Этапы проектирования базы данных

Фундаментальные знания и жесткие конструкции

Знания — прерогатива человека, программы — бремя компьютеров. Разработчик волен применять знания так, как сочтет нужным в конкретной ситуации. Обычный человек использует массу баз данных, не придавая этому значения. Как организованы базы данных в голове обычного человека, никто не знает, но каждый знает, как он ведет свои дела, где что записывает, как что находит, и когда нужно использует.

Алгоритм не может быть фиксированным. Все должно быть определено в динамике. Заслуги квалифицированных разработчиков несомненны, но лежат они вовсе не в изящных формах решений от Oracle, MySQL или ограниченного в возможностях Access. Иная таблица Excel может обеспечить динамичный контент и не требовать участия программиста более менее приличное время после завершения работ.

Вопрос в том, насколько качественно формализована динамика области применения, а не структура базы данных.

Основные элементы реляционных баз данных.

Одним
из основных типов баз данных является
реляционная – т.е. представление данных
в виде таблицы (практически все типы
баз данных можно представить в виде
таблицы)

В
любой таблице можно выделить такие
элементы как записи и поля.

Свойства
полей базы данных.

Поля
базы данных не просто определяют
структуру базы — они еще определяют
групповые свойства данных, записываемых
в ячейки, принадлежащие каждому из
полей. Ниже перечислены основные свойства
полей таблиц баз данных на примере СУБД
Microsoft Access.

Имя
поля — определяет, как следует обращаться
к данным этого поля при автоматических
операциях с базой (по умолчанию имена
полей используются в качестве заголовков
столбцов таблиц).

Тип
поля — определяет тип данных, которые
могут содержаться в данном поле.

• Размер
поля — определяет предельную длину (в
символах) данных, которые могут размещаться
в данном поле.

• Формат
поля — определяет способ форматирования
данных в ячейках, принадлежащих полю.

• Маска
ввода — определяет форму, в которой
вводятся данные в поле (средство
автоматизации ввода данных).

• Подпись
— определяет заголовок столбца таблицы
для данного поля (если подпись не указана,
то в качестве заголовка столбца
используется свой-ство Имя поля).

• Значение
по умолчанию — то значение, которое
вводится в ячейки поля автоматически
(средство автоматизации ввода данных).

• Условие
на значение — ограничение, используемое
для проверки правильности ввода данных
(средство автоматизации ввода, которое
используется, как правило, для данных,
имеющих числовой тип, денежный тип или
тип даты).

• Сообщение
об ошибке — текстовое сообщение, которое
выдается автоматически при попытке
ввода в поле ошибочных данных (проверка
ошибочности выполняется автоматически,
если задано свойство Условие на значение).

• Обязательное
поле — свойство, определяющее
обязательность заполнения данного поля
при наполнении базы;

• Пустые
строки — свойство, разрешающее ввод
пустых строковых данных (от свойства
Обязательное поле отличается тем, что
относится не ко всем типам данных, а
лишь к некоторым, например к текстовым).

• Индексированное
поле — если поле обладает этим свойством,
все операции, связанные с поиском или
сортировкой записей по значению,
хранящемуся в данном поле, существенно
ускоряются. Кроме того, для индексированных
полей можно сделать так, что значения
в записях будут проверяться по этому
полю на наличие повторов, что позволяет
автоматически исключить дублирование
данных.

Логическое проектирование БД

Логическая структура БД должна соответствовать логической модели предметной области и учитывать связь модели данных с поддерживаемой СУБД

Поэтому этап начинается с выбора модели данных, где важно учесть её простоту и наглядность

Предпочтительнее, когда естественная структура данных совпадает с представляющей её моделью. Так, например, если в данные представлены в виде иерархической структуры, то и модель лучше выбирать иерархическую. Однако на практике такой выбор чаще определяется системой управления БД, а не моделью данных. Поэтому концептуальная модель фактически транслируется в такую модель данных, которая совместима с выбранной системой управления БД.

Здесь тоже находит отражение природа проектирования, которая допускает возможность (или необходимость) вернуться к концептуальной модели для её изменения в случае, если отражённые там взаимосвязи между объектами (или атрибуты объектов) не удастся реализовать средствами выбранной СУБД.

