Методические рекомендации по подготовке, выполнению и оформлению курсовых работ по дисциплине «базы данных»






НазваниеМетодические рекомендации по подготовке, выполнению и оформлению курсовых работ по дисциплине «базы данных»
страница10/11
Дата публикации28.03.2015
Размер0.49 Mb.
ТипМетодические рекомендации
l.120-bal.ru > Документы > Методические рекомендации
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Приложение 1



Теоретические основы создания базы данных
1.1. Основные понятия БД и СУБД

Взаимосвязанные данные, которые позволяют описать ту или иную реальную систему, называются информационной системой. Каждая информационная система ориентирована на конкретную предметную область, которую она описывает.

Существует понятие объекта предметной области. Каждый объект предметной области характеризуется конечным набором атрибутов (элементов данных, реквизитов). Количество и форма представления атрибутов определяется пользователем будущей БД. Любой элемент данных характеризуется:

  • именем;

  • формой представления (алфавитная, алфавитно-цифровая, дата);

  • длиной, т.е. количеством символов, выделяемых для конкретных данных.

Среди элементов, характеризующих объект предметной области, присутствуют ключевые элементы данных (ключи).

К ключевым элементам данных относятся такие элементы данных, по значениям которых можно идентифицировать значения остальных элементов данных. На практике часто встречаются такие ситуации, когда в качестве ключа выступает не один, а несколько элементов данных совместно.

Совокупность значений элементов данных, связанных определенным порядком, называется записью.

Упорядоченная совокупность элементов множества называется картежом.

Упорядоченная совокупность записей называется файлом данных.

База данных представляет собой совокупность связанных данных в конкретной предметной области и различного назначения.

Программное обеспечение, аппаратные средства, программируемая логика и процедуры, осуществляющие управление базами данных, называются системой управления базами данных (СУБД).

Структурой БД является СУБД, ориентированное описание данных или схема, обычно выраженная в терминах языка описания данных.
1.2. Этапы проектирования БД

Жизненный цикл БД представляет собой концепцию, в рамках которой рассматривается развитие БД во времени. Жизненный цикл БД делится на две фазы:

  • фаза анализа и проектирования,

  • фаза эксплуатации.

В течение 1-ой фазы происходит сбор требований пользователей и проектирование БД. В течение 2-ой фазы происходит машинная реализация (создание и отладка программ, проектирование входных и выходных форм и т.д.).

Последовательность выполнения этапов и решения задач представлена на рис. 1:


Рис. 1 – Этапы проектирования базы данных
Формулировка и анализ требований относится к первой фазе и является наиболее трудным и длительным во времени этапом процесса проектирования. Однако он является наиболее важным, т.к. на его базе строится большинство проектных решений. Основной задачей является сбор требований, предъявляемых к содержанию и процессу обработки данных пользователями всех уровней. Анализ требований обеспечивает согласованность целей пользователей, а также согласованность их представлений об информационных потоках. На основе анализа требований устанавливаются цели организации, определяются требования к БД, вытекающие из основных задач. Эти требования документируются в форме доступной пользователям и проектировщикам БД. Для более тщательного анализа требований используется методика тестирования или анкетирования пользователя различного уровня. Результатом этого этапа является определение формата и семантики данных.

Концептуальное проектирование имеет своей целью построение независимой от СУБД информационной структуры путем объединения информационных требований пользователя. Результатом этого этапа является представление информационных требований в виде диаграмм «сущность-связь». Основу этой диаграммы представляет набор сущностей, который моделирует определенную совокупность сведений, сведенных к требованиям.

Сущность представляет собой основное содержание того явления или процесса, о котором необходимо собрать информацию (она является узловой точкой сбора данных). Необходимо различать тип сущности и экземпляр сущности. Тип сущности – это набор однородных вещей, предметов, явлений, выступающих как единое целое. Экземпляр сущности относится к конкретной вещи, т.е. когда вместо общих характеристик появляются конкретные данные.

Сущность является наиболее общим понятием по сравнению с объектом предметной области. При построении диаграмм «сущность-связь» возникают некоторые сложности, связанные с тем, что одни и те же пользователи БД имеют различные представления одних и тех же фактов.

