Учет учебных материалов кафедры

Формат PDF позволяет внедрять необходимые шрифты (построчный текст), векторные и растровые изображения, формы и мультимедиа-вставки. Поддерживает RGB, CMYK, Grayscale, Lab, Duotone, Bitmap, несколько типов сжатия растровой информации. Имеет собственные технические форматы для полиграфии: PDF/X-1, PDF/X-3. Включает механизм электронных подписей для защиты и проверки подлинности документов. В этом формате распространяется большое количество сопутствующей документации.

DjVu (от фр. déjà vu «уже виденное») — технология сжатия изображений с потерями, разработанная специально для хранения сканированных документов — книг, журналов, рукописей и пр., где обилие формул, схем, рисунков и рукописных символов делает чрезвычайно трудоёмким их полноценное распознавание. Также является эффективным решением, если необходимо передать все нюансы оформления, например, исторических документов, где важное значение имеет не только содержание, но и цвет и фактура бумаги; дефекты пергамента: трещинки, следы от складывания; исправления, кляксы, отпечатки пальцев; следы, оставленные другими предметами.

DjVu стал основой для нескольких библиотек научных книг. Огромное количество книг в этом формате доступно в файлообменных сетях.

Формат оптимизирован  для передачи по сети таким образом, что страницу можно просматривать  ещё до завершения скачивания. DjVu-файл может содержать текстовый (OCR) слой, что позволяет осуществлять полнотекстовый поиск по файлу. Кроме того, DjVu-файл может содержать встроенное интерактивное оглавление и активные области — ссылки, что позволяет реализовывать удобную навигацию в DjVu-книгах. На данный момент это самый «молодой» и перспективный формат хранения различного рода учебных материалов.

Существует  так же обширный набор различного рода учебников, учебных и методических пособий, которые представлены в графическом формате (в основном это файлы с расширением .jpg, или .png), отсканированном постранично, когда один файл – одна страница книги. Однако, при необходимости, эти графические файлы могут быть легко объединены в единый файл с расширением .pdf или .djvu.

На данный момент самыми распространенными файловыми форматами, которых хранятся учебные материалы на кафедре являются .doc и .pdf. Они удобны, широко распространены, могут хранить как текстовую так и графическую информацию.

1.2. Обоснование выбора программно-аппаратных средств

Основной задачей проекта было создание максимально простой, дешевой и удобной системы управления базой данных учебных материалов, поэтому в качестве основных средств программной разработки были выбраны среды не требующие затрат на свою покупку, распространяющиеся по лицензиям OpenSource, GPL (General Public License). По аналогичным соображениям была выбрана операционная система для установки SQL сервера и СУБД.

1.2.1 Технология SQL – выбор СУБД

SQL Structured Query Language — язык структурированных запросов — универсальный компьютерный язык, применяемый для создания, модификации и управления данными в реляционных базах данных. Вопреки существующим заблуждениям, SQL является информационно-логическим языком, а не языком программирования.

Несмотря на наличие диалектов  и различий в синтаксисе, в большинстве своём тексты SQL-запросов, содержащие DDL и DML, могут быть достаточно легко перенесены из одной СУБД в другую.

Наличие стандартов и набора тестов для выявления совместимости  и соответствия конкретной реализации SQL общепринятому стандарту только способствует «стабилизации» языка.

С помощью SQL программист описывает  только то, какие данные нужно извлечь  или модифицировать. То, каким образом  это сделать решает СУБД непосредственно  при обработке SQL запроса.

SQL - язык, который дает возможность создавать и работать в реляционных базах данных, являющихся наборами связанной информации, сохраняемой в таблицах.

Информационное пространство становится более унифицированным. Это привело  к необходимости создания стандартного языка, который мог бы использоваться в большом количестве различных видов компьютерных сред. Стандартный язык позволит пользователям, знающим один набор команд, использовать их для создания, нахождения, изменения и передачи информации - независимо от того, работают ли они на персональном компьютере, сетевой рабочей станции, или на универсальной ЭВМ.

