Разработка базы данных 'Аэропорт'

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Северо-Кавказский государственный технический университет»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Базы данных»

на тему: «Разработка базы данных «Аэропорт»

Выполнил студент группы ТКМБ-091

Факультета ФИТТ

Хлыстунов Антон

Ставрополь

СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Оглавление

Введение

1.    Теоретические аспекты проектирования БД

1.1            Этапы проектирования БД

1.2     Описание модели данных

2.    Инфологическое проектирование ПО

2.1            Определение сущностей

2.2     Описание атрибутов

2.3            Установление связей между типами сущностей

2.4     Концепция функциональной зависимости

.5       Нормализация БД

.6       Спецификация всех объектов, входящих в модель

3.    Выбор СУБД

3.1            Спецификация файлов БД

4.    Описание средств обеспечения целостности данных.

5.       Описание программного средства

5.1      Руководство пользователя

Заключение

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

В современном информационном обществе, которое развивается и где все усложняется, человек становится абсолютно беспомощным и неспособным проследить за всеми событиями, новостями и новинками. Современная индустрия информации каждый день передаёт миллионы сообщений, где многие из них могут иметь очень большое значение. Человеку доступно множество книг, журналов, газет, песен, фильмов или ресурсов Internet. Именно поэтому сегодня, как никогда раньше, нашу жизнь определяют механизмы распределения данных и знаний. Темпы развития зависят от информационных коммуникаций и их соответствия задачам, которые решаются. Совместное использование данных даёт безупречные преимущества коллективной работы. Единое информационное пространство позволяет аккумулировать информацию, которая относится ко всем аспектам бизнес процессу, быстро её обрабатывать, получать, обмениваться ею. Теория баз данных стала определяющим фактором при создании эффективных систем обработки информации.

Под базой данных понимается некоторая унифицированная совокупность данных, совместно используемая персоналом/населением группы, предприятия, региона, страны, мира...[1]

Задача базы данных состоит в хранении всех представляющих интерес данных в одном или нескольких местах, причем таким способом, который заведомо исключает ненужную избыточность. Создание баз данных преследует две основные цели: понизить избыточность данных и повысить их надежность.

Целью курсового проекта является разработка базы данных аэропорта. При проектировании БД был использовал реляционный подход, потому что реляционные базы получили наибольшее распространение в мире и они считаются наиболее перспективными в научном плане, т.к. большинство СУБД работают именно с такими базами.

1.   
Теоретические аспекты проектирования БД

1.1  Этапы проектирования БД

Концептуальное (инфологическое) проектирование

Концептуальное (инфологическое) проектирование - построение семантической модели предметной области, то есть информационной модели наиболее высокого уровня абстракции. Такая модель создаётся без ориентации на какую-либо конкретную СУБД <#"522308.files/image001.gif">

Лаконичной устной трактовкой изображенной диаграммы является следующая:

·              Каждый БИЛЕТ предназначен для одного и только одного ПАССАЖИРА;

·              Каждый ПАССАЖИР может иметь один или более БИЛЕТОВ.

На следующем примере изображена рекурсивная связь, связывающая сущность ЧЕЛОВЕК с ней же самой. Конец связи с именем "сын" определяет тот факт, что у одного отца может быть более чем один сын. Конец связи с именем "отец" означает, что не у каждого человека могут быть сыновья.

Лаконичной устной трактовкой изображенной диаграммы является следующая:

·              Каждый ЧЕЛОВЕК является сыном одного и только одного ЧЕЛОВЕКА;

·              Каждый ЧЕЛОВЕК может являться отцом для одного или более ЛЮДЕЙ ("ЧЕЛОВЕКОВ").

Атрибутом сущности является любая деталь, которая служит для уточнения, идентификации, классификации, числовой характеристики или выражения состояния сущности. Имена атрибутов заносятся в прямоугольник, изображающий сущность, под именем сущности и изображаются малыми буквами, возможно, с примерами.

