Методичка по информатике. Практикум по дисциплине Информатика Допущено Редакционноиздательским советом угату в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлениям подготовки бакалавров 080100 Экономика
 Скачать 8.99 Mb.
|
|
3. Теоретическая часть 3.1. Реляционные базы данных В реляционной модели все данные представляются как факты о сущностях и связях. Сущность – это любой объект, событие, явление о котором хранится информация. Связь – это функциональная зависимость между сущностями. Например, служащий совершает продажи. Каждая сущность обладает атрибутами. Атрибут – это свойство объекта, характеризующее его экземпляр. Общепринятым видом графического изображения реляционной модели данных является ER-диаграмма. На такой диаграмме сущности (таблицы) изображаются прямоугольниками, возможно, соединенными между собой линиями (связями). Такое графическое представление облегчает восприятие структуры базы данных по сравнению с текстовым описанием. 3.2. Назначение, возможности и использование среды ER-Win Программа ER-Win предназначена для прямого и обратного (реверсного) проектирования баз данных (инжиниринга и реинжиниринга). Она обеспечивает высокую производительность 240 труда при разработке и сопровождении приложений с использованием баз данных. На протяжении всего процесса – от логического моделирования предметной области до оптимизации физической модели в соответствии с заданными характеристиками – ER-Win позволяет наглядно отобразить структуру и основные элементы БД, а затем автоматически создать таблицы для выбранной СУБД. Автоматический перенос ключей обеспечивает ссылочную целостность базы данных. ER-Win позволяет работать с большими моделями общекорпоративного масштаба, разбивая их на фрагменты и легко управляемые подмножества, предоставляя отдельным специалистам возможность сосредоточить свои усилия в определенной области. Созданные с помощью ER-Win модели данных можно редактировать, просматривать и распечатывать различными способами. ER-Win автоматически поддерживает согласованность логической и физической схем и осуществляет преобразование логических конструкций, таких как отношения «многие ко многим», в их реализацию на физическом уровне. ER-Win обеспечивает автоматическую генерацию файлов БД в различных форматах (Oracle, DB2, Informix, Sybase, Microsoft SQL Server, Access, Paradox и др.). Одна и та же модель может быть использована для создания нескольких БД или для переноса приложения с платформы одной СУБД на другую. ER-Win устанавливает динамическую связь между моделью и БД, что позволяет реализовать как прямой, так и обратный инжиниринг. Используя эту связь, ER-Win автоматически генерирует таблицы, представления, индексы, правила поддержания целостности ссылок (первичных и внешних ключей), устанавливает значения по умолчанию и ограничения для доменов/столбцов. ER-Win позволяет также проводить обратный инжиниринг существующих БД путем построения модели на основе ее таблиц. Объектами модели, создаваемой средствами ER-Win, являются: сущности (entities), атрибуты (attributes), таблицы, колонки (столбцы таблиц), «представления» (views), обозначения подтипов (subtype symbols), домены (domains), сохраняемые процедуры (stored procedures), линии отношений (relationship lines). 241 3.3. Моделирование в ER-Win 3.3.1. Процесс построения информационной модели. Процесс построения информационной модели состоит из следующих шагов: определение сущностей; определение зависимостей между сущностями; задание первичных и альтернативных ключей; определение атрибутов сущностей; приведение модели к требуемому уровню нормальной формы; переход к физическому описанию модели: назначение соответствий «имя сущности – имя таблицы», «атрибут сущности – атрибут таблицы»; задание триггеров, процедур и ограничений; генерация схемы базы данных. ER-Win создает визуальное представление (модель данных) для решаемой задачи. Это представление может использоваться для детального анализа, уточнения и распространения как части документации, необходимой в цикле разработки. Однако ER-Win далеко не только инструмент для рисования. ER-Win автоматически создает базу данных (таблицы, индексы, хранимые процедуры, триггеры для обеспечения ссылочной целостности и другие объекты, необходимые для управления данными). 