Разработка базы данных

После создания общей структуры базы данных можно приступить к созданию таблиц, которые представляют собой отношения, входящие в состав проекта базы данных.Таблица – основной объект для хранения информации в реляционной базе данных. Она состоит из содержащих данные строк и столбцов, занимает в базе данных физическое пространство и может быть постоянной или временной. Поле, также называемое в реляционной базе данных столбцом, является частью таблицы, за которой закреплен определенный тип данных. Каждая таблица базы данных должна содержать хотя бы один столбец. Строка данных – это запись в таблице базы данных, она включает поля, содержащие данные из одной записи таблицы.

<определение_таблицы> ::=

   CREATE TABLE имя_таблицы

   (имя_столбца тип_данных

     [NULL | NOT NULL ] [,...n])

Главное в команде создания таблицы – определение имени таблицы и описание набора имен полей, которые указываются в соответствующем порядке. Кроме того, этой командой оговариваются типы данных и размеры полей таблицы.

Реляционная база данных представляет собой совокупность отношений, содержащих всю необходимую информацию и объединенных различными связями.

Атрибут (или набор атрибутов), который может быть использован  для однозначной идентификации  конкретного кортежа (строки, записи), называется первичным ключом. Первичный ключ не должен иметь дополнительных атрибутов. Это значит, что если из первичного ключа исключить произвольный атрибут, оставшихся атрибутов будет недостаточно для однозначной идентификации отдельных кортежей. Для ускорения доступа по первичному ключу во всех системах управления базами данных (СУБД) имеется механизм, называемый индексированием. Из чего следует, индекс представляет собой инвертированный древовидный список, указывающий на истинное местоположение записи для каждого первичного ключа. Естественно, в разных СУБД индексы реализованы по-разному (в локальных СУБД - как правило, в виде отдельных файлов), однако, принципы их организации одинаковы.

Возможно индексирование отношения с использованием атрибутов, отличных от первичного ключа. Данный тип индекса называется вторичным индексом и применяется в целях уменьшения времени доступа при нахождении данных в отношении, а также для сортировки. Таким образом, если само отношение не упорядочено каким-либо образом и в нем могут присутствовать строки, оставшиеся после удаления некоторых кортежей, то индекс (для локальных СУБД - индексный файл), напротив, отсортирован.

Для поддержания ссылочной  целостности данных во многих СУБД имеется механизм так называемых внешних ключей. Смысл этого механизма состоит в том, что некоему атрибуту (или группе атрибутов) одного отношения назначается ссылка на первичный ключ другого отношения; тем самым закрепляются связи подчиненности между этими отношениями. При этом отношение, на первичный ключ которого ссылается внешний ключ другого отношения, называется master-отношением, или главным отношением; а отношение, от которого исходит ссылка, называется detail-отношением, или подчиненным отношением. После назначения такой ссылки СУБД имеет возможность автоматически отслеживать вопросы "ненарушения" связей между отношениями, а именно:

• если попытаться вставить в подчиненную таблицу запись, для внешнего ключа которой не существует соответствия в главной таблице (например, там нет еще записи с таким первичным ключом), СУБД сгенерирует ошибку;
• если попытаться удалить из главной таблицы запись, на первичный ключ которой имеется хотя бы одна ссылка из подчиненной таблицы, СУБД также сгенерирует ошибку.
• если попытаться изменить первичный ключ записи главной таблицы, на которую имеется хотя бы одна ссылка из подчиненной таблицы, СУБД также сгенерирует ошибку.

Далее устанавливаются связи  между объектами (таблицами и  столбцами) и производится очень  важная операция для исключения избыточности данных - нормализация таблиц.  Каждый из различных типов связей должен быть смоделирован в базе данных. Существует несколько типов связей:

• связь "один-к-одному"
• связь "один-ко-многим"
• связь "многие-ко-многим".

Связь "один-к-одному" представляет собой простейший вид связи данных, когда первичный ключ таблицы  является в то же время внешним  ключом, ссылающимся на первичный  ключ другой таблицы. Такую связь  бывает удобно устанавливать тогда, когда невыгодно держать разные по размеру (или по другим критериям) данные в одной таблице. Например, можно выделить данные с подробным  описанием изделия в отдельную  таблицу с установлением связи "один-к-одному" для того чтобы  не занимать оперативную память, если эти данные используются сравнительно редко.