По завершению этапа должны быть сформированы схемы баз данных обоих уровней архитектуры (концептуального и внешнего), созданные на языке определения данных, поддерживаемых выбранной СУБД.

Схемы базы данных формируются с помощью одного из двух разнонаправленных подходов:

• либо с помощью восходящего подхода, когда работа идёт с нижних уровней определения атрибутов, сгруппированных в отношения, представляющие объекты, на основе существующих между атрибутами связей;
• либо с помощью обратного, нисходящего, подхода, применяемого при значительном (до сотен и тысяч) увеличении числа атрибутов.

Второй подход предполагает определение ряда высокоуровневых сущностей и их взаимосвязей с последующей детализацией до нужного уровня, что и отражает, например, модель, созданная на основе метода «сущность-связь». Но на практике оба подхода, как правило, комбинируются.

Варианты создания баз данных в Microsoft Access

Пустую базу данных можно создать в проводнике Windows, щелкнув правой кнопкой на пустом пространстве и выбрав «Создать… Базу данных Microsoft Access». Появится пустой файл (ему сразу же можно присвоить подходящее имя), который следует открыть двойным щелчком. Однако в современных версиях программы предусмотрены более эффективные способы выполнения этого действия.

Работа с шаблонами

Можно создать новую БД:

• из стандартного шаблона: несколько готовых шаблонов поставляются вместе с программой;
• из шаблона с сайта Office.com: там имеется обширная коллекция заготовок для баз данных различного назначения; их можно загружать по сети с помощью меню (вкладка «Создать»).

Рисунок 1. Варианты создания новой базы данных в MS Access. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Шаблоны представляют собой предподготовленные незаполненные базы данных для различных нужд: ведения учета материальных ценностей, списков сотрудников, клиентов, финансов и т.п. В шаблонах имеются необходимые таблицы с уже установленными связями, формы, отчеты и т.д.

Шаблоны, как и пустые базы данных, можно редактировать: добавлять и изменять таблицы, формы и другие объекты.

Замечание 2

С сайта Office.com можно загружать не только целые шаблоны, но и так называемые «части приложения» — связанные между собой компоненты, например, таблица и построенная на ее основе форма.

Выбрав на вкладке «Создать» подходящий шаблон, следует указать имя файла. По окончании процесса можно сразу начинать вводить данные.

Создание пустой базы данных

Для создания пустой БД следует на вкладке «Файл» выбрать пункт «Создать» и вариант «Пустая база данных», затем указать имя файла. Access создаст БД с незаполненной таблицей «Таблица1». Она сразу же будет открыта в режиме таблицы. Для добавления данных нужно просто вводить их, отложив оптимизацию структуры колонок. Процесс ввода данных похож на работу с листом Excel.

Замечание 3

Файл Blank.accdb в папке :\Program Files\Microsoft Office\Templates\1049\Access. используется как шаблон для всех новых локальных пустых баз данных. Все новые базы данных наследуют содержимое этого файла. Это отличный способ распространения содержимого по умолчанию.

Потенциальные ключи и уникальные идентификаторы

Потенциальными ключами (candidate keys) являются атрибуты, которые способны уникальным образом идентифицировать строку в таблице, и в каждой таблице таких ключей может быть несколько. Например, достаточно часто в таблице сотрудников присутствует как генерируемый уникальный порядковый номер, так и еще какой-то идентификатор, вроде номера сотрудника (или номера его карточки социального страхования). (Разумеется, любая целая строка сама тоже может служить потенциальным ключом, поскольку в реляционной модели по определению не может существовать никаких дублированных кортежей. Однако целая строка редко применяется в качестве ключа, потому что сам смысл ключа состоит в обеспечении легкого доступа к строке.)

Потенциальный ключ, который в конечном итоге выбирается для уникальной идентификации каждой строки в таблице, называется первичным ключом (primary key). Для простоты и эффективности всегда лучше выбирать стараться такой ключ, который основан на одном, а не на нескольких атрибутах.

