Теоретические аспекты разработки реляционной базы данных

Для более эффективной работы с СУБД Access важно знать терминологию и понимать принцип построения и основные преимущества реляционной базы данных.

Система баз данных поддерживает в памяти ЭВМ модель предметной области. Однако результат моделирования зависит не только от предметной области, но и от используемой СУБД, поскольку каждая система предоставляет свой инструментарий для отображения предметной области. Этот инструментарий принято называть моделью данных. В то же время результат отображения предметной области в терминах модели данных называется моделью баз данных. Модель данных определяется тремя компонентами:

¨ допустимой организацией данных;

¨ ограничениями целостности (семантической),

¨ множеством операций, допустимых над объектами модели данных.

Допустимая организация данных

определяется разнообразием и количеством типов объектов модели данных, ограничениями на структуру данных.

Ограничения целостности

Поддерживаются средствами, предусмотренными в модели данных для выражения ограничений на значения данных и связи, которые характеризуют достоверные состояния БД. Ряд ограничений целостности поддерживается моделью данных по умолчанию и распространяется на все типовые ситуации, возникновение которых возможно при внесении изменений в БД. Другие ограничения целостности могут зaдaвaтьcя явно и также распространяться на множество однотипных ситуаций. Ограничения целостности могут распространяться и на значения отдельных полей. Например, если при описании поля записи задать область допустимых значений, то система не допустит обновления данного, если новое значение будет квалифицировано как некорректное.

Множество операций определяет виды обработок, которым могут подвергаться объекты модели данных. Сюда, в первую очередь, входят операции выборки данных и операции, изменяющие состояние БД. Рассмотрим подробнее организацию данных и ограничения целостности (допустимые операции будут рассмотрены при практической работе с базой данных).

Организация данных

Слово «реляционная» происходит от английского relation – отношение. Отношение – математическое понятие, но в терминологии моделей данных отношения удобно изображать в виде таблицы. При этом строки таблицы соответствуют кортежам отношения, а столбцы – атрибутам. Атрибут, значения которого однозначно идентифицируют кортежи, называется ключом(простым ключом), т.е. столбец(поле), у которого данные в строках уникальны (не повторяются), может быть определен, как ключ. В некоторых отношениях кортежи идентифицируются конкатенацией (объединением) нескольких атрибутов Тогда говорят, что отношение имеет составной ключ. Это означает, что данные в строках каждого из столбцов составного ключа могут повторяться, но комбинация данных каждой строки этих столбцов является уникальной. Например, в таблице СТУДЕНТЫ есть столбцы ФАМИЛИЯ и ГОД РОЖДЕНИЯ. В каждом из столбцов есть некоторые повторяющиеся данные, т.е. одинаковые фамилии и одинаковые года рождения. Но если студенты, имеющие одинаковые фамилии, имеют разные года рождения, то эти столбцы можно использовать в качестве составного ключа.

В Access можно выделить три типа ключевых полей:

¨ простой ключ,

¨ составной ключ

¨ и счетчик.

Поле счетчика содержит номера строк и Access обычно предлагает его вам в качестве ключа, если вы не выбрали другое ключевое поле.

Совет Понятие ключа имеет важное значение в реляционных базах данных. Задание ключевых полей в таблицах не только позволит защитить базу от ввода неправильных значений и сохранить ее целостность, но и ускорит поиск информации в больших по объему базах. Поэтому, когда Access предлагает вам задать ключевое поле, не отказывайтесь сразу от этого, а подумайте, какое поле может содержать неповторяющиеся данные и все-таки задайте ключ для таблицы. Конечно, можно всегда отказываться от задания ключевых полей (так, казалось бы, проще и понятней), но тем самым вы лишите себя многих достоинств реляционной базы данных.

Одно из важнейших достоинств реляционных баз данных состоит в том, что вы можете хранить логически сгруппированные данные в разных таблицах и задавать связи между ними, объединяя их в единую базу. Для задания связи таблицы должны иметь поля с одинаковыми именами или хотя бы с одинаковыми форматами данных. Связь между таблицами устанавливает отношения между совпадающими значениями в этих полях. Такая организация данных позволяет уменьшить избыточность хранимых данных, упрощает их ввод и организацию запросов и отчетов. Поясним это на примере. Допустим, вам в базе надо хранить данные о студентах (фамилия, изучаемая дисциплина) и преподавателях (фамилия, номер кафедры, ученая степень, преподаваемая дисциплина). Если хранить данные в одной таблице, то в строке с фамилией каждого студента, изучающего конкретную дисциплину, будут храниться все атрибуты преподавателя, читающего эту дисциплину. Это же огромная избыточность данных. А если хранить данные о студенте в одной таблице, о преподавателе – в другой и установить связь между полями «читаемая дисциплина» – «изучаемая дисциплина» (фактически это одинаковые поля), то избыточность хранимых данных многократно уменьшится без ущерба для логической организации информации.

