Разработка и создание базы данных "Успеваемость студентов" в оболочке IBExpert

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Cибирский федеральный университет"

Институт управления бизнес-процессами и экономики

Кафедра "Бизнес-информатика"

Курсовая работа

Разработка и создание базы данных "Успеваемость студентов" в оболочке IBExpert 10.3.1



Содержание

Введение

1. Проектирование базы данных

1.1 Описание предметной области

1.1.1 Раздел "Студенты"

1.1.2 Раздел "Преподаватели"

1.1.3 Раздел "Факультеты"

1.1.4 Раздел "Предмет"

1.1.5 Раздел "Факультет-предмет"

1.1.6 Раздел "Экзамен"

1.2 Создание диаграммы "сущность - связь"

1.3 Создание таблиц базы данных

1.4 Установка связей в базе данных

2. Разработка клиентского приложения

2.1 Общие сведения

2.2 Создание приложения

3. Запросы

3.1 Общие сведения

3.2 Набор команд языка SQL, связанный с созданием запросов

3.3 Создание запросов

Заключение



Введение

Процессы внедрения средств современной вычислительной техники и новых информационных технологий во все сферы человеческой деятельности в России интенсивно продвигаются, несмотря на остающуюся недостаточно стабильную экономику страны и другие проблемы, связанные со становлением государства.

Особенно следует подчеркнуть тот факт, что развитие современных компьютерных технологий наиболее активно проявляется в таких сферах деятельности, как управление, банковское дело, экономика, библиотечное и информационное обслуживание.

Организация данных является ключевым моментом при работе с большими объемами информации. Чрезвычайно важно упорядочить информацию таким образом, чтобы можно было легко и быстро находить нужные сведения.

Перед созданием базы данных необходимо ответить на следующие вопросы:

каково назначение базы данных и кто ею будет пользоваться;

какие таблицы (данные) будет содержать база данных;

какие запросы и отчеты могут потребоваться пользователям этой базы данных;

какие формы может потребоваться создать.

Отвечая на эти вопросы, можно разработать проект базы данных и создать полезную и удобную в использовании базу данных.

База данных - это организованная структура, предназначенная для хранения информации. С понятием базы данных тесно связано понятие системы управления базой данных. Это комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнения ее содержимым, редактирования содержимого и визуализации информации. Под визуализацией информации базы понимается отбор отображаемых данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочение, оформление и последующая выдача на устройство вывода или передача по каналам связи.

В мире существует множество систем управления базами данных. Они могут по-разному работать с разными объектами и предоставляют пользователю различные функции и средства.

В курсовой работе решается задача построения БД для института, которая является хранилищем информации о студентах, поступивших в ВУЗ.

Для автоматизации системы была выбрана система управления базами данных IBExpert - оболочка, предназначенная для разработки и администрирования баз данных, а также для выбора и изменения данных, хранящихся в базах. А так же выбрана интегрированная среда разработки ПО Delphi, в которой создается клиентское приложение для работы с базами данных.

Объектом данного исследования являются языки и системы программирования.

Предметом разработки приложения в среде Delphi является учёт сведений о студентах и сдаче их экзаменов.

Цели создания системы - систематизация, накопление, закрепление знаний о построении инфологической модели и построение и реализация инфологической модели базы данных.



1. Проектирование базы данных

1.1 Описание предметной области

Учебное заведение предоставляет студентам квалифицированную помощь в приобретении знаний и умений по различным дисциплинам, согласно выданной Министерством образования РФ лицензии. На основании утвержденного учебного плана в группах, объединяющих студентов по уровню подготовки, изучаются определенные дисциплины в установленном объеме. Для проведения занятий в учебном заведении имеется коллектив преподавателей, имеющих необходимую квалификацию и профессиональную подготовку. В зависимости от педагогической нагрузки преподаватель может вести как несколько разных предметов в одной группе, так и один и тот же предмет в разных группах.

В конце каждого семестра для проверки и оценки знаний студентов преподаватели подают в деканат ведомость успеваемости по читаемой в группе дисциплине.

Для учета педагогической нагрузки преподавателей и анализа успеваемости студентов необходимо хранить эти данные на магнитном носителе в течение одного семестра, а затем хранить в виде архива в течение 20 лет.

На основании хранимой информации необходимо получать сведения об успеваемости студентов по различным критериям для декана, родителей и преподавателей. Эти сведения должны быть представлены как в виде отчетов для печати, так и экранных форм для простого просмотра.

