3. Структура и содержание курсовой работы

Курсовая работа независимо от выбранной темы должна состоять из пояснительной записки и разработанного приложения для работы с базой данных на машинном носителе. Программная среда для разработки базы данных определяется руководителем курсовой работы.

3.1. Пояснительная записка

Материалы в пояснительной записке следует располагать в следующем порядке:

1. Титульный лист (приложение 1);

2. Аннотация;

3. Содержание;

4. Введение;

5. Основная часть, включающая несколько разделов:

   1. Системный анализ и анализ требований к базе данных;

   2. Концептуальная (инфологическая) модель предметной области, ERD-диаграмма и модель проектируемой базы данных в методологии IDEF1X;

   3. Даталогическая модель;

   4. Описание форм, запросов и отчетов в программной среде, выбранной студентом;

6. Заключение;

7. Список использованных источников;

8. Приложения.

4. Рекомендации по порядку выполнения курсовой работы

С тадии и этапы проектирования баз данных представлены на рис. 1.

Системный анализ

Определение вида информационной модели (структурированность и динамичность информации; способ представления и характер использования)

Прикладные

задачи

пользователей

Инфологическое проектирование

Определение:

• системы атрибутов;

• типовых запросов;

• типовых процедур обработки

Выбор модели данных (иерархическая, сетевая, реляционная);

Выбор методики (средств) моделирования

Даталогическое проектирование

Разработка

• концептуальной схемы БД;

• внешних схем;

• правил семантической целостности

Физическое проектирование

Отображение даталогической модели в модель данных выбранной СУБД:

Проектирование структур данных и связей

Рис.1 Стадии и этапы процесса проектирования

При написании курсовой работы следует весь процесс разделить на определенные этапы с точным указанием сроков выполнения работы. Данный график следует согласовать с научным руководителем.

4.1. Содержание основных разделов работы:

Аннотация состоит из трёх ‑ четырех предложений, в которых указывается краткое описание работы. Аннотация должна быть представлена на отдельном листе.

Введение определяет мотивы выбора темы курсовой работы, ее актуальность, предмет и объект исследования, краткую постановку проблемы для исследования, определение цели и задач, которые надо решить в ходе работы. Общий объем введения 1-2 страницы.

Основная часть включает:

4.1.1. Системный анализ и анализ требований, являются первыми выполняемыми задачами, которые закладывают фундамент для решения последующих задач. В этой части курсовой работы предметная область должна быть представлена как система объектов и их взаимосвязей, при этом должны быть определены функционально-информационные требования к их последующему представлению в виде системы взаимосвязанных данных.

На основе анализа определяются:

1. Функции и характеристики разрабатываемой базы данных;

2. Интерфейс продукта с другими системными элементами;

3. Ограничения, которые должны быть учтены при разработке;

4. Состав и характеристики входной и выходной информации.

4.1.2. Описание концептуальной (инфологической) модели. Важнейшая цель проектирования - выработка непротиворечивой структурированной интерпретации реально существующей информации изучаемой предметной области и взаимодействия между ее структурными компонентами.

Понятие концептуальной модели данных связано с методологией семантического моделирования данных, т.е. с представлением данных в контексте их взаимосвязей с другими данными.

Методология IDEF1X - один из подходов к семантическому моделированию данных, основанный на концепции "сущность-связь" (Entity-Relationship). Это инструмент для анализа информационной структуры систем различной природы. Информационная модель, построенная с помощью IDEF1X-методологии, отображает логическую структуру информации об объектах системы.

Моделирование предметной области в этом случае базируется на использовании графических объектов – ER-моделей.

Семантическую основу ER-моделей составляют следующие положения:

• часть реального мира (совокупность взаимосвязанных объектов), сведения о которых должны быть помещены в базу данных, может быть представлена как совокупность сущностей;

• каждая сущность обладает характеристическими свойствами (атрибутами), отличающими ее от других сущностей и позволяющими ее идентифицировать:

• взаимосвязи объектов могут быть представлены как связи - сущности.

ER-моделирование предполагает использование графических диаграмм как простого, наглядного и в тоже время информативного и многоаспектного способа отображения компонентов проекта. Основные положения работы с ER-моделями можно рассмотреть на примере ER-диаграммы, представленной на рис.2

Сущность - некоторый обособленный объект или событие моделируемой системы, имеющий определенный набор свойств - атрибутов. Отдельный элемент этого множества называется "экземпляром сущности". Каждый экземпляр сущности должен однозначно идентифицироваться и отличаться от всех других экземпляров, т.е. каждая сущность должна:

• иметь уникальное имя;

• обладать одним или несколькими атрибутами, которые однозначно идентифицируют каждый ее экземпляр (первичный ключ – PK).

Сущность может быть независимой и зависимой. Признаком зависимой сущности служит наличие у нее наследуемых через связь атрибутов. Независимые сущности (родительские) обозначаются на ER-диаграмме прямоугольником, зависимые (дочерние) - прямоугольником со скругленными углами.

Каждая сущность может обладать любым количеством связей с другими сущностями.

Группа

Код группы (PK)

Количество студентов

Независимая

сущность

Имя связи - от независимой к зависимой

Отношение «один ко многим»

связь неидентифицирующая

включает

Первичный ключ

Преподаватель

Код преподавателя (PK)

ФИО преподавателя

Зависимая

сущность

Учебный план

Код дисциплины

Название дисциплины

Количество часов

Вид контроля

сдает

принимает

Внешний ключ

содержит

Отношение «один ко многим»

связь идентифицирующая

Рис.2. Пример ER-диаграммы

Связь - поименованная ассоциация между двумя сущностями, значимая для рассматриваемой предметной области. Как правило, каждый экземпляр родительской сущности ассоциирован с произвольным (в том числе и нулевым) числом экземпляров дочерней сущности. Каждый экземпляр сущности потомка ассоциирован в точности с одним экземпляром сущности – родителя. Таким образом, экземпляр сущности-потомка может существовать только при существовании сущности-родителя.

