Создание базы данных

Содержание:

 

1.  Исследовательская часть

1.1.  Постановка задачи

1.2.  Общие сведения о языке Delphi

1.3.  Основы разработки баз данных

2.  Конструкторская часть

2.1.  Структура БД

2.2.  Разработка конвертера таблицы Excel в БД

2.3.  Разработка интерфейса главной формы БД

2.4.  Разработка модуля отображения БД

2.5.  Разработка средств редактирования БД

2.6.  Разработка системы поиска информации в БД

2.7.  Разработка функции перехода в следующий семестр

3.  Технологическая часть

3.1.  Системные требования и характеристики программы

3.2.  Руководство администратора программы

3.3.  Инструкция по эксплуатации

1.  Исследовательская часть

 

1.1 Предметная область

До недавнего времени в профкоме студентов КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана для учёта членов профсоюза использовалась база данных, составленная с использованием программ MS Excel. В этой базе хранились сведения о фамилии, имени и отчестве студента, факультете и группе. Это не обеспечивало учёт поощрений и информации о них, такой как, например, сумма поощрений и дата её выдачи, а так же в такой базе было очень трудно вести счёт поездок каждого студента по линии профкома.

Для устранения этих недостатков необходимо было разработать новую программу, обеспечивающую при этом не только хранение всей вышеперечисленной информации, но и обладающую возможностью загрузки информации из старой базы данных. Новая программа должна работать при минимальном количестве установленных программных компонентов, обеспечивать защиту целостности данных.

 

1.2 Общие сведения о языке Delphi

Delphi— среда разработки, использует язык программирования Delphi, разработанный фирмой Borland и изначально реализованный в её пакете Borland Delphi, от которого и получил в 2003 году своё нынешнее название. Object Pascal по сути является наследником языка Pascal с объектно-ориентированными расширениями.

Изначально среда разработки была предназначена исключительно для разработки приложений Microsoft Windows, затем был реализован также для платформ GNU/Linux (как Kylix), однако после выпуска в 2002 году Kylix 3 его разработка была прекращена, и, вскоре после этого, было объявлено о поддержке Microsoft .NET.

Delphi — результат развития языка Турбо Паскаль, который, в свою очередь, развился из языка Паскаль. Паскаль был полностью процедурным языком, Турбо Паскаль начиная с версии 5.5 добавил в Паскаль объектно-ориентированные свойства, а Delphi — объектно-ориентированный язык программирования с возможностью доступа к метаданным классов (то есть к описанию классов и их членов) в компилируемом коде, также называемом интроспекцией.

Де-факто Object Pascal, а затем и язык Delphi являются функциональными наращиваниями Turbo Pascal.

1.3 Общие сведения о создании баз данных

С точки зрения пользователя, база данных — это программа, которая обеспечивает работу с информацией. При запуске такой программы на экране, как правило, появляется таблица, просматривая которую пользователь может найти интересующие его сведения. Если система позволяет, то он может внести изменения в базу данных: добавить новую информацию или удалить ненужную.

С точки зрения программиста, база данных — это набор файлов, содержащих информацию. Разрабатывая базу данных для пользователя, программист создает программу, которая обеспечивает работу с файлами данных.

В настоящее время существует достаточно большое количество программных систем, позволяющих создавать и использовать локальные (dBASE, FoxPro, Access, Paradox) и удаленные (Interbase, Oracle, Sysbase, Infomix, Microsoft SQL Server) базы данных.

В состав Delphi входят компоненты, позволяющие создавать программы работы с файлами данных, созданными различными системами: от dBASE до Infomix и Oracle. Delphi также позволяет программисту, используя утилиту Borland Database Desktop, создавать файлы баз данных в различных форматах.

Данные локальной базы данных (файлы данных) находятся на одном (локальном) устройстве, в качестве которого может выступать диск компьютера или сетевой диск (диск другого компьютера, работающего в сети).

Для обеспечения разделения данных (доступа к данным) между несколькими пользователями, в качестве которых выступают программы, работающие на одном или нескольких компьютерах, в локальных базах данных применяется метод, получивший название блокировка файлов. Суть этого метода заключается в том, что пока данные используются одним пользователем, другой пользователь не может работать с этими данными, т. е. данные для него закрыты, заблокированы.

Paradox, dBase, FoxPro и Access — это локальные базы данных.

Данные (файлы) удаленной базы данных находятся на удаленном компьютере. (Следует обратить внимание, что каталоги удаленного компьютера не могут рассматриваться как сетевые диски.)

Программа работы с удаленной базой данных состоит из двух частей: клиентской и серверной. Клиентская часть программы, работающая на компьютере пользователя, обеспечивает взаимодействие с серверной программой: посредством запросов, передаваемых на удаленный компьютер, предоставляет доступ к данным.

