Методика выполнения лабораторной работы
Упражнение 1. Построение логической информационной модели уровня «сущность-связь»
5.1. Составление пула – списка потенциальных сущностей
Информационная модель может быть построена на основе функциональной модели или без нее. Использование функциональной модели в качестве основы для информационного моделирования позволяет создать структуру базы данных, полностью соответствующей функциям предприятия. Названия всех интерфейсных дуг функциональной модели (выполненной в нотации IDEF0) заносятся в пул – список потенциальных сущностей. Только в данном случае информационная модель будет адекватна выполняемым функциям. Функциональная модель для рассматриваемого примера представлена в приложении А.
Список потенциальных сущностей (при использовании программного продукта MS Office Visio 2007 для функционального моделирования) должен быть составлен вручную. В случае использования CASE-средства AllFusion Process Modeler отчет по интерфейсным дугам генерируется автоматически. Список потенциальных сущностей для рассматриваемого примера будет представлен таблицей вида (рис. 5.1).
Теперь из этого списка необходимо выделить сущности, остальные интерфейсные дуги будут преобразованы в атрибуты сущностей.
В качестве сущностей выделим следующие:
1) задание;
2) пояснительная записка;
3) курсовая работа;
4) положение о курсовом проектировании;
5) студент;
6) преподаватель;
7) график;
8) методические указания.
5.2. Создание логической модели «сущность-связь»
1. Запустите MS Office Visio 2007.
2. На закладке выбора шаблона выберите категорию Программное обеспечение и базы данных и в ней элемент Схема модели базы данных. Нажмите кнопку Создать в правой части экрана.
| Arrow Name |
| Варианты заданий |
| График |
| Графическая часть |
| Задание |
| Замечания, дополнения |
| Курсовая работа |
| Литература |
| Методические указания |
| Оценка за курсовую работу |
| Положение о курсовом проектировании |
| Пояснительная записка |
| Преподаватель |
| Расчеты |
| Список литературы |
| Студент |
Рис. 5.1. Пул – список потенциальных сущностей
3. Установите необходимые параметры страницы (масштаб, ориентация страницы).
4. MS Office Visio 2007 поддерживает различные нотации моделей баз данных. Для того чтобы задать нотацию IDEF1X, необходимо выбрать пункты меню База данных → Параметры → Документ. В открывшемся окне на вкладке Общие установить переключатель в меню Набор символов на IDEF1X. Меню Имена, видимые на схеме позволяет указать, какие имена атрибутов сущности будут отображены на диаграмме (концептуальные, физические или оба варианта одновременно). В данном случае для логического представления информационной модели необходимо выбрать пункт Концептуальные имена (рис. 5.2).
В закладке Отношение окна Параметры документа базы данных в меню Показывать отметить галочкой пункт Мощность, в меню Отображение вида выбрать пункт Показывать вербальную фразу, снять галочку в пункте Обратный текст (рис. 5.3). Данные настройки позволят отобразить имя и мощность связи в модели.
Рисунок 5.2 – Настройка параметров модели
Рисунок 5.3 – Настройка вида отношений информационной модели
5. Для того чтобы создать сущность, необходимо перетащить элемент 
на рабочее поле. Переход в режим редактирования сущности осуществляется двойным щелчком по сущности или по нажатию правой кнопки мыши и выбора пункта меню Свойства базы данных.
Чтобы задать имя сущности, в окне Свойства базы данных нужно выбрать категорию Определение, снять галочку в пункте Синхронизация имен при вводе (в противном случае, физическое и логическое имя сущности будут совпадать, что по практическим соображениям не всегда удобно) и задать концептуальное имя сущности. Руководствуясь данным алгоритмом, создадим 8 сущностей, определенных в пункте 5.1 (см. рис. 5.4).
Рисунок 5.4 – Сущности информационной модели логического уровня
6. Далее необходимо установить связи между сущностями.
Сначала составим описание предметной области на естественном языке.
Любой студент должен выполнить одну или несколько курсовых работ.
Каждая курсовая работа должна выполняться одним студентом (в идеале).
Каждая курсовая работа выполняется в соответствии с методическими указаниями и положением о курсовом проектировании.
Курсовая работа сдается по графику.
Курсовая работа оформляется в виде пояснительной записки.
Преподаватель проводит консультации, проверяет и ставит оценку за курсовую работу.
Таким образом, сформулируем имена связей:
СТУДЕНТ выполняет КУРСОВУЮ РАБОТУ.
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ проверяет КУРСОВУЮ РАБОТУ.