1.1.1 Раздел "Студенты"

Этот раздел включает всю необходимую информацию о студентах. Содержит такие подразделы:

"NOMER_ZACHETNOJ_KNIZKI" содержит уникальный номер зачетной книжки, выданной деканатом при поступлении.

"FIO" содержит фамилию, имя и отчество каждого студента.

1.1.2 Раздел "Преподаватели"

В данном разделе содержится информация о преподавателях. Сюда входят следующие подразделы:

"TABELNIJ_NOMER" - уникальный номер преподавателя.

"FIO" - фамилия, имя и отчество преподавателя.

"NOMER_FAKULTET" содержит номер факультета, к которой относится преподаватель.

"DOLZHNOST" содержит информацию о занимаемой должности в институте.

"NAUCHNOE_ZVANIE" содержит научное звание.

1.1.3 Раздел "Факультеты"

В данном разделе будет содержаться информация о факультетах. Сюда будут входить следующие подразделы:

"NOMER_FAKULTET" - контактная информация об уникальном коде факультета.

"NAIMENOVANIE" содержит перечень наименований кафедр.

1.1.4 Раздел "Предмет"

Содержащиеся подразделы:

"NOMER_PREDMET" содержит идентификационный код предметов.

"NAIMENOVANIE" содержит наименование предметов.

1.1.5 Раздел "Факультет-Предмет"

"NOMER_FAKULTETA" - информация о названии факультета.

"NOMER_PREDMETA" - информация о названии предмета.

"KOLICHESTVO_CHASOV" содержит информацию о количестве часов.

"NOMER_FAKULTET" содержит уникальный идентификационный код факультета.

"NOMER_PREDMET" содержит информацию о названии предмета.

"NOMER_ZACHETKI" содержит уникальный идентификационный код зачётной книжки.

"OCENKI" содержит информацию об оценке.

1.1.6 Раздел "Экзамен"

Данный раздел содержит информацию об успеваемости студентов.

"ID_EKZMEN" содержит идентификационный код каждого экзамена.

"DATA" - дата сдачи экзамена.

"NOMER_FAKULTET" - информация о наименовании факультета.

"NOMER_PREDMET" - информация о названии предмета.

"STUDENT" - ФИО студента.

"TABELNIY_NOMER" - ФИО преподавателя.

Для автоматизации выбраны следующие функции:

Добавление и редактирование сведений о студентах.

Просмотр данных о студентах.

Перевод студента в другую группу.

Поиск студентов по группе, курсу обучения, специальности.

Просмотр данных о полученных на экзамене оценках.

Просмотр данных о факультетах.

Редактирование сведений об успеваемости.

Добавление новых предметов.



1.2 Создание диаграммы "сущность - связь"

Диаграмма "сущность-связь" - инструмент разработки моделей данных, обеспечивающий стандартный способ определения данных и отношений между ними.

Для того чтобы систематизировать всю информацию и обеспечить автоматизированное выполнение всех функций анализируем соотношения всех таблиц по их функциональности и создаём схему связи данных. Для этого используем диаграмму "сущность-связь".

В соответствии с предметной областью система строится с учётом следующих особенностей:

Несколько студентов учатся в одной группе.

Один студент изучает несколько предметов.

Несколько дисциплин изучаются на одной кафедре.

Один преподаватель обучает нескольких студентов и у одного студента ведут предметы несколько преподавателей.

На одном факультете состоит несколько преподавателей.

Несколько преподавателей ведут успеваемость.

Рисунок 1 - ER-диаграмма



Таблица 1 - Условные обозначения

Обозначения	Значение
	Сущность.
	Связь или агрегированный объект соответствует обычно какому-либо процессу, в который оказываются вовлеченными другие объекты.
	Связь между сущностями.
- - - - -	Связь означает, что атрибут одной сущности может быть связан с одним или несколькими атрибутами другой сущности, а может быть и не связан ни с одним атрибутом.
Связь 1 : 1	Связь, при которой каждой сущности понятия А соответствует только одна сущность понятия В.
Связь 1 : М	Связь, при которой каждой сущности понятия А соответствует несколько (или 0) сущностей понятия В.
Связь N : M	Связь, при которой каждой сущности понятия А соответствует несколько (или 0) сущностей понятия В и наоборот.

1.3 Создание таблиц базы данных

Основным структурным компонентом базы данных является таблица, содержащая записи определенного вида и формы. Каждая запись таблицы содержит всю необходимую информацию об отдельном элементе БД.