Стандарт SQL определяется ANSI (Американским Национальным Институтом Стандартов) и в данное время также принимается ISO (Международной Организацией по Стандартизации). Однако, большинство коммерческих программ баз данных расширяют SQL без уведомления ANSI, добавляя различные особенности в этот язык, которые, как они считают, будут весьма полезны. Иногда они несколько нарушают стандарт языка, хотя хорошие идеи имеют тенденцию развиваться и вскоре становиться стандартами "рынка" сами по себе в силу полезности своих качеств.

SQL работает согласно реляционной информационной модели.

В реляционной модели данных таблица  обладает следующими основными свойствами:

• идентифицируется уникальным именем;
• имеет конечное (как правило, постоянное) ненулевое количество столбцов;
• имеет конечное (возможно, нулевое) число строк;
• столбцы таблицы идентифицируются своими уникальными именами и номерами;
• содержимое всех ячеек столбца принадлежит одному типу данных (т.е. столбцы однородны), содержимым ячейки столбца не может быть таблица;
• строки таблицы не имеют какой-либо упорядоченности и идентифицируются только своим содержимым (т.е. понятие номер строки не определено);
• в общем случае ячейки таблицы могут оставаться пустыми (т.е. не содержать какого-либо значения), такое их состояние обозначается как NULL.

На содержимое таблиц допустимо  накладывать ограничения в виде:

• требования уникальности содержимого каждой ячейки какого-либо столбца и/или совокупности ячеек в строке, относящихся к нескольким столбцам;
• запрета для какого-либо столбца (столбцов) иметь пустые (NULL) ячейки.

Ограничение в виде требования уникальности тесно связано с понятием ключа  таблицы. Ключом таблицы называется столбец или комбинация столбцов, содержимое ячеек которого используется для прямого доступа (быстрого определения местоположения) к строкам таблицы. Различают ключи первичный (он может быть только единственным для каждой таблицы) и вторичные. Первичный ключ уникален и однозначно идентифицирует строку таблицы. Столбец строки, определенный в качестве первичного ключа, не может содержать пустое (NULL) значение в какой-либо своей ячейке. Вторичный ключ определяет местоположение, в общем случае, не одной строки таблицы, а нескольких подобных.

Ключи используются внутренними механизмами СУБД для  оптимизации доступа к строкам таблиц (путем, например, их физического упорядочения по значениям ключей или построения двоичного дерева поиска).

Основными операциями над таблицами являются следующие:

Проекция - построение новой таблицы из исходной путем  включения в нее избранных  столбцов исходной таблицы.

Ограничение - построение новой таблицы из исходной путем включения в нее тех  строк исходной таблицы, которые  отвечают некоторому критерию в виде логического условия (ограничения).

Объединение - построение новой таблицы из 2-ух или более исходных путем включения  в нее всех строк исходных таблиц (при условии, конечно, что они  подобны).

Декартово произведение - построение новой таблицы из 2-ух или более исходных путем включения в нее строк, образованных всеми возможными вариантами конкатенации (слияния) строк исходных таблиц.

Перечисленные выше 4 операции создают базис, на основе которого может быть построено большинство (но не все) практически полезных запросов на извлечение информации из реляционной БД.

Кроме перечисленных  выше в языке SQL реализованы операции модификации содержимого строк  таблицы и пополнения таблицы  новыми строками (что может рассматриваться как операция объединения), а также операции управления таблицами.  

В настоящее  время наибольшее распространение  получили реляционные SQL СУБД двух групп:

мощные крупные  коммерческие СУБД, ориентированные  на хранение огромных объемов информации (от гигабайт);

мобильные компактные свободно распространяемые (в том числе и в исходных кодах) СУБД, использование которых оправдано и для БД объемом всего лишь в десятки килобайт, т.к. они распространяются совершенно бесплатно.

Наиболее известными СУБД первой группы являются:

• Sybase SQLserver фирмы Sybase, Inc.;
• Oracle фирмы Oracle Corporation;
• Ingres фирмы Computer Associates International;
• Informix фирмы Informix Corporation.

 

 

К наиболее популярным СУБД второй группы относятся:

• PostgreSQL организации PostgreSQL;
• microSQL фирмы Hughes Technologies Pty. Ltd.;
• mySQL фирмы T.C.X DataKonsult AB.

