Дизайн базы данных - это процесс создания схемы базы данных и определения требуемых ограничений целостности.

Основная задача:

- Сохранение в базе данных всей необходимой вам информации.

- Возможность получения данных по всем необходимым запросам.

- Уменьшить избыточность и дублирование данных.

- Обеспечение целостности и дублирования данных

Проектирование базы данных осуществляется в 3 этапа: концептуальный (концептуальный), логический (datalohic), физический.

Концептуальный дизайн - это процесс создания конечной (инфологической) модели данных предприятия (абстрактная структура базы данных) посредством моделирования данных без учета физических условий (аппаратного и программного обеспечения).

Концептуальный (инфологический) дизайн - это создание семантической модели предметной области (информационная модель самого высокого уровня абстракции). Эта модель создается без ссылки на СУБД и модель данных. Концептуальная модель базы данных состоит из описания информационных объектов (понятий предметной области) со ссылками между ними и описанием ограничений целостности, то есть требований к допустимому значению этих связей между ними.

Логический дизайн-передача проекта во внутреннюю модель базы данных (СУБД).

Логический (datalogical) дизайн - это создание схемы базы данных с использованием реляционной модели данных.

Даталогическая модель представляет собой набор схем отношений, указывающих первичные ключи и отношения между отношениями, которые являются внешними ключами.

Физический дизайн - это создание схемы базы данных для конкретной системы управления базами данных (например, Access).

Существует еще одна версия этапов разработки базы данных:

Этап 1: постановка задачи

Этап 2: анализ предметной области.

Этап 3: создать модель.

Этап 4: Выбор способов предоставления информационных и программных инструментов.

Этап 5: создание компьютерной модели объекта.

Шаг 6: Работа с созданной базой данных.

CASE-инструменты системных аналитиков для проектирования и разработки. Цель инструментов CASE - отделить процессы проектирования от программирования. Технологии CASE (Computer Aided Software Engineering) представляют собой набор методологий для анализа, проектирования, разработки, обслуживания сложных программных систем, поддерживаемых набором взаимосвязанных средств автоматизации. CASE-программные средства и средства разработки программного обеспечения для разработки программного обеспечения для обеспечения высококачественного программного обеспечения, отсутствия ошибок и простого обслуживания программных продуктов. Также CASE представляет собой набор методов и средств проектирования информационных инструментов с помощью инструментов CASE.

Технология Case - это методология проектирования ИС и набор инструментов, которые могут использоваться для визуального моделирования предметной области, а также для анализа модели на разных этапах разработки и проектирования, а также для разработки приложения, адаптированного к потребностям пользователей.

Средства автоматизации разработки программного обеспечения - это инструменты для автоматизации процессов проектирования и разработки программного обеспечения для системного аналитика, а также разработчика программного обеспечения и программиста. Первоначально инструменты Case рассматривались только как инструменты, которые упрощали наиболее трудоемкие процессы анализа и проектирования, но позже инструменты Case считались программными инструментами для поддержки жизненных циклов программного обеспечения.

Основной целью технологий CASE является разделение процессов разработки и кодирования программного обеспечения и следующих процессов разработки, а также максимальная автоматизация процесса разработки. Поэтому существуют два совершенно разных подхода к дизайну: структурный и объектно-ориентированный.

Структурный подход предлагает разложение (разделение) задачи на функции, требующие автоматизации. Функции, в свою очередь, делятся на подфункции, задачи и процедуры. И в конце иерархии функций создается в определенном порядке передача информации между функциями

Этот подход также использует общие методологии, моделируя различные информационные системы, а именно

SADT (метод структурированного анализа и проектирования), DFD (диаграммы потоков данных) и ERD (диаграммы отношений сущностей).

В этом подходе есть три основные модели:

функциональный, информационный и динамический

Этот подход реализуется Bpwin, Erwin, Business Studio, бизнес-моделью IBM WebSphere и Sybase Power Designer.

В объектно-ориентированном подходе основным инструментом является язык UML, унифицированный язык моделирования, который может визуализировать и документировать объектно-ориентированные системы, которые сосредоточены на разработке ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ. UML имеет систему разных диаграмм для построения понимания разрабатываемой системы.

Этот подход реализуют Rational Rose и ARIS.

Case способен анализировать и программировать программные инструменты, дизайн-интерфейс, документ и создавать структурный код на любом языке программирования.

Инструменты дела делятся на типы и категории:

Типы (это отражает функциональную направленность на различные процессы жизненного цикла разработки программного обеспечения и совпадает с составом компонентов крупных интегрированных систем Case):

инструменты анализа, предназначенные для создания и анализа модели домена (Bpwin (логические работы).

инструменты анализа и проектирования, которые поддерживают самые известные методологии проектирования, создавая с ними спецификации проекта. В качестве вывода здесь приведены спецификации компонентов и интерфейсов системы, системная архитектура, алгоритмы m структуры данных.

инструменты проектирования баз данных, которые моделируют данные и генерируют схемы баз данных (в SQL) для систем управления базами данных. Это Erwin (Logic works) и DataBase Designer (Oracle) и Designer / 2000.

инструменты разработки приложений (Developer / 2000), Delphi).

инструменты реинжиниринга, которые анализируют программные коды и схемы баз данных, а также формируют с их помощью различные модели и спецификации проектов. Анализ схемы базы данных и инструменты генерации ERD имеют Designer / 2000, Erwin. При анализе программных кодов наиболее известными являются объектно-ориентированные инструменты Case, которые помогают реинжиниринговым программам на C (Rational Rose).

Вспомогательные типы

инструменты планирования и управления проектами (Microsoft Project).

инструменты управления конфигурацией (PVCS (Intersolv)).