Первый этап при создании таблицы: определение перечня полей, из которых она должна состоять, их типов и размеров. При этом каждому полю присваивается уникальное имя. Указываемый тип данных показывает СУБД, каким образом нужно обрабатывать поле.

В IBExpert допустимыми являются данные следующих типов:

Текстовый: символьные или числовые данные, не требующие вычислений. Поле данного типа может содержать до 255 символов. Размер текстового поля задается с помощью свойства Размер поля, в котором указывается максимальное количество символов, которые могут быть введены в данное поле.

Числовой: числовой тип применяется для хранения числовых данных, используемых в математических расчетах. Имеет много подтипов. От выбора подтипа (размера) данных числового типа зависит точность вычислений.

Счетчик: специальное числовое поле, предназначенное для автоматического добавления уникального номера текущей записи в таблице данных;

Дата/время: предназначен для хранения дат и времени полей, в которых данные представлены в специальном формате. В поле данного типа может содержаться любая дата и любое время: от 1 января 100 г. до 31 декабря 9999 г.

Для создания таблиц запускаем IBExpert (Пуск -> Программы -> IBExpert). Выполняем команду База данных -> Создать базу -> Новая база данных. В файловом окне указываем имя файла базы данных и регистрационные данные: имя пользователя (SYSDBA), пароль (masterkey). Далее выполняем команду База данных -> Зарегистрировать базу, для доступа к базе данных.

После регистрации базы данных, создаем таблицу командой База данных -> Новая таблица. На экране откроется окно конструктора таблиц. Даем имя таблице - "Студенты". Задаем структуру таблицы БД: Вводим имена полей и описание, выбираем тип данных, щелкнув по столбцу "Тип". Появится раскрывающая кнопка, щелкаем по ней. В появившемся списке выбираем тип. Выбор первичного ключа. Выбираем вкладку ограничения, далее первичный ключ. Нажимаем правой кнопкой мыши по пустому полю -> Новый первичный ключ -> выбираем нужное. Возвращаемся на вкладку "Поля", напротив ключевого поля будет изображен ключ. Для создания генератора для поля с типом счетчик, нажимаем правой кнопкой мыши на данное поле, переходим на вкладку Автоинкремент -> Генератор, ставим галочку напротив "Создать генератор", далее переходим на вкладку Триггер, устанавливаем галочку напротив "Создать триггер", закрываем окно нажатием на кнопку "Ок".



1.4 Установка связей в базе данных

Связь - это соединение между двумя таблицами данных, основанное на одном столбце в каждой таблице. Создание связей между таблицами - последний этап проектирования системы таблиц. На этом этапе фактически регистрируются связи между первичными и внешними ключами, запланированные при конструировании таблиц.

Для создания связи в таблице, переходим на вкладку Ограничения - Внешние ключи. Нажимаем правой кнопкой мыши на пустое поле, выбираем Новый внешний ключ. В столбце "На поле", ставим поле, с которым будем связывать. Далее выбираем внешнюю таблицу, с которой будет производиться связь и поле из нее "Код". Так же устанавливаем параметр удаления - CASCADE.

Рисунок 2 - Схема данных



2. Разработка клиентского приложения

2.1 Общие сведения

Создавая приложение для архитектуры клиент/сервер, программист должен разработать серверную часть и один или несколько вариантов клиентских программ.

Очень важным преимуществом архитектуры клиент/сервер является разделение общей логики обработки данных на логику базы данных и логику приложения. Другими словами, приложение занимается обслуживанием пользователя, сервер занимается обслуживанием данных. Такое разделение достигается за счет выноса в базу данных той части логики приложения, которая отвечает за поддержание данных в актуальном состоянии при их изменении, добавлении, удалении.

Клиентская часть приложения может создаваться как при помощи специализированных программных сред, поставляемых совместно с сервером, так и при помощи обычных средств разработки программ. Delphi позволяет создавать клиентские приложения на любой вкус и любой степени сложности.

В целом, клиентские приложения обеспечивают выполнение следующих стандартных функций:

обеспечение сеанса связи с сервером, при этом одно приложение может одновременно поддерживать несколько соединений;

формирование запросов и передача их серверу;

получение результатов выполнения запросов и их отображение при помощи стандартных интерфейсных элементов;

обеспечение редактирования, дополнительной обработки, преобразования данных и т. д.



