Міністерство освіти і науки України
____________
___________
Факультет інформаційних технологій
Кафедра системного аналізу і управління
Курсова робота
З дисципліни «Організація баз даних та знань»
Виконала:
Студентка групи ____
_____
Науковий керівник:
_____
Оцінка:
рейтингова__________________
інституційна_________________
Підпис керівника_____________
_____
____
ЗМІСТ
ВСТУП 3
РОЗДІЛ 1. ПОСТАНОВКА ЗАВДАННЯ 4
Опис предметної області 4
РОЗДІЛ 2. ПРОЕКТУВАННЯ СИСТЕМИ 6
2.1 ER-діаграми. Розробка ER-діаграм 6
2.1.1 Модель «сутність-зв’язок» 6
2.1.2 Практична частина 7
2.2 Приведення БД до нормальних форм 7
2.2.1 Реляційна БД. Нормальні форми 7
2.2.2. Практична частина 9
Висновок по розділу 9
РОЗДІЛ 3. ЗАПОВНЕННЯ БАЗИ ДАНИХ 10
3.1 Зміст таблиць БД 10
РОЗДІЛ 4. ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА 15
4.1 Запити до бази даних 15
4.1.1 Основні відомості про запити 15
4.1.2 Практична частина 16
Висновок по розділу 21
ВИСНОВОК 22
ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА 24
ВСТУП
На сучасному етапі інформаційного розвитку суспільства бази даних стали невід’ємною частиною повсякденного життя. Вони введені й успішно використовуються практично в усіх галузях людської діяльності. База даних – це впорядкований за певними правилами набір взаємопов’язаних даних. Основним призначенням бази даних є гарантоване систематизоване збереження даних і надання доступу до них користувачеві або комп’ютерній програмі, тобто забезпечення швидкого пошуку потрібних даних.
Структури даних, що підтримуються в системі бази даних, - це важливий фактор, що впливає, як на виразову потужність, так і на ефективність функціонування. В останні десятиріччя найбільшого розповсюдження зазнали СУБД реляційного типу, для яких характерно найпростіша структура даних, але одночасно підвищений рівень мов маніпулювання даними, що максимально употужнює виразові можливості та знижує ефективність функціонування.
Процес проектування БД – це тривалий багато етапний процес, у результаті якого буде побудована працююча ІС, за допомогою якої будуть вирішуватися саме ті задачі, для яких вона розроблялася. Метою інформаційно-логічного проектування є побудова інформаційно-логічної моделі предметної області. Ця модель повинна в напівформалізованому вигляді представляти схему проекту майбутньої БД. Найбільш розповсюдженим є підхід, заснований на застосування моделі «сутність-зв’язок». Якщо вже раніше побудована інформаційно-логічна модель, то на даному етапі вона перетворюється в схему відношень реляційної БД. Виконується аналіз коректності схеми відношень. Аналіз цей заснований на застосуванні методу нормальних форм, який дозволяє виявити й усунути небажані залежності між атрибутами у відношеннях, що може привести у майбутньому до низької ефективності роботи з БД.
Курсова робота складається з чотирьох розділів. Перший розділ присвячений постановці завдання та опису предметної області.
Другий розділ орієнтований на проектування системи. В ньому описаний метод розробки моделі «сутність-зв’язок», поняття про реляційні бази даних та їх приведення до нормальних форм.
Третій розділ складається з отриманих таблиць бази даних.
Четвертий розділ складається з практичної частини роботи. У ньому описано поняття «запити до БД» та приведено виконання запитів до заданої бази даних.
РОЗДІЛ 1. ПОСТАНОВКА ЗАВДАННЯ
Опис предметної області
Варіант 15. БД представництва туристичної фірми в зарубіжній країні
Туристична фірма у Франції формує групу туристів і дані для кожного туриста (ПІБ, паспортні дані, стать, вік, діти, в якому готелі хочуть жити) відправляють до представництва. Представництво на основі цих даних заповнює на кожного пакет документів для отримання візи, у відділі еміграції отримує візи, готує списки розселення по різних готелях і бронює номери в цих готелях.
Представництво займається прийомом туристів в аеропорту, вирішує проблеми, пов’язані з візами і митницею, розселяє групу по готелях. Представництво пропонує розклад екскурсій і проводить запис на певні екскурсії. Складається список: хто, на які екскурсії їде і передається в агентство організацій екскурсій.