Особняком стоит система SQLite, которая явялется по-сути, встраиваемым движком баз данных. Слово «встраиваемый» означает, что SQLite не использует парадигму клиент-сервер, то есть движок SQLite не является отдельно работающим процессом, с которым взаимодействует программа, а предоставляет библиотеку, с которой программа компонуется и движок становится составной частью программы. Таким образом, в качестве протокола обмена используются вызовы функций (API) библиотеки SQLite. Такой подход уменьшает накладные расходы, время отклика и упрощает программу. SQLite хранит всю базу данных (включая определения, таблицы, индексы и данные) в единственном стандартном файле на том компьютере, на котором исполняется программа.

В данном проекте, управление сервером баз данных, реализуются средствами СУБД MySQL.

Преимуществами MySQL по сравнению с остальными СУБД являются:

• производительность (использует Yahoo и Google);
• масштабируемость (в компании Omniture в реальном масштабе времени используется 7000 серверов MySQL);
• надежность (в коде проприетарных продуктов содержится в десять с лишним раз больше уязвимостей);
• простота использования, простота внедрения (за 15 минут можно скачать и запустить систему);
• открытая и модульная разработка;
• низкие совокупные затраты (платить нужно только при потребности в поддержке).

SQL-сервер реализует собственно  хранение данных и манипулирование  ими. Он принимает запросы на  языке SQL от своих клиентов, выполняет их и возвращает результаты (чаще всего в виде вновь построенных таблиц) клиентам. Для общения с клиентами используется специальный протокол (как правило, реализованный в виде протокола прикладного уровня стека сетевых протоколов TCP/IP).

Программа на языке SQL представляет собой простую линейную последовательность операторов языка SQL. Язык SQL в своем чистом виде операторов управления порядком выполнения запросов к БД (типа циклов, ветвлений, переходов) не имеет.

Клиентскую часть СУБД составляют клиенты трех основных типов.

Интерактивные клиенты, обеспечивающие пользователю-человеку возможность  общения с SQL-сервером непосредственно  с помощью языка SQL.

ИПП-клиенты, обеспечивающие интерфейс  прикладного программирования (ИПП) прикладным программам, использующим средства SQL-сервера. Такой ИПП может быть средством общения прикладной программы с SQL-сервером на языке SQL или набором стандартных функций доступа к реляционной SQL БД без формирования символьных строк запросов (например, стандартный интерфейс ODBC).

WWW-клиенты, встраиваемые в World Wide Web-сервера и обеспечивающие  доступ к информационным возможностям SQL-сервера пользователям сети Internet по протоколу HTTP (протоколу передачи  гипертекстовых документов).

Именно с последним типом клиентов и работает программа, разработанная для работы с БД учебных материалов, которая в свою очередь написана на простом и широко распространенном языке PHP.

1.2.2 Выбор языка программирования – PHP

Основным языком программирования при создании системы бы выбран PHP (англ. PHP: Hypertext Preprocessor — «PHP: препроцессор гипертекста», — «Инструменты для создания персональных веб-страниц») — язык программирования, созданный для генерирования HTML-страниц на веб-сервере и работы с базами данных.

В области программирования для Сети, PHP — один из популярнейших скриптовых языков благодаря своей простоте, скорости выполнения, богатой функциональности и распространению исходных кодов на основе лицензии PHP. PHP отличается наличием ядра и подключаемых модулей, «расширений»: для работы с базами данных, сокетами, динамической графикой, криптографическими библиотеками, документами формата PDF и т. п. Любой желающий может разработать своё собственное расширение и подключить его. Не нужно писать свои собственные функции. При использовании, к примеру, C, вам придется это делать самому.

В PHP переданные сценарию параметры  автоматически станут переменными  сценария, с которыми можно работать, как с обыкновенными переменными. То же самое происходит с переменными  окружения сервера. Следует упомянуть, что PHP поддерживает работу с различными базами данных (MySQL, PostgresSQL, Sybase, Informix, др.). Поддержка всех этих возможностей уже имеется в PHP.

PHP является полноценным языком  программирования, синтаксис которого  очень напоминает C, а библиотека стандартных функций PHP очень большая, всё, что нужно веб-программисту, всегда под рукой. Основными достоинствами являются:

• простота разработки, внедрения приложений, распространенность приложений;
• полная поддержка всеми web-серверами (Apache, IIS) и интернет хостингами;
• простота работы c запросами SQL.