ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗ ДАННЫХ С ПОМОЩЬЮ CASE-СРЕДСТВА ERWIN

Методические указания

квыполнению лабораторных работ по дисциплине « Базы данных»

для студентов специальности 230105 «Программное обеспечение вычислительной техники и

автоматизированных систем»

Иркутск 2006

УДК 681.3.06

Предназначены для студентов специальности 230105 “Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем” при выполнении лабораторных работ по дисциплине “Базы данных”. Содержат пошаговый набор методических указаний в виде лабораторных работ с использованием Case- средства Erwin.

Ил.14. Табл. 1. Библиогр.: 3 назв.

Составитель канд. техн. наук Н.И. Жукова, доц. кафедры информационных

систем Рецензент д-р техн. наук Л.В. Массель, проф. ИСЭМ СО РАН

2

Оглавление Введение…………………………………………………………………….……………….4

Лабораторная работа №1. Рабочее пространство………………………..…….....……….7

Упражнение 1.1. Рабочее пространство…………………………………………….……..11 Упражнение 1.2. Создание предметных областей…………………………..…………….14

Лабораторная работа №2. Сущности и атрибуты………………………………..………..15 Упражнение 2.1. Создание сущностей и атрибутов………………………….…………...22 Упражнение 2.2. Определение доменов……………………………………………….…..22

Лабораторная работа №3. Связи ..…………………………………………….….………...22

Упражнение 3.1. Создание связей между сущностями……………………….…….…….28

Упражнение 3.2.Задание ограничений ссылочной целостности..…………......…….…...29

Лабораторная работа №4. Индексы………………………………………………..………30

Упражнение 4.1. Создание альтернативного ключа...……………………………..……...31 Упражнение 4.2. Создание альтернативного индекса………………………………..…...31 Упражнение 4.3. Унификация атрибутов……………………………………….…………32

Лабораторная работа №5. Физический уровень модели….……………….……….……..32 Упражнение 5.1.Проектирование представлений…………………………….…………..35 Лабораторная работа №6. Генерация модели……………….……………….….………...36 Упражнение 6.1. Генерация схемы базы данных………………………………..………..37 Лабораторная работа №7. Реинжиниринг и синхронизация……………………..……....39 Упражнение 7.1. Построение модели данных на основе существующей………..……...39

Лабораторная работа №8. Отчеты…………………………………………………..……...41 Упражнение 8.1. Создание отчетов………..………………………………………..……..41 Заключение……………………………………………………………….………….………42

Контрольные вопросы…………………………………………….……………….………..43 Библиографический список………………..……………………………………………….43

3

Введение

В последнее десятилетие сформировалось новое направление в программотехнике

- CASE (Computer - Aided Software/System Engineering). В настоящее время не существует общепринятого определения CASE. Содержание этого понятия обычно определяется перечнем задач, решаемых с помощью CASE, а также совокупностью применяемых методов и средств. Грубо говоря, CASE-технология представляет собой совокупность методологий анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных систем программного обеспечения (ПО), поддержанную комплексом взаимосвязанных средств автоматизации.

ERwin - средство разработки структуры базы данных (БД). Он имеет развитый инструмент для облегчения проектирования модели данных. ERwin сочетает графический интерфейс Windows, инструменты для построения ER-диаграмм,

редакторы для создания логического и физического описания модели данных и прозрачную поддержку ведущих реляционных СУБД и настольных баз данных. С помощью ERwin можно создавать или проводить обратное проектирование (реинжиниринг) баз данных.

ERwin обладает рядом функций, таких как:

1)прямое подключение к базе данных: создание структуры базы данных непосредственно из ERwin, восстановление модели существующей БД;

2)переход от одной целевой базы данных к другой с использованием взаимооднозначных соответствий особенностей СУБД;

3)поддержка "настольных" (desktop) СУБД;

4)управление физическими характеристиками хранения данных (для Oracle и Sybase - табличным пространством и сегментами соответственно);

5)разбиение диаграммы на функционально законченные части - логические

области;

6)хранимые наборы параметров отображения для построения отчетов и диаграмм;

7)процедуры и триггеры описываются при построении модели и автоматически создаются в БД при генерации;

8)технология "drag and drop" для манипулирования атрибутами;

9)возможность хранения диаграммы в целевой базе данных или в DBF файлах;

10)шрифтовое и цветовое выделения.