В Access можно задать три вида связей между таблицами: «один-ко-многим», «многие-ко-многим» и «один-к-одному».

Связь «один-ко-многим» является наиболее часто используемым типом связи между таблицами. В такой связи каждой записи в таблице A могут соответствовать несколько записей в таблице B (эти записи называют внешними ключами), а запись в таблице B не может иметь более одной соответствующей ей записи в таблице A.

При связи «многие-ко-многим» одной записи в таблице A могут соответствовать несколько записей в таблице B, а одной записи в таблице B – несколько записей в таблице A. Такая схема реализуется только с помощью третьей (связующей) таблицы, ключ которой состоит из по крайней мере двух полей, одно из которых является общим с таблицей А, а другое – общим с таблицей В.

При связи «один-к-одному» запись в таблице A может иметь не более одной связанной записи в таблице B и наоборот. Этот тип связи используют не очень часто, поскольку такие данные могут быть помещены в одну таблицу. Связь с отношением «один-к-одному» используют для разделения очень широких таблиц, для отделения части таблицы по соображениям защиты, а также для сохранения сведений, относящихся к подмножеству записей в главной таблице.

Целостность данных

Целостность данных означает систему правил, используемых в Access для поддержания связей между записями в связанных таблицах, а также обеспечивает защиту от случайного удаления или изменения связанных данных. Установить целостность данных можно, если выполнены следующие условия:

¨ связанное поле главной таблицы является ключевым полем или имеет уникальный индекс;

¨ ·связанные поля имеют один тип данных. Здесь существует исключение. Поле счетчика может быть связано с числовым полем, если в последнем в свойстве Размер поля указано значение «Длинное целое»;

¨ ·обе таблицы принадлежат одной базе данных Access. Если таблицы являются связанными, то они должны быть таблицами Access. Для установки целостности данных база данных, в которой находятся таблицы, должна быть открыта. Для связанных таблиц из баз данных других форматов установить целостность данных невозможно.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Требуется разработать базу данных ДЕКАНАТ, содержащую четыре таблицы: СТУДЕНТЫ, ПРЕПОДАВАТЕЛИ, ДИСЦИПЛИНЫ, ОЦЕНКИ. Таблица СТУДЕНТЫ должна содержать следующие поля:

· Код студента;

· Фамилия

· имя;

· отчество;

· Номер группы;

· Адрес;

· Телефон;

· Дата рождения;

· Медалист

Таблица ПРЕПОДАВАТЕЛИ должна содержать следующие поля:

· Код преподавателя;

· Фамилия;

· Имя;

· Отчество;

· Дата рождения;

· Должность;

· Стаж;

· Телефон;

Таблица ДИСЦИПЛИНЫ должна содержать следующие поля:

· Код дисциплины;

· Название дисциплины;

· Код преподавателя;

· Номер семестра;

· Экзамен.

Таблица ОЦЕНКИ должна содержать следующие поля:

· Код студента;

· Код дисциплины;

· Номер семестра;

· Оценка.

3 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1_

СОЗДАНИЕ СТРУКТУРЫ БАЗЫ ДАННЫХ И УСТАНОВЛЕНИЕ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ ТАБЛИЦАМИ

1. Создайте базу данных ДЕКАНАТ, выполнив следующие действия:

· загрузите Access, в появившемся окне выберите пункт НОВАЯ БАЗА ДАННЫХ, затем нажмите кнопку OK;

· в окне ФАЙЛ НОВОЙ БАЗЫ ДАННЫХ задайте имя - вашу фамилию(пункт ИМЯ ФАЙЛА) и выберите папку с номером вашей группы (пункт ПАПКА), где ваша база будет находиться. По умолчанию Access предлагает вам имя базы db1., а тип файла – БАЗЫ ДАННЫХ ACCESS. (Выбор диска для хранения БД, уточняется у преподавателя)

· нажмите кнопку СОЗДАТЬ.

2. Создайте структуру таблицы ПРЕПОДАВАТЕЛИ. Для этого:

· в окне базы данных выберите вкладку Таблицы, а затем нажмите кнопку Создать;

· в окне НОВАЯ таблицА выберите пункт КОНСТРУКТОР и нажмите кнопку OK. В результате проделанных операций открывается окно таблицы в режиме конструктора, в котором следует определить поля таблицы.

· Определите поля таблицы в соответствии с табл 1.

