Проектирование баз данных методом нормализации

Министерство образования и культуры РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УССУРИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

Кафедра информатики и вычислительной техники

На правах рукописи

Крюков Роман Сергеевич

Проектирование баз данных методом нормализации

Дипломная работа

Специальность 050202 информатика с доп. Специальностью 050203 физика

Руководитель –

ст. преподаватель

Кляченко И.Г.

___________________

подпись

Работа допущена к защите              

«___»_______________________2011г.

  ___________________________

Заведующая кафедрой информатики и

Вычислительной техники, к.ф.-м.н., доцент

Горностаева Т.Н.

Работа защищена

«___»_______________________2011г.

Оценка_________________________

Уссурийск 2011

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

Глава I  Проектирование базы данных

Основные понятия Баз данных

Архитектура Базы Данных

Проектирование базы данных

Глава II  Нормализация

Принципы нормализации

Теорема Фейджина

Глава III Создание структуры БД «Классный журнал» методом нормализации

Описание предметной области

Создание структуры БД «Классный журнал» методом нормализации.

Создание приложения для работы с базой данных

TTable и TQuery

Приложение

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Управление информацией всегда было основной сферой применения компьютеров и, надо думать, будет играть еще большую роль в будущем. Базы данных и системы управления ими (СУБД, DBMS – Database Management System) на протяжении всего пути развития компьютерной техники совершенствовались, поддерживая все более сложные уровни абстрактных данных, заданных пользователем, и обеспечивая взаимодействие компонентов, распределенных в глобальных сетях и постепенно интегрирующихся с телекоммуникационными системами.

История развития компьютерной техники – это история непрерывного движения от языка и уровня коммуникации машины к уровню пользователя. Если первые машины требовали от пользователя оформления того, что ему нужно (то есть написания программ), в машинных кодах, то языки программирования четвертого уровня (4GLs) позволяли конечным пользователям, не являющимся профессиональными программистами, получать доступ к информации без детального описания каждого шага, но только с встроенными предопределенными типами данных – например, таблицами.

На сегодняшний день проектирование баз данных является очень перспективной и быстро развивающейся отраслью. Это связано с невероятными объемами информации и вопросами ее структурирования, хранения и быстрого доступа к необходимой информации. Проектирования баз данных помогает решить эти проблемы, поскольку обеспечивает быстрый доступ к необходимой информации а, так же информация в базе данных храниться в структурированном виде.

В связи с этим тема моей дипломной работы является актуальной.

Цель моей дипломной работы: Создание структуры базы данных на примере «Школьного журнала» с использованием метода нормализации.

Задачи:

      Изучение литературы по теме дипломной работы

      Изучение принципов нормализации

      Изучение предметной области БД

      Создание концептуальной модели

      Создание приложения для работы с БД

Дипломная работа состоит из трех глав, заключения и списка литературы.

В I главе рассматривается понятия базы данных, архитектура базы данных и проектирование.

Во II главе рассматривается понятие нормализации, а так же ее принципы.

В III главе содержит описание предметной области, а также создание структуры базы данных.

Глава I Проектирование базы данных

Основные понятия Баз данных

Развития вычислительной техники осуществлялось по двум основным направлениям:

      применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов;

      использование средств вычислительной техники в информационных системах.

Информационная система – это совокупность программно-аппаратных средств, способов и людей, которые обеспечивают сбор, хранение, обработку и выдачу информации для решения поставленных задач. На ранних стадиях использования информационных систем применялась файловая модель обработки. В дальнейшем в информационных системах стали применяться базы данных. Базы данных являются современной формой организации, хранения и доступа к информации. Примерами крупных информационных систем являются банковские системы, системы заказов железнодорожных билетов и т.д.

аза данных – это интегрированная совокупность структурированных и взаимосвязанных данных, организованная по определенным правилам, которые предусматривают общие принципы описания, хранения и обработки данных. Обычно база данных создается для предметной области.

Предметная область – это часть реального мира, подлежащая изучению с целью создания базы данных для автоматизации процесса управления.
Наборы принципов, которые определяют организацию логической структуры хранения данных в базе, называются моделями данных.

Существуют 4 основные модели данных – списки (плоские таблицы), реляционные базы данных, иерархические и сетевые структуры.

В течение многих лет преимущественно использовались плоские таблицы (плоские БД) типа списков в Excel. В настоящее время наибольшее распространение при разработке БД получили реляционные модели данных. Реляционная модель данных является совокупностью простейших двумерных таблиц – отношений (англ. relation), т.е. простейшая двумерная таблица определяется как отношение (множество однотипных записей объединенных одной темой).

Архитектура Базы Данных

BDE представляет собой набор динамических библиотек, которые "умеют" передавать запросы на получение или модификацию данных из приложения в нужную базу данных и возвращать результат обработки. В процессе работы библиотеки используют вспомогательные файлы языковой поддержки и информацию о настройках среды.

В составе BDE поставляются стандартные драйверы, обеспечивающие доступ к СУБД Paradox, dBASE, FoxPro и текстовым файлам. Локальные драйверы (рис.1) устанавливаются автоматически совместно с ядром процессора. Один из них можно выбрать в качестве стандартного драйвера, который имеет дополнительные настройки, влияющие на функционирование процессора БД.

Рис 1  
Основная работа с BDE производится посредством внешнего интерфейса IDAPI (IDAPI32.DLL). Формат данных выбирается в псевдониме (alias) соединения, и в принципе дальше работа с разными форматами ничем не отличается. В том числе и неважно, как работает приложение с BDE - через компоненты VCL DB, которые используют функции BDE, или напрямую (все равно компоненты используют те же функции BDE).

