Системы управления базами данных

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «информатика»

Введение

Основные идеи современной информационной технологии базируются на концепции, согласно которой данные должны быть организованы в базы данных с целью адекватного отображения изменяющегося реального мира и удовлетворения информационных потребностей пользователей. Эти базы данных создаются и функционируют под управлением специальных программных комплексов, называемых системами управления базами данных (СУБД).

Увеличение объема и структурной сложности хранимых данных, расширение круга пользователей информационных систем привели к широкому распространению наиболее удобных и сравнительно простых для понимания реляционных (табличных) СУБД. Для обеспечения одновременного доступа к данным множества пользователей, нередко расположенных достаточно далеко друг от друга и от места хранения баз данных, созданы сетевые мультипользовательские версии БД основанных на реляционной структуре. В них тем или иным путем решаются специфические проблемы параллельных процессов, целостности (правильности) и безопасности данных, а также санкционирования доступа.

Одним из примеров программы, реализующей реляционную базу данных, может служить СУБД Access 2003 фирмы Microsoft, которую я и рассмотрю в данной работе.

1. Основные понятия баз данных

1.1 Базы данных и системы управления базами данных

Основа информационной системы, объект ее обработки - база данных (БД). База данных - это организованная структура, предназначенная для хранения информации. В современных базах данных хранятся не только данные, но и информация. Например, база данных по вузам (высшее образование), база данных по лекарственным препаратам (медицина), база данных по автомобилям (ГИБДД), и т.п. Синоним термина «база данных» - «банк данных».

С понятием базы данных тесно связано понятие системы управления базой данных. Это комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнение ее содержимым, редактирование содержимого и визуализации информации. Под визуализацией информации базы понимается отбор отображаемых данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочение, оформление и последующая выдача на устройства вывода или передачи по каналам связи.

В современной технологии баз данных для создания баз данных, их поддержки и обслуживания используется специализированное программированное обеспечение - система управления баз данных (СУБД). СУБД - это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания и эксплуатации баз данных.

На этом этапе разработки баз данных СУБД служит для описания структуры баз данных: определения таблиц, определения количества полей, типа данных, отображающихся в них, размеров полей, определения связей между таблицами. Помимо таблиц большинство СУБД предусматривает создание специальных средств для работы с данными: форм, запросов.

Во время эксплуатации баз данных СУБД обеспечивает редактирование структуры базы данных, заполнение ее данными. Поиск, сортировку, отбор данных по заданным критериям, формирование отчетов.

Виды моделей данных.

Ядром любой базы данных является модель данных, которая представляет собой структуру данных, соглашения о способах их представления и операций манипулирования ими. Модель данных представляет собой формализованное описание объектов предметной области и взаимосвязей меду ними. Различают три основных типа моделей данных: иерархическая, сетевая и реляционная. Иерархическая структура представляет собой совокупность элементов, в которой данные одного уровня подчинены данным другого уровня, а связи между элементами образуют древовидную структуру. В такой структуре исходные элементы порождают другие элементы, причем эти элементы в свою очередь порождают следующие элементы и т.д. существенно то, что каждый порожденный элемент имеет только одного «родителя». Обратите внимание, что в иерархической структуре порождающим элементом может быть не объект сам по себе, а только конкретный экземпляр объекта. Примером иерархически базы данных может служить генеалогическое древо вашей семьи.

Существуют и более сложные - сетевые - структуры, в которых каждый порожденный элемент может иметь более одного порождающего элемента. Сетевая модель данных отличается от иерархической тем, что каждый элемент сетевой структуры данных связан с любым другим элементом. Примером сложной сетевой структуры может служить структура базы данных, содержащая сведения об учащихся, занимающихся в различных кружках. При этом возможны занятия одного и того же ученика в разных кружках, а также посещение нескольким учениками занятий одного кружка. И сетевые и иерархические структуры можно свести к простым двумерным таблицам.

СУБД Access является системой управления базами данных реляционного типа, т.е. управление базами основано на математической модели, использующей методы реляционной алгебры и реляционного исчисления.