Серверная часть программы, работающая на удаленном компьютере, принимает запросы, выполняет их и пересылает данные клиентской программе. Запросы представляют собой команды, представленные на языке SQL (Structured Query Language) — языке структурированных запросов.

Программа, работающая на удаленном сервере, проектируется таким образом, чтобы обеспечить одновременный доступ к информации нескольким пользователям. При этом для обеспечения доступа к данным вместо механизма блокировки файлов используют механизм транзакций.

Транзакция — это некоторая последовательность действий, которая должна быть обязательно выполнена над данными перед тем, как они будут переданы. В случае обнаружения ошибки во время выполнения любого из действий вся последовательность действий, составляющая транзакцию, повторяется снова. Таким образом, механизм транзакций обеспечивает защиту от аппаратных сбоев. Он также обеспечивает возможность многопользовательского доступа к данным.

Разработка программы работы с удаленной базы данных — сложная и трудоемкая задача. Ее решение предполагает наличие у разработчика глубоких знаний и большого опыта разработки программного обеспечения. Поэтому в данной книге задача разработки удаленных баз данных не рассматривается.

База данных — это набор однородной, как правило, упорядоченной по некоторому критерию, информации. База данных может быть представлена в "бумажном" или в компьютерном виде.

Типичным примером "бумажной" базы данных является каталог библиотеки — набор бумажных карточек, содержащих информацию о книгах. Информация в этой базе однородная (содержит сведения только о книгах) и упорядоченная (карточки расставлены, например, в соответствии с алфавитным порядком фамилий авторов). Другими примерами "бумажной" базы данных являются телефонный справочник и расписание движения поездов.

Компьютерная база данных представляет собой файл (или набор связанных файлов), содержащий информацию.

База данных состоит из записей. Каждая запись содержит информацию об одном экземпляре. Записи состоят из полей. Каждое поле содержит информацию об одной характеристике экземпляра. Следует обратить внимание, что каждая запись состоит из одинаковых полей. Некоторые поля могут быть не заполнены, однако они все равно присутствуют в записи.

Следует обратить внимание, что каждая запись состоит из одинаковых полей. Некоторые поля могут быть не заполнены, однако они все равно присутствуют в записи.

Каждая таблица физически хранится в отдельном файле. Однако отождествлять базу данных и таблицу нельзя, так как довольно часто поля одной записи распределены по нескольким таблицам и, следовательно, находятся в разных файлах.

В простейшем случае источником информации для программы, работающей с базой данных, может быть вся таблица. Однако, как правило, пользователя интересует не вся информация, находящаяся в базе данных, а только какая-то ее часть. Он выбирает и просматривает только некоторые, удовлетворяющие его запросу записи. Поэтому в модель базы данных помимо таблицы, представляющей собой всю базу данных, было введено понятие запроса, являющегося выборкой, т. е. группой записей базы данных.

Разрабатывая программу работы с базой данных, программист не может знать, на каком диске и в каком каталоге будут находиться файлы базы данных во время ее использования. Например, пользователь может поместить базу данных в один из каталогов дисков С:, D: или на сетевой диск. Поэтому возникает проблема передачи в программу информации о месте нахождения файлов базы данных.

В Delphi проблема передачи в программу информации о месте нахождения файлов базы данных решается путем использования псевдонима базы данных. Псевдоним (Alias) — это короткое имя, поставленное в соответствие реальному, полному имени каталога базы данных. Программа работы с базой данных для доступа к данным использует не реальное имя, а псевдоним.

Для доступа к информации программа, обеспечивающая работу с базой данных, подключает библиотеку Borland Database Engine (BDE), которая, в свою очередь, использует конфигурационный файл, содержащий информацию о всех зарегистрированных в системе псевдонимах.

Псевдоним базы данных может быть создан (зарегистрирован) при помощи утилиты BDE Administrator. Эта же утилита позволяет изменить каталог, связанный с псевдонимом.

База данных — это набор файлов (таблиц), в которых находится информация. Как правило, база данных состоит из нескольких таблиц, которые размещают в одном каталоге. Каталог для новой базы данных создается обычным образом, например, при помощи Проводника.Каждая таблица представляет собой совокупность строк и столбцов, где строки соответствуют экземпляру объекта, конкретному событию или явлению, а столбцы – атрибутам(признакам, характеристикам, параметрам) этого объекта, события, явления.

В каждой таблице БД может существовать первичный ключ – поле или набор полей, однозначно идентифицирующий запись. Значение первичного ключа в таблице должно быть уникальным, то есть в таблице не должно существовать двух или более записей с одинаковым значением первичного ключа.

Таблицу можно создать, воспользовавшись входящей в состав Delphi утилитой Borland Database Desktop или организовав SQL-запрос к серверу базы данных.