Ключи начинают играть очень важную роль, когда дело доходит до физического построения ER-моделей. Первичный ключ, состоящий из элементов данных или атрибутов сущностей, называется естественным (natural). Практически во всех современных реляционных базах данных, в том числе и базах данных Oracle, в качестве альтернативы естественному первичному ключу также предлагаются простые системные или порядковые номера, генерируемые и обслуживаемые РСУБД (наподобие порядкового номера для идентификации заказов). Такие ключи часто называются суррогатными (surrogate) или искусственными (artificial) первичными ключами.

При выборе первичного ключа — как естественного, так суррогатного — нужно обязательно помнить о перечисленных ниже моментах.

• Значение первичного ключа должно быть уникальным.
• Первичный ключ не может быть нулевым (пустым).
• Первичный ключ не может изменяться (он должен оставаться стабильным на протяжении всей жизни сущности).
• Первичный ключ должен быть настолько коротким, насколько это возможно.

Вас заинтересует / Intresting for you:

Перенос корпоративных баз данн… 841 просмотров Дэн Fri, 27 Sep 2019, 07:52:18

База данных как объект правово… 536 просмотров Денис Wed, 27 Mar 2019, 03:16:24

Оптимизация структур баз данны… 712 просмотров Ирина Светлова Sun, 24 Mar 2019, 06:25:41

База данных и СУБД: основные п… 8190 просмотров Дэйзи ак-Макарова Fri, 24 Nov 2017, 05:30:03

Author: Дэйзи ак-Макарова

Другие статьи автора:

Логическое проектирование БД

Замечание 4

Вторая фаза проектирования БД заключается в создании логической модели данных для исследуемой части организации.

Определение 1

Логическую модель, которая отражает особенности представления о функционировании организации одновременно многими типами пользователей, называют глобальной логической моделью данных.

Проектирование БД должно опираться на определенную модель данных (реляционную, сетевую, иерархическую), которую определяют типом той информационной системы СУБД, которая предполагается для реализации.

Замечание 5

Концептуальное и логическое проектирование являются итеративными процессами, включающими ряд уточнений, которые продолжаются до тех пор, пока разработчик не получит продукт, наиболее соответствующий структуре организации.

Выбор системы управления и программных средств БД

От выбора системы управления БД зависит практическая реализация информационной системы. Наиболее значимыми критериями в процессе выбора становятся параметры:

• типа модели данных и её соответствие потребностям предметной области,
• запас возможностей в случае расширения информационной системы,
• характеристики производительности выбранной системы,
• эксплуатационная надёжность и удобство СУБД,
• инструментальная оснащённость, ориентированная на персонал администрирования данных,
• стоимость самой СУБД и дополнительного софта.

Ошибки в выборе СУБД практически наверняка впоследствии спровоцируют необходимость корректировать концептуальную и логическую модели.

4.1 Основные цели и этапы проектирования баз данных

Терминология
уровней описания данных и сути
проектирования БД приведена в п. 1.1.3.

Основные цели
проектирования баз данных (ПБД) следующие:

• обеспечение
  хранения в БД всех необходимых данных;

• обеспечение
  получения данных по всем необходимым
  запросам;

• сокращение
  избыточности и дублирования данных;

• обеспечение
  целостности данных: исключение потери
  данных, противоречий в содержании БД,
  нарушений смысла данных;

• сокращение
  времени доступа к данным и получения
  данных по запросам.

В процессе
проектирования баз данных выделяют три
основных этапа.

Концептуальное
(инфологическое) проектирование
– анализ предметной области и ее
описание. Этот этап осуществляется без
ориентации на какие-либо конкретные
программные или технические средства.
Результатом данного этапа является
формализованная модель предметной
области, построенная с использованием
специальных языковых средств (обычно
– графических). Инфологическая модель,
как правило, включает следующие основные
элементы:

• описание объектов
  предметной области;

• описание атрибутов
  (свойств) объектов;

• описание связей
  между объектами.

Пусть,
например, проектируется база данных о
промышленном предприятии. Объектами
предметной области в данном случае
могут являться работники предприятия,
его подразделения, другие предприятия
– поставщики сырья или потребители
продукции, заключенные договоры, виды
выпускаемой продукции, конкретные
выпущенные изделия и т.д. Эти объекты
имеют свойства (атрибуты) – фамилия,
адрес и профессия работника, стоимость
изделия, объем поставок по договору и
т.д. Наконец, объекты находятся в различных
связях друг с другом: работник работает
в некотором подразделении, подразделения
выпускают продукцию, продукция
поставляется по договорам другим
предприятиям и т.д.

