Объекты потенциально обладают огромным количеством свойств и находятся в потенциально бесконечном числе взаимосвязей между собой. Однако среди всего множества свойств и взаимосвязей между объектами имеет смысл выделять лишь существенные, важные с точки зрения потребителя информации.

Предмет - это объект, ставший носителем определенной совокупности свойств и входящий в различные взаимоотношения, которые представляют интерес для потребителей информации. Один и тот же объект может восприниматься разными системами как разные предметы. Таким образом, предмет - это модель реального объекта.

Совокупность объектов, информация о которых представляет интерес для пользователей, образует объектное ядро предметной области.

Понятие "предметная область" соответствует точке зрения потребителей информации на объектное ядро, при которой выделяются только те свойства объектов и взаимосвязи между ними, которые представляют определенную ценность и должны фиксироваться в базе данных. Таким образом, предметная область представляет собой абстрактную картину реальной действительности, определенная часть которой фиксируется в качестве модели фрагмента действительности.

В каждый момент времени предметная область находится в одном из состояний, которое характеризуется совокупностью объектов и их взаимосвязей. Если объекты образуют объектное ядро, то совокупность взаимосвязей отражает структуру фрагмента действительности. С течением времени одни объекты исчезают, другие появляются, меняются свойства и взаимосвязи. Тем не менее возникающие новые состояния считаются состояниями одной и той же предметной области. Таким образом, предметную область целесообразно рассматривать как систему, переживающую свою историю, которая состоит из определенной последовательности состояний.

После задания пространства состояний можно рассматривать в нем определенные траектории или последовательности состояний S_0,S_1,…….,S_t, в которых находится предметная область в моменты времени 0, 1, ……., t. Члены такой последовательности не могут быть совершенно - произвольными, поскольку состояние S_t обычно каким-либо образом связано с предшествующими состояниями S_0,S_1,…….,S_t-1. Поэтому предметную область можно определить как класс всех действительно возможных последовательностей состояний. Такие последовательности называются траекториями предметной области. Совокупность всех общих свойств траекторий называется семантикой предметной области.

Поскольку объектное ядро произвольной предметной области потенциально содержит бесконечное число объектов, которые находятся в потенциально бесконечном множестве взаимосвязей, то становится ясным, что прямой подход к описанию предметной области через описание всех объектов и взаимосвязей между ними обречен на провал.

Очевидной альтернативой в этой ситуации является поход к описанию предметной области, фиксирующий только то общее, что является неизменным и характеризует ситуацию в любой момент времени, или, говоря иными словами, отражающий семантику предметной области. Отсюда следует, что необходимы специальные средства описания предметной области, которые были бы применимы к любым областям, и которые достаточно просто интерпретировать в конкретном фрагменте внешнего мира и одновременно являлись бы точными, структурированными и обозримыми (конечными).

Приспособленность указанных средств для описания любой предметной области означает, что они обязаны быть достаточно универсальными. Для обеспечения универсальности необходима высокая общность, абстрактность системы базисных метапонятий и правил порождения новых понятий, которые допускают интерпретацию в любой предметной области. В силу своей абстрактности средства описания предметной области называются концептуальными. Поэтому в теории баз данных принято говорить о концептуальном или информационно-логическом (инфологическом) моделировании предметной области. Результатом процесса моделирования является концептуальная схема (модель) предметной области.

Введем следующее определение: тип - это понятие, объединяющее все объекты данного типа. В отличие от объекта, существующего в данный момент в конкретном месте, тип не имеет пространственно-временной локализации. Он охватывает все существовавшие, существующие и мыслимые объекты, относимые к данному типу. Типы обеспечивают непротиворечивое объединение локальных точек зрения различных групп пользователей.

Понятие типа не следует путать с понятием множества. Под множеством пони мается любое объединение в одно целое определенных вполне различаемых объектов из нашего восприятия или мысли, которые называются элементами множества. Таким образом, между элементом множества и самим множеством существует отношение часть - целое. Тип же является абстракцией реальных объектов, Т.е. тип и объект данного типа находится в отношений абстрактное - конкретное.

Связь – это графически изображаемая ассоциация, устанавливаемая между двумя сущностями. Эта ассоциация всегда является бинарной и может существовать между двумя разными сущностями или между сущностью и ей же самой (рекурсивная связь). В любой связи выделяются два конца (в соответствии с парой связываемых сущностей), на каждом из которых указывается имя конца связи, степень конца связи (сколько экземпляров данной сущности связывается), обязательность связи (т. е. любой ли экземпляр данной сущности должен участвовать в данной связи).

Связи "многие-со-многими". Иногда бывает необходимо связывать сущности таким образом, что с обоих концов связи могут присутствовать несколько экземпляров сущности (например, все члены кооператива сообща владеют имуществом кооператива). Для этого вводится разновидность связи "многие-со-многими".

Уточняемые степени связи. Иногда бывает полезно определить возможное количество экземпляров сущности, участвующих в данной связи (например, служащему разрешается участвовать не более чем в трех проектах одновременно). Для выражения этого семантического ограничения разрешается указывать на конце связи ее максимальную или обязательную степень.

Каскадные удаления экземпляров сущностей. Некоторые связи бывают настолько сильными (конечно, в случае связи "один-ко-многим"), что при удалении опорного экземпляра сущности (соответствующего концу связи "один") нужно удалить и все экземпляры сущности, соответствующие концу связи "многие". Соответствующее требование "каскадного удаления" можно сформулировать при определении сущности.

Домены. Как и в случае реляционной модели данных, бывает, полезна возможность определения потенциально допустимого множества значений атрибута сущности (домена).

Эти и другие более сложные элементы модели данных сущность – связь делают ее более мощной, но одновременно несколько усложняют ее использование. Конечно, при реальном использовании ЕR-диаграмм для проектирования баз данных необходимо ознакомиться со всеми возможностями.

Наиболее часто на практике ЕR-моделирование используется на первой стадии проектирования базы данных. Его результатом, как правило, является концептуальная модель предметной области, выраженная в терминах ЕR-модели.

При переходе к следующему этапу - моделированию схемы БД – перед разработчиком возникает проблема выражения концептуальной модели предметной области в терминах применяемой модели данных (например, реляционной). Существует три подхода к решению этой проблемы.

Первый подход состоит в ручном преобразовании концептуальной модели предметной области в схему БД, выполняемом согласно методикам, в которых достаточно четко оговорены все этапы такого преобразования.

Во втором подходе реализуется автоматизированная компиляция концептуальной модели предметной области в схему БД (чаще всего реляционную). Известны два типа подхода:

подход, основанный на явном представлении концептуальной модели предметной области как исходной информации для компиляции;

подход, ориентированный на построение интегрированных систем проектирования с автоматизированным созданием концептуальной модели предметной области на основе интервью с экспертами предметной области.

И в том, и в другом случае в результате создается реляционная схема базы данных в третьей нормальной форме.

Наконец, третий подход - это непосредственная работа с базой данных в семантической модели, Т.е. применение СУБД, основанных на семантических моделях данных. При этом снова рассматриваются два варианта.

Первый вариант - обеспечение пользовательского интерфейса на основе семантической модели данных с автоматическим отображением конструкций в реляционную модель данных (это задача примерно такого же уровня сложности, как автоматическая компиляция концептуальной модели предметной области в схему БД).

Второй вариант - прямая реализация СУБД, основанная на какой либо семантической модели данных.