Bazy danych-dyplom.doc

(1507 KB) Pobierz

1 System bazy danych

WSTĘP

Dla współczesnych przedsiębiorstw jednym z największych problemów jest nadmiar informacji, a właściwie umiejętny sposób jej gromadzenia. Do niedawna informacje te gromadzone były na kartkach papieru w segregatorach. Znalezienie potrzebnej informacji rozbijało się nie o jej niedobór, lecz o znaczny przyrost. Dużą rolę do spełnienia w tej sytuacji mają narzędzia służące do gromadzenia, katalogowania i wyszukiwania potrzebnych danych. Narzędziami takimi są bazy danych do których zaliczają się bazy zawierające adresy dotychczasowych
oraz potencjalnych klientów. Adresowe bazy danych są w obecnym czasie nieodzownym narzędziem bez którego większość firm nie mogła by sobie poradzić.

W pracy w rozdziale pierwszym opisano funkcje jakie spełnia System Zarządzania Bazą.

Część druga przedstawia rodzaje baz danych, które do tej pory zostały wykonane. Opisane zostały następujące modele baz danych: hierarchiczny, sieciowy, relacyjny, oraz obiektowy. Opisano tu również wady i zalety poszczególnych rozwiązań.

Rozdział trzeci poświęcony został prezentacji adresowej relacyjnej bazy danych BMB Promotions Gospodarczy Atlas Polski. Zaprezentowane tu zostały możliwości jakie daje gromadzenie informacji w relacyjnej bazie danych stworzonej w programie Microsoft Access.

W rozdziale czwartym wykonano, adresową aplikację danych, na potrzeby firmy CONTAKT Ltd., która zajmuje się organizacją kursów szkoleniowych. Baza danych została stworzona w programie Microsoft Excel 98, który należy do pakietu Microsoft Office 2000.

CEL PRACY

Celem pracy jest po pierwsze przegląd oraz opis wad i zalet dotychczasowych rozwiązań w projektowaniu baz danych.

Po drugie zaprezentowanie możliwości przeglądania, modyfikowania oraz porządkowania danych, jakie daje relacyjna adresowa baza danych BMB Promotions, „Gospodarczy Atlas Polski”.

Po trzecie zaprojektowanie i wykonanie za pomocą programu Microsoft Excel 98, należącego do pakietu Microsoft Office 2000, adresowej bazy danych urzędów gmin, miast, powiatów oraz województw według nowego podziału administracyjnego
w Polsce. Baza ta oprócz tego, iż ma służyć do przechowywania, modernizacji
i przeglądania danych ma być wyposażona w narzędzia dodatkowe takie jak: filtrowanie danych, możliwość tworzenia korespondencji seryjnej oraz drukowanie poszczególnych danych.

Po czwarte analiza tezy czy dostępna w środowisku Windows 98, aplikacja Microsoft Excel 98 należąca do pakietu Microsoft Office 2000, jest wystarczającym narzędziem do stworzenia adresowej bazy danych.

Ponadto program ten powinien być niezawodny i możliwie prosty w obsłudze, tak aby mogły z niego korzystać osoby nie mające dużego doświadczenia w pracy
z komputerem.

ROZDZIAŁ PIERWSZY

1 STRUKTURA SYSTEMU ZARZĄDZANIA BAZĄ DANYCH

Jedną z dziedzin zastosowania komputerów jest gromadzenie, przetwarzanie
i przechowywanie dużej ilości danych. We współczesnym świecie mamy do czynienia
z zalewem różnego rodzaju danych. Muszą one być jak najszybciej przetworzone, gdyż od tego zależy często efektywność działania poszczególnych jednostek organizacyjnych i gospodarczych.

