close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

про ИЛМ БД

код для вставкиСкачать
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ
ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ ПОД РУКОВОДСТВОМ
ПРЕПОДАВАТЕЛЯ
(занятие № __) по дисциплине
«Новые информационные технологии»
ТЕМА. Разработка инфологической модели объекта автоматизации.
(2 часа)
Раздел 1 Тема № 03 «Прикладное программное обеспечение новых
информационных технологий»
Разработал: ктн Пантюхин О.И.
Санкт-Петербург 200__г.
1. Учебные цели: получить практические навыки по разработке
инфологической и концептуальной модели объекта автоматизации,
проектирования базы данных
2. Воспитательные цели: воспитывать стремление к изучению новых информационных
технологий в системах управления общего назначения
3. Отрабатываемые вопросы:
1. Анализ предметной области и определение информационной потребности пользователей
2. Построение инфологической модели предметной области
3. Выбор системы управления базами данных и построение концептуальной модели предметной
области
4. Методические рекомендации обучаемым по подготовке к занятию:
1. Повторить материал занятий по построению автоматизированных информ.систем (БД)
2. Ответить на контрольные вопросы:
1) основные функции и режимы работы АИС;
2) этапы эволюции АИС;
3) определение, назначение и функции банка данных, требования к нему;
4) определение базы данных (БД) и системы управления базами данных (СУБД);
5) основные типы данных; ^
6) уровни представления данных;
7) основные модели данных;
8) основные понятия реляционной модели данных;
9) этапы проектирования БД.
3. Уяснить содержание разработки инфологической и концептуальной модели предметной области
4. Уяснить содержание постановки задачи. На занятии постановку задачи иметь каждому
слушателю.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
В интересах должностных лиц части связи создается база данных. Пользователями БД являются;
1. Декан факультета.
2. Заместитель декана факультета.
3. Староста группы.
Требуется разработать реляционную базу данных, обеспечивающую автоматизированное
решение следующих задач:
- учет успеваемости студентов;
- учет сведений об неуспевающих студентах;
-
учет общих сведений о студентах.
Для каждого должностного лица должны быть получены следующие документы:
1. Декан факультета.
Табл. 1.1
Должность
Фамилия и
инициалы
Дисциплина
Кафедра
Оценка
2. Заместитель декана факультета.
Табл. 1.2
Фамилия,
№ зачетной Имя,
книжки
Отчество
Форма
Дисциплин Отчетности Кафедра
а
Преподава- Телефон
тель
3. Староста.
Табл.1.3
№ зачетной
книжки
Фамилия, Имя,
Отчество
Дата
Рождения
Семейное
Положение
Домашний
Адрес
Требуется:
1. Сформулировать назначение проектируемой БД и описать предметную область.
2. Определить информационные потребности конечных пользователей (в виде форм выходных
документов для типовых запросов к БД).
3. Разработать инфологическую модель предметной области (в виде диаграммы "сущностьсвязь").
4. Сформировать схему БД (путем преобразования диаграммы "сущность-связь").
5. Рассчитать требуемый объем памяти для БД.
5. Методические указания слушателям по проведению занятия:
Быть в готовности отвечать на поставленные преподавателем вопросы и выполнить
основные этапы проектирования базы данных.
6.. Литература для подготовки к занятию:
1. Бухарцев Ю.А. и др. Автоматизированные информационные системы. Л.ВАС.1988.С.16-41.
2. Антюхов В. И., Жигулев А. В., Струков В.А., Ходасевич Г. Б. Основы информатики. СПб.:
ВАС, 1993. С. 132-182.
3. Иванов А.Ю., Саенко И.Б. Основы построения и проектирования реляционных баз
данных. СПб. ВАС, 1997. 68 с.
4. Каратыгин С.А., Тихонов А.Ф. Работа в PARADOX для Windows 5.0 на примерах. М.:
БИНОМ. 512 с.
5. Куликов В.А. Проектирование баз данных автоматизированных информационных
систем. Л.: ВАС, 1990. С.3-17.