4

Пакет ERwin используется при моделировании и создании баз данных произвольной сложности на основе диаграмм «сущность-связь». В настоящее время ERwin является наиболее популярным пакетом моделирования данных благодаря поддержке широкого спектра систем управления базами данных (СУБД) самых различных классов – SQL-серверов (Oracle, Informix, Sybase SQL Server, MS SQL Server, Progress, DB2, SQLBase, Ingress, Rdb и др.) и «настольных» СУБД типа xBase (Clipper, dBASE, FoxPro, MS Access, Paradox и др.).

Информационная модель в системе представлена в виде диаграмм «сущность-

связь» в нотации IDEF1x (Integrated DEFinition) или IE (Information Engineering),

отражающих основные объекты предметной области и связи между ними. Дополнительно определяются атрибуты сущностей, характеристики связей, индексы и бизнес-правила, описывающие ограничения и закономерности предметной области.

Пакет может осуществлять реинжиниринг существующих БД, генерируя ER- диаграммы по SQL-текстам. Таким образом, он полностью поддерживает технологию

FRE (forward and reverse engineering – прямое и обратное построение),

последовательность этапов которой приведена ниже:

-импорт с сервера существующей БД;

-автоматическая генерация модели БД;

-модификация модели;

-автоматическая генерация новой схемы и построение физической БД на том же самом или любом другом сервере.

Для разработки клиентской части приложения имеются специальные версии пакета, обеспечивающие интеграцию с такими инструментами, как SQLWindows, PowerBuilder, Visual Basic, Delphi. Предлагаются и усеченные версии продукта:

-ERwin/SQL, обеспечивающая лишь прямое проектирование для любых СУБД;

-ERwin/Desktop, поддерживающая технологию FRE только для «настольных»

СУБД.

ERwin предоставляет возможности создавать и управлять этими двумя различными уровнями представления одной диаграммы (модели), равно как и иметь много вариантов отображения на каждом уровне.

Моделирование в ERwin. Процесс построения информационной модели в среде ERwin состоит из следующих шагов:

∙определение сущностей;

∙определение зависимостей между сущностями;

5

∙задание первичных и альтернативных ключей;

∙определение атрибутов сущностей;

∙приведение модели к требуемому уровню нормальной формы;

∙переход к физическому описанию модели: назначение соответствий имя сущности - имя таблицы;

∙атрибут сущности - атрибут таблицы; задание триггеров, процедур и ограничений;

∙генерация базы данных.

ERwin создает визуальное представление (модель данных) для решаемой задачи. Это представление может использоваться для детального анализа, уточнения и распространения как части документации, необходимой в цикле разработки. Однако ERwin далеко не только инструмент для рисования. ERwin автоматически создает базу данных (таблицы, индексы, хранимые процедуры, триггеры для обеспечения ссылочной целостности и другие объекты, необходимые для управления данными).

Лабораторная работа №1 Рабочее пространство проектировщика

Цель работы: освоение рабочего пространства проектировщика, которое основано на Windows- подобном интерфейсе.

1.1.Отображение логического и физического уровня модели данных в ERwin

ВERwin существуют два уровня представления и моделирования - логический

ифизический. Логический уровень означает прямое отображение фактов из реальной жизни. Они именуются на естественном языке, с любыми разделителями слов (пробелы, запятые и т.д.). На логическом уровне не рассматривается использование конкретной СУБД, не определяются типы данных (например, целое или вещественное число) и не определяются индексы для таблиц.

Целевая СУБД, имена объектов и типы данных, индексы составляют второй (физический) уровень модели ERwin.

ERwin предоставляет возможности создавать и управлять этими двумя различными уровнями представления одной диаграммы (модели), равно как и иметь много вариантов отображения на каждом уровне.

6

Диаграмма может занимать более чем один экран и более чем один лист при печати. Для обзора модели предусмотрены, кроме прокруток экрана, режимы уменьшения/увеличения изображения, отображение всей модели, отображение выделенной части модели (рис.1).

Рис. 1. Интегрированная среда разработки модели ERwin

1.2.Инструменты для создания модели в ERwin

Основные инструменты создания модели доступны как из меню, так и через окно инструментов. С их помощью создаются независимые и зависимые сущности, идентифицирующие и неидентифицирующие связи, полные и неполные категории, неспецифические связи и текстовые элементы. Нажатием мыши над сущностью производится вход в один из многочисленных редакторов ERwin:

∙ редакторы, связанные с сущностью в целом (определение сущности, дополнительная информация);

7

∙триггеры, индексы, характеристики таблицы, хранимые процедуры, связанные с таблицей);

∙редакторы атрибутов (определение атрибутов, колонки таблицы в физическом представлении модели);

∙депозитарий средства 4GL, например, расширенные атрибуты в PowerBuilder.

