Основы проектирования базы данных информационных систем (на примере супермаркета «ЭЛЬДОРАДО»)

1. Администратор системы — это специалист (или группа специалистов), отвечающий за эксплуатацию системы и обеспечение ее работоспособности, понимающий потребности конечных пользователей, работающий с ними в тесном контакте и отвечающий за определение, загрузку, защиту и эффективность работы банка данных.
2. Прикладные программисты — занимаются разработкой программ для решения прикладных задач, реализации запросов к базе данных.
3. Системные программисты — осуществляют поддержку информационной системы и обеспечивают ее работоспособность, занимаются разработкой и сопровождением базового программного обеспечения компьютеров (операционных систем, систем управления базами данных, трансляторов, сервисных программ общего назначения).
4. Конечный пользователь (потребитель информации) — лицо или коллектив, в интересах которых работает ИС. Он работает с ИС повседневно, связан с ограниченной областью деятельности и, как правило, не является программистом. Например, это может быть бухгалтер, маркетолог, финансовый менеджер, руководитель подразделения и др.

Эффективность применения ИС для управления экономическими объектами (предприятиями, банками, торговыми организациями, государственными учреждениями и т.д.) зависит от широты охвата и интегрированности на их основе функций управления, от способности оперативно подготавливать управленческие решения, адаптироваться к изменениям внешней среды и информационных потребностей пользователей.

Классификация ИС способствует выявлению наиболее характерных черт, присущих ИС, обеспечивает лучшее понимание предмета изучения.

Информационные системы могут  быть классифицированы по множеству  признаков в зависимости от потребностей их изучения.  Классифицируем информационные системы по характеру использования информации, по характеру обрабатываемых данных, по признаку структурированности задач.

По характеру использования  информации информационные системы можно разделить на информационно-поисковые и информационно-решающие системы.

Информационно-поисковые системы производят ввод, систематизацию, хранение, выдачу информации по запросу пользователя без сложных преобразований данных. Например, информационно-поисковая система в библиотеке, в железнодорожных и авиа кассах продажи билетов.

Информационно-решающие системы осуществляют все операции переработки информации по определенному алгоритму. Среди них можно провести классификацию по степени воздействия выработанной результатной информации на процесс принятия решений и выделить два класса: управляющие и советующие.

Управляющие информационные системы вырабатывают информацию, на основании которой человек принимает решение. Для этих систем характерен тип задач расчетного характера и обработка больших объемов данных. Примером могут служить система оперативного планирования выпуска продукции, система бухгалтерского учета.

Советующие информационные системы вырабатывают информацию, которая принимается человеком к сведению и не превращается немедленно в серию конкретных действий. Эти системы обладают более высокой степенью интеллекта, так как для них характерна обработка знаний, а не данных.

По характеру обрабатываемых данных  выделяют информационно-справочные системы (ИСС)  и  системы обработки данных (СОД). ИСС выполняют поиск информации без ее обработки. АИСОД осуществляют как поиск, так и обработку информации.

 

 

2. Понятие баз данных, систем управления базами данных, требования и цели.

База данных – это совокупность данных, упорядоченная для их использования, то есть набор данных, организованный по определенным правилам. Организации, работавшие с большим количеством бумажных документов – носителей информации: библиотеки, полиция, министерства старались упорядочить хранение и поиск информации путем создания картотек. В настоящее время термин “база данных” обычно применяется к упорядоченным массивам данных на компьютерных носителях информации – магнитных дисках, магнитных лентах, дисках с оптическим считыванием CD ROM, DVD, твердотельных блоках памяти FLASH. Обычно база данных является частью информационной системы организации, и система управления базой данных (СУБД) взаимодействует с прикладными программами пользователей, используя локальную, корпоративную или глобальную компьютерную сеть.

База данных - совокупность взаимосвязанных данных при такой минимальной избыточности, которая позволяет ее использовать оптимальным образом для одного или нескольких приложений в определенной предметной области человеческой деятельности.

Проектирование БД начинается с  определения предметной области,  информационную модель которой нужно  построить. Предметная область может  быть представлена как множество  объектов, разбитое на некоторое конечное число классов. Каждый класс объектов характеризуется набором признаков,  которые в терминологии БД называются атрибутами. Таким образом, в БД объекты  каждого класса представляются набором  своих атрибутов. Далее, для классов  объектов устанавливаются отношения  (в общем случае n-местные), которые  представляются схемами. 

Предметная область - это отражение в БД совокупности объектов реального мира с их связями, относящихся к некоторой области знаний и имеющих практическую ценность для пользователей.

Использование БД обеспечивает:

- независимость данных и программ;

- реализацию отношений между  данными;

- совместимость компонентов БД;

- простоту изменения логической  и физической структур БД;

- целостность;

- восстановление и защиту БД  и др.

Базу  данных можно определить как унифицированную  совокупность данных, совместно используемую всем персоналом предприятия.

Задача  базы данных состоит в хранении всех представляющих для некоторого предприятия  интерес данных в одном месте, причем таким способом, который заведомо исключает их избыточность. Хранение множественных копий данных в  различных местах предприятия чревато  возникновением рассогласований между  предположительно идентичными наборами данных. В хорошо спроектированной базе данных избыточность данных исключается, и вероятность сохранения противоречивых данных минимизируется.

В больших компьютерных системах к  данным, хранящимся в базе данных, доступ может осуществляться одновременно сотней и более пользователей. База данных в таких случаях может  иметь сотни полей данных с  миллионами единиц информации. Такие системы могут содержать буквально все данные, требующиеся для управления предприятия. Базы данных на микрокомпьютерных системах имеют гораздо меньший масштаб. Здесь к конкретной базе данных в некоторый момент времени обычно осуществляет доступ один пользователь и каждая база данных содержит только некоторое подмножество данных, требующихся предприятию. Одна база данных разрабатывается, скажем, для хранения финансовой информации, другая - данных о персонале. Будет ли разрабатываемая база данных размещаться на большой ЭВМ или на микрокомпьютере - функции системы управления базами данных в обоих случаях одинаковы.