2.2 Создание приложения

Клиентская часть систем баз данных часто оформляется в виде прикладных программ (приложений). Для создания приложений баз данных в среде Delphi (C++ Builder) имеется набор компонентов на вкладках DataAccess, DataControls и Interbase.

Разработку приложения начнем с добавления в проект специальной невизуальной формы DataModule(File/New/DataModule), в которой будем размещать компоненты для доступа к данным. Поместим в нее компоненты IBTable, IBTransaction, IBQueryсо вкладки Interbase и компонент IBSource со вкладки DataAccess.

Компонент IBDataBase предназначен для связи с базой данных. На странице свойств диспетчера объектов необходимо определить имя набора данных (DataBaseName), параметры доступа (Params) и компонент для работы с транзакциями по умолчанию (DefaultTransaction).

Введем в качестве имени набора данных путь к созданной базе данных (C:\Dekanat.fdb). В разделе "Params" необходимо ввести имя пользователя, пароль и тип кодировки символов:

user_name=sysdba

password=masterkey

lc_ctype=WIN1251

Свойство LoginPrompt следует установить в false, в том случае если нет необходимости запрашивать имя пользователя и пароль при каждом подключении к базе данных. В противном случае следует установить это свойство в значение true.

Компонент IBTransacton предназначен для управления транзакциями приложения с базой данных. В компоненте IBTransaction необходимо установить свойство DefaultDatabase, указав в нем имя компонента IBDatabase.

Компонент IBQuery предназначен для передачи запросов от клиентского приложения серверу баз данных. На странице свойств необходимо указать компонент управления транзакциями IBTransaction и заполнить редактор предложений SQL (например, SELECT * FROM student).

Компонент DataSource выполняет связь источника данных (TIBQuery, TIBTable и др.) и интерфейсных компонентов формы для отображения данных. На странице свойств следует указать компонент источник данных DataSet (в нашем случае IBQuery). Каждой таблице соответствует свой компонент.

Рисунок 3 - Невизуальная форма приложения DataModule1

Приступим к созданию интерфейсной части проекта. Для удобного доступа к каждой таблице, создадим главную форму, которая будет обеспечивать удобный и быстрый доступ к нужной нам таблице базы данных.

Создаем новую форму и в клиентской части окна расположим компонент DBGrid со вкладки Data Controls для отображения результатов запроса IBQuery. В качестве источника данных укажем компонент DataSource(File/UseUnit/DataModule1). Добавим на форму компоненты для редактирования полей базы данных и кнопки "Добавить", "Изменить", "Удалить". Напишем код для работы данных кнопок.

Для сортировки записей таблицы по содержимому полей добавим в проект обработчик события onTitleClick компонента DBGrid.

Рисунок 4 - Форма "Студенты"

Далее для каждой из таблиц создаем форму для отображения данных описанным выше способом.

Рисунок 5 - Форма "Преподаватели"



Рисунок 6 - Форма "Факультет"

Рисунок 7 - Форма "Предмет"

Рисунок 8 - Форма "Факультет-Предмет"



Рисунок 9 - Форма "Студент-Факультет"

Рисунок 10 - Форма "Экзамен"



3. Запросы

3.1 Общие сведения

Мощным средством обработки данных, хранимых в таблицах, являются запросы. Запросы - это объект базы данных, который служит для извлечения данных из таблиц и предоставления их пользователю в удобном виде. Особенность запросов состоит в том, что они черпают данные из базовых таблиц и создают на их основе временную таблицу. Применение запросов позволяет избежать дублирования данных в таблицах и обеспечивает максимальную гибкость при поиске и отображении данных в базе данных.

Запрос на выборку. При его выполнении данные, удовлетворяющие условиям отбора, выбираются из одной или из нескольких таблиц и выводятся в определённом порядке. Простые запросы на выборку практически не отличаются от фильтров, которые можно сохранять как запросы. Этот запрос можно использовать, чтобы сгруппировать записи для вычисления сумм, средних значений, пересчёта и других действий.

Запрос с параметрами. Это запрос, при выполнении которого в его диалоговом окне пользователю выдается приглашение ввести данные, на основе которых будет выполняться запрос.

Перекрёстный запрос. Перекрёстные запросы предназначены для группирования данных и представления их в компактном виде. Позволяют представить большой объем данных в виде, удобном для восприятия, анализа, сравнения. Могут использоваться в качестве базового при со-здании отчёта. Отчёты позволяют выбирать из базы данных нужную информацию, оформить её в виде документа и распечатать. Источником данных может быть таблица, запрос или несколько взаимосвязанных таблиц.



3.2 Набор команд языка SQL, связанный с созданием запросов

select - осуществление запроса по выборке информации из таблиц базы данных;

insert - добавление одной или нескольких строк в таблицу;

delete - удаление одной или нескольких строк из таблицы;

update - модификация одной или нескольких строк таблицы;

union - объединение запросов в один запрос.

Правила и порядок использования ключевых фраз оператора select:

select - описание состава данных, которые следует выбрать по запросу (обязательная фраза);

from - описание таблиц, из которых следует выбирать данные (обязательная фраза);

where - описание условий поиска и соединения данных при запросе;

group by - используется для объединения строк с общими значениями в элементы меньшего набора строк;

having - наложение одного или более условий на группу;

having - используется для определения, какие строки после GROUP BY должны быть выбраны;

order by - сортировка результата выполнения запроса по одному или нескольким столбцам;

into outfile - создание файла, в который будет осуществлен вывод результатов соответствующего запроса.

В общем случае оператор Select содержит следующие семь спецификаторов, расположенных в операторе в следующем порядке:

спецификатор Select;

спецификатор From;

спецификатор Where;

спецификатор Group by;

спецификатор Having;

спецификатор Order by;

Обязательными являются только спецификаторы Select и From. Эти два спецификатора составляют основу каждого запроса к базе данных, поскольку они определяют таблицы, из которых выбираются данные, и столбцы, которые требуется выбрать.

Спецификатор Where добавляется для выборки определенных строк или указания условия соединения. Спецификатор Order by добавляется для изменения порядка получаемых данных. Два дополнительных спецификатора оператора Select - Group by (спецификатор группирования) и Having (спецификатор условия выборки группы) - позволяют выполнять более сложные выборки данных.

Таблица 13 - Значения действий

Действия	Пояснение
SELECT	Выбирается таблица. Из каждой таблицы выбирается нужное поле
FROM	Из таблицы
ORDER BY	Сортировка результата выполнения запроса по одному или нескольким столбцам
SELECT AVG	Вычисляет среднее значение
WHERE	Где для значения присваивается

3.3 Создание запросов

база клиентский проектирование

Составить список возможных запросов к данной Базе Данных:

Запрос "Список студентов, подлежащих отчислению" предназначен для составления списка тех студентов, у которых сдан хотя бы один экзамен на оценку 2.

Запрос "Средний балл по каждому предмету" предназначен для выявления успеваемости студентов и отчетности работы преподавателей по данным дисциплинам.

Запрос "Количество студентов на предметах" предназначен для составления списка студентов, которые обучаются на определённом предмете.

Запрос "Количество двоек по предметам" предназначен для выявления неуспеваемости студентов по определенным предметам.

Запрос "Количество пятёрок у студентов" предназначен для выявления списка лучших студентов.

Запрос "Количество студентов в каждой группе" предназначен для учёта групп.

Запрос "Преподаватели - студенты" предназначен для составления списка студентов, обучающихся у определённых преподавателей.

В клиентском приложении создаем новую форму, которая будет содержать запросы и их результаты. На новую форму добавляем кнопки, название которых соответствует запросу. А так же добавляем компонент DBGrid для отображения результата запроса. Пишем программный код для каждого компонента (смотреть приложение А).

Запускаем клиентское приложение, с главной формы переходим на форму "Запросы" и выполняем каждый из запросов.



Заключение

При выполнении курсовой работы, были выполнены все поставленные задачи, а именно:

1. Была разработана реляционная структура базы данных. Выделены наиболее значимые сущности и указаны ключевые поля. Описана предметная область базы и составлена ER-диаграмма, отражающая принципы взаимодействия сущностей предметной области.

2. Для каждой выделенной сущности был составлен список атрибутов, определен тип данных, соответствующий атрибуту. Создана физическая модель базы данных, с помощью которой определены связи между сущностями.

3. Созданы таблицы и связи между ними в среде IBExpert.

4. Создано клиентское приложение в интегрированной среде разработки ПО Delphi для удобной работы с базой данных.

5. Были созданы запросы.

Запросы позволили выбрать необходимую информацию и представить ее в удобном для пользователя виде.

Для автоматизации работы института разработана информационная подсистема, в которой хранится информация о студентах, преподавателях, специальностях и т.д.

Данная система обеспечивает ввод и коррекцию данных, поиск необходимой информации, предоставление отчетов.

Размещено на Allbest.ru

...