1.3.Графическое редактирование модели

Все объекты модели ERwin могут редактироваться средствами, принятыми в Windows - группировка, копирование, удаление, перемещение, использование системного буфера. Установка цветов и шрифтов осуществляется в удобных диалогах. Компоненты модели, представленные текстом (имена сущностей, атрибутов, текстовые элементы), могут редактироваться непосредственно на экране.

1.4.Хранение информации в модели ERwin

Обычно модели ERwin сохраняются на диск в виде файла. Имеется возможность хранить модель в целевой СУБД. Для этого с помощью самого ERwin в целевой СУБД создается метабаза ERwin. В этой базе данных сохраняется информация модели. В частном случае базой данных могут быть и dBase-файлы, с которыми ERwin работает через ODBC.

1.5.Настройка режимов отображения

Диаграммы информационных моделей современных информационных систем обычно весьма велики, вследствие чего работать со всей диаграммой достаточно сложно как на стадии проектирования информационной модели, так и при разработке прикладного программного обеспечения. ERwin дает возможность работать не со всей диаграммой, а с логически законченной группой сущностей, называемой предметной областью (Subject Area). Переключение отображения с одной предметной области на другую производится выбором из раскрывающегося списка. Например, рассмотрим информационную модель для некоторого абстрактного предприятия. В информационной системе задействованы бухгалтерия, склад, кадры. В этом примере сущности (сотрудник, история работы, доход) могут быть выделены в отдельную предметную область "кадры". Такой подход обладает рядом важных преимуществ. Во-

8

первых, группа разработчиков программного обеспечения снабжается диаграммой той предметной области, с которой она работает. Во-вторых, при разработке

информационной модели проектировщик может удалить с экрана уже спроектированные блоки, чтобы они не загромождали диаграмму. В-третьих,

использование предметных областей стимулирует структурный подход к разработке информационной модели, то есть выделение логических блоков с последующей их детальной разработкой. Уровень детализации диаграммы информационной модели может изменяться проектировщиком. Например, могут отображаться только имена сущностей (таблиц), может быть включено/выключено отображение мощности связи, может быть включено/выключено отображение альтернативных ключей, может отображаться физическая или концептуальная модель. Для удобства проектировщика предусмотрена возможность присвоить имя группе параметров отображения. Определенные пользователем имена показываются на экране в виде закладок, что

обеспечивает переключение с одного режима отображения на другой одним щелчком мыши. Проектировщик информационной модели имеет возможности использовать цветовое и шрифтовое выделения для различных компонентов диаграммы. Выделение может быть выполнено как для всей модели (например, все внешние ключи отображать синим цветом), так и для отдельного компонента (одна таблица, все атрибуты таблицы, один атрибут таблицы, одна связь и т.д.). Использование цветового

и шрифтового выделений на диаграмме информационной модели делает ее более наглядной и позволяет проектировщику обратить внимание читателей диаграммы на ее отдельные элементы (рис.2).

Рис. 2. Режимы отображения диаграмм

Упражнение 1.1. Рабочее пространство.

1. После того, как приложение ERwin инсталлировано, пиктограмма ERwin находится в программном блоке (кнопка ПУСК) и на рабочем столе. Запустите ERwin.

9

2. При запуске ERwin по умолчанию выводит на экран окно новой диаграммы (его имя MODEL1.ER1), так что для создания новой модели данных необходимо сперва выбрать уровень представления модели (logical, physical, logical/physical). Для создания новой диаграммы выберите команду “New” из меню File и установите смешанный уровень представления модели. ERwin откроет новое окно диаграммы. Изучите окно

ERwin, все входящие в строку меню режимы: File, Edit, View, Format, Model, ModelMart, Tools, Help. Два дополнительных меню - DataBase и Window - не видны,

когда ERwin находится на уровне логического представления модели. Исследуйте меню ERwin и Toolbox - специальную вставку, содержащюю инструменты типа указатель и объект, которыми Вы будете пользоваться при определении модели данных (табл.1). Два инструмента-указателя используются для задания режима меню или для выбора, перемещения и копирования объектов на диаграмме. Оставшиеся инструменты-объекты используются для добавления к диаграмме сущностей, связей и текстовых блоков. Когда Вы выбираете инструмент из ERwin Toolbox, то вид указателя мыши сразу же изменяется и начинает соответствовать выбранному инструменту (см. табл.1).

Таблица 1