Специфические подходы к построению баз данных как основы информационной системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Специфические подходы к построению баз данных как основы информационной системы

Содержание

Введение

1. Проектирование баз данных

2. Метод сущность-связь

3. Настройка и администрирование

Заключение

Используемая литература

Введение

Использование баз данных и информационных систем становится неотъемлемой составляющей деловой деятельности современного человека и функционирования преуспевающих организаций.

В основе решения многих задач лежит обработка информации. Для облегчения обработки информации создаются информационные системы (ИС). В широком понимании под определением ИС подпадает любая система обработки информации. В целевой функции ИС можно условно разделить на следующие основные категории: управляющие, информационно-справочные, поддержки принятия решений.

Банк данных является разновидностью ИС, в которой реализованы функции централизованного хранения и накопления обрабатываемой информации, организованной в одну или несколько баз данных.

Банк данных (БнД) в общем случае состоит из следующих компонентов: базы данных, системы управления базами данных, словаря данных, администратора, вычислительной системы и обслуживающей персонала.

База данных (БД) представляет собой совокупность специальным образом организованных данных, хранимых в памяти вычислительной системы и отображающих состояние объектов и их взаимосвязей в рассматриваемой предметной области.

Логическую структуру хранимых в базе данных называют моделью представления данных. К основным моделям представления данных относятся следующие: иерархическая, сетевая, реляционная, постреляционная, многомерная и объектно-ориентированная.

Система управления базами данных (СУБД) - это комплекс языковых и программных средств, предназначенных для создания ведения и совместного использования БД много пользователями. Обычно СУБД различают по используемой модели данных. Так, СУБД, основанные на использовании реляционной модели данных, называют реляционными СУБД.

Приложения представляет собой программу или комплекс программ, обеспечивающих автоматизацию обработки информации для прикладной задачи. Нами рассматриваются приложения, использующие БД. Приложения могут создаваться в средне или вне среды СУБД - с помощью системы программирования, использующей средства доступа к БД, к примеру, Delphi или C++ Builder.

Для работы с базой данных зачастую достаточно средств СУБД и не нужно использовать приложения, создание которых требует программирования. Приложения разрабатывают главным образом в случаях, когда требуется обеспечить удобство работы с БД неквалифицированными пользователям или интерфейс СУБД не устраивает пользователей.

Словарь данных (СД) представляет собой подсистему БнД, предназначенную для централизованного хранения информации о структурах данных, взаимосвязях файлов БД друг с другом, типах данных и форматах их представления, принадлежности данных пользователям, кодах защиты и разграничения доступа и т.п.

1. Проектирование баз данных

Здесь рассматриваются вопросы проектирования реляционных баз данных. Дается характеристика проблем проектирования и подходов к их решению.

Проблема проектирования

Проектирование информационных систем, включающих в себя базы данных, осуществляется на физическом и логическом уровнях. Решение проблем проектирования на физическом уровне во многом зависит от используемой СУБД, зачастую автоматизировано и скрыто от пользователя. В ряде случаев пользователю предоставляется возможность настройки отдельных параметров системы, которая не составляет большой проблемы.

Логическое проектирование заключается в определении числа и структуры таблиц, формировании запросов к БД, определении типов отчетных документов, разработке алгоритмов обработки информации, создании форм для ввода и редактирования данных в базе и решении ряда других задач. проектирование информационный вычислительный

Решение задач логического проектирования БД в основном определяется спецификой задач предметной области. Наиболее важной здесь является проблема структуризации данных.

При проектировании структур данных для автоматизированных систем можно выделить три основных подхода:

1. Сбор информации об объектах решаемой задачи в рамках одной таблицы (одного отношения) и последующая декомпозиция ее на несколько взаимосвязанных таблиц на основе процедуры нормализации отношений.

2. Формулирование знаний о системе (определение типов исходных данных и их взаимосвязей) и требований к обработке данных, получение с помощью CASE-системы (системы автоматизации проектирования и разработки баз данных) готовой схемы БД или даже готовой прикладной информационной системы.

3. Структурирование информации для использования в информационной системе в процессе проведения системного анализа на основе совокупности правил и рекомендаций.

Обеспечение целостности

Под целостностью понимают свойство базы данных, означающее, что она содержит полную, непротиворечивую и адекватно отражающую предметную область информацию.

