Разработка программного продукта для автоматизированного проектирования реляционных баз данных, поиска информации

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ПОСТАНОВОЧНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Постановка задачи

Существует хорошо известное, но трудно реализуемое на практике понятие базы данных как большого по объему хранилища, в которое организация помещает все необходимые ей данные и из которого различные пользователи могут эти данные получать. Устройства памяти, в которых хранятся все данные, могут быть расположены в одном или нескольких местах; в последнем случае они должны быть связаны средствами передачи данных. К данным должны иметь доступ программы.

Большинство существующих на сегодняшний день баз данных предназначено для ограниченного ряда приложений. Часто на одном компьютере создается несколько баз данных. Со временем базы данных, предназначенные для реализации отдельных родственных функций, можно будет объединить, если такое объединение будет способствовать увеличению эффективности и интенсивности использования всей системы.

Задачей дипломного проекта является разработка программного продукта для автоматизированного проектирования реляционных базы данных, поиска информации.

Разрабатываемый автоматизированный комплекс должен выполнять следующие требования:

- удобство пользовательского интерфейса;

- хранение проектных данных и доступ к ним, в том числе ведение распределенных архивов документов, их поиск, редактирование;

- управление конфигурацией изделия, т.е. ведение версий проекта, управление внесением изменений;

- обеспечение целостности данных (их полноты и достоверности).

1.2 Анализ предметной области

Развитие средств вычислительной техники обеспечило для создания и широкого использования систем обработки данных разнообразного назначения. Разрабатываются информационные системы для обслуживания различных систем деятельности, систем управления хозяйственными и техническими объектами, модельные комплексы для научных исследований, системы автоматизации проектирования и производства, всевозможные тренажеры и обучающие системы. Одной из важных предпосылок создания таких систем стала возможность оснащения их «памятью» для накопления, хранения и систематизация больших объемов данных. Другой существенной предпосылкой нужно признать разработку подходов, а также создание программных и технических средств конструирования систем, предназначенных для коллективного пользования. В этой связи потребовалось разработать специальные методы и механизмы управления такого рода совместно используемыми ресурсами данных, которые стали называться базами данных. Исследования и разработки, связанные с проектированием, созданием и эксплуатации баз данных, а также необходимых для этих целей языковых и программных инструментальных средств привели к появлению самостоятельной ветви информатики, получившей название системы управления данными.

Такие программные комплексы выполняют довольно сложный набор функций, связанный с централизованными управлениями, данными в базе данных интерфейсах всей совокупности ее пользователей. По существу, система управления базами данных служит посредником между пользователями и базой данных.

В настоящее время разработаны и используются на персональных компьютерах около двадцати систем управления базами данных. Они представляют пользователю удобные средства интерактивного взаимодействия с БД и имеют развитый язык программирования. Данный программный продукт представляет собой наглядный пример автоматизации реляционного базы данных.

1.3 Основные понятия и определения автоматизированного проектирования

Автоматизация проектирования занимает особое место среди информационных технологий.

Во-первых, автоматизация проектирования -- синтетическая дисциплина, ее составными частями являются многие другие современные информационные технологии. Так, техническое обеспечение систем автоматизированного проектирования (САПР) основано на использовании вычислительных сетей и телекоммуникационных технологий, в САПР используются персональные компьютеры и рабочие станции, есть примеры применения мейнфреймов. Математическое обеспечение САПР отличается богатством и разнообразием используемых методов вычислительной математики, статистики, математического программирования, дискретной математики, искусственного интеллекта. Программные комплексы САПР относятся к числу наиболее сложных современных программных систем, основанных на операционных системах Unix, Windows 2000/XP, языках программирования С, С++, Java и других, современных CASE технологиях, реляционных и объектно-ориентированных системах управления базами данных (СУБД), стандартах открытых систем и обмена данными в компьютерных средах.

Во-вторых, знание основ автоматизации проектирования и умение работать со средствами САПР требуется практически любому инженеру-разработчику. Компьютерами насыщены проектные подразделения, конструкторские бюро и офисы. Работа конструктора за обычным кульманом, расчеты с помощью логарифмической линейки или оформление отчета на пишущей машинке стали анахронизмом. Предприятия, ведущие разработки без САПР или лишь с малой степенью их использования, оказываются неконкурентоспособными как из-за больших материальных и временных затрат на проектирование, так и из-за невысокого качества проектов.

Современная жизнь немыслима без эффективного управления. Важной категорией являются системы обработки информации, от которых во многом зависит эффективность работы любого предприятия или учреждения. Такая система должна:

- обеспечивать получение общих и/или детализированных отчетов по итогам работы;

- позволять легко определять тенденции изменения важнейших показателей;

- обеспечивать получение информации, критической по времени, без существенных задержек;

- выполнять точный и полный анализ данных.

Современные СУБД в основном являются приложениями Windows, так как данная среда позволяет более полно использовать возможности персональной ЭВМ, нежели среда DOS. Снижение стоимости высокопроизводительных ПК обусловил не только широкий переход к среде Windows, где разработчик программного обеспечения может в меньше степени заботиться о распределении ресурсов, но также сделал программное обеспечение ПК в целом и СУБД в частности менее критичными к аппаратным ресурсам ЭВМ.