инструменты тестирования (Quality Works (сегментное программное обеспечение)).

инструменты документации (SoDA (Rational Software)).

На всех этапах разработки базы данных Эрвин показывает структуру и основные элементы создаваемой базы данных. Это инструмент разработки, который автоматически создает таблицы и генерирует тысячи строк текста для хранимых процедур и триггеров для систем управления базами данных. Эрвин ускоряет создание приложений обработки данных.

С дизайном базы данных Erwin проще. Для этого вы создаете графическую модель E-R (объектное отношение), которая соответствует требованиям к данным, и вы вводите бизнес-правила для создания логической модели, которая отображает элементы, атрибуты, отношения и группировки. Erwin может манипулировать атрибутами буксировки, вносить изменения, а также нормализовать во время создания базы данных. Вы можете редактировать непосредственно на диаграммах. Это означает внесение изменений в модель без открытия специальных диалоговых окон. С помощью отчетов, которые генерируются системой, проверяется правильность созданной базы данных.

Erwin - это не только инструмент для рисования, но и автоматизирует дизайн. Ссылочная целостность базы данных обеспечивается автоматической передачей ключей. Модели данных, созданные в Erwine, можно редактировать, просматривать и печатать различными способами. И с RPTwin (который имеет графический интерфейс и способен генерировать отчеты), так и инструменты для просмотра пользовательских режимов, которые обеспечивают контроль над отображением содержимого отчета, вы можете реализовать те же стандарты дизайна и параметры отображения для всех моделей.

Erwin - это инструмент для быстрого создания базы данных. Эрвин оптимизирует модель для соответствия физическим характеристикам требуемой базы данных. Поскольку Эрвин самостоятельно соглашается на логическую и физическую схему и преобразует логические конструкции (например, многие-ко-многим) в их реализацию на физическом уровне. Внедрение как прямого, так и обратного проектирования в Erwin достигается посредством естественной динамической связи между моделью и базой данных. С помощью этой ассоциации Erwin создает таблицы, представления, индексы, правила для поддержания целостности ссылок (первичные и внешние ключи), устанавливает значения по умолчанию и ограничения для доменов / столбцов. В Erwine ссылочная целостность обеспечивается многими оптимизированными шаблонами триггеров, а также мощным макроязыком, который создает собственные триггеры и хранимые процедуры. Для точной оценки и характера роста базы данных или хранилища данных существуют средства расчета объема, который способствует эффективному распределению системных ресурсов и планированию пропускной способности.

База данных разработана и создана без написания SQL-предложений. Поскольку физическая схема основана на описательной логической модели, создаваемая база данных будет полностью документирована. Кроме того, можно реконструировать существующие базы данных, построив модель непосредственно из ее таблиц. Erwin поддерживает Oracle, Microsoft SQL Server, Sybase, Informix и другие. Та же модель может использоваться для разработки нескольких баз данных (или для перемещения приложения с одной платформы системы управления базами данных на другую.



2.2 Операции исчисления отношений БД проекта программного обеспечения

Допустим, что имеется БД, обладающая следующей структурой: отношение РАБОТНИКИ (РАБОТ _НОМ. РАБОТ _ИМЯ, РАБОТ _СТИП, ГР_НОМ) и отношение ОФИСЫ (ГРНОМ. ГРКОЛ, ГР СТАР). Предположим, что необходимо узнать имена и номера студенческих билетов у студентов, являющихся старостами групп с количеством студентов больше 25. Если бы для формулировки такого запроса использовалась реляционная алгебра, то мы получили бы алгебраическое выражение, которое читалось бы. например, следующим образом:

· выполнить соединение отношений РАБОТНИКИ и ОФИСЫ по условию РАБОТ _НОМ = ГРСТАР:

· ограничить полученное отношение по условию ГР_КОЛ>25;

· спроецировать результат предыдущей операции на атрибут РАБОТ_ИМЯ РАБОТ _НОМ.

Здесь пошагово сформулирована последовательность выполнения запроса к БД, каждый из которых соответствует одной реляционной операции. Если же сформулировать тот же запрос с использованием реляционного исчисления, то мы получили бы формулу, которую можно было бы прочитать, например, следующим образом: Выдать РАБОТ_ИМЯ и РАБОТ_НОМ для таких студентов, чтобы существовала группа с таким же значением ГР_СТАР и значением ГРКОЛ. большим. Представление информационных услуг может быть орудием экономической и политической экспансии. Многие БД представляют собой лишь часть высокоавтоматизированных институтов конъюнктуры и прогнозов. Ведущие информационные центры наращивают в первую очередь аналитически потенциал своих предприятий. Во второй формулировке мы указали лишь характеристики результирующего отношения, но ничего не сказали о способе его формирования. В этом случае СУБД должна сама решить, что за операции и в каком порядке нужно выполнить над отношениями РАБОТНИКИ и ОФИСЫ[8]. Оба рассмотренных в примере способа на самом деле эквивалентны, и существуют не очень сложные правила преобразования одного в другой. Базисными понятиями реляционного исчисления являются понятие переменной с определенной для нее областью допустимых значений и понятие правильно построенной формулы, опирающейся на переменные и специальные функции.

В зависимости от того, какова область определения переменной, исчисление кортежа и исчисление области различаются. При вычислении кортежей областями определения переменных являются отношения базы данных, то есть допустимое значение каждой переменной является кортежем определенного отношения. Предоставление информационных услуг может быть инструментом экономической и политической экспансии.

