Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Волгоградский государственный технический университет» Себряковский филиал
Специальность «Информационные системы (по отраслям)»
Курсовой проект
По дисциплине «Основы проектирования баз данных»
Пояснительная записка на тему:
«Разработка базы данных для системы учёта посещаемости»
2021
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ТЕОРИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Основные понятия
1.2 Этапы проектирования БД
1.2.1 Концептуальное проектирование
1.2.2 Логическое проектирование
1.2.3 Физическое проектирование
1.3 СУБД
1.3.1 Классификация СУБД
1.4 Структура реляционной базы данных
1.5 Типы данных
1.6 Предметная область
2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Предметная область
2.2 Концептуальное проектирование
2.3 Логическое проектирование
2.4 Физическое проектирование
2.5 Интерфейс
2.5.1 Структура веб-сайта
2.5.2 Главная
2.5.3 Дневник
2.5.4 Студент
2.5.5 Преподаватель
2.5.6 Проверка визита
2.5.7 Запись визита
2.5.8 Автоматическое обновление данных в базе
2.5.9 Скрипты JavaScript
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
В современном обществе преобладает производство информационных продуктов, а реальные продукты становятся более информационными. В результате возникли противоречия между ограниченными способностями людей по восприятию и анализу информации и имеющимися массивами хранящейся и обрабатываемой информации. Появилось много избыточной информации, в которой иногда сложно ориентироваться и выбрать подходящие сведения.
Ключевые идеи нынешней информационной технологии основываются на идее, согласно которой информация должна быть организована в базы данных и приемлемо отображать изменения современного мира, удовлетворяя информационные потребности людей.
Система должна давать возможность хранения, масштабирования и учёта информации. Нужно гарантировать просмотр этих данных, их изменение и дополнение для поддержки актуальности.
Система должна обеспечивать возможность нахождения и просмотра отдельных частей собранный данных.
Цель данной курсовой работы не просто разработка базы данных, а создание полноценной системы учёта посещаемости в учебном заведении, с возможностью ввода данных полуавтоматическим способом, а также альтернативным (ручным). Система предполагает постоянное функционирование и обновление данных в фоновом режиме, а также предоставляет накопленную информацию в удобном для анализа виде (интерактивные графики и таблицы).
Задачи:
разработка моделей базы данных и моделей поведения базы данных,
описание связей сущностей базы данных,
непосредственная разработка базы данных,
создание связей,
создание интерфейса базы данных, способного обеспечить работу с системой неподготовленного пользователя.
1. ТЕОРИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Основные понятия
База данных (сокр. БД) - совокупность данных, хранимых в соответствии с определённой структурой и архитектурой. Информация базы данных хранится в таблицах. Таблицы с данными состоят из набора однообразных записей, расположенных друг за другом, образуя тем самым строки таблицы, которые можно добавлять, удалять или изменять.
Данные - информация, которую можно получить, обработать, сохранить, передать и которая может быть подтверждена или опровергнута.
Архитектура БД - совокупность её функциональных компонентов, средств обеспечения их взаимодействия друг с другом, с пользователем и с персоналом.
СУБД - комплекс программных и языковых средств, позволяющий манипулировать как самой базой данных, так и данными в ней, например создание базы данных, создание таблиц, добавление, удаление и редактирование записей таблицы и многое другое.
Сущность - объект, данные о котором хранятся в отношении (таблице, в которой содержатся данные).
Таблицы - главные объекты базы данных, состоящие из строк и столбцов и содержащие все данные, хранимые в БД.
Домен - выражение, определяющее значение, разрешённое для данного атрибута.
Запросы -- это объект базы данных, который служит для манипулирования данными в таблице, например добавление, изменение, удаление, выборка.
Представления - виртуальные таблицы, содержимое которых определяется запросом.
Поля - это основные элементы структуры таблицы. Они имеют свойства. От свойств зависят типы данных, которые можно хранить в поле, а также операции над данными, содержащимися в этом поле.