Среди наиболее ярких представителей систем управления базами данных можно отметить: Lotus Approach, Microsoft Access, Borland dBase, Borland Paradox, Microsoft Visual FoxPro, Microsoft Visual Basic, а также баз данных Microsoft SQL Server и Oracle, используемые в приложениях, построенных по технологии «клиент-сервер». Фактически, у любой современной СУБД существует аналог, выпускаемый другой компанией, имеющий аналогичную область применения и возможности, любое приложение способно работать со многими форматами представления данных, осуществлять экспорт и импорт данных благодаря наличию большого числа конвертеров. Общепринятыми, также, являются технологи, позволяющие использовать возможности других приложений, например, текстовых процессоров, пакетов построения графиков и т.п., и встроенные версии языков высокого уровня (чаще - диалекты SQL и/или VBA) и средства визуального программирования интерфейсов разрабатываемых приложений. Поэтому уже не имеет существенного значения на каком языке и на основе какого пакета написано конкретное приложение, и какой формат данных в нем используется. Более того, стандартом «де-факто» стала «быстрая разработка приложений» или RAD (от английского Rapid Application Development), основанная на широко декларируемом в литературе «открытом подходе», то есть необходимость и возможность использования различных прикладных программ и технологий для разработки более гибких и мощных систем обработки данных. Поэтому в одном ряду с «классическими» СУБД все чаще упоминаются языки программирования Visual Basic 4.0 и Visual C++, которые позволяют быстро создавать необходимые компоненты приложений, критичные по скорости работы, которые трудно, а иногда невозможно разработать средствами «классических» СУБД. Современный подход к управлению базами данных подразумевает также широкое использование технологии «клиент-сервер».

Таким образом, на сегодняшний день разработчик не связан рамками какого-либо конкретного пакета, а в зависимости от поставленной задачи может использовать самые разные приложения. Поэтому, более важным представляется общее направление развития СУБД и других средств разработки приложений в настоящее время [1].

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Базы данных в приложениях. Концепция баз данных

База данных - это организованная структура, предназначенная для хранения информации. Сегодня большинство систем управления базами данных (СУБД) позволяют размещать в своих структурах не только данные, но и методы (то есть программный код), с помощью которых происходит взаимодействие с потребителем или с другими программно-аппаратными комплексами. Таким образом, в современных базах данных хранятся отнюдь не только данные, но и информация.

Это утверждение легко пояснить, если, например, рассмотреть базу данных крупного банка. В ней есть все необходимые сведения о клиентах, об их адресах, кредитной истории, состоянии расчетных счетов, финансовых операциях и т.д. Доступ к этой базе имеется у достаточно большого количества сотрудников банка, но среди них вряд ли найдется такое лицо, которое имеет доступ ко всей базе полностью и при этом способно единолично вносить в нее произвольные изменения. Кроме данных, база содержит методы и средства, позволяющие каждому из сотрудников оперировать только с теми данными, которые входят в его компетенцию. В результате взаимодействия данных, содержащихся в базе, с методами, доступными конкретным сотрудникам, образуется информация, которую они потребляют и на основании которой в пределах собственной компетенции производят ввод и редактирование данных.

С понятием базы данных тесно связано понятие системы управления базой данных. Это комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнения ее содержимым, редактирования содержимого и визуализации информации. Под визуализацией информации базы понимается отбор отображаемых данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочение, оформление и последующая выдача на устройство вывода или передача по каналам связи.

В мире существует множество систем управления базами данных. Несмотря на то, что они могут по-разному работать с разными объектами и предоставляют пользователю различные функции и средства, большинство СУБД опираются на единый устоявшийся комплекс основных понятий. Это дает нам возможность рассмотреть одну систему и обобщить ее понятия, приемы и методы на весь класс СУБД. В качестве такого учебного объекта мы выберем СУБД Microsoft Access, входящую в пакет Microsoft Office.

Можно считать, что если прикладная информационная система опирается на некоторую систему управления данными, обладающую этими свойствами, то эта система управления данными является системой управления базами данных (СУБД). Основная особенность СУБД - это наличие процедур для ввода и хранения не только самих данных, но и описаний их структуры. Файлы, снабженные описанием хранимых в них данных и находящиеся под управлением СУБД, стали называть банки данных, а затем "Базы данных" (БД) [2].

2.2 Классификация баз данных

По технологии обработки данных базы данных подразделяются на централизованные и распределенные.

Централизованная база данных хранится в памяти одной вычислительной системы. Если эта вычислительная система является компонентом сети ЭВМ, возможен распределенный доступ к такой базе. Такой способ использования баз данных часто применяют в локальных сетях ПК.

Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД).

По способу доступа к данным базы данных разделяются на базы данных с локальным доступом и базы данных с удаленным (сетевым) доступом.

Системы централизованных баз данных с сетевым доступом предполагают различные архитектуры подобных систем:

- файл-сервер;

- клиент-сервер.

Архитектура систем БД с сетевым доступом предполагает выделение одной из машин сети в качестве центральной (сервер файлов). На такой машине хранится совместно используемая централизованная БД. Все другие машины сети выполняют функции рабочих станций, с помощью которых поддерживается доступ пользовательской системы к централизованной базе данных. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где в основном и производится обработка. При большой интенсивности доступа к одним и тем же данным производительность информационной системы падает. Пользователи могут создавать также на рабочих станциях локальные БД, которые используются ими монопольно.

В этой концепции подразумевается, что помимо хранения централизованной базы данных центральная машина (сервер базы данных) должна обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. Запрос на данные, выдаваемый клиентом (рабочей станцией), порождает поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные (но не файлы) транспортируются по сети от сервера к клиенту. Спецификой архитектуры клиент-сервер является использование языка запросов SOL [3].

2.2.1 Текстовые базы данных

Объектами хранения в текстовых БД являются тексты. Под текстом будут пониматься неструктурированные данные, построенные из строк.