Туристична група ділиться на туристів, які їдуть відпочити (вони більше цікавляться екскурсіями і не цікавляться складом), на туристів, які їдуть за вантажем (вони цікавляться складом і не будуть цікавитися екскурсіями) та їх дітей. Діти не можуть отримати візу, самі переселитися, і нікуди ходити без супроводу батьків. Кожна категорія туристів має специфічні характеристики.
У функціональні обов’язки представництва входить також:
Зберігання та відправка вантажу туристів. На складі заводиться на кожного туриста вагова відомість, проводиться маркування, зважування, пакування вантажу. Для відправки вантажу складається відомість на кожного туриста, в ній вказується: кількість місць, вагу, вартість упаковки, страховки, підсумкова сума.
Надання повного фінансового звіту в головну фірму. Всі статті витрат і доходу – готель, перевезення, екскурсії, непередбачені витрати, розрахунки в аеропорту (завантаження літаки, розвантаження, зліт-посадка, диспетчерські послуги, зберігання вантажу) переноситься у фінансовий звіт.
Види запитів в БД:
Сформувати список туристів для митниці в цілому і по вказаній категорії.
Сформувати списку на розселення за вказаними готелями в цілому і зазначеної категорії.
Отримати кількість туристів, які побували в країні за певний період в цілому і по певній категорії.
Отримати відомості про конкретного туриста: скільки разів був у країні, дати прильоту/відльоту, в яких готелях зупинявся, які екскурсії і в яких агентствах замовляв, який вантаж здавав.
Отримати список готелів, у яких проводиться розселення туристів, із зазначенням кількості займаних номерів і чи проживала в них людина за певний період.
Отримати повний фінансовий звіт по зазначеній групі в цілому і для певної категорії туристів.
Отримати дані про витрати і доходи за певний період: обслуговування літака, готель, екскурсії, візи, витрати представництва тощо.
Отримати статистику за видами відправленого вантажу і питому частку кожного виду в загальному вантажопотоці.
Обчислити рентабельність представництва (співвідношення доходів і витрат).
Визначити відсоткове відношення відпочиваючих туристів до туристів shop-турів в цілому і за заначений період (наприклад, залежно від пори року).
РОЗДІЛ 2. ПРОЕКТУВАННЯ СИСТЕМИ
2.1 ER-діаграми. Розробка ER-діаграм
2.1.1 Модель «сутність-зв’язок»
Інформаційна модель концептуального рівня призначена для формального опису предметної області з урахуванням різноманітних точок зору на дані. Однією з найбільш вживаних модельних мов для опису інформаційної моделі є ER-модель. Базовими елементами моделі є сутності, атрибути і зв’язки [4].
Сутність у предметній області – це множина об’єктів, які мають однаковий набір параметрів. Об’єкт, якому відповідає дана сутність, має свій набір атрибутів – характеристик, що описують властивості даного об’єкта. Між сутностями завжди встановлюються зв’язки, які вказують яким чином сутності співвідносяться або взаємодіють між собою. Розрізняють такі зв’язки: бінарний, тернарний, N-арний і рекурсивний. Найбільш поширеними є бінарні зв’язки [6-8].
1
1
Очолює
Кафедра
Бінарні зв’язки бувають трьох типів: «один-до-багатьох», «один-до-одного», «багато-до-багатьох». Зв’язок з типом відображення 1:1 – одному примірнику одного типу об’єкту ставлять у відповідність точно один примірник іншого типу об’єкту. Зв’язки з типом відображення 1:N – одному примірнику одного типу об’єкту ставлять у відповідність кілька примірників іншого типу об’єкту. Зв’язок з типом відображення N:N – багатьом примірникам одного типу об’єкту ставлять у відповідність багато примірників іншого типу об’єкту. У графічному представленні зв’язки мають такий вигляд, показаний на рисунку 1 [4].
Завідувач кафедри
Працює
1
N
Кафедра
Викладач
а)
Навчається1
N
Студент
б)
N
Викладач
в)
Рис.1 Графічне представлення типів зв’язку (а - «один-до-одного», б - «один-до-багатьох», в - «багато-до-багатьох»)
Графічно сутності в моделі «сутність-зв’язок» позначаються прямокутниками, всередині яких записуються їхні назви. Назви параметрів сутностей (атрибути) записуються під прямокутниками сутностей і підкреслюються. Зв’язки між сутностями позначаються ромбами, що з’єднуються з прямокутниками. Всередині ромба записують дієслово або словосполучення, що визначає зміст зв’язку [6].
2.1.2 Практична частина
Дана предметна область має п’ять сутностей: турист, представництво, екскурсія, агентство, вантаж. Пов’язати дані сутності можна наступним чином:
Представництво обслуговує туристів (1:N);
Турист відвідує екскурсії (1:N);
Агентство організовує екскурсії (1:N);
Представництво відправляє вантаж (1:N).
На рисунку 2 зображена ER-діаграма предметної області.
Рис.2 ER-діаграма предметної області
2.2 Приведення БД до нормальних форм
2.2.1 Реляційна БД. Нормальні форми
Дані, що зберігаються в БД, мають певну логічну структуру, тобто описуються певною моделлю даних. Зараз є три класичні моделі даних: ієрархічна, мережна і реляційна.
Найпоширенішою нині є реляційна модель даних. Це логічна модель даних, в основі якої лежить табличне представлення даних. ЇЇ основна перевага полягає в простоті розроблення БД і систем управління ними. У реляційних моделях об’єкти та взаємозв’язки між даними представляються за допомогою відношень. Порядок розміщення рядків і стовпців у таблиці довільний, де кожен рядок називається кортежом, а кожен стовпець – атрибутом. Цілісна частина моделі визначає вимоги цілісності сутностей і цілісності посилань. Перша вимога полягає в тому, що будь-який кортеж будь-якого відношення відмінний від будь-якого іншого кортежу цього відношення, іншими словами, будь-яке відношення має володіти первинним ключем. Вимога цілісності щодо посилань, або вимога зовнішнього ключа полягає в тому, що для кожного значення зовнішнього ключа, що з’являється у відношення, на яке йде посилання, повинен знайтися кортеж з таким же значенням первинного ключа [2,5].
Варто зазначити, що не кожна таблиця може бути об’єктом БД. Щоб таблиця була об’єктом БД, необхідно виконати її нормалізацію. Принцип нормалізації відношень полягає в тому, щоб наявне вихідне відношення привести до такого виду, при якому усуваються небажані залежності між атрибутами, що приводять до різних аномалій при роботі з БД. Під аномалією розуміють таку ситуацію, яка приводить до протиріч у БД чи до необхідності виконання яких-небудь додаткових дій, які у свою чергу приводять до невиправданого ускладнення операцій обробки даних і додаткового часу. У рамках нормалізації розроблена технологія послідовного перетворення вихідних відношень до так званих нормальних форм. Усього розроблено 6 нормальних форм, але перші три вважаються найбільш необхідними [8].
Кожній нормальній формі відповідають визначені вимоги, яким повинне задовольняти відношення, що знаходиться в даній НФ. Загальною властивістю НФ є те, що при переході до наступної НФ властивості попередньої зберігаються.
Відношення знаходиться в 1НФ, якщо всі його атрибути неподільні, це означає, що значення елементів одного поля можуть бути лише одного типу; в 2НФ, якщо воно знаходиться в 1НФ і кожний його неключовий атрибут функціонально повно залежить від первинного ключа; в 3НФ, якщо воно знаходиться в 2НФ і кожний його неключовий атрибут нетранзитивно залежить від первинного ключа. Транзитивна залежність є небажаною, тому що приводить до надлишкового дублювання інформації [8].
2.2.2. Практична частина
На рисунку 3 представлений вигляд реляційної моделі БД.
Рис.3 Реляційна модель БД
Висновок по розділу
Модель «сутність-зв’язок» призначена для графічного зображення сутностей певної предметної області, їхніх параметрів та зв’язків між ними.
До переваг реляційної моделі можна віднести: простота та доступність для розуміння користувачем; повна незалежність даних. До недоліків – не завжди предметна область може бути представлена у вигляді «таблиць»; у результаті логічного проектування з’являється множина «таблиць», що призводить до труднощів розуміння структури даних.
При роботі з реляційною моделлю даних важливо розуміти, що для створення відношень прийнятної якості обов’язково виконання вимог першої нормальної форми, але для того, щоб уникнути аномалій оновлення, нормалізацію рекомендується виконувати як мінімум до 3НФ.
