~1 (Базы данных. Создание форм и отчетов (на примере ACCESS)), страница 3

В реальном мире управления информацией данные часто являются неизвестными или неполными: неизвестен телефонный номер, не захотели указать возраст. Такие пропуски информации создают «дыры» в таблицах. Проблема, конечно, состоит не в простой неприглядности подобных дыр. Опасность состоит в том, что из-за них база данных может стать противоречивой. Чтобы сохранить целостность данных в реляционной модели, так же, как и в правилах Кодда, для обработки пропущенной информации используется понятие нуля.

«Нуль» не означает пустое поле или обычный математический нуль. Он отображает тот факт, что значение неизвестно, недоступно или неприменимо. Существенно, что использование нулей инициирует переход с двухзначной логики (да/нет) на трехзначную (да/нет/может быть). С точки зрения другого эксперта по реляционным системам, Дейта, нули не являются полноценным решением проблемы пропусков информации. Тем не менее они являются составной частью большинства официальных стандартов различных реляционных СУБД.

Целостность – очень сложный и серьезный вопрос при управлении реляционными базами данных. Несогласованность между данными может возникать по целому ряду причин. Несогласованность или противоречивость данных может возникать вследствие сбоя системы – проблемы с аппаратным обеспечением, ошибки в программном обеспечении или логической ошибки в приложениях. Реляционные системы управления базами данных защищают данные от такого типа несогласованности, гарантируя, что команда либо будет исполнена до конца, либо будет полностью отменена. Этот процесс обычно называют управлением транзакциями.

Другой тип целостности, называемый объектной целостностью, связан с корректным проектированием базы данных. Объектная целостность требует, чтобы ни один первичный ключ не имел нулевого значения.

Третий тип целостности, называемой ссылочной целостностью, означает непротиворечивость между частями информации, повторяющимися в разных таблицах. Например, если вы изменяете неправильно введенный номер карточки страхового полиса в одной таблице, другие таблицы, содержащие эту же информацию, продолжают ссылаться на старый номер, поэтому необходимо обновить и эти таблицы. Чрезвычайно важно, чтобы при изменении информации в одном месте, она соответственно изменялась и во всех других местах. Кроме того, по определению Кодда, ограничения на целостность должны:

• Определяться на языке высокого уровня, используемом системой для всех других целей;

• Храниться в словаре данных, а не в программных приложениях.

Эти возможности в том или ином виде реализованы в большинстве систем.

Проектирование баз данных

Процесс, в ходе которого решается, какой вид будет у вновь создаваемой БД, называется проектированием базы данных. На этапе проектирования необходимо предусмотреть все возможные действия , которые могут возникнуть на различных этапах жизненного цикла БД (рис.2).

	Процедуры, выполняемые на этапах жизненного цикла БД
Проектирование		Создание				Эксплуатация
Анализ предметной области и запросов к БД		Генерация схемы БД		Реорганизация БД		Организация доступа к базам данных				Контроль состояния БД
Интеграция пользовательских представлений		Подготовка среды хранения		Реструктуризация БД		Поиск и обновление данных				Сбор и анализ статистики использования БД
Выбор средства реализации		Ввод и контроль данных		Реформатизация БД		Вывод отчетов				Контроль целостности БД
Логическое проектирование		Загрузка и корректировка БД				Разграничение доступа				Копирование и восстановление БД
Физическое проектирование						Инициирование и завершение работы с СУБД

Рис. 2

Анализ предметной области и запросов к БД.

На данном этапе необходимо проанализировать запросы пользователей, выбрать информационные объекты и их характеристики и на основе анализа структурировать предметную область (рис. 3).