3.3.2. Отображение логического и физического уровня модели данных. В ER-Win существуют два уровня представления и моделирования – логический и физический. Логический уровень означает прямое отображение фактов из реальной жизни. На логическом уровне не рассматривается использование конкретной СУБД, не определяются типы данных (например, целое или вещественное число) и не определяются индексы для таблиц. Целевая СУБД, имена объектов и типы данных, индексы составляют второй (физический) уровень модели ER-Win. ER-Win предоставляет возможности создавать и управлять этими двумя различными уровнями представления одной диаграммы (модели), равно как и иметь много вариантов отображения на каждом уровне. 3.3.3. Сущности в ER-Win. Сущность представляет собой множество реальных или абстрактных объектов, например: люди, места, события, факты, которые имеют общие характеристики. 242 Сущность – это логическое понятие. Сущности соответствует таблица в реальной БД. В ERWin сущность визуально представляет три основных вида информации: атрибуты, составляющие первичный ключ; неключевые атрибуты; тип сущности (независимая/зависимая). Первичный ключ – это атрибут или набор атрибутов, уникально идентифицирующий экземпляр сущности. Если несколько наборов атрибутов могут уникально идентифицировать сущность, то выбор одного из них осуществляется разработчиком на основании анализа предметной области. Для каждого первичного ключа ER-Win создает при генерации структуры БД уникальный индекс. Правила определения сущностей состоят в следующем: сущность должна иметь уникальное имя; сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые либо принадлежат сущности, либо наследуются через отношения; сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые однозначно идентифицируют каждый образец сущности и называются ключом или составным ключом; каждая сущность может обладать любым количеством отношений с другими сущностями; если внешний ключ целиком используется в составе первичного ключа, то сущность является зависимой от идентификатора. Экземпляры независимой (родительской) сущности могут быть уникально идентифицированы без определения ее связей с другими сущностями; зависимая (дочерняя) сущность, наоборот, не может быть уникально идентифицирована без определения ее связей с другими сущностями. Зависимая сущность отображается в ER-Win прямоугольником с закругленными углами(рис. 1). Рис. 1. Пример отображения зависимой и независимой сущности 243 3.3.4. Связи (relationships) в ER-Win. Связь – это функциональная зависимость между двумя сущностями. Например, важно знать фамилию сотрудника, и не менее важно знать, в каком отделе он работает. Таким образом, между сущностями Отдел и Сотрудник существует связь (отдел состоит из сотрудников). Связь – это понятие логического уровня, которому соответствует внешний ключ на физическом уровне. 3.4. Описание работы с пакетом ER-Win При запуске ER-Win отрывается рабочее окно, в котором присутствует основная панель инструментов, палитра инструментов. Назначение кнопок основной панели инструментов приведено в табл.1. Таблица 1 Кнопки основной панели инструментов Кнопки Назначение Создание, открытие, сохранение и печать модели Вызов диалога Report Browser для генерации отчетов Изменение уровня просмотра модели: уровень сущностей, уровень атрибутов и уровень определений Изменение масштаба просмотра модели Генерация схемы БД, выравнивание схемы с моделью и выбор сервера (доступны только на уровне физической модели) ER-Win имеет два уровня представления модели – логический и физический. Логическая модель данных является универсальной и никак не связана с конкретной реализацией СУБД. Физическая модель зависит от конкретной СУБД, фактически являясь отображением системного каталога. В физической модели содержится информация обо всех объектах БД. Для переключения между логической и физической моделью данных служит список выбора в левой части панели инструментов ER-Win (рис. 2). Рис. 2. Переключение между логической и физической моделью 244 Палитра инструментов выглядит различно на разных уровнях отображения модели. На логическом уровне (рис. 3) палитра инструментов содержит следующие кнопки (слева направо и сверху вниз): указатель для выделения элементов модели; добавление сущности; выбор категории, например, в сущности Сотрудник может быть две категории: постоянный и совместитель; добавление текстового блока; перенесение атрибутов внутри сущностей и между ними; добавление связей: идентифицирующей (если экземпляр дочерней сущности идентифицируется через ее связь с родительской сущностью), многие-ко-многим, не идентифицирующей (если экземпляр дочерней сущности идентифицируется иначе, чем через связь с родительской сущностью). Рис. 3. Палитра инструментов на логическом уровне На физическом уровне (рис. 4) палитра инструментов содержит: вместо кнопки категорий кнопку внесения представлений; вместо кнопки связи многие-ко-многим кнопку связи представлений. Рис. 4. Палитра инструментов на физическом уровне 245 4. Описание оборудования и используемых программных комплексов При выполнении лабораторной работы необходим специализированный компьютерный класс с минимальными системными требованиями компьютеров: Процессор – Intel Pentium III; ОЗУ – 256 Mb; видеокарта – 32 Mb. Требуемое программное обеспечение: Операционная система Microsoft Windows 2000/XP, пакет ER-Win 4.0, пакет Microsoft Office 2010. 5. Краткое руководство по эксплуатации оборудования При использовании оборудования необходимо: соблюдать общие правила нахождения в учебных лабораториях, работы с компьютером и использования программных средств; привести в порядок одежду; осмотреть рабочее место, убрать все мешающие работе предметы; визуально проверить правильность подключения ПЭВМ к электросети. 6. Задание Создать логическую модель данных по предметной области отдел сбыта предприятия. Описание предметной области. База данных создается для хранения информации о товарах и клиентах. Товары каждого наименования могут быть реализованы одновременно нескольким клиентам, и, в то же время, каждый клиент может купить одновременно несколько товаров. Решаемые задачи: учет товаров (сведения о всех товарах, например, название, цена и др.); их реализация (дата отгрузки, кому, объем реализации, дата оплаты, от кого, сумма); учет клиентов фирмы (данные о всех клиентах предприятия, которые покупают его товары). 246 7. Методика выполнения задания 7.1. Построение модели Для реализации данной задачи необходимо построить ER- модель. Для этого необходимо выполнить команду File/New или выбрать инструмент Creat Model, установить переключатель Logical/Physical, закончить диалог. На панели инструментов выбрать блок Entity. Для того чтобы названия сущностей и атрибутов отображались на русском языке, выполнить команду Format/Object Font&Color для установки типа шрифта «Кириллица» на вкладках Entities, Attributes (рис. 5). Рис. 5. Диалоговое окно установки типов шрифтов Щелкнув правой кнопкой мыши по сущности и выбрав из контекстного меню пункт Entity Editor, можно вызвать диалог Entity Editor (рис. 6), в котором определяются имя, комментарии и описание сущности. Каждая сущность должна быть полностью определена с помощью текстового описания в закладке Definition. Закладки Note, 247 Note 2, Note 3, UDP служат для внесения дополнительных комментариев и определений к сущности (рис. 6). Далее из контекстного меню сущности Товар вызвать команду Attributes для ввода данных об атрибутах рассматриваемой сущности. Для этого нажать на кнопку New, в появившемся окне New Attribute выбрать тип атрибута, например Number (числовой), и в поле Attribute Name ввести название атрибута, например, шифр товара (рис. 7). Рис. 6. Диалоговое окно Entity Editor 248 Рис. 7. Задание атрибутов сущности Аналогичным образом заполнить все атрибуты сущностей Товары, Клиенты, Реализация (рис. 8, 9, 10). Обратить внимание на то, что в сущности Реализация ключевых атрибутов не задано. Рис. 8. Перечень атрибутов сущности Товары 249 Рис. 9. Перечень атрибутов сущности Клиенты Рис. 10. Перечень атрибутов сущности Реализация Наложить на сущность Реализация идентифицирующие связи с сущностями Товары и Клиенты (рис. 11). Для установки связи объем_реализации способ_оплаты дата_отгрузки способ_доставки 250 необходимо кликнуть по кнопке Связь на панели инструментов, затем указать сначала на родительскую сущность, а потом на дочернюю. Рис. 11. Вид логической модели после определения связей Далее преобразовать логическую ER-модель в физическую. Вид модели на физическом уровне представлен на рис. 12. Рис. 12. Вид модели на физическом уровне 7.2. Генерация файлов БД ER-Win поддерживает практически все распространенные СУБД. Для последующей генерации файла (файлов) БД в СУБД Access необходимо выполнить следующие действия: 1. Запустить MS Access, создать новую (пустую) БД. Эта операция может быть выполнена до разработки ER-модели. 251 2. Если предполагается использовать MS Access 2003 и более поздние версии, то созданный пустой файл БД следует сохранить в формате MS Access 2000. В Access 2010 для сохранения файла БД в формате MS Access 2000 нужно выполнить команду Файл/Сохранить и опубликовать/ Сохранить БД как БД Access 2000. 3. Закрыть приложение MS Access. Далее нужно выбрать сервер или СУБД, которая будет использоваться для работы с создаваемой БД. Для этого выполнить команду меню Database / Choose Database и в диалоговом окне Target server («целевой сервер») установить переключатели (рис. 13). Рис. 13. Диалоговое окно Target Server Далее выполнить команду меню Database/Database Connection. В открывшемся диалоговом окне ввести параметры связи ER-модели с БД (рис. 14). В поле User Name следует ввести имя пользователя admin, затем в поле Database выбрать с помощью кнопки Browse путь к созданному (пустому) файлу БД, затем нажать кнопку Connect. В результате этих действий будет выполнена связь ER-модели с созданным файлом БД. 252 Рис. 14. Диалоговое окно установки связи с БД Далее открыть окно для проверки и изменения параметров генерации файлов БД. Для этого выполнить команду меню Tools/Forward Engineer/Schema Generation, затем нажать кнопку Generate (рис. 15). Рис. 15. Окно проверки параметров генерации файлов БД В диалоговом окне Generate Database Schema (рис. 16) будут выведены операторы, выполненные при генерации файлов БД. В случае успешного окончания процесса генерации файлов БД (Schema Generation Complete – «Генерация схемы выполнена») в ранее 253 созданной БД в MS Access будут находиться соответствующие таблицы Товар, Клиенты, Реализация и схема данных (рис. 17, 18). Рис. 16 Диалоговое окно Generate Database Schema После выполнения генерации (рис. 17) открыть базу данных, созданную ранее в приложении MS Aсcess 2010. В базе данных будут находиться таблицы разработанной ранее ER-модели. Ключевые поля в таблицах не определены. Рис. 17. Фрагмент окна MS Access 2010 после генерации БД 254 Находясь в режиме конструктора таблицы Клиенты, обозначить «ключом» поле номер_клиента, в таблице Товар сделать ключевым поле шифр_товара, в таблице Реализация для полей номер_клиента и шифр_товара выбрать тип поля Мастер подстановок. Произвести подходящую по смыслу подстановку из «родительских» таблиц. В результате созданная схема данных должна выглядеть как на рис. 18. Рис. 18. Окно схемы данных в MS Access 2010 Задания для самостоятельного выполнения Самостоятельно, используя заданный по варианту преподавателем набор атрибутов, построить ER-модель по предложенной предметной области (табл. 2). Определить сущности, связи между ними, ключевые поля. 255 Таблица 2 Варианты заданий для создания ER-модели № вари- анта Задания 1 2 1 Школа (ФИО_учителя, Категория_учителя, Дата_урока, Предмет, Класс, Класс_руководитель, Пед_стаж_учителя, Количество_учащихся_класса, Тема_урока) 2 Магазин (Таб_номер_продавца, ФИО_продавца, ФИО_клиента, Адрес_клиента, Категория_товара, Наимен_товара, Объем_товара, Цена_товара, Гарант_срок, Номер_дисконт_карты_клиента) 3 Авиаперелеты (Номер_рейса, Пункт_назначения, Дата_продажи, Стоимость, ФИО_клиента, Паспорт_клиента, Дата_вылета, Время_вылета, Время_прибытия) 4 Выдача_кредита (Дата_выдачи, ФИО_клиента, Адрес_клиента, Адрес_банка, Сумма, Проц_ставка, Срок_возврата, Наимен_банка, Место_работы_клиента) 5 Посещение библиотеки (№_читательского_билета, ФИО_читателя, Место_работы_читателя, Дата_выдачи, Код_книги, Название_книги, Жанр_книги, Срок_возврата, Год_издания, Цена_книги, Автор) 6 Строительная_организация (Код_подрядчика, Код_заказчика, Наимен_объекта, Тип_объекта, Срок_сдачи, Адрес_подрядчика, Наимен_организ_заказчика, Адрес_объекта, Наимен_подрядчика, Дата_начала_строит) 7 Университет (№_зачетки, ФИО_студента, Код_предмета, Название_предмета, Кол_часов, Вид_контроля, Дата_сдачи, Результат) 8 Швейная фабрика (№_модели, Наим_изделия, Вид_изделия, Используемый_материал, Вид_работы, Стоимость_работы, Таб_№_работника, ФИО_работника, Стаж_работника, Разряд_работника, Срок_выполнения_работы) 9 |