Автоматизированная информационная система

Любой объект предметной области обладает свойствами, часть  из которых выделяется как характеристические – значимые с точки зрения прикладной задачи.

ER-модель, как описание предметной области, должна определить объекты и взаимосвязи между ними, т.е. установить связи следующих двух типов.

• связи между объектами и наборами характеристических свойств, и таким образом определить сами объекты;
• связи между объектами, задающие характер и функциональную природу их взаимозависимости.

Как было отмечено ранее, ER-моделирование предметной области базируется на использовании графических диаграмм, как простого, наглядного и в то же время информативного и многоаспектного способа отображения компонентов проекта.

 

2 Проектирование БД

При проектировании базы данных решаются две основных проблемы:

Каким образом отобразить объекты предметной области в  абстрактные объекты модели данных, чтобы это отображение не противоречило  семантике предметной области и  было по возможности лучшим (эффективным, удобным и т.д.)? Часто эту проблему называют проблемой логического проектирования баз данных.

Как обеспечить эффективность  выполнения запросов к базе данных, т.е. каким образом, имея в виду особенности  конкретной СУБД, расположить данные во внешней памяти, создание каких дополнительных структур (например, индексов) потребовать и т.д.? Эту проблему называют проблемой физического проектирования баз данных.

В случае реляционных  баз данных трудно представить какие-либо общие рецепты по части физического  проектирования. Здесь слишком много зависит от используемой СУБД. Например, при работе с СУБД Ingres можно выбирать один из предлагаемых способов физической организации отношений, при работе с System R следовало бы прежде всего подумать о кластеризации отношений и требуемом наборе индексов и т.д. Поэтому мы ограничимся вопросами логического проектирования реляционных баз данных, которые существенны при использовании любой реляционной СУБД.

Более того, мы не будем  касаться очень важного аспекта  проектирования - определения ограничений целостности (за исключением ограничения первичного ключа). Дело в том, что при использовании СУБД с развитыми механизмами ограничений целостности (например, SQL-ориентированных систем) трудно предложить какой-либо общий подход к определению ограничений целостности. Эти ограничения могут иметь очень общий вид, и их формулировка пока относится скорее к области искусства, чем инженерного мастерства. Самое большее, что предлагается по этому поводу в литературе, это автоматическая проверка непротиворечивости набора ограничений целостности.

Так что будем считать, что проблема проектирования реляционной  базы данных состоит в обоснованном принятии решений о том:

• из каких отношений должна состоять БД
• какие атрибуты должны быть у этих отношений.

Затем необходимо выполнить  следующие шаги процедуры проектирования даталогической модели.

• представить каждый стержень (независимую сущность) таблицей базы данных (базовой таблицей) и специфицировать первичный ключ этой базовой таблицы.
• представить каждую ассоциацию как базовую таблицу. Использовать в этой таблице внешние ключи для идентификации участников ассоциации и специфицировать ограничения, связанные с каждым из этих внешних ключей.
• представить каждую характеристику как базовую таблицу с внешним ключом, идентифицирующим сущность, описываемую этой характеристикой. Специфицировать ограничения на внешний ключ этой таблицы и ее первичный ключ – по всей вероятности, комбинации этого внешнего ключа и свойства, которое гарантирует "уникальность в рамках описываемой сущности".
• представить каждое обозначение, которое не рассматривалось в предыдущем пункте, как базовую таблицу с внешним ключом, идентифицирующим обозначаемую сущность. Специфицировать связанные с каждым таким внешним ключом ограничения.
• представить каждое свойство как поле в базовой таблице, представляющей сущность, которая непосредственно описывается этим свойством.
• для того чтобы исключить в проекте непреднамеренные нарушения каких-либо принципов нормализации, выполнить  процедуру нормализации.
• если в процессе нормализации было произведено разделение каких-либо таблиц, то следует модифицировать инфологическую модель базы данных и повторить перечисленные шаги.
• указать ограничения целостности проектируемой базы данных и дать (если это необходимо) краткое описание полученных таблиц и их полей.

2.1 Структура  БД

Структура базы данных - принцип или порядок организации  записей в базе данных и связей между ними.

Информация, поступающая  в систему вместе с документами, должна быть записана в специальное  хранилище данных – базу данных. Эта запись производится в форме добавления новых записей в БД, исправление и удаление имеющихся записей. Для подготовки выходных документов используются хранимые данные, которые предварительно редактируются. Система позволяет отвечать на различные справочные запросы. Таким образом информационная система реагирует на события внешнего мира. Знания системы о мире постоянно обновляются и, в идеале, соответствуют текущему состоянию предметной области. Для пользователя информационной системой удобнее смотреть на нее как на средство решения некоторых задач. Перечень этих задач составляется на стадии  проектирования системы. Приведем список задач, характерных для системы колледжа:

• организация дисциплин по семестрам;
• состав группы обучающихся на данной специальности;

Информационная система  использует для своей работы информацию о современном состоянии предметной области, которая хранится в специальном  хранилище – базе данных.

База данных - совокупность связанных данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования, независимая от прикладных программ. База данных является информационной моделью предметной области. Обращение к базам данных осуществляется с помощью системы управления базами данных (СУБД).

Структура базы данных может  быть определена одним из трех способов: иерархическим, сетевым и реляционным. Так как я разрабатываю базу данных реляционным методом, то рассматривать  будем только этот способ.

Реляционной базой данных называют совокупность взаимосвязанных таблиц, каждая из которых задает некоторое отношение. Реляционная база данных имеет уникальное имя, по которому к ней можно обращаться.

Каждая таблица реляционной  базы данных также имеет имя.