Для
описания объектов предметной области,
их атрибутов и связей между ними обычно
применяются стандартизированные системы
графических обозначений. Чаще всего
применяются ER-модели
(ER-диаграммы),
подробно рассматриваемые в разделе 2,
и семантические объектные модели
(COM-модели),
рассматриваемые в .

Кроме того,
инфологическая модель может включать:

• описание основных
  запросов к проектируемой БД;

• описание
  документооборота, т.е. документов,
  используемых в качестве источников
  данных для БД или составляемых на основе
  БД;

• описание
  алгоритмических связей между данными
  (например, алгоритмы и формулы для
  вычисления каких-либо величин, хранящихся
  в БД или определяемых на основе БД);

• описание
  ограничений целостности, т.е. правил,
  обеспечивающих актуальность и
  непротиворечивость данных. Ограничения
  целостности представляют собой
  требования к допустимым значениям
  данных и связям между ними.

Даталогическое
проектирование
– описание логической структуры данных
средствами системы управления базами
данных (СУБД), для которой проектируется
БД. Такое описание (даталогическая
модель) строится на основе инфологической
модели по определенным правилам. Для
реляционных БД даталогическая модель
включает:

• описание таблиц;

• описание связей
  между таблицами;

• описание атрибутов.

Физическое
проектирование
– описание физической структуры БД,
т.е. ее размещения на запоминающем
устройстве. Такое описание называется
физической моделью. Физическая модель
включает:

• тип носителя;

• способы
  организации данных;

• способы управления
  свободной памятью;

• способы сжатия
  данных и т.д.

Этот
этап, как правило, в основным скрыт от
проектировщика БД, так как реализуется
средствами СУБД. Элементы физического
проектирования рассматривались выше
(п. 2.9) и далее этот этап не рассматривается.

Примечание — При
использовании систем автоматизированного
проектирования БД этап инфологического
проектирования обычно называют логическим
проектированием, а этапы даталогического
и физического проектирования – физическим
проектированием.

Литература

• Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных = Introduction to Database Systems. — 8-е изд. — М.: «Вильямс», 2006. — 1328 с. — ISBN 0-321-19784-4.
• Когаловский М.Р. Перспективные технологии информационных систем. — М.: ДМК Пресс; Компания АйТи, 2003. — 288 с. — ISBN 5-279-02276-4.
• Когаловский М.Р. Энциклопедия технологий баз данных. — М.: Финансы и статистика, 2002. — 800 с. — ISBN 5-279-02276-4.
• Кузнецов С. Д. Основы баз данных. — 2-е изд. — М.: Интернет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. — 484 с. — ISBN 978-5-94774-736-2.
• Коннолли Т., Бегг К. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика = Database Systems: A Practical Approach to Design, Implementation, and Management. — 3-е изд. — М.: «Вильямс», 2003. — 1436 с. — ISBN 0-201-70857-4.
• Гарсиа-Молина Г., Ульман Дж., Уидом Дж. Системы баз данных. Полный курс. — М.: «Вильямс», 2003. — 1088 с. — ISBN 5-8459-0384-X.

Современная база данных

Реляционные отношения лежат в основе любой информационной модели. Решения от Oracle эквивалентны MySQL по сути, но они кардинально различны по многим аспектам. Проектирование баз данных — это также вопросы безопасности, объема информации и меры ответственности за достоверность данных, но они вторичны в контексте вопроса проектирования эффективной, надежной и удобной в пользовании базы данных.

Таблицы Excel — ничем не отличаются от Oracle и MySQL в контексте прямоугольных (реляционных) конструкций: столбцы и строки = одна ячейка на пересечении имени столбца (поля) и индекса выборки (строка). Если не учитывать меру и объем ручного труда, то, благодаря развитым средствам объединения ячеек по вертикали и горизонтали, Excel опережает даже Oracle!