Таблица 1 Характеристики полей таблицы Преподаватель

Имя поля	Тип данных	Размер поля
Код преподавателя	Числовой	целое
Фамилия	Текстовый
Имя	Текстовый
Отчество	Текстовый
Дата рождения	Дата/время	(маска)
Должность	Мастер подстановок	25 поле со списком
Стаж	Числовой	Целое (условие на значение >0, вывод соответствующего сообщения об ошибке)
Кафедра	Текстовый
Телефон	Текстовый	9 (маска)
Зарплата	Денежный

¨ При определении поля ДАТА РОЖДЕНИЯ используем маску для удобного ввода даты (т.е. в датах точки будут вводится автоматически). Для этого в Свойства полей на вкладке Общие установите курсор на поле маска, справа появится кнопка с тремя точками – нажмите на неё. В появившемся окне создания масок выбирайте КРАТКИЙ ФОРМАТ ДАТЫ.

¨ В поле ДОЛЖНОСТЬ используем мастер подстановок для того, чтобы не вводить, а выбирать из списка нужную должность, с использованием ввода должности, которой нет в списке. В режиме СОЗДАНИЯ ПОДСТАНОВОКвыбираем ФИКСИРОВАННЫЙ НАБОР ЗНАЧЕНИЙ, далее создаем 1 столбец с должностями:
профессор
доцент
старший преподаватель
ассистент
Закончив создания списка в режиме конструктора на вкладке ПОДСТАНОВКА посмотрите появившиеся изменения после работы мастера. Проверьте строку ОГРАНИЧИТСЯ СПИСКОМ, в котором должно стоять слово НЕТ.

¨ В поле СТАЖ в общих свойствах поля установите УСЛОВИЕ НА ЗНАЧЕНИЕ >0, СООБЩЕНИЕ ОБ ОШИБКЕвведите- стаж должен быть больше 0.

¨ В поле ТЕЛЕФОН наберите маску для ввода 999-99-99, которая позволит не набирать тире в номере телефона при вводе в поле.(подробнее о маске см. help)

¨ В качестве ключевого задайте поле КОД ПРЕПОДАВАТЕЛЯ.

¨ Заполните таблицу ПРЕПОДАВАТЕЛИ (данные находятся в таблице 5). Попробуйте ввести отрицательную цифру стажа.

3. Таблица СТУДЕНТ будет импортирована из таблицы EXCEL ( файл студент.xls местонахождение таблицы узнать у преподавателя)

¨ Меню ФАЙЛ/ВНЕШНИЕ ДАННЫЕ/ИМПОРТ

¨ Отредактируйте созданную таблицу в режиме конструктора

Таблица 2 Характеристики полей таблицы Студент

Имя поля	Тип данных	Размер поля
Код студента	Числовой	целое
Фамилия	Текстовый
Имя	Текстовый
Отчество	Текстовый
Номер группы	Числовой	Целое
Адрес	Текстовый
Телефон	Текстовый	9 (маска)
Медалист	Текстовый	4 Поле со списком(Да/Нет) по умолчанию нет

· В качестве ключевого задайте поле КОД СТУДЕНТА. Для этого щелкните по полю КОД СТУДЕНТА и выполните команду ПРАВКАÞКЛЮЧЕВОЕ ПОЛЕ;

· Для удобства ввода телефона задайте маску см. поле ТЕЛЕФОН таблицы ПРЕПОДАВАТЕЛИ

· В поле МЕДАЛИСТ создайте ПОЛЕ СО СПИСКОМ без ввода новых значений, а также задайте ЗНАЧЕНИЕ ПО УМОЛЧАНИЮ “нет” ( кавычки обязательны)

4. Создайте структуру таблицы ДИСЦИПЛИНЫ аналогично п.2 в соответствии с табл. 3.

Таблица 3 Характеристики полей таблицы Дисциплины

Имя поля	Тип данных	Размер поля
Код дисциплины	Числовой	целое
Название дисциплины	Текстовый
Номер семестра	Числовой	целое
Код преподавателя	Числовой	Целое (мастер подстановок)
Экзамен	Текстовый	4 (поле со списком экз/зач)

¨ В качестве ключевого задайте поле КОД ДИСЦИПЛИНЫ.

¨ Поле КОД ПРЕПОДАВАТЕЛЯ будет заполняться при помощи мастера подстановок из таблицы ПРЕПОДАВАТЕЛИ. Из доступных полей таблицы ПРЕПОДАВАТЕЛИ выберите,КОД ПРЕПОДАВАТЕЛЯ ФАМИЛИЯ, ИМЯ, ОТЧЕСТВО, скройте ключевое поле. После работы мастера при заполнении поля КОД ПРЕПОДАВАТЕЛЯ таблицы будут отображатся ФИО преподавателя для выбора, но в таблице ДИСЦИПЛИНЫ поле КОД ПРЕПОДАВАТЕЛЯ будет оставаться числовым целым

¨ Поле ЭКЗАМЕН заполняйте при помощи поля со списком двух значений Экз или Зач

¨ Закройте таблицу ДИСЦИПЛИНЫ. Заполните таблицу ДИСЦИПЛИНЫ (данные находятся в таблице 7).