Dlatego też opracowano specjalne systemy, które umożliwiają tworzenie
i przechowywanie dużych zbiorów danych w pamięci zewnętrznej komputera oraz gospodarowanie tymi danymi. Są tak zwane systemy zarządzania bazą danych. Bazę danych takiego systemu tworzą wszystkie dane przez niego obsługiwane. Mogą to być np. dane osobowe studentów, stany i obroty towarów w magazynie jakiegoś przedsiębiorstwa, dane finansowo – księgowe przedsiębiorstwa czy też dane dotyczące spisu gmin, powiatów i województw według nowego podziału administracyjnego.[1]

1.1 System zarządzania bazą danych

System zarządzania bazą danych (SZBD) lub Database Managment System (DBMS) - jest to zestaw programów umożliwiających tworzenie i eksploatację bazy danych. Jest to oprogramowanie ogólnego przeznaczenia. System bazy danych składa się z bazy danych, systemu zarządzania bazą danych i ewentualnie z zestawu aplikacji wspomagających pracę poszczególnych grup użytkowników.[2]

Oprogramowanie to zarządza przede wszystkim organizacją danych w pamięci zewnętrznej oraz umożliwia wyszukiwanie i wybieranie danych. Posługując się językiem abstrakcyjnym, użytkownik określa operacje, jakie mają zostać wykonane na danych; następnie system zarządzania bazą realizuje wyszukiwanie danych, uwzględniając sposób ich reprezentacji i organizacji na nośnikach fizycznych. Wspomniałem tutaj tylko o niektórych funkcjach systemu zarządzania bazą danych, poniżej pokrótce omówię wszystkie jego funkcje.

1.1.1 Opis danych

System zarządzania bazą danych powinien dostarczyć użytkownikowi narzędzie umożliwiające dokonanie opisu wszystkich danych, które będą pamiętane
w bazie. Istnieją bowiem różne poziomy opisu tych samych danych. Inaczej dane widzi użytkownik bazy, inaczej przedstawia się ich organizacja fizyczna w pamięci, gdzie mamy do czynienia z danymi zakodowanymi w systemie dwójkowym, występującymi w postaci rekordów fizycznych. W pierwszym przypadku mówi się
o opisie logicznym, w drugim zaś o opisie fizycznym danych.

Integralność danych

Im większa jest liczba informacji pamiętanych w bazie danych, tym większe staje się ryzyko, że dana zapisana w bazie jest błędna i różni się od odpowiedniej wartości rzeczywistej. Aby zmniejszyć ryzyko błędów, system zarządzania bazą danych powinien stwarzać użytkownikowi możliwość definiowania reguł pozwalających zachować integralność bazy danych. Reguły te nazywane są warunkami integralności. Określają one pewne własności, które muszą być zawsze spełnione w bazie danych, niezależnie od tego, jakie są w niej aktualnie zapisane wartości. Na przykład w omawianej wcześniej uniwersyteckiej bazie danych oceny studentów muszą się zawierać między 0 a 6. Student, który chce się zapisać na określony rok i kierunek studiów, musi mieć dyplomy wymagane, przy tym zapisie. System sprawdza , czy są spełnione powyższe warunki integralności. Niektóre
z testów są czasami trudne do wykonania, jest tak w przypadku warunku: wykładowca nie może prowadzić w tym samym czasie dwóch różnych przedmiotów ze studentami.

Poufność danych

Z bazy danych korzysta zazwyczaj wielu użytkowników, pewne jej podzbiory powinny jednak być dostępne tylko dla osób upoważnionych. W tym celu system zarządzania bazą danych powinien dysponować mechanizmami umożliwiającymi sprawdzanie praw dostępu poszczególnych użytkowników. Na przykład osoba zatrudniona w sekretariacie do spraw studenckich nie powinna mieć dostępu do informacji dotyczących danych osobistych wykładowców: wysokość zarobków, poprzednich funkcji, czy miejsc pracy.