Пример:

Уникальным идентификатором сущности является атрибут, комбинация атрибутов, комбинация связей или комбинация связей и атрибутов, уникально отличающая любой экземпляр сущности от других экземпляров сущности того же типа.

2.1  Определение сущностей

В наше время воздушный транспорт (в частности самолёты) является наиболее быстрым и особенно ценится при перещении на далекие расстояния. В мире существует множество аэропортов и соответственно ещё больше маршрутов полетов. Эту информациию можно хранить в базе данных. Это обеспечит быстрый поиск, надежность хранения а главное доступность каждому пользователю ПК.

Проанализируем объекты реального мира. Для формирования концептуальной модели необходимо провести идентификацию объектов сущности базы данных.

В нашем случае мы имеем такие сущности как Самолеты, Полеты и Клиенты (заказчики билетов).

Далее проведем идентификацию характеристик этих сущностей.

Сущность Самолёты включает в себя следующие характеристики:

·   Название самолета;

·   Класс мест;

·   Количество мест на каждый клас;

Сущность Полеты включает в себя следующие характеристики:

·   Самолет;

·   Аэропорт отправления;

·   Город аэропорта отправления;

·   Страна аэропорта отправления;

·   Аэропорт прибытия;

·   Город аэропорта прибытия;

·   Страна аэропорта прибытия;

·   Время отправления;

·   Время прибытия;

Сущность Клиенты включает в себя следующие характеристики:

·   Вся информация из сущьности Полеты;

·   Дата отправления;

·   Количество заказанных мест;

·   Оплата (оплачен ли проезд (это нужно например для того чтобы узнать билетя куплены или заказаны)).

Заключительным шагом является установление соответствия между сущностями и характеристиками предметной области и отношениями и атрибутами в нотации выбранной СУБД.

В ходе анализа предметной области, были определены ключевые абстракции, необходимые для организации базы данных: Сотрудники, Ученики.

Для решения поставленной задачи необходимо использовать структуру представленную на рисунке 1.1.

Рисунок 1 - Структура ключевых абстракций

Таким образом, мы получили простую модель, четко отражающую ключевые абстракции и предопределяющую дальнейший ход построения базы данных, в частности механизм взаимодействия с пользователем.

2.2  Описание атрибутов

Таблица 1 - Ключевая абстракция «Самолеты»

Таблица 2- Ключевая абстракция «Полеты»

Таблица 3 - Ключевая абстракция «Заказы»

2.3  Установление связей между типами сущностей

При установлении связей между атрибутами можно выявить связи

Один ко многим

Многие ко многим

Связь же Многие ко многим наблюдается между сущностями Рейсы и самолеты и т. д.

2.4  Концепция функциональной зависимости

Каждой нормальной форме соответствует некоторый определенный набор ограничений, и отношение находится в некоторой нормальной форме, если удовлетворяет свойственному ей набору ограничений. Примером набора ограничений является ограничение первой нормальной формы - значения всех атрибутов отношения атомарны. Поскольку требование первой нормальной формы является базовым требованием классической реляционной модели данных, мы будем считать, что исходный набор отношений уже соответствует этому требованию.

В теории реляционных баз данных обычно выделяется следующая последовательность нормальных форм:

·              первая нормальная форма (1NF);

·              вторая нормальная форма (2NF);

·              третья нормальная форма (3NF);

·              нормальная форма Бойса-Кодда (BCNF);

·              четвертая нормальная форма (4NF);

·              пятая нормальная форма, или нормальная форма проекции-соединения (5NF или PJ/NF).

Основные свойства нормальных форм:

·              каждая следующая нормальная форма в некотором смысле лучше предыдущей;

·              при переходе к следующей нормальной форме свойства предыдущих нормальных свойств сохраняются.

В основе процесса проектирования лежит метод нормализации, декомпозиция отношения, находящегося в предыдущей нормальной форме, в два или более отношения, удовлетворяющих требованиям следующей нормальной формы.

Наиболее важные на практике нормальные формы отношений основываются на фундаментальном в теории реляционных баз данных понятии функциональной зависимости. Для дальнейшего изложения потребуется несколько определений.