Основной целью любой текстовой БД является хранение, поиск и выдача документов, соответствующих запросу пользователя. Такие документы принято называть релевантными. Ввиду того, что автоматизированный поиск документов на естественных языках достаточно затруднен, возникает вопрос о проектировании некоторых формальных языков, предназначенных для отображения основного смыслового содержания документов и запросов в БД.

Такие языки называют информационно-поисковыми. В настоящее время разработано достаточно большое количество информационно-поисковых языков, которые отличаются не только по своим изобразительным свойствам, но и по степени семантической силы.

В основе подхода к построению классификационных языков лежит представление о том, что накопленные знания могут быть разделены на взаимоисключающие классы и подклассы. Существует система правил, которой должен подчиняться любой язык классификационного типа, в частности:

- деление отраслей знаний на классы и подклассы проводится по одному основанию;

- подклассы должны исключать друг друга;

- при делении классов на подклассы должна соблюдаться непрерывность.

Информационно - поисковые языки, получившие название дескрипторных, основаны на применении принципов координатного индексирования, при котором смысловое содержание документа может быть с определенной степенью точности и полноты задано списком ключевых слов, содержащихся в тексте.

Дескрипторные языки привязаны к лексике текстов. Ключевые слова из текстов выбираются исходя из разных целей, соответственно, критерии выбора могут различаться. Для построения дескрипторного языка критерием отбора ключевых слов, как правило, служат информативность слова и частота его встречаемости в тексте.

Универсальными структурами дескрипторного языка являются лексические единицы, парадигматические и синтагматические отношения.

Лексическая единица - наименьшая смысловая единица, задаваемая при построении языка.

В большинстве автоматизированных информационных систем при индексировании документов и запросов применяется контроль с помощью тезауруса. Контроль может осуществляться в автоматизированном или ручном режиме. По сути дела тезаурус представляет собой словарь - справочник, в котором присутствуют все лексические единицы дескрипторного информационно поискового языка с введенными парадигматическими отношениями. Парадигматические отношения могут задаваться как:

- отношения вид - род (вышестоящий дескриптор);

- отношения род - вид (нижестоящие дескрипторы);

- синонимы;

- ассоциативные связи.

В тезаурусы помещаются дескрипторы и недескрипторы, хотя существуют тезаурусы только из дескрипторов.

Как дескрипторы, так и не дескрипторы приводят к единой грамматической форме. Как правило, дескрипторы употребляются в форме существительных или именных словосочетаний. Тезаурус может быть построен по принципу дескрипторных статей, состоявших из заглавного дескриптора и списка дескрипторов и недескрипторов с обозначением парадигматических отношений. Тезаурус может быть двуязычным. В этом случае эквивалентный дескриптор на иностранном языке должен быть обозначен.

Парадигматические отношения представляют собой внетекстовые отношения между лексическими единицами. На их основании происходит группировка лексических единиц в парадигмы.

Синтагматические отношения представляют собой отношения лексических единиц в тексте, т.е. они выражают семантику контекста.

При переводе основного смыслового содержания документов и запросов с естественного языка на дескрипторный информационно - поисковый язык существуют определенные правила, называемые системой индексирования. Результатом перевода документа является поисковый образ документа, а запроса - поисковый образ запроса.

Из перечисленных информационно - поисковых языков именно дескрипторные языки наилучшим образом приспособлены для описания документов и запросов при автоматизированном поиске в текстовых БД. Языки эти обладают таким преимуществом, как гибкость, открытость, близость к естественному языку; это языки двухуровневые (уровень ключевых слов и уровень дескрипторов). Дескрипторные информационно - поисковые языки позволяют формулировать документы и запросы в разных терминах. К основным недостаткам языков данного класса можно отнести недостаточную полноту описания смыслового содержания документов и запросов.

Системы, контролируемые тезаурусом, содержат процедуры как морфологического, так и синтаксического анализа текстов. Однако при проектировании ряда БД возникает необходимость в добавлении еще одного этапа анализа текста на естественном языке - анализа его семантической структуры. Примером таких баз могут быть БД, ориентированные на поиск по образцам. В подобных семантических системах пытаются моделировать процесс понимания законченных описаний фрагментов действительности, например патентов, рассказов, эпизодов и др., выраженных в виде текстов. Как правило, понимание текста трактуется как процесс извлечения из него существенной с точки зрения системы информации. Извлеченная информация вводится в базу знаний, представляющую собой динамическую информационную модель реального мира. Затем система способна отвечать на запросы относительно событий, фактов, явлений, изложенных в текстах.

Пакеты прикладных программ, предназначенные для ввода, обработки, поиска и обновления текстов, называют информационно-поисковой системой (ИПС) [4].

2.2.2 Сетевые базы данных

Одним из наиболее эффективных методов представления знаний являются сетевые модели.

В основе моделей лежит понятие сети, вершинами которой являются понятия, соответствующие объектам, событиям, процессам, явлениям, а дугами - отношения между этими понятиями.

Узлы и связи можно наглядно изображать в виде диаграмм.

Если вершины сети не имеют своей внутренней структуры, то сеть будет простой. Если же вершины обладают некоторой структурой в виде сети, то сеть называется иерархической. Если отношения между вершинами одинаковые, то сеть однородна, в противном случае - сеть неоднородна. Характер отношений, приписываемый дугам, может быть различен. В соответствии с этим выделяют следующие типы сетей:

- функциональные сети отражают декомпозицию определенной вычислительной или информационной процедуры, а дуги показывают функциональную связь между декомпонированными частями; этот язык недостаточно богат для представления знаний;

- сценарии, представляющие собой однородные сети с единственным отношением в виде нестрогого порядка. Семантика отношений может быть различной. Отношение может трактоваться как классифицирующее, временное и т.п. Сценарии часто используются при формировании допустимых планов по достижению цели;

- семантические сети используют отношения разных типов, а вершины в них могут иметь разную интерпретацию, По сути дела семантическая сеть является классом, в который включаются как сценарии, так и функциональные сети. Наиболее часто используются в сети связи типа «это есть». Они позволяют построить в виде сети иерархию понятий, в которых узлы низших уровней наследуют свойства узлов более высоких уровней. Именно таким механизмом переноса свойств обусловлена эффективность семантических сетей.