6. Иванов А.Ю., Обрезков А. И., Саенко И.Б. Разработка реляционных баз данных с
помощью системы Microsoft Access.
Расчет учебного времени
Содержание занятия
Время,мин.
Вступительная часть..............................................................
15
Основная часть.....................................................................
70
1. Анализ предметной области и определение информационной
потребности пользователей....................
15
2. Построение инфологической модели предметной
области.........................................................................
35
3. Выбор системы управления базами данных и построение
концептуальной модели предметной области.....................
20
Заключительная часть..........................................................
5
Методические рекомендации преподавателю
Необходимо за 2-3 дня до проведения занятий выдать задание в группу, чтобы заранее
ознакомились с рекомендованной литературой. При необходимости - помочь обеспечить
необходимой литературой.
Во вводной части задать контрольные вопросы (провести летучку).
При отработке вопроса:
1.Анализ предметной области и определение информационной
потребности пользователей
Проверить уяснение постановки задачи. Дать практику в анализе предметной области и
определении информационной потребности пользователей.
2. Построение инфологической модели предметной области
Дать практику в построении инфологической модели предметной области в виде таблиц,
иерархических схем и диаграмм "сущность-связь".
3. Выбор системы управления базами данных и построение концептуальной модели
предметной области
Проанализировать этап выбора СУБД. Дать практику в построении концептуальной
модели предметной области, в том числе - разработке схемы реляционной БД.
Выполнить расчёт требуемой для базы данных памяти.
Литература для подготовки к занятию преподавателей
1. Автоматизированные информационные системы / Ю.А. Бухарцев и др. Л.ВАС.
1988. С. 16-41.
2. Антюхов В.И., Жигулев А.В., Струков В.А., Ходасевич 1 .Б. Основы информатики. СПб.:
ВАС, 1993. С. 132-182.
3. Иванов А.Ю., Саенко И.Б. Основы построения и проектирования реляционных СПб.: ВАС.
1997 68с
4. Каратыгин С.А., Тихонов А.Ф. Работа в Paraodox для Windows 5.0 на примерах. М.: БИНОМ.
512 с.
5. Куликов В.А. Проектирование баз данных автоматизированных информационных систем.
Л.: ВАС. 1990. С.3-17.
6. Иванов А.Ю., Обрезков А. И., Саенко И.Б. Разработка реляционных баз данных с помощью
системы Microsoft Access.
Учебно-материальное обеспечение
1. Наглядные пособия: Слайды Д-1004-2 ; Плакаты № ____.
2. ТСО: "Лектор-2000"
3. Приложения: Раздаточный материал (задание на групповое занятие, схемы, рисунки,
таблицы).
Материалы для подготовки преподавателя
1. Анализ предметной области и определение информационной потребности пользователей
Первой задачей внешнего проектирования является определение предметной области,
позволяющей изучить информационные потребности должностных лип системы управления.
Для предложенной постановки задачи предметной областью (ПО) выступает факультет ВУС.
2. Построение инфологической модели предметной области
Исходными данными для построения инфологической модели предметной области
выступают документы, которые должны быть получены автоматизировано в интересах ДЛ
факультета ВУС. Инфологическая модель предметной области обычно оформляется в
графическом и табличном виде.
Этап разработки ИЛ М включает следующие под этапы:
1) выделение объектов учета ПО и задание их характеристик;
2) установление функциональных связей между объектами учета;
3) построение внешних моделей пользователей;
4) разработка исходной ИЛМ;
5) оптимизация исходной ИЛМ.
Рис. 1.
1. Выделение объектов учета ПО и задание их характеристик.
Одним из подходов к проектированию ИЛМ является "объектное представление", согласно
которому необходимо выделить в предметной области элементы, информацию о которых
требуется хранить и обрабатывать. Такие элементы называются объектами учета.
Для рассматриваемой постановки задачи объектами учета являются "слушатели факультета" и
"наименование дисциплины" ВУС. Каждый из выделенных объектов учета определяется, как
правило, следующими показателями:
идентификатор ОУ;
ожидаемое количество экземпляров ОУ в базе данных;
частота использования экземпляров ОУ;
изменчивость состава экземпляров ОУ.