РОЗДІЛ 3. ЗАПОВНЕННЯ БАЗИ ДАНИХ
3.1 Зміст таблиць БД
Вигляд таблиць БД:
Заповнені таблиці:
РОЗДІЛ 4. ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА
4.1 Запити до БД
4.1.1 Основні відомості про запити
Запити – це основний інструмент вибірки й обробки даних у СУБД. Для створення і реалізації запитів розроблена спеціальна мова SQL. Створений запит можна зберігати з певним іменем і потім неодноразово виконувати. Запити, за допомогою яких вибираються дані з однієї таблиці, називають однотабличними, а з кількох – багатотабличними. До простих запитів належать такі, за якими вибираються дані за критерієм одного поля однієї таблиці. Наприклад, вибрати з таблиці ВЧИТЕЛІ прізвища тих вчителів, які народилися після 1980 року. До складних належать запити, за якими формуються дані з кількох таблиць за критеріями кільком полів. Наприклад, відібрати з таблиць ВЧИТЕЛІ та ПРЕДМЕТИ прізвища людей, які народилися після 1980 року та ведуть математику. Описаний тип запиту називають запитом на вибірку, також використовуються й запити на зміну, за допомогою яких модифікуються структури таблиць і змінюються в них дані. Із опрацьованих даних також можна створювати нові поля, такий тип запитів називають запитами з полями, що обчислюються [2].
Всі оператори мови SQL можна розділити на такі три категорії: оператори контролю даних (GRANT, REVOKE), оператори визначення даних (CREATE TABLE, DROP TABLE, ALTER TABLE, CREATE INDEX) і оператори керування даними (SELECT, UPDATE, INSERT, DELETE). Вирази в критеріях, що застосовуються в запитах, будуються на основі звичайних арифметичних операцій, операцій порівняння і логічних операцій [2].
На практиці найчастіше використовується оператор SELECT, загальний формат якого:
SELECT [DISTINCT] {* | <Список полів> }
FROM <Список таблиць>
[WHERE <Умова добору записів>]
[GROUP BY <Список полів для групування>]
[HAVING <Умови добори для груп>]
[OREDER BY <Список полів для сортування>]
У наведеному форматі дужки [] позначають, що даний елемент є необов’язковим. Результатом виконання оператора SELECT є набір даних, який складається з записів, що відповідають заданим умовам відбору [8].
Особливістю запитів на вибірку даних з декількох таблиць є те, що між таблицями, що беруть участь у запиті, повинне встановлюватися з’єднання. З’єднання між таблицями може бути двох видів: внутрішнє та зовнішнє. Внутрішнє з’єднання двох таблиць позначається знаком «=» або використовується форма інструкції FROM - INNER JOIN, що вказує на внутрішнє з’єднання таблиць. Зовнішнє з’єднання відрізняється від внутрішнього тим, що в результуючий НД включаються всі записи стовпців з ведучої таблиці, що поєднуються з можливо порожніми записами з стовпцями другої таблиці. Формат оператора SELECT при зовнішнім з’єднанні такий, як і при внутрішньому. Тільки замість INNER записується LEFT (ліве зовнішнє з’єднання), RIGHT (праве) або FULL (повне) [8].
Практична частина
Сформувати список туристів для митниці в цілому і по вказаній категорії.
Сформувати списку на розселення за вказаними готелями в цілому і зазначеної категорії.
Отримати кількість туристів, які побували в країні за певний період в цілому і по певній категорії.
Отримати відомості про конкретного туриста: скільки разів був у країні, дати прильоту/відльоту, в яких готелях зупинявся, які екскурсії і в яких агентствах замовляв, який вантаж здавав.
Отримати список готелів, у яких проводиться розселення туристів, із зазначенням кількості займаних номерів і чи проживала в них людина за певний період.
Отримати повний фінансовий звіт по зазначеній групі в цілому і для певної категорії туристів.
Отримати дані про витрати і доходи за певний період: обслуговування літака, готель, екскурсії, візи, витрати представництва тощо.
Отримати статистику за видами відправленого вантажу і питому частку кожного виду в загальному вантажопотоці.
Обчислити рентабельність представництва (співвідношення доходів і витрат).
Визначити відсоткове відношення відпочиваючих туристів до туристів shop-турів в цілому і за заначений період (наприклад, залежно від пори року).
Висновок по розділу
Запити є одним з основних інструментів опрацювання даних у базах даних. Найчастіше за допомогою запитів реалізуються наступні операції: вибір даних зі вказаних полів на основі заданих критеріїв; дані, отримані з таблиць, упорядковуються за значеннями вказаних полів; із отриманих даних може бути побудована нова таблиця; отримані за допомогою запиту дані можуть використовуватися як джерело для інших запитів. Залежно від призначення запити поділяють на: запити на вибірку даних, внесення змін, з параметрами, перехресні запити.
ВИСНОВОК
Бази даних (БД) посідають особливе місце поміж інших галузей інформатики з багатьох причин. По-перше, сфера їх застосування є найширшою. Практично кожна програма зберігає свої дані в базі. По-друге, БД у багатьох інформаційних системах виявляються ключовою ланкою, без якої система просто «розсиплеться».
