База данных

Федеральное агентство  железнодорожного транспорта

Челябинский институт путей  сообщения – филиал

государственного образовательного учреждения высшего профессионального  образования «Уральский государственный  университет путей сообщения»

(ЧИПС УрГУПС)

 

«____» ____________ 20____ г.

                                                         Кафедра ВТ

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

по дисциплине: Управление данными.

 

 

 

 

 

 

 

Проверил:                                                                     Выполнил:

преподаватель                                                             студент группы ИТ-3 курса

Попов В. Г.                                                                 Флягин Илья Николаевич

                                                                      шифр: 2010-ИТ-1227

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Челябинск

2013

 

Задание

В данной курсовой работе требуется разработать единую базу повреждений цифрового оборудования для дорожной лаборатории связи. Данная база должна представлять собой единую сводную таблицу, отображающую все повреждения цифрового оборудования, как по всему предприятию в целом, так и по отдельным региональным центрам связи (РЦС) южно–уральской железной дороги. Необходимо учитывать характер повреждения, тип аппаратуры, тип неисправности, дату повреждения, общее количество повреждений, а также возможность сортировки и отображения по данным параметрам.

 

Реферат

Курсовая работа содержит 30 страниц, 6 таблиц, 2 источника, 15 рисунков.

База данных, инфологическая модель, сущность, связь, ER-диаграмма, отношение, реляционные СУБД, атрибут, ссылочная целостность.

 

В курсовой работе выполнено поэтапное проектирование базы данных, начиная с выбора предметной области и определения целей проектирования, до реализации проекта и создания действующей базы данных.

При выполнении курсового проекта были использованы программные пакеты Microsoft Visio, Microsoft Office Access.

 

Содержание

 

 

Введение

Использование баз данных и информационных систем становится неотъемлемой составляющей деловой  деятельности современного человека и  функционирования преуспевающих организаций. В связи с этим большую актуальность приобретает освоение принципов построения и эффективного применения соответствующих технологий и программных продуктов: систем управления базами данных, CASE–систем автоматизации проектирования, средств администрирования и защиты баз данных и других.

Применение СУБД для  упорядоченного хранения информации позволяет вести стандарты и организовывать на более качественном уровне хранение и извлечение данных, защиту информации, управление транзакциями с помощью языка SQL.

База данных представляет собой совокупность специальным  образом организованных данных, хранимых в памяти вычислительной системы и отображающих состояние объектов и их взаимосвязей в рассматриваемой предметной области.

Логическую структуру  хранимых в базе данных называют моделью  представления данных. К основным моделям представления данных (моделям данных) относятся следующие: иерархическая, сетевая, реляционная, постреляционная, многомерная и объектно-ориентированная.

Система управления базами данных (СУБД) – это комплекс языковых и программных средств, предназначенных  для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями. Так, СУБД, основанные на использовании реляционной модели данных, называют реляционными СУБД.

Приложение представляет собой программу или комплекс программ, обеспечивающих автоматизацию обработки информации для прикладной задачи. Приложения могут создаваться в среде или вне среды СУБД – с помощью системы программирования, использующей средства доступа к БД, к примеру, Delphi или C++ Builder. Приложения, разработанные в среде СУБД, часто называют приложениями СУБД, а приложения, разработанные вне СУБД, –  внешними приложениями.

Обычно для работы с базой данных достаточно средств  СУБД и не нужно использовать приложения, создание которых требует программирования. Внешние приложения разрабатывают главным образом в тех случаях, когда используются сложные операции над данными, которые возможности СУБД не позволяют реализовать. Также с помощью внешних приложений можно создать более удобный интерфейс, который обеспечит удобство работы с БД даже для неквалифицированных пользователей.

 

1 Теория баз данных

1.1 Реляционная  модель

Реляционная модель данных предложена сотрудником Фирмы IBM Эдгаром Коддом и основывается на понятии отношение (relation).

Отношение представляет собой множество элементов, называемых кортежами. Наглядной формой представления отношения является привычная для человеческого восприятия двумерная таблица.

Таблица имеет строки (записи) и столбцы (колонки). Каждая строка таблицы имеет одинаковую структуру и состоит из полей. Строкам таблицы соответствуют кортежи, а столбцам – атрибуты отношения.

С помощью одной таблицы  удобно описывать простейший вид  связей между данными, а именно деление одного объекта (явления, сущности, системы и проч.), информация о котором хранится в таблице, на множество подобъектов, каждому из которых соответствует строка или запись таблицы. При этом каждый из подобъектов имеет одинаковую структуру или свойства, описываемые соответствующими значениями полей записей. Например, таблица может содержать сведения о группе обучаемых, о каждом из которых известны следующие характеристики: фамилия, имя, отчество, пол, возраст, образование. Поскольку в рамках одной таблицы не удаётся описать более сложные логические структуры данных из предметной области, применяют связывание таблиц.

Физическое размещение данных в реляционных базах на внешних носителях легко осуществляется с помощью обычных файлов.

Достоинство реляционной  модели данных заключается в простоте, понятности и удобстве физической реализации на ЭВМ. Именно простота и понятность для пользователя явились основной причиной их широкого использования. Проблемы же эффективности обработки данных этого типа оказались технически вполне разрешимыми.

Основными недостатками реляционной модели являются следующие: отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей и сложность описания иерархических и сетевых связей.

1.2 Архитектура реляционных баз данных

Архитектура системы баз данных (БД) состоит из следующих четырех компонентов: аппаратного обеспечения, программного обеспечения, пользователей, данных. Такая архитектура систем БД с достаточной точностью описывает широкий класс систем БД.

Предметной областью называется часть  реальной системы, представляющая интерес для данного исследования. При проектировании автоматизированных систем информационных систем предметная область отображается моделями данных нескольких уровней. Их число зависит от сложности системы, но в любом случае включает физический и логический уровни. Информация, необходимая для описания предметной области, зависит от реальной модели.

Объектом называется элемент информационной системы, информация о котором сохраняется в БД. Также называется сущностью (в реляционной теории БД). Объект может быть как реальным, так и абстрактным. Каждый объект обладает определенным набором свойств, которые запоминаются в системе.

Классом объектов называется совокупность объектов, обладающих одинаковым набором свойств. Объекты и их свойства являются понятиями реального мира, в теории БД говорят об атрибутах объектов.

Атрибут – это информационное отображение свойств объекта. Каждый объект характеризуется рядом основных атрибутов.

Таблица – это некоторая регулярная структура, состоящая из конечного набора однотипных записей. Таблицы могут называться также отношениями. Значение данных представляет собой действительные данные, содержащиеся в каждом элементе данных.

Каждый столбец таблицы имеет имя, которое обычно записывается в верхней части таблицы. Оно должно быть уникальным в таблице, однако различные таблицы могут иметь столбцы с одинаковыми именами. Любая таблица должна иметь, по крайней мере, один столбец. Порядок следования столбцов в таблице определяется порядком следования их имен при ее создании. В отличие от столбцов, строки не имеют имен; порядок их следования в таблице не определен, а количество логически не ограничено.

Данные в таблицах удовлетворяют  следующим принципам:

1) каждое значение, содержащееся на пересечении строки и столбца, должно быть атомарным (не расчленяемым на несколько значений);

2) значения данных в одной и той же колонке должны принадлежать к одному и тому же типу, доступному для использования в данной СУБД;

3) каждая запись в таблице уникальна (в таблице нет двух записей с совпадающим набором значений её полей);

4) каждое поле имеет уникальное имя;

5) последовательность полей в таблице несущественна;

6) последовательность записей также несущественна (однако любая СУБД позволяет сортировать строки и колонки).

В реляционной модели рассматриваются  три аспекта данных – структура данных, целостность данных и обработка данных.

1.3 Ключи и связи

Поскольку строки в таблице неупорядочены, необходимо иметь колонку (или набор из нескольких колонок) для уникальной идентификации каждой строки. Такая колонка (или их набор) называется первичным ключом (primary key, ПК). ПК любой таблицы обязан содержать уникальные непустые значения для каждой строки. Если ПК состоит более чем из одной колонки, то он называется составным первичным ключом (composite primary key).

Типичная БД обычно состоит из нескольких связанных таблиц. Таблицы связываются по какому-либо полю. Внешний ключ (foreign key, ВК) – это колонка или набор колонок, чьи значения совпадают с имеющимися значениями ПК другой таблицы.

Подобное взаимоотношение между  таблицами называется связью (relationship). Связь между двумя таблицами устанавливается путём присвоения значений ВК одной таблицы значениям ПК другой. Причём связь может быть «один-к-одному» (one-to-one relationship) – если каждое значение поля ПК одной таблицы может встречаться только один раз в поле ВК другой; или «один-ко-многим» (one-to-many relationship) если каждое значение поля ПК одной таблицы может встречаться ноль, один или несколько раз в поле ВК другой. Последняя связь также имеет название master-detail (таблица с ВК – detail-таблица, а таблица с ПК – master-таблица).

Группа связанных данных называется схемой БД (database schema). Информация о таблицах, их колонках (имена, тип данных, длина поля), ПК и ВК, а также иных объектах БД, называется метаданными (metadata). Любые манипуляции с данными в БД называются запросом к БД (query). Обычно запросы формулируются на каком-либо языке (стандартным для разных СУБД или зависящим от конкретной СУБД).

1.4 Ссылочная целостность

Утверждение о том, что  ПК любой таблицы должен содержать  уникальные непустые значения для данной таблицы является одним из правил ссылочной целостности. ВК detail-таблицы должен содержать только те значения, которые уже имеются среди значений ПК master-таблицы. Если СУБД контролирует ссылочную целостность, то все попытки нарушить её будут подавляться с одновременной генерацией диагностических сообщений или исключений.

В приведенном правиле  отсутствует описание механизмов обеспечения  ссылочной целостности, которые  выходят за рамки классической реляционной  модели. К нарушению ссылочной целостности обычно приводят операции удаления и модификации записей одного отношения без учета необходимости удаления и модификации связанного с ним отношения (отношений). Поэтому вводятся дополнительные два правила внешних ключей: правило удаления и правило модификации. Для каждого из этих правил предусмотрена одна из двух возможностей: ограничить (запретить) удаление/модификацию объекта ссылки внешнего ключа или каскадировать (cascade), то есть удалить как ссылающуюся, так и ссылочную запись (записи).

Таким образом, при проектировании внешних ключей БД должен быть указан не только набор атрибутов, составляющий внешний ключ в целевом отношении, но и правило обеспечения ссылочной  целостности.

1.5 Операции над данными

Основой этой части модели является реляционная алгебра, состоящая из операторов, использующих отношения в качестве операторов и возвращающих отношения в качестве результата. Реляционная алгебра состоит из восьми основных операторов, которые можно разделить на две группы по четыре оператора в каждой:

1) операции над множествами:  объединение, пересечение, вычитание  и декартово произведение;

2) специальные реляционные  операции: выборка, проекция, соединение  и деление.

Операторы первой группы.

Объединением двух совместимых  по типу отношений А и В называется отношение с тем же заголовком и с телом, состоящим из множества всех неповторяющихся кортежей отношений А и В.

Вычитанием двух совместимых  по типу отношении А и В называется отношение с тем же заголовком и состоящее из множества кортежей, принадлежащих отношению А и не принадлежащих отношению В.

Декартово произведение двух отношений А и В, где А  и В не имеют общих имен атрибутов, есть отношение с заголовком, представляющим собой объединение двух заголовков отношений А и В, и состоящее  из множества всех возможных сцеплений кортежей А и В. Кардинальное число результата в этом случае есть произведение кардинальных чисел отношений А и В.

Операторы второй группы.

Выборкой из отношения  А по атрибутам Х и Y называется отношение, имеющее такой же заголовок, что и исходное отношение А, и множество всех кортежей отношения А, для которых проверка условия Х Î Y дает истинный результат. При этом атрибуты Х и Y должны быть определены на одном и том же домене, а оператор должен иметь смысл для этого домена.