База данных представляет собой лишь часть высоко автоматизированных учреждений, рыночных условий и прогнозов. Ведущие информационные центры в первую очередь увеличивают аналитический потенциал своих предприятий. В доменном вычислении доменами, где определены атрибуты отношений базы данных, являются области определения переменной, то есть допустимое значение каждой переменной является значением определенного домена. Для определения кортежной переменной используется оператор RANGE. Например, для того, чтобы определить переменную РАБОТНИК, областью определения которой является отношение РАБОТНИКИ, нужно употребить конструкцию

· RANGE РАБОТНИК IS РАБОТНИКИ

Из этого определения следует, что в любой момент времени переменная РАБОТНИК представляет некоторый кортеж отношения РАБОТНИКИ. При использовании кортежных переменных в формулах можно ссылаться на значение атрибута переменной. Например, для того, чтобы сослаться на значение атрибута РАБОТ_ИМЯ переменной РАБОТНИК, нужно употребить конструкцию РАБОТНИК. РАБОТ_ИМЯ. Представление информационных услуг может быть орудием экономической и политической экспансии. Многие БД представляют собой лишь часть высокоавтоматизированных институтов конъюнктуры и прогнозов. Ведущие информационные центры наращивают в первую очередь аналитически потенциал своих предприятий. Правильно построенные формулы служат для выражения условий, накладываемых на кортежные переменные. В основе таких формул лежат простые сравнения, представляющие собой операции сравнения значений атрибутов переменных или литерально заданных констант. Например, конструкция "РАБОТНИК. РАБОТ_НОМ=123456" является простым сравнением. Более сложные варианты правильно построенных формул реализуются с помощью логических связок NOT. AND. OR и IF ... THEN.

Представление информационных услуг может быть орудием экономической и политической экспансии. Многие БД представляют собой лишь часть высокоавтоматизированных институтов конъюнктуры и прогнозов. Ведущие информационные центры наращивают в первую очередь аналитически потенциал своих предприятий. Наконец, допускается построение правильно построенных формул с помощью кванторов. Если F - это правильно построенная формула, в которой участвует переменная var, то конструкции EXISTS var (F) и FORALL var (F) являются правильными. Здесь квантор EXISTS обозначает "существование", a FOR ALL - "для всех кортежей". Представление информационных услуг может быть орудием экономической и политической экспансии.

Многие БД представляют собой лишь часть высокоавтоматизированных институтов конъюнктуры и прогнозов. Ведущие информационные центры наращивают в первую очередь аналитически потенциал своих предприятий. Переменные, входящие в правильно построенные формулы, могут быть свободными или связанными. Все переменные, входящие в их состав, при построении которой не использовались кванторы, являются свободными[9].

Фактически, это означает, что если для какого-то набора значений свободных кортежных переменных при вычислении формул получено значение "истина", то эти значения кортежных переменных могут входить в результирующее отношение. Если же имя переменной использовано сразу после квантора при построении формул вида EXISTS var (F) или FOFiALL var (F) то здесь, и во всех формулах, где она использована, var - связанная переменная. Представление информационных услуг может быть орудием экономической и политической экспансии. Многие БД представляют собой лишь часть высокоавтоматизированных институтов конъюнктуры и прогнозов. Ведущие информационные центры наращивают в первую очередь аналитически потенциал своих предприятий. При вычислении значения такой правильно построенной формулы используется не одно значение связанной переменной, а вся ее область определения. Пусть РАБОТ1 и РАБОТ2 - две кортежные переменные, определенные на отношении РАБОТНИКИ. Тогда, формула:

· EXISTS РАБОТ2(РАБОТ1.РАБОТ_ЗП>РАБОТ2.РАБОТ_ЗА) для текущего кортежа переменной РАБОТ1 принимает значение "истина" только в том случае, если во всем отношении РАБОТНИКИ найдется такой кортеж, связанный с переменной РАБОТ2, что значение его атрибута РАБОТ_ЗП удовлетворяет внутреннему условию сравнения.

Правильно построенная формула

· FORALL РАБОТ2(РАБОТ1.РАБОТ_ЗП > РАБОТ2.РАБОТ_ЗП) для текущего кортежа переменной РАБОТ1 принимает значение "истина" только в том случае, если для всех кортежей отношения РАБОТНИКИ, связанных с переменной РАБОТ2, значения атрибута РАБОТ_ЗП удовлетворяют условию сравнения.

Таким образом, правильно построенные формулы обеспечивают средства выражения условия выборки из отношений БД. Чтобы можно было использовать реляционное исчисление для реальной работы с БД, требуется еще один компонент, который определяет набор и имена столбцов результирующего отношения. Представление информационных услуг может быть орудием экономической и политической экспансии. Многие БД представляют собой лишь часть высокоавтоматизированных институтов конъюнктуры и прогнозов. Ведущие информационные центры наращивают в первую очередь аналитически потенциал своих предприятий[10].

2.3 Разработка алгоритмического обеспечения процесса проектирования прикладных программных средств

Методы разработки алгоритмов и программ очень разнообразны, их можно классифицировать по различным характеристикам, наиболее важными из которых являются:

- степень автоматизации проектных работ;

- принятая методология для процесса разработки.

В зависимости от степени автоматизации алгоритмов проектирования и программ можно выделить:

- традиционные (ручные) методы проектирования;

- методы компьютерного проектирования (CASE-технология и ее элементы).

Ручное проектирование алгоритмов и программ в основном

он используется при разработке мелкомасштабной и структурной сложности программных продуктов, которые не требуют участия большого числа разработчиков. Как правило, сложность разработанных программных продуктов невелика, и в основном используются сами программные продукты.

Если эти ограничения нарушаются, производительность разработчиков значительно снижается, ухудшается качество разработки, и, как это ни парадоксально, затраты на рабочую силу и стоимость программного продукта в целом возрастают.

