Цель работы: изучить этапы проектирования модели баз данных. Спроектировать базу данных по исходным данным

1. ЛИТЕРАТУРА:

1.1 Малыхина М.П. Базы данных: основы, проектирование, использование. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 512с.

1.1.Голицина О.Л., Максимов Н.В., Попов И.И. Базы данных: Учебное пособие. – М.: ФОРУМ: ИФРА-М, 2003. – 352с. (серия «Профессиональное образование)

1.2. Сенов А. Access 2003. Практическая разработка баз данных. Учебный курс. – СПб.: Питер, 2005.-256с.

2. ЗАДАНИЕ:

2.1. Изучите теоретические вопросы по проектированию базы данных, типы моделей баз данных, виды взаимосвязей в базах данных, принципы нормализации таблиц баз данных

2.2. По исходным данным построить физическую модель базы данных, реализующую принцип работы предметной области вашего варианта

Выделите объекты и характеристики проектируемой информационной базы данных

Определите основные классы сущностей

Определите связи между сущностями и их типы

Изучить принципы нормализации таблиц баз данных

Постройте концептуальную модель, приведенную к 3НФ

1. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

3.1. Изучить по приложению материал работы

3.2. Нарисовать рисунки, отображающие разные виды связей.

3.3. Нарисовать информационно-логическую модель реляционной базы данных

3.4. Нарисовать физическую модель базы данных, которая должна содержать объекты предметной области

3.5. Ответить на контрольные вопросы

1. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА:

 

4.1. Наименование и цель работы

4.2. Типы связей между объектами выбранной предметной области.

4.3. Физическая модель базы данных

4.4. Ответы на контрольные вопросы

 

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

5.1. Назовите виды моделей баз данных. Отличия, достоинства, недостатки

5.2. Назовите виды взаимосвязей между объектами баз данных. Отличия, достоинства, недостатки

5.3. Что такое нормализация таблиц, для какой цели проводят процедуру нормализации?

5.4. Перечислите этапы проектирования

5.5. Дать определения понятиям сущность, экземпляр сущности, атрибут сущности, ключ сущности, связь. Привести примеры

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

Организация данных

Слово "реляционная" происходит от английского relation - отношение. Отношение - тематическое понятие, но в терминологии моделей данных отношения удобно изображать в виде таблицы. При этом строки таблицы соответствуют кортежам отношения, а столбцы - атрибутам. Ключом называют любую функцию от атрибутов кортежа, которая может быть использована для идентификации кортежа. Такая функция может быть значением одного, из атрибутов (простой ключ), задаваться алгебраическим выражением, включающим значения нескольких атрибутов (составной ключ). Это означает, что данные в строках каждого из столбцов составного ключа могут повторяться, но комбинация данных каждой строки этих столбцов является уникальной. Например, в таблице Студенты есть столбцы Фамилии и Год рождения. В каждом из столбцов есть некоторые повторяющиеся данные, т.е. одинаковые фамилии и одинаковые года рождения. Но если студенты, имеющие одинаковые фамилии, имеют разные года рождения, то эти столбцы можно использовать в качестве составного ключа. Как правило, ключ является уникальным, т.е. каждый кортеж определяется значением ключа однозначно, но иногда используют и неуникальные ключи (ключи с повторениями). В локализованной (русифицированной) версии Access вводится термин ключевое поле, которое можно трактовать как первичный ключ.

В Access можно выделить три типа ключевых полей: простой ключ, составной ключ и внешний ключ.

