Компоненты системы баз данных
Федеральное агентство по рыболовству
Федеральное государственное бюджетное образовательное
Учреждение высшего образования
«Астраханский государственный технический университет»
Система менеджмента качества в области образования, воспитания, науки и инноваций сертифицирована DQS
По международному стандарту ISO 9001:2015
Факультет среднего профессионального образования
Специальность 18.02.09 - Переработка нефти и газа
Отделение «Нефтегазовое отделение»
РЕФЕРАТ
по дисциплине ЕН.05 «Информатика»
на тему:
Реляционные системы управления базами данных Мs Access.
| Работа выполнена студентом группы ДКНО-21 Гехнер Р. И. |
| Проверил: преподаватель Ахваев А. А. |
Астрахань 2018
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.. 3
Глава 1. БАЗЫ ДАННЫХ.. 5
1.1 Понятия и определения. 5
1.2 Компоненты системы баз данных. 6
1.3 Функции СУБД. 8
1.4 Классификация СУБД. 10
1.5 Краткие выводы.. 11
Глава2. СУБД MS ACCESS. 12
2.1 Общие сведения. 12
2.2 Нормализация отношений. 13
2.4 Физическая структура данных. 16
2.5 Краткие выводы.. 18
Глава 3. РАЗРАБОТКА БД СРЕДСТВАМИ MS ACCESS. 19
3.1 Логическая структура. 19
3.2 Создание таблиц в MS Access. 20
3.3 Загрузка данных. 23
3.4 Запросы к БД. 24
3.5 Отчеты.. 26
3.6 Крaаткие выводы.. 26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 27
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 28
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время информация является наиболее важным ресурсом, циркулирующим внутри общества. Без информационных систем немыслима деятельность большинства современных предприятий и организаций, что порождает спрос на специалистов в данной области знаний.
|
|
|
С появлением вычислительной техники как науки образовалось два главных направления ее применения. Первым направлением является выполнение численных расчетов, которые очень долго производить без помощи сторонних средств. Данное направление стало предпосылкой развития методов численного решения сложных математических задач, а также развитию класса языков программирования, ориентированных на удобную запись алгоритмов.
Вторым направлением является применение средств вычислительной техники в автоматизированных информационных системах (АИС). АИС представляют собой системы, предназначенные для организации информационных процессов сбора, хранения, обработки и передачи информации, основанных на компьютерных технологиях [14]. В большинстве случаев объемы информации, с которыми приходится работать таким системам, достаточно велики, а сама информация при этом обладает сложной структурой. Яркими примерами АИС являются системы резервирования билетов, банковские системы и т.п.
|
|
|
Большинство информационных систем обладают общими признаками:
- предназначаются для хранения и обработки данных;
- ориентированы на конечного пользователя;
- обладают интуитивно понятным интерфейсом.
Следовательно, чтобы создать информационную систему, необходимо решить две важные задачи:
- разработать базу данных (БД), которая будет хранилищем информации;
- разработать интерфейс взаимодействия с пользователем [11].
Актуальность данной работы очевидна – в настоящее время человек постоянно сталкивается с информационными системами, основанными на использовании баз данных. Чтобы грамотно их использовать, а также уметь самостоятельно создавать такие системы, важно знать все тонкости процесса создания АИС.
Объект исследования данной работы – современные системы управления базами данных (СУБД), без которых использование самих баз просто немыслимо.
Предмет использования – СУБД MS Access.
Цель работы – изучить основные понятия теории баз данных, а также получить навыки работы с СУБД MS Access. Для достижения данной цели предстоит решить ряд задач:
- проанализировать литературу по заданной теме;
- определить основные понятия БД;
|
|
|
- определить назначение и характерные черты СУБД;
- разработать собственную информационную систему с применением СУБД MS Access.
При написании работы в качестве опорных источников были использованы следующие: Баканов М.В. – «Базы данных. Системы управления базами данных» и Бекаревич Ю.Б. – «Самоучитель Access 2010».