2.2.3 Реляционные базы данных

Базы данных называются реляционными, если управление ими основано на математической модели, использующей методы реляционной алгебры и реляционного исчисления. С. Дейт дает следующее неформальное определение реляционных баз данных:

- вся информация в базе данных представлена в виде таблиц;

- поддерживаются три реляционных оператора - выбора, проектирования и объединения, с помощью которых можно получить любые необходимые данные , заложенные в таблицы.

Доктор И.Ф. Кодд, автор реляционной модели, разработал целый список критериев, которым должна удовлетворять реляционная модель. Описание этого списка, часто называемого «12 правилами Кодда», требует введения сложной терминологии и выходит за рамки дипломной работы. Тем не менее можно назвать некоторые правила Кодда для реляционных систем. Чтобы считаться реляционной по Кодду, система управления базами данных должна:

- представлять всю информацию в виде таблиц;

- поддерживать логическую структуру данных, независимо от их физического представления;

- использовать язык высокого уровня для структурирования, выполнения запросов и изменения информации в базах данных;

- поддерживать основные реляционные операции (выбор, проектирование и объединение), а также теоретико-множественные операции, такие как объединение, пересечение и дополнение;

- поддерживать виртуальные таблицы, обеспечивая пользователям альтернативный способ просмотра данных в таблицах;

- различать в таблицах неизвестные значения (nulls), нулевые значения и пропуски в данных;

- обеспечивать механизмы для поддержки целостности, авторизации, транзакций и восстановления данных.

Первое правило Кодда гласит, что вся информация в реляционных базах данных представляется значениями в таблицах. В реляционных системах таблицы состоят из горизонтальных строк и вертикальных столбцов. Все данные представляются в табличном формате - другого способа просмотреть информацию в базе данных не существует. Набор связанных таблиц образует базу данных. Таблицы в реляционной базе разделены, но полностью равноправны. Между ними не существует никакой иерархии.

Каждая таблица состоит из строк и столбцов. Каждая строка описывает отдельный объект или сущность - ученика, предмет, день недели или что-нибудь другое. Каждый столбец описывает одну характеристику объекта - имя или фамилию ученика, его адрес, оценку, дату. Каждый элемент данных, или значение, определяется пересечением строки и столбца. Чтобы найти требуемый элемент данных, необходимо знать имя содержащей его таблицы, столбец и значение его первичного ключа, или уникального идентификатора.

В реляционной базе данных существует два типа таблиц - пользовательские таблицы и системные таблицы. Пользовательские таблицы содержат информацию, для поддержки которой собственно и создавались реляционные базы данных. Системные таблицы обычно поддерживаются самой СУБД, однако доступ к ним можно получить так же, как и к любым другим таблицам. Возможность получения доступа к системным таблицам, по аналогии с любыми другими таблицами, составляет основу другого правила Кодда для реляционных систем.

Реляционная модель обеспечивает независимость данных на двух уровнях - физическом и логическом. Физическая независимость данных означает с точки зрения пользователя, что представление данных абсолютно не зависит от способа их физического хранения. Как следствие этого, физическое перемещение данных никоим образом не может повлиять на логическую структуру базы данных. Другой тип независимости, обеспечиваемый реляционными системами - логическая независимость - означает, что изменение взаимосвязей между таблицами и строками не влияет на правильное функционирование программных приложений и текущих запросов.

В определении системы управления реляционными базами данных упоминаются три операции по выборке данных - проектирование, выбор и объединение, которые позволяют строго указать системе, какие данные необходимо показать. Операция проектирования выбирает столбцы, операция выбора - строки, а операция объединения собирает вместе данные из связанных таблиц.

Виртуальные таблицы можно рассматривать как некоторую перемещаемую по таблицам рамку, через которую можно увидеть только необходимую часть информации. Виртуальные таблицы можно получить из одной или нескольких таблиц базы данных (включая и другие виртуальные таблицы), используя любые операции выбора, проектирования и объединения. Виртуальные таблицы, в отличие от «настоящих», или базовых таблиц, физически не хранятся в базе данных. В то же время необходимо осознавать, что виртуальные таблицы это не копия некоторых данных, помещаемая в другую таблицу. Когда вы изменяете данные в виртуальной таблице, то тем самым изменяете данные в базовых таблицах. В идеальной реляционной системе с виртуальными таблицами можно оперировать как и с любыми другими таблицами. В реальном мире на виртуальные таблицы накладываются определенные ограничения, в частности на обновление. Одно из правил Кодда гласит, что в истинно реляционной системе над виртуальными таблицами можно выполнять все «теоретически» возможные операции. Большинство современных систем управления реляционными базами данных не удовлетворяют этому правилу полностью.

В реальном мире управления информацией данные часто являются неизвестными или неполными: неизвестен телефонный номер, не захотели указать возраст. Такие пропуски информации создают «дыры» в таблицах. Проблема, конечно, состоит не в простой неприглядности подобных дыр. Опасность состоит в том, что из-за них база данных может стать противоречивой. Чтобы сохранить целостность данных в реляционной модели, так же, как и в правилах Кодда, для обработки пропущенной информации используется понятие нуля.

