Логическое проектирование. 
Проектирование базы данных Степановской средней школы при помощи программного приложения Microsoft Access

Логическое проектирование представляет собой необходимый этап при создании БД. Основной задачей логического проектирования является разработка логической схемы, ориентированной на выбранную систему управления базами данных. Процесс логического проектирования состоит из следующих этапов:

Выбор конкретной СУБД;

Отображение концептуальной схемы на логическую схему;

Выбор языка манипулирования данными.

Одним из основных критериев выбора СУБД является оценка того, насколько эффективно внутренняя модель данных, поддерживаемая системой, способна описать концептуальную схему. Системы управления базами данных, ориентированные на персональные компьютеры, как правило поддерживают реляционную или сетевую модель данных. Подавляющее большинство современных СУБД — реляционные.

Конструирование баз данных на основе реляционной модели имеет ряд важных преимуществ перед другими моделями Независимость логической структуры от физического и пользовательского представления.

Гибкость структуры базы данных — конструктивные решения не ограничивают возможности разработчика БД выполнять в будущем самые разнообразные запросы.

Так как реляционная модель не требует описания всех возможных связей между данными, впоследствии разработчик может задавать запросы о любых логических взаимосвязях, содержащихся в базе, а не только о тех, которые планировались первоначально.

При отображении информационной схемы, каждый прямоугольник схемы отображается в таблицу, которая является одним отношением. При этом следует учитывать ограничения на размер таблиц, которые накладывает конкретная СУБД.

Важной составной частью СУБД является язык манипулирования данными, который используется при работе различных приложений с БД. Как правило, язык манипулирования данными встраивается в язык программирования. Кроме того, при выборе СУБД, реализующей конкретную БД, необходимо оценить и техническую сторону дела, которая непосредственно связана с производительностью системы. В целом необходимо оценить семь групп параметров для выбора СУБД:

Характеристики ПК: тип, модель, фирма производитель, наличие гарантии.

Управление файлами и поиск: тип связи, модификация нескольких файлов, двунаправленное соединение таблиц, язык манипулирования данными, тип поиска.

Средства поддержки приложений: каталог данных, генератор приложений, процедурный язык, подпрограммы, макросы, отладчик, система поддержки исполнения, шифровка программ и данных, разграничения доступа, графика, текстовый редактор, статистика.

Ввод и поддержка целостности: управление с помощью команд, управление с помощью меню, проверка целостности по таблице, проверка уникальности ключа, проверка по дате, независимость данных.

Отчеты: отчеты по нескольким файлам, сохранение форматов отчетов, выдача отчета на экран, выдача отчета на магнитный носитель, вычисляемые поля, группы, переопределение формата даты, заголовки отчетов, генератор отчетов, итоговые поля, максимальная ширина отчета.

Операционная среда: тип операционной системы, объем требуемой оперативной памяти, необходимость использования постоянной памяти, объем требуемой постоянной памяти, язык подсистемы.

Дополнительные сведения: наличие сетевого варианта, стоимость, примечание, источники.

Выбор конкретной СУБД.

СУБД Access является системой управления базами данных реляционного типа. Данные хранятся в такой базе в виде таблиц, строки (записи) которых состоят из наборов полей определенных типов. С каждой таблицей могут быть связаны индексы (ключи), задающие нужные пользователю порядки на множестве строк. Таблицы могут иметь однотипные поля (столбцы), и это позволяет устанавливать между ними связи, выполнять операции реляционной алгебры. Типичными операциями над базами данных являются определение, создание и удаление таблиц, модификация определений (структур, схем) существующих таблиц, поиск данных в таблицах по определенным критериям (выполнение запросов), создание отчетов о содержимом базы данных.

Для работы с СУБД Access требуются:

IBM PC или совместимый компьютер с процессором 386 или выше.

DOS 3.3 или выше.

Microsoft Windows 3.1 или выше Не менее 6 МВ оперативной памяти (рекомендуется 8 МВ).

20 МВ свободной памяти на жестком диске.

Мышь.

СУБД позволяет задавать типы данных и способы их хранения. Можно также задать критерии (условия), которые СУБД будет в дальнейшем использовать для обеспечения правильности ввода данных. В самом простом случае условие на значение должно гарантировать, что не будет введен случайно в числовое поле буквенный символ. Другие условия могут определять область или диапазоны допустимых значений вводимых данных.

Microsoft Access предоставляет максимальную свободу в задании типа данных (текст, числовые данные, даты, время, денежные значения, рисунки, звук, электронные таблицы). Можно задавать также форматы хранения представления этих данных при выводе на экран или печать. Для уверенности, что в базе хранятся только корректные значения, можно задать условия на значения различной степени сложности.

Так как Microsoft Access является современным приложением Windows, можно использовать в работе все возможности DDE (динамический обмен данными) и OLE (связь и внедрение объектов). DDE позволяет осуществлять обмен данными между Access и любым другим поддерживающим DDE приложением Windows. В Microsoft Access можно при помощи макросов или Access Basic осуществлять динамический обмен данными с другими приложениями.