2. Установление функциональных связей между ОУ.
Объекты учета предметной области находятся друг с другом в различных отношениях.
Отношения представляются в виде связей между объектами.
Для нашей постановки задачи, объекты "слушатели факультета" и "наименование дисциплины"
находятся в связи "оценка".
Установление связи между двумя объектами говорит о наличии одного из четырех видов
соответствия:
1:1 (один к одному) - между объектами существует такое соответствие, что одному экземпляру
первого объекта соответствует один экземпляр второго объекта. Например, слушатель
факультета имеет оценки "5" по одной дисциплине.
1:М (один ко многим) - одному экземпляру первого объекта
сопоставляется множество экземпляров второго объекта. Например, слушатель факультета
имеет оценки "5" по двум и более дисциплинам.
М:1 (многие к одному) - нескольким экземплярам первого объекта соответствует один
экземпляр второго объекта. Например, несколько слушателей факультета имеют оценки "5" по
одной дисциплине.
М:М (многие ко многим) - нескольким экземплярам первого объекта соответствует множество
экземпляров второго объекта и наоборот. Например, несколько слушателей факультета имеют
оценки "5" по двум и более дисциплинам.
Для приведенной постановки задачи будем считать, что между объектами " слушатель
факультета " и " дисциплина" существует соответствие многие ко многим.
3. Построение внешних моделей пользователей.
Внешняя модель (ВМ) отражает взгляд пользователя на объект предметной области. В
последующем путем объединения внешних моделей пользователей получаем единую ИЛМ.
Для построения ВМ необходимо выделить некоторое подмножество атрибутов (свойств ОУ),
задать характеристики атрибутов и определить связи между атрибутами, составляющими
объект учета предметной области.
Атрибуты и связи между ними во внешней модели отображаются в проектной
документации в виде графа, что обеспечивает удобство восприятия информации
пользователями и упрощает переход к концептуальной модели БД. Характеристики атрибута
заносятся, как правило, в таблицу.
Атрибут есть логически неделимый элемент структуры информации, характеризующийся в
общем случае множеством характеристик. Набор характеристик атрибутов должен быть достаточен
для того, чтобы составить полное представление об объектах учета и построить концептуальную
модель базы данных.
Характеристики атрибутов: 1) имя, 2) тип представления, 3) длина (точность) атрибута,
4) область допустимых значений и др..
Имя атрибута определяет уникальный идентификатор атрибута, например, воинское
звание.
Тип представления определяет вид представления значений атрибута (числовое,
символьное).
Длина (точность) представления задает максимальную длину (точность) значений
атрибутов в внемашинной среде, например, в документе. Атрибуты могут простыми и
производными.
Простым называется атрибут, у которого значения атомарны, например, воинское звание
слушателя факультета.
Производный - это такой атрибут, значения которого получаются из значений других
атрибутов, например, возраст военнослужащего вычисляется как разность текущей даты и даты
рождения.
Простые атрибуты могут быть поисковыми (ключевыми) или непоисковыми (не ключевыми).
По ключевым атрибутам осуществляется ускоренный поиск информации в базе данных.
Комбинация совокупности элементарных атрибутов называется простой или повторяющейся
группой.
Простая группа есть поименованная совокупность простых атрибутов.
Повторяющаяся группа содержит только лишь повторяющиеся атрибуты.
Выделение атрибутов для внешних моделей пользователей осуществляется по результатам
анализа документов, которые должны быть получены автоматизирование в интересах должностных
лиц системы управления.
Перечень атрибутов и характеристики атрибутов для каждого пользователя заносятся в таблицу,
которая может иметь следующие графы:
номер по порядку, наименование атрибута, код атрибута, тип представления, длина (точность)
представления и примечание.
На основании документов 1 для начальника факультета выделяются такие атрибуты как: воинское
звание; фамилия и инициалы; дисциплина;
кафедра; оценка. Пример задания характеристик перечисленных атрибутов показан в табл.2.1.