Реляционная таблица обладает следующими свойствами:

· каждая строка таблиц - один элемент данных;

· все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип и длину;

· каждый столбец имеет уникальное имя - одинаковые строки в таблице не допускаются;

· порядок следования строк и столбцов в таблице может быть произвольным.

Данные хранятся в такой базе в виде таблиц, строки (записи) которых состоят из наборов полей определенных типов. С каждой таблицей могут быть связаны индексы (ключи), задающие нужные пользователю порядки на множестве строк. Таблицы могут иметь однотипные поля (столбцы), и это позволяет устанавливать между ними связи, выполнять операции реляционной алгебры. Типичными операциями над базами данных являются определение, создание и удаление таблиц, модификация определений (структур, схем) существующих таблиц, поиск данных в таблицах по определенным критериям (выполнение запросов), создание отчетов о содержимом базы данных.

1.2 Состав СУБД

база данные конструктор таблица

Язык описания данных (ЯОД) - средства описания данных в БД и связей между ними. Средствами этого языка описывается структура БД, форматы записей, пароли, защищающие данные.

Язык манипулирования данными (ЯМД) - язык для выполнения операций над данными, позволяющий менять их строение. В MS Access для обработки данных базовых таблиц используется мощный язык SQL (структурированный язык запросов). Использую SQL можно выделить из одной или нескольких таблиц необходимую для решения конкретной задачи информацию. Тем самым Access значительно упрощает задачу обработки данных.

Для различных СУБД реализация этих уровней языков может быть различной. В одних случаях ЯОД и ЯМД требует составления пользователем программы полностью “вручную”, в других (что отражает современную тенденцию) в СУБД присутствует средства визуальной (зримой, наглядной) разработки программ. Для этого в современных СУБД имеются редакторы экранных форм, отчетов. “Кирпичиками” (инструментами) таких редакторов являются поля различных видов (поля ввода, поля вывода, вычисляемые поля), процедуры обработки различных типов (формы ввода, таблицы, отчеты, запросы). На основании созданных пользователем объектов программы - генераторы формируют программный код на языке конкретной машины или на промежуточном языке.

1.3 Структура простейшей базы данных

Стоит отметить, что если в базе нет никаких данных (пустая база), то это все равно полноценная база данных. Этот факт имеет методическое значение. Хотя данных в базе и нет, но информация в ней все-таки есть - это структура базы. Она определяет методы занесения данных и хранения их в базе. Простейший «некомпьютерный» вариант базы данных - деловой ежедневник, в котором каждому календарному дню выделено по странице. Даже если в нем не записано ни строки, он не перестает быть ежедневником, поскольку имеет структуру, четко отличающую его от записных книжек, рабочих тетрадей и прочей писчебумажной продукции.

Базы данных могут содержать различные объекты. Основными объектами любой базы данных являются ее таблицы. Простейшая база данных имеет хотя бы одну таблицу. Соответственно, структура простейшей базы данных тождественно равна структуре ее таблицы.

Структуру двумерной таблицы образуют столбцы и строки. Их аналогами в простейшей базе данных являются поля и записи. Если записей в таблице пока нет, значит, ее структура образована только набором полей. Изменив состав полей базовой таблицы (или их свойства), мы изменяем структуру базы данных и, соответственно, получаем новую базу данных.

1.4 Объекты базы данных

В Access-базу данных могут входить разнородные объекты. Как правило, БД состоит из достаточно большого числа таких объектов. Различают следующие типы:

Таблицы.

Таблицы - это основные объекты любой базы данных. В них хранятся все данные, имеющиеся в базе, а так же таблицы хранят и саму структуру базы (поля, их свойства и т.д.).

Запросы.

Запросы служат для фильтрации набора данных. Они позволяют выбрать из БД только необходимую информацию, т.е. ту, которая соответствует определенному критерию (условию) и нужна для решения определенной задачи. С помощью запросов можно выполнять автоматическое наполнения таблиц данными, импортированными из других источников, выполнять простейшие вычисления в таблицах.

Форма.

