Подготовка студентов к проектной деятельности по разработке программного обеспечения

         Внутренняя  модель – база данных, соответствующая разработанной физической модели.

Внешняя модель – комплекс программных и  аппаратных средств для работы с  базой данных, обеспечивающий процессы создания, хранения, редактирования, удаления и поиска информации, а также решающий задачи выполнения необходимых расчетов и создания выходных печатных форм.

Создание базы данных средствами Microsoft Access.

Программное обеспечение  для работы с базами данных используется на персональных компьютерах уже  довольно давно. К сожалению, эти  программы либо были элементарными  диспетчерами хранения данных и не имели средств разработки приложений, либо были настолько сложны и трудны, что даже хорошо разбирающиеся в  компьютерах люди избегали работать с ними до тех пор, пока не получали полных, ориентированных на пользователя приложений.

Microsoft Access - это функционально полная реляционная СУБД. В ней предусмотрены все необходимые вам средства для определения и обработки данных, а также для управления ими при работе с большими объемами информации. Что касается легкости использования, то Microsoft Access совершил здесь настоящий переворот, и многие для создания своих собственных баз данных и приложений обращаются именно к нему.

Система управления базами данных предоставляет вам возможность  контролировать задание структуры  и описание своих данных, работу с ними и организацию коллективного  пользования этой информацией. СУБД также существенно увеличивает возможности и облегчает каталогизацию и ведение больших объемов хранящейся в многочисленных таблицах информации. СУБД включает в себя три основных типа функций: определение (задание структуры и описание) данных, обработка данных и управление данными. Все эти функциональные возможности в полной мере реализованы в  Microsoft Access. В практике, как правило, необходимо решать и задачи с использованием электронных таблиц и текстовых процессоров. Например, после подсчета или анализа данных необходимо их представить в виде определенной формы или шаблоны. В итоге пользователю приходится комбинировать программные продукты для получения необходимого результата. В этом смысле все существенно упростят возможности, предоставляемые Microsoft Access.

Предназначение СУБД Access

СУБД Access предназначена для  разработки баз данных реляционного типа для локального их использования  на персональных компьютерах и для  работы с этими базами.

При проектировании базы данных, в первую очередь, необходимо определить, что именно нужно хранить.

Данная СУБД была выбрана  по следующим причинам: 

простота средств реализации,

легкость освоения инструментарием  разработчика (VBA),

наглядность визуализации информации.

Также «Microsoft Access» предоставляет  большое количество внутренних средств  по оптимизации работы проектируемого приложения.

К ним относятся:

загрузка модулей по требованию;

оптимизация дерева вызовов;

использование файлов MDE;

автоматическая поддержка  компилированного состояния;

использование библиотек Windows API;

индивидуальная настройка  системы;

эффективное использование  индексов;

встроенный оптимизатор  запросов.

Система управления базами данных (СУБД) обычно поддерживает 4 основных типа отношений между таблицами:

один-к-одному (одной записи в первой таблице соответствует одна запись во второй);

один-ко-многим (одной записи в первой таблице соответствует много записей во второй);

много-к-одному (многим записям в первой таблице соответствует одна запись во второй);

много-ко-многим (одной записи в первой таблице соответствует много записей во второй и одной записи во второй таблице соответствует много записей в первой).

Связь любого из этих типов  может быть обязательной, если в  данной связи должен участвовать  каждый экземпляр сущности, необязательной - если не каждый экземпляр сущности должен участвовать в данной связи. При этом связь может быть обязательной с одной стороны и необязательной с другой стороны.

В СУБД Access процесс создания реляционной базы данных включает создание схемы данных. Схема данных наглядно отображает таблицы и связи между  ними, а также обеспечивает использование  связей при обработке данных. В  схеме данных устанавливаются параметры  обеспечения целостности связей в базе данных.

Таким образом, осуществляется неразрывная связь внемашинного проектирования базы данных с этапом ее создания с помощью СУБД. В  схеме данных, построенной по нормализованной  модели данных предметной области, могут  быть установлены одно-однозначные  и одно-многозначные связи. Для таких связей обеспечивается поддержание целостности взаимосвязанных данных, при которой не допускается наличия в базе данных подчиненной записи без связанной с ней главной, при первоначальной загрузке базы данных и ее корректировках. Связи, определенные в схеме данных, используются автоматически при разработке многотабличных форм, запросов, отчетов, существенно упрощая процесс их конструирования.