Excel, по его основной идее, никогда «не светит» динамика, функционал Oracle, и перенести что-то с одного листа на другой «по остаткам» он не может. Здесь Oracle перспективнее, но ее соображения по вопросам миграции больших объемов информации и объединению формализованных позиций из различных источников оставляют желать лучшего. Здесь MySQL перспективнее: она не ставит перед собой глобальных задач, но свою работу исполняет отменно.

Реляционные отношения удобны, практичны и наработанные инструментальные средства, от частных решений уровня Excel до глобальных объемов Oracle, используются повсеместно, востребованы и у них есть, гарантированно обеспеченное работой, будущее.

Современная БД — это таблицы, строки, столбцы и индексы, окруженные полным функционалом, развитыми дополнительными средствами, учитывающими множественные операции, большие нагрузки и огромные объемы.

Знания и опыт современных систем управления базами данных (СУБД) учитывают не только вопросы надежности работы, достоверности данных, регламентации доступа и решение вопросов безопасности, но и дают возможность отслеживать негативное внешнее влияние, анализировать возможные атаки и попытки умышленного нанесения вреда.

Современная БД — надежный фундамент любого веб-ресурса и локального приложения, возможность миграции информации, трансформации и передачи данных, пересечение и объединение различных представлений.

Единственное существенное условие: высокая квалификация разработчика. Выполнить эффективное проектирование реляционных баз данных доступно специалисту, а чаще коллективу специалистов и экспертам области применения решаемой задачи.

Основные этапы проектирования баз данных

Концептуальное (инфологическое) проектирование

Пример концептуальной схемы

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 и модель данных. Термины «семантическая модель», «концептуальная модель» и «инфологическая модель» являются синонимами. Кроме того, в этом контексте равноправно могут использоваться слова «модель базы данных» и «модель предметной области» (например, «концептуальная модель базы данных» и «концептуальная модель предметной области»), поскольку такая модель является как образом реальности, так и образом проектируемой базы данных для этой реальности.

Конкретный вид и содержание концептуальной модели базы данных определяется выбранным для этого формальным аппаратом. Обычно используются графические нотации, подобные .

Чаще всего концептуальная модель базы данных включает в себя:

• описание информационных объектов или понятий предметной области и связей между ними.
• описание ограничений целостности, то есть требований к допустимым значениям данных и к связям между ними.

Логическое (даталогическое) проектирование

Пример логической схемы для реляционной модели данных.

Логическое (даталогическое) проектирование — создание схемы базы данных на основе конкретной модели данных, например, реляционной модели данных. Для реляционной модели данных даталогическая модель — набор схем отношений, обычно с указанием первичных ключей, а также «связей» между отношениями, представляющих собой внешние ключи.

Преобразование концептуальной модели в логическую модель, как правило, осуществляется по формальным правилам. Этот этап может быть в значительной степени автоматизирован.

На этапе логического проектирования учитывается специфика конкретной модели данных, но может не учитываться специфика конкретной СУБД.

Физическое проектирование

Физическое проектирование — создание схемы базы данных для конкретной СУБД. Специфика конкретной СУБД может включать в себя ограничения на именование объектов базы данных, ограничения на поддерживаемые типы данных и т. п. Кроме того, специфика конкретной СУБД при физическом проектировании включает выбор решений, связанных с физической средой хранения данных (выбор методов управления дисковой памятью, разделение БД по файлам и устройствам, методов доступа к данным), создание индексов и т. д.

Результатом физического проектирования логической схемы выше на языке SQL может являться следующий скрипт:

CREATE TABLE IF NOT EXISTS Department ( -- Факультет
  id INT NOT NULL,
  name VARCHAR(45),
  PRIMARY KEY (id)
);

CREATE TABLE IF NOT EXISTS Group (
  id INT NOT NULL,
  name VARCHAR(45) ,
  depart_id INT NOT NULL,
  UNIQUE INDEX depart_id_UNIQUE (depart_id ASC),
  PRIMARY KEY (id, depart_id),
  CONSTRAINT depart_fk
    FOREIGN KEY (depart_id)
    REFERENCES Department (id)
);

CREATE TABLE IF NOT EXISTS Student (
  first_name VARCHAR(16) NOT NULL,
  last_name VARCHAR(45) NOT NULL,
  email VARCHAR(255),
  group_id INT NOT NULL,
  PRIMARY KEY (last_name, first_name, group_id),
  INDEX group_fk_idx (group_id ASC),
  CONSTRAINT group_fk
    FOREIGN KEY (group_id) REFERENCES Group (id)
);

Физическое проектирование БД

На следующем этапе физического проектирования БД логическая структура отображается в виде структуры хранения БД, то есть увязывается с такой физической средой хранения, где данные будут размещены максимально эффективно. Здесь детально расписывается схема данных с указанием всех типов, полей, размеров и ограничений. Помимо разработки индексов и таблиц, производится определение основных запросов.