Форма представляет собой бланк, подлежащий заполнению, или маску, накладываемую на набор данных. Бланк-форма позволяет упростить процесс заполнения базы данными. Маска-формуляр позволяет ограничить объем информации, доступной пользователю, обращающемуся к БД. В форме можно разместить специальные элементы управления (счетчики, раскрывающиеся списки, переключатели, флажки и прочее) для автоматизации ввода.

Отчеты.

По своим свойствам и структуре отчеты во многом похожи на формы, но предназначены только для вывода данных, причем для вывода не на экран, а на принтер. В связи с этим отчеты отличаются тем, что в них приняты специальные меры для группирования выводимых данных и для вывода специальных элементов оформления, характерных для печатных документов.

Макросы и модули.

Эти категории объектов предназначены как для автоматизации повторяющихся операций при работе с СУБД, так и для создания новых функций путем программирования. В СУБД Access макросы состоят из последовательности внутренних команд СУБД и являются одним из средств автоматизации работы с базой. Модули создаются средствами внешнего языка программирования, в данном случае языка Visual Basic. Это одно из средств, с помощью которых разработчик базы может заложить в нее нестандартные функциональные возможности, удовлетворить специфическое требование заказчика, повысить быстродействие системы управления, а также уровень ее защищенности.

Так как Access является современным приложением Windows, можно использовать в работе все возможные DDE (динамический обмен данными) и OLE (связь и внедрение объектов). DDE позволяет осуществлять обмен данными между Access и любым другим поддерживающим DDE приложением Windows. В Access можно при помощи макросов или Access Basic осуществлять динамический обмен данными с другими приложениями. OLE является наиболее изощренным средством Windows, которое позволяет установить связь с объектами другого приложения или внедрить какие-либо объекты в базу данных Access. Такими объектами могут быть картинки, диаграммы, электронные таблицы или документы из других, поддерживающих OLE приложений Windows.

В Access имеется также простое, но в тоже время богатое возможностями средство графического задания запроса, так называемый «запрос по образцу», которое используется для задания данных, необходимых для решения некоторой задачи.

1.5 Свойства полей базы данных

Поля базы данных не просто определяют структуру базы - они еще определяют групповые свойства данных, записываемых в ячейки, принадлежащие каждому из полей. Ниже перечислены основные свойства полей таблиц баз данных на примере СУБД Microsoft Access.

Имя поля - определяет, как следует обращаться к данным этого поля при автоматических операциях с базой (по умолчанию имена полей используются в качестве заголовков столбцов таблиц).

Тип поля - определяет тип данных, которые могут содержаться в данном поле.

Размер поля - определяет предельную длину (в символах) данных, которые могут размещаться в данном поле.

Формат поля - определяет способ форматирования данных в ячейках, принадлежащих полю.

Маска ввода - определяет форму, в которой вводятся данные а поле (средство автоматизации ввода данных).

Подпись - определяет заголовок столбца таблицы для данного поля (если подпись не указана, то в качестве заголовка столбца используется свойство Имя поля).

Значение по умолчанию - то значение, которое вводится в ячейки поля автоматически (средство автоматизации ввода данных).

Условие на значение - ограничение, используемое для проверки правильности ввода данных (средство автоматизации ввода, которое используется, как правило, для данных, имеющих числовой тип, денежный тип или тип даты).

Сообщение об ошибке - текстовое сообщение, которое выдается автоматически при попытке ввода в поле ошибочных данных.

Обязательное поле - свойство, определяющее обязательность заполнения данного поля при наполнении базы.

Пустые строки - свойство, разрешающее ввод пустых строковых данных (от свойства Обязательное поле отличается тем, что относится не ко всем типам данных, а лишь к некоторым, например к текстовым).

Индексированное поле - если поле обладает этим свойством, все операции, связанные с поиском или сортировкой записей по значению, хранящемуся в данном поле, существенно ускоряются. Кроме того, для индексированных полей можно сделать так, что значение в записях будут проверяться по этому полю на наличие повторов, что позволяет автоматически исключить дублирование данных.