Связь "один-ко-многим" в большинстве случаев отражает реальную взаимосвязь сущностей  в предметной области. Она реализуется  уже описанной парой "внешний  ключ-первичный ключ", т.е. когда определен внешний ключ, ссылающийся на первичный ключ другой таблицы. Именно эта связь описывает широко распространенный механизм классификаторов. Имеется справочная таблица, содержащая названия, имена и т.п. и некие коды, причем, первичным ключом является код. В таблице, собирающей информацию - назовем ее информационной таблицей - определяется внешний ключ, ссылающийся на первичный ключ классификатора. После этого в нее заносится не название из классификатора, а код. Такая система становится устойчивой от изменения названия в классификаторах. Имеются способы быстрой "подмены" в отображаемой таблице кодов на их названия как на уровне сервера БД (для клиент-серверных СУБД), так и на уровне пользовательского приложения.

Связь "многие-ко-многим" в явном виде в реляционных  базах данных не поддерживается. Однако имеется ряд способов косвенной  реализации такой связи, которые  с успехом возмещают ее отсутствие. Один из наиболее распространенных способов заключается во введении дополнительной таблицы, строки которой состоят  из внешних ключей, ссылающихся на первичные ключи двух таблиц. Например, имеются две таблицы: КЛИЕНТ и  ГРУППА_ИНТЕРЕСОВ. Один человек может  быть включен в различные группы, в то время как группа может  объединять различных людей. Для  реализации такой связи "многие-ко-многим" вводится дополнительная таблица, назовем ее КЛИЕНТЫ_В_ГРУППЕ, строка которой будет иметь два внешних ключа: один будет ссылаться на первичный ключ в таблице КЛИЕНТ, а другой - на первичный ключ в таблице ГРУППА_ИНТЕРЕСОВ. Таким образом в таблицу КЛИЕНТЫ_В_ГРУППЕ можно записывать любое количество людей и любое количество групп.

Итак, после определения  таблиц, полей, индексов и связей между  таблицами  посмотрим на проектируемую  базу данных в целом и проанализируем ее, используя правила нормализации, с целью устранения логических ошибок. Важность нормализации состоит в  том, что она позволяет разбить  большие отношения, как правило, содержащие большую избыточность информации, на более мелкие логические единицы, группирующие только данные, объединенные "по природе". Таким образом, идея нормализации заключается в следующем. Каждая таблица в реляционной  базе данных удовлетворяет условию, в соответствии с которым в  позиции на пересечении каждой строки и столбца таблицы всегда находится  единственное значение, и никогда  не может быть множества таких  значений.

 

После применения правил нормализации логические группы данных располагаются  не более чем в одной таблице. Это дает следующие преимущества:

• данные легко обновлять или удалять
• исключается возможность рассогласования копий данных
• уменьшается возможность введения некорректных данных.

Процесс нормализации заключается  в приведении таблиц в так называемые нормальные формы. Существует несколько видов нормальных форм: первая нормальная форма (1НФ), вторая нормальная форма (2НФ), третья нормальная форма (3НФ), нормальная форма Бойса-Кодда (НФБК), четвертая нормальная форма (4НФ), пятая нормальная форма (5НФ).

Необходимо четко понимать, что разбиение информации на более  мелкие единицы с одной стороны, способствует повышению надежности и непротиворечивости базы данных, а с другой стороны, снижает ее производительность, так как требуются  дополнительные затраты процессорного  времени (серверного или машины пользователя) на обратное "соединение" таблиц при представлении информации на экране. Иногда для достижения требуемой  производительности нужно сделать  отход от канонической нормализации, при этом ясно осознавая, что необходимо обеспечить меры по предотвращению противоречивости в данных. Поэтому всякое решение о необходимости того или иного действия по нормализации можно принимать только тщательно проанализировав предметную область и класс поставленной задачи. Может потребоваться несколько итераций для достижения состояния, которое будет желаемым компромиссом между четкостью представления и реальными возможностями техники.

В конечном счете мы получаем работоспособную базу данных, в которую можно вводить информацию. После ввода информации, необходимы инструменты для получения и вывода требуемой пользователю информации. Для этого используются команды - запросы. Основное назначение базы данных SQL Server – хранение данных и обеспечение их доступности для авторизованных приложений и пользователей. Чтобы получить досту к данным и корректировать их, применяют приложения и утилиты, предназначенные для пересылки на SQL Server запросов на извлечение и модификацию данных. Большинство операций можно реализовать средствами одного из четырех операторов: SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE.

1.2.3Формирование  запросов средствами языка SQL

Оператор SELECT

Оператор SELECT позволяет формировать запрос к базе данных. В результате выполнения этого оператора СУБД формирует результирующий набор (иногда также называемый набором данных). Если этот оператор был введен в интерактивном режиме взаимодействия с базой данных, то результат отображается в виде таблицы в текущем диалоговом окне.

Если оператор SELECT выполняется из приложения на другом языке программирования, то формируется результирующий набор, размещаемый в памяти приложения или сервера БД, а затем приложение извлекает данные из результирующего набора в свои переменные.