Проектирование реализации также относится к 1-ой фазе жизненного цикла и состоит из двух компонент:

  • проектирование БД на уровне логической структуры,

  • проектирование программ.

Структурой БД является СУБД, ориентированное описание данных или схема, обычно выраженная в терминах языка описания данных.

Проектирование программного обеспечения имеет целью создание структурированных программ, использующих язык программирования и язык манипулирования данными.

Язык манипулирования данными – это набор команд, осуществляющих различные процедуры манипулирования данными.

Физическое проектирование относится к 1-ой фазе и делится на три категории:

  • проектирование формата хранимых записей (сюда включаются виды представления и сжатия данных в записи), распределение элементов данных записей по различным участкам физической памяти в зависимости от их размеров и характеристик использования.

  • анализ и проектирование кластеров. Кластеризацией записей называется такое объединение записей различного типа в физические группы, которое позволяет эффективно использовать преимущество последовательного размещения данных.

  • проектирование путей доступа к данным (сюда включаются такие параметры и методы, тот которых в значительной степени зависит время доступа и время обработки запросов. Иногда эти параметры называют производительностью системы или производительностью СУБД).

Результатом физического проектирования является физическая структура БД, форматы и размещение в памяти записей и методы доступа к данным.
1.3. Модели данных

Любая СУБД основывается на конкретной модели данных. Модель данных отражает взаимосвязи между объектами, описываемыми в БД. Компонентами в модели данных являются объекты и их взаимосвязи. В настоящее время имеется три основные модели данных:

  • иерархическая,

  • сетевая,

  • реляционная.

Основное различие между указанными выше типами моделей данных состоит в способах представления взаимосвязей:

    • между объектами,

    • между атрибутами одного и того же объекта,

    • между атрибутами различных объектов.

Различают четыре основных типа взаимосвязей:

      • "один к одному" (1:1),

      • "один к многим" (1:М),

      • "многие к одному" (М:1),

      • "многие к многим" (М:М).

Связь "один к одному" имеет место тогда, когда значению одного атрибута соответствует одно значение другого атрибута.

Связь "один к многим" существует тогда, когда одному значению одного атрибута соответствует множество значений другого атрибута.

Связь "многие к одному" устанавливается тогда, когда множество значений одного атрибута однозначно определяет значение другого атрибута.

Связь "многие к многим" означает, что множество значений одного атрибута соответствует множеству значений другого атрибута.

Все рассмотренные выше взаимосвязи могут использоваться для случая, когда атрибуты не единичные, а представляют собой наборы атрибутов.

При установлении взаимосвязи между элементами данных нужно учитывать реальный их смысл.

Иерархическая модель данных (ИМД) имеет аналогичную структуру деревьев и состоит из узлов и ветвей. Узел представляет собой совокупность элементы данных (или элемент данных), описывающих некоторый объект. В качестве ветвей выступают взаимосвязи одного из четырех видов. Зависимые узлы располагаются на более низких уровнях и удовлетворяют схеме "исходный порожденный".

Иерархическая модель данных организовывает данные в виде некоторой иерархии, причем каждый экземпляр корневого узла образует начало записи логической структуры БД, т.е. ИМД будет состоять из нескольких деревьев. В ИМД узлы, находящиеся на i+1-ом уровне называются порожденными узлами на i-ом уровне. А узел, находящийся на i-ом уровне, является исходным для узлов i+1-го уровня.

Иерархическая структура всегда удовлетворяет следующим требованиям:

  1. Иерархия начинается с корневого узла.

  2. Каждый узел может состоять из одного или нескольких элементов данных, описывающих объект.

  3. На низших уровнях всегда располагаются зависимые узлы.

  4. Исходный узел может иметь в качестве зависимых один или несколько порожденных узлов.

  5. Пути доступа к каждому из узлов являются уникальными.

Описание логической структуры БД называется схемой БД. Она содержит имена объектов, атрибуты и указывает на существующие взаимосвязи между ними. Схема представляет структуру, в которую могут быть помещены значения элементов данных. Если схема содержит значения элементов данных, то ее называют экземпляр схемы.