1.6 Типы данных

Таблицы баз данных, как правило, допускают работу с гораздо большим количеством разных типов данных. Так, например, базы данных Microsoft Access работают со следующими типами данных.

Текстовый - тип данных, используемый для хранения обычного неформатированного текста ограниченного размера (до 255 символов).

Числовой - тип данных для хранения действительных чисел.

Поле Мемо - специальный тип данных для хранения больших объемов текста (до 65 535 символов). Физически текст не хранится в поле. Он храниться в другом месте базы данных, а в поле храниться указатель на него, но для пользователя такое разделение заметно не всегда.

Дата/время - тип данных для хранения календарных дат и текущего времени.

Денежный - тип данных для хранения денежных сумм. Теоретически, для их записи можно было бы пользоваться и полями числового типа, но для денежных сумм есть некоторые особенности (например, связанные с правилами округления), которые делают более удобным использование специального типа данных, а не настройку числового типа.

Счетчик - специальный тип данных для уникальных (не повторяющихся в поле) натуральных чисел с автоматическим наращиванием. Естественное использование - для порядковой нумерации записей.

Логический - тип для хранения логических данных (могут принимать только два значения, например Да или Нет).

Гиперссылка - специальное поле для хранения адресов URL Web-объектов Интернета. При щелчке на ссылке автоматически происходит запуск броузера и воспроизведение объекта в его окне.

Мастер подстановок - это не специальный тип данных. Это объект, настройкой которого можно автоматизировать ввод данных в поле так, чтобы не вводить их вручную, а выбирать их из раскрывающегося списка.

1.7 Безопасность баз данных

Access спроектирован таким образом, что он может быть использован как в качестве самостоятельной СУБД на отдельной рабочей станции, так и в сети в режиме «клиент-сервер». Поскольку в Access к данным могут иметь доступ одновременно несколько пользователей, в нем предусмотрены надежные средства защиты и обеспечение целостности данных. Можно заранее указать, какие пользователи или группы пользователей могут иметь доступ к объектам (таблицам, формам, запросам) базы данных. Access автоматически обеспечивает защиту данных от одновременной их корректировки разными пользователями. Access также опознает и учитывает защитные средства других подсоединенных к базе данных структур (таких, как базы данных Paradox, dBASE, SQL).

Для базы данных предъявляются особые требования с точки зрения безопасности, поэтому в них реализован другой подход к сохранению данных. Проблема безопасности баз данных решается тем, что в СУБД для сохранения информации используется двойной подход. В части операций, как обычно, участвует операционная система компьютера, но некоторые операции сохранения происходят в обход операционной системы.

2. Проектирование баз данных

2.1 Режимы работы с базами данных

Обычно с базами данных работаю две категории пользователей. Первая категория - проектировщики. Их задача состоит в разработке структуры таблиц базы данных и согласование ее с заказчиком. Кроме таблиц проектировщики разрабатывают и другие объекты базы данных, предназначенные, с одной стороны, для автоматизации работы с базой, а с другой стороны - для ограничения функциональных возможностей работы с базой (если это необходимо из соображений безопасности). Проектировщики не наполняют базу конкретными данными, (заказчик может считать их конфиденциальными и не предоставлять посторонним лицам). Исключение составляет экспериментальное наполнение модельными данными на этапе отладки объектов базы.

Вторая категория исполнителей, работающих с базами данных, - пользователи. Они получают исходную базу данных от проектировщиков и занимаются ее наполнением и обслуживанием. В общем случае пользователи не имеют средств доступа к управлению структурой базы - только к данным, да и то не ко всем, а к тем, работа с которыми предусмотрена на конкретном рабочем месте.

Соответственно СУБД имеет два режима работы: проектировочный и пользовательский. Первый режим предназначен для создания или изменения структуры базы и создание ее объектов. Во втором режиме происходит использование ранее подготовленных объектов для наполнения базы или получения данных из нее.