КУРСОВАЯ РАБОТА выполняется в соответствии с ЗАДАНИЕМ.
КУРСОВАЯ РАБОТА оформляется в виде ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ определяют требования к КУРСОВОЙ РАБОТЕ.
КУРСОВАЯ РАБОТА организуется согласно ПОЛОЖЕНИЮ ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ.
КУРСОВАЯ РАБОТА сдается по ГРАФИКУ.
Во всех случаях сущность Курсовая работа является дочерней, за исключением связи с сущностью Пояснительная записка. Определим типы связей и построим модель (см. рис. 5.7). В дальнейшем можно будет подкорректировать связи между сущностями.
Чтобы установить связи между сущностями, необходимо перетащить на рабочую область элемент 
, поднести один конец стрелки к родительской сущности, другой – к дочерней.
Примечание. При правильном связывании каждая сущность будет подсвечена красным цветом.
В MS Office Visio 2007 по умолчанию используется не идентифицирующее отношение. Чтобы изменить тип связи, необходимо двойным щелчком по связи открыть окно Свойства базы данных и в категории в категории Прочее указать тип отношения (идентифицирующее, не идентифицирующее). В этой же категории указывается мощность связи (см. рис. 5.5).
Примечание. Кроме того, при не идентифицирующем отношении нужно указать, является ли наличие родительской сущности обязательным (т.е. может ли существовать экземпляр дочерней сущности, если не существует экземпляра родительской). Если наличие родительского объекта является необязательным, графически это отобразится в виде не закрашенного ромба со стороны родительской сущности.
Следующий шаг – в категории Имя в поле Вербальная фраза нужно указать имя отношения (рис. 5.6). Также можно указать имя связи в поле Обратная фраза для спецификации отношения потомок-родитель (в нашем случае обратная фраза отображаться не будет).
Примечание. Все изменения при закрытии окна свойств сохраняются автоматически.
Рисунок 5.5 – Определение типа связи и мощности
Рисунок 5.6 – Определение имени отношения
После определения имен, типов связей и задания мощностей получим информационную модель, представленную на рис. 5.7.
Упражнение 2. Разработка логической модели данных, основанной на ключах
1. Необходимо определить ключевые атрибуты для каждой сущности, обращая внимание на то, что дочерние сущности наследуют ключевые атрибуты от родительских (см. рис. 5.9).
Для этого двойным щелчком мыши по сущности откроем окно редактирования ее свойств, перейдем в категорию Столбцы, по нажатию кнопки Добавить введем имя поля (например, для сущности Задание ключевым атрибутом будет являться Вариант задания). Чтобы сделать атрибут ключевым, необходимо отметить галочкой пункт РК (рис. 5.8). Данное поле становится обязательным автоматически.
Рисунок 5.7 – Информационная модель уровня «сущность - связь»
Рисунок 5.8 – Определение ключевого атрибута
Аналогичным образом зададим ключевые атрибуты для всех сущностей информационной модели. Результат представлен на рис.5.9.
Как видно из рисунка 5.9 по сравнению с информационной моделью уровня «сущность - связь», был изменен тип связи между сущностями Методические указания и Курсовая работа, поскольку ключевые атрибуты сущности Методические указания для сущности Курсовая работа будут являться избыточными (зная номер зачетной книжки, можно узнать специальность и курс, на котором учится студент).
Рисунок 5.9 – Информационная модель с ключевыми атрибутами
2. Кроме того, отметим, что три сущности (Задание, График, Методические указания) содержат одинаковые атрибуты Дисциплина. Это является некорректным. Чтобы устранить данную ошибку, выделим одноименную сущность и свяжем ее идентифицирующими связями с вышеуказанными сущностями (рис. 5.10).
Упражнение 3. Создание полной атрибутивной модели
Для того чтобы получить полную атрибутивную модель, необходимо дополнить сущности не ключевыми атрибутами. Дополненная модель представлена на рисунке 5.11.
Примечание. Если атрибут не является обязательным, нужно убедиться, что в окне Свойства базы данных в категории Столбцы в пункте Обязательное не стоит галочка. Не обязательные к заполнению атрибуты справа от имени имеют пометку (О).