Определение 1. Функциональная зависимость

В отношении R атрибут Y функционально зависит от атрибута X (X и Y могут быть составными) в том и только в том случае, если каждому значению X соответствует в точности одно значение Y: R.X (r) R.Y.

Определение 2. Полная функциональная зависимость

Функциональная зависимость R.X (r) R.Y называется полной, если атрибут Y не зависит функционально от любого точного подмножества X.

Определение 3. Транзитивная функциональная зависимость

Функциональная зависимость R.X (r) R.Y называется транзитивной, если существует такой атрибут Z, что имеются функциональные зависимости R.X (r) R.Z и R.Z (r) R.Y и отсутствует функциональная зависимость R.Z --> R.X. (При отсутствии последнего требования мы имели бы "неинтересные" транзитивные зависимости в любом отношении, обладающем несколькими ключами.)

Определение 4. Неключевой атрибут

Неключевым атрибутом называется любой атрибут отношения, не входящий в состав первичного ключа (в частности, первичного).

Определение 5. Взаимно независимые атрибуты

Два или более атрибута взаимно независимы, если ни один из этих атрибутов не является функционально зависимым от других.

2.5  Нормализация БД

Важность нормализации состоит в том, что она позволяет разбить большие отношения, как правило, содержащие большую избыточность информации, на более мелкие логические единицы, группирующие только данные, объединенные “по природе”. Таким образом, идея нормализации заключается в следующем. Каждая таблица в реляционной базе данных удовлетворяет условию, в соответствии с которым в позиции на пересечении каждой строки и столбца таблицы всегда находится единственное значение, и никогда не может быть множества таких значений.

Процесс нормализации заключается в приведении таблиц в так называемые нормальные формы. Существует несколько видов нормальных форм: первая нормальная форма (1НФ), вторая нормальная форма (2НФ), третья нормальная форма (3НФ).

Этот процесс включает:

устранение повторяющихся групп (приведение к 1НФ);

удаление частично зависимых атрибутов (приведение к 2НФ);

удаление транзитивно зависимых атрибутов (приведение к 3НФ).

Приведение к первой нормальной форме. Когда поле в данной записи содержит более одного значения для каждого вхождения первичного ключа, такие группы данных называются повторяющимися группами. 1НФ не допускает наличия таких многозначных полей.

Приведение ко второй нормальной форме. Следующий важный шаг в процессе нормализации состоит в удалении всех неключевых атрибутов, которые зависят только от части первичного ключа. Такие атрибуты называются частично зависимыми. Неключевые атрибуты заключают в себе информацию о данной сущности предметной области, но не идентифицируют ее уникальным образом.

Приведение к третьей нормальной форме. Третий этап процесса приведения таблиц к нормальной форме состоит в удалении всех неключевых атрибутов, которые зависят от других неключевых атрибутов. Каждый неключевой атрибут должен быть логически связан с атрибутом (атрибутами), являющимся первичным ключом.

Теперь база данных нормализована. Структура нормализованной БД приведена в приложении А. Таким образом, получаем базу данных приведенную к 3НФ и содержащую упорядоченную информацию, детально отображающую рассматриваемую предметную область. Теперь, когда мы провели нормализацию таблиц с целью устранения избыточного дублирования данных и группирования информации в логически связанных единицах, сделаем ряд замечаний по вопросам проектирования баз данных. Необходимо четко понять, что разбиение информации на более мелкие единицы с одной стороны, способствует повышению надежности и непротиворечивости базы данных, а с другой стороны, снижает ее производительность, так как требуются дополнительные затраты процессорного времени (серверного или машины пользователя) на обратное “соединение” таблиц при представлении информации на экране [2]. Иногда для достижения требуемой производительности нужно сделать отход от канонической нормализации, при этом ясно осознавая, что необходимо обеспечить меры по предотвращению противоречивости в данных. Поэтому всякое решение о необходимости того или иного действия по нормализации можно принимать, только тщательно проанализировав предметную область и класс поставленной задачи.

2.6  Спецификация всех объектов, входящих в модель

Таблица 4 - Спецификация сущности «Самолеты»

Таблица 5 - Спецификация сущности «Полеты»

Таблица 6 - Спецификация сущности «Заказы»

3. Выбор СУБД

Программное обеспечение для работы с базами данных используется на персональных компьютерах уже довольно давно. К сожалению, эти программы либо были элементарными диспетчерами хранения данных и не имели средств разработки приложений, либо были настолько сложны и трудны, что даже хорошо разбирающиеся в компьютерах люди избегали работать с ним до тех пор, пока не получали полных, ориентированных на пользователя приложений. Что касается легкости использования, то Microsoft Access совершил здесь настоящий переворот, и многие для создания своих собственных баз данных и приложений обращаются именно к нему.Access -это функционально полная реляционная СУБД. В ней предусмотрены все необходимые средства для определения и обработке данных, а также управление ими при работе с большими объёмами информации. Access, обладая всеми чертами классической СУБД, предоставляет и дополнительные возможности. С помощью Access можно создать приложение, работающее в среде Windows и полностью соответствующее потребностям по управлению данными. База данных Access включает шесть типов объектов: таблицы, запросы, формы, отчеты, макросы, модули. Таблица - это объект для хранения данных. Используя запросы, можно выбирать и обрабатывать хранящуюся в таблицах информацию.

Можно создавать формы для ввода, просмотра и обновления данных, а также использовать Access для создания как простых, так и сложных отчетов. Формы и отчеты ''наследуют'' свойства базовой таблицы или запроса.

4.   
Описание средств обеспечения целостности данных

Ограничения целостности

Ограничения целостности в базах данных, назначение, доменная целостность, сущностная целостность, ссылочная целостность, декларативная и процедурная целостность, перехват ошибок при нарушениях целостности

Что такое ограничения целостности

Ограничения целостности можно определить как специальные средства в базах данных, главное назначение которых - не дать попасть в базу недопустимым данным (например, предупредить ошибки пользователей при вводе данных).

Вначале - немного теории.

Все ограничения целостности можно разделить на три большие категории:

первая категория - средства обеспечения доменной целостности. Они отвечают за то, чтобы в соответствующем поле базы данных были допустимые значения. Например, фамилия, как правило, должна состоять из букв, а почтовый индекс - из цифр. В базах данных такая целостность обычно обеспечивается условиями на значение, запретом пустых значений, триггерами и хранимыми процедурами, а также ключами;

вторая категория - сущностная целостность. Главная задача здесь - сделать так, чтобы данные об одной сущности не попали в базу данных два раза. Обеспечивается ограничением уникальности и первичным ключом;

третья категория - ссылочная целостность, обеспечивается системой первичных и внешних ключей. Например, при помощи этих средств можно гарантировать, что у нас не будет заказов, оформленных на покупателей, которых нет в базе данных.

Еще две большие категории, на которые можно поделить средства обеспечения целостности - средства декларативного и процедурного характера. Средства декларативного характера создаются как составные части объектов при их определении в базе данных (например, условие на значение при определении таблицы в базе данных). Средства процедурного характера (триггеры и хранимые процедуры) реализуются как отдельные программные модули. В общем случае декларативные ограничения менее функциональны, но более экономны с точки зрения ресурсов и наоборот.

Надо сказать, что наличие развитой системы ограничений целостности во многом определяет зрелость базы данных. Обычно проще сразу позаботиться о том, чтобы в базу данных не попадали неверные значения, чем потом их убирать из базы данных.

Кроме того, при создании ограничений целостности разработчики должны позаботиться о том, чтобы ошибки, возникающие при нарушениях целостности, перехватывались клиентским приложением.

5. Описание программного средства

5.1  Руководство пользователя

Таблицы в базе данных «Аэропорт»

Для реализации задачи были разработаны 4 таблицы, представленные ниже.

Таблица 7 «Пассажиры».

Таблица 8 «Билеты»

Таблица 9 «Рейсы»

Таблица 10 «Самолеты».

Ниже приведены примеры заполненных таблиц.

информационный модель база данное

Рисунок 2 Пример заполнения таблицы «Билеты».

Рисунок 3 Пример заполнения таблицы «Пассажиры».

Запросы в базе данных «Аэропорт»

Для реализации задачи были разработаны 3 запроса:

1. Билет Печать.

2. Объем продаж.

3. Свободные места на рейсе.

Запрос «Билет Печать» служит для вывода в наглядной форме информации о билете. Запрос сделан скрытым, так как наиболее удобно с ним работать через форму «Билеты». Схема работы запроса:

2. Вводятся соответствующие реквизиты билета

3. Из таблицы «Пассажиры» отбираются реквизиты «ФИО» и «Паспортные данные».

В программе не предполагается использование непосредственно запроса. На его основании разработан отчет, который в удобной форме выводит на экран и позволяет вывести на принтер форму билета.

Запрос «Объем продаж» служит для вывода в наглядной форме информации о продажах за определенный период. Запрос вызывается из формы «Объем продаж», где задается период, за который следует выводить информацию. Схема работы запроса:

1. Данные берутся из таблицы «Билеты». Записи группируются по реквизиту «Дата продажи». При этом используется условие «>[Forms]![Объем продаж]![Дата1] And <[Forms]![Объем продаж]![Дата2]».

2. В поле Sum_Цена подсчитывается сумма реквизитов цена.

3. В поле Count _ Билеты используется функция «Count(*)», которая подсчитывает число билетов.

В программе не предполагается использование непосредственно запроса. На его основании разработан отчет, который в удобной форме выводит на экран и позволяет вывести на принтер отчет по объему продаж.

Пример работы запроса «Объем продаж» при непосредственном вызове.

При непосредственном вызове придется вручную вводить период, за который должна производиться выборка. При этом MS Access выведет следующие окна.

Запрос «Свободные места на рейсе» служит для вывода информации о наличии свободных мест на заданный рейс на определенную дату. Запрос вызывается из формы «Билеты», так как использование такой информации целесообразно при выписке билетов. Схема работы запроса:

1. Из таблицы «Билеты» извлекается код рейса при помощи условия «Like [Forms]![Билеты]![Рейс]».

2. Из таблицы «Самолеты», связанной с таблицей рейсы, берется реквизит «Количество мест».

3. Из таблицы «Билеты» отбирается «Дата вылета» по условию «Like [Forms]![Билеты]![Дата вылета]».

4. В поле «Count_Билеты» при помощи функции «Count(*)» вычисляется количество проданных на соответствующий рейс и дату билетов.

5. В поле «Осталось» при помощи выражения «[Количество мест]-[Count_Билеты]» вычисляется количество свободных мест на соответствующий рейс и дату.

В программе не предполагается использование непосредственно запроса. На его основании разработан отчет, который в удобной форме выводит на экран и позволяет вывести на принтер данные о свободных местах.

Формы базы данных «Аэропорт».

Формы базы данных «Аэропорт» демонстрируют удобные профессиональные способы работы с таблицами и запросами. Они созданы для иллюстрации процессов ввода, изменения и просмотра данных, работы диалоговых окон с приглашением на ввод данных с последующей обработкой введенной информации, а также панелей управления, позволяющих открывать другие формы и отчеты базы данных пользователя.

Ниже рассматриваются следующие формы:

Форма «При запуске» открывается при открытии базы данных «Аэропорт». Содержит информацию о базе данных. Открытие этой формы одновременно с базой данных осуществлено путем помещения имени формы в строку «Форма» меню «Сервис/Параметры запуска». При нажатии кнопки запускается процедура обработки события Кнопка15_Click, которая закрывает эту форму. Форма «При запуске» предназначена для работы пользователя с базой данных. Щелчок мыши по каждой из кнопок вызывает соответствующее событие - открытие формы, так как все элементы базы данных «Аэропорт» вызываются для удобства из форм.