Если порожденный элемент (узел) имеет более одного исходного элемента, то такое отношение нельзя описать с помощью ИМД, т.к. это противоречит правилу построения ИМД (порожденный узел имеет более одного исходного). Т.е. любой элемент сетевой структуры может быть связан с любым элементом этой же структуры. Сетевая структура допускает наличие циклов между узлами, что усложняет технологию поиска и обработки данных.

СМД, в которой связь между элементами в отношении "порожденный – исходный" является однозначной (т.е. отсутствуют сдвоенные стрелки в обоих направлениях), называется простой, в противном случае СМД называется сложной.

Основу реляционной модели составляет совокупность данных, объединенных в виде отношений (таблиц). Из теории множеств известно, что формальным аналогом любой таблицы является отношение.

Пусть имеется некоторая совокупность множеств D1, D2, … DN. Отношением R на этих множествах называется подмножество их декартового произведения, где N – это степень отношения. Картеж – это совокупность элементов множеств, причем порядок имеет существенное значение, т.к. каждый элемент множества должен принадлежать только своему домену. Запись вида R(A,B,C) называется схемой отношения и наряду с названием отношения содержит имена атрибутов. Совокупность схем отношений составляет схему реляционной БД. Количество картежей называется мощностью отношения.
1.4. Нормальные формы отношений

Для поддержания БД в согласованном состоянии необходимо правильно строить функциональные зависимости (ФЗ) между атрибутами. Функциональная зависимость существует, когда один или более доменов отношения уникально определяет один или более доменов этого же отношения. (Под словом "уникально" понимается взаимооднозначное соответствие). Атрибуты, стоящие слева от стрелки называются областью определения, а справа – областью значений.

Функциональная зависимость вида A→B называется полной функциональной зависимостью, если B зависит от всей группы значений атрибута A, а не от ее части (подмножества).

Из определения ФЗ следует, что нет необходимости в том, чтобы какой-либо атрибут появлялся дважды: либо с одной, либо с другой стороны от стрелки, а также порядок появления этих атрибутов не имеет значения. Единственным существенным условием является то, что при построении ФЗ для конкретного отношения должны быть охвачены все принадлежащие этому отношению атрибуты. Цель построения ФЗ для конкретного отношения – это нахождение ключа отношения, точнее разновидности ключей.

Вероятным ключом отношения R называется такое подмножество атрибутов R, что каждое сочетание их значений встречается только в одной строке отношения и никакое подмножество K этим свойством не обладает.

Вероятных ключей в отношении может быть несколько, поэтому выбирают один и называют его первичным ключом отношения R – это такой атрибут, по значениям которого производится контроль достоверности данных этого отношения.

При нахождении функциональных зависимостей и определении первичного ключа существенную роль играют правила построения и преобразования функциональных зависимостей, которые сформулированы в виде шести аксиом. Они называются также правилами вывода, так как, используя их, можно вывести новые функциональные зависимости из уже имеющихся.

Рефлексивность.

Для любого XR справедливо X→X.

Расширение.

Если X и Y  R и X→Y, то для любого WR справедливо X,W→Y

Аддитивность.

Если X,Y,Z  R и X→Y, X→Z, то X→Y,Z.

Проективность (декомпозиция).

Если X,Y,Z  R и X→Y,Z, то X→Y, X→Z.

Транзитивность.

Если X,Y,Z  R и X→Y, Y→Z, то X→Z.

Псевдотранзитивность.

Если X,Y,Z,W  R и X→Y, Y,W→Z, то X,W→Z.

Схема отношения R находится в 1НФ, если значения всех доменов являются атомарными для любого атрибута, принадлежащего этому отношению. Другими словами, домены не являются ни списками, ни множествами простых или сложных значений.

Определить понятие атомарности трудно, т.к. значение, атомарное в одном отношении, может быть не атомарным в другом отношении. Однако можно руководствоваться общим принципом, что значение не атомарно, если в приложении оно используется по частям.

Преимущество 1НФ состоит в том, что она позволяет выражать функциональные зависимости и значения атрибутов с той степенью детализации, с которой требует пользователь.

