МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
Кафедра інформаційних систем та мереж
Р О З Р Х У Н К О В О – Г Р А Ф І Ч Н А Р О Б О Т А
з дисципліни "ОРГАНІЗАЦІЯ БАЗ ДАНИХ ТА ЗНАНЬ"
на тему:
"ПРОЕКТУВАННЯ ТА ЗАСТОСУВАННЯ БАЗИ ДАНИХ ПРОКАТ CD-ДИСКІВ"
Виконав:
ст. гр. КН-201
Васік С.Р.
| Балів | Дата |
| | |
Керівник:
доц. Верес О.М.
Львів – 2020
Зміст:
Вступ………………………………………………………………………….3
Визначення та опис предметної області…………………………………4-7
Концептуальна модель «сутність - зв’язок»……………………………..8-9
Основи ER-моделювання…………………………………………..10
Побудова ER-моделі бази даних “Прокат CD-дисків”…………...11
3. Список використаної літератури………………………………………….13
Вступ
Мета розрахунково-графічної роботи: закріплення теоретичних знань, набутих при вивченні дисципліни „Організація баз даних та знань”, та практичне застосування методів концептуального проектування реляційних баз даних.
Предметна область – прокат CD-дисків.
Опис проблеми, її актуальність:
Відомі два підходи до організації інформаційних масивів: файлова організація та організація у вигляді бази даних. Файлова організація передбачає спеціалізацію та збереження інформації, орієнтованої, як правило, на одну прикладну задачу, та забезпечується прикладним програмістом. Така організація дозволяє досягнути високої швидкості обробки інформації, але характеризується рядом недоліків. Характерна риса файлового підходу - вузька спеціалізація як обробних програм, так і файлів даних, що служить причиною великої надлишковості, тому що ті самі елементи даних зберігаються в різних системах. Оскільки керування здійснюється різними особами (групами осіб), відсутня можливість виявити порушення суперечливості збереженої інформації. Розроблені файли для спеціалізованих прикладних програм не можна використовувати для задоволення запитів користувачів, які перекривають дві і більше області. Крім того, файлова організація даних внаслідок відмінностей структури записів і форматів передання даних не забезпечує виконання багатьох інформаційних запитів навіть у тих випадках, коли всі необхідні елементи даних містяться в наявних файлах. Тому виникає необхідність відокремити дані від їхнього опису, визначити таку організацію збереження даних з обліком існуючих зв'язків між ними, яка б дозволила використовувати ці дані одночасно для багатьох застосувань. Вказані причини обумовили появу баз даних. База даних може бути визначена як структурна сукупність даних, що підтримуються в активному стані та відображає властивості об'єктів зовнішнього (реального) світу. В базі даних містяться не тільки дані, але й описи даних, і тому інформація про форму зберігання вже не схована в сполученні "файл-програма", вона явним чином декларується в базі.
База даних орієнтована на інтегровані запити, а не на одну програму, яку випадку файлового підходу, і використовується для інформаційних потреб багатьох користувачів. В зв'язку з цим бази даних дозволяють в значній мірі скоротити надлишковість інформації. Перехід від структури БД до потрібної структури в програмі користувача відбувається автоматично за допомогою систем управління базами даних (СУБД).
Визначення та опис предметної області
База даних (англ. database) – упорядкований набір логічно взаємопов'язаних даних, що використовується спільно, та призначений для задоволення інформаційних потреб користувачів.
Система управління базами даних (СУБД) - це комплекс програмних і мовних засобів, необхідних для створення баз даних, підтримання їх в актуальному стані та організації пошуку в них необхідної інформації.
Централізований характер управління даними в базі даних передбачає необхідність існування деякої особи (групи осіб), на яку покладаються функції адміністрування даними, що зберігаються в базі.
Головним завданням БД є гарантоване збереження значних обсягів інформації та надання доступу до неї користувачеві або ж прикладній програмі. Таким чином БД складається з двох частин: збереженої інформації та системи управління нею. З метою забезпечення ефективності доступу записи даних організовують як множину фактів (елемент даних).
Класифікація БД за моделлю даних:
Ієрархічні - можуть бути представлені як дерево, що складається з об'єктів різних рівнів. Верхній рівень займає один об'єкт, другий - об'єкти другого рівня і т.д.Між об'єктами існують зв'язки, кожен об'єкт може включати в себе декілька об'єктів більш низького рівня. Такі об'єкти перебувають у відношенні предка (об'єкт більш близький до кореня) до нащадка (об'єкт більш низького рівня), при цьому можлива ситуація, коли об'єкт-предок не має нащадків або має їх декілька, тоді як у об'єкта-нащадка обов'язково тільки один предок. Об'єкти, що мають загального предка, називаються близнюками.
Мережеві бази даних подібні до ієрархічних, за винятком того, що в них є покажчики в обох напрямках, які з'єднують споріднену інформацію. До основних понять мережевої моделі бази даних відносяться: рівень, елемент (вузол), зв'язок. Вузол - це сукупність атрибутів даних, що описують деякий об'єкт. На схемі ієрархічного дерева вузли представляються вершинами графа. У мережній структурі кожен елемент може бути пов'язаний з будь-яким іншим елементом. Незважаючи на те, що ця модель вирішує деякі проблеми, пов'язані з ієрархічною моделлю, виконання простих запитів залишається досить складним процесом. Також, оскільки логіка процедури вибірки даних залежить від фізичної організації цих даних, то ця модель не є повністю незалежною від програми. Іншими словами, якщо необхідно змінити структуру даних, то потрібно змінити і додаток.
Реляційна модель орієнтована на організацію даних у вигляді двовимірних таблиць. Кожна реляційна таблиця являє собою двовимірний масив і має наступні властивості:
кожен елемент таблиці - один елемент даних;
всі осередки в стовпчику таблиці однорідні, тобто всі елементи в стовпчику мають однаковий тип (числовий, символьний тощо);
кожен стовпчик має унікальне ім'я;
однакові рядки в таблиці відсутні;
порядок проходження рядків і стовпчиків може бути довільним.
Об'єктна СУБД ідеально підходить для інтерпретації складних даних, на відміну від реляційних СУБД, де додавання нового типу даних досягається ціною втрати продуктивності або за рахунок різкого збільшення термінів і вартості розробки додатків.
Об'єктно-орієнтована база даних (ООБД) - база даних, в якій дані оформлені у вигляді моделей об'єктів, що включають прикладні програми, які управляються зовнішніми подіями. Результатом поєднання можливостей (особливостей) баз даних і можливостей об'єктно-орієнтованих мов програмування є об'єктно-орієнтовані системи управління базами даних (ООСУБД).
Модель бази даних – фіксована система понять і правил для представлення даних структури, стану і динаміки проблемної області в базі даних.
Вибрана предметна область – Прокат CD-дисків
Предметна область бази даних “Прокат CD-диків” представляє собою сукупність інформаційних об’єктів та зв’язків між ними, які характеризують ведення обліку і полегшення роботи у магазині-прокаті CD-дисків.
Спроектуємо базу даних, призначенням якої є зберігання інформації про ведення обліку прокату CD-дисків.
Головною функцією є Угода, яка має такі поля:
ID
Клієнт
Диск
Дата замовлення
Дата повернення
Співробітник
Ціна
Повернено
Дані про працівника отримуються з Співробітник:
ID
ПІБ
Адрес
Телефон
Дата найму
Заробітна плата
Посада
Премія
Дані про клієнтів отримуються з Клієнт:
ID
ПІБ
Адрес
Телефон
Дані про конкретний диск отримуються з Диск:
1) Код диска
2) Номер диска
3) Назва
4) Застава
5) Ціна прокату
6) В наявності
Опис диску отримується з Дані:
ID
Назва
Тривалість
Створювач
Жанр
Рік
Закриті угоди переміщені в Архів:
ID
Клієнт
Диск
Дата замовлення
Дата повернення
Співробітник
Ціна
Повернено
Концептуальна модель “сутність-зв’язок”
Модель «сутність-зв'язок» (ER-модель) (англ. Entity-relationship model або entity-relationship diagram) — модель даних, яка дозволяє описувати концептуальні схеми за допомогою узагальнених конструкцій блоків. ER-модель — це мета-модель даних, тобто засіб опису моделей даних. Існує ряд моделей для представлення знань, але одним з найзручніших інструментів уніфікованого представлення даних, незалежного від програмного забезпечення, що його реалізує, є модель «сутність-зв'язок». Важливим є той факт, що з моделі «сутність-зв'язок» можуть бути породжені всі існуючі моделі даних (ієрархічна, мережева, реляційна, об'єктна), тому вона є найзагальнішою.
Основними елементами ER-моделі є:
Сутність – це абстрактний об’єкт, частина предметної області, яку можна описати іменником (директор, менеджер, модель, ціна і тд.)
Атрибут – це будь-яка деталь або аспект, за допомогою якого можна описати сутність, надати про неї більш-менш обширну інформацію.
Зв’язок – відповідність між множинами сутностей.
Сутність: Угода.
Атрибути: ID, Клієнт, Диск, Дата замовлення, Дата повернення, Співробітник, Ціна, Повернено.
Обмеження: забезпечується наявністю ключового поля «ID».