Построение физической модели сопряжено с решением во многом противоречивых задач:

1. задачи минимизации места хранения данных,
2. задачи достижения целостности, безопасности и максимальной производительности.

Вторая задача вступает в конфликт с первой, поскольку, например:

• для эффективного функционирования транзакций нужно резервировать дисковое место под временные объекты,
• для увеличения скорости поиска нужно создавать индексы, число которых определяется числом всех возможных комбинаций участвующих в поиске полей,
• для восстановления данных будут создаваться резервные копии базы данных и вестись журнал всех изменений.

Всё это увеличивает размер базы данных, поэтому проектировщик ищет разумный баланс, при котором задачи решаются оптимально путём грамотного размещения данных в пространстве памяти, но не за счёт средств защиты базы дынных, куда входит как защита от несанкционированного доступа, так и защита от сбоев.

Для завершения создания физической модели проводят оценку её эксплуатационных характеристик (скорость поиска, эффективность выполнения запросов и расхода ресурсов, правильность операций). Иногда этот этап, как и этапы реализации базы данных, тестирования и оптимизации, а также сопровождения и эксплуатации, выносят за пределы непосредственного проектирования БД.

Краткие сведения о субд Access

База
данных в Access
представляет собой единый большой
объект, который объединяет такие
составляющие, как таблицы, отчеты,
запросы, формы и т.д. и позволяет хранить
их в одном файле.

Основным структурным
элементом БД является таблица. Каждая
таблица содержит записи определенного
вида, например, о студентах, обучающихся
в учебном заведении.

Каждый объект и
элемент управления имеет свои свойства,
определяя которые можно настраивать
объекта и элементы управления.

Таблицы
создаются пользователем для хранения
данных по одному объекту модели данных
предметной области.

Запросы
создаются пользователем для выборки
нужных данных из одной или нескольких
связанных таблиц. С помощью запроса
можно также обновить, удалить или
добавить данные в таблицы или создать
новые таблицы на основе уже существующих.

Формы
предназначены для ввода, просмотра и
корректировки взаимосвязанных данных
базы на экране в удобном виде, который
может соответствовать привычному для
пользователя документу. Формы также
могут использоваться для создания
панелей управления в приложении
пользователя.

Отчеты
предназначены для формирования выходного
документа, предназначенного для вывода
на печать.

Анализ предметной области

Компания — заказчик информационной системы, использующей базу данных — сеть аптек, расположенных в одном городе, осуществляет розничную торговлю лекарственными препаратами как по рецептам, так и без рецептов.

В любой из аптек сети клиент может приобрести лекарственный препарат, имеющийся в наличии в данной аптеке, а может и заказать препарат, который отсутствует в данной аптеке. В последнем случае есть возможность заказать необходимый препарат и в зависимости от условий (препарат имеется в наличии в одной из других аптек, на складе или же его необходимо получить у поставщика) принимается решение доставить отсутствующий препарат в тот же день, на следующий день или в течении нескольких ближайших дней. Часть препаратов находятся на витрине аптеки.

В каждой из аптек регистрируется покупка каждой единицы препарата и все покупки, совершённые одним клиентом в одной аптеки в один момент времени, прикрепляются к корзине покупок.

Пользователями системы являются сотрудники сети аптек, в чьи обязанности входит учёт и анализ сделок (сотрудники служб маркетинга), обслуживание клиентов (продавцы). Кроме того, ряд функций системы (получение выборок данных с суммами, вырученными от продаж) могут быть запрошены и бухгалтерами сети аптек, так как бухгалтерия данной сети централизована, то есть, в каждой аптеке нет своей бухгалтерии.