2.2 Разработка технического задания

Техническое задание на проектирование базы данных должен предоставить заказчик. Однако для этого он должен владеть соответствующей терминологией и знать, хотя бы в общих чертах, технические возможности основных СУБД. К сожалению, на практике такое положение встречается не всегда. Поэтому обычно используют следующие подходы:

Демонстрируют заказчику работу аналогичной базы данных, после чего согласовывают спецификацию отличий;

Если аналога нет, выясняют круг задач и потребностей заказчика, после чего помогают ему подготовить техническое задание.

При подготовке технического задания составляют:

· Список исходных данных, с которыми работает заказчик;

· Список выходных данных, которые необходимы заказчику для управления структурой своего предприятия;

· Список выходных данных, которые не являются необходимыми для заказчика, но которые он должен предоставить в другие организации (в вышестоящие структуры, в органы статистического учета, прочие административные и контролирующие организации).

При этом очень важно не ограничиваться взаимодействием с головным подразделением заказчика, а провести обсуждение со всеми службами и подразделениями, которые могут оказать оказаться поставщиками данных в базу или их потребителями.

2.3 Разработка структуры базы данных

Выяснив основную часть данных, которые заказчик потребляет или поставляет, можно приступать к созданию структуры базы, то есть структуры ее основных таблиц.

1. Работа начинается с составления генерального списка полей - он может насчитывать десятки и даже сотни позиций.

2. В соответствии с типом данных, размещаемых в каждом поле, определяют наиболее подходящий тип для каждого поля.

3. Далее распределяют поля генерального списка по базовым таблицам. На первом этапе распределение производят по функциональному признаку. Цель - обеспечить, чтобы ввод данных в одну таблицу производился, по возможности, в рамках одного подразделения, а еще лучше - на одном рабочем месте.

4. В каждой из таблиц намечают ключевое поле. В качестве такого выбирают поле, данные в котором повторяться не могут. Например, для таблицы данных о студентах таким поле может служить индивидуальный шифр студента. Для таблицы, в которой содержаться расписание занятий, такого поля можно и не найти, но его можно создать искусственным комбинированием полей «Время занятия» и «Номер аудитории». Эта комбинация не повторима, так как в одной аудитории в одно и то же время не принято проводить два различных занятия. Если в таблице вообще нет ни каких полей, которые можно было бы использовать, как ключевые, всегда можно ввести дополнительное поле типа Счетчик - оно не может содержать повторяющихся данных по определению.

5. С помощью карандаша и бумаги расчерчивают связи между таблицами. Такой чертеж называется схемой данных. Существует несколько типов возможных связей между таблицами. Наиболее распространенными являются связи «один ко многим» и «один к одному». Связь между таблицами организуется на основе общего поля, причем в одной из таблиц оно обязательно должно быть ключевым, то есть на стороне «один» должно выступать ключевое поле, содержащее уникальные, неповторяющиеся значения. Значения на стороне «многие» могут повторяться.

6. Разработкой схемы данных заканчивается «бумажный» этап работы над техническим предложением. Эту схему можно согласовать с заказчиком, после чего приступать к непосредственному созданию базы данных.

Следует помнить, что по ходу разработки проекта заказчику непременно будут приходить в голову новые идеи. На всех этапах проектирования он стремится охватить единой системой все новые и новые подразделения и службы предприятия. Возможность гибкого использования его пожеланий во многом определяется квалификацией разработчика базы данных. Если схема данных составлена правильно, подключать к базе новые таблицы нетрудно. Если структура базы нерациональна, разработчик может испытать серьезные трудности и войти в противоречие с заказчиком. Противоречия исполнителя с заказчиком всегда свидетельствуют о недостаточной квалификации исполнителя. Именно по этому этап предварительного проектирования базы данных следует считать основным. От его успеха зависит, насколько база данных станет удобной, и будут ли с ней работать пользователи. Если отмечается, что пользователи базы «саботируют» ее эксплуатацию и предпочитают работать традиционными методами, это говорит не о низкой квалификации пользователей, а о недостаточной квалификации разработчика базы.

3. Практическая часть

Ms Excel

1. Войдем в программу MS Excel.

2. Создадим книгу с именем Дненик.

3. Переименуем Лист 1 в Расчет вклада.