1.1.2 Korzystanie z bazy danych

System zarządzania bazą danych umożliwia korzystanie z bazy danych
w sposób interakcyjny. Użytkownik prowadzi dialog z systemem, formułując polecenia wyszukiwania, wybierania i modyfikacji danych. Forma tego dialogu zależy w dużej mierze od kwalifikacji użytkownika. Można bowiem wyróżnić dwie grupy użytkowników: informatyków i nieinformatyków. Informatycy posługują się procedurami algorytmicznymi. Użytkownicy nieprofesjonalni będą zwracać się do systemu przestrzegając wcześniej ustalonych reguł. Do drugiej grupy użytkowników należy np. pracownica biura lotniczego dokonująca rezerwacji miejsca w samolocie na określony lot. Wykonuje ona rutynowe operacje, przekazuje odpowiednie dane do systemu, w wyniku czego operacja zostaje wykonana poprawnie.[3]

Współbieżność dostępu

Często zdarza się, że programy wielu użytkowników sięgają do tych samych informacji z bazy danych w tym samym czasie. System zarządzania bazą danych powinien dysponować więc mechanizmami umożliwiającymi wykrywanie sytuacji konfliktowych i poprawne ich rozwiązywanie. Konflikt dostępu może wystąpić na przykład w przypadku bazy danych zawierającej informacje dotyczące stanu magazynu części zamiennych. Może zdarzyć się, że dwaj użytkownicy zażądają równocześnie pewnej liczby tych samych części. Żądania te powinny zostać obsłużone sekwencyjnie tak, by możliwe było, najpierw sprawdzenie, czy starczy części dla pierwszego użytkownika, a po zaktualizowaniu stanu magazynu powtarza się sprawdzanie dla drugiego z użytkowników.

Niezawodność

Awaria sprzętowa lub programowa uniemożliwia korzystanie z bazy danych. Aby zapewnić integralność bazy danych po usunięciu awarii, system powinien pozwalać na tworzenie punktów kontrolnych umożliwiających przywrócenie poprawnego stanu bazy.

1.2 Poziomy reprezentacji danych

Możliwe są różne poziomy opisu danych. Jej opis z punktu widzenia użytkownika różni się zasadniczo od opisu struktur fizycznych danych zapisanych
w pamięciach dyskowych lub na taśmach magnetycznych. Mówi się dziś zazwyczaj
o trzech poziomach reprezentacji bazy danych. Są to:

· poziom wewnętrzny (wraz ze schematem fizycznym),

· poziom pojęciowy (wraz ze schematem pojęciowym),

· poziom zewnętrzny (wraz ze schematami zewnętrznymi).

Każdy z poziomów odpowiada innej grupie użytkowników.

W przypadku takiej reprezentacji jedynie poziom wewnętrzny opisu jest związany z faktycznie istniejącą, fizyczną bazą danych, pozostałe zaś dwa odpowiadają reprezentacji abstrakcyjnej wynikającej z zastosowań.[4]

1.2.1 Poziom wewnętrzny

Schemat fizyczny określa sposoby organizacji danych w pamięci zewnętrznej (w pamięciach dyskowych, na taśmach magnetycznych, w pamięciach bębnowych) komputera. Opis ten można rozpatrywać w sposób bardziej lub mniej szczegółowy: przy najwyższym stopniu szczegółowości rozważa się poszczególne bity przechowywane w pamięci, ich znaczenie i adres, zakładając niższy stopień szczegółowości, operuje się pojęciami takimi jak rekord i plik – rozumianymi tak samo jak w językach programowania typu Cobol.

1.2.2 Poziom pojęciowy

Schemat pojęciowy stanowi zasadniczy element w architekturze systemu bazy danych. Jest ona abstrakcyjnym, lecz wiernym opisem pewnego wycinka rzeczywistości, dotyczy na przykład określonej instytucji, w której użytkowanie bazy danych jest niezbędne w celach zarządzania.

Przejście od świata rzeczywistego do schematu pojęciowego odbywa się
w wyniku modelowania, podczas którego obiekty świata rzeczywistego zostają zakwalifikowane do różnych kategorii i odpowiednio nazwane. System zarządzania bazą danych dostarcza język opisu danych, za pomocą którego jest wyrażany schemat pojęciowy.

Pojęcie języka opisu danych jest ściśle związane z pojęciem modelu danych. Schemat pojęciowy opracowywany przez projektanta bazy danych powinien wykorzystywać możliwości, jakie dostarcza wybrany model danych oraz powinien również uwzględniać ograniczenia modelu.