SQL (англ. Structured Query Language — язык структурированных запросов) — универсальный компьютерный язык, применяемый для создания, модификации и управления данными в реляционных базах данных. Вопреки существующим заблуждениям, SQL является информационно-логическим языком, а не языком программирования.SQL основывается на реляционной алгебре.

Язык SQL делится на три части:

1)  операторы определения данных (англ. Data Definition Language, DDL)

2)  операторы манипуляции данными (англ. Data Manipulation Language, DML)

3)  операторы определения доступа к данным (англ. Data Control Language, DCL)

Преимущества:

1)  Независимость от конкретной СУБД

Несмотря на наличие диалектов и различий в синтаксисе, в большинстве своём тексты SQL-запросов, содержащие DDL и DML, могут быть достаточно легко перенесены из одной СУБД в другую. Существуют системы, разработчики которых изначально закладывались на применение по меньшей мере нескольких СУБД (например: система электронного документооборота Documentum может работать как с Oracle, так и с Microsoft SQL Server и IBM DB2). Естественно, что при применении некоторых специфичных для реализации возможностей такой переносимости добиться уже очень трудно.

2)  Наличие стандартов

Наличие стандартов и набора тестов для выявления совместимости и соответствия конкретной реализации SQL общепринятому стандарту только способствует «стабилизации» языка. Правда, стоит обратить внимание, что сам по себе стандарт местами чересчур формализован и раздут в размерах, например, Core-часть стандарта SQL:2003 представляет собой более 1300 страниц текста.

3)  Декларативность

С помощью SQL программист описывает только то, какие данные нужно извлечь или модифицировать. То, каким образом это сделать, решает СУБД непосредственно при обработке SQL-запроса. Однако не стоит думать, что это полностью универсальный принцип — программист описывает набор данных для выборки или модификации, однако ему при этом полезно представлять, как СУБД будет разбирать текст его запроса. Особенно критичны такие моменты становятся при работе с большими базами данных и со сложными запросами — чем сложнее сконструирован запрос, тем больше он допускает вариантов написания, различных по скорости выполнения, но одинаковых по итоговому набору данных.

Недостатки:

1) Несоответствие реляционной модели данных

Создатель реляционной модели данных Эдгар Кодд, Кристофер Дейт и их сторонники указывают на то, что SQL не является истинно реляционным языком. В частности они указывают на следующие проблемы SQL[3]:

А) Повторяющиеся строки

Б) Неопределённые значения (nulls)

В) Явное указание порядка колонок слева направо

Г) Колонки без имени и дублирующиеся имена колонок

Д) Отсутствие поддержки свойства «=»

Е) Использование указателей

Ж) Высокая избыточность

В опубликованном Кристофером Дейтом и Хью Дарвеном Третьем Манифесте они излагают принципы СУБД следующего поколения и предлагают язык Tutorial D, который является подлинно реляционным.

2) Сложность

Хотя SQL и задумывался, как средство работы конечного пользователя, в конце концов он стал настолько сложным, что превратился в инструмент программиста.

4)  Отступления от стандартов

Несмотря на наличие международного стандарта ANSI SQL-92, многие компании, занимающиеся разработкой СУБД (например, Oracle, Sybase, Microsoft, MySQL AB), вносят изменения в язык SQL, применяемый в разрабатываемой СУБД, тем самым отступая от стандарта. Таким образом появляются специфичные для каждой конкретной СУБД диалекты языка SQL.

5)  Сложность работы с иерархическими структурами

Ранее SQL не предлагал стандартного способа манипуляции древовидными структурами. Некоторые поставщики СУБД предлагали свои решения. Например, Oracle использует выражение CONNECT BY. В настоящее время в качестве стандарта принята рекурсивная конструкция WITH.

Для управления базой данных используется СУБД. Система управления базами данных (СУБД) — специализированная программа (чаще комплекс программ), предназначенная для организации и ведения базы данных. Основные функции СУБД:

1)  управление данными во внешней памяти (на дисках);

2)  управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;

3)  журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;

4)  поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:

1)  ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию,

2)  процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода,

3)  подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД

4)  а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

2. Конструкторская часть

 

2.1 Структура БД

БД состоит из 7 таблиц: 5 по 5 факультетам, содержащие список групп, относящихся к конкретному факультету(КМК.db, МТК.db, СЭК.db, ФНК.db, ЭИУК.db), одна содержащая список 5 факультетов(Facultets.db), и еще одна – главная, содержащая подробные сведения о каждом студенте, обучающемся в КФ МГТУ(Students.db). Программа, созданная для управления БД, будет брать и отображать сведения, как правило, лишь из последней таблицы, к остальным же будет обращаться при сортировке, нумерации, редактировании данных в БД и прочих процедурах. Таблица Facultets неизменна.

Таблица Students содержит следующие поля: Номер, ФИО, Факультет, Курс, Группа, Поощрения, Сумма, Дата выдачи, Примечание, Поездки, Примечания.