Автоматизированное проектирование алгоритмов и программ возникло с необходимостью сократить затраты на проектные работы, сократить время их реализации, создать стандартные «пробелы» алгоритмов и программ, неоднократно повторяющихся для различных разработок, координацию большой команды разработчиков, стандартизации алгоритмов и программ.

Автоматизация проектирования может охватывать все или отдельные этапы жизненного цикла программного продукта, а этапы работы могут быть изолированы друг от друга. Как правило, автоматизированный подход требует технического и программного «переоборудования» работы самих разработчиков (мощных компьютеров, дорогостоящих программных средств, а также повышения квалификации разработчиков и т. Д.).

Автоматизированное проектирование алгоритмов и программ возможно только для крупных компаний, специализирующихся на разработке определенного класса программных продуктов, которые занимают устойчивую позицию на рынке программного обеспечения.

Разработка алгоритмов и программ может основываться на различных подходах, среди которых наиболее распространенными являются:

- структурное проектирование программных продуктов;

- информационное моделирование предметной области и связанных с ней приложений;

- объектно-ориентированный дизайн программных продуктов.

Основой структурного проектирования является последовательная декомпозиция, целенаправленное структурирование на отдельные компоненты. Разработка структурного проектирования алгоритмов и программ приходится на 60-е годы. Методы структурного проектирования - это сложные технические и организационные принципы проектирования системы.

Типичными методами структурного проектирования являются:

- проектирование, кодирование и тестирование сверху вниз;

- модульное программирование;

- структурный дизайн (программирование) и т. д.

В зависимости от объекта структурирования выделяются:

- функционально-ориентированные методы - последовательное разложение задачи

или полная проблема на отдельных, довольно простых компонентах, которые имеют функциональную определенность;

- методы структурирования данных.

Методы разработки алгоритмов и программ очень разнообразны, их можно классифицировать по различным характеристикам, наиболее важными из которых являются:

- степень автоматизации проектных работ;

- принятая методология для процесса разработки.

В зависимости от степени автоматизации алгоритмов проектирования и программ можно выделить:

- традиционные (ручные) методы проектирования;

- методы компьютерного проектирования (CASE-технология и ее элементы).

Ручное проектирование алгоритмов и программ в основном он используется при разработке мелкомасштабной и структурной сложности программных продуктов, которые не требуют участия большого числа разработчиков. Как правило, сложность разработанных программных продуктов невелика, и в основном используются сами программные продукты.

Если эти ограничения нарушаются, производительность разработчиков значительно снижается, ухудшается качество разработки, и, как это ни парадоксально, затраты на рабочую силу и стоимость программного продукта в целом возрастают.

Автоматизированное проектирование алгоритмов и программ возникло с необходимостью сократить затраты на проектные работы, сократить время их реализации, создать стандартные «пробелы» алгоритмов и программ, неоднократно повторяющихся для различных разработок, координацию большой команды разработчиков, стандартизации алгоритмов и программ.

Автоматизация проектирования может охватывать все или отдельные этапы жизненного цикла программного продукта, а этапы работы могут быть изолированы друг от друга

от другого или сделать единый комплекс, выполняемый последовательно с течением времени. Как правило, автоматизированный подход требует технического и программного «переоборудования» работы самих разработчиков (мощных компьютеров, дорогостоящих программных средств, а также повышения квалификации разработчиков и т. Д.).

Автоматизированное проектирование алгоритмов и программ возможно только для крупных компаний, специализирующихся на разработке определенного класса программных продуктов, которые занимают устойчивую позицию на рынке программного обеспечения.

Разработка алгоритмов и программ может основываться на различных подходах, среди которых наиболее распространенными являются:

- структурное проектирование программных продуктов;

- информационное моделирование предметной области и связанных с ней приложений;

- объектно-ориентированный дизайн программных продуктов.

Основой структурного проектирования является последовательная декомпозиция, целенаправленное структурирование на отдельные компоненты. Разработка структурного проектирования алгоритмов и программ приходится на 60-е годы. Методы структурного проектирования - это сложные технические и организационные принципы проектирования системы.

Типичными методами структурного проектирования являются:

- проектирование, кодирование и тестирование сверху вниз;

- модульное программирование;

- структурный дизайн (программирование) и т. д.

В зависимости от объекта структурирования выделяются:

- функционально-ориентированные методы - последовательное разложение задачи

или полная проблема на отдельных, довольно простых компонентах, которые имеют функциональную определенность;

- методы структурирования данных. Для функционально-ориентированных методов в первую очередь учитываются данные обработки данных, в соответствии с которыми определяются состав и логика работы (алгоритмы) отдельных компонентов программного продукта. С изменением содержания функций обработки, их составом, соответствующим вводом и выводом информации требуется редизайн программного продукта. Основное внимание в структурном подходе уделяется моделированию обработки данных.

Для методов структурирования и создания моделей данных модели данных, в отношении которых устанавливается необходимый набор функций и процедур обработки. Программные продукты тесно связаны со структурой обработанных данных, изменение которых отражается в логике обработки (алгоритмах) и обязательно требует редизайна программного продукта.

Структурный подход использует:

- диаграммы потоков данных - диаграммы информационных технологий) - показать процессы и информационные потоки между ними с учетом «событий», которые инициируют процесс обработки;

* предметная область интегрированной структуры данных (модель отношения сущности, ER-диаграмма);

- диаграммы декомпозиции - структура и декомпозиция целей, функций управления, Приложения';

- блок-схемы-программная архитектура в виде иерархии между связанных с программным обеспечением с идентификацией связей между ними, подробными логика обработки данных программных модулей (блок-схемы).

Для полного понимания программного продукта также требуется описательная текстовая информация.