База даних – це структурована сукупність даних, які відображають стан об’єктів певної предметної області та зв’язки між ними. Предметною областю називають сферу застосування конкретної бази даних. Це може бути освіта, медицина, транспорт тощо. Об’єктами предметної області можуть бути учні, вчителі, книжки та ін. Об’єкт має певний набір параметрів, а кожен параметр має значення. Між деякими об’єктами існують зв’язки. Отже, базу даних можна розглядати як електронний аналог картотеки, де на кожній картці записані відомості про певний об’єкт, а також містяться посилання на інші картки, що представляють зв’язані об’єкти. Основними та невід’ємними властивостями БД є такі: незалежність даних від програм; у складі БД існують засоби для підтримки її цілісності та захисту від неавторизованого доступу; для даних допускається мінімальна надлишковість, яка сприяє їх оптимальному використанню в одному чи кількох застосуваннях. Про незалежність даних часто говорять, як про одну з основних властивостей БД. Під цим поняттям розуміється можливість зміни структури даних без зміни програм, що її використовують. Під цілісністю БД розуміють несуперечливість між собою даних, що в ній зберігаються. З метою захисту від неавторизованого доступу в БД встановлюється система паролів та ідентифікацій користувачів. Вимога мінімізації надлишковості полягає у мінімальній кількості копій для одних і тих же даних з урахуванням орієнтації на кілька застосувань. Ці надлишкові копії використовуються для підтримки зв’язків між даними.
Структуру об’єктів та зв’язків між ними, відомості про які зберігаються в БД, визначає схема даних, а от правила побудови самої схеми визначаються моделлю даних. У більшості сучасних СУБД підтримується реляційна модель даних. В основу реляційної моделі даних покладено поняття відношення. У формі відношень подаються набори однотипних об’єктів. Відношення зручно зображувати у вигляді таблиці, тому фактично реляційна база даних – це сукупність таблиць, кожна з яких містить набір однотипних об’єктів. Процес переходу від ER-моделі до реляційних таблиць має відповідати наступним вимогам: кожен об’єкт має бути представлений однією реляцією з відповідними атрибутами; об’єкти, поднані зв’язком 1:1, можуть бути об’єднані в 1 реляцію; 1:N – можуть бути представлені 2 реляціями, причому реляція, до якої спрямована N, доповнюється ключовими атрибутами іншої реляції для забезпечення зв’язку; N:N – можуть бути представлені 3 реляціями, дві для об’єктів та одна для зв’язку.
В усіх відомих сьогодні моделях правила маніпулювання даними реалізовано у вигляді спеціальних мов, на яких клієнти мають описувати запити до СУБД, у реляційній моделі найбільш популярною мовою є SQL. У загальному випадку SQL-запит виконується так: виконується операція з’єднання таблиць із фрази FROM; до отриманої таблиці застосовується операція вибірки, вибираються ті записи, що задовольняють умову, вказану у фразі WHERE; таблиця, отримана на попередньому кроці, проектується на поля, вказані у формі SELECT, тобто ці поля залишаються, а всі інші відкидаються.
ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА
Бази даних у схемах (на основі фундаменталізованого підходу): навч. посіб. / І.О. Бардус, М.І. Лазарів, А.О. Ніценко. – Харків: Вид-во «Діса плюс», 2017. – 183 с.
Інформатика: бази даних (модуль для учнів 10-11 класів, рівень стандарту) / В.Д. Руденко. – Харків: Вид-во «Ранок», 2019. – 112 с.
Інформатика (рівень стандарту): підруч. для 10-го (11-го) кл. закл. заг. серед. освіти / Й.Я. Ривкінд. – Київ: Генеза, 2018. – 144 с.
Інформаційні системи та бази даних. Анісімов А.В., Кулябко П.П.: Навчальний посібник для студентів факультету комп’ютерних наук та кібернетики. – Київ. – 2017. – 110 с.
Інформаційні системи та реляційні бази даних. Мулеса О.Ю. Навчальний посібник. – Електронне видання, 2018. – 118 с.
Основи баз даних: [Навч. посіб.] / І.О. Завадський. – К.: Видавець І.О. Завадський, 2011. – 192 с.
Основи проектування баз даних. Гайна Г.А.: Навчальний посібник. – К.: КНУБА, 2005. – 204 с.
Організація баз даних та знань. Ярцев В.П.: Навчальний посібник – К. ДУТ 2018. – 214 с.