СУБД  представляет собой программно-аппаратный пакет, обеспечивающий пользователям  простой доступ к базе данных. Программная  часть СУБД, которую некоторые  изготовители называют менеджером базы данных, выступает в качестве интерфейса между пользователями и базой  данных. Менеджер базы данных обеспечивает программные средства, необходимые  для создания, загрузки, запроса  и обновления данных. Менеджер также  контролирует все действия, связанные  с управлением, вводом-выводом и  памятью базы данных, на него возлагается  и решение проблем безопасности и совместного использования  данных. Другими словами, хорошо спроектированная СУБД обеспечивает программное обеспечение, упрощающее для пользователя общение  с базой данных.

Другое  сходство между большими и малыми СУБД заключается в том, что в  обоих случаях сама база данных должна быть хорошо спроектирована, если мы хотим, чтобы система баз данных как  единое целое функционировала должным образом.

  Жизненный цикл любого программного  продукта, в том числе и системы  управления базой данных, состоит  из стадий проектирования, реализации  и эксплуатации.

Естественно, наиболее значительным фактором в жизненном  цикле приложения, работающего с  базой данных, является стадия проектирования. От того, насколько тщательно продумана  структура базы, насколько четко  определены связи между ее элементами, зависит производительность системы  и ее информационная насыщенность, а значит - и время ее жизни.

  Требования к базам данных

Хорошо  спроектированная база данных:

1. Удовлетворяет всем требованиям  пользователей к содержимому  базы данных. Перед проектированием  базы необходимо провести обширные  исследования требований пользователей  к функционированию базы данных.

2. Гарантирует непротиворечивость  и целостность данных. При проектировании  таблиц нужно определить их  атрибуты и некоторые правила,  ограничивающие возможность ввода  пользователем неверных значений. Для верификации данных перед  непосредственной записью их  в таблицу база данных должна  осуществлять вызов правил модели  данных и тем самым гарантировать  сохранение целостности информации.

3. Обеспечивает естественное, легкое  для восприятия структурирование  информации. Качественное построение  базы позволяет делать запросы  к базе более “прозрачными”  и легкими для понимания; следовательно,  снижается вероятность внесения  некорректных данных и улучшается  качество сопровождения базы.

4. Удовлетворяет требованиям пользователей  к производительности базы данных. При больших объемах информации  вопросы сохранения производительности  начинают играть главную роль, сразу “высвечивая” все недочеты этапа проектирования.

 

  Цели проектирования баз данных

Только  небольшие организации могут  обобществить данные в одной полностью  интегрированной базе данных. Чаще всего администратор баз данных (даже если это группа лиц) практически  не в состоянии охватить и осмыслить  все информационные требования сотрудников  организации (т.е. будущих пользователей  системы). Поэтому информационные системы  больших организаций содержат несколько  десятков БД, нередко распределенных между несколькими взаимосвязанными ЭВМ различных подразделений.

Отдельные БД могут объединять все данные, необходимые для решения одной  или нескольких прикладных задач, или  данные, относящиеся к какой-либо предметной области (например, финансам, студентам, преподавателям, кулинарии  и т.п.). Первые обычно называют прикладными  БД, а вторые – предметными БД (соотносящимся с предметами организации, а не с ее информационными приложениями). (Первые можно сравнить с базами материально-технического снабжения или отдыха, а вторые – с овощными и обувными базами.)

Предметные  БД позволяют обеспечить поддержку  любых текущих и будущих приложений, поскольку набор их элементов  данных включает в себя наборы элементов  данных прикладных БД. Вследствие этого  предметные БД создают основу для  обработки неформализованных, изменяющихся и неизвестных запросов и приложений (приложений, для которых невозможно заранее определить требования к  данным). Такая гибкость и приспосабливаемость  позволяет создавать на основе предметных БД достаточно стабильные информационные системы, т.е. системы, в которых большинство  изменений можно осуществить  без вынужденного переписывания  старых приложений.

Цель 1: Возможность хранения всех необходимых данных в БД.

Предполагается, что БД должна содержать все данные, представляющие интерес для предприятия, так что при проектировании следует  предусмотреть возможность размещения в БД всех необходимых данных. Первым шагом в процессе проектирования является определение всех атрибутов, которые впоследствии будут помещены в БД. После определения атрибутов  нужно продумать, сколько отношений  необходимо и какие атрибуты включать в какие отношения. В случае микрокомпьютерных БД дополнительно необходимо решить, следует ли предназначенные для хранения данные концептуализировать для построения одной базы или, возможно, двух и более.

Цель 2: Исключения избыточности данных.

  Сущность этой цели заключается  в уяснении четкого различия  между дублированием данных и  избыточным дублированием данных.

Цель 3: Сведение числа хранимых в БД отношений к минимуму.

  Эта цель обусловлена тем, что разбиение одного отношения на два или более меньших отношений желательно с точки зрения исключения определенных проблем, но это неудобно для пользователя. Таким образом, нельзя допускать неограниченный рост числа отношений.

Цель 4: Нормализация отношений.

  Для некоторых отношений очень  важна проблема удаления и  обновления. Нужно уметь обнаруживать  эти потенциально опасные отношения  и “нормализовать их” посредством  разбиения предписанным образом.  Нормализация представляет собой  разбиение одного отношения на  два или более в соответствии  со специальной процедурой определения  разбиения.