Проектирование реляционных баз данных (РБД) является важным этапом создания баз данных (БД). В процессе проектирования определяется структура данных, которая задает состав данных и их взаимосвязи. При этом важным моментом является достижение необходимой эффективности структуры, которая должна обеспечить:
· отображение объектов предметной области в абстрактные объекты модели данных таким образом, чтобы оно соответствовало семантике предметной области;
· быстрый доступ к данным;
· минимизацию избыточности, которая, как правило, связана с дублированием данных;
· целостность данных.
В основе любой БД лежит понятие предметной области. Предметная область - часть реального мира, информация о которой должна содержаться в БД. Предметная область представляется совокупностью реальных и абстрактных объектов, которые характеризуется свойствами. Кроме того, объекты предметной области связаны между собой смысловыми (семантическими) зависимостями.
При проектировании БД предметная область, в соответствии с моделью ANSI/SPARC, рассматривается в виде трех моделей:
1. представление предметной области в том виде, как она реально существует - семантическая модель;
2. модель данных в том виде, как ее представляет проектировщик БД – логическая модель;
3. модель данных в виде, пригодном для хранения во внешней памяти ЭВМ – физическая модель.
Поэтому проектирование РБД включает следующие этапы:
1. Инфологическое проектирование - сбор, анализ и редактирование требований к данным в предметной области. Для этого проводят информационное обследование предметной области, изучение ее информационной структуры, выявление всех фрагментов, каждый из которых характеризуется пользовательским представлением, информационными объектами и связями между ними, процессами над информационными объектами, моделирование и интеграция всех представлений. Результатом данного этапа является инфологическая модель БД.
2. Логическое проектирование – преобразование инфологической модели БД в структуры данных. Результатом этого этапа является логическая модель БД.
3. Физическое проектирование - определение особенностей хранения данных, методов доступа и т.д.
Процесс проектирования БД в настоящее время немыслим без применения специальных программных средств, которые получили название CASE-средства (Computer Aided Software Engeneering - создание программного обеспечения с помощью компьютера). Применение таких средств обеспечивает:
· использование методологии структурного проектирования "сверху-вниз";
· поддержка всех этапов проектирования БД, начиная с самых общих описаний модели предметной области до получения и сопровождения готового программного продукта;
· поддержка репозитария, хранящего спецификации моделей;
· возможность одновременной работы с репозитарием многих разработчиков;
· автоматизация различных стандартных действий по проектированию и реализации приложения.
Как правило, CASE-средства поддерживают следующие этапы процесса разработки:
1. Моделирование и анализ деятельности пользователей в рамках предметной области. Здесь осуществляется функциональная декомпозиция, определение иерархий (вложенности) функций, построение диаграмм потоков данных. Перечень информационных объектов, которыми манипулируют функции, передается на следующий этап проектирования.
2. Инфологическое проектирование - создание модели "сущность-связь" на основе перечня объектов, полученного на предыдущем этапе. Здесь уточняются характеристики каждого объекта (атрибуты), устанавливаются связи между объектами.
3. Реляционное моделирование - преобразование модели "сущность-связь" в соответствии с требованиями реляционной модели.
4. Генерация схемы базы данных, результатом выполнения которого является набор операторов, описывающих схему БД с учетом особенностей выбранной СУБД.
5. Генерация прототипов программных модулей, при этом для каждого модуля автоматически подготавливается описание используемых им фрагментов данных (таблицы, атрибуты, индексы), а также создаются заготовки экранных форм или отчетов.
Проектирование РБД в рамках данных лабораторных работ предполагает использование CASE-средства AllFusion ERwin Data Modeler. Оно включает этапы построения инфологической и логической моделей БД. Разработка физической модели в рамках данных работ осуществляется выбором СУБД, с помощью которой реализуется БД. В качестве СУБД студентам предлагается использовать СУБД Access.
Лабораторные работы включают 3 работы. Они предназначены для студентов, обучающихся по направлениям «Информатика и вычислительная техника», «Прикладная математика и информатика». Также они могут быть полезны студентам всех специальностей при изучении дисциплин, связанных с проектированием РБД.