Различают физическую и логическую целостность. Физическая целостность означает наличие физического доступа к данных и то, что данные не утрачены. Логическая целостность означает отсутствие логических ошибок в базе данных, к которым относятся нарушение структуры БД или ее объектов, удаление или изменение установленных связей между объектами и т.д. В дальнейшем речь будем вести о логической целостности.

Поддержание целостности БД включает проверку (контроль) целостности и её восстановление в случае обнаружения противоречий в базе. Целостное состояние БД задается с помощью ограничений целостности в виде условий, которые должны удовлетворять хранимые в базе данные.

Среди ограничений целостности можно выделить два основных типа ограничений: ограничения значений атрибутов отношений и структурные ограничения на кортежи отношений.

Примером ограничений значений атрибутов отношений является требование недопустимости пустых или повторяющихся значений в атрибутах, а также контроль принадлежности значений атрибутов заданному диапазону.

Наиболее гибким средством реализации контроля значений атрибутов является хранимые процедуры и триггеры, имеющиеся в некоторых СУБД.

Структурные ограничения определяют требования целостности сущностей и целостности ссылок. Каждому экземпляру сущности, представленному в отношении, соответствует только один его кортеж. Требование целостности сущностей состоит в том, что любой кортеж отношения должен быть отличим от любого другого кортежа этого отношения, т.е. иными словами, любое отношение должно обладать первичным ключом.

Формулировка требования целостности ссылок тесно связаны с понятием внешнего ключа. Внешние ключи служат для связи отношений (таблиц БД) между собой. При этом атрибут одного отношения (родительского) называется внешним ключом данного отношения, если он является первичным ключом другого отношения (дочернего). Говорят, что отношение, в котором определен внешний ключ, ссылается на отношение, в котором этот же атрибут является первичным ключом.

Требование целостности ссылок состоит в том, что для каждого значения внешнего ключа родительской таблицы должна найтись строка в дочерней таблице с таким же значением первичного ключа.

Во многих современных СУБД имеются средства обеспечения контроля целостности БД.

2. Метод сущность-связь

Метод сущность-связь называют также методом "ER-диаграмм": во-первых, ER-аббревиатура от слов Essence (сущность) и Relation (связь), во-вторых, метод основан на использовании диаграмм, называемых соответственно диаграммах ER-экземпляров и диаграммами ER-типа.

Основные понятия метода

Основными понятиями метода сущность-связь являются следующие:

· Сущность

· Атрибут сущности

· Ключ сущности

· Связь между сущностями

· Степень связи

· Класс принадлежности экземпляров сущности

· Диаграммы ER-экземпляров

· Диаграммы ER-типа

Сущность представляет собой объект, информации о котором хранится в БД. Экземпляры сущности отличаются друг от друга и однозначно идентифицируются. Названиями сущностей являются, как правило, существительные, например: преподаватель, дисциплина, кафедра, группа.

Атрибут представляет собой свойство сущности. Это понятие аналогично понятию атрибута в отношении. Так, атрибутами сущности "преподаватель" может быть его фамилия, должность, стаж и т.д.

Ключ сущности - атрибут или набор атрибутов, используемый для идентификации экземпляра сущности. Как видно из определения, понятие ключа сущности аналогично понятию ключа отношения.

Связь двух или более сущностей - предполагает зависимость между атрибутами этих сущностей. Название связи обычно представляется глаголом.

Приведённые определения сущности и связи не полностью формализованы, но приемлемы для практики. Следует иметь в виду, что в результате проектирования могут быть получены несколько вариантов одной БД. Так, два разных проектировщика, рассматривая одну и ту же проблему с разных точек зрения, могут получить различные наборы сущностей и связей. При этом оба варианта могут быть рабочими, а выбор лучшего из них будет результатом личных предпочтений.

С целью повышения наглядности и удобства проектирования для представления сущностей, экземпляров сущностей и связей между ними используются следующие графические средства:

· Диаграммы ER-экземпляров

· Диаграммы ER-типа или ER-диаграммы

Рис. Диаграмма ER-экземпляров.

Диаграмма ER-экземпляров показывает, какую конкретно дисциплину (СУБД ПЛ/1 и т.д.) ведёт каждый из преподавателей.

На следующем рисунке представлена диаграмма ER-типа, соответствующая рассмотренной диаграмме ER-экземпляра.

Рис. Диаграмма ER-типа.

На начальном этапе проектирования БД выделяются атрибуты, составляющие ключи сущностей.