Взаимосвязи таблиц

При создании в Access схемы  данных в ней определяются и запоминаются связи между таблицами. Это позволяет  системе автоматически использовать связи, один раз определенные в схеме  данных, при создании форм, запросов, отчетов на основе взаимосвязанных  таблиц, а пользователь освобождается  от необходимости указывать эти  связи при конструировании этих объектов. Схема данных базы графически отображается в своем окне, где  таблицы представлены списками полей, а связи - линиями между полями разных таблиц.

Одно-многозначные (1:М) или одно-однозначные (1:1) связи. Схема данных прежде всего ориентирована на работу с таблицами, отвечающими требованиям нормализации, между которыми могут быть установлены одно-многозначные (1:М) или одно-однозначные (1:1) связи, для которых может автоматически поддерживаться связная целостность. Поэтому схему данных целесообразно строить в соответствии с информационно-логической моделью.

При построении схемы данных Access автоматически определяет по выбранному полю связи тип отношения между  таблицами. Если поле, по которому нужно  установить связь, является уникальным ключом как в одной таблице, так  и в другой, Access выявляет отношение один-к-одному. Если поле связи является уникальным ключом в одной таблице (главной таблицы связи), а в другой таблице (подчиненной таблице связи) является не ключевым или входит в составной ключ, то есть значения его могут повторяться, Access выявляет отношение один-ко-многим между записями главной таблицы к подчиненной. В этом случае можно задать автоматическое поддержание целостности связей.

Отношение многие-ко-многим. Отношение многие-ко-многим предполагает, что каждой записи в одной таблице соответствует несколько записей в другой. При этом каждая сторона отношения выглядит как отношение один-ко-многим.

Однако если рассматривать  взаимосвязь таблиц с двух сторон, становится очевидным, что ни одна из таблиц не может быть главной и  для их связывания необходима третья таблица.

Связующая таблица представляет собой промежуточную таблицу, которая  служит мостом между двумя таблицами  в отношении многие-ко-многим. Ее ключ состоит из ключевых полей этих таблиц, с каждой из которых она  связана отношением один-ко-многим. Помимо ключевых полей, связующая таблица  должна содержать хотя бы одно поле, которого нет в связываемых таблицах, но которое имеет значение для  каждой из них. Таким образом, отношение  многие-ко-многим складывается из отношений  многие-к-одному и один-ко-многим.

Связи-объединения. Между двумя таблицами может быть установлена связь-объединение по некоторому полю связи. Для связи-объединения может быть выбран один из трех способов объединения записей:

Способ 1 - объединение только тех записей, в которых связанные  поля обеих таблиц совпадают (производится по умолчанию);

Способ 2 - объединение тех  записей, в которых связанные  поля обеих таблиц совпадают, а также  объединение всех записей из первой таблицы, для которых нет связанных  во второй, с пустой записью второй таблицы;

Способ 3 - объединение тех  записей, в которых связанные  поля обеих таблиц совпадают, а также  объединение всех записей из второй таблицы, для которых нет связанных  в первой, с пустой записью первой таблицы.

Такой тип связи может  быть определен, если связь характеризуется  отношением 1:1 или 1:М, а также если тип отношения не может быть определен системой, то есть если не выполняются условия для этих отношений. Например, при выборе в главной таблице в качестве поля связи неключевого поля или поля, входящего в составной ключ, Access сообщает, что тип отношения не может быть определен. В этом случае между таблицами возможно установление только связи-объединения.

Связь-объединение обеспечивает объединение записей таблиц, имеющих  одинаковые значения в поле связи. Причем производится объединение каждой записи из одной таблицы с каждой записью  из другой таблицы при условии  равенства значений в поле связи. Кроме того, если выбран второй или  третий вариант в результат объединения  могут быть добавлены записи из таблицы, для которых нет логически  связанных записей в другой таблице. Последние два варианта часто  необходимы при решении практических задач. Примером такой задачи может  быть формирование записей студентов  с результатами успеваемости как  в случае полученной оценки по предмету, так и при отсутствии оценки. При  отсутствии оценки соответствующее  поле будет пустым.

