Проектирование автоматизированной информационной системы "Группы-Студенты"

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Задание

Выполнить проектирование и создать базу данных «Группы-студенты» для автоматизации списка студентов групп.

2. Анализ и описание предметной области

В университете учатся огромное количество студентов, и у каждого имеется личная информация, к которым имеют доступ преподаватели. Для обеспечения оперативности ведения информации о студентах, групп и местонахождении студентов необходима автоматизированная система, основанная на современной базе данных. Использование базы данных и автоматизированной системы для работы с базой данных существенно сократит время работы преподавателей, деканата по систематизации информации о студентах и многие другие задачи.

В университете необходимо хранить разнообразную информацию о студентах, чтобы оперативно можно было определить информацию о наличии определенного студента, студента в определенной группе. Необходимо учесть, что имена студентов могут совпадать в разных группах, поэтому студентам нужно присваивать некоторые уникальные шифры.

Информация о студентах должна быть полной и достаточной для определения категории студента, его номер группы. Необходимо учесть, что среди студентов могут быть однофамильцы, поэтому у каждого студента должна быть зачетная книжка.

Могут существовать следующие ограничения при работе со студентами:

1. Средний балл студента не может быть меньше 3,0;

2. Каждый преподаватель преподает не более чем в трех группах;

3. Год образования группы не раньше 2015 года;

4. По каждому направлению не больше трех групп;

и т. д. Таких ограничений может быть и больше, они могут быть другими или их вообще может не быть, в зависимости от университета, для которой разрабатывается база данных.

Работать с базой данных «Группы-Студенты» будут следующие пользователи:

преподаватели;

студенты;

деканат.

Преподаватели должны иметь возможность просматривать группы, в котором преподает, списки студентов в своей группе.

Студент должен иметь возможность просматривать номера групп, её старосты, просмотр расписания всех групп, просмотр преподавателей групп.

Деканат должна иметь возможность добавлять студентов распределять студентов по группам, назначать старосту, назначать студентам расписание.

3. Цели и задачи создания базы данных «Группы-студенты»

Проанализировав предметную область, мы можем сказать, что разработка базы данных для университетов актуальна. Целью разработки базы данных «Группы-Студенты» и автоматизированной системы для работы с ней является повышение качества обслуживания студентов и улучшение качества образования университета.

Эти цели могут быть достигнуты за счет сокращения времени поиска студентов преподавателями и деканатом, за счет снижения времени поиска информации о студентах, групп.

Задачами автоматизированной системы являются:

1. Запись нового студента

2. Подготовка распределения студентов по группам

3. Подготовка сведений о студенте

4. Подготовка сведений о группе

5. Поиск информации о студенте

6. Запись информации о факультетах

4. Проектирование базы данных

Входные и выходные данные задач

Входными данными задач являются:

анкетные данные студента

информация о группах, расписаниях и т. д.

Информация о группе:

Номер группы

Количество студентов

Ф.И.О. старосты

Год образования группы

Направление

Факультет

Информация о расписании:

Код предмета

Номер группы

Дата

Название предмета

Ф.И.О. преподавателя

Номер аудитории

Номер здания

Информация о студенте:

Номер зачетной книжки

Номер группы

Ф.И.О.

Пол

Бюджет

Форма обучения

Средний балл

Дата рождения

Домашний адрес

Личный телефон

Год окончания школы

Номер телефона одного из родителей

Инфологическое проектирование базы данных

На этапе инфологического проектирования базы данных строится инфологическая модель предметной области, которая должна отражать семантику (смысл взаимосвязи объектов) предметной области. ИЛМ строится не для отдельного объекта, а отображает классы объектов и связи между ними. Диаграмма, отражающая связи объектов предметной области, называется диаграммой ER-типа (так как Entity - сущность, Relationship - связь).

Выделим основные сущности:

сущность «Группы»;

сущность «Расписания»;

сущность «Студенты».

Инфологическая модель базы данных «Группы-Студенты» представлена на рис. 1.