Дальше функции IDAPI транслируют вызовы в функции соответствующего драйвера. Если это драйвер локального формата (dBase, Paradox, FoxPro), то драйвер формата сам работает с соответствующими файлами (таблицами и индексами). Если это SQL Link, то вызовы транслируются в вызовы функций API клиентской части конкретного SQL-сервера. Для каждого сервера SQL Link свой. IDAPTOR (соединитель с ODBC) и интерфейс к DAO работает точно также как и SQL Link, т.е. просто транслирует вызовы BDE в вызовы ODBC или DAO, непосредственно к формату не имея никакого отношения.

Если посмотреть на файлы BDE, то можно подробно рассмотреть его составные части.

      Администратор системных ресурсов управляет процессом подключения к данным — при необходимости устанавливает нужные драйверы, а при завершении работы автоматически освобождает занятые ресурсы. Поэтому BDE всегда использует ровно столько ресурсов, сколько необходимо.

      Система обработки запросов обеспечивает выполнение запросов SQL или QBE от приложения к любым базам данных, для которых установлен драйвер, даже если сама СУБД не поддерживает прямое использование запросов SQL.

      Система сортировки является запатентованной технологией и обеспечивает очень быстрый поиск по запросам SQL и через стандартные драйверы аля Paradox и dBASE.

      Система пакетной обработки представляет собой механизм преобразования данных из одного формата в другой при выполнении операций над целыми таблицами. Эта система использована в качестве основы для компонента TBatcMove и утилиты DataPump (автоматического переноса структур данных между базами данных), входящей в стандартную поставку BDE.

      Менеджер буфера управляет единой для всех драйверов буферной областью памяти, которую одновременно могут использовать несколько драйверов. Это позволяет существенно экономить системные ресурсы.

      Менеджер памяти взаимодействует с ОС и обеспечивает эффективное использование выделяемой памяти. Ускоряет работу драйверов, которые для получения небольших фрагментов памяти обращаются к нему, а не к ОС. Дело в том, что менеджер памяти выделяет большие объемы оперативной памяти и затем распределяет ее небольшими кусками между драйверами согласно их потребностям.

      Транслятор данных обеспечивает преобразование форматов данных для различных типов БД.

      Кэш BLOB используется для ускорения работы с данными в формате BLOB.

      SQL-генератор транслирует запросы в формате QBE в запросы SQL.

      Система реструктуризации обеспечивает преобразование наборов данных в таблицы Paradox или dBASE.

      Система поддержки драйверов SQL повышает эффективность механизма поиска при выполнении запросов SQL.

      Таблицы в памяти. Этот механизм позволяет создавать таблицы непосредственно в оперативной памяти. Используется для ускорения обработки больших массивов данных, сортировки, преобразования форматов данных.

      Связанные курсоры обеспечивают низкоуровневое выполнение межтабличных соединений. Позволяют разработчику не задумываться над реализацией подобных связей при работе на уровне VCL — для этого достаточно установить значения нескольких свойств.

      Менеджер конфигурации обеспечивает разработчику доступ к информации о конфигурации драйверов.

      Таким образом, при установке BDE "лишние" файлы можно без проблем выкинуть.

Перечисленные функции реализованы в динамических библиотеках, которые, собственно, и называются процессором БД.

Отдельное место в архитектуре BDE и среди упомянутых файлов занимают Local SQL и QBE Engine. Эти механизмы запросов будут рассмотрены чуть дальше.

Проектирование базы данных

При разработке БД можно выделить следующие этапы работы:

I этап.

Постановка задачи:

На этом этапе формируется задание по созданию БД. В нем подробно описывается состав базы, назначение и цели ее создания, а также перечисляется, какие виды работ предполагается осуществлять в этой базе данных (отбор, дополнение, изменение данных, печать или вывод отчета и т. д).

II этап.

Анализ объекта:

На этом этапе рассматривается, из каких объектов может состоять БД, каковы свойства этих объектов. После разбиения БД на отдельные объекты необходимо рассмотреть свойства каждого из этих объектов, или, другими словами, установить, какими параметрами описывается каждый объект. Все эти сведения можно располагать в виде отдельных записей и таблиц. Далее необходимо рассмотреть тип данных каждой отдельной единицы записи. Сведения о типах данных также следует занести в составляемую таблицу.

III этап.

Синтез модели:

На этом этапе по проведенному выше анализу необходимо выбрать определенную модель БД. Далее рассматриваются достоинства и недостатки каждой модели и сопоставляются с требованиями и задачами создаваемой БД. После такого анализа выбирают ту модель, которая сможет максимально обеспечить реализацию поставленной задачи. После выбора модели необходимо нарисовать ее схему с указанием связей между таблицами или узлами.

IV этап.

Выбор способов представления информации и программного инструментария: После создания модели необходимо, в зависимости от выбранного программного продукта, определить форму представления информации. В большинстве СУБД данные можно хранить в двух видах:

      с использованием форм.

      без использования форм.

Форма – это созданный пользователем графический интерфейс для ввода данных в базу.

V этап.

Синтез компьютерной модели объекта:

В процессе создания компьютерной модели можно выделить некоторые стадии, типичные для любой СУБД.

Стадия 1 Запуск СУБД, создание нового файла базы данных или открытие созданной ранее базы.

Стадия 2 Создание исходной таблицы или таблиц.

Создавая исходную таблицу, необходимо указать имя и тип каждого поля. Имена полей не должны повторяться внутри одной таблицы. В процессе работы с БД можно дополнять таблицу новыми полями. Созданную таблицу необходимо сохранить, дав ей имя, уникальное в пределах создаваемой базы.

При проектировании таблиц, рекомендуется руководствоваться следующими основными принципами: