Общие положения разработки БД

Институт управления, бизнеса и технологий

Кафедра прикладной информатики и математики

Обрубов Ю.В., Мишин П.Н., Белова И.Н., Лосев А.Ю., Машаргин Г.В.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К выполнению курсовой работы по дисциплине

«Базы данных» для студентов направления
230700.62 – Прикладная информатика

КАЛУГА – 2012

Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине "Базы данных" для студентов направления 230700.62 «Прикладная информатика» обсуждена и рекомендована к изданию на заседании выпускающей кафедры «Прикладная информатика и математика»,    протокол № 1 от 30 августа 2012 г.

Заведующий выпускающей кафедрой, Мишин П.Н., к.э.н., доцент

 ^{(ФИО, ученая степень, ученое звание)}                         

Рекомендовано к изданию учебно- методической комиссией ИНУПБТ

Проректор по учебной работе, доцент_____________Шульман М.Г.

     ^{(ФИО, ученая степень, ученое звание)}                               «31» августа 2012г.

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Базы данных» относятся к числу профессиональных дисциплин, предусмотренных Федеральным государственным образовательным стандартом подготовки бакалавров направления 230700.62 – Прикладная информатика.

Любая организация нуждается в своевременном доступе к информации, и ценность данных очень высока. В становлении единого информационного пространства и компьютеризации многих видов деятельности, связанных с хранением и обработкой больших объемов информации, автоматизация систем занимает значительное место. Курс знакомит студентов с понятиями и методами работы с базами данных. Большинство информационных технологий базируется на технологии баз данных.

Целью курсовой работы является формирование у студента следующих компетенций:

• способен работать в коллективе, нести ответственность за поддержание партнёрских, доверительных отношений (ОК-3);

• способен ставить и решать прикладные задачи с использованием современных информационно-коммуникационных технологий (ПК-4);

• способен моделировать и проектировать структуры данных и знаний, прикладные и информационные процессы (ПК-9);

• способен принимать участие во внедрении, адаптации и настройке прикладных ИС (ПК-13);

• способен оценивать и выбирать современные операционные среды и информационно-коммуникационные технологии для информатизации и автоматизации решения прикладных задач и создания ИС (ПК-16);

• способен применять методы анализа прикладной области на концептуальном, логическом, математическом и алгоритмическом уровнях (ПК-17);

• способен анализировать рынок программно-технических средств,

• информационных продуктов и услуг для решения прикладных задач и создания информационных систем (ПК-19);

В рамках курса студенты должны получить навыки использования базовых понятий и определений, основ проектирования баз данных, ориентироваться в тенденциях современных средств проектирования баз данных и уровнях представления данных, модели данных и методы обработки моделей представления данных.

Курсовая работа дает возможность показать на практике умение разрабатывать приложения баз данных, обеспечивающие сбор и представление информации, позволяющие выполнять анализ и индексирование данных, организовывать поиск, получение, связывание и навигацию, обеспечить конфиденциальность, целостность, безопасность и сохранение информации. Студент должен учитывать масштабируемость приложения, производительность и эффективность организации работы пользователя с данными.

ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Общие положения

Цель курсовой работы – применение на практике знаний, полученных в процессе изучения курса «Базы данных», и получение практических навыков создания автоматизированных информационных систем (АИС), основанных на базах данных.

Предлагаемые методические указания к курсовым работам предназначены для студентов направления 230700.62 – Прикладная информатика, по курсу  «Базы данных». Методы проектирования базы данных является основными методами построения эффективных структур данных, а умелое владение этим инструментом организации данных  - целью подготовки бакалавров.

Главной задачей курсовых работ является овладение основами  технологии разработки баз данных различного типа и их практического использования. Курсовая работа помогает студентам овладеть практическими навыками разработки баз данных при решении задач в различных предметных областях.

Курсовая работа ориентирована на развитие у студентов навыков и умений разрабатывать модели данных процессов и систем, и охватывает основные этапы разработки баз данных для различных предметных областей. При этом приобретаются навыки по проведению анализа предметной области и формулированию информационных требований; концептуальному (инфологическое) проектированию базы данных;  логическому и физическому проектированию базы данных.

В связи с этим все курсовая работа позволяет поэтапно освоить процессы формирования базы данных, методологию ее проектирования,  а также методы построения элементов системы управления данными. В качестве объектов исследования предлагаются предприятия, службы и технические устройства, которые используют в своей работе большой объем данных.

Курсовая работа направлена на исследование предметной области и проектирование базы данных в соответствии с индивидуальным заданием. Здесь отрабатывается технология построения базы данных, осуществляется поиск эффективных структур данных. Реализация спроектированной базы данных предполагается с использованием популярного инструмента построения баз данных (MS Access, SQL-сервер, Oracl и т.п.). Эти работы требуют от студентов творческого использования приобретенных знаний и умений для успешного применения методологии проектирования баз данных в конкретной предметной области с использованием современных инструментальных средств.