Глава 1. БАЗЫ ДАННЫХ
Понятия и определения
Развитие вычислительной техники послужило предпосылкой к появлению новой информационной технологии интегрированного хранения и обработки данных – концепции баз данных. Ключевым понятием здесь является банк данных – это система, содержащая специально организованные данные, а также технические, программные и языковые средства, целью которых является централизованное накопление и коллективное многоцелевое использование данных
В основу данной технологии положен механизм предоставления обрабатывающей программе только тех данных, которые ей требуются. Форма представления данных также устанавливается заранее и описывается на логическом уровне. Логическая структура данных, хранящихся в базе, называется моделью представления данных.
Базой данных принято называть именованную совокупность данных, которая отображает состояние объектов и отношений между ними в рассматриваемой предметной области. Отличительной чертой БД является постоянство:
|
|
|
- данные в БД постоянно накапливаются и используются;
- структура и состав задач в рамках конкретной БД постоянны и стабильны во времени;
- БД постоянно хранит актуальные данные.
Фактически СУБД представляет сбой комплекс программных и языковых средств, который служит для создания, ведения и совместного использования БД большим числом пользователей.
Схема описанного представления приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Общая терминология БД
Компоненты системы баз данных
Основные компоненты любой системы баз данных представлены на рисунке 2.
Рисунок 2 – Компоненты системы баз данных
1. Данные
Любая БД хранит в себе некоторый набор постоянных данных. Кроме того, существуют еще и транзитные данные, представляющие собой входные, выходные данные, а также промежуточные результаты.
Входные данные – это та информация, которая поступает в систему, например, вводится с клавиатуры. Эти данные могут являться причиной корректировки постоянных данных, но фактически не являются частью БД.
Выходные данные – это результаты и сообщения, которые выдаются системой. В большинстве случаев они берутся из постоянных данных и также не являются частью БД.
Кроме данных, характеризующих предметную область, БД хранят данные о способах и методах переработки информации или о том, где найти данные – знания о местонахождении данных, оценки этих данных, описание источников и т.п. Такие данные называются метаинформацией [6]. Централизованное хранение метаинформации представляет собой словарь данных, что отражает свойство самодокументированности БД.
Данные в любой БД должны быть общими и интегрированными. Общие данные реализуют возможность использования отдельных наборов данных из общей базы различными группами пользователей для решения каких-либо задач.
Интегрированные данные представляют собой данные, собранные из разных источников и имеющие единый способ доступа.
Эти два свойства данных являются преимуществом использования систем БД корпоративного уровня, а интеграция отражает преимущество при использовании персональных систем.
2. Аппаратное обеспечение
В общем виде принято выделять две группы свойств, которые наиболее важны для любой системы БД. В первую очередь сюда относятся устройства хранения данных. Затем – устройства обработки данных.
В небольших системах хранение и обработка могут быть реализованы на одном компьютере. Однако большинство крупных БД задействуют различные типы систем хранения, а также целое множество серверов, отвечающих за обработку данных.
3. Программное обеспечение
Под программным обеспечением (ПО) понимаются все средства, позволяющие конечным пользователям работать с данными. Кроме того, ПО решает и другие задачи, например, обеспечивает безопасность данных, реализует технологию одновременного доступа и т.п. Весь описанный комплекс программ принято называть системой управления базами данных – СУБД [19].
Основная функция СУБД – предоставлению пользователю возможности работать с БД, не вникая в детали уровня аппаратного обеспечения.
Кроме СУБД к компоненту программного обеспечения относятся и другие компоненты - различные утилиты, генераторы отчетов, а также пользовательское прикладное ПО.
