Указания методические предназначены для студентов, ма-гистрантов и докторантов, разработчиков баз данных, специа-листов по автоматизированным системам управления. Рецензент: проф. Каишаури Т. В ГРУЗИНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Г. Г. Гогичаишвили, С. М. Почовян проектирование баз данных Регистрировано редакционно-издательским советом ГТУ Тбилиси 2008 УДК 658.012.011.56 Рассмотрена методика составления курсовой работы по предмету „Проектирование баз данных“. Изложены: цель кур- совой работы; основные понятия разработки баз данных, не-обходимые для составления и оформления курсовой работы; содержание и описание этапов курсовой работы. Для каждого этапа приведён пример (таблицы и модели). Методические указания предназначены для студентов, ма-гистрантов и докторантов, разработчиков баз данных, специа-листов по автоматизированным системам управления. Рецензент: проф. Каишаури Т. В. © Издательский дом "Технический университет", 2008 ISBN 978-9941-14-110-2 http://www.gtu.ge/publishinghouse/ Содержание Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1. Цель курсовой работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2. Содержание курсовой работы . . . . . . . . . . . . . . 5 Приложение 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Приложение 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Введение Содержание методического указания соответствует програм-ме курса «Проектирование баз данных» специальности «Автома-тизированные системы обработки информации и управления». Кроме того, методическое указание построено таким образом, чтобы его могли использовать магистранты, докторанты, раз-работчики баз и банков данных, а также специалисты по авто-матизированным системам управления. Методические указания предназначены для ознакомления с методикой составления курсовой работы. Базы и банки данных проектируются, внедряются и используются в составе информа-ционного обеспечения автоматизированных систем управления. Базы данных разрабатывают поэтапно и представляют собой совокупность взаимосвязанных хранящихся вместе данных. Раз- работка баз данных обеспечивает эффективную организацию данных в сфере управления фирмами, организациями и в науч-ных исследованиях. В методических указаниях приведены: основные понятия раз- работки баз данных, необходимые для составления и оформле-ния курсовой работы; содержание и описание всех этапов кур-совой работы. По каждому этапу приведён пример (таблицы и модели). 1. Цель курсовой работы Целью курсовой работы является ознакомление студентов с методикой составления и оформления курсовой работы по курсу «Проектирование баз данных», и выработке навыков са-мостоятельной теоретической работы в области проектирова- ния баз данных в составе информационного обеспечения авто-матизированных систем управления. 2. Содержание курсовой работы оформляется на листах бумаги формата А4 (210 297 мм). Объём курсовой работы 12 ÷ 21 листов. должна содержать: титульный лист и ос- новную часть. Образец титульного листа приведён в приложении 1. Основная часть курсовой работы содержит: Содержание; Введение (3 ÷ 5 листов); 1. Модель предметной области (3 ÷ 5 листов); 2. Локальные представления (3 ÷ 7 листов); 3. Логичес-кая схема базы данных (1÷2 листа); Используемая литература. Для составления и оформления курсовой работы необходи-мы знания о теоретических основах проектирования баз дан-ных, то есть методологии и методики проектирования баз дан-ных. Список необходимой литературы приведён в конце мето-тодических указаний. Содержание Образец содержания (первого пронумерованного листа ос- новной части курсовой работы) приведён в приложении 2. Введение Введение должно содержать краткое описание основных оп-ределений и понятий баз данных, согласно используемой лите- ратуре, необходимой и используемой для составления основ-ных этапов курсовой работы. 1. Модель предметной области 1) Вначале описываются объекты (то есть типы сущностей, типы записей; например, ОРГАНИЗАЦИИ, ОТДЕЛЫ, СЛУ-ЖАЩИЕ, представленные на рис. 1.1.÷1.3.) базы данных в виде таблиц (прямоугольников), в которых представлены фиксиро-ванные последовательности элементов данных (то есть наборы элементов данных) записей файлов (или строк документов). Каждая колонка (столбец) содержит имя (название) атрибута (то есть поля записи или столбца документа). Крайние левые колонки содержат те элементы данных (в прямоугольнике они подчёркнуты), которые идентифицируют объект. Вверху над прямоугольником для каждой колонки приведены шифр, тип и длина элемента данных (то есть поля записи или столбца документа), связанные с атрибутом конкретного типа. Каждо- му элементу данных, то есть имени (названию) атрибута, прис- ваивается шифр в соответствии с принятой системой кодиро- вания. Шифр – это комбинации букв и цифр, присвоенные оп- ределённому элементу данных и