Model danych stanowi narzędzie umożliwiające zrozumienie i interpretację świata rzeczywistego. Aby ułatwić komunikowanie się, dobrze jest pogrupować interesujące nas obiekt świata rzeczywistego w klasy obiektów tej samej natury.
W przypadku uniwersyteckiej bazy danych może interesować nas np. klasa obiektów
o nazwie STUDENT. Wystarczy teraz, mówiąc o studentach posłużyć się ustaloną nazwą. Model danych umożliwia także opisywanie powiązań istniejących między poszczególnymi klasami obiektów. Przykładowo każdy ze studentów może być zapisany na jeden lub więcej niż jeden kierunek i rok studiów; więc za pomocą nazwy ZAPIS oznaczymy powiązanie istniejące między klasą obiektów STUDENT, a klasą obiektów KIERUNEK-I-ROK.

Podsumowując to, co dotychczas powiedziano na temat poziomu pojęciowego, powiemy, że schemat pojęciowy stanowi wynik procesu modelowania pewnego wycinka świata rzeczywistego zgodnie z wybranym modelem danych, za pomocą pojęć i wyrażeń dopuszczalnych w języku opisu danych.

1.2.3 Poziom zewnętrzny

Poziom ten odnosi się do sposobu, w jaki dane widziane są przez poszczególne grupy użytkowników zainteresowane, każda innym zastosowaniem, zajmują się pisaniem programów użytkowych. Schemat zewnętrzny, nazywany czasami obrazem, opowiadający całemu lub części schematu pojęciowego, określa więc postać danych
z punktu widzenia programu użytkowego.

W przypadku rozważanej uniwersyteckiej bazy danych, grupa użytkowników zajmująca się zapisywaniem studentów na studia nie musi widzieć całej bazy danych. Użytkownikom tym wystarcza spojrzenie na tą część bazy, która zawiera informacje dotyczące studentów i kierunków oraz lat studiów. Informacje dotyczące wykładowców i ich rozkładów zajęć są dla tych użytkowników niewidoczne. W tym sensie schemat zewnętrzny lub, inaczej mówiąc, obraz danych użytkownika może być rozumiany jako podschemat schematu pojęciowego. Czasem jednak schemat zewnętrzny może zawierać pewne informacje dodatkowe, które nie występują
w schemacie pojęciowym. Stwierdzenie to zilustruję za pomocą przykładu dotyczącego uniwersyteckiej bazy danych.

Przykład:

Na poziomie schematu zewnętrznego występują informacje dotyczące wykładowców – nazwisko wraz z liczbą godzin prowadzonych wykładów. Informacje te nie figurują ani w fizycznej bazie danych, ani też w schemacie pojęciowym.

Kiedy program użytkowy zażąda od systemu zarządzania bazą danych, sumy godzin wykładów prowadzonych przez danego wykładowcę, system interpretuje odpowiednio to żądanie i oblicza sumę godzin pracy wykładowcy, uwzględniając wszystkie przedmioty, które ten wykładowca prowadzi. Teraz widać, że po dokonaniu interpretacji rozważane żądanie stało się w pełni zrozumiałe dla poziomu pojęciowego, będzie on mógł więc zażądać od bazy fizycznej odpowiednich danych.

Na rysunku nr 1, który znajduje się na stronie nr 10, przedstawiono sposób reprezentacji informacji rozważanej w przykładzie, na poszczególnych poziomach bazy danych, bez określenia typu modelu danych stosowanego do opisu schematu pojęciowego. Należy znać oczywiście definicje odwzorowań między odpowiadającymi sobie poziomami.

Zauważmy także, że nie wszystkie operacje mogą być wykonywane na danych
z poziomu zewnętrznego. Nie można na przykład aktualizować liczby godzin wykładów prowadzonych przez danego profesora, ponieważ system nie byłby w stanie przenieść wyniku tej operacji na poziom wewnętrzny. Model danych wykorzystywany na poziomie zewnętrznym, w szczególnym przypadku, może być różny od modelu schematu pojęciowego.