Таблица ОЦЕНКИ будет импортирована из базы данных ОЦЕНКИ ( файл оценки.mdb) Местонахождение файла узнать у преподавателя)

Меню ФАЙЛ/ВНЕШНИЕ ДАННЫЕ/ИМПОРТ

5. Отредактируйте структуру таблицы ОЦЕНКИ в соответствии с табл. 4.

Таблица 4 Характеристики полей таблицы Оценки

Имя поля	Тип данных	Размер поля
Код студента	Числовой	Целое (мастер подстановок)
Код дисциплины	Числовой	Целое (мастер подстановок )
Номер семестра	Числовой	Целое
Оценки	Числовой	Байт

¨ ключ будет составной: код студента (подстановка ФИО СТУДЕНТА), код дисциплины (подстановка НАЗВАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ), номер семестра.
(в режиме конструктора выделите три поля и задайте ключ)

¨ Эта таблица уже заполнена .

Разработайте схему данных, т.е. создайте связи между таблицами. Для этого:

· Выполните команду СЕРВИСÞСХЕМА ДАННЫХ. На экране появится окно СХЕМА ДАННЫХ;

· Выполните команду СВЯЗИÞДОБАВИТЬ ТАБЛИЦУ;

· В появившемся окне будет выделено название одной таблицы. Нажмите кнопку ДОБАВИТЬ;

· Переведите выделение на имя следующей таблицы и нажмите кнопку ДОБАВИТЬ. Аналогично добавьте оставшиеся две таблицы;

· Закройте окно нажав кнопку ЗАКРЫТЬ;

· Создайте связь между таблицами ДИСЦИПЛИНЫ и ОЦЕНКИ. (вид связи ОДИН КО МНОГИМ) Для этого подведите курсор мыши к полю КОД ДИСЦИПЛИНЫ в таблице дисциплины, нажмите левую клавишу мыши и, не отпуская ее, перетащите курсор на поле КОД ДИСЦИПЛИНЫ в таблице ОЦЕНКИ, а затем отпустите левую клавишу мыши. На экране откроется окно СВЯЗИ;

· Щелкните по ячейке ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЦЕЛОСТНОСТИ ДАННЫХ – в ней должна появиться галочка;

· Щелкните по ячейкам КАСКАДНОЕ ОБНОВЛЕНИЕ СВЯЗАННЫХ ПОЛЕЙ и КАСКАДНОЕ УДАЛЕНИЕ СВЯЗАННЫХ ЗАПИСЕЙ.

Информация. Задание каскадного обновления связанных полей и каскадного удаление связанных записей позволит вам редактировать записи только в таблице ДИСЦИПЛИНЫ, а в таблице ОЦЕНКИ эти действия будут со связанными записями выполняться автоматически. Например, если вы удалите из таблицы ДИСЦИПЛИНЫ один предмет, то в таблице оценки удалятся все строки, связанные с этим предметом.

· Нажмите кнопку СОЗДАТЬ. Связь будет создана;

· Аналогично создайте связи между полем КОД ПРЕПОДАВАТЕЛЯ в таблице ПРЕПОДАВАТЕЛИ и полем КОД ПРЕПОДАВАТЕЛЯ в таблице ДИСЦИПЛИНЫ(вид связи ОДИН КО МНОГИМ), а также между полем КОД СТУДЕНТА в таблице СТУДЕНТЫ и полем КОД СТУДЕНТА в таблице ОЦЕНКИ(вид связи ОДИН КО МНОГИМ);

· Закройте окно схемы данных, ответив ДА на вопрос о сохранении макета.

ПОРЯДОК ОФОРМЛЕНИЯ ОТЧЕТА

Подготовьте отчет о выполненной лабораторной работе. Отчет о лабораторной работе должен содержать: титульный лист (с действующим вариантом титульного листа можно ознакомиться на http://standarts.guap.ru), цель лабораторной работы, полученные в ходе выполнения работы схема БД с указанием видов связей между таблицами. Особенности ввода в таблицы Преподаватели, Студенты, Дисциплины, Оценки.(маски, шаблоны, ограничения, подстановки, списки, мастера)

На компьютере представляются файл с результатами работы, записанные в папку с номером вашей группы/ваша фамилия/№ лабораторной работы. Сформулируйте выводы, которые можно сделать по результатам выполненной работы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется базой данных?

2. СУБД это – ?

3. К какому классу относится СУБД Access?

4. Что такое ключ таблицы?

5. Какие бывают ключи в БД?

6. Является ли наличие ключа в таблице Access обязательным?

7. Какие виды связей поддерживает СУБД Access?

8. Какие типы полей допустимы в Access?

9. Какие способы создания полей подстановки Вы знаете?

10. Какие виды ограничения целостности Вы знаете?

Лабораторная работа №2