несущая информацию о нём. Кодирование заключается в замене обычной записи (строки) об объекте на запись (строку) с помощью соответствующих ей шифров. Цель кодирования – представить названия (иден- тификаторы) атрибутов объектов (то есть элементов данных) в более компактной и удобной форме. Для кодирования элемен- тов данных (атрибутов объектов) используются алфавитно-циф- ровые специальные коды, которые являются многозначными и сложными, и используются при поиске, упорядочении (сорти- ровке) и обработке информации в базе данных. Например, структура шифра элемента данных (атрибута) Шифр-органи- зации (BIWOR1) объекта ОРГАНИЗАЦИИ (рис. 1.1.) постро- ена следующим образом: 1-2 разряды (байты) используются для обозначения шифра используемой базы данных, и, таким образом, шифры всех элементов данных (атрибутов) данной базы данных будут иметь в 1-2 разрядах (байтах) данное зна- чение; 3 разряд (байт) используется для обозначения шифра объекта ОРГАНИЗАЦИИ (то есть типа сущности ОРГАНИЗА- ЦИИ), и, таким образом, шифры всех элементов данных (атри- бутов) данного объекта (типа сущности) будут иметь в 3 раз- ряде (байте) данное значение, то есть шифры всех элементов данных (атрибутов) каждого типа сущности данной базы дан-ных будут иметь в 3 разряде (байте) одинаковое значение; 4-5 разряды (байты) используются для обозначения шифра рас- сматриваемого элемента данных (атрибута), и, таким образом, шифры всех элементов данных (атрибутов) данного объекта (типа сущности) будут иметь в 4-5 разрядах (байтах) свои уни-кальные значения, а одинаковые элементы данных (атрибуты) в разных типах сущностей данной базы данных будут иметь в 4-5 разрядах (байтах) одинаковое значение; 6 разряд (байт) ис-пользуется для обозначения порядкового номера рассматри- ваемого элемента данных (атрибута) в данном объекте (типе сущности), и, таким образом, шифры всех элементов данных (атрибутов) данной базы данных будут иметь в 6 разряде (бай- те) свои уникальные порядковые номера внутри своих типов сущностей. 2) После этого строится модель данных в виде графовой формы представления данных, согласно определённых типов сущностей (типов записей) и связи между ними. Построенная модель данных будет иметь или иерархическую древовидную структуру или сетевую структуру, учитывая при этом внут- ренние ограничения целостности модели данных. Например, на рис. 1.4 представлена иерархическая древовидная структура данных. 3) Для семантического описания предметной области и представления информации, строится модель типа «сущность – связь», то есть неформальная модель предметной области, поз-воляющая моделировать объекты и взаимоотношения объектов предметной области. При разработке модели типа «сущность – связь» в виде графической диаграммы (рис. 1.5.), для представ- ления составляющих предметной области, используются три конструктивных основных элемента – сущность, атрибут и связь. Определяются: типы сущностей; идентифицирующие ат-рибуты, то есть первичные ключи, которые в графической ди-аграмме подчёркиваются; вторичные ключи; типы связей. ОРГАНИЗАЦИИ BIWOR1 BIWNO2 BIWAO3 BIWWR4 BIWTR5 N(6) C(16) C(30) C(18) C(8) Шифр органи- зации Наименование организации Адрес организации ФИО руководителя Рабочий телефон руков. Рис. 1.1. Набор элементов данных объекта (типа сущности, типа записи) «ОРГАНИЗАЦИИ» ОТДЕЛЫ BITOR1 BITOT2 BITNT3 BITAT4 BITWT5 BITTT6 N(6) N(3) C(18) C(30) C(18) C(8) Шифр органи- зации Шифр отдела Наименование отдела Адрес отдела ФИО зав. отделом Рабочий телефон зав. отд. Рис. 1.2. Набор элементов данных объекта (типа сущности, типа записи) «ОТДЕЛЫ» СЛУЖАЩИЕ BICOR1 BICCL2 BICOT3 BICWC4 BICDO5 BICPR6 BICPO7 BICTC8 N(6) N(4) N(3) C(18) N(2) N(4) N(1) C(8) Шифр органи- и - зации Шифр служа - щего Шифр отдела ФИО служащего Шифр долж- ности Шифр профес- сии Пол Рабочий телефон служащ. Рис. 1.3. Набор элементов данных объекта (типа сущности, типа записи) «СЛУЖАЩИЕ» Рис. 1.4. Иерархическая модель данных Рис. 1.5. Модель предметной области 2. Локальные представления Моделированием локальных представлений завершается по-строение моделей локальных представлений. Локальное пред-ставление соответствует отдельной функциональной задаче (или отдельному пользователю, или отдельному программисту), то есть подсхеме (логической организации данных), – таблице, опи- сывающей ту часть данных, которая ориентирована на нужды организация данных конечного пользователя или прикладно- го программиста. При построении каждой модели локального представления выполняются следующие работы: формулирова-ние сущностей, выбор идентифицирующего атрибута для каж-дой сущности, назначение сущностям описательных атрибутов; спецификация связей. В курсовой работе должны быть пред-ставлены 3 ÷ 5 локальных представления (функциональных за-дач) с построенными моделями локальных представлений, в ви-де графических диаграмм. Например, на рис. 2.1. ÷ 2.2. представ- лены две модели локальных представлений (в виде графичес- ких диаграмм), согласно модели предметной области, для фун- кциональных задач 2.1. ÷ 2.2. соответственно. 