104

Dane

bazie

Rozkład

zajęć

Wykładowca

Wykład

Suma

godzin

Godziny

Poziom wewnętrzny

Poziom pojęciowy

Poziom zewnętrzny

Suma godzin = czas trwania wszystkich

zajęć prowadzonych przez wykładowcę

Rys.1. Różne poziomy reprezentacji informacji.

Źródło : C.Delobel, M.Adiba „Relacyjne bazy danych” WNT Warszawa 1989, str.54

1.3 Użytkowanie systemu zarządzania bazą danych

Zaprojektowanie, realizacja i eksploatacja systemu zarządzania bazą danych wymagają pracy wielu ludzi. Z zewnątrz problem wydaje się prosty. Odwołując się do przykładu uniwersyteckiej bazy danych, rozważmy przypadek. Pewien student chce zapisać się na określony kierunek i rok studiów. Użytkownikiem systemu jest tutaj sekretarka zajmująca się zapisywaniem studentów. Dysponuje ona terminałem, za pośrednictwem którego może komunikować się z bazą danych. Jeśli zgłaszający się student był zapisany na pewien kierunek i rok studiów w poprzednim roku akademickim, sekretarka wprowadza z klawiatury odpowiedni rozkaz wraz z danymi: imieniem i nazwiskiem studenta. W wyniku tego zostaną wyszukane w bazie danych
i wyświetlone na monitorze terminala, wszystkie informacje dotyczące studenta: jego adres, stan cywilny, przebieg studiów, uzyskane oceny i dyplomy. Sekretarka pyta studenta następnie o kierunek i rok studiów, na jaki chciałby się zapisać. Po czym wprowadza z klawiatury rozkaz wywołujący program sprawdzający, czy dany student ma prawo zapisać się na wybrany przez siebie kierunek i rok studiów; zależy to od jego ocen i uzyskanych wcześniej dyplomów. Jeśli odpowiedź udzielona przez program jest pozytywna, student zostaje zapisany na wskazany przez siebie kierunek
i rodzaj studiów. System przechodzi wtedy do stanu, w którym można zapisywać ewentualnego kolejnego kandydata na studia.

Dialog sekretarki z systemem wydaje się prosty. Nasuwa się jednak pytanie:
w jaki sposób jest to możliwe? Odpowiedź na to pytanie jest następująca. Istnieją abstrakcyjne języki do opisu danych, manipulowania danymi w bazach danych, oraz do uzyskiwania dostępu do danych.

1.3.1 Języki opisu danych

Pierwsze z zadań polega na skonstruowaniu schematu pojęciowego dla rozważanego zastosowania. Schemat pojęciowy określa się za pomocą języka opisu danych. Każdy system zarządzania bazą danych ma własny język opisu danych ściśle związany z typem modelu danych wykorzystywanym przez dany system. Język opisu danych umożliwia definiowanie i nazywanie zarówno poszczególnych klas obiektów, które uwzględnia użytkownik w przypadku danego zastosowania, jak i powiązań istniejących między klasami obiektów. W języku opisu danych wyraża się także warunki integralności danych. Język opisu danych jest stosowany na etapie tworzenia bazy danych lub wtedy, gdy dokonuje się zmian w schemacie pojęciowym. Język ten nie nadaje się natomiast do manipulowania danymi, w powyższym celu stosuje się inny, specjalizowany język.

W większości systemów zarządzania bazami danych do języka opisu danych dołącza się instrukcje, za pomocą których określa się sposób organizacji danych
w pamięci zewnętrznej i metody dostępu do nich. Język opisu danych może więc służyć do definiowania odwzorowania między schematem pojęciowym a fizycznym. W każdym z systemów zarządzania bazą danych, musi istnieć powyższa definicja odwzorowania, zapisania w mniejszym lub większym stopniu w języku opisu danych.

Schemat pojęciowy konstruuje osoba lub zespół osób zwanych administratorem bazy danych, w porozumieniu z informatykami, a przede wszystkim
z użytkownikami.