Целостность - очень сложный и серьезный вопрос при управлении реляционными базами данных. Несогласованность между данными может возникать по целому ряду причин. Несогласованность или противоречивость данных может возникать вследствие сбоя системы - проблемы с аппаратным обеспечением, ошибки в программном обеспечении или логической ошибки в приложениях. Реляционные системы управления базами данных защищают данные от такого типа несогласованности, гарантируя, что команда либо будет исполнена до конца, либо будет полностью отменена. Этот процесс обычно называют управлением транзакциями.

Другой тип целостности, называемый объектной целостностью, связан с корректным проектированием базы данных. Объектная целостность требует, чтобы ни один первичный ключ не имел нулевого значения.

Третий тип целостности, называемой ссылочной целостностью, означает непротиворечивость между частями информации, повторяющимися в разных таблицах. Например, если вы изменяете неправильно введенный номер карточки страхового полиса в одной таблице, другие таблицы, содержащие эту же информацию, продолжают ссылаться на старый номер, поэтому необходимо обновить и эти таблицы. Чрезвычайно важно, чтобы при изменении информации в одном месте, она соответственно изменялась и во всех других местах. Кроме того, по определению Кодда, ограничения на целостность должны:

- определяться на языке высокого уровня, используемом системой для всех других целей;

- храниться в словаре данных, а не в программных приложениях;

- эти возможности в том или ином виде реализованы в большинстве систем [5].

2.3 Проектирование баз данных

В Microsoft Access прежде чем создавать таблицы, формы и другие объекты необходимо задать структуру базы данных. Хорошая структура базы данных является основой для создания адекватной требованиям, эффективной базы данных.

Этапы проектирования базы данных:

1) определение цели создания базы данных;

2) определение таблиц, которые должна содержать база данных;

3) определение необходимых в таблице полей;

4) задание индивидуального значения каждому полю;

5) определение связей между таблицами;

6) обновление структуры базы данных;

7) добавление данных и создание других объектов базы данных;

8) использование средств анализа в Microsoft Access.

Определение цели создания базы данных

На первом этапе проектирования базы данных необходимо определить цель создания базы данных, основные ее функции и информацию, которую она должна содержать. То есть нужно определить основные темы таблиц базы данных и информацию, которую будут содержать поля таблиц.

База данных должна отвечать требованиям тех, кто будет непосредственно с ней работать. Для этого нужно определить темы, которые должна покрывать база данных, отчеты, которые она должна выдавать, проанализировать формы, которые в настоящий момент используются для записи данных, сравнить создаваемую базу данных с хорошо спроектированной, подобной ей базой.

Определение таблиц, которые должна содержать база данных

Одним из наиболее сложных этапов в процессе проектирования базы данных является разработка таблиц, так как результаты, которые должна выдавать база данных (отчеты, выходные формы и др.) не всегда дают полное представление о структуре таблицы.

При проектировании таблиц вовсе не обязательно использовать Microsoft Access. Сначала лучше разработать структуру на бумаге. При проектировке таблиц, рекомендуется руководствоваться следующими основными принципами:

- информация в таблице не должна дублироваться. Не должно быть повторений и между таблицами;

- когда определенная информация храниться только в одной таблице, то и изменять ее придется только в одном месте. Это делает работу более эффективной, а также исключает возможность несовпадения информации в разных таблицах. Например, в одной таблице должны содержаться адреса и телефоны клиентов;

- каждая таблица должна содержать информацию только на одну тему.

Сведения на каждую тему обрабатываются намного легче, если содержаться они в независимых друг от друга таблицах. Например, адреса и заказы клиентов хранятся в разных таблицах, с тем, чтобы при удалении заказа информация о клиенте осталась в базе данных.

Определение необходимых в таблице полей

Каждая таблица содержит информацию на отдельную тему, а каждое поле в таблице содержит отдельные сведения по теме таблицы. Например, в таблице с личными данными об абоненте могут содержаться поля с названием номером паспорта, датой рождения, местом рождения, образованием, местом работы, должностью и номером телефона. При разработке полей для каждой таблицы необходимо помнить:

- каждое поле должно быть связано с темой таблицы;

- не рекомендуется включать в таблицу данные, которые являются результатом выражения);

- в таблице должна присутствовать вся необходимая информация.

Информацию следует разбивать на наименьшие логические единицы (Например, поля «Имя» и «Фамилия», а не общее поле «Имя»).

Задание индивидуального значения каждому полю

С тем чтобы Microsoft Access мог связать данные из разных таблиц, например, данные о клиенте и его заказы, каждая таблица должна содержать поле или набор полей, которые будут задавать индивидуальное значение каждой записи в таблице. Такое поле или набор полей называют основным ключом.

Определение связей между таблицами

После распределения данных по таблицам и определения ключевых полей необходимо выбрать схему для связи данных в разных таблицах. Для этого нужно определить связи между таблицами.

Обновление структуры базы данных

После проектирования таблиц, полей и связей необходимо еще раз просмотреть структуру базы данных и выявить возможные недочеты. Желательно это сделать на данном этапе, пока таблицы не заполнены данными.

Для проверки необходимо создать несколько таблиц, определить связи между ними и ввести несколько записей в каждую таблицу, затем посмотреть, отвечает ли база данных поставленным требованиям. Рекомендуется также создать черновые выходные формы и отчеты и проверить, выдают ли они требуемую информацию. Кроме того необходимо исключить из таблиц все возможные повторения данных.