Требуемыми функциями системы, использующей базу данных, являются:

• регистрация всех продаж в каждой аптеке;
• формирование корзины покупок, на основе которой выдаётся квитанция клиентам;
• учёт продаж, проданных препаратов и групп, к которым принадлежат препараты, а также дефицита препаратов в каждой аптеке (если затребованный клиентом препарат в данное время отсутствует в аптеке);
• оперативный учёт;
• статистический и сравнительный анализ данных о препаратах и продажах, о дефиците и результатах его ликвидации.

Построение концептуальной модели данных

На первом этапе проектирования разработчик базы данных внимательно изучает предметную область, для которой разрабатывается база данных. Предметной областью называется та часть реальной жизни, в которой имеются информационные процесс, требующие автоматизации. Предметной областью может быть работа магазина розничной торговли, деятельность лечебного учреждения, работа учебного заведения или предприятия и т.д. Изучая предметную область, разработчик должен четко определить ее границы, то есть уяснить для себя, что входит в задачи автоматизации, а что не входит. Например, если на предприятии стоит задача автоматизации отгрузки товара со склада покупателю, то проблемы получения товара на склад из выпускающих цехов в задачу не входят.

Для изучения предметной области разработчик использует следующие способы:

• Беседы с потенциальными пользователями базы данных.
• Изучение нормативных документов, на основании которых происходят бизнес-процессы. Это могут быть уставы, лицензии, нормативные акты.
• Изучение оперативных документов, которые отражают бизнес-процессы. Это могут быть различные накладные, квитанции, платежные поручения.

На втором этапе проектирования разработчик должен выделить сущности предметной области. Сущностью предметной области называется абстрактное представление группы объектов с одинаковыми свойствами. Например, молоко, сыр, сметана – это конкретные продукты, но все вместе они относятся к сущности «продукция молокозавода» или «товар». Сущности предметной области описываются атрибутами. Атрибуты сущности – это абстрактные характеристики сущности, конкретные значения которых определяют конкретный экземпляр сущности. Например, сущность «продукция молокозавода» может описываться следующими атрибутами: наименование продукции, тип упаковки, вес, жирность. Если задать этим атрибутам конкретные значения, то мы получим описание конкретного продукта, выпускаемого молокозаводом. Например, молоко в тетрапаке весом 0.5л. и жирностью 3.2%.

После того как выделены все основные сущности и выбраны их атрибуты наступает третий этап проектирования. Разработчик должен определить отношения между сущностями. Отношением между сущностями называется та взаимосвязь, в которой сущности находятся в реальном мире. Например, если есть две сущности «поставщики» и «товары», то очевидно они связаны отношением «поставка товаров поставщиками». Начинающим проектировщикам и разработчикам желательно описывать отношение двумя предложениями. Первое предложение должно описывать отношение с позиции одной сущности, второе – с позиции другой. Например, в случае с поставками товаров описание должно звучать так:

1. Один поставщик может поставлять много товаров.
2. Один товар может поставляться многими поставщиками.

Приведем еще один пример. Рассмотрим сущности «автомобили» и «владельцы автомобилей». Между ними имеется отношение «владения автомобилем». Его описание будет выглядеть так:

1. Один владелец может владеть многими автомобилями.
2. Один автомобиль может принадлежать только одному владельцу.

Подобные описания отношений между сущностями называются ограничениями предметной области.

Замечание 1

Результатом первых трех этапов проектирования становится концептуальная модель базы данных. Обычно ее изображают в виде диаграммы.

Инфологическое проектирование

Идентификация сущностей составляет смысловую основу инфологического проектирования. Сущность здесь – это такой объект (абстрактный или конкретный), информация о котором будет накапливаться в системе. В инфологической модели предметной области в понятных пользователю терминах, которые не зависят от конкретной реализации БД, описывается структура и динамические свойства предметной области. Но термины, при этом берутся в типовых масштабах. То есть, описание выражается не через отдельные объекты предметной области и их взаимосвязи, а через:

• описание типов объектов,
• ограничения целостности, связанные с описанным типом,
• процессы, приводящие к эволюции предметной области – переходу её в другое состояние.

Инфологическую модель можно создавать с помощью нескольких методов и подходов:

1. Функциональный подход отталкивается от