Задание на курсовую работу

Задание содержит название конкретной предметной области, для которой необходимо:

- сформулировать цель проектирования базы данных;

- описать возможного пользователя базы данных;

- определить круг запросов и задач, которые предполагается решать с использованием созданной базы данных;

- построить концептуальную модель;

- сформулировать требования к базе данных;

- построить реляционную модель и выполнить её нормализацию;

- осуществить выбор СУБД и технических средств;

- создать спроектированную базу данных в среде выбранной СУБД;

- рассчитать объём базы данных и/или привести формулы для расчёта объёма;

- разработать приложение для реализации запросов и решения задач;

- оценить базу данных с точки зрения возможностей её дальнейшего развития.

Этапы выполнения курсовой работы

В ходе выполнения курсовой работы рекомендуется придерживаться календарного плана, приведённого в таблице.

Теоретические сведения

Общие положения разработки БД

Проектирование базы данных (БД) является одной из наиболее сложных и ответственных задач, связанных с созданием АИС.

Проектирование базы данных – это процесс, который подразумевает использование определённой технологии. Никто не сомневается в том, что в случае нарушения технологии изготовления печатной платы, например, эта плата либо вообще не будет работать, либо не будет соответствовать заявленным характеристикам. Но почему-то считается, что соблюдать технологию проектирования БД (и вообще программного обеспечения) совершенно необязательно. И начинают работу по реализации реляционной БД с создания таблиц. Получившаяся в ходе такого "проектирования" база данных будет ненадёжной, неэффективной и сложной в сопровождении. (Исключением могут быть случаи простых предметных областей, которые можно отразить в базе данных, состоящей из 3-4 таблиц). Поэтому при создании базы данных необходимо придерживаться определённой технологии проектирования БД.

Опишем вкратце процесс проектирования реляционной базы данных.

База данных – это, фактически, модель предметной области (ПрО). Значит, для создания БД надо сначала проанализировать ПрО и создать её модель (это называется инфологическим проектированием).

Основой для анализа предметной области служат документы, которые отражают ПрО, и информация, которую можно получить от специалистов этой предметной области в процессе общения с ними.

Для анализа берутся те документы, которые имеют отношение к решаемой задаче. Изучение документов позволяет выявить объекты (сущности ПрО) и атрибуты сущностей – данные, которые должны храниться в БД.

Из общения со специалистами необходимо извлечь сведения об особенностях ПрО, которые позволяют установить ограничения целостности, зависимости и связи между объектами (субъектами) предметной области. Также специалисты обладают знаниями о том, каковы алгоритмы обработки данных и какие задачи ставятся перед информационной системой.

Модель ПрО может быть описана любым удобным для разработчика способом (словесное описание, набор формул, диаграмма потоков данных и т.п.). Но, если при проектировании баз данных используется метод сущность–связь, то схема ПрО выполняется в виде ER–диаграммы (entity-relation diagram, диаграмма «сущность-связь»).

После создания модели ПрО определяются требования к операционной обстановке: какое аппаратное и программное обеспечение необходимо для реализации БД и АИС в целом. Основные технические параметры (объём оперативной и дисковой памяти, наличие сетевой платы и др.) определяются исходя из планируемого объёма БД, режима работы (локальный или удалённый доступ) и требований к эффективности работы системы (например, ко времени реакции на запрос пользователя или к общей производительности БД). В зависимости от планируемой нагрузки (интенсивности запросов) и требований к надёжности выбирается операционная система. Затем осуществляется выбор СУБД, под управлением которой будет работать создаваемая база данных.

На следующем этапе – этапе логического проектирования – ER-диаграмма формальным способом преобразуется в схему реляционной базы данных (РБД). На основании схемы РБД и описания сущностей ПрО составляются отношения (таблицы) базы данных. Потом выполняется нормализация отношений. Это необходимо сделать для того, чтобы исключить нарушения логической целостности данных и повысить таким образом надёжность и достоверность данных. В отдельных случаях после нормализации может выполняться денормализация, но причина для этого может быть только одна: повышение эффективности выполнения критических запросов.

В результате всех этих операций создаётся концептуальная схема БД – основной документ для базы данных.

Далее, на этапе физического проектирования полученные отношения описываются на языке DDL (Data definition language) – языке определения данных, который поддерживается выбранной СУБД. Также необходимо определить способы хранения данных (кластеризация, хеширование) и способы доступа к данным (индексирование) и создать соответствующие индексы и кластеры (если нужно). Если пользователей АИС можно разделить на группы по характеру решаемых задач, то для каждой группы создаётся свой набор прав доступа к объектам БД.