Оператор SELECT имеет в стандарте SQL92 следующее формальное описание:

SELECT [DISTINCT]

     { {function_agregate | expr [AS new_field_name] } .,:

     | specification.*

     | *

     [INTO list_variable]

     FROM {{ имя_таблицы [AS] [table_alias] [(field .,:)]}

               | {subquery [AS] subquery_alas [(field .,:)]}

               | union_table

               | constructor_of_table_value

               | {TABLE имя_таблицы [AS] alias [(field .,:)]}

          } .,:

     [WHERE condition]

     [GROUP BY {{ имя_таблицы | alias }.field} .,: {COLLATE name}]

      [HAVING condition]

     [{ UNION | INTERSECT | EXCEPT } [ALL]

       [CORRESPONDING [BY (field.,:)]]

       SELECT_operator | {TABLE имя_таблицы} | constructor_of_table_value     

      [ORDER BY] {{field_result [ASC|DESC]}.,:}

             |{{ integer [ASC|DESC]}.,:} ;

Функции агрегирования

Фраза GROUP BY оператора SELECT применяется для определения группы строк, над которыми выполняются функции агрегирования. Если в операторе SELECT указана фраза GROUP BY, то все имена столбцов, указываемые в списке для определения создаваемого результирующего набора, должны быть указаны с функциями агрегирования, поскольку для каждой группы строк в результирующий набор будет включена только одна строка, содержащая значения, полученные функциями агрегирования над данной группой строк.

К функциям агрегирования  относятся следующие функции  языка SQL:

• COUNT - подсчет количества всех значений столбцов, за исключением значения NULL и с учетом указания фраз ALL или DISTINCT.
• COUNT (*) - подсчет количества всех значений столбцов в группе.
• AVG - определение среднего значения.
• SUM - подсчет суммы всех значений группы. Если при этом получаемое значение выходит за пределы суммируемого типа данных, то инициируется ошибка выполнения SQL-оператора.
• MAX - определение максимального значения из группы.
• MIN - определение минимального значения из группы.

Фраза HAVING оператора SELECT определяет предикат аналогично фразе WHERE, но применяемый к строкам, полученным в результате выполнения функций агрегирования.

 

 

 

Упорядочивание  результирующего набора

Фраза ORDER BY применяется для упорядочивания результирующего набора, которое выполняется в соответствии со значениями столбцов, указанных в списке после фразы ORDER BY. Сначала производится упорядочивание по первому указанному столбцу, потом по второму и т.д. При упорядочивании можно указать опцию ASC (по возрастанию) или DESC (по убыванию).

Например:

SELECT f1,f2 FROM tbl1 ORDER BY f2;

 

Объединение запросов

Язык SQL предоставляет два  способа объединения таблиц:

• указывая соединяемые таблицы (в том числе подзапросы) во фразе FROM оператора SELECT. Сначала выполняется соединение таблиц, а уже потом к полученному множеству применяются указанные фразой WHERE условия, определяемое фразой GROUP BY агрегирование, упорядочивание данных и т.п.;
• определяя объединение результирующих наборов, полученных при обработке оператора SELECT. В этом случае два оператора SELECT соединяются фразой UNION, INTERSECT, EXCEPT или CORRESPONDING.

UNION-объединение

Фраза UNION объединяет результаты двух запросов по следующим правилам:

• каждый из объединяемых запросов должен содержать одинаковое число столбцов;
• тип значений из попарно объединяемых столбцов должен быть одинаковым или приводимым. Так, нельзя объединять значения из столбца типа integer и столбца типа varchar;
• из результирующего набора автоматически исключаются совпадающие строки
• если в строку вставляется какая-либо константа, добавляемая в запросе, то ее значение также влияет на идентичность строк

1.3 ASP.NET и его применение

 

Microsoft .NET Framework — это платформа для создания, развертывания и запуска web-сервисов и приложений. Она предоставляет высокопроизводительную, основанную на стандартах многоязыковую среду, которая позволяет интегрировать существующие приложения с приложениями и сервисами следующего поколения, а также решать задачи развертывания и использования интернет-приложений. .NET Framework состоит из трех основных частей — общеязыковой среды выполнения (common language runtime), иерархического множества унифицированных библиотек классов и компонентной версии ASP, называемой ASP .NET.

ASP .NET — это часть технологии .NET, используемая для написания мощных клиент-серверных интернет-приложений. Она позволяет создавать динамические страницы HTML. ASP .NET возникла в результате объединения более старой технологии ASP (активные серверные страницы) и .NET Framework. Она содержит множество готовых элементов управления, применяя которые, можно быстро создавать интерактивные web-сайты. Можно использовать сервисы, предоставляемые другими сайтами, прозрачно для пользователей нашего сайта. В общем, возможности ASP .NET ограничены только нашим воображением.