Одно из важнейших достоинств реляционных баз данных состоит в том, что вы можете хранить логически сгруппированные данные в разных таблицах и задавать связи между ними, объединяя их в единую базу. Для задания связи таблицы должны иметь поля с одинаковыми именами или хотя бы с одинаковыми форматами данных. Связь между таблицами устанавливает отношения между совпадающими значениями в этих полях. Такая организация данных позволяет уменьшить избыточность хранимых данных, упрощает их ввод и организацию запросов и отчетов. Поясним это на примере. Допустим, вам в базе надо хранить, данные о студентах (фамилия, изучаемая дисциплина) и преподавателях (фамилия, номер кафедры, ученая степень, преподаваемая дисциплина). Если хранить данные в одной таблице, то в строке с фамилией студента, изучающего конкретную дисциплину, будут храниться все атрибуты преподавателя, читающего эту дисциплину. Это же огромная избыточность данных. А если хранить данные о студенте в одной таблице, о преподавателе - в другой и установить связь между полями "Читаемая дисциплина" - "Изучаемая дисциплина" (фактически это одинаковые поля), то избыточность хранимых данных многократно уменьшится без ущерба для логической организации информации.

В Access можно задать три вида связей между таблицами; Один-ко-многим,, Многие-ко-многим и Один-к-одному.

Связь Один-ко-многим - наиболее часто используемый тип связи между таблицами. В такой связи каждой записи в таблице А может соответствовать несколько записей в таблице В (поля с этими записями называют внешними ключами), а запись в таблице В не может иметь более одной соответствующей ей записи в таблице А.

При связи Многие-ко-многим одной записи в таблице А может соответствовать несколько записей в таблице В, а одной записи в таблице В - несколько записей в таблице А. Такая схема реализуется только с помощью третьей (связующей) таблицы, ключ которой состоит по крайней мере из двух полей, одно из которых является общим с таблицей А, а другое - общим с таблицей В.

При связи Один-к-одному запись в таблице А может иметь не более одной связанной записи в таблице В и наоборот. Этот тип связи используют не очень часто, поскольку такие данные могут быть помещены в одну таблицу. Связь с отношением Один-к-одному применяют для разделения очень широких таблиц, для отделения части таблицы в целях ее защиты, а также для сохранения сведений, относящихся к подмножеству записей в главной таблице.

Тип создаваемой связи зависит от полей, для которых определяется связь:

· связь Один-ко-многим создается в том случае, когда только одно из полей является ключевым или имеет уникальный индекс, т.е. значения в нем не повторяются;

· связь Один-к-одному создается в том случае, когда оба связываемых поля являются ключевыми или имеют уникальные индексы;

· связь Многие-ко-многим фактически представляет две связи типа один-ко-многим через третью таблицу, ключ которой состоит, по крайней мере, из двух полей, общих для двух других таблиц.

Целостность данных

Целостность данных означает систему правил, используемых в СУБД Access для поддержания связей между записями в связанных таблицах (таблиц, объединенных с помощью связи), а также обеспечивает защиту от случайного удаления или изменения связанных данных. Контролировать целостность данных можно, если выполнены следующие условия:

· связанное поле (поле, посредством которого осуществляется связь) одной таблицы является ключевым полем или имеет уникальный индекс;

· связанные поля имеют один тип данных. Здесь существует исключение. Поле счетчика может быть связано с числовым полем, если оно имеет тип Длинное целое,

· обе таблицы принадлежат одной базе данных Access. Если таблицы являются связанными, то они должны быть таблицами 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.

 

1. Перед разработкой информационно-логической модели реляционной базы данных рассмотрим, из каких информационных объектов должна состоять эта база данных. Можно выделить три объекта, которые не будут обладать избыточностью, - Студенты, Дисциплины и Преподаватели. Представим состав реквизитов этих объектов в виде "название объекта (перечень реквизитов)": Студенты (код студента, фамилия, имя, отчество, номер группы, дата рождения, стипендия, оценки). Дисциплины (код дисциплины, название дисциплины), Преподаватели (код преподавателя, фамилия, имя, отчество, дата рождения, телефон, заработная плата).