Добавление данных и создание других объектов базы данных

Если структуры таблиц отвечают поставленным требованиям, то можно вводить все данные. Затем можно создавать любые запросы, формы, отчеты, макросы и модули.

Использование средств анализа в Microsoft Access

В Microsoft Access существует два инструмента для усовершенствования структуры баз данных. Мастер анализа таблиц исследует таблицу, в случае необходимости предлагает новую ее структуру и связи, а также переделывает ее [6].

2.4 Архитектура СУБД

СУБД должна предоставлять доступ к данным любым пользователям, включая и тех, которые практически не имеют и (или) не хотят иметь представления о:

- физическом размещении в памяти данных и их описаний;

- механизмах поиска запрашиваемых данных;

- проблемах, возникающих при одновременном запросе одних и тех же данных многими пользователями (прикладными программами);

- способах обеспечения защиты данных от некорректных обновлений и (или) несанкционированного доступа;

- поддержании баз данных в актуальном состоянии и множестве других функций СУБД.

При выполнении основных из этих функций СУБД должна использовать различные описания данных. Отметим, что проектирование этих описании обычно поручается человеку (группе лиц) - администратору базы данных (АБД).

Объединяя частные представления о содержимом базы данных, полученные в результате опроса пользователей, и свои представления о данных, которые могут потребоваться в будущих приложениях, АБД сначала создает обобщенное неформальное описание создаваемой базы данных. Это описание, выполненное с использованием естественного языка, математических формул, таблиц, графиков и других средств, понятных всем людям, работающих над проектированием базы данных. Такая человеко-ориентированная модель полностью независима от физических параметров среды хранения данных. В конце концов этой средой может быть память человека, а не ЭВМ. Поэтому инфологическая модель не должна изменяться до тех пор, пока какие-то изменения в реальном мире не потребуют изменения в ней некоторого определения, чтобы эта модель продолжала отражать предметную область.

Остальные модели являются компьютеро-ориентированными. С их помощью СУБД дает возможность программам и пользователям осуществлять доступ к хранимым данным лишь по их именам, не заботясь о физическом расположении этих данных. Нужные данные отыскиваются СУБД на внешних запоминающих устройствах по физической модели данных.

Так как указанный доступ осуществляется с помощью конкретной СУБД, то модели должны быть описаны на языке описания данных этой СУБД. Такое описание, создаваемое АБД по инфологической модели данных, называют даталогической моделью данных.

Трехуровневая архитектура (инфологический, даталогический и физический уровни) позволяет обеспечить независимость хранимых данных от использующих их программ. АБД может при необходимости переписать хранимые данные на другие носители информации и (или) реорганизовать их физическую структуру, изменив лишь физическую модель данных. АБД может подключить к системе любое число новых пользователей (новых приложений), дополнив, если надо, даталогическую модель. Указанные изменения физической и даталогической моделей не будут замечены существующими пользователями системы (окажутся "прозрачными" для них), так же как не будут замечены и новые пользователи. Следовательно, независимость данных обеспечивает возможность развития системы баз данных без разрушения существующих приложений [7].

2.5 Реляционная структура данных

автоматизированный проектирование база данные

В Access в полной мере реализовано управление реляционными базами данных. Система поддерживает первичные и внешние ключи и обеспечивает целостность данных на уровне ядра (что предотвращает несовместимые операции обновления или удаления данных). Кроме того, таблицы в Access снабжены средствами проверки допустимости данных, предотвращающими некорректный ввод вне зависимости от того, как он осуществляется, а каждое поле таблицы имеет свой формат и стандартные описания, что существенно облегчает ввод данных. Access поддерживает все необходимые типы полей, в том числе текстовый, числовой, счетчик, денежный, дата/время, MEMO, логический, гиперссылка и поля объектов OLE. Если в процессе специальной обработки в полях не оказывается никаких значений, система обеспечивает полную поддержку пустых значений.

Реляционная обработка данных в Access за счет гибкой архитектуры системы способна удовлетворить любые потребности. При этом Access может использоваться как автономная СУБД в режиме файл-сервера или клиентского компонента таких продуктов, как SQL Server. Кроме того. Access поддерживает протокол ODBC (Open Database Connectivity), что позволяет подключаться к базам данных множества различных форматов, таких как SQL Server, Oracle, Sybase и даже DB/2 для больших ЭВМ фирмы IBM.

Система Access поддерживает обработку транзакций с гарантией их целостности. Кроме того, предусмотрена защита на уровне пользователя, что позволяет контролировать доступ к данным отдельных пользователей и целых групп.

Наименьшая единица данных реляционной модели - это отдельное атомарное (неразложимое) для данной модели значение данных. Так, в одной предметной области фамилия, имя и отчество могут рассматриваться как единое значение, а в другой - как три различных значения.

Доменом называется множество атомарных значений одного и того же типа. Смысл доменов состоит в следующем. Если значения двух атрибутов берутся из одного и того же домена, то, вероятно, имеют смысл сравнения, использующие эти два атрибута.

Степень отношения - это число его атрибутов. Отношение степени один называют унарным, степени два - бинарным, степени три - тернарным, ..., а степени n - n-арным.

Кардинальное число или мощность отношения - это число его кортежей. Кардинальное число отношения изменяется во времени в отличие от его степени.

Поскольку отношение - это множество, а множества по определению не содержат совпадающих элементов, то никакие два кортежа отношения не могут быть дубликатами друг друга в любой произвольно-заданный момент времени.

Каждое отношение обладает хотя бы одним возможным ключом, поскольку по меньшей мере комбинация всех его атрибутов удовлетворяет условию уникальности. Один из возможных ключей (выбранный произвольным образом) принимается за его первичный ключ. Остальные возможные ключи, если они есть, называются альтернативными ключами.