OLE является более изощренным средством Windows, которое позволяет установить связь с объектами другого приложения или внедрить какие-либо объекты в базу данных Access. Такими объектами могут быть картинки, диаграммы, электронные таблицы или документы из других поддерживающих OLE приложений Windows.

В Microsoft Access для обработки данных базовых таблиц используется мощный язык SQL (структурированный язык запросов). Используя SQL можно выделить из одной или нескольких таблиц необходимую для решения конкретной задачи информацию. Access значительно упрощает задачу обработки данных. Совсем не обязательно знать язык SQL. При любой обработке данных из нескольких таблиц Access использует однажды заданные связи между таблицами.

В Microsoft Access имеется также простое и в то же время богатое возможностями средство графического задания запроса — так называемый «запрос по образцу» (query by example), которое используется для задания данных, необходимых для решения некоторой задачи. Используя для выделения и перемещения элементов на экране стандартные приемы работы с мышью в Windows и несколько клавиш на клавиатуре, можно буквально за секунды построить довольно сложный запрос.

Microsoft Access спроектирован таким образом, что он может быть использован как в качестве самостоятельной СУБД на отдельной рабочей станции, так и в сети — в режиме «клиент-сервер». Поскольку в Microsoft Access к данным могут иметь доступ одновременно несколько пользователей, в нем предусмотрены надежные средства защиты и обеспечения целостности данных. Можно заранее указать, какие пользователи или группы пользователей могут иметь доступ к объектам (таблицам, формам, запросам) базы данных. Microsoft Access автоматически обеспечивает защиту данных от одновременной их корректировки разными пользователями. Access также опознает и учитывает защитные средства других подсоединенных к базе данных структур (таких, как базы данных Paradox, dBASE и SQL).

Практически все существующие СУБД имеют средства разработки приложений, которые могут использованы программистами или квалифицированными пользователями при создании процедур для автоматизации управления и обработки данных.

Microsoft Access предоставляет дополнительные средства разработки приложений, которые могут работать не только с собственными форматами данных, но и с форматами других наиболее распространенных СУБД. Возможно, наиболее сильной стороной Access является его способность обрабатывать данные электронных таблиц, текстовых файлов, файлов dBASE, Paradox, Btrieve, FoxPro и любой другой базы данных SQL, поддерживающей стандарт ODBE. Это означает, что можно использовать Access для создания такого приложения Windows, которое может обрабатывать данные, поступающие с сетевого сервера SQL или базы данных SQL на главной ЭВМ.

Все выше сказанное позволило остановить выбор на СУБД Access для постановки и решения задачи разработки базы данных Степановской средней школы.

Отображение концептуальной схемы на логическую схему.

В соответствии с разработанной концептуальной схемой и выбранной СУБД были созданы следующие таблицы: klass, predmet, uch, prepod, zakr, ocen.

Таблица klass содержит сведения о всех классах школы и фамилию имя отчество классных руководителей, таблица служит справочником для базы данных (рис 6).

Рисунок 6. Таблица klass.

Таблица predmet служит справочником базы данных и содержит информацию о изучаемых в школе предметах (рис. 7).

Рисунок 7. Таблица predmet.

Сведения об учениках содержатся в таблице uch. В таблицу заносятся данные о проживании учеников и телефоны учащихся. Таблица определяет также в каком классе учится ученик (рис. 8).

Рисунок 8. Таблица uch.

Справочные данные о педагогическом коллективе школы содержатся в таблице prepod. Таблица служит справочником для базы данных.

Рисунок 9. Таблица prepod.

В таблице zakr содержатся сведения о предметах закрепленных за определенным преподавателем в конкретном классе (рис. 10).

Рисунок 10. Таблица prepod.

Таблица ocen является основной таблицей, в ней хранятся оценки за каждую четверть и годовые оценки учащихся по каждому предмету (рис. 11).

Рисунок 11. Таблица ocen.

Все таблицы базы данных связаны между собой, что обеспечивает контроль целостности данных. Схема данных изображена на рисунке 12.

Рисунок 12. Схема данных.

Выбор языка манипулирования данными.

Программный продукт разработан в среде программирования Borland Delphi 6.0. Инструментальная среда проектирования RAD — технология Delphi 6.0 использована для написания программной оболочки, в которой производится навигация по пунктам меню. Главным достоинством объектно-ориентированных языков является то, что они упрощают задачу сокрытия тех аспектов сложности программных систем, которые не нужны в данный момент.

Язык программирования Delphi 6.0 является одним из наиболее простых и удобных средств для написания программного продукта. Приложения, написанные на Delphi 6.0, с применением определенных правил получаются простыми, понятными и удобными для конечного пользователя. Приложения могут содержать один только *.exe файл и работать на клиентской машине без дополнительно подгружаемых библиотек. Delphi — это среда разработки программ, ориентированных на работу в Windows. В основе идеологии Delphi лежат технология визуального проектирования и методология объектно-ориентированного программирования. Для представления программ в Delphi используется разработанный Borland язык Object Pascal, в основе которого лежит ставший классическим Turbo Pascal. Слово «Object» особо подчёркивает, что язык поддерживает концепцию объектно-ориентированного программирования.