Сутність: Співробітник.
Атрибути: ID, ПІБ, Адрес, Телефон, Дата найму, Заробітна плата, Посада, Премія.
Обмеження: забезпечується наявністю ключового поля «ID».
Сутність: Клієнт.
Атрибути: ID, ПІБ, Адрес, Телефон
Обмеження: забезпечується наявністю ключового поля «ID».
Сутність: Диск
Атрибути: Код диска, Номер диска, Назва, Застава, Ціна прокату, В наявності
Обмеження: забезпечується наявністю ключового поля «Код диска».
Сутність: Дані
Атрибути: ID, Назва, Тривалість, Створювач, Жанр, Рік.
Обмеження: забезпечується наявністю ключового поля «ID».
Сутність: Архів
Атрибути: ID, Клієнт, Диск, Дата замовлення, Дата повернення, Співробітник, Ціна, Повернено.
Обмеження: забезпечується наявністю ключового поля «ID».
2.1 Основи ER-моделювання
ER-модель (Entity-relationship model або Entity-relationship diagram) – це семантична модель даних, яка призначена для спрощення процесу проектування бази даних. З ER-моделі можуть бути породжені всі види баз даних: реляційні, ієрархічні, мережні, об’єктні. В основі ER-моделі лежать поняття “сутність”, “зв’язок” та “атрибут”.
Для великих баз даних побудова ER-моделі дозволяє уникнути помилок проектування, які надзвичайно важко виправляти, особливо, якщо база даних вже експлуатується чи на стадії тестування. Помилки в розробці структури бази даних може призвести до перебудови коду програмного забезпечення, що керує цією базою даних. У результаті час, кошти та людські ресурси будуть використані неефективно.
ER-модель – це представлення бази даних у вигляді наочних графічних діаграм. ER-модель візуалізує процес, що визначає деяку предметну область. Діаграма “сутність-зв’язок” – це діаграма, яка представляє в графічному вигляді сутності, атрибути і зв’язки.
ER-модель – це тільки концептуальний рівень моделювання. ER-модель не містить деталей реалізації. Для тієї самої ER-моделі деталі її реалізації можуть відрізнятися.
2.2 Побудова ER-моделі бази даних
Сутності пов’язані такими зв’язками:
Між сутностями “Співробітник” та “Угода” як один до багатьох
Між сутностями “Угода” та “Архів” як один до багатьох
Між сутностями “Клієнт” та Угода як один до багатьох
Між сутностями “Дані” та “Диск” як один до багатьох
Між сутностями “Диск” та “Угода” як один до багатьох
ER - діаграма:
Нормалізація ER-діаграми
Кожна сутність містить первинний ключ та не містять множинних атрибутів. Отже діаграма знаходиться у першій нормальній формі.
Відсутні атрибути, які залежали б тільки від частини унікального ідентифікатора, а так як діаграма перебуває у першій нормальній формі, то вона нормалізована до другої нормальної форми.
Немає атрибутів, які залежать від неключових. Отже, діаграма нормалізована до третьої нормальної форми.
Висновок: виконуючи дану розрахункову роботу було закріплено теоретичні знання, набуті при вивченні дисципліни «Організація баз даних та знань», та практично застосовано методи концептуального проектування реляційних баз даних. Було визначено та описано індивідуальну предметну область Прокат CD-дисків, побудовано модель «сутність-зв’язок». Також будо нормалізовано до 3 нормальної форми ER-діаграму.
Список використаної літератури:
Берко А. Ю. Застосування баз даних : навч. посібник / А. Ю. Берко, О. М. Верес. — Львів : Ліга-Прес, 2007. — 208 с.
Організація баз даних: практичний курс: Навч. посіб. для студ. / А. Ю. Берко, О. М. Верес; Нац. ун-т «Львів. політехніка». — Львів, 2003. — 149 c.
Організація баз даних та знань: Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічних робіт для студентів спеціальності 122 «Комп'ютерні науки» / Укл.: О.М.Верес. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2017. – 67 с.
Сервіс створення діаграм https://app.creately.com/diagram/create
Поняття ER-моделі. Поняття сутності (entity). Атрибути. Види атрибутів https://www.bestprog.net/uk/2019/01/24/the-concept-of-er-model-the-concept-of-essence-and-communication-attributes-attribute-types-ua/
Офіційні відомості про бази даних від Microsoft https://support.office.com/uk-ua/article/%D0%9E%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%BD%D1%96-%D0%B2%D1%96%D0%B4%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%96-%D0%BF%D1%80%D0%BE-%D0%B1%D0%B0%D0%B7%D0%B8-%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%85-a849ac16-07c7-4a31-9948-3c8c94a7c204