Рис. 1. Инфологическая модель предметной области «Группы-Студенты»

Сущность «Группы» содержит информацию обо всех группах университета. В каждой группе учится множество студентов и каждая группа имеет свое расписание, поэтому вводятся сущности «Студенты» и «Расписания». Каждый элемент сущности «Студенты» содержит информацию о конкретном студенте, а сущность «Расписания» - об определенном предмете. Между сущностью «Группы» и сущностью «Студенты» существует связь типа «М:1», обязательная с обеих сторон (если есть информация о студенте, то он должен учиться в группе, если есть группа, то должна быть информация о студентах , которые учатся в ней). Связь существует между сущность «Группы» и сущностью «Расписания» типа «1:1», обязательна с обеих сторон (каждая группа имеет свое расписание, в свою очередь, каждое расписание имеет свою группу). Для каждой сущности необходимо определить ключи - уникальные идентификаторы экземпляров каждой сущности: для сущности «Студенты» - № зачетной книжки, для сущности «Группы» - № группы, для сущности «Расписания» - Код предмета.

Выбор СУБД

Для создания базы данных «Группы-Студенты» воспользуемся СУБД Microsoft Access Database, MS Access - это мощное приложение под OC Windows. Оно позволяет одновременно использовать несколько таблиц и обеспечивает доступ ко всем типам данных. Access позволяет создавать многопользовательские приложения. Большим преимуществом MS Access является простота использования, что позволяет ею пользоваться людям, не имеющим специальной подготовки. Таким образом MS Access - это функционально полная реляционная СУБД, в которой имеются все необходимые средства для хранения и обработки данных в больших объемах.

Даталогическое проектирование базы данных

Даталогическим (логическим) проектированием называют проектирование логической структуры БД в среде конкретной СУБД. Выберем в качестве модели данных реляционную базу данных (РБД).

Существуют разные способы проектирования логической структуры РБД. Рассмотрим способ проектирования, основанный на анализе инфологической модели и переходе от нее к реляционным отношениям.

Для РБД проектирование логической структуры заключается в том, чтобы разбить всю информацию по отношениям, а также определить состав атрибутов для каждого из этих отношений. От ER-модели перейдем к реляционной модели данных.

В результате получили следующие отношения:

Группы (Номер группы, Количество студентов, Ф.И.О. старосты, Год образования, Направление, Факультет);

Студенты (№ зачетной книжки, № группы, ФИО, Пол, Бюджет, Форма обучения, Средний балл, Дата рождения, Домашний адрес, Личный телефон, Год окончания школы, Номер телефона одного из родителей);

Расписания (Код предмета, Название предмета, Дата, ФИО преподавателя, № группы, Номер аудитории, Номер здания).

Нормализация отношений

Следующим шагом в проектировании РБД является нормализация отношений.

На рис. 2 представлены функциональные зависимости отношений.

Рассмотрим отношение «Расписания». Каждый предмет может изучать несколько групп, а один предмет могут преподавать несколько преподавателей, т.е. атрибуты ФИО преподавателя и номер группы - сложные, поэтому 1-ая нормальная форма нарушена. Чтобы привести к 1-ой нормальной форме добавим к ключу ещё один атрибут номер группы.

Отношения «Группы» и «Студенты» находятся в 1-ой нормальной форме, т.к. не имеют сложных атрибутов.

После приведения отношения «Расписания» к 1-ой нормальной форме имеются неключевые атрибуты, которые зависят от части ключа, а не от всего составного ключа, из-за чего нарушается 2-ая нормальная форма. Для приведения этого отношения ко 2-ой нормальной форме приведем разделение отношения «Расписания» на два отношения по зависимости от ключа или его части.

Отношения «Группы» и «Студенты» находятся находится во 2-ой нормальной форме, т.к. каждый неключевой атрибут функционально полно зависит от ключа.

У отношения «Группы» нарушена 3-тья нормальная форма, т.к. имеется транзитивная зависимость. Чтобы это отношение находилось в третьей нормальной форме, разделим его ещё на два отношения. Результаты представлены на рис.3

Отношения «Студенты» и «Расписания» находятся в 3-ей нормальной форме. Результаты отношения «Расписания» представлены соответственно на рис.4.

В результате мы получили новые отношения, которые будут иметь название: «Группы», «Факультеты», «Расписания», «Предметы», «Студенты».



Рис. 2. Функциональные зависимости отношений

Рис. 3. Приведение отношения «Группы» к 3-ей нормальной форме



Рис. 4. Приведение отношения «Расписания» к 3-ей нормальной форме

Даталогическая модель нормализованных отношений представлена на рис. 5.