Delphi 6.0 является системой быстрой разработки приложений, предложенной фирмой Borland и разработанной в 2002 году. Она является продолжением популярных версий Delphi 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0 отвечающей требованиям международного стандарта ISO 8879.

Создание приложений это разработка программного продукта любой сложности. Компонентами Delphi являются как стандартные элементы Windows, так и компоненты, написанные независимыми разработчиками, компоненты ActivX. Размер и границы каждого из этих компонентов в рамках Delphi приложений задаются с разной степенью точности. Размер графики и приложений можно задать с точностью до пикселя. Размеры компонентов можно контролировать прямо во время выполнения программы и подгонять их размер относительно текущего размера формы. Они вычисляются приложением, на основе настроек сделанных программистом при написании программы.

Delphi берет на себя значительную часть работы по управлению компьютером, что делает возможным в простых случаях обходиться без особых знаний о деталях его работы. В отличие от традиционных систем программирования, Delphi даже пишет «за нас» значительную часть текста программы: описания объектов, заголовки процедур и многое другое. Программисту остается только вписать необходимые строчки, определяющие индивидуальное поведение программы, которые система «не в состоянии предугадать». Но даже здесь Delphi во многих случаях указывает место, где нужно разместить эти строки.

В фирме Borland учли недостатки редактора свойств других программ, потому что их ObjectInspector обладает множеством полезных качеств, положительно влияющих на продуктивность и удобство работы:

• — редактируемое в данный момент свойство всегда четко отличается от других;
• — значения свойств визуально отделены от названий цветом, что облегчает визуальный поиск нужного названия;
• — «раскрывающиеся» свойства;
• — улучшена содержательная часть — свойства, которые подразумевают ввод свободного текста, например, имя связанного объекта, снабжены выпадающими списками, позволяющими выбрать значение из списка доступных (такое решение уменьшает нагрузку на память пользователя).

Delphi — это не просто редактор и компилятор. Это могучая среда разработки, значительно облегчающая участь разработчика приложений.

В течение многих лет людей занимающихся разработкой приложений вполне устраивали традиционные средства программирования, включающие редактор, компилятор и отладчик. Windows-ориентированные системы разработки, такие как Action, Multimedia ToolBook добавили к этому набору визуальные методы создания интерфейса программ и автоматическую генерацию соответствующего программного кода. Delphi, вобрав в себя все эти черты, идет еще дальше. Например, интерфейс прикладного программирования (API) позволяет писать такие утилиты, которые включаются в интегрированную среду разработки Delphi.

Внешний вид среды программирования Delphi отличается от многих других из тех, что можно увидеть в Windows. К примеру, Borland Pascal for Windows 7.0, Borland C++ 4.0, Word for Windows, Program Manager — это все MDI приложения и выглядят по-другому, чем Delphi. MDI (Multiple Document Interface) — определяет особый способ управления нескольких дочерних окон внутри одного большого окна. Среда Delphi же следует другой спецификации, называемой Single Document Interface (SDI), и состоит из нескольких отдельно расположенных окон. Это было сделано из-за того, что SDI близок к той модели приложений, что используется в Windows 95.

Delphi — язык и среда программирования, относящаяся к классу RAD- (Rapid Application Development _ «Средство быстрой разработки приложений») средств CASE — технологии. Delphi сделала разработку мощных приложений Windows быстрым процессом, доставляющим вам удовольствие. Приложения Windows, для создания которых требовалось большое количество человеческих усилий например в С++, теперь могут быть написаны одним человеком, использующим Delphi. Delphi обладает широким набором возможностей, начиная от проектировщика форм и кончая поддержкой всех форматов популярных баз данных. Среда устраняет необходимость программировать такие компоненты Windows общего назначения, как метки, пиктограммы и даже диалоговые панели. Работая в Windows, вы неоднократно видели одинаковые «объекты» во многих разнообразных приложениях. Диалоговые панели (например Choose File и Save File) являются примерами многократно используемых компонентов, встроенных непосредственно в Delphi, который позволяет приспособить эти компоненты к имеющийся задаче, чтобы они работали именно так, как требуется создаваемому приложению. Выгоды от проектирования АРМ в среде Windows с помощью Delphi:

• — Устраняется необходимость в повторном вводе данных;
• — Обеспечивается согласованность проекта и его реализации;
• — Увеличивается производительность разработки и переносимость программ.

Размещение объектов в Delphi связано с более тесными отношениями между объектами и реальным программным кодом. Объекты помещаются в вашу форму, при этом код, отвечающий объектам, автоматически записывается в исходный файл. Этот код компилируется, обеспечивая существенно более высокую производительность, чем визуальная среда, которая интерпретирует информацию лишь в ходе исполнения программы.