4. Пользователи
Все пользователи БД делятся на следующие группы:
- конечные пользователи – люди, работающие с БД непосредственно с терминала или рабочей станции. Эти пользователи могут использовать разработанное специально для них прикладное ПО или же встроенные средства СУБД. Именно для поддержания деятельности таких пользователей создается вся система баз данных;
- прикладные программисты – люди, отвечающие за разработку и реализацию прикладных программных продуктов, взаимодействующих с БД. Разработанные продукты обращаются с запросами к СУБД, а затем получают результаты и предоставляют их пользователю. Существуют программы пакетной обработки и оперативные приложения, задачей которых является поддержка работы конечного пользователя, имеющего интерактивный доступ к системе;
- администраторы данных – люди, отвечающие за данные организации. Именно администраторы данных принимают решения о том, какие данные требуется вносить в БД, а также кому и к каким данным можно иметь доступ;
- администраторы баз данных – технические специалисты, отвечающие за реализацию решений администраторов данных.
Функции СУБД
база данные запрос a
Как говорилось ранее, основная задача СУБД – управление базой данных, которое предполагает выполнение ряда функций.
1. Управление словарем данных
Функционирование СУБД предусматривает хранение данных и отношений между ними в определенном словаре данных (data dictionary). Для поиска структур данных и отношений СУБД использует этот словарь, что помогает избежать кодирования в рамках каждого пользовательского приложения. Кроме того, любые корректировки данных и их взаимоотношений автоматически регистрируются в словаре данных, что также позволяет избежать необходимости модификации ПО. Работа со словарем достигается благодаря абстракции данных, что устраняет структурную зависимость, а также зависимость по данным.
2. Управление хранением данных
В рамках СУБД создаются специальные сложные структуры для хранения данных, что освобождает программистов от определения и программирования физических свойств обрабатываемых данных. Существующие на сегодняшний день СУБД способны хранить не только данные, но и связанные с ними экранные формы, схемы отчетов, правила проверки данных и т.п.
3. Представление и преобразование данных
СУБД отвечает за структурирование вводимых в БД данных, автоматически преобразуя их в форму, удобную для хранения. Это позволяет пользователю избежать процедуры преобразования данных из логического формата в физический. Кроме того, СУБД позволяет преобразовывать логические запросы в определенные команды, тем самым обеспечивая абстракцию данных и программную независимость.
4. Управление безопасностью
СУБД создает собственную систему безопасности, задачей которой является обеспечение конфиденциальности данных и защиту пользователя. СУБД содержит определенный набор правил безопасности, которые позволяют установить права доступа различным пользователям к различным данным.
5. Управление многопользовательским доступом
Чтобы обеспечить доступ сразу нескольких пользователей к одним и тем же данным в рамках СУБД создаются специальные сложные структуры. Основная задача данного подхода – обеспечение целостности и непротиворечивости данных. Для этого в СУБД используются сложные алгоритмы, которые гарантирую, что несколько пользователей одновременно смогут получить доступ к ресурсам БД без риска нарушения целостности
6. Управление резервным копированием и восстановлением
СУБД включает в себя набор процедур резервного копирования и восстановления данных. Такие процедуры необходимы в случаях повреждения БД, например, при физическом повреждении сектора на жестком диске или после аварийного отключения питания.
7. Управление целостностью данных
СУБД содержит ряд правил, которые обеспечивают целостность данных. Эти правила позволяют избежать избыточности, а также гарантируют непротиворечивость хранимых данных. Кроме того, для обеспечения целостности применяются еще и связи между данными, хранящиеся в словаре данных.
8. Поддержка языка доступа к данным и интерфейсов прикладного программирования
СУБД обеспечивает доступ к хранящимся данным с помощью специального языка запросов. Языком запросов называется непроцедурный язык, предоставляющий пользователю возможность самостоятельно определить, что именно необходимо выполнить, не указывая, как это нужно сделать. Язык запросов содержит два основных компонента:
- язык определения данных (Data Definition Language, DDL) – определяет структуры размещения данных;
- язык манипулирования данными (Data Manipulation Language, DML) – реализует запросы и позволяет извлекать данные из БД.
9. Интерфейсы взаимодействия с БД
Современные СУБД поддерживают специальное ПО, реализующее взаимодействие с БД так, чтобы она могла принимать пользовательские запросы в рамках сетевого окружения .
