Лабораторная работа 4. Основы организации баз данных

Лабораторная работа 4

Основы организации баз данных

Цель: Изучение базы данных как важнейшего компонента информационных систем. Рассмотрение основных возможности СУБД Microsoft Office Access, получение практических навыков по проектированию базы данных.

1. Теоретические сведения

1.1 Разработка модели базы данных. СУБД Microsoft Office Access. Общие сведения

База данных представляет собой компьютерный аналог организованной информации. Обычно элементы информации объединяет общая тема или назначение, как, например, список сотрудников, приведенный ниже:

Таблица 1. Список данных, как элемент базы данных

Код	Фамилия	Имя	Должность	Дата найма
1	Дэйл	Марта	Продавец	1 мая 1992 г
2	Фулер	Джоанна	Менеджер по продажам	1 августа 1992 г
3	Ли	Марк	Продавец	1 апреля 1992 г
4	Пенн	Дэниел	Продавец	3 мая 1993

Список организован в виде столбцов и строк, называемых полями и записями. Каждому сотруднику соответствует отдельная запись, а каждое поле содержит определенную характеристику сотрудника: имя, фамилию, дату поступления на работу и тому подобное.

Внешне база данных, которая содержит только одну таблицу, похожа на обычный список, представленный на бумаге. Но поскольку информация хранится в электронном формате, ее можно сортировать и отображать различными способами, используя с максимальным эффектом.

Важнейшая цель проектирования информационной системы - 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.

Основными объектами концептуальной модели являются сущности и связи.

Сущность - некоторый обособленный объект или событие моделируемой системы, имеющий определенный набор свойств - атрибутов. Отдельный элемент этого множества называется "экземпляром сущности". Сущность может обладать одним или несколькими атрибутами, которые однозначно идентифицируют каждый образец сущности, и может обладать любым количеством связей с другими сущностями.

Правила для атрибутов сущности:

• Каждый атрибут должен иметь уникальное имя.

• Сущность может обладать любым количеством атрибутов.

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

• Для каждого экземпляра сущности должно существовать значение каждого его атрибута.

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

Каждая сущность может обладать любым количеством связей с другими сущностями.

Сущность является независимой, если каждый ее экземпляр может быть однозначно идентифицирован без определения его связей с другими сущностями.

Сущность называется зависимой, если однозначная идентификация ее экземпляра зависит от его связей с другими сущностями.

Сущность может обладать атрибутами, которые наследуются через связь с родительской сущностью. Последние обычно являются внешними ключами 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.

Связь изображается линией, проводимой между сущностью-родителем и сущностью-потомком.

Связи дается имя, выражаемое грамматической формой глагола. 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").

Простые программы, которые хранят данные только в одной таблице, часто называют плоскими базами данных. Более сложные программы (типа Microsoft Access) хранят информацию в нескольких связанных (related) между собой таблицах и поэтому называются реляционными базами данных. При правильной организации информации все таблицы можно трактовать как единую область памяти и извлекать из них данные в соответствии с возникающими потребностями.

Система Microsoft Access является одним из основных компонентов Microsoft Office и предназначена для работы с реляционными базами данных. Особенность данной СУБД: вся информация базы данных хранится в одном файле (*.mdb). Кроме информации таблиц, в этом же файле сохраняются компоненты приложения для работы с базой данных - экранные формы, отчеты, запросы, программные модули.

На следующем рисунке представлено окно базы данных, где перечислены все типы объектов.

Рисунок 1 – Типы объектов Microsoft Access

Из всех типов объектов только таблицы предназначены для хранения информации. Остальные используются для просмотра, редактирования, обработки и анализа данных - иначе говоря, для обеспечения эффективного доступа к информации.

Поскольку Access входит в состав Microsoft Office, он обладает многими чертами, характерными для приложений Office, и может обмениваться с ними информацией. Например, работая в Access, можно открывать и редактировать файлы с помощью кнопок, команд и клавиш, а также использовать буфер обмена Office для копирования данных из таких программ, как Microsoft Word или Microsoft Excel.

1.2 Начало работы с Microsoft Access

Процесс создания базы данных рассмотрим на примере модели базы данных информационной системы "Телефонный справочник".

Постановка задачи. Составить простой телефонный справочник в виде обычного списка телефонов с указанием для каждого телефона номера, имени абонента, его адреса и его категории (друзья, родственники, мастерские, магазины и т.д.).

1. На панели задачи щелкните на кнопке Пуск (Start), укажите на Программы (Programs) и щелкните на кнопке Microsoft Access. При первом открытии Access окно программы выглядит следующим образом (рис.2).

Рисунок 2. – Окно программы Microsoft Access

1. При запуске системы появляется диалоговое окно для выбора режима работы (рис. 3), в котором следует выбрать пункт Новая база данных...

Рисунок 3. - Создание файла

1. После выбора первого пункта появляется окно для задания пути сохранения и имени новой базы. Вам будет предложено задать имя файла создаваемой базы данных (выберите свой каталог и укажите имя файла, например, telephone)..

