Реляционные базы данных

Реляционные базы данных

Содержание

 

Введение………………………………………………………………………….2

Теоретическая часть……………………………………………………….…...…3

1. Понятия базы данных и системы управления базами данных…….….…...3

2. Основные понятия реляционных баз данных…………………….………..4

3. Проектирование баз данных………………………………………………...5

3.1. Инфологическое проектирование…………………………………………5

3.1.1. Модель «сущность-связь»……………………….………………………6

3.2. Логическое проектирование……………………………………………….8

3.3. Физическое проектирование………………………………………………8

Практическая часть………………………………………….………….……….9

1. Постановка задачи…………………………………………………….……...9

2. Создание инфологической  модели БД……………………………….……..9

2.1. Создание и описание  сущностей……………………………………….….9

2.2. Создание связей между сущностями……………………………………..10

3. Создание логической модели БД……………………………………………11

Заключение………………………………………………………………………13

Список литературы…………………………………………………………….14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В современном мире нам  приходится сталкиваться с огромным количеством информации, которую  необходимо запоминать или где-то хранить. Так как человеческий мозг не может  справиться с такой задачей на помощь приходят компьютеры, где самая  разнообразная информация может  храниться в разных форматах.

Совокупность сведений о  каких-либо объектах, процессах, событиях или явлениях, организованная таким  образом, чтобы можно было легко  представить любую часть этой совокупности, называют базой данных. Задачи хранения, получения, анализа  данных принято называть управлением  данными, а программы для решения  подобных задач – системами управления базами данных (СУБД).

Данная курсовая работа посвящена  реляционным базам данных. "Реляционный" - Relation - обозначает взаимосвязанный. Реляционная база данных - это набор двумерных простых таблиц.

Так как на сегодняшний  день практически все работающие базы данных соответствуют реляционной  модели, задача данной курсовой работы состоит в рассмотрении ее основных особенностей и проектировании структуры базы данных автоматизированной информационной системы с целью приобретения практических навыков по разработке реляционной базы данных.

Основной метод, используемый в данной курсовой работе, - метод анализа и синтеза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теоретическая часть

 

1. Понятия базы данных и системы управления базами данных.

Цель любой информационной системы  – обработка данных об объектах реального мира. Основные идеи современной  информационной технологии базируются на концепции баз данных.

База данных (БД) - это организованное собрание данных,  где  данные хранятся с  некоторым назначением.

Согласно данной концепции основой информационной технологии являются данные, организованные в БД, адекватно отражающие реалии действительности в той или иной предметной области и обеспечивающие пользователя актуальной информацией в соответствующей предметной области. Под предметной областью принято понимать часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления и, в конечном счёте, автоматизации.

Первые БД появились уже на заре 1-го поколения ЭВМ представляя собой отдельные файлы данных или их простые совокупности.

Создавая базу данных, пользователь стремится упорядочить информацию по различным признакам и быстро извлекать выборку с произвольным сочетанием признаков. Сделать это  возможно, только если данные структурированы.

Структурирование - это введение соглашений о способах представления данных.

Неструктурированными называют данные, записанные, например, в текстовом  файле.

По мере увеличения объемов и  структурной сложности хранимой информации, а также расширения круга потребителей информации, определилась необходимость создания удобных и эффективных систем интеграции хранимых данных и управления ими. Теперь создание базы данных, ее поддержка и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляются централизованно с помощью специального программного инструментария - системы управления базами данных (СУБД).

Система управления базами данных (СУБД) - это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.

Использование СУБД обеспечивает лучшее управление данными, более совершенную  организацию файлов и более простое  обращение к ним по сравнению  с обычными способами хранения информации.

 По характеру использования СУБД делят на персональные (СУБДП) и многопользовательские (СУБДМ).  К персональным СУБД относятся VISUAL FOXPRO, ACCESS и др. К многопользовательским СУБД относятся, например, СУБД ORACLE и INFORMIX.