Вторая и третья нормальные формы возникли в результате стремления избежать аномалий при обновлении данных и избавиться от информационной избыточности в отношениях. Аномалии обновления являются нежелательным побочным эффектом, обусловленным изменением отношения.

Схема отношения R находится во 2НФ относительно множества функциональных зависимостей F, если:

1) она находится в 1НФ,

2) каждый непервичный атрибут полностью зависит от ключа.

Для схемы отношения R атрибут А называется первичным, если он содержится в каком-либо ключе отношения R. В противном случае атрибут А называется непервичным.

Для схемы отношения R подмножество атрибутов X и А и множество функциональных зависимостей F атрибут А называется транзитивно-зависимым от X, если существует подмножество Y такое, что:

X→Y, Yне→X, Y→A, то X→A.

Схема отношения R находится в 3НФ относительно множества функциональных зависимостей F, если:

1) она находится во 2НФ,

2) ни один из непервичных атрибутов не является транзитивно-зависимым от ключа.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Похожие:

Методические рекомендации по подготовке, выполнению и оформлению курсовых работ по дисциплине «базы данных» iconМетодические указания по выполнению курсовых работ по дисциплине...
Методические указания предназначены для выполнения курсовой работы студентами направления подготовки 080200. 62 «Менеджмент». Рекомендации...

Методические рекомендации по подготовке, выполнению и оформлению курсовых работ по дисциплине «базы данных» iconМетодические рекомендации по подготовке и оформлению курсовых работ
Курсовая работа предусмотрена учебным планом и является завершающим этапом изучения профилирующих дисциплин

Методические рекомендации по подготовке, выполнению и оформлению курсовых работ по дисциплине «базы данных» iconМетодические рекомендации по подготовке и оформлению курсовых работ
Курсовая работа предусмотрена учебным планом и является завершающим этапом изучения профилирующих дисциплин

Методические рекомендации по подготовке, выполнению и оформлению курсовых работ по дисциплине «базы данных» iconМетодические рекомендации по изучению дисциплины и выполнению курсовых работ
Ю. М. Степанов Безопасность жизнедеятельности: Методич рекоменд по изучению дисциплины и выполнению курсовых работ. Абакан, хф фгоу...

Методические рекомендации по подготовке, выполнению и оформлению курсовых работ по дисциплине «базы данных» iconМетодические рекомендации по написанию курсовых работ Курсовая работа...
Методические рекомендации по написанию курсовых/контрольных работ (в том числе для заочной формы обучения)

Методические рекомендации по подготовке, выполнению и оформлению курсовых работ по дисциплине «базы данных» iconМетодические указания по выполнению курсовых работ для студентов...
В работе содержатся рекомендации по выполнению курсовой работы и подготовке ее к защите

Методические рекомендации по подготовке, выполнению и оформлению курсовых работ по дисциплине «базы данных» iconМетодические рекомендации по выполнению и оформлению контрольных работ I. Общие положения
Настоящие рекомендации разработаны с целью оказания помощи студентам заочной формы обучения в организации внеаудиторной учебной деятельности...

Методические рекомендации по подготовке, выполнению и оформлению курсовых работ по дисциплине «базы данных» iconМетодические рекомендации к выполнению курсовых работ для студентов...
Методические рекомендации к выполнению курсовых работ для студентов специальностей «Связи с общественностью», «Реклама»/ Сост. С....

Методические рекомендации по подготовке, выполнению и оформлению курсовых работ по дисциплине «базы данных» iconМетодические указания по написанию и оформлению курсовых работ Пермь 2015
Курсовая работа: Методические указания по написанию и оформлению курсовых работ / Пермский государственный национальный исследовательский...

Методические рекомендации по подготовке, выполнению и оформлению курсовых работ по дисциплине «базы данных» iconМетодические рекомендации по выполнению курсовой работы
Примерная тематика и методические рекомендации для подготовки курсовых работ и рефератов

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:


Литература


При копировании материала укажите ссылку ©ucheba 2000-2015
контакты
l.120-bal.ru
..На главную