Атрибут – любая характеристика сущности, значимая для рассматриваемой предметной области. Атрибуты предназначены для квалификации, идентификации, классификации, количественной характеристики или выражения состояния сущности. Атрибуты изображаются в виде списка имен внутри блока сущности. Атрибуты, определяющие первичный ключ, размещаются вверху списка и отделяются от других атрибутов горизонтальной чертой.

Правила для атрибутов сущности:

1. Каждый атрибут должен иметь уникальное имя.

2. Сущность может обладать любым количеством атрибутов.

3. Сущность может обладать любым количеством наследуемых атрибутов, но наследуемый атрибут должен быть частью первичного ключа сущности-родителя.

4. Ни один из экземпляров сущности не может обладать более чем одним значением для ее атрибута.

Сущность может обладать атрибутами, которые наследуются через связь с родительской сущностью. Последние обычно являются внешними ключами (FK) и служат для организации связей между сущностями. Если внешний ключ сущности используется в качестве ее первичного ключа (PK) или как часть составного первичного ключа, то сущность является зависимой от родительской сущности. Если внешний ключ не является первичным и не входит в составной первичный ключ, то сущность является независимой от родительской сущности.

Если сущность является зависимой, то связь ее с родительской сущностью называется идентифицирующей, в противном случае - неидентифицирующей.

Связь изображается на ER-диаграмме линией, проводимой между сущностью-родителем и сущностью-потомком с точкой на конце линии у сущности-потомка. Идентифицирующая связь изображается сплошной линией, неидентифицирующая - пунктирной.

С вязи дается имя, выражаемое глаголом и помещаемое возле линии связи. Для связи дополнительно может присутствовать указание мощности: какое количество экземпляров сущности-потомка может существовать для сущности-родителя. Имя связи всегда формируется с точки зрения родителя, так что может быть образовано предложение, если соединить имя сущности родителя, имя связи, выражение мощности и имя сущности-потомка (например "много СТУДЕНТов - сдают - ЭКЗАМЕН"). Мощность связи определяется с помощью специальных обозначений указывают степень связи ( один, много).

Принципы изображения концептуальных моделей баз данных стандарта IDEF1X используются рядом распространенных CASE-средств (в частности, Erwin, Design/IDEF и другими). Подобные системы позволяют на основе концептуальной модели генерировать физическую модель и программный код создания базы данных для большинства наиболее распространенных СУБД и серверов баз данных.

4.1.3. Описание даталогической модели. Задачей следующей стадии проектирования системы базы данных является выбор подходящей СУБД и отображение в ее среду (структуру данных) спецификаций инфологической модели предметной области. Эту стадию называют логическим (или даталогическим) проектированием базы данных, а ее результатом является концептуальная схема базы данных, включающая определение всех информационных элементов и связей, в том числе задание типов, характеристик и имен.

Получение реляционной схемы из ER-диаграммы выполняется по следующим правилам:

• каждая простая сущность превращается в таблицу. Имя сущности становится именем таблицы;

• компоненты уникального идентификатора сущности превращаются в первичный ключ таблицы.

• связи «многие ко одному» и «один к одному» становятся внешними ключами;

• индексы создаются для первичного ключа, а также внешних ключей и тех атрибутов, которые будут часто использоваться в запросах.

Рис.3 Схема данных проектируемой базы данных в среде MS Access

На рис.3 в графической форме изображены таблицы, соответствующие отношениям, приведенным на ER-диаграмме на рис.2. Определены столбцы, первичные и внешние ключи таблиц.

Все таблицы находятся в третьей нормальной форме, т.е.:

• каждый столбец таблицы неделим, и в рамках одной таблицы нет столбцов с одинаковыми по смыслу значениями (1НФ);

• первичные ключи однозначно определяют запись, все поля каждой из таблиц зависят от ее первичного ключа(2НФ);

• значение любого неключевого поля не зависит от значения другого неключевого поля, а зависит от первичного ключа таблицы.

Кроме структуры таблиц, в разделе должны быть определены домены (типы) данных, хранящихся в столбцах таблиц. Параллельно необходимо сформулировать ограничения целостности и перечень допустимых значений поля.

Исходя из особенностей данных и их функционального назначения, требуется задать способ представления, максимальную длину, границы возможных изменений для каждого из столбцов таблиц.

В каждой из таблиц должны быть выделены столбцы, которые обязательно должны быть заполнены, кроме того, для незаполненных столбцов могут быть определены значения по умолчанию.

Пример определения параметров атрибутов таблицы «Студент» представлен в таблице 3.

Таблица 3

Наименование столбца	Тип данных	Ограничения и комментарии
Код студента	Целое число	Значение уникально
ФИО студента	Строка символов длиной 30	Значение не должно быть пустым
Дата рождения	Дата/время	краткий формат даты
Код группы	Целое число	Значение не должно быть пустым

4.1.4. В разделе «Описание форм, запросов и отчетов в программной среде», выбранной студентом должно быть представлено описание объектов, разработанных студентом с целью удовлетворения информационных потребностей потребителя, выявленных при проведении системного анализа предметной области. Описание структуры объектов (форм, запросов и отчетов) приводится по методологии и в терминологии выбранной студентом программной среды.