Классификация СУБД
Как говорилось ранее, логическая структура данных, хранящихся в БД, называется моделью представления этих данных. Существует несколько основных моделей представления.
1. Реляционная модель
Реляционная модель представляет собой простейшую и наиболее привычную форму представления данных – в табличном виде. Теория множеств имеет особый математический аппарат для работы с такой моделью – реляционное исчисление и реляционную алгебру. Главным достоинством этой модели является простота инструментальных средств поддержки, а недостатком – жесткость структуры данных, а также зависимость скорости работы с БД от ее размеров.
В основе реляционной модели лежит понятие отношения. Отношением называется множество элементов, называемых кортежами. В привычном понимании кортежем является строка таблицы. Столбец таблицы является атрибутом. Базовая структура данной модели построена на декартовом произведении доменов. Доменом называется множество значений, которое может принимать элемент данных [9].
Существует еще и постреляционная модель данных, расширяющая описанную. Она снимает ограничение неделимости данных, которые хранятся в записях таблиц. Кроме того, постреляционная модель допускает использование многозначных полей, при этом набор значений таких полей считается отдельной самостоятельной таблицей, которая встроена в основную.
2. Иерархическая модель
Иерархическая модель данных представляет собой дерево (рисунок 3).
Рисунок 3 – Иерархическая модель
Каждое такое дерево состоит из набора типов, одним из которых является корень. Корневым называется такой тип, который имеет подчиненные типы, при этом сам не является подтипом. Подтип – потомок по отношению к типу-предку. Потомки одного типа являются близнецами по отношению друг к другу.
Каждый тип, входящий в дерево, представляет собой простой или составной тип записи. Поля записи (атрибуты) хранят символьные или числовые значения, которые и являются содержимым БД.
Преимуществом иерархической модели является эффективное использование памяти ЭВМ, а также высокие показатели времени выполнения основных операций над данными.
Основной недостаток – громоздкость в плане обработки информации со сложными логическими связями, а также сложность для понимания.
3. Сетевая модель
Сетевая модель отображает отношения элементов БД в виде графа (рисунок 4).
Рисунок 4 - Сетевая модель
Основными элементами данной модели являются записи и связи. На формирование связи не накладывается особых ограничений – записи-потомки могут иметь неограниченное число записей-предков.
Преимущество данной модели заключается в возможности эффективной реализации по показателям оперативности и затрат памяти.
Недостатки – высокая сложность и жесткость схемы БД. Кроме того, в сетевой модели ослаблен контроль целостности связей из-за допустимости установления произвольных отношений.
Краткие выводы
В данной главе были рассмотрены основные понятия теории баз данных, описаны компоненты системы БД, выделены функции системы управления базами данных, а также приведена классификация СУБД в зависимости от используемой модели данных.
Глава2. СУБД MS ACCESS
Общие сведения
MS Access является программой создания и редактирования БД, входящей в пакет офисных программ Microsoft Office.
MS Access объединяет сведения из различных источников в рамках одной реляционной БД. Кроме того, данная СУБД позволяет создавать формы, отчеты и запросы, что помогает эффективно обновлять данные, осуществлять поиск, получать необходимые выборки данных, печатать отчеты, диаграммы и т.п. Все компоненты БД при этом хранятся в едином файле c расширением ACCDB [3].
Основными объектами данной СУБД являются следующие:
- таблица – классическая двумерная таблица, задачей которой является хранение данных в реляционной БД. Данные хранятся в записях (строках таблицы), состоящих из отдельных полей - атрибутов (столбцов). Каждая таблица хранит информацию определенного типа в зависимости от описываемой сущности;
- запрос – средство отбора данных по какому-либо условию. При помощи запросов реализуется выбор необходимых данных из БД;
- форма – средство для упрощения ввода и редактирования данных таблиц БД;
- отчет – средство, позволяющее извлекать нужную информацию из БД, представляя ее в удобном для восприятия виде. Кроме того, данное средство автоматически генерирует документ для распечатки;
- страницы – страницы доступа к данным, представляющие собой web-страницы для работы с БД посредством сети Интернет;
- макрос – набор макрокоманд, которые создаются пользователем с целью автоматизации каких-либо операций с БД;
- модуль – объект, содержащий программы, написанные на языке Visual Basic. Данные программы обычно применяются при обработке данных;
- область со списком – список возможных режимов создания объектов [1].
Нормализация отношений
Нормализация представляет собой формальный метод анализа отношений, в основе которого лежат ключи и функциональные зависимости. В теории реляционных БД существует ряд нормальных форм.
1. Первая нормальная форма
Отношение находится в первой нормальной форме в том случае, если все его атрибуты имеют атомарные значения. Это говорит о том, что каждое поле содержит ровно одно значение. Пример приведения отношения к первой нормальной форме приведен в таблицах 1, 2.
Таблица 1 – Ненормализованная таблица
| Имя | Пол |
| {Александр, Николай} | Мужской |
| Елена | Женский |
Таблица 2 – Отношение в первой нормальной форме
| Имя | Пол |
| Александр | Мужской |
| Николай | Мужской |
| Елена | Женский |
Вторая нормальная форма
Отношение находится во второй нормальной форме, если оно находится в первой нормальной форме, и каждый атрибут функционально зависит от ключевого поля.
Третья нормальная форма
Отношение находится в третьей нормальной форме, если оно находится во второй нормальной форме, и ни один из атрибутов не является транзитивно зависимым от ключа.
В большинстве случаев транзитивная зависимость вызвана наличием в отношении двух семантических зависимостей различных типов.
Обычно для создания БД достаточно трех описанных форм.
Проектирование БД
Этап проектирования БД предполагает определение логической структуры данных для выбранной предметной области. Логическая структура определяет состав таблиц и их взаимосвязи.
Описание предметной области БД должно охватывать реальные процессы и объекты, а также определять все необходимые источники информации для выполнения предполагаемых запросов пользователей.
Состав и структура данных определяются при помощи анализа предметной области. Структура данных может быть представлена в виде информационно-логической модели (ИЛМ). При разработке модели можно использовать два подхода:
аналитический (процессный) – при таком подходе в первую очередь формируется список задач, решение которых должно быть реализовано в рамках БД, затем выявляются все информационные потребности, и только после этого определяются состав, структура объектов модели и связи между ними;
интуитивный – при данном подходе сразу устанавливаются типовые информационные объекты предметной области и связи между ними.
На практике оба этих подхода сочетаются для достижения лучшего эффекта. Это обусловлено тем, что на начальном этапе в большинстве случаев разработчики не располагают исчерпывающими сведениями обо всех задачах. Кроме того, гибкие средства создания реляционной БД позволяют на любом этапе разработки вносить корректировки в структуру, не нарушая ранее введенных данных.
Этапы проектирования и создания 
БД Access отображены на рисунке 5.
Рисунок 5 – Этапы проектирования и создания БД
Главным элементом описанной структуры является информационный объект, который соответствует всем требованиям нормализации БД. Информационный объект адекватно отображается в виде реляционной таблицы. Связи между объектами соответствуют логическим связям между парой таблиц. Эти связи устанавливаются по уникальному ключу главной таблицы. При этом поле связи подчиненной таблицы может быть либо частью уникального ключа, либо вовсе в него не входить.
Процесс создания БД начинается с конструирования таблиц. Для поддержания условия целостности каждая таблица должна содержать ключевое поле, а также правила проверки значений полей.
Существует несколько видов ключей:
первичный ключ – одно или несколько полей, однозначно идентифицирующих запись. Данный ключ применяется для связывания таблиц с внешними ключами в других таблицах. Первичный ключ, который содержит информационные поля таблицы и несет полезную информацию об объектах, называется естественным. Ключ, который реализован в виде дополнительного служебного поля – искусственный (суррогатный) – представляет собой числовое поле, где хранятся числа возрастающей последовательности;
внешний ключ – одно или несколько полей, которые содержат ссылку на поля первичного ключа другой таблицы. Внешний ключ отражает способ связи таблиц.