Операции с данными  обычно выполняют с помощью специального стандартного языка запросов – SQL (Structured Query Language – структурированный язык запросов).

Вывод: Таким образом, БД является важнейшей составной частью информационных систем, которые предназначены для хранения и обработки информации. Изначально такие системы существовали в письменном виде. Развитие средств вычислительной техники обеспечило возможность для создания и широкого использования автоматизированных информационных систем. Для управления данными и обеспечения эффективности доступа к ним были созданы системы управления данными.

СУБД называют программную систему, предназначенную для создания ЭВМ  общей базы данных для множества  приложений, поддержания ее в актуальном состоянии и обеспечения эффективности  доступа пользователей к содержащимся в ней данным в рамках предоставленных  им полномочий. По существу, система управления базами данных служит посредником между пользователями и базой данных.

 

2. Основные понятия реляционных баз данных.

Понятие реляционный (англ. relation — отношение) связано с разработками известного американского специалиста в области систем баз данных, сотрудника фирмы IBM д-ра Е. Кодда, которым впервые был применен термин «реляционная модель данных».

Реляционная модель ориентирована  на организацию данных в виде двумерных  таблиц. Каждая реляционная таблица  представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

• каждый элемент таблицы - один элемент данных;
• повторяющиеся группы отсутствуют;
• все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т.д.) и длину;
• каждый столбец имеет уникальное имя;
• одинаковые строки в таблице отсутствуют;
• порядок следования строк и столбцов может быть произвольным. Таблица такого рода называется отношением.

База данных, построенная с помощью  отношений, называется реляционной базой данных.

Каждому классу объектов материального  мира ставится в соответствие некоторое  множество атрибутов. Отдельный  объект класса описывается строкой  значений атрибутов. Эту строку называют кортежем. Всему классу объектов соответствует множество картежей, называемое отношением. Набор атрибутов называют схемой отношений. (Абстрагируясь от терминов, можно сказать, что отношение – это таблица, кортеж – строка таблицы, а схема отношений – шапка таблицы).

Для того чтобы таблицы можно  было связать между собой, используют первичные ключи, то есть те атрибуты таблиц, которые однозначно указывают на строки. Связи между первичными ключами определяются с помощью указателей. Первичные ключи позволяют не только связать между собой разные таблицы, но и выполнить быстрый поиск данных для представления их в запросе, форме на экране или в отчете на принтере. Ключ, состоящий из нескольких полей, называют составным.

Вывод: Реляционной считается такая база данных, в которой все данные представлены для пользователя в виде прямоугольных таблиц значений данных. Таблица состоит из строк и столбцов и имеет имя, уникальное внутри базы данных. Таблица отражает тип объекта реального мира (сущность), а каждая ее строка — конкретный объект.

 

3. Проектирование баз данных.

Проект базы данных надо начинается с анализа предметной области  и выявления требований к ней  отдельных пользователей (сотрудников  организации, для которых создается  база данных). Объединяя частные  представления о содержимом базы данных, полученные в результате опроса пользователей, и свои представления  о данных, которые могут потребоваться  в будущих приложениях, администратор  базы данных сначала создает обобщенное неформальное описание создаваемой  базы данных.

 

3.1. Инфологическое проектирование.

Первым этапом и самым главным  этапом в процессе проектирования и  создания базы данных, является разработка инфологической модели. Это неформальное описание создаваемой базы данных выполняется с использованием естественного языка, математических формул, таблиц, графиков и других средств, понятных всем людям, работающих над проектированием базы данных.

Такая человеко-ориентированная модель полностью независима от физических параметров среды хранения данных. В конце концов, этой средой может быть память человека, а не ЭВМ. Поэтому инфологическая модель не должна изменяться до тех пор, пока какие-то изменения в реальном мире не потребуют изменения в ней некоторого определения, чтобы эта модель продолжала отражать предметную область.