Взаимосвязи между выделенными атрибутами показаны на рис.2.1. Совокупность табл.2.1 и рис.2.1
принято называть внешней моделью пользователя, в частности, начальника факультета.
Для других пользователей таблицы и графические схемы связей атрибутов выполняются
аналогично.
Студенты
Должность
Фамилия и
инициалы
Фамилия
Дисциплина
Инициалы
Кафедра
Наименование
Оценка
Код
Рис. 2.1.
Таблица 2.1.
№
п/п
Наименование атрибута Тип
представления
Длина атрибута Примечание
1
2
Должность
Фамилия и инициалы
Фамилия
Инициалы
Дисциплина
Наименование
Код
Кафедра
Оценка
Символы
15
Символы
Символы
15
4
Символы
Символы
Число
Число
35
10
2
1
3
4
5
Поисковый
Простая группа
Простая группа
Поисковый
4. Разработка исходной информационно-логической модели. Начальный вариант ИЛМ предметной
области строится путем объединения множества атрибутов внешних моделей пользователей. В
процессе объединения используются следующие приемы преобразования:
1. Слияние атрибутов с одинаковым смыслом и типом средств.
2. Исключение производных атрибутов путем введения в информационный процесс процедур их
получения.
3. Корректировка характеристик атрибутов, имеющих одинаковый смысл, но разные типы и длины
представления.
4.
4. Включение в ИЛМ атрибутов, не являющихся общими для разных форм документов.
Для рассматриваемой постановки задачи первый прием по объекту учета "Слушатели" применяется
для атрибутов: "фамилия, имя, отчество" и "фамилия и инициалы", второй - для атрибутов "имя,
отчество" и "инициалы", третий - для атрибута "домашний адрес" и четвертый - для атрибутов
"преподаватель", "семейное положение" и др.
Вариант ИЛЛ показан на графе (рис.2.2.), таблица строится так же, как и табл.2.1.
3. Выбор системы управления базами данных и построение концептуальной модели
предметной области.
1. Выбор системы управления базами данных.
В ходе проектирования реляционных баз данных значительное внимание уделяется выборе системы
управления.
При выборе СУ БД учитываются следующие свойства: 1) тип модели данных, которую
поддерживает система, 2) производительность, 3) надежность, 4) простота освоения, 5) качество
сопровождения и др.
Будем использовать одну из наиболее популярных современных реляционных СУБД для ПЭВМ
Paradox for Windows. Учитывая возможности технического обеспечения классов ПЭВМ выберем
версию 4.5 или 5.0 (фирмы Borland), хотя уже существует версия 8.0 (уже фирмы Corel).
2. Построение концептуальной модели БД.
Концептуальная модель отражает ИЛМ предметной области с учетом ограничений, которые
накладывает конкретная СУБД. При преобразовании ИЛМ в концептуальную модель БД
проектировщики должны обеспечить возможность реализации всех функциональных связей,
определенных в ИЛМ и удовлетворить все требования по обработке информации. Поэтому, прежде
чем приступить к логическому проектированию базы данных, необходимо изучить особенности
реляционных СУБД и уточнить ограничения, которые они налагают на концептуальную модель БД.
Студенты
Должность
Фамилия и
инициалы
Ф.И.О.
Имя
Отчество
Фамилия
Семейное
положение
Инициалы
Домашний адрес
Область
Город
Район
Село
Улица
Дом
Квартира
Дисциплина
Код
Форма
отчетности
Наименование
Преподаватель
Оценка
Кафедра
Телефон
Дата рождения
Число
Месяц
Год
Рис.2.2
Для реляционной модели БД ограничениями СУБД могут быть: 1) общее количество
отношений. 2) количество столбцов таблицы (мерность отношения) и др.
Этап построения концептуальной модели обычно декомпозируется на следующие
подэтапы:
1) построение начального варианта реляционной модели;
2) устранение дублирования информации в отношениях;
3) составление схемы базы данных.
/. Построение начального варианта реляционной модели.