Рис. 5. Даталогическая модель базы данных «Группы-Студенты»

Определение структуры таблиц реляционной базы данных «Группы-Студенты»

Определим структуры таблиц в среде СУБД Microsoft Access Database. Дадим названия таблицам и атрибутам, определим типы данных и размерность атрибутов. В таблицах выберем первичные ключи и индексированные поля.

Таблица 1. Структура таблицы «Студенты» РБД «Группы-Студенты»

Название таблицы	Имя поля	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ / вторичный ключ / индексированное поле
Студенты	№ зачетки	Текстовый	7	Первичный ключ
	№ группы	Текстовый	4
	ФИО	Текстовый	30
	Пол	Текстовый	10
	Бюджет	Числовой
	Форма обучения	Текстовый	10
	Средний балл	Текстовый	4
	Дата рождения	Дата/Время
	Домашний адрес	Текстовый	50
	Личный телефон	Текстовый	11
	Год окончания школы	Текстовый	4
	Номер телефона одного из родителей	Текстовый	11

Таблица 2. Структура таблицы «Факультеты» РБД «Группы-Студенты»

Название таблицы	Имя поля	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ / вторичный ключ / индексированное поле
Факультеты	Факультет	Текстовый	50	Первичный ключ
	ФИО декана	Текстовый	30
	Телефон декана	Текстовый	8

Таблица 3. Структура таблицы «Группы» РБД «Группы-Студенты»

Название таблицы	Имя поля	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ / вторичный ключ / индексированное поле
Группы	№ группы	Текстовый	4	Первичный ключ
	Количество студентов	Текстовый	2
	ФИО старосты	Текстовый	30
	Год образования группы	Текстовый	4
	Направление	Числовой	20
	Факультет	Текстовый	50

Таблица 4. Структура таблицы «Предметы» РБД «Группы-Студенты»

Название таблицы	Имя поля	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ / вторичный ключ / индексированное поле
Расписания	Код предмета	Текстовый	4	Первичный ключ
	Название предмета	Текстовый	30

Таблица 5. Структура таблицы «Расписания» РБД «Группы-Студенты»

Название таблицы	Имя поля	Тип данных	Размер поля	Первичный ключ / вторичный ключ / индексированное поле
Преподаватели	Код предмета	Текстовый	4	Первичный ключ
	№ группы	Текстовый	4	Вторичный ключ
	Дата	Дата/Время
	ФИО преподавателя	Текстовый	30
	Номер аудитории	Текстовый	4
	Номер здания	Текстовый	2

Связи между таблицами в базе данных «Группы-Студенты» представлены на рис. 6

Рис. 6. Связи между таблицами в базе данных

5. Автоматизированная информационная система на основе базы данных «Библиотека»

Структура информационной системы

Для определения структуры информационной системы необходимо распределить задачи, решаемые в АИС, по пользователям системы: библиотекарь, читатель, администратор.

Деканат выполняет следующие задачи:

1. Записывает новых студентов

2. Распределяет студентов по группам

3. Назначать группам предметы и преподавателей

4. Назначает группе старосту

5. Осуществляет поиск всей информации о студенте по номеру зачетно книжки

6. Осуществляет поиск информации о группе по номеру группы

7. Подготовка списка книг на закупку библиотекой, с указанием необходимой суммы для их приобретения.

Преподаватель решает следующие задачи:

1. Поиск предмет, которые он ведет

2. Поиск групп, в которые он ведет

3. Просмотр списка группы, её старосты по заданному номеру группы

4. Просматривать информацию об факультете

Студент может:

1. Просматривать список группы по номеру группы

2. Просматривать предметы групп по номеру группы

3. Просматривать преподавателей групп по номеру группы

Информационную систему «Группы-Студенты» можно представить в виде 3-х подсистем (рис. 6):



Рис. 7. Укрупненная структура АИС «Группы-Студенты»

Далее подробно рассмотрим каждую подсистему. Для выполнения задач, которые решает деканат, используем 3 формы:

Рис. 8. Структура подсистемы «Деканат»

Далее представим связи между таблицами, формами и отчетами для каждой компоненты подсистемы «Деканат».