2.1. Найти для данного отдела в организации следующие данные – наименование организации, адрес организации, ФИО руководителя, наименование отдела, ФИО зав. отделом и рабо- чий телефон зав. отд., по шифру организации и шифру отдела, – для формирования строки в документе по следующей струк- туре: ДАННЫЕ-ОБ-ОТДЕЛЕ BIWOR1 BITOT2 BIWNO2 BIWAO3 BIWWR4 N(6) N(3) C(16) C(30) C(18) Шифр органи- зации Шифр отдела Наименование организации Адрес организации ФИО руководителя BITNT3 BITWT5 BITTT6 C(18) C(18) C(8) Наименование отдела ФИО зав. отделом Рабочий телефон зав. отд. Рис. 2.1. Модель локального представления 2.2. Найти для всех служащих по всем отделам в данной организации следующие данные – наименование организации, шифр отдела, наименование отдела, ФИО зав. отделом, шифр служащего, ФИО служащего, рабочий телефон служащ. и шифр должности, по шифру организации, – для формирования доку-мента по следующей структуре: ДАННЫЕ-О-СЛУЖАЩИХ BIWOR1 BIWNO2 BITOT2 BITNT3 BITWT5 N(6) C(16) N(3) C(18) C(18) Шифр органи - зации Наименование организации Шифр отдела Наименование отдела ФИО зав. отделом BICCL2 BICWC4 BICTC8 BICDO5 N(4) C(18) C(8) N(3) Шифр служа- щего ФИО служащего Рабочий телефон служащ. Шифр долж- ности Рис. 2.2. Модель локального представления 3. Логическая схема базы данных Логическую схему базы данных представляют в виде овал-схемы (овал-диаграммы), которая строится на основании всех возможных локальных представлений, с учётом модели пред-метной области. Логическая схема базы данных должна находиться во всех нормальных формах, и если обнаружены нарушения условий нормальных форм, то выполняется нормализация. В логической схеме базы данных: первичные ключи (прос- тые и сцеплённые) идентифицируются (подчёркиваются); все типы связей между первичными ключами должны быть фун-кциональными (то есть 1 : 1, 1 : M, M : 1), то есть не должны быть связи типа M : N (то есть «многие-ко-многим»; – и если они были, то выполняется их реализация); добавляют обратные связи между первичными ключами, если они отсутствуют; устраняются избыточные связи; идентифицируют корневой ключ; обрабатывают изолированные и пересекающиеся атри- буты; идентифицируют все имеющиеся вторичные ключи. На рис. 3.1. представлена логическая схема базы данных (в виде овал-схемы, то есть овал-диаграммы), которая находится во всех нормальных формах, и для которой выполнены все пе-речисленные правила и процедуры её построения. Рис. 3.1. Логическая схема базы данных Приложение 1 ГРУЗИНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАТИКИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЕ „Автоматизированные системы управления“ КУРСОВАЯ РАБОТА на тему „Организация функциональных служб организации“ по предмету „Проектирование баз данных“ Студента: III курса, группы 608239, специальности АСОИУ, Асатиани Константина Сергеевича Тбилиси 2008 Приложение 2 Содержание Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1. Модель предметной области . . . . . . . . . . . . . . . 6 2. Локальные представления . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3. Логическая схема базы данных . . . . . . . . . . . . . 15 Используемая литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Литература 1. Дейт К. Введение в системы баз данных: Пер. с англ.– М.: Наука, 1980. 2. Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах: Пер. с англ.–М.: Мир, 1980. 3. Скворцов В. И., Щукин Б. А. Реляционная модель данных. –М.: МИФИ, 1983. 4. Почовян С. М., Майсурадзе Г. Р. Проектирование баз дан- ных: Уч. пособие (ISBN 978-9941-14-032-7).–Тбилиси: Тех- нический университет, 2008. 5. Ульман Дж. Основы систем баз данных. Пер. с англ.–М.: Финансы и статистика, 1983. 6. Хаббард Д. Автоматизированное проектирование баз дан- ных. Пер. с англ.–М.: Мир, 1983. 7. Уэлдон Д.-Л. Администрирование баз данных. Пер. с англ.–М.: Финансы и статистика, 1984. 8. Цикритзис Д., Лоховский Ф. Модели данных. Пер. с англ.– М.: Финансы и статистика, 1985. 9. Четвериков В. Н., Ревунков Г. И., Самохвалов Э. Н. Базы и банки данных.–М.: Высшая школа, 1987. 10. Чоговадзе Г. Г., Качибая В. В., Сургуладзе Г. Г. Теория реля-ционных зависимостей и проектирование логической схе-мы баз данных.–Тбилиси: Тбилисский университет, 1988. 11. Полищук Ю.М., Хон В.Б. Теория автоматизированных бан- банков информации.–М.: Высшая школа, 1989. 12. Бойко В.В., Савинков В.М. Проектирование баз данных ин- формационных систем.–М.: Финансы и статистика, 1989. 13. CogovaZe g., gogiCaiSvili g., surgulaZe g., Serozia T., Sonia o. marTvis avtomatizebuli sistemebis daproeqte- ba da ageba (Teoriuli da praqtikuli informatika). –Tbilisi: teqnikuri universiteti, 2001.