Форма выглядит следующим образом:

Формы «Пассажиры», «Самолеты», «Билеты» и «Рейсы» созданы для внесения и редактирования соответствующей информации. Кроме того, из формы «Билеты» можно вызывать 2 отчета: «Свободные места на рейсе» и «Билет».

Форма «Билет» выглядит следующим образом.

Форма «Объем продаж» построена для вызова отчета по объему продаж.

Отчеты в базе данных «Аэропорт»

Отчеты в базе данных «Аэропорт» демонстрируют способ эффективного представления данных в печатной форме. Они созданы для предоставления выдаваемых базой данных сведений в удобном для восприятия виде.

Отчет «Билет» формируется на основе служебного запроса «БилетПечать» и служит для того, чтобы вывести на экран и печать билет в наглядной форме. Отчет вызывается из формы «Билеты». Отчет выглядит следующим образом:

Отчеты «Объем продаж» и «Свободные места на рейсе» служат для вывода данных одноименных запросов. При этом в отчете «Объем продаж» были использованы выражения «=Sum([Sum_Цена])» и «=Sum([Count_Билеты])» для подсчета итоговых сумм объемов продаж и количества проданных билетов соответственно.

Отчет «Объем продаж» вызывается из специальной формы «Объем продаж» и выглядит следующим образом:

Отчет «Свободные места на рейсе» вызывается из формы «Билеты» по мере необходимости и представляет информацию о количестве свободных мест в следующем виде:

Заключение

На примере базы данных «АЭРОПОРТ» мы познакомились с инструментом разработки баз данных Microsoft Access. С его помощью можно быстро создавать деловые приложения для различных сфер деятельности человека. В то же время СУБД Access имеет архитектурные ограничения (например, максимальный размер базы данных не более одного гигабайта), которые не позволяют использовать этот инструмент для управления большими промышленными распределенными базами данных. Для таких целей применяются клиент-серверные СУБД Oracle, IBM DB2, Microsoft SQL Server, Sybase и ряд других.

Microsoft Access - это функционально полная реляционная СУБД. В ней предусмотрены все необходимые средства для определения и обработки данных, а также для управления ими при работе с большими объектами информации. Области применения Access обозначены достаточно ясно. Во-первых, пользователи этой системы являются непрограммирующие персоналы-люди, близкие к вычислительной технике, но не имеющие достаточно времени на ее изучение, поскольку она лежит вне области их профессиональных интересов и служит лишь подспорьем в работе. Таких пользователей привлекает легкость изучения программы, возможность решить большинство проблем без программирования, а также средства быстрого создания приложений. Достоинством Access является то, что она имеет очень простой графический интерфейс, который позволяет не только создавать собственно базу данных, но и разрабатывать простые и сложные приложения. В отличие от других настольных СУБД Access хранит всю информацию в одном файле, хотя и распределяется и по разным таблицам.

Однако, Access присущ и недостаток, который имеет все сложные программные продукты - одна и та же операция выполняется по-разному в зависимости от используемых данных и настроек СУБД. Поэтому метод готовых рецептов при работе с такими приложениями неприменим.

Список литературы

1. Евсюков В.В. Экономическая информатика: Учеб. пособ. - Тула: Издательство «Гриф и К», 2005. - 371с.: ил.

. Партыка Т.Л., Попов И.И. Информационная безопасность. Учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования. ~М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004, - 368с.: ил. - (Серия «Профессиональное образование»)

. Информатика: Базовый курс / Под редакцией С.В. Симоновича, Издательский дом «Питер», 2002, 640с.

. Завгородний В.И. Комплексная защита информации в компьютерных системах: Учебное пособие. - М.: Логос; ПБОЮЛ Н.А.Егоров, 2001. - 264с.: ил.

. Мельников В.В. Защита информации в компьютерных системах. -М.: Финансы и статистика; Электронинформ, 2006. - 368с.: ил.