Рисунок 5.10 – Скорректированная информационная модель, основанная на ключах
Упражнение 4. Нормализация полной атрибутивной модели
1. Проверим, все ли атрибуты имеют атомарные значения, т.е. среди атрибутов не должно встречаться повторяющихся групп, нескольких значений для каждого экземпляра (например, номер телефона_1, номер телефона_2). Видим, что атрибут Авторы в сущности Методические указания не удовлетворяет требованиям 1 НФ (у методических указаний может быть несколько авторов). Необходимо выделить сущность, которая будет содержать сведения об авторах методических указаний. Поскольку авторами всегда являются преподаватели вузов, новую сущность выделять не имеет смысла, свяжем сущности Методические указания и Преподаватель, предварительно удалив атрибут Авторы. Остальные атрибуты соответствуют 1 НФ. Атрибутивная модель, приведенная к 1 НФ, представлена на рис. 5.12.
Рисунок 5.11 – Полная атрибутивная модель
2. Приведем модель ко 2 НФ. Проверим, все ли атрибуты зависят от составного ключа, а не от его части. Проверка показала, что все не ключевые атрибуты сущностей полностью зависят от составного ключа. Значит, модель удовлетворяет требованиям 2 НФ.
3. Проверим, есть ли транзитивная зависимость между не ключевыми атрибутами. Проверка показала, что взаимозависимости между не ключевыми атрибутами нет. Таким образом, модель, представленная на рисунке 5.12, приведена к 3 НФ.
Примечание. К нормализации относились также действия, выполненные в п. 2 упражнения 2.
Рисунок 5.12 – Информационная модель, приведенная к 1 НФ
Упражнение 5. Создание физической модели
1. Необходимо переключиться на физический уровень представления информационной модели. Для этого нужно выбрать пункты меню База данных → Параметры → Документ. В открывшемся окне на вкладке Общие установить переключатель в меню Имена, видимые на схеме. В данном случае для физического представления информационной модели необходимо выбрать пункт Физические имена (рис. 5.13).
2. В закладке Таблица окна Параметры документа базы данных в меню Отображать выбрать пункт Вертикальные линии, в меню Типы данных – Показывать физические и в меню Порядок – Физический порядок (рис. 5.14).
Рисунок 5.13 – Настройка параметров модели
Рисунок 5.14 – Настройка параметров отображения сущности
3. В закладке Отношение окна Параметры документа базы данных в меню Отображение вида выбрать пункт Показывать физическое имя (рис. 5.15).
Рисунок 5.15 – Настройка вида отношений информационной модели
По окончании настройки документа информационная модель будет выглядеть, как представленная на рис. 5.16.
4. Для каждого атрибута (поля) необходимо определить тип данных.
Типы данных можно представить в виде правил, ограничивающих вид сведений, которые могут быть введены в каждый столбец таблицы базы данных. Например, чтобы в поле, которое предназначено только для дат, нельзя было ввести имя, этому полю назначается тип данных «Дата».
Примечание (Выбор между переносимыми и физическими типами данных).
Переносимые типы данных — это обобщенные типы данных, соответствующие в разных системах баз данных простым, совместимым между собой физическим типам.
Физические типы данных — это типы данных, поддерживаемые целевой базой данных.
Щелкните сущность, содержащую атрибуты, для которых требуется установить типы данных.
В окне Свойства базы данных в списке Категории выберите вариант Столбцы.
Под списком столбцов установите переключатель в положение Физический тип данных.
Рисунок 5.16 – Вид физической модели
В группе Тип данных для каждого атрибута выберите необходимый вариант из множества альтернатив (рис. 5.17). Описание типов данных приведено в Приложении Б.
Рисунок 5.17 – Определение типа данных атрибутов сущности
После того, как будут выполнены все действия, физическая модель будет выглядеть, как показано на рис. 5.18.
Таким образом, проделав все вышеперечисленные действия, получим информационную модель физического уровня, на основе которой может быть сгенерирована схема БД (в нашем случае в MS Office Access).
Задание
В соответствии с вариантом задания, определенным преподавателем, последовательно выполнить следующие действия:
1) создать информационную модель логического уровня (выполнить упражнения 1 – 3). Минимальное количество сущностей - 4;
2) провести нормализацию полученной модели (упражнение 4);
3) на основе нормализованной логической модели построить информационную модель физического уровня (упражнение 5).
Порядок выполнения работы
Для выполнения работы необходимо:
а) повторить правила техники безопасности при работе с вычислительной техникой;
б) изучить соответствующий раздел лекционного курса, а также теоретическую часть настоящего методического указания;
в) выполнить лабораторную работу согласно описанной в пункте 5 методике в соответствии с вариантом задания;
г) в соответствии с требованиями, приведенными в разделе 8 практикума, оформить отчет по лабораторной работе;
е) защитить лабораторную работу в соответствии с требованиями преподавателя.
Рисунок 5.18 – Физическая модель базы данных