Анализ предметной области целесообразно разбить на три фазы:

• Анализ концептуальных требований и информационных потребностей;

• Выявление информационных объектов и связей между ними;

• Построение концептуальной модели предметной области и проектирование концептуальной схемы БД

Объекты реального мира		Ограничения эксплуатации (технология)				Входные / выходные/ документы
		Уровень реальности
Описания объектов предметной области				Внешние пользовательские представления (описание функций приложений – задач)
		Уровень концептуального проектирования
Описание предметной области на языке описания данных выбранной СУБД			Описание входных и выходных форм документов и функций обработки данных на языках описания входных и выходных форм запросов выбранной СУБД
		Уровень формальных текстов (логическое проектирование)

Описание Уровень физической Библиотека Библиотека

базы реализации входных и запросов

данных вых. форм

Рис. 3

Анализ концептуальных требований

На этапе анализа концептуальных требований и информационных потребностей необходимо решить следующие задачи:

• Анализ требований пользователей к БД (концептуальных требований);

• Выявление имеющихся задач по обработке информации, которая должна быть представлена в БД (анализ приложений);

• Выявление перспективных задач (перспективных приложений);

• Документирование результатов анализа.

Требования пользователей к разрабатываемой БД представляют собой список запросов с указанием их интенсивности и объемов данных. Эти сведения разработчики получают в диалоге с будущими пользователями БД. Здесь же выясняются требования к вводу, обновлению и корректировке информации. Требования пользователей уточняются и дополняются при анализе имеющихся и перспективных приложений.

Например, в случае разработки БД для ведения электронной документации учебного заведения необходимо получить ответы на вопросы:

1. Сколько учеников учится в школе?

2. Сколько смен и классов в школе?

3. Как распределены учащиеся по классам и сменам?

4. Сколько предметов дается по каждой параллели и в каких объемах?

5. Сколько имеется учебных классов?

6. Сколько преподавателей в школе их специализация и классность?

7. Как часто обновляется информация в БД?

8. Какие существуют виды отчетов, справок и диаграмм?

Необходимо решить задачи:

1. Ведения личных дел учащихся

2. Ведения классных журналов

3. Составление расписания занятий

4. Ведения табеля рабочего времени преподавателей

На основе информации хранящейся в БД необходимо выдавать следующие отчеты:

1. Табель успеваемости

2. Ведомость успеваемости и посещаемости класса

3. Динамика роста успеваемости по классам и школе

4. Отчет по успеваемости за год

5. Таблица мониторинга учебного процесса

6. Статистические данные по количеству учащихся

7. Результаты тестирования

8. Результаты работы учителей

9. Результаты выпускных экзаменов

10. Качество знаний учащихся

11. Отчет по предмету

12. Табель по питанию

13. Акт о несчастном случае

14. Протокол экзамена за курс средней школы

15. Сведения о травматизме за учебный год

16. Сведения подаваемые классным руководителем за четверть

17. Список выбывших учащихся

18. Движение за год

19. Список оставшихся на второй год

20. График результатов успеваемости по четвертям

21. График итогов успеваемости по годам

Выявление информационных объектов и связей между ними

Вторая фаза анализа предметной области состоит в выборе информационных объектов, задании необходимых свойств для каждого объекта, выявлении связей между объектами, определении ограничений, накладываемых на информационные объекты, типы связей между ним, характеристики информационных объектов.

При выборе информационных объектов необходимо ответить на ряд вопросов:

1. На какие таблицы можно разбить данные, подлежащие хранению в БД?

2. Какое имя можно присвоить каждой таблице?

3. Какие наиболее интересные характеристики (с точки зрения пользователя) можно выделить?

4. Какие имена можно присвоить выбранным характеристикам?

В нашем случае предполагается завести следующие таблицы (рис 4):

Школа	Класс	Предметы	Ученики	Учителя	Оценки
Номер	Класс	Предмет	Класс	Фамилия	Класс
Телефон	Смена		Фамилия	Имя Отчест	Предмет
Директор			Имя	Предмет	Фамилия
					Имя
					Дата
					Оценка

Рис. 4

Выделим связи между информационными объектами (рис.5)

Класс

Класс

Смена