Обратите внимание, что в MS Access, имя файла задается ДО создания новой базы, а не ПОСЛЕ того, как вся работа проделана и остается только сохранить результат (как, например, в MS Word или Excel). Сделано это из соображений обеспечения сохранности данных. Все изменения, вносимые в базу данных, сразу же отображаются и в ее файлах (а поэтому программе с самого начала надо знать их имена). Таким образом, сводится к минимуму риск потери важных данных даже при непредвиденных сбоях (например таких, как отключение электропитания).

1. Перед вами откроется окно "База данных" (рис. 4). Это окно является исходным элементом управления Microsoft Access. На левой панели окна "База данных" сосредоточены элементы управления для вызова всех типов объектов Access (таблицы, запросы, формы и т.д.). На правой - элементы управления для создания новых объектов. Сюда же добавляются и создаваемые объекты. Окно имеет панель инструментов для осуществления основных операций с объектами (открытие, редактирование, удаление и т.п.).

Рисунок 4. -  Окно базы данных

1. Далее необходимо задать структуру таблиц. Выберем пункт Создание таблицы в режиме конструктора (рис. 4) и опишем структуру главной таблицы базы данных, т.е. зададим имя, тип, размер каждого поля таблицы, а также первичный ключ (если необходимо), индексированные поля и подпись (рис. 5).

В верхней части окна находится создаваемый или модифицируемый макет таблицы, который представляет собой список полей с указанием имени поля, типа данных и описания (необязательный параметр).

В столбце "Имя поля" набирается произвольное имя поля, а в следующем столбце ("Тип данных") указывается тип для этого поля. Тип данных можно выбрать из раскрывающегося списка.

В нижней части окна задаются индивидуальные свойства для каждого поля. Наборы свойств могут различаться, их состав определяется указанным типом данных поля. При необходимости вы можете изменять значения свойств (в рамках допустимого для выбранного типа данных).

Рисунок 5. - Описание структуры таблицы в конструкторе

1. Задайте структуру основной таблицы проектируемой нами базы данных. Будем считать, что все данные в нашей базе - текстовые. Задайте имена полей, их описания и длины, согласно приведенной ниже таблице:

Таблица 2. Структура таблицы «Телефоны»

Имя поля	Описание	Длина
Номер	Номер телефона	12
Имя	Имя абонента	25
Адрес	Адрес абонента	40
Код_категории	Категория абонента	2

1. Укажите наличие ключевого поля (в нашем примере поле "Номер"). Это можно сделать через контекстное меню (нажав правой кнопкой мыши на строке соответствующего поля и выбрав пункт "Ключевое поле" выпавшего меню), дав команду меню "Правка > Ключевое поле" или нажав на кнопку панели инструментов Microsoft Access. О том, что поле задано ключевым, свидетельствует значок ключа рядом с именем поля в окне проектирования структуры таблицы

2. По окончании описания структуры таблицы даем команду Сохранить (на стандартной панели инструментов, в меню - раздел Файл, или при закрытии окна конструктора) и задаем название таблицы - "ТЕЛЕФОНЫ". Закройте окно проектирования структуры таблиц и обратите внимание на то, что в окне "База данных" появились новые элементы - только что созданные таблицы. Обратите также внимание, что созданная таблица была сохранена не в виде отдельного файла на диске, а в структуре базы данных.

3. Категорию абонента в созданной таблице мы обозначили кодом. Это было сделано с расчетом, что в структуре базы данных будет еще одна таблица с расшифровками кодов (словарь категорий). Такой подход имеет ряд преимуществ, к которым можно отнести, например, упрощение (автоматизацию) ввода данных об абонентах, гибкое управление списком категорий, исключение ошибок в обозначении категорий, экономию ресурсов памяти компьютера и др. Создайте с помощью конструктора таблицу - словарь категорий. Пусть все поля в ней будут текстовыми. Их имена, описания и длины приведены в таблице 3.

Таблица 3. Структура таблицы «Категории»

Имя поля	Описание	Длина
Код	Код_категории	2
Наименование	Наименование категории	12

Обязательно задайте ключевое поле - "Код". Сохраните таблицу под именем "КАТЕГОРИИ"

1. В структуре нашей базы данных уже есть две таблицы. Однако, они пока существуют независимо и наша цель сделать так, чтобы в таблице "ТЕЛЕФОНЫ" вместо кодов категорий абонентов подставлялись их полные наименования из таблицы "КАТЕГОРИИ". Для этого необходимо настроить подстановочные параметры поля "Код_категории", а также задать параметры связей между таблицами.

2. Откройте таблицу "ТЕЛЕФОНЫ" в режиме конструктора, перейдите к типу данных поля "Код_категории" и из раскрывающегося списка выберите "Мастер подстановок". Перед вами откроется диалоговое окно, где вам будет предложен ряд вопросов о параметрах настраиваемого подстановочного поля (см. рис. 6).