Проектирование базы данных Степановской средней школы

Этапы проектирования баз данных

Процесс, в ходе которого решается, какой вид будет у вновь создаваемой БД, называется проектированием базы данных. На этапе проектирования необходимо предусмотреть все возможные действия, которые могут возникнуть на различных этапах жизненного цикла БД (рис. 1).

Рисунок 1. Процедуры, выполняемые на этапах жизненного цикла БД.

Анализ предметной области и запросов к БД

На этапе анализа предметной области необходимо проанализировать запросы пользователей, выбрать информационные объекты и их характеристики и на основе анализа структурировать предметную область (рис. 2).

Анализ предметной области целесообразно разбить на три фазы:

Анализ концептуальных требований и информационных потребностей;

Выявление информационных объектов и связей между ними;

Построение концептуальной модели предметной области и проектирование концептуальной схемы БД.

Рисунок 2. Структура предметной области.

Анализ концептуальных требований.

На этапе анализа концептуальных требований и информационных потребностей необходимо решить следующие задачи:

Анализ требований пользователей к БД (концептуальных требований);

Выявление имеющихся задач по обработке информации, которая должна быть представлена в БД (анализ приложений);

Выявление перспективных задач (перспективных приложений);

Документирование результатов анализа.

Требования пользователей к разрабатываемой БД представляют собой список запросов с указанием их интенсивности и объемов данных. Эти сведения разработчики получают в диалоге с будущими пользователями БД. Здесь же выясняются требования к вводу, обновлению и корректировке информации. Требования пользователей уточняются и дополняются при анализе имеющихся и перспективных приложений.

При разработке БД Степановской средней школы необходимо получить ответы на вопросы:

Сколько учеников учится в школе?

Сколько смен и классов в школе?

Как распределены учащиеся по классам и сменам?

Сколько предметов дается по каждой параллели и в каких объемах?

Сколько имеется учебных классов?

Сколько учителей в школе их специализация и классность?

Как часто обновляется информация в БД?

Какие существуют виды отчетов, справок и диаграмм?

Необходимо решить задачи:

Ведения личных дел учащихся Ведения классных журналов Составление расписания занятий Ведения табеля рабочего времени преподавателей На основе информации хранящейся в БД необходимо выдавать следующие отчеты:

Табель успеваемости.

Ведомость успеваемости и посещаемости класса Динамика роста успеваемости по классам и школе.

Отчет по успеваемости за год.

Таблица мониторинга учебного процесса.

Статистические данные по количеству учащихся.

Результаты тестирования.

Результаты работы учителей.

Результаты выпускных экзаменов.

Качество знаний учащихся.

Отчет по предмету.

Протокол экзамена за курс средней школы.

Сведения о травматизме за учебный год.

Сведения подаваемые классным руководителем за четверть.

Список выбывших учащихся.

Движение за год.

Список оставшихся на второй год.

График результатов успеваемости по четвертям.

График итогов успеваемости по годам.

Выявление информационных объектов и связей между ними Вторая фаза анализа предметной области состоит в выборе информационных объектов, задании необходимых свойств для каждого объекта, выявлении связей между объектами, определении ограничений, накладываемых на информационные объекты, типы связей между ним, характеристики информационных объектов.

При выборе информационных объектов необходимо ответить на ряд вопросов:

На какие таблицы можно разбить данные, подлежащие хранению в БД?

Какое имя можно присвоить каждой таблице?

Какие наиболее интересные характеристики (с точки зрения пользователя) можно выделить?

Какие имена можно присвоить выбранным характеристикам?

Для эффективной работы приложения «БД Степановской средней школы» предполагается завести следующие таблицы: Классы, Предметы, Ученики, Учителя, Закрепление предметов, Оценки (таблица 1).

Таблица 1. Информационные объекты базы данных.

Выделим связи между информационными объектами (рис. 3).

Рисунок 3. Связи между информационными объектами.

В ходе этого процесса необходимо ответить на следующие вопросы:

Какие типы связей между информационными объектами?

Какое имя можно присвоить каждому типу связей?

Каковы возможные типы связей, которые могут быть использованы впоследствии?

Попытка задать ограничения на объекты, их характеристики и связи приводит к необходимости ответа на следующие вопросы:

Какова область значений для числовых характеристик?

Каковы функциональные зависимости между характеристиками одного информационного объекта?

Какой тип отображения соответствует каждому типу связей?

При проектировании БД существуют взаимосвязи между информационными объектами трех типов: «один к одному», «один ко многим», «многие ко многим» (рис. 4).

Рисунок 4. Типы связей между информационными объектами.

Построение концептуальной модели.

В простых случаях для построения концептуальной схемы используют традиционные методы агрегации и обобщения. При агрегации объединяются информационные объекты (элементы данных) в один в соответствии с семантическими связями между объектами. Выбор модели диктуется прежде всего характером предметной области и требованиями к БД. Другим немаловажным обстоятельством является независимость концептуальной модели от СУБД, которая должна быть выбрана после построения концептуальной схемы.

Модели «сущность-связь», дающие возможность представлять структуру и ограничения реального мира, а затем трансформировать их в соответствии с возможностями промышленных СУБД, являются весьма распространенными.

Под сущностью понимают основное содержание того явления, процесса или объекта, о котором собирают информацию для БД. В качестве сущности могут выступать место, вещь, личность, явление и т. д. При этом различают тип сущности и экземпляр сущности. Под типом сущности обычно понимают набор однородных объектов, выступающих как целое. Понятие «экземпляр сущности» относится к конкретному предмету.

Тип сущности — ученик.

Экземпляр сущности — Иванов, Петров, Сидоров и др.

Проанализируем связи между сущностями для разрабатываемой базы данных (таблица 2).

Таблица 2. Связи между сущностями.

Теперь можно перейти к проектированию информационной (концептуальной) схемы БД (атрибуты сущностей на диаграмме не показаны) (рис. 5).

Рисунок 5. Диаграмма сущностей.