Рис. 9. Структура компоненты для операции над сведениями студентов



Рис. 10. Структура компоненты для операции над группами и преподавателями

Рис. 11. Структура компоненты для поиска

Для выполнения задач, которые решает преподаватель, используем 2 формы (рис. 12):

Рис. 12. Структура подсистемы «Преподаватель»

Далее представим связи между таблицами, формами и отчетами для каждой компоненты подсистемы «Преподаватель» (рис. 13-14):



Рис. 13. Структура компоненты для операции над группами и расписании

Рис. 14. Структура компоненты для поиска студента

Рис. 15. Структура подсистемы «Студенты»

Далее представим связи между таблицами формами и отчетами для каждой компоненты подсистемы «Студент» (рис. 16-17):

Рис. 16. Структура компоненты поиска расписания и преподавателя

Рис. 17. Структура компоненты для поиска списка групп

Запросы на выборку данных для решения поставленных задач



Рис. 18. Запрос на вывод всех студентов университета

Рис. 19. Запроса на вывод всех групп университета

Рис. 20. Запроса на вывод всего расписания



Рис. 21. Запроса на вывод всех преподавателей

Рис. 22. Запроса на вывод информации о студенте по номеру зачетки



Рис. 23. Запроса на вывод информации о группе по номеру группы

программный инфологический алгоритм

Рис. 24. Запроса на поиск преподавателей по фамилии



Рис. 25. Запроса на поиск групп преподавателя

Рис. 26. Запроса на поиск расписания преподавателя

Содержимое таблиц и полученные результаты для контрольного примера можно посмотреть в приложениях.

Отчеты по результатам решения задач

Рис. 27. Создание отчета - список всех студентов университета



Рис. 28. Создание отчета - список всех групп университета

Рис. 29. Создание отчета - вся информация о студенте

Рис. 30. Создание отчета - список все расписания

Рис. 31. Создание отчета - список всех преподавателей

Рис. 32. Создание отчета - список всей информации о группе



Рис. 33. Создание отчета - вся информация о преподавателе

Рис. 34. Создание отчета - поиск списка групп преподавателя

Рис. 35. Создание отчета - поиск расписания преподавателя

Рис. 36. Создание отчета - поиск списка группы

Организация интерфейса с пользователем.

При разработке интерфейса пользователя необходимо помнить, что он создается для пользователя, возможно, имеющего слабые навыки работы за компьютером, т.е. не специалиста по АСОИУ. Поэтому, интерфейс должен быть «дружественным», понятным всем, без необоснованных сокращений слов и предложений, а также достаточно красочным. В нашем случае работа с АИС начинается с главной формы, которая содержит имя автора и кнопку для продолжения работы при нажатии на которую открывается форма с возможными пользователями и т.д.

Рис. 37. Главная форма, содержащая имя автора

Рис. 38. Форма с возможностью выбора пользователя



Рис. 39. Форма с вводом пароля

Рис. 40. Форма с компонентами пользователя «Деканат»



Рис. 41. Форма с компонентами пользователя «Преподаватель»

Рис. 42. Форма с компонентами пользователя «Студент»

Литература

1. Ризаев И.С., Яхина З.Т. Базы данных. Учебное пособие. Казань.: КГТУ. 2002.

2. Ризаев И.С., Яхина З.Т. Базы данных. Лабораторный практикум. -Казань, КГТУ, 2002.

3. Захарова З.Х., Ризаев И.С., Яхина З.Т. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Базы данных». - Казань, КГТУ, 2006.

4. Карпова Т.С.. Базы данных: Модели, разработка, реализация. Учебник. - СПб.: Питер, 2001.

Приложение 1

ТАБЛИЦЫ БАЗЫ ДАННЫХ «ГРУППЫ-СТУДЕНТЫ»

Таблица 6. «Студенты»

Таблица 7/ «Факультеты»

Таблица 8. «Группы»

Таблица 9. «Предметы»

Таблица 10. «Расписания»

Приложение 2

РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАПРОСОВ

Запрос «Найти студента по номеру зачетки»

Рис. 43

Запрос «Вывести всех преподавателей»

Рис. 44

Запрос «Найти группу по номеру группы»

Рис. 45

Запрос «Найти преподавателя по фамилии»



Рис. 46

Запрос «Поиск своего расписания»

Рис. 47

Запрос «Просмотр расписания группы»

Рис. 48

Запрос «Просмотр преподавателей группы»

Рис. 49

Приложение 3

РЕЗУЛЬТАТЫ ОТЧЕТОВ

Рис. 50



Рис. 51

Размещено на Allbest.ru