Рассмотрим связь между объектами Студенты и Дисциплины. Студент изучает несколько дисциплин, что соответствует многозначной связи и отражено на рис.1 двойной стрелкой. Понятно, что каждая дисциплина изучается множеством студентов. Это тоже многозначная связь, обозначаемая двойной стрелкой (связь "один" обозначена одинарной стрелкой). Таким образом, связь между объектами Студенты и Дисциплины - Многие-ко-многим (М: N).

 

Рис.1. Типы связей между объектами Студенты, Дисциплины и Преподаватели

Множественные связи усложняют управление базой данных, например, в СУБД Access при множественных связях нельзя использовать механизм каскадного обновления. Поэтому использовать такие связи нежелательно и нужно строить реляционную модель, не содержащую связей типа Многие-ко-многим. В Access дня контроля целостности данных с возможностью каскадного обновления и удаления данных необходимо создать вспомогательный объект связи, который состоит из ключевых реквизитов связываемых объектов и который может быть дополнен описательными реквизитами. В нашем случае таким новым объектом для связи служит объект Оценки, реквизитами которого являются код студента, код дисциплины и оценки. Каждый студент имеет оценки по нескольким дисциплинам, поэтому связь между объектами Студенты и Оценки будет Один-ко-многим (1:М). Каждую дисциплину сдает множество студентов, поэтому связь между объектами Дисциплины и Оценки также будет Один-ко-многим (1:М). В результате получаем информационно-логическую модель базы данных, приведенную на рис. 2

Рис. 2. Информационно-логическая модель реляционной базы данных

2. В реляционной базе данных в качестве объектов рассматриваются отношения, которые можно представить в виде таблиц. Таблицы между собой связываются посредством общих полей, т.е. одинаковых по форматам и, как правило, по названию, имеющихся в обеих таблицах. Рассмотрим, какие общие поля надо ввести в таблицы для обеспечения связности данных. В таблицах Студенты и Оценки таким полем будет "Код студента", в таблицах Дисциплины и Оценки - "Код дисциплины", в таблицах Преподаватели и Дисциплины - "Код дисциплины". Выбор цифровых кодов вместо фамилий или названий дисциплин обусловлен меньшим объемом информации в таких полях: например, число "2". по количеству символов значительно меньше слова "математика". В соответствии с этим логическая модель базы данных представлена на рис. 3, где жирными буквами выделены ключевые поля.

Рис. 3. Логическая модель базы данных

 

 

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

Вариант 1

Описание предметной области (Ресторан)

Посетители ресторана обслуживаются за столиками. За одним столом может располагаться не более 4 посетителей, каждый из которых может сделать заказ тех или иных блюд. Столики обслуживают официанты. У одного официанта в обслуживании несколько столов.

Задачи для БД:

Есть ли свободные столы?
Сколько посетителей обслужил официант за смену?
Сколько каких блюд было реализовано?

Вариант 2

Описание предметной области (Колледж)

Студенты колледжа объединены в группы. Набор дисциплин, изучаемых студентом, зависит от номера группы в которой он учится. Преподаватели читают дисциплины и выставляют зачеты студентам. Один преподаватель может читать несколько дисциплин, но каждую дисциплину ведет один преподаватель.
Задачи для БД:
Какие дисциплины изучает студент?
Какая оценка у студента по данной дисциплине?
Кто выставил эту оценку?

Вариант 3

Описание предметной области (Театральная касса)

В театральной кассе продаются билеты на спектакли. Стоимость билета зависит от ряда, театра и спектакля. Каждый день в театре может идти не более одного спектакля. Спектакль характеризуется названием и автором. Каждый покупатель может купить сколько угодно билетов на любые спектакли.

Задачи для БД:

Какие спектакли идут в определенный день?
Есть ли билеты на конкретный спектакль?
Сколько стоит конкретный билет?

Вариант 4

Описание предметной области (Грузоперевозки)

АТП имеет грузовые автомобили с гос. номерами и организует перевозки для своих заказчиков. Стоимость перевозки зависит от расстояния и грузоподъемности автомобиля, который ее выполняет. Каждый заказчик может сделать заказ нескольких перевозок. Одну перевозку выполняет один грузовик.

Задачи для БД:

Какие грузовики свободны?
Какой заказчик сделал самый дорогой заказ?
Какой грузовик выполнил наибольшее количество заказов?

 

Вариант 5

Информационная система туристического клуба

Туристы, приходящие в туристический клуб, могут не только ходить в плановые походы, но и заниматься в различных секциях в течение всего года. Для этого они записываются в группы, относящиеся к определенным секциям.

Туpистов можно условно pазделить на любителей, споpтсменов и тpенеpов. Каждая из перечисленных категорий может иметь свой набор характеристик-атрибутов. Секции клуба возглавляются руководителями, в функции которых входит контроль за работой секции. Руководитель секции назначает каждой группе тренера. Тренер может тренировать несколько групп, причем необязательно принадлежащих его секции.

В течение года клуб организует различные походы. Каждый поход имеет свой маршрут, на который отводится определенное количество дней. По маршруту и количеству дней определяется категория сложности данного похода. Поход возглавляет инстpуктоp, котоpым может быть какой-либо тpенеp или споpтсмен. Он набиpает гpуппу в количестве 5-15 человек для своего похода, исходя из типа похода (пеший, конный, водный, гоpный) и физических данных туpистов (по их занятиям в секциях: водники, спелеологи, альпинисты и дpугие, с учетом специфики занятий - не умеющего плавать никогда не возьмут на сплав, а в пеший поход небольшой категоpии сложности могут взять любого туpиста).

1. Для организации работы клуба необходимо: получить список и общее число туpистов, занимающихся в клубе, в указанной секции, гpуппе, по половому пpизнаку, году pождения, возpасту; получить список и общее число тpенеpов указанной секции; получить перечень и общее число маpшpутов, по котоpым ходили туpисты из указанной секции, в обозначенный период вpемени.

 

Вариант 6

Информационная система зоопарка

Служащих зоопаpка можно подразделить на несколько категорий: ветеpинаpы, уборщики, дpессиpовщики, стpоители-pемонтники, pаботники администpации. Каждая из перечисленных категорий работников имеет уникальные атрибуты-характеристики, определяемые профессиональной направленностью. За каждым животным ухаживает опpеделенный кpуг служащих, пpичем только ветеpинаpам, убоpщикам и дpессиpовщикам pазpешен доступ в клетки к животным.

В зоопарке обитают животные различных климатических зон, поэтому часть животных на зиму необходимо пеpеводить в отапливаемые помещения. Животных можно подpазделить на хищников и травоядных. Пpи pасселении животных по клеткам необходимо учитывать не только потpебности данного вида, но и их совместимость с животными в соседних клетках (нельзя pядом селить, напpимеp, волков и их добычу - pазличных копытных).

Для коpмления животных необходимы pазличные типы коpмов: pастительный, живой, мясо и pазличные комбикоpма. Растительный коpм это фpукты и овощи, зеpно и сено. Живой коpм - мыши, птицы, коpм для pыб. Для каждого вида животных pассчитывается свой pацион. Таким обpазом у каждого животного в зоопаpке имеется меню на каждый день, в котоpом указывается количество и вpемя коpмлений в день, количество и вид пищи (обезьянам необходимы фpукты и овощи, мелким хищникам - хоpькам, ласкам, совам, некотоpым кошачьим, змеям - надо давать мышей).

Ветеpинаpы должны пpоводить медосмотpы, следить за весом, pостом, pазвитием животного, ставить своевpеменно пpививки и заносить все эти данные в каpточку.

Необходимо получить список и общее число служащих зоопаpка; получить перечень и общее число всех животных в зоопаpке либо животных указанного вида; получить перечень и общее число нуждающихся в теплом помещении на зиму; получить перечень животных, которым не сделаны прививки вовремя; составить рацион для каждого вида животных.

 

Лабораторная работа № 2