Хранимая запись - набор связанных полей.
Первичный ключ - это поле, обеспечивающее уникальность данных в текущей таблице. Т.е. данные в поле первичного ключа в каждой записи таблицы уникальны.
Внешний ключ - это поле, которое подставляет данные из индексного поля другой таблицы.
Индекс - структура, созданная для оптимизации поиска данных в таблицах. Он определяется для индексированных столбцов. Он состоит из отсортированных значений индексного столбца или столбцов, содержащих ссылки на соответствующую запись изначальной таблицы или представления. Повышение скорости поиска достигается благодаря сортировке данных.
Предметная область - совокупность предметов, свойств и отношений, представляющих часть реального мира, рассматриваемого в данном контексте.
Атрибут - свойство сущности в предметной области (заголовок столбца таблицы).
Модель данных - это определение объектов, операторов и иных элементов, образующих абстрактную машину доступа к информации, с необходимой пользователю.
ER-модель (Entity-Relationship model) - средство описания предметной области на этапе концептуального проектирования. С её помощью можно отметить главные сущности и показать связи, которые присутствуют между данными сущностями. В момент проектирования баз данных, схемы, созданные на основе ER-модели, преобразуются в определённую схему базы данных на основе заранее определённой модели данных (реляционной, объектной, сетевой или др.). Пример ER-модели представлен на рисунке 1.1)
Рисунок 1.1 - Пример ER-модели
1.2 Этапы проектирования БД
Разработка базы данных подразумевает:
* концептуальное проектирование
* логическое проектирование
* физическое проектирование
Что подразумевает создание концептуальной, логической и физической моделей данных соответственно.
1.2.1 Концептуальное проектирование
Концептуальная модель БД - это некоторая визуальная диаграмма, созданная из общественно признанных обозначений и полностью описывающая связи объектов между собой и свойств этих объектов. Концептуальная модель строиться для последующего создания БД и преобразования ее, в определённую модель данных. Эта модель визуально показывает связи между объектами данных характеристиками этих объектов.
Данная модель данных проектируется на основе сведений, записанных в спецификациях.
Концептуальное проектирование БД полностью независимо от физических подробностей устройства реализуемой базы данных таких как: СУБД, наборы программ, которые будут работать с данными базы или каким-либо образом их обрабатывать, от языков программирования, типа и архитектуры платформы, на которой предполагается работа системы с БД, и прочего).
Концептуальная модель включает:
типы сущностей
типы связей
атрибуты и домены атрибутов
первичные и альтернативные ключи
ограничения целостности
Концептуальное моделирование поддерживается документацией, включая ER-диаграммы и словарь данных.
Пример концептуальной модели представлен на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 - Концептуальная модель
1.2.2 Логическое проектирование
Логическое проектирование БД состоит в проектировании модели сведений, которые будут использоваться в основе заранее определённой модели данных, но данная модель не затрагивает многие аспекты физической реализации (такие как тип СУБД). Концептуальная модель данных, полученная на предшествующем шаге, усложняется и переходит в логическую модель данных. Данная модель должна строиться на основе выбранной модели организации данных в системе управления базами данных, на которой она будет реализована.
На этом шаге должна быть определена конкретная СУБД, которая будет являться целевой. В то же время на этом шаге не учитываются прочие характеристики этой СУБД, это значит, что все особенности реализации структур физического хранения данных в выбранной СУБД и особенности определения индексов.
При физическом проектировании логическая модель является источником сведений для разработчика физической базы данных и даёт ему возможность для поиска компромиссов, необходимых для достижения поставленных задач. Также данная модель помогает на этапе эксплуатации базы данных.
Пример логической модели представлен на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3 - Логическая модель
1.2.3 Физическое проектирование
Физическое проектирование БД заключается в создании схемы, которая описывает физическую реализацию БД на внешних устройствах. При физическом проектировании определяются основные отношения и связи, построенные на основе индексов, необходимые для легкого и производительного доступа к данным и поиска данных в таблицах.