Создание схемы данных

Создание схемы данных начинается в окне Базы данных (Database) с выполнения команды Сервис|Схема данных (Tools|Relationships) или нажатия кнопки Схема данных (Relationships) на панели инструментов базы данных.

Включение таблиц в схему  данных. После нажатия кнопки Схема данных (Relationships) открывается окно Добавление таблицы (Show Table) , в котором можно выбрать таблицы и запросы, включаемые в схему данных. Для размещения таблицы в окне Схема данных(Relationships) надо выделить ее в окне Добавление таблицы (Show Table) и нажать кнопку Добавить (Add). Для выделения нескольких таблиц надо, удерживая клавишу , щелкнуть мышью на каждой из этих таблиц. Включив все нужные таблицы в схему данных, нажать кнопку Закрыть (Close).

В результате в окне Схема данных (Relationships) будут представлены все включенные таблицы со списком своих полей. Далее можно приступать к определению связей между ними.

Создание связей между  таблицами. При определении связей в схеме данных удобно использовать информационно-логическую модель в каноническом виде, по которой легко определить главную и подчиненную таблицу каждой одно-многозначной связи, поскольку в такой модели главные объекты всегда размещены выше подчиненных. Эти связи являются основными в реляционных базах данных, т. к. одно-однозначные связи используются лишь в редких случаях, когда приходится разделять большое количество полей, определяемых одним и тем же ключом, по разным таблицам, имеющим разный регламент обслуживания.

Устанавливая в окне схемы  данных связи типа 1:М между парой  таблиц, надо выделить в главной  таблице уникальное ключевое поле, по которому устанавливается связь. Далее, при нажатой кнопке мыши, протащить  курсор в соответствующее поле подчиненной  таблицы.

При создании связи по составному ключу необходимо выделить все поля, входящие в ключ главной таблицы, и перетащить их на одно из полей  связи в подчиненной таблице. Для выделения всех полей, входящих в составной уникальный ключ, необходимо отмечать поля при нажатой клавише . После создания связи откроется  окно Изменение связей (Edit Relationships). При этом в строке Тип отношения (Relationship Type) автоматически установится тип один-ко-многим (One-To-Many).

При составном ключе связи  в окне Изменение связей (Edit Relationships) необходимо для каждого поля ключа в главной таблице ТАБЛИЦА/ЗАПРОС (Table/Query) выбрать соответствующее поле подчиненной таблицы, названной СВЯЗАННАЯ ТАБЛИЦА/ЗАПРОС (Related Table/Query).

Язык SQL (аббревиатура Structured Query Language) - это язык структурированных  запросов, стандартный язык, предназначенный  для создания баз данных, добавления новых и поддержки имеющихся данных, а также извлечения требуемой информации. Язык SQL с самого начала был создан, чтобы работать с данными из тех баз, которые следуют реляционной модели.

Каждому запросу MS Access можно сопоставить эквивалентную инструкцию SQL. В MS Access пользователи, знакомые с языком SQL, могут использовать его для просмотра и изменения запросов в режиме конструктора, определения свойств форм и отчетов, создания специальных запросов (запросы объединения, запросы к серверу и управляющие запросы), создания подчиненных запросов.

При создании каждого запроса MS Access автоматически составляет эквивалентную  ему инструкцию SQL.

База данных представляет собой набор сведений, связанных  с определенной темой или функцией, например, для того чтобы отследить количество научных статей за каждый год или за несколько лет, нужно вести контроль по их учету. Нами была создана база данных «Издательство», которое позволяет решить эту задачу. В данной базе находятся все сведения о статьях, которое позволяет узнать с помощью определенных действий всю информацию.

База данных «Издательство» имеет следующую схему:

Как мы видим, все таблицы  связаны между собой. Для установления связей между двумя таблицами необходимо определить в каждой из них поля для этого связывания. Эти поля не обязательно могут иметь одинаковые имена, но должны содержать однотипные данные.

Данная база имеет пять таблиц:

Авторы;

журнал;

рубрики;

статьи;

степень.

Каждая таблица имеет  свой запрос, что позволяет пользователю выполнить определенные действия.