На основе анализа диаграмм ER-типа формируются отношения проектируемой БД. При этом учитывается степень связи сущностей и класс их принадлежности, которые, в свою очередь, определяются на основе анализа диаграмм ER-экземпляров соответствующих сущностей.

Степень связи является характеристикой связи между сущностями, которая может быть типа: 1:1, 1:М, М:1, М:М.

Класс принадлежности (КП) сущности может быть: обязательным и необязательным.

Класс принадлежности сущности является обязательным, если все экземпляры этой сущности обязательно участвуют в рассматриваемой связи, в противном случае класс принадлежности сущности является необязательным.

Варьируя классом принадлежности сущностей для каждого из названных типов связи, можно получить несколько вариант диаграмм ER-типа.

Этапы проектирования

Процесс проектирования базы данных является итерационным - допускающим возврат к предыдущим этапам для пересмотра ранее принятых решений и включает следующие этапы:

1. Выделение сущностей и связей между ними

2. Построение диаграмм ER-типа с учётом всех сущностей и их связей.

3. Формирование набора предварительных отношений с указанием предполагаемого ключа для каждого отношения и использованием диаграмм ER-типа.

4. Добавление неключевых атрибутов в отношения.

5. Приведение предварительных отношений к нормальной форме Бойса-Кодда, например, с помощью метода нормальных форм.

6. Пересмотр ER-диаграмм в следующих случаях:

· Некоторые отношения не приводятся к нормальной форме Бойса-Кодда;

· Некоторым атрибутам не находится логически обоснованных мест в предварительных отношениях

После преобразования ER-диаграмм осуществляется повторное выполнение предыдущих этапов проектирования (возврат к этапу 1).

Одним из узловых этапов проектирования является этап формирования отношений.

Использование баз данных

Кратко рассматриваются важные вопросы применения баз данных.

3. Настройка и администрирование

Для успешного функционирования информационной системы, использующей БД, недостаточно выбора СУБД и сервера БД. На начальной стадии запуска информационной системы и в процессе ее эксплуатации необходимо выполнять настройку и различные функции администрирования. Важнейшими задачами администрирования являются защита информации и разграничение доступа пользователей. К числу других немаловажных задач настройки и администрирования также относятся следующие:

· Выбор способа размещения файлов на диске;

· Определение требуемого объема дисковой памяти;

· Распределение информации на диске;

· Резервное копирование;

Защита информации

Проблему защиты информации в базах данных целесообразно рассматривать совестно с проблемой защиты вычислительной системы (ВС) в целом. Действительно, средой функционирования СУБД - основного инструмента управления данными, является среду вычислительной системы. Кроме того, известные из литературы методы и средства защиты программ и данных в равной мере относятся к программам (СУБД, приложения, хранимые процедуры и т.д.) и данных (базы данных, словари данных) из баз данных.

Знание принципов построения систем защиты и возможностей, предоставляемых различными компонентами вычислительной системы (операционной системой, программами обслуживания, СУБД, специализированными пакетами защиты и отдельными устройствами) позволяет оценить уязвимость ИС и грамотно организовать в ней защиту конфиденциальной информации.

Заключение

Итак, мы ознакомились с понятием базы данных, рассмотрели этапы создания баз данных и метод сущность-связь. Предлагаемый метод разработки баз данных информационных систем, использует ER-диаграммы.

С помощью ER-диаграмм можно выделить ключевые сущности и обозначить связи, которые могут устанавливаться между этими сущностями. Во время проектирования баз данных происходит преобразование ER-модели в конкретную схему базы данных на основе выбранной модели данных (реляционной, объектной, сетевой или др.)

Используемая литература

1. Бородаев В.А, Кустов В.Н. Банки и базы данных: Учебное пособие. Л.: ВИКИ, 1989.

2. Кузнецов С.Д. Введение в СУБД: часть 4 // Системы управления базами данных, № 4, 1995. С. 114-122.

3. Джексон Г. Проектирование реляционных баз данных для использования с МИКРОЭВМ: Пер. с англ. М.: Мир, 1991.

4. Безруков Н.Н. Компьютерная вирусология: Справ. Руководство. К.: УРЕ, 1991.

5. Хомоненко А.Д., Цыганков В.М., Мальцев М.Г. Базы данных: под редакцией Хомоненко А.Д. СПб.: КОРОНА принт, 2000. - 416с.

Размещено на Allbest.ru