Такая модель создаётся без ориентации на какую-либо конкретную СУБД и модель данных. Инфологическую модель так же называют концептуальной и семантической.

Чаще всего концептуальная модель базы данных включает в себя:

 - описание информационных объектов, или понятий предметной области и связей между ними.

- описание ограничений целостности, т.е. требований к допустимым значениям данных и к связям между ними.

 

3.1.1 Модель «сущность-связь».

Модель «сущность-связь» (ER-модель) (англ. entity-relationship model, ERM) — модель данных, позволяющая описывать концептуальные схемы предметной области. Модель «сущность-связь» была предложена в 1976 году Питером Пин-Шен Ченом.

Основные элементы ER-моделей:

- объекты (сущности);

- атрибуты объектов;

- связи между объектами.

  Сущность – любой различимый объект (объект, который мы можем отличить от другого), информацию о котором необходимо хранить в базе данных. Сущностями могут быть люди, места, самолеты, рейсы, вкус, цвет и т.д.

  Атрибут – поименованная характеристика сущности. Его наименование должно быть уникальным для конкретного типа сущности, но может быть одинаковым для различного типа сущностей.

Связь – ассоциирование двух или более сущностей.

ER-модель используется при концептуальном  проектировании баз данных. С  её помощью можно выделить  ключевые сущности и обозначить  связи, которые могут устанавливаться  между этими сущностями.

Во время проектирования баз  данных происходит преобразование ER-модели в конкретную схему базы данных на основе выбранной модели данных (реляционной, объектной, сетевой или др.).

ER-модель представляет собой  формальную конструкцию, которая  сама по себе не предписывает  никаких графических средств  её визуализации. В качестве стандартной  графической нотации, с помощью  которой можно визуализировать  ER-модель, была предложена диаграмма  сущность-связь (ER-диаграмма) (англ. entity-relationship diagram, ERD).

Основные преимущества ER-моделей:

 - наглядность;

 - модели позволяют проектировать базы данных с большим количеством объектов и атрибутов;

ER-модели реализованы во многих  системах автоматизированного проектирования  баз данных (например, ERWin).

Между двумя сущностям, например, А  и В возможны четыре типа связей:

Первый тип – связь ОДИН-К-ОДНОМУ (1:1): в каждый момент времени каждому  представителю (экземпляру) сущности А соответствует 1 или 0 представителей сущности В. Например, студент может не "заработать" стипендию, получить обычную или одну из повышенных стипендий.

 

 

Второй тип – связь ОДИН-КО-МНОГИМ (1:М): одному представителю сущности А соответствуют 0, 1 или несколько представителей сущности В. Например, квартира может пустовать, в ней может жить один или несколько жильцов.

 

 

Так как между двумя сущностями возможны связи в обоих направлениях, то существует ещё два типа связи  МНОГИЕ-К-ОДНОМУ (М: 1) и МНОГИЕ-КО-МНОГИМ (М: М).

При установлении связи между двумя  таблицами одна из них будет являться главной (родительской), а вторая —  подчиненной (дочерней). Различие между  ними несколько упрощенно можно  пояснить следующим образом. В главной  таблице всегда доступны все содержащиеся в ней записи. В подчиненной  же таблице доступны только те записи, у которых значение атрибутов  внешнего ключа совпадает со значением  соответствующих атрибутов текущей  записи главной таблицы. Причем изменение  текущей записи главной таблицы  приведет к изменению множества  доступных записей подчиненной  таблицы, а изменение текущей  записи в подчиненной таблице  не вы зовет никаких изменений  ни в одной из таблиц. На практике часто связывают более двух таблиц. Одна и та же таблица может быть главной по отношению к одной  таблице и подчиненной по отношению  к другой. Или у одной главной  таблицы может находиться в подчинении не одна, а несколько таблиц. Однако подчиненная таблица не может  управляться двумя таблицами. Таким  образом, у главной таблицы может  быть несколько подчиненных, но у  подчиненной таблицы может быть только одна главная.