Связи между таблицами также бывают нескольких видов:
один к одному – каждой записи первой сущности соответствует ровно одна запись второй сущности, и наоборот;
один ко многим – каждой записи первой сущности может соответствовать несколько записей второй сущности, но каждой записи второй сущности соответствует только одна запись первой сущности;
многие ко многим - каждой записи первой сущности может соответствовать несколько записей второй сущности, и наоборот [18].
Следующим этапом является создание схемы данных, отображающей связи между таблицами. В схеме данных также могут быть заданы дополнительные параметры поддержания связной целостности данных.
Связная целостность данных отражает факт того, что в БД установлены связи, которые поддерживаются в процессах загрузки, добавления и удаления записей в связанных таблицах, а также при изменении значений ключевых полей. При таком подходе подчиненные таблицы не могут содержать таких записей, для которых нет связанной записи в главной таблице.
После создания схемы данных начинается этап загрузки – ввода информации в БД. В большинстве случаев для этого применяются экранные формы, выступающие в качестве пользовательского интерфейса.
Проектирование БД, в основе которого лежит построение нормализованной модели данных предметной области, позволяет легко получить логическую структуру реляционной БД, где автоматически поддерживаются непротиворечивость и целостность данных [2].
Физическая структура данных
Физическую структуру данных определяет тип данных каждого поля таблицы. MS Access использует типы данных, приведенные в таблице 3.
Таблица 3 – Типы данных
| Тип | Описание |
| Текстовый | Алфавитно-цифровые знаки для представления текста. Не применим в вычислениях. Не превосходит 255 символов. |
| Memo | Алфавитно-цифровые знаки для представления форматированного текста длиннее 255 символов |
| Числовой | Числовые данные, участвующие в выражениях |
| Дата/время | Хранение значений даты и времени |
| Денежный | Хранений валютных величин |
| Счетчик | Уникальное числовое значение, автоматически инкрементирующееся |
| Логический | Поля, имеющие значения «Да» или «Нет» |
| OLE | Хранение OLE-объектов других приложений MS Windows |
| Вложение | Рисунки, изображения, бинарные файлы, файлы MS Office |
| Гиперссылка | Хранение гиперссылок вызова web-страниц, а также ссылок на объекты Access |
| Мастер подстановок | Поле, реализующее выбор значений из других таблиц, запросов или списка значений |
Кроме типа данных, также можно задать ряд свойств поля, которые отражены в таблице 4. При помощи значений свойств полей реализуется управление отображением данных, предотвращается ввод ошибочных значений, задаются значения по умолчанию, ускоряются процессы сортировки и поиска, а также происходит управление другими функциональными характеристиками и внешним видом полей [13].
Таблица 4 – Свойства полей
| Свойство | Назначение |
| Размер поля | Максимальный размер данных для текстового, числового типа, а также типа «счетчик» |
| Формат | Формат данных для отображения и печати |
| Число десятичных знаков | Число отображаемых знаков в дробной части числовых значений |
| Новые значения | Способ присвоения значений полю «счетчик» (последовательный инкремент или случайные числа) |
| Маска ввода | Отображение знаков управления вводом данных |
| Продолжение таблицы 4 | |
| Подпись | Текст по умолчанию в формах, отчетах и запросах |
| Значение по умолчанию | Автоматическое значение поля при добавлении новой записи |
| Условие на значение | Ограничения целостности, проверяемые при вводе данных |
| Сообщение об ошибке | Текст, отображаемый при нарушении значения правила «Условие на значение» |
| Индексированное поле | Ускорение доступа к данным этого поля при помощи создания и применения индекса |
Краткие выводы
В данной главе было дано описание СУБД MS Access, выделены ее основные объекты, описаны основные нормальные формы, используемые при проектировании реляционных БД. Кроме того, приводится описание этапа проектирования БД, а также физической структуры данных, реализованной в рамках рассматриваемой СУБД.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 509; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!