Из рис.2.2 видно, что ИЛМ является иерархической, т.е. многоуровневой. Первоначально
необходимо представить рассматриваемую информационно-логическую модель одним
отношением, в которое сведем все атрибуты по объекту учета "Слушатели" и по объекту
"Дисциплина".
2. Устранение дублирования информации в отношениях.
Анализ полученной таблицы позволяет сделать вывод, что использовать это отношение в
качестве завершенного нельзя. Это обусловлено дублированием данных, которое состоит в
том, что одна и та же фамилия слушателя может встречаться в нескольких строках (кортежах).
Дублирование данных приводит к проблеме удаления существующих кортежей. Например,
если необходимо удалить информацию из базы данных по имеющемуся в таблице слушателю
Петрову, то в отношении "Слушатели" должны быть удалены все кортежи, относящиеся к
Петрову.
Дублирование создает также трудности с обновлением значений атрибутов в отношениях.
Пример, в случае изменения формы отчетности на новую необходимо скорректировать
значения формы отчетности во всех картежах, относящихся к дисциплине. Корректировка
одного значения приведет к противоречивости данных в базе данных.
Наличие повторяющейся информации приводит также к неоправданному увеличению размера
базы данных . В результате чего снижается оперативность выполнения запросов и
нерационально используется память на магнитном диске.
В процессе разработки базы данных должны быть выявлены такие отношения и исключена
необходимость дублирования значений атрибутов и отношений.
Устранение дублирования информации в базе данных называется нормализацией. В теории
нормализации баз данных разработаны достаточно формальные подходы по устранению этого
недостатка в реляционных БД, эти вопросы излагаются в специальной литературе.
Теория нормализации оперирует с пятью нормальными формами таблиц. При практическом
проектировании баз данных используется, как правило, первая нормальная форма.
Таблица в первой нормальной форме должна удовлетворять
следующим требованиям:
1. В отношении должны отсутствовать повторяющиеся значения атрибутов.
2. Отношение не должно иметь повторяющихся записей.
3. Строки и столбцы должны быть не упорядочены
Рассмотрим удовлетворение первого требования. Основным путем устранения
повторяющихся значений в ненормализованном отношении является размещение данных в
нескольких отношениях. Для этого выявляются атрибуты, в которых существует избыточность
данных. С этой целью приведем анализ записей по любому слушателю. Дублирование здесь
получается за счет атрибутов, определяющих обучение различным дисциплинам. Такими
атрибутами являются форма отчетности, кафедра, телефон. На основе этого можно сделать
вывод, что в самостоятельное отношение необходимо вынести информацию о дисциплинах.
Анализ других записей показывает, что причиной дублирования информации являются
атрибуты, характеризующие домашний адрес. Исходя из сказанного в самостоятельное
отношение необходимо включить перечисленные выше атрибуты. Таким образом, исходное
отношение разбивается на три отношения. Каждая запись в первом отношении будет
содержать сведения об одном из слушателей, а во втором - информацию о дисциплинах,
которыми он занимался в процессе обучения.
Что бы удовлетворить второе требование необходимо иметь первичный ключ. Для
отношения "Слушатели" в качестве ключа целесообразно использовать несколько атрибутов
"Ф.И.О." т к. вероятность совпадения этих атрибутов у двух слушателей чрезвычайно мала.
Третье требование выполняется для обеих таблиц, т. к записи в таблицах не упорядочены.
После тою как выполнили все требования, считается что отношение находится в 1 НФ.
Анализ содержания отношения показывает, что избавиться от избыточности в полном объеме
не удалось, а именно, в поле "код" таблицы наименование кафедры повторяется столько раз,
сколько будет отчетностей по ней.
3. Составление схемы базы данных.
Схема базы данных разрабатывается на входном языке конкретной СУБД. В качестве входного
языка предлагается использовать язык СУБД Access, которая функционирует как в локальных
вычислительных сетях, так и на отдельных ПЭВМ.
__________________________« »
200__г.
Документ
Категория
Программирование, Базы данных
Просмотров
54
Размер файла
254 Кб
Теги
илм, про
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа