Реализация законченного комплекса приложений, работающих с созданной базой данных

Содержание

 

ВВЕДЕНИЕ

В некоторых сферах и  структурах деятельности количество обрабатываемых данных и сведений особенно велико. К таким структурам относятся учреждения образований, обеспечивающих подготовку специалистов со средним и высшим образованием.

К базам данных предъявляются  особенно высокие требования по обеспечению безопасности хранения и доступ к данным. Приложение должно быть удобным и простым в использовании и при этом обеспечивать наибольшее количество выполняемых функций.

Актуальность системы  заключается в автоматизации  составления списков преподавателей работающих в данном учреждении образования, т.е. составления БД с помощью компьютера, что дает возможность устранить недостатки, присущие традиционной технологии обработки информации, и позволяет значительно экономить временной ресурс, а так же позволяет обеспечить более оперативную и упорядоченную работу с данными. При этом нужно исключить потери информации, обеспечить быстрый доступ и целостности данных, также обеспечить легкость внесения новых данных, изменение уже существующих и удаление ненужных данных. Именно эти задачи должна решать любая реляционная база данных.

В отличие от традиционной системы создания и хранения информации о сотрудниках университета, которая имеет ряд недостатков, перечисленных ранее, автоматизированная система дает ряд преимуществ:

• сокращение ручного труда (сведение к минимуму);
• экономия временного ресурса;
• снижение роли человеческого фактора;
• экономия материальных средств;

- возможность сохранить  как вводимые данные, так и  результат работы системы.

 

1 ПОСТРОЕНИЕ ИНФОЛОГИЧЕСКОЙ КОНЦЕПТУАЛЬНОЙ  МОДЕЛИ

1.1 Анализ предметной области  и выявление необходимого набора  сущностей

Инфологическое проектирование является начальным этапом проектирования базы данных, целью которого является получение семантических (смысловых) моделей, отражающих информационное содержание проблемы.

Основными элементами инфологических моделей являются сущности, их свойства (атрибуты) и связи между сущностями.

Сущность – любой различимый объект, информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Сущностями могут быть люди, различные предметы, явления и т.п.

Связь – ассоциирование двух и более сущностей. Наличие множества связей сущностей определяет сложность инфологической модели.

Атрибут – поименованная характеристика сущности. Атрибутом сущности является информация, служащая для уточнения свойств сущности, ее характеристик.

После предварительного анализа были выявлены следующие  необходимые блоки сущностей, которые будут использоваться при проектировании реляционной базы данных:

• преподаватели;
• должности;
• факультеты;
• кафедры;
• специальности;
• учебные планы;
• дисциплины;
• группы.

1.2 Обоснование требуемого набора  атрибутов для каждой сущности  и выделение идентифицирующих атрибутов

Атрибутами сущности будем считать  все те характеристики, которые наиболее полно ее раскрывают или описывают.

Идентифицирующий атрибут - это неизбыточный набор атрибутов, значения которых в совокупности являются уникальными для каждого экземпляра сущности. Неизбыточность заключается в том, что удаление любого атрибута из ключа нарушается его уникальность.

Определим атрибуты, которые должны содержать выделенные сущности:

преподаватели:

• ФИО;
• ИНН;
• номер пенсионного свидетельства;

должности:

• название должности;

факультеты:

• название факультета;

кафедры:

• название кафедры;
• код факультета

специальности:

• название специальности;
• шифр;
• стандарт;
• код кафедры;

учебные планы:

• код специальности;
• номер семестра;
• год выпуска;
• срок обучения;
• квалификация;

дисциплины:

• название дисциплины;

группы:

• название группы;
• код учебного плана.

1.3 Определение взаимосвязей между  объектами

Модель данных должна определять связи между сущностями в виде простых ассоциаций. На рисунке 1 изображен процесс взаимодействия объектов, составляющих основу информационной системы. Диаграмма описывает потоки данных, позволяя проследить, каким образом происходит обмен информацией между функциями внутри системы.

 

Рисунок 1 – Диаграмма инфологической структуры данных

1.4 Описание полученной модели на языке инфологического проектирования

Для получения модели на языке инфологического проектирования воспользуемся нотацией, предложенной Питером Ченом в 1976 году. На диаграммах «сущность-связь» сущности изображаются в виде прямоугольников, атрибуты – эллипсов, а отношения – ромбов. На основе выделенных ранее сущностей, атрибутов и связей между сущностями можно описать полученную модель, представленную в приложении A.

 

2 ПОСТРОЕНИЕ  СХЕМЫ РЕЛЯЦИОННОЙ БД

2.1 Построение набора необходимых  отношений базы данных

Для построения схемы реляционной  базы данных необходимо определить совокупность отношений, составляющих нашу базу данных. Эта совокупность отношений будет содержать всю информацию, которая должна храниться в базе данных.