Вышеупомянутые и некоторые другие математические понятия явились теоретической базой для создания реляционных СУБД, разработки соответствующих языковых средств и программных систем, обеспечивающих их высокую производительность, и создания основ теории проектирования баз данных. Однако для массового пользователя реляционных СУБД можно с успехом использовать неформальные эквиваленты этих понятий:

Отношение - Таблица (иногда Файл), Кортеж - Строка (иногда Запись), Атрибут - Столбец, Поле. При этом принимается, что "запись" означает "экземпляр записи", а "поле" означает "имя и тип поля".

Реляционная база данных - это совокупность отношений, содержащих всю информацию, которая должна храниться в БД. Однако пользователи могут воспринимать такую базу данных как совокупность таблиц [8].

3. ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Назначение программы

Программный комплекс для здравоохранительных организаций «МедИнфо» разработана для автоматизации учета и ведения учетных входных информаций. Программа позволяет отслеживать и контролировать различные подразделения здравоохранительных организаций. Облегчает работу сотрудников больниц и поликлиник. Программа содержит в себе медицинскую карточку больного, что позволяет хранить информацию в базе данных.

История городской поликлиники №8

В 1984 году итогом трехлетних строительных работ в районе нынешнего микрорайона Тастак на месте трех маленьких врачебных амбулаторий явилась типовая поликлиника №8 на 500 посещений в смену. Сами медики принимали активное участие в завершении строительства.

Поликлиника имеет свою историю, и она неразрывно связана с историей нашего города. С трудом верится, что вместо существующей ныне современной поликлиники была окраина города со следами прошедшего селя с большими валунами. Кругом были поля с ухоженными сельскохозяйственными угодьями. Город рос. Увеличивалось население. Поликлиника также росла и расширялась, стала самым крупным центром по оказанию первичной медико-санитарной и консультативно-диагностической помощи.

Сегодня поликлиника №8 Алмалинского района по численности прикрепленного населения в 68000человек и числу врачебных кадров (116 врачей) - самая крупная поликлиника города. Она является «Alma mater» для многих медиков, которые днем и ночью самоотверженно трудятся во всех уголках нашей страны и далеко за ее пределами, возвращая здоровье и жизнь многим людям. Поликлиника является клинической базой для 2-х кафедр КазНМУ, КМУ и медицинского колледжа. Защищены 2 кандидатские диссертации и 1 - доктора медицинских наук.

Главные врачи поликлиники. Основателем и первым главным врачом поликлиники была Балтабаева Екатерина Казыбаевна. В период с 1991 - 1995г.г.- Муханова Фарида Мусулманкуловна.

С 1995 года организацию возглавляет Бижигитов Жаксыбай Бидахметович к.м.н., кавалер ордена «?урмет», организатор здравоохранения, врач высшей категории, ранее работавший главным врачом г. Ленинск - космодрома «Байконур».

В поликлинике развернуто 10 отделений. В штате поликлиники 303 человека: из них 116 врачей и 186 среднего медицинского персонала. 13 врачей имеют высшую квалификационную категорию, 15 - первую, 12 - вторую. 18 средних медицинских работника имеют высшую категорию, 18-первую, 10- вторую. Работают врачи с учеными степенями: 2 профессора доктора медицинских наук, 5 кандидата медицинских наук.

В структуре поликлиники: регистратура, терапевтическое отделение №1, терапевтическое отделение №2, хирургическое отделение, отделение узких специалистов, реабилитационное отделение (физиотерапия, ЛФК, дневной стационар), отделение лучевой диагностики (рентген, УЗИ, маммография), кабинет функциональной диагностики, стоматологический отдел, клинико-диагностическая лаборатория, эндоскопия, отдел экспертизы контроля качества диагностики и лечения, архив, стерилизационное отделение.

В настоящее время поликлиника оснащена современной аппаратурой, имеет высококвалифицированных врачей и медсестер для оказания медицинской помощи на высоком профессиональном уровне. Широко используются современные методы диагностики и лечения больных.

В связи с потребностью и отсутствием в поликлинической сети города специализированной ревматологической помощи по инициативе ДЗ в 2002 году был создан Городской ревматологический центр, где консультантами являются опытные специалисты с учеными степенями 1 доктор мед.наук,2 врача КМН. На 2007 г. объем госзаказа составил 15000 услуг, что в 2,5 раза превышает первый госзаказ. За 9 мес. выполнено 82,5% объема госзаказа. Увеличение объема связано с востребованностью в данном виде помощи. В ГРЦ проводятся согласно рекомендации ВОЗ современные методы лечения ревматологических больных с применением высоко- эффективных лекарственных средств и проводится оздоровления больных (пульстерапия, цитостатическая терапия, интраартрикулярное введение лекарственных препаратов, применение ортезов и т.д.). С 2002 года ведется регистр 16000 ревматологических больных который в последующем войдет в национальный регистр страны.

С 2007 года начал свою работу кабинет остеоденситометрии, который единственный в городе; проводит обследование врач остеолог, прошедший обучение в г. Москве по проблеме остеопороза у женщин, старше 45 летнего возраста.

