Кафедра прикладной математики

ЛЕКЦИЯ № 11.

Тема: «проектирование базы данных»

Целью разработки (проектирования) базы данных является определение ее логической структуры. Разработка базы данных производится на основе описания предметной области. Это описание должно содержать совокупность документов с данными, необходимыми для загрузки в базу данных, и другие сведения об объектах и процессах, характеризующих предметную область. Такое описание должно охватывать весь класс реальных объектов, процессов и явлений, т.е. сущностей, информация о которых должна содержаться в базе данных и обеспечивать реализацию возможных запросов к базе данных и решение задач. Разработка базы данных должна начинаться с определения состава данных, подлежащих хранению в базе для обеспечения выполнения запросов пользователей. Далее должен производиться их анализ и структурирование.

В результате разработки реляционной базы данных должна быть определена ее структура. Определению структуры реляционной базы данных предшествует выявление информационных потребностей – всей совокупности информации, которая должна быть размещена в базе данных.

Существующие методы разработки реляционных баз основаны на нормализации данных предметной области, которые представлены в документах вне машинной сферы. Этот процесс может быть выполнен на основе технологии разработки информационно-логической модели данных предметной области. Разработка информационно-логической модели предметной области базируется на описании предметной области, полученной в результате ее обследования. В процессе формализации необходимо определить состав логически взаимосвязанных нормализованных информационных объектов. Информационно-логическая модель предметной области позволит приступить к созданию базы данных средствами системы управления базами данных. На основе информационно-логической модели данных, которая отвечает требованиям нормализации данных, легко получить логическую структуру реляционной базы данных.

Проектирование базы данных можно разделить на три этапа:

• 1 этап. Концептуальная модель.

Необходимо выяснить требования отдельных пользователей и объединить их в едином представлении. Совокупность всех требований пользователей называется концептуальной моделью. Концептуальная модель представляет объекты и взаимосвязи между ними без указания способов их физического хранения, особенностей реализации и эффективности обработки.

• 2 этап. Логическая модель.

Выбирается модель данных, например, реляционная модель данных. Надо изменить концептуальную модель так, чтобы она была обеспечена выбранной моделью данных.

• 3 этап. Физическая модель.

Необходимо выбрать конкретную систему управления базами данных, которая сможет обеспечить хранение логической модели данных, описать объекты и их характеристики в терминах СУБД, отобразить базу данных в память компьютера. Отображение базы данных в памяти компьютера называется физической моделью.

1. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ БАЗЫ ДАННЫХ

Создание базы данных необходимо начинать с ее проектирования. В результате проектирования должна быть определена структура реляционной базы, т.е. состав реляционных таблиц, их структура и логические связи. Структура реляционной таблицы определяется составом столбцов, их последовательностью, типом данных каждого столбца и их размером, а также ключом таблицы.

При проектировании базы данных могут использоваться два подхода. В первом подходе сначала определяются основные задачи, для решения которых строится база, и потребности задач в данных. При втором подходе изучается предметная область, производится анализ ее данных и устанавливаются типовые объекты предметной области.

Наиболее рационально сочетание обоих подходов. Это связано с тем, что на начальном этапе, как правило, нет исчерпывающих сведений о всех задачах и пришлось бы отложить проектирование и создание базы данных до выполнения постановки всех задач. Использование такой технологии тем более оправдано, что гибкие средства создания реляционной базы данных в системе управления базами данных позволяют на любом этапе разработки внести изменения в базы данных и модифицировать ее структуру без ущерба для введенных ранее данных. Эта технология предполагает использование предварительных сведений о необходимости получения из базы данных различной информации.

Первый этап – разработка информационно-логической модели предметной области. На первом этапе должна быть построена информационно-логическая модель данных предметной области. Разработка информационно-логической модели предметной области базируется на описании предметной области, полученном в результате ее обследования. Сначала осуществляется определение состава и структуры данных предметной области, которые должны находиться в базе данных и обеспечивать выполнение необходимых запросов, задач и приложений пользователя. Эти данные представлены, как правило, в виде реквизитов, содержащихся в различных документах – источниках загрузки базы данных.

Анализ выявленных данных позволяет определить функциональные зависимости реквизитов, которые используются для выделения информационных объектов, соответствующих требованиям нормализации данных. Последующее определение структурных связей между объектами позволяет построить информационно-логическую модель.

Информационно-логическая модель должна быть представлена в каноническом виде, который отражает иерархию подчинения нормализованных информационных объектов. Каноническая модель позволяет построить реляционную базу данных без дублирования, в которой обеспечивается однократный ввод данных с документами и целостность базы при внесении изменений.

Второй этап – определение логической структуры базы данных. На втором этапе построенная информационно-логическая модель должна быть отображена в логическую структуру базы данных. Для реляционной базы данных этот этап является в значительной степени формальным, т.к. информационно-логическая модель отображается в структуру реляционной базы данных адекватно.

На третьем этапе конструируются таблицы базы данных, т.е. разработка продолжается средствами системы управления базами данных. Структура таблицы базы данных задается с помощью средств описания (конструирования) таблиц в системе управления базами данных в полном соответствии информационным объектам.

После формирования структуры базы данных можно осуществлять загрузку базы данных с документов-источников.