Столбцы таблицы должны иметь только атомарные значение. Например, показатель, отображающий год рождения, является атомарным и может быть столбцом таблицы. Показатель «адрес» не может быть столбцом. Он состоит из нескольких частей: город, улица, дом, квартира.

Ширина столбцов должна быть фиксированной. Каждый столбец имеет имя, тип, допустимое множество  значений, ширину. Указанные атрибуты называются спецификация столбца.

Столбцы таблицы базы данных, при изложении теории, называются  доменами, а в практике  использования  называются полями, а иногда атрибутами.

В таблице не должно быть повторяющихся строк. Обычно строки называют записями.

Столбец (поле), все значения которого не могут повторяться, может  быть объявлен автором базы данных первичным ключом. Первичный ключ служит для доступа к строкам таблицы. Первичный ключ может быть составным. Если кандидата на ключ в таблице нет, то водится искусственный специальный числовой ключ – счетчик.

Ключ позволяет поддерживать связи между таблицами. Для этого  некоторые из ключевых полей разных таблиц  отождествляются. Установленные тождества определяют связи (отношения) между таблицами базы данных.

Установление связи  между таблицами возможно только при следующих условиях:

• связываемые поля должны иметь один и тот же тип, при чем имена полей могут быть различны;
• обе таблицы принадлежат одной и той же базе данных;
• связь между таблицами устанавливается по ключевому полю.

Явное указание связей помогает исключить возможные ошибки, которые  могут возникнуть в процессе корректировки  базы данных. Для этого вводится ряд условий, которым должны удовлетворять записи таблицы базы данных. Совокупность этих условий называют условиями целостности базы данных. Для формулировки условий целостности введем следующую терминологию. Таблицы, в которых описываются объекты предметной области, назовем главными, а таблицы, описывающие связи между объектами, назовем таблицами связи.

Обеспечение целостности  базы данных достигается с помощью  выполнения следующих требований:

• в таблицу связи не может быть добавлена запись с несуществующим в главной таблице значением первичного ключа;
• в главной таблице нельзя удалить запись, если не удалены связанные с ней записи в таблице связи;
• изменение значения первичного ключа в главной таблице должно приводить к изменению соответствующих значений в таблице связи.

Задача разработчика базы данных состоит в структуризации данных, чтобы обеспечить быстрый  поиск нужной информации и исключить  ненужное дублирование данных.

Реляционная база данных состоит из прямоугольных таблиц. Столбцы (поля) таблицы имеют определенные имена. Ширина столбцов фиксирована. Поля принимают простые значения, определенного для данного поля типа. Таблицы базы данных связаны с помощью ключей. Для создания базы данных необходимо указать перечень таблиц и их спецификации, установить ключи, с их помощью описать связи между таблицами. Для ускорения поиска в таблицах можно задать индексированные поля.

 

2.2 Реализация  БД

 

Для создания информационной системы в среде Delphi надо разработать БД и приложение для ее использования. Для создания БД надо создать ее таблицы. Для простых БД состав полей и распределение их по таблицам производится вручную  разработчиком информационной системы.

Для БД, которые включают десятки и сотни различных  таблиц, определение типов и связей между таблицами производится с помощью CASE - системы автоматизации разработки приложений. Система CASE представляет собой совокупность программ, обеспечивающих процесс создания информационных систем, в том числе: анализ и формирование требований, проектирование БД и приложений, генерацию кода, тестирование, управление конфигурацией и проектом.

Реализация БД состоит  из следующих этапов:

• описание предметной области, для которой будет создаваться информационная система;
• создание ER-модели на основе описания предметной области;
• создание таблиц базы данных в MS Access
• создание приложения в Delphi для работы с базой данных.

 

 

 

3 Автоматизированные информационные системы

 

В различных практических применениях вместо термина "АИС" и его эквивалентов часто употребляется термин "автоматизированная система" или "АС".

АИС представляют собой  последующую ступень в развитии информационно-поисковых систем, которые  обеспечивают только одну функцию —  поиск информации. АИС характеризуются:

• многофункциональностью (т.е. способностью решать разнообразные задачи);
• независимостью процессов сбора (первичной) обработки, ввода данных и их обновления (актуализации) от процессов их использования прикладными программами;
• независимостью прикладных программ от физической организации баз данных;
• развитыми средствами лингвистического, организационно-технологического обеспечения и др.

В зависимости от характера  поддерживаемых баз данных АИС (в  прямом или узком значении термина) могут подразделяться на документографические, фактографические, полнотекстовые и т.п.

В зависимости от функционального  назначения и характера решаемых задач АИС (в широком значении термина) могут подразделяться на библиотечные (АБС), библиотечно-информационные (АБИС) или информационно-библиотечные (АИБС), справочные и информационно-справочные, научно-технической информации (АСНТИ), системы автоматизированного проектирования (САПР), навигационные системы, системы управления техническими объектами и др. Следует отметить, что различные виды АС (управленческие, обучающие и др.), по существу являются разновидностью автоматизированных информационных систем, адаптированных для решения соответствующих функциональных задач и дополненных необходимыми для этого программными и техническими средствами.

Выбор между терминами "АБИС" и "АИБС" должен быть обусловлен тем, какие функциональные задачи в данной АИС стоят на первом месте: библиотечные (АБИС) или информационные (АИБС).

Существуют и другие принципы классификации АИС, например, по используемой технологии, типу объектов управления и т.д..

Автоматизированная информационно-логическая система [automated information-logical system] — автоматизированная информационная система, обеспечивающая хранение и обработку информации, характеризующейся большим разнообразием  и значительной неопределенностью используемой терминологии. Последнее связано с недостаточным уровнем формализации предметной области.