1.3.3 Пример проектирования базы данных
Рассмотрим предметную область: Деканат (Успеваемость студентов). В БД «Деканат» должны храниться данные о студентах, группах студентов, об оценках студентов по различным дисциплинам, о преподавателях, о стипендиях и т.д. Ограничимся данными о студентах, группах студентов и об оценках студентов по различным дисциплинам.
Цель создания базы данных – контроль успеваемости студентов в группах, по специальностям, по дисциплинам. Определим сущности, атрибуты сущностей и связи между сущностями. Основными предметно-значимыми сущностями БД «Деканат» являются: Группы, Студенты, и Успеваемость.
Основные атрибуты сущностей Группы, Студенты, Успеваемость:
Группы – номер группы, код специальности, количество студентов;
Студенты – номер группы, номер студента1, фамилия, имя, отчество, пол, дата рождения, адрес;
Успеваемость – номер группы, номер студента, предмет, оценка.
Идентифицирующим атрибутом (ключом) для сущности Группы является номер группы, так как на факультете нет групп с одинаковыми названиями. Сущность Студенты будет иметь составной ключ: номер группы, номер студента, а сущность Успеваемость будет иметь ключ, состоящий из трех атрибутов: номер группы, номер студента, предмет.
Каждой сущности необходимо назначить простейшую двумерную таблицу. Далее необходимо установить логические связи между таблицами. Между таблицами Студенты и Успеваемость необходимо установить такую связь, чтобы каждой записи из таблицы Студенты соответствовало несколько записей в таблице Успеваемость, т.е. «один ко многим», так как у каждого студента должны быть оценки по нескольким предметам. Логическая связь между сущностями Группы – Студенты тоже имеет тип «один ко многим», так как в группе имеется много студентов, а один студент числится только в одной группе.
На рисунке 9 приведены результаты проектирования базы данных «Деканат».
Рисунок 9 – Результат проектирования базы данных «Деканат»
1.4 Функциональные возможности субд
По степени универсальности различают два класса СУБД: системы общего назначения и специализированные системы. СУБД общего назначения не ориентированы на какую-либо предметную область. Они обладают средствами настройки на работу с конкретной базой данных. Специализированные СУБД создаются в редких случаях при невозможности или нецелесообразности использования СУБД общего назначения. В настоящее время используется несколько десятков СУБД общего назначения. К наиболее распространенным СУБД относятся: MS SQL Server, Oracle, Informix, Sybase, DB2, MS Access и т. д. Рассмотрим функциональные возможности, которые присущи современным СУБД.
Обеспечение целостности и согласованности данных.
Это средство контролирует ввод данных и предотвращает некорректные изменения данных (например, удаление записи из таблицы, которая имеет связанные записи в другой таблице), реализует каскадное обновление и удаление записей.
Обеспечение безопасности.
Это средство обеспечивает выполнение следующих операций:
шифрование данных и программ;
защиту паролем;
ограничение уровня доступа (пользователи имеют различные приоритеты доступа к базе).
Это позволяет каждому пользователю видеть и изменять только те данные, которые определены его правами. Операции по изменению структуры базы производятся при сохранении файла (эта глобальная операция обычно производится с копией БД);
Поддержка многопользовательского режима.
Данное средство позволяет нескольким пользователям одновременно работать с одними и теми же данными. Например, с БД регистрации автомобилей в ГИБДД одновременно могут работать тысячи людей по всей стране. Этот режим обеспечивается обработкой транзакций (транзакция – это последовательность операций пользователя над БД, которая сохраняет ее логическую целостность).
Автоматизированные средства создания экранных форм, запросов, отчетов.
Создание форм, запросов и отчетов производится в среде визуального проектирования, либо с использованием мастеров.
Все СУБД имеют встроенные языки программирования и поддерживают язык запросов SQL (Structured Query Language).
Язык запросов SQL является международным стандартом языка запросов. Возможности этого языка могут использовать как конечные пользователи, так и специалисты в области обработки данных.
1.5 Обобщенная технология работы в СУБД
Работу пользователя в среде любой СУБД можно представить в виде схемы, изображенной на рисунке 10.
Рисунок 10 – Схема обобщенной технологии работы в СУБД
Рассмотрим подробнее каждый из этапов.
1.5.1 Создание структуры таблиц БД
На этом этапе нужно определить:
перечень полей, из которых состоит запись таблицы;
типы и размеры полей (практически все СУБД хранят данные следующих типов: текстовый, числовой, дата, логический);
ключевые поля;
связи между таблицами (схема данных).
Создание структуры таблицы не связано с заполнением таблиц данными, поэтому эти две операции можно разнести во времени.
1.5.2 Ввод и редактирование данных в таблицах
Данные можно вводить в стандартном режиме таблицы или с помощью экранных форм, специально разработанных пользователем. Возможно построение форм, наиболее удобных для работы пользователя, позволяющих вводить данные одновременно в несколько связанных таблиц.
1.5.3 Обработка данных, содержащихся в таблицах
Данные можно обрабатывать специально разработанными программами, или с помощью запросов. Одна из основных функций запроса – найти и отобрать нужные данные в базе данных. Такие запросы называются запросами на выборку данных. Результат выполнения запроса на выборку данных – это новая, обычно временная таблица, которая существует до закрытия запроса. Структура такой таблицы определяется полями, выбранными из одной или нескольких взаимосвязанных таблиц БД. Запросы на выборку данных позволяют, кроме того, выполнять вычисления над группой данных, производить анализ данных. Запрос с параметром позволяет задать условия отбора динамически во время выполнения запроса.
Кроме запросов на выборку данных в СУБД существуют и другие виды запросов. Например, можно создать запросы на автоподстановку, позволяющие автоматически заполнять поля для новой записи. Запросы на изменение дают возможность модифицировать данные в таблицах (в том числе удалять, обновлять и перемещать записи). Запросы на создание таблицы позволяют создать новую таблицу на основе данных одной или нескольких таблиц.
Самым распространенным типом запроса является запрос на выборку. Запрос можно создавать на основе других запросов.