В поликлинике создана иммуноферментная лаборатория для ранней диагностики системных заболеваний, ревматологических, гепатологических больных и других. Успешно работали такие городские центры, как гепатологический, астма-пульмонологический, которые за 1 год работы достигли позитивных результатов. Большая обращаемость пациентов, наличие тяжелых форм болезней, отсутствие в городе альтернативных кабинетов говорят за высокую востребованность в данных видах помощи. Начато создание регистра гепатологических и астма-пульмонологических больных. Эндоскопический кабинет оснащен современным эндоскопом «Олимпус», производство Япония. Установлен современный спирограф «Мастер Скриин», производство Германия для больных с патологией легких начали обследования больных с диагнозом ХОБЛ со всех районов г.Алматы.

Широко внедряются стационарозамещающие технологии, только в дневных стационарах ежегодно лечатся от 2400 до 3600 больных, что дает значительный экономический эффект в разгрузке коек стационаров города.

В 2007 году впервые на базе поликлиники №8 открыто стоматологическое отделение для оказания бесплатной стоматологической помощи больным при острых болях и бесплатное протезирование ветеранам ВОВ. Отделение оснащено новейшим современным оборудованием (8 стоматологических кресел, камера для хранения стерильных изделий «Панмед-1», зуботехническая лаборатория, ЦСО с полным комплектом аппаратуры для проведения предстерилизационной и стрелизационной обработки).

С расширением профильности поликлиники, старый рентгенаппарат «РУМ-20» в последние годы заменен на современный «Комплекс рентгеновский диагностический стационарный «Медикус- Р- Алико» Россия. Открыт маммографический кабинет, оснащенный маммографической установкой «Alpha» производства Япония, рассчитанный для обследования женщин поликлиники №14 и № 8, что дало возможность ранней диагностики заболеваний грудной железы у женщин. Имеются 2 флюорографических аппарата для профилактических флюорографических исследований легких с ежегодным охватом более 45000 человек группы риска.

Имеется Кабинет функциональной диагностики, оснащен компьютерной ЭКГ-установкой «Полиспектр», в 2007г приобретен. - электрокардиограф «МАС-1200» и эхоэнцефолограф для углубленного обследования.

3.2 Delphi и базы данных

Программа написана на языке программирования Delphi, с использованием базы данных Firebird (Firebird - это простая и высокопроизводительная программа для создания резервных копий баз данных InterBase/Firebird в виде сценариев SQL).

Язык программирования Delphi - это комбинация нескольких важнейших технологий:

- высокопроизводительный компилятор в машинный код;

- объектно-ориентированная модель компонент;

- визуальное (а, следовательно, и скоростное) построение приложений из программных прототипов;

- масштабируемые средства для построения баз данных.

Компилятор, встроенный в Delphi, обеспечивает высокую производительность, необходимую для построения приложений в архитектуре “клиент-сервер”. Он предлагает легкость разработки и быстрое время проверки готового программного блока, характерного для языков четвертого поколения (4GL) и в то же время обеспечивает качество кода, характерного для компилятора 3GL. Кроме того, Delphi обеспечивает быструю разработку без необходимости писать вставки на С или ручного написания кода (хотя это возможно).

В процессе построения приложения разработчик выбирает из палитры компонент готовые компоненты как художник, делающий крупные мазки кистью. Еще до компиляции он видит результаты своей работы - после подключения к источнику данных их можно видеть отображенными на форме, можно перемещаться по данным, представлять их в том или ином виде. В этом смысле проектирование в Delphi мало чем отличается от проектирования в интерпретирующей среде, однако после выполнения компиляции мы получаем код, который исполняется в 10-20 раз быстрее, чем то же самое, сделанное при помощи интерпретатора. В Delphi компиляция производится непосредственно в родной машинный код, в то время как существуют компиляторы, превращающие программу в так называемый p-код, который затем интерпретируется виртуальной p-машиной. Это не может не сказаться на фактическом быстродействии готового приложения.

Базы данных считаются основным достоинством Delphi. Это действительно так. Хотя язык и не создавался специально под эту предметную область программирования, но реализация работы с данными здесь просто поражает. Даже специализированные языки, которые предназначены для работы с базами данных (такие как MS Visual FoxPro), явно уступают Delphi по простоте и мощи программирования.

Delphi скрывает все сложности и в то же время предоставляет широчайшие возможности при создании баз данных. Практически любую задачу в этой области можно реализовать средствами Delphi, причем за довольно короткий промежуток времени.

Для работы с базами в Delphi есть несколько наборов компонент. Каждый набор очень хорошо подходит для решения определенного круга задач. Все они используют разные технологии доступа к данным и отличаются по своим возможностям. Фирма Borland предоставила разнообразные средства, работающие через разные технологии, и не ограничивает программиста только своими разработками. Такое положение вещей дает громадные преимущества, а главное - свободу выбора.

Помимо этого, есть группы компонентов, которые могут использоваться в любом случае.

Краткий обзор доступных средств доступа к базам данных:

- на вкладке Data Access расположены основные компоненты доступа к данным. Эти компоненты общие для всех и могут использоваться совместно с другими группами компонентов;

- на вкладке Data Controls расположены компоненты для отображения и редактирования данных в таблицах. Эти компоненты также используются вне зависимости от используемой на данный момент технологии доступа к данным;

- вкладка BDE содержит компоненты, позволяющие получить доступ к базам данных по технологии, разработанной фирмой Borland, под названием Borland Database Engine. Эта технология сильно устарела и поставляется только для учета совместимости со старыми версиями. Несмотря на это, она хорошо работает с устаревшими типами баз данных, например, такими как Paradox и dBase;

- DBExpress - это новая технология доступа к данным фирмы Borland. Она отличается большей гибкостью и хорошо подходит для программирования клиент-серверных приложений, использующих базы данных. Компоненты с одноименной вкладки желательно использовать с базами данных, построенных по серверной технологии, например, Oracle, DB2 или MySQL;