Физическое проектирование - это последний шаг проектирования БД, на нём проектировщик решает вопросы реализации создаваемой БД. Так как мы имеем логическую модель, следовательно у нас определена логическая структура БД, которая описывает отношения в принятой предметной области. Начиная физическое проектирование, нужно определить СУБД, которая будет использоваться в качестве основной. Исходя из этого физическое проектирование прямо зависит от выбранной СУБД. Логическое и физическое проектирование тесно связаны и могут как дополнять, так и изменять структуру друг друга.
Основная цель физического проектирования БД - это создание описания того, как следует реализовывать физическую и логическую структуры проекта, в котором используется данная база данных.
Пример физической модели представлен на рисунке 1.4.
Рисунок 1.4 - Физическая модель
1.3 СУБД
Система управления базами данных (англ. Database Management System) -- специализированное программное обеспечение, предназначенное для манипулирования как самой базой данных и её структурой, так и данными в таблицах.
Состав СУБД:
Ядро;
Процессор языка базы данных;
Подсистема поддержки времени исполнения;
Сервисные программы;
1.3.1 Классификация СУБД
Иерархическая - СУБД, основанная на модели данных, в которой база данных представляется как иерархическая или же древовидная структура, которая состоит из объектов (данных) разных уровней (рис. 1.5).
Сетевая - СУБД, являющаяся дополнением иерархического подхода.
Реляционная СУБД основана на модели данных, при котрой данные хранятся в строках таблицы, занимая поля определённого типа (рис. 1.6).
Объектно-ориентированная - СУБД, которая представляет данные в виде абстрактных объектов, которые наделены свойствами и которые взаимодействуют с другими объектами базы данных посредством внутренних методов. Объектно-реляционная - реляционная СУБД (РСУБД), которая использует часть технологий, объектно-ориентированных СУБД и использует объектно-ориентированный подход, то есть содержит объекты, а также классы и наследование.
Рисунок 1.5 - Иерархическая СУБД
Рисунок 1.6 - Реляционная СУБД
1.4 Структура реляционной базы данных
Основной объект любой БД - таблица.
Большинство БД имеют табличную структуру. В данной структуре адрес ячейки определяется пересечением строк и столбцов. В БД столбцы называют полями, а строки, состоящие из полей - записями. Поля задают структуру, а записи - это данные, находящиеся в ней.
Поля базы данных не только создают структуру базы и таблицы - они еще и задают групповые свойства данных, записываемых в ячейки, принадлежащие каждому из полей.
Тип поля - определяет, какие данные могут находиться в поле данного типа.
Размер поля - задаёт максимальное количество символов (данных), которое может вместить данное поле.
Значение по умолчанию - то значение, которое вставляется в ячейку, если не задано альтернативное значение.
Поскольку в разных полях могут содержаться данные разного типа, то и свойства у полей могут различаться в зависимости от типа данных.
1.5 Типы данных
В языке запросов SQL существует шесть типов данных, которые определяют стандарт.
Символьные данные - тип, который предназначен для хранения символов. Символы - это буквы алфавита, цифры, пробел, знаки препинания, математические знаки и всё остальное, что мы можем напечатать на клавиатуре. Но не только.
Битовый тип данных хранит значение равное 0 или 1.
Тип точных числовых данных хранит числа, имеющие точное представление.
Тип округленных чисел хранит данные, которые невозможно точно представить в компьютере (действительные числа).
Тип данных "дата/время" хранит момент времени с определённой установленной точностью.
Базы данных Microsoft Access имеют некоторые дополнительные типы данных:
Счетчик - тип данных для создания внешних ключей и определения уникальных идентификаторов численного типа. Имеет автоинкремент (каждая новая запись имеет число в данном поле на 1 больше чем предыдущая).