4. Создадим и заполним таблицу Операционный дневник исходными данными.

4. Аналогичным образом: переименовать Лист 2 и Лист 3 в листы с именами Остаток вклада с нач. процентом и Процентная ставка и заполним таблицы данными.



5. Рассчитаем Остаток исходящий в первой таблице. В ячейку F3=C3+D3-E3. Остальные ячейки заполняем при помощи маркера, для этого выделяем ячейку F3 и тянет вниз за правый угол.

6. Для того чтобы рассчитать «Остаток вклада с начисленным процентом» нужно из Остатка исходящего вычесть произведение Остатка исходящего на Процент по вкладу. Т.е. в ячейку С2 запишем формулу:

='Операционный дневник'!F3+'Операционный дневник'!F3*ПРОСМОТР(B2;'Процентная ставка'!$A$2:$A$4;'Процентная ставка'!$B$2:$B$4)/100. И размножим формулу для ячеек F4:F7.



13. Построим диаграмму по данным из таблицы «Остаток вклада с начисленным процентом». Для этого войдем в меню Вставка/Диаграмма. Появляется окно мастера диаграмм. Выбираем первый пункт списка Стандартных диаграмм. Гистограмма пусть в данном случае будет круговой. Нажимаем кнопку Далее. Выберем диапазон данных, в нашем случае это ячейки $B$1:$C$6. Нажимаем кнопку Далее.

В закладке Легенда выбираем размещение Внизу. В закладке Подписи данных выбираем Имена категорий, Значения, Доли. Нажмем кнопку Далее. В открывшемся окне выбираем Создать на отдельном листе, нажмем кнопку Готово.

Получаем диаграмму:

MS Access.

1. Войдем в программу MS Access.

2. Создадим таблицу Дневник в режиме конструктора.



3. Заполним таблицу исходными данными

4. Аналогично создадим и заполним таблицу ПроцСтавка.



5. Создадим запрос Операционный дневник в режиме конструктора для расчета Остатка исходящего, тыс. руб.

ОстатокИсходящий: [ОстатокВходящий]+[Приход]-[Расход]

6. Таким же образом создадим запрос Остаток вклада и рассчитаем его.

Остаток вклада: [Операционный дневник].ОстатокИсходящий+[Операционный дневник].ОстатокИсходящий*ПроцСтавка.ПроцСтавка/100

Заключение

Человечество сегодня переживает информационный взрыв. Объем информации, поступающей к человеку через все информационные средства, непрерывно растет. Поэтому для каждого человека очень важным является владение средствами оптимального решения задачи накопления. Упорядочения и рационального использования информации.

Возможности человека в обработке информации резко возросли с использованием компьютеров. В применении ЭВМ для решения задач информационного обслуживания можно выделить два периода.

Начальный период, когда решение задач обработки информации, организацией данных занимался небольшой круг людей - системные программисты. Этот период характерен тем, что создавались программные средства для решения конкретной задачи обработки данных. При этом для решения другой задачи, в которой использовались эти же данные, нужно было создавать новые программы.

Период системного применения ЭВМ. Для решения на ЭВМ комплекса задач создаются программные средства, оперирующие одними и теми же данными, использующие единую информационную модель объекта. Причем эти средства таковы, что они не зависят от характера объекта, его модели, их можно применять для информационного обслуживания различных задач. Человечество пришло к организации информации в информационных процессах.

Современную жизнь представить без современной техники просто невозможно. Ни одна фирма не обходится без помощи компьютеров. Хранение данных, написание документов, составление графиков, таблиц, расписаний, создание презентаций во всем в этом нам помогает компьютер, и помогает успешно.

Список литературы

1. Экономическая информатика учебник/под ред. В.П.Косарева и Л.В. Еремина. - М.: Финансы и статистика, 2007.

2. Информатика. Базовый курс/Симонович С.В. и др. - СПб: Издательство «Питер», 2008.

3. Информатика. Учебное пособие/Ломтадзе В.В., Шишкина Л.П. - Иркутск: ИрГТУ, 2009

Размещено на Allbest.ru

...