В первом пункте была получена инфологическая модель базы данных. Но эта модель содержит не всю информацию, хранящуюся в базе. Под отношением понимается совокупность двумерных таблиц (имя атрибута, имя домена или тип данных) особого вида.

С целью упрощения  работы пользователя с базой данных было принято решение дополнить базовый набор сущностей некоторым числом новых сущностей.

Следует перечислить  выделенные сущности:вид занятия, паспортные данные, трудовая книжка, трудовые данные, профессиональные данные.

2.2 Задание первичных и внешних  ключей определенных отношений

Объекту или сущности реального  мира в реляционных БД соответствуют кортежи отношений. И любой кортеж любого отношения должен быть отличим от любого другого кортежа этого отношения, т.е. другими словами, любое отношение должно обладать первичным ключом. Ключ – это минимальный набор атрибутов, по значениям которых можно однозначно найти требуемый экземпляр сущности. Минимальность означает, что исключение из набора любого атрибута не позволяет идентифицировать сущность по оставшимся. Каждое отношение должно обладать хотя бы одним ключом [7]. В данном проекте практически все сущности обладают внешними ключами. Внешние ключи позволяют использовать для характеристики конкретного экземпляра сущности данные из другой таблицы.

Данные об атрибутах, выступающих  в роли первичных или вторичных  ключей, представлены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Первичные  и внешние ключи

Сущность	Первичный ключ	Внешний ключ
Преподаватели	Код	-
Паспортные данные	Код преподавателя	Код преподавателя
Трудовая книжка	Код преподавателя	Код преподавателя
Трудовые данные	Код преподавателя	Код преподавателя
Профессиональные данные	Код преподавателя	Код преподавателя
Должности	Код	-
Вид занятия	Код	-
Группы	Код	Код учебного плана
Учебный план	Код	Код специальности
Дисциплины	Код	-
Специальности	Код	Код кафедры
Кафедры	Код	Код факультета
Факультеты	Код	-

 

2.3 Приведение отношений базы  данных к третьей нормальной  форме

Для правильного проектирования модели данных применяется метод нормализации отношений, причем каждая следующая нормальная форма обладает лучшими характеристиками, чем предыдущая.

База данных считается нормализованной, если ее отношения (или большинство отношений) представлены как минимум в третьей нормальной форме.

Нормальная  форма – это свойство отношения в реляционной модели данных, характеризующее его с точки зрения несогласованности зависимостей и избыточности, которые потенциально могут привести к логически ошибочным результатам выборки или изменения данных, а также повлиять на объем физической, то есть записанной на каком-либо носителе, базы данных и ее максимальное быстродействие, что впрямую отразится на качестве функционирования информационной системы [7].

Каждой нормальной форме  соответствует определенный набор ограничений, и отношение находится в некоторой нормальной форме, если удовлетворяет этому набору ограничений [7].

Проиллюстрируем процесс  приведения ненормализованного отношения к третьей нормальной форме. Для этого рассмотрим пример: отношение, находящееся не в третьей нормальной форме.

Отношение «Преподаватели» имеет следующие атрибуты:

- ФИО;

- ИНН;

- номер пенсионного  свидетельства;

- код должности;

- ставка.

В отношении «Преподаватели» задана следующая система функциональных зависимостей: «код должности» «ставка»;

Как правило, от должности, а следовательно, от ее кода в данной базе данных напрямую зависит размер ставки преподавателя. Именно поэтому это отношение и не находится в третьей нормальной форме, ведь получается, что неключевой атрибут «ставка» полностью функционально зависит от атрибута «код должности», хотя этот атрибут и не является ключевым.

 К третьей нормальной форме любое отношение приводится точно таким же методом, как и к двум формам до этой, а именно, путем декомпозиции.

Проведя декомпозицию отношения  «Преподаватели» получим следующую систему новых самостоятельных отношений:

Преподаватель/Должность:

- код преподавателя;

- код должности;

- ставка.

Преподаватели:

- ФИО;

- ИНН;

- номер пенсионного  свидетельства;

Теперь, в отношении «Преподаватель/Должность» неключевой атрибут «ставка» полностью функционально зависит от простого первичного ключа «код должности» и только от этого ключа.

2.4 Определение ограничений целостности  для внешних ключей отношений  и отношений в целом

Базовое ограничение  целостности данных обеспечивается благодаря нормализации, то есть наличие  первичных ключей отношений исключает  возможность появления одинаковых кортежей. Таким образом, каждый картеж отношения будет являться уникальным.

Ограничение целостности внешних ключей заключается в том, что значение внешнего ключа отношения должно быть равно значению ключевого атрибута отношения, где этот ключ является первичным. Из этого также следует, что производить заполнение базы данных необходимо, начиная с отношений, где нет внешних ключей, а затем переходить к заполнению отношений, которые содержат внешние ключи.

Также необходимо отметить, что должна обеспечиваться целостность  данных и при изменении и удалении кортежей из отношений, то есть, необходимо организовать обновление и удаление данных из всех кортежей всех отношений, в которых они содержаться.