Разработка АРМ сотрудника библиотеки (на примере АЧОУ ВПО МФЮА УК Красноармейский)

 

Но эта цель может быть достигнута лишь в определенных пределах: СУБД не может контролировать правильность каждого отдельного значения, вводимого в БД (хотя каждое значение можно проверить на правдоподобность). Например, нельзя обнаружить, что вводимое значение 5 (представляющее номер дня недели) в действительности должно быть равно 3. С другой стороны, значение 9 явно будет ошибочным и СУБД должна его отвергнуть. Однако для этого ей следует сообщить, что номера дней недели должны принадлежать набору (1,2,3,4,5,6,7).

Поддержание целостности БД может рассматриваться как защита данных от неверных изменений или разрушений. Современные СУБД имеют ряд средств для обеспечения поддержания целостности (так же, как и средств обеспечения поддержания безопасности).

Выделяют три группы правил целостности:

1. Целостность по сущностям.
2. Целостность по ссылкам.
3. Целостность, определяемая пользователем.

Существуют правила целостности, которые применимы для любых реляционных баз данных:

1. Не допускается, чтобы какой-либо атрибут, участвующий в первичном ключе, принимал неопределенное значение.
2. Значение внешнего ключа должно либо:

• быть равным значению первичного ключа цели;

• быть полностью неопределенным, т.е. каждое значение атрибута, участвующего во внешнем ключе должно быть неопределенным.

3. Для любой конкретной БД существует ряд дополнительных специфических правил, которые относятся к ней одной и определяются разработчиком. Чаще всего контролируется:

• уникальность тех или иных атрибутов
• диапазон значений
• принадлежность набору значений

 

2.2 Реляционные базы  данных и нормализация форм в них

 

Реляционные БД

 

База данных (БД) – это поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области.12

Понятие БД тесно связано с такими понятиями структурных элементов, как поле, запись, файл (таблица).

Поле – элементарная единица логической организации данных, которая соответствует неделимой единице информации – реквизиту. Для описания поля используются следующие характеристики:

• имя, например. Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения;
• тип, например, символьный, числовой, календарный;
• длина, например, 15 байт, причем будет определяться максимально возможным количеством символов;
• точность для числовых данных, например два десятичных знака для отображения дробной части числа.

Запись – совокупность логически связанных полей. Экземпляр записи — отдельная реализация записи, содержащая конкретные значения ее полей.

Файл (таблица) – совокупность экземпляров записей одной структуры.

Ядром любой БД является модель данных. Модель данных представляет собой множество структур данных, ограничений целостности и операций манипулирования данными. С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними.

Модель данных – совокупность структур данных и операций их обработки.13

По способу установления связей между данными СУБД основывается на использовании трёх основных видов модели: иерархической, сетевой или реляционной; на комбинации этих моделей или на некотором их подмножестве.

Понятие реляционный (англ. Relation — отношение) связано с разработками известного американского специалиста в области систем баз данных, сотрудника корпорации IBM д-ра Е. Кодда, которым впервые был применен термин «реляционная модель данных».

Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц. Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

• каждый элемент таблицы – один элемент данных; повторяющиеся группы отсутствуют;
• все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т.д.) и длину;
• каждый столбец имеет уникальное имя;
• одинаковые строки в таблице отсутствуют;
• порядок следования строк и столбцов может быть произвольным. Таблица такого рода называется отношением.

БД, построенная с помощью отношений, называется реляционной БД.

Отношения представлены в виде таблиц, строки которых соответствуют кортежам или записям, а столбцы – атрибутам отношений, доменам, полям.

В основе РМД лежит понятие отношения, представляющего собой подмножество декартова произведения доменов.

Домен – это множество значений, которое может принимать элемент (например, множество целых чисел, множество комбинаций символов длиной N и т.п.). Понятие домена поддерживают такие СУБД, как Oracle или Ingress. MS Access не поддерживает понятие домена.14

Отношение – это множество кортежей, соответствующих данной схеме отношений.

Элементы отношения называют кортежами.

Кортеж- это множество пар вида {имя атрибута, значение атрибута}, где значение- это допустимое значение домена/типа.

Элементы кортежа принято называть атрибутами. Количество атрибутов кортежа определяет арность отношения. Отношения арности 1 называют унарными, арности 2 – бинарными, арности n – n-арными.

Отношение содержит информацию о сущностях одного типа. Каждый кортеж отношения соответствует одному экземпляру сущности.

Свойства отношений:

1. Все кортежи отношения должны быть различны.
2. Кортежи отношения не упорядочены.
3. Атрибуты отношения не упорядочены
4. Атрибуты отношения должны принимать только атомарные значения

Ключ отношения – это атрибут, значения которого идентифицируют кортеж.15

Таким образом, ключ имеет уникальные в рамках отношения значения. Если ключ состоит из нескольких атрибутов, он называется составным. Ключей может быть несколько; основной ключ – первичный, его значения не могут обновляться. Другие ключи называются возможными или потенциальными ключами.

Основным преимуществом реляционных СУБД является возможность связывания на основе определенных соотношений файлов БД.

СУБД считается реляционной при выполнении следующих двух условий, предложенных еще Э. Коддом:

• поддерживает реляционную структуру данных;
• реализует по крайней мере операции селекции, проекции и соединения отношений.

 Основные достоинства реляционной модели

1. Наличие небольшого набора абстракций, которые позволяют моделировать предметную область и допускают точные формальные определения.
2. Наличие простого и достаточно мощного математического аппарата, опирающегося на теорию множеств и математическую логику и обеспечивающего теоретический базис реляционного подхода к организации баз данных.
3. Возможность ненавигационного манипулирования данными без необходимости знания конкретной физической организации баз данных во внешней памяти.

 

Нормализация форм

 

Нормализация – это набор стандартов проектирования данных, называемых нормальными формами (normal form).16 Общепринятыми считаются 5 нормальных форм. Создание таблиц в соответствии с этими стандартами называется нормализацией.

  Нормальные формы изменяются в порядке от первой до пятой. Каждая последующая форма удовлетворяет требования предыдущей.

Выполнение правил нормализации обычно приводит к разделению таблиц на две или больше таблиц с меньшим числом столбцов, выделению отношений первичный ключ - внешний ключ в меньшие таблицы, которые снова могут быть соединены с помощью операции объединения.  
 Одним из основных результатов разделения таблиц в соответствии с правилами нормализации является уменьшение избыточности данных в таблицах. Правила нормализации, подобно принципам объектного моделирования, развивались в рамках теории баз данных. Большинство разработчиков баз данных признают, что представление данных в третьей нормальной форме полностью удовлетворяет все их потребности.

 

Первая нормальная форма (1NF)

 

Отношение называется нормализованным или приведенным к1NF, если все его атрибуты простые (далее неделимы). Преобразование отношения к 1NF может привести к увеличению количества реквизитов (полей) отношения и изменению ключа.

Все рассматриваемые отношения в реляционном подходе должны находиться в 1NF, которая предполагает, что элементы доменов отношений не являются множествами (т.е. являются атомарными) и не ограничивает наличие функциональных зависимостей между атрибутами в схеме отношения.

Таким образом, 1NF требует, чтобы на любом пересечении строки и столбца находилось единственное значение, которое должно быть атомарным, и в таблице не должно быть повторяющихся строк. 1NF позволяет, во-первых, определить набор примитивных операций манипулирования данными; во-вторых, дает наглядное представление о состоянии схемы БД как о наборе таблиц, что очень удобно пользователю, не являющемуся специалистом по информационным технологиям.

 

Вторая нормальная форма (2NF)

 

Прежде чем перейти к рассмотрению 2NF, нужно рассмотреть понятие полной функциональной зависимости, используемое в теории нормализации.

Пусть имеется функциональная зависимость:

{X1, X2, ..., Xn} àY.                                                                              (2.1)

Функциональная зависимость реквизитов - зависимость, при которой в экземпляре информационного объекта определенному значению ключевого реквизита соответствует только одно значение описательного реквизита.

Если из множества атрибутов, стоящих слева от знакаà, можно исключить некоторые имена атрибутов без разрушения функциональной зависимости, то говорят, что Y зависит от множества {X1, ..., Xn} неполно. В противном случае, имеет место полная функциональная зависимость атрибута Y от множества атрибутов {X1, ..., Xn}.

Функционально полная зависимость неключевых атрибутов заключается в том, что каждый неключевой атрибут функционально зависит от ключа, но не находится в функциональной зависимости ни от какой части составного ключа.

Формально это записывается следующим образом:

Пусть А1R и А2R - два подмножества множества атрибутов АR отношения R.

А2R функционально полно зависит от А1R, если:

 и X функционально не зависит  от Y.

Определение 2NF: отношение R (A1, ..., An) находится во второй нормальной форме (2НФ), если оно находится в 1НФ, и если каждый непервичный атрибут функционально полно зависит от каждого возможного ключа.

 

Третья нормальная форма (3NF)

 

Понятие 3NF основывается на понятии нетранзитивной зависимости.

Транзитивная зависимость наблюдается в том случае, если один из двух описательных реквизитов зависит от ключа, а другой описательный реквизит зависит от первого описательного реквизита.

Отношение будет находиться в 3NF, если оно находится во 2NF, и каждый неключевой атрибут нетранзитивно зависит от первичного ключа.

Для устранения транзитивной зависимости описательных реквизитов необходимо провести «расщепление» исходного информационного объекта. В результате расщепления часть реквизитов удаляется из исходного информационного объекта и включается в состав других (возможно, вновь созданных) информационных объектов.

Приведение отношений к другим нормальным формам не имеет смысла, т.к. представление данных в третьей нормальной форме полностью удовлетворяет требованиям разработки.

 

2.3 Характеристика СУБД “MS Access”

 

Системой управления базами данных (СУБД) называют программную систему, предназначенную для создания на ЭВМ общей БД, используемой для решения множества задач.17 Подобные системы служат для поддержания БД в актуальном состоянии и обеспечивают эффективный доступ пользователей к содержащимся в ней данным в рамках предоставленных пользователям полномочий.

СУБД предназначена для централизованного управления БД в интересах всех работающих в этой системе. 

По степени универсальности различают два класса СУБД:

• системы общего назначения;
• специализированные системы. 

СУБД общего назначения не ориентированы на какую-либо предметную область или на информационные потребности какой-либо группы пользователей. Каждая система такого рода реализуется как программный продукт, способный функционировать на некоторой модели ЭВМ в определенной операционной системе и поставляется многим пользователям как коммерческое изделие. Такие СУБД обладают средствами настройки на работу с конкретной БД. Использование СУБД общего назначения в качестве инструментального средства для создания автоматизированных информационных систем, основанных на технологии баз данных, позволяет существенно сокращать сроки разработки, экономить трудовые ресурсы. Этим СУБД присущи развитые функциональные возможности и даже определенная функциональная избыточность.

Специализированные СУБД создаются в редких случаях при невозможности или нецелесообразности использования СУБД общего назначения.

СУБД общего назначения — это сложные программные комплексы, предназначенные для выполнения всей совокупности функций, связанных с созданием и эксплуатацией БД информационной системы.