Информационные модели и структуры данных еще более важны для информационного моделирования предметной области на основе предоставления определяющей роли данных при разработке алгоритмов и программ. Подход появился в условиях разработки программного обеспечения для хранения и обработки данных - СУБД. Логический уровень данных применительно к СУБД реализован в виде:

* концептуальной модели базы данных -- интегрированные структуры данных под управлением СУБД;

* внешних моделей данных -- подмножество структур данных для реализации приложений.

Средствами структур данных моделируются функции предметной области, прослежи­вается взаимосвязь функций обработки, уточняется состав входной и выходной информа­ции, логика преобразования входных структур данных в выходные. Алгоритм обработки данных можно представить как совокупность процедур преобразований структур данных в соответствии с внешними моделями данных.

Выбор средств реализации базы данных определяет вид даталогических моделей и, следовательно, алгоритмы преобразования данных. В большинстве случаев используется реляционное представление данных базы данных и соответствующие реляционные языки для программирования (манипулирования) обработки данных СУБД и реализации алгорит­мов обработки. Данный подход использован во многих CASE-технологиях.

Объектно-ориентированный подход к проектированию программных продуктов осно­ван на:

* выделении классов объектов;

* установлении характерных свойств объектов и методов их обработки;

* создании иерархии классов, наследовании свойств объектов и методов их обработки.

Каждый объект объединяет как данные, так и программу обработки этих данных и от­носится к определенному классу. С помощью класса один и тот же программный код можно использовать для относящихся к нему различных объектов.

Объектный подход при разработке алгоритмов и программ предполагает:

* объектно-ориентированный анализ предметной области;

* объектно-ориентированное проектирование.

Объектно-ориентированный анализ - анализ предметной области и выбор объектов, определение свойств и методов обработки объектов, установление их отношений.

Объектно-ориентированный дизайн объединяет процесс декомпозиции и представления объектов с использованием моделей данных проектируемой системы на логическом и физическом уровнях, в статике и динамике.

Для разработки программных продуктов были разработаны объектно-ориентированные технологии, включающие специализированные языки программирования и инструменты разработки пользовательского интерфейса.

Традиционные подходы к разработке программного обеспечения всегда подчеркивали различия между данными и процессами обработки. Например, технологии моделирования данных сначала определяют данные, а затем описывают процессы, которые используют эти данные. Технологии структурного подхода ориентированы в первую очередь на процессы обработки данных с последующим созданием необходимых данных и организацией информационных потоков между связанными процессами.

Объектно-ориентированная технология разработки программного обеспечения объединяет данные и процессы в логические сущности - объекты, которые имеют способность наследовать характеристики (методы и данные) одного или нескольких объектов, тем самым обеспечивая повторное использование кода. Это приводит к значительному снижению стоимости создания программных продуктов, повышает эффективность работы программного обеспечения жизненного цикла продукта (сокращенная продолжительность стадии разработки) .Когда программа выполняется, посылается сообщение к объекту, который инициирует обработку данных объекта.

Программное обеспечение и инструменты в основном включают алгоритмические языки и их соответствующие переводчики, затем системы управления базами данных (СУБД) с инструментами языкового программирования в их среде, электронные таблицы с соответствующими средствами их конфигурации и т. Д.

Рассмотрим этапы разработки программного обеспечения.

Первый этап - постановка проблемы. На этом этапе раскрывается сущность проблемы, т. Е. Формулируется цель ее решения; определяется взаимосвязь с другими задачами; указывается периодичность решения; устанавливаются состав и формы представления исходной, промежуточной и итоговой информации.

Особое внимание в процессе разработки проблемы уделяется подробному описанию ввода, вывода (результата) и межсуточной информации.

Особенностью этого этапа технологического процесса является то, что конечный пользователь разработанной программы, который знает свою проблемную сторону, обычно имеет худшую идею о специфике и возможностях использования компьютера для решения проблемы. В свою очередь, предметная область пользователя (особенно его отдельные нюансы, которые могут повлиять на решение проблемы) часто незнакома разработчику программы, хотя он знает возможности и ограничения использования компьютеров. Эти противоречия являются основной причиной ошибок в реализации этого этапа технологического процесса разработки программы, которые затем неизбежно отражаются на последующих этапах. Следовательно, вся важность и ответственность этого этапа, требующая реализации правильной и полной формулировки проблемы, а также необходимость четкого понимания ее как разработчика программы и ее пользователя.

Второй этап в разработке программного обеспечения - это математическое описание проблемы и выбор метода ее решения. Наличие этого этапа связано с рядом причин, один из которых следует из свойств двусмысленности естественного языка, который описывает постановку проблемы. В этом отношении это формализованное описание проблемы, т. Е. Установлено и сформулировано с помощью языка математики, логических и математических отношений между исходными и конечными данными. Математическое описание проблемы обеспечивает ее ясное понимание пользователем и разработчиком программы.

Сложность и ответственность этапа математического описания проблемы и выбора (разработки) соответствующего метода ее решения часто требуют привлечения квалифицированных специалистов в области прикладной математики, со знанием таких дисциплин, как исследование операций, математическая статистика, вычислительная математика и т. д.

Третий этап технологического процесса подготовки решения компьютерных задач - алгоритмизация его решения, т. Е. Разработка оригинального или адаптационного (уточнения и коррекции) уже известного алгоритма.

Алгоритмизация - сложный творческий процесс. Основой процесса алгоритмизации является фундаментальное понятие математики и программирования - алгоритм. Алгоритм представляет собой конечный набор правил, которые однозначно раскрывают содержание и последовательность операций для систематического решения определенного класса задач на конечном числе шагов.

Любой алгоритм обладает следующими важными свойствами: детерминизм, масса, результаты и дискретность.

Детерминизм алгоритма (определенность, единственность) - свойство, определяющее уникальность результата алгоритма для тех же исходных данных. Это означает, что набор инструкций алгоритма должен быть однозначно и точно понят любым исполнителем.

Массовый характер алгоритма является свойством, определяющим пригодность алгоритма решения многих задач этого класса. Это подразумевает возможность изменения исходных данных в определенных пределах. Свойство массового характера алгоритма является определяющим фактором, обеспечивающим экономическую эффективность решения задач на компьютере, а также проблемы, решение которых выполняется один раз, целесообразность использования компьютера, как правило, диктуется неэкономическими категориями.

Результатом алгоритма является свойство, которое означает, что для любых действительных исходных данных он должен завершить свою работу через конечное число шагов (или итераций).

Дискретность алгоритма является свойством, которое означает, что можно разделить определенный алгоритмический процесс на отдельные элементарные действия.

Таким образом, алгоритм позволяет решить любую задачу из определенного класса подобных задач чисто механически.

Подготовка (адаптация) программ (кодирования) является заключительным этапом технологического процесса разработки программного обеспечения. Он предшествует началу прямой машинной реализации алгоритма решения проблемы. Процесс кодирования состоит в том, чтобы перевести описание алгоритма в один из доступных языков компьютерного программирования. В процессе компиляции компьютерной программы указывается тип и структура используемых данных, а последовательность действий, реализующих алгоритм, отражается через определенный язык программирования.

Фаза тестирования и отладки. Оба процесса функционально связаны, хотя их цели несколько отличаются.

Тестирование - это набор действий, назначенных для демонстрации правильности программы в указанных диапазонах изменений внешних условий и режимов работы программы. Цель тестирования - продемонстрировать отсутствие (или обнаружение) ошибок в разработанных программах на заранее подготовленном наборе контрольных примеров.

Процесс тестирования сопровождается концепцией «отладки», что означает набор действий, направленных на устранение ошибок в программах, начиная с момента обнаружения фактов ошибки программы и заканчивая устранением причин их возникновения.

По своей природе (причина) ошибки в программах делятся на синтаксические и логические.

Синтаксические ошибки в программе - это неправильный ввод отдельных языковых конструкций с точки зрения их правил представления для выбранного языка программирования. (ошибки обнаруживаются автоматически)

Затем проверяется логика работы программы с исходными данными. В то же время могут возникнуть следующие основные формы логических ошибок:

в какой-то момент программа не может продолжаться (обычно происходит прерывание программного обеспечения, за которым следует место в программе, где оно произошло);

программа работает, но не дает всех запланированных результатов и не останавливается (это «цикл»);

программа дает результаты и завершает свою работу, но они не совпадают с контролем полностью или частично.

После определения логических ошибок и устранения причин их возникновения программа делает соответствующие исправления и отладка продолжается.

Программа считается отлаженной, если она правильно выполнена на достаточно представительном наборе тестовых данных, который обеспечивает проверку всех ее разделов (ветвей).

Процесс тестирования и отладки программ является итеративным и считается одним из наиболее трудоемких этапов процесса разработки программы. По мнению экспертов, это может быть от 30 до 50% от общего времени, затраченного на разработку проектов, и зависит от объема и логической сложности разрабатываемых программных систем.

Чтобы снизить затраты на тестирование и отладку, специальные инструменты тестирования (такие как генераторы тестовых данных) и методы отладки (такие как метод трассировки программы, который позволяет определить, были ли задействованы все ветви программы для решения проблемы с заданным набором исходных данных) в настоящее время широко используются.

По завершении процесса тестирования и отладки программное обеспечение вместе с сопроводительной документацией передается пользователю для использования.

Основной целью сопроводительной документации является предоставление пользователю необходимых инструкций по работе с программным обеспечением. Состав сопроводительной документации обычно указывается клиентом (пользователем) и разработчиком на этапе подготовки технической спецификации программного обеспечения. Как правило, это документы, регламентирующие работу пользователя в процессе работы программы, а также содержащие информацию о программе, необходимую в случае необходимости внесения изменений и дополнений в нее.

При передаче разработанного прикладного программного обеспечения пользователю создается специальная комиссия, в которую входят представители разработчиков и клиентов (пользователей). Комиссия в соответствии с планом, разработанным и утвержденным обеими сторонами, работает над принятием и передачей программного обеспечения и подтверждающей документации. По завершении работы Комиссии выдается акт приемки и передачи.

В процессе внедрения и эксплуатации прикладного программного обеспечения могут быть выявлены различные виды ошибок, которые разработчик не обнаружил во время тестирования и отладки программного обеспечения. Поэтому при реализации довольно сложных и ответственных программных систем по согласованию с пользователем (заказчиком) с разработчиком этап работы программного обеспечения можно разделить на две подэтапы: экспериментальную (экспериментальную) и промышленную эксплуатацию.

Смысл экспериментальной операции заключается в том, чтобы внедрить разработанное программное обеспечение на сайт клиента, чтобы проверить их производительность и пользовательский опыт в решении реальных проблем в течение достаточно длительного периода времени (обычно не менее года). Только после окончания периода экспериментальной эксплуатации и устранения ошибок, выявленных в этом случае, и с учетом

Для улучшения качества работы, эффективности исправления ошибок, обнаруженной во время работы программного обеспечения, а также для реализации различных модификаций, которые могут потребоваться в процессе работы, разработчик может по согласованию с пользователем выполнить их поддержки.

Описанная схема технологического процесса разработки прикладного программного обеспечения отражает их «жизненный цикл», т. Е. Временной интервал с момента возникновения программы до момента полного отказа от ее эксплуатации.

3. Практические аспекты использования прикладного программного обеспечения при разработке базы данных

3.1 Проектирование программного приложения

Во время реализации и разработки должны быть учтены стандарты, регламентирующие правила создания и использования базы данных, такие как ГОСТ 7.70-2003, ГОСТ 34-320-96, а также РД 50-34.698-90. В соответствии с ГОСТ Р ИСО МЭК ТО 10032-2007, «постоянные данные в среде базы данных включает в себя схему и базу данных. Схема включает в себя набор постоянных данных, определенных с помощью схемы. Система управления данными использует определения данных в схеме для обеспечения доступа и управления доступом к данным в базе данных» [23].

Одним из видов прикладного программного обеспечения является система управления базами данных. Для разработки нашего программного обеспечения мы выберем базу данных Microsoft Access.

Microsoft Access относится к набору данных и объектов, относящихся к конкретной задаче. База данных Microsoft Access может содержать таблицы, запросы, формы, отчеты.

До разработки базы данных были разработаны этапы:

1. Определите цель базы данных. На первом этапе проектирования базы данных необходимо определить цель создания базы данных, ее основные функции и информацию, которую она должна содержать. То есть вам нужно определить основные темы таблицы базы данных и информацию, которую будут содержать поля таблицы. База данных должна отвечать требованиям тех, кто будет работать с ней напрямую. Для этого вам необходимо определить темы, которые должна охватывать база данных, отчеты, которые она должна выдавать, проанализировать формы, которые в настоящее время используются для записи данных, сравнить базу данных с хорошо продуманной аналогичной базой данных.

Целью работы является создание базы данных, содержащей информацию об инвентаризации и данных учета.

2. Определите таблицы, которые должна содержать база данных.

Одним из самых сложных этапов процесса проектирования базы данных является разработка таблиц, так как результаты, которые должна создавать база данных (отчеты, выходные формы и т. Д.), Не всегда дают полное представление о структуре таблицы.

При разработке таблиц вам не нужно использовать Microsoft Access. Во-первых, лучше разработать структуру на бумаге. При разработке таблиц рекомендуется придерживаться следующих основных принципов: информация в таблице не должна дублироваться; не должно быть повторений между таблицами; Когда определенная информация хранится только в одной таблице, она должна быть изменена только в одном месте. Это делает работу более эффективной, а также устраняет возможность несоответствия информации в разных таблицах [19].

Объектами предметной области, которые необходимо учитывать, являются: офисы, сотрудники.

Определение полей, необходимых в таблице

Каждая таблица содержит информацию по определенной теме, и каждое поле в таблице содержит отдельную информацию по теме таблицы. Например, таблица «Сотрудники» может содержать поля с именем сотрудников, должность, опыт работы. Таблица «Рабочие» содержит: номер кода, код офиса, номер офиса.

Таблица «Офисы» содержит следующие поля: «Офисный код», «Офис».

4. Установка индивидуального значения для каждого поля

Чтобы Microsoft Access связывал данные из разных таблиц, таких как данные клиентов и заказы клиентов, каждая таблица должна содержать поле или набор полей, которые будут указывать индивидуальное значение для каждой записи в таблице. Это поле или набор полей называется основным ключом. В этом примере ключевым полем для обеих таблиц является поле Office.

В разработанной базе данных две таблицы связаны друг с другом, как показано в схеме данных. Все таблицы создаются с помощью конструктора.

Таблица Office и Workers имеет следующие поля и соответствующие им типы данных: поле счетчика, числовое, текстовое, OLE-объект.

5. Определите отношения между таблицами. После того, как вы распространили данные по таблицам и определенным ключевым полям, вы должны выбрать схему для связывания данных в разных таблицах. Для этого вам необходимо определить отношения между таблицами. Таблицы Office и Employees будут связаны ключевым полевым кодом Office.

Рис 2.1 Схема данных БД.

6. Обновление структуры базы данных

После создания таблиц, полей и отношений вам необходимо снова просмотреть структуру базы данных, чтобы определить возможные недостатки. Желательно сделать это на этом этапе, в то время как таблицы не заполнены данными. Чтобы проверить, вы должны создать несколько таблиц, определить отношения между ними и ввести несколько записей в каждой таблице, а затем проверить, соответствует ли база данных требованиям. Мы также рекомендуем создать черновики форм и отчетов и убедиться, что они предоставляют необходимую информацию. Кроме того, вы должны исключить из таблиц все возможные повторения данных.

7. Добавьте данные и создайте другие объекты базы данных

Если структуры таблиц соответствуют требованиям, вы можете ввести все данные. Затем вы можете создавать любые запросы, формы, отчеты, макросы и модули. В базе данных планируется создать форму сотрудников, запросов и отчетов по 1, 2 и 3 офисам.

8. Использование инструментов анализа в Microsoft Access. В Microsoft Access есть два инструмента для улучшения структуры базы данных. Мастер анализа таблиц исследует таблицу, предлагает новую структуру и отношения, если это необходимо, и перерабатывает ее.

В качестве методов решения проблем планируется:

1. Находить, обрабатывать и применять информацию о списках сотрудников группы, о причинах и степени уважения их отсутствия.

2. Использование системы управления реляционными базами данных - доступ для ввода данных, определение ключевых полей, разработка форм.

3. Проверьте готовый информационный продукт на наличие ошибок.

Системные Требования:

- Наличие операционной системы не ранее Microsoft Windows XP с пакетом обновления 2 (рекомендуется Service Pack 3) или Windows Vista Home Premium, Business, Ultimate или Enterprise с пакетом обновления 1 (сертифицировано для 32-разрядной Windows XP, а также для 32 и 64-битная Windows Vista);

- процессор с тактовой частотой 1,5 ГГц или выше;

- не менее 2 ГБ ОЗУ;

- 1,3 ГБ свободного места на жестком диске для установки, плюс 2 ГБ места для дополнительного контента; дополнительное свободное пространство, необходимое для установки (не может быть установлено на USB-устройствах флэш-памяти);

- разрешение монитора 1280x900, видеокарта с поддержкой OpenGL 2.0;

- привод DVD-ROM;

- Программное обеспечение QuickTime 7.4.5, необходимое для функций QuickTime.

Программное обеспечение

Основные компоненты MS Access:

Table Builder;

Экран формы Builder;

SQL Query Builder (MS Access SQL не соответствует ANSI);

Создатель отчетов для печати.

Они могут вызывать скрипты на языке VBA, поэтому MS Access позволяет вам разрабатывать приложения и базы данных почти «с нуля» или писать оболочку для внешней базы данных.

Тестирование - один из самых трудоемких этапов создания программного продукта.

Тестирование - это процесс запуска программы для обнаружения ошибки. Никакое тестирование не может доказать отсутствие ошибок в программе [15].

Рассмотрим следующие методы тестирования:

метод «черного ящика»;

При тестированиях «чёрного ящика», тестировщики имеют доступы к ПО лишь через те же интерфейсы, что и заказчики или пользователи, или через внешний интерфейс, позволяющий иному компьютеру или иному процессу подключиться к системам для тестирований.

метод «белого ящика»;

При тестированиях «белого ящика», разработчики теста имеют доступы к исходным кодам программ и могут писать код, который связан с библиотеками тестируемого ПО. При тестированиях белого ящика применяются метрики покрытия кодов или мутационное тестирование.

метод «серого ящика»

При тестированиях «серого ящика» разработчики теста имеют доступы к исходному коду, но при непосредственных выполнениях теста доступ к коду, как правило, не требуется.

При выборах стратегий тестирований был избран следующий метод тестирования: метод «черного ящика». При тестированиях этим методом, тестировщики имеют доступы к программным обеспечениям только через интерфейс, что и заказчики или пользователи.

При тестированиях этого продукта соблюдались такие главные принципы:

предполагаемые итоги должны быть известными до тестирования.

стоит избегать тестирований программ автором.

нужно досконально исследовать итоги каждого теста.

нужно проверять действие программ на неверных данных.

нужно проверять программы на неожиданные побочные эффекты.

Удачным считается тест, который обнаруживает хотя бы одну еще не обнаруженную ошибку.

Методом «черного ящика» производились проверки правильности исполнения запроса, заполнения таблиц, отображения формы и отчеты.. При последующих реализациях программы ошибки были устранены и применены меры по предотвращениям таких ошибок программы

3.2 Описание и функциональные возможности программного приложения

Проанализируем руководство по применению программного приложения

Руководство пользователя - документ, назначения которого - предоставить людям помощь в применении некоторой системы. Документ входит в составы технических документациях на системы и, как правило, подготавливается техническими писателями.

В соответствиях с ГОСТ 19.505-79 руководство пользователей должно содержать такие разделы [7]:

общие сведения о программных продуктах

Для основания базы данных «Клиенты» избран программный продукт Microsoft Access. Это программное приложение предназначено для автоматизированных информационных систем базы данных «Клиенты».

описания логической структуры

Описания логической структуры БД с точки зрения конкретных пользователей именуется подсхемой. Это внешняя модель БД. Если установлена подсхема, то пользователи имеют доступы лишь к тем данным, которые отражены в соответственной подсхеме.

описание запуска.

Для того чтобы приступить к работе в базе данных в MS Access «Клиентская база», нужно исполнить следующее:

Открыть БД для этого необходимо открыть значок MS Access/

Ниже рабочей панели нажать на надпись «Показать все данные».

Избрать необходимый пункт.

При работе с базой данных пользователь будет работать с объектами таких типов:

Таблицы

Запросы

Формы

Отчеты

При открытиях БД «Клиенты» запускается окно кнопочная форма (главная страница).

Основная страница является формой. Ее можно видеть в списке всех форм базы данных. Как и каждую форму, основную страницу можно открыть позже, в процессах работы с БД. Она включает набор кнопок, которые предназначены для выполнения более распространенных действий в БД «Клиенты».

Проанализируем главные пункты основной страницы:

Работники. При нажатиях на кнопку «Работники» возникнет форма, которая предназначена для работы со списками аудиторий. Также в данных формах можно изменять, добавлять и удалять данные об аудиториях.

Для того чтобы выйти из формы необходимо нажать правой кнопкой мыши и выбрать закрыть.

Запрос. При нажатии на кнопку «Работники запрос» появится окно, где необходимо будет ввести офиса, после введения нужного офиса, появится форма с данными всех работников на выбранном офисе. Также в данной форме можно добавлять, изменять удалять данные.

Для того чтобы выйти из формы необходимо нажать правой кнопкой мыши и выбрать закрыть.

Отчет. При нажатиях на кнопку «Отчет 1 офиса» появится информация о работниках 1 офиса.

Так, был разработан программный продукт база данных «Клиенты».

Капитальные вложения в основание программного изделия носят единовременные характеры и устанавливаются по формуле [14]:

K=K1+K2+K3,

где К1 затраты на оборудования (стоимость приобретений компьютеров, периферийных устройств;

К2 затраты на программный продукт;

К3 затраты на основание программного продукта.

Так как разрабатываемое программное обеспечение не требует закупки новых оборудований, то К1=0. Затраты на программные обеспечения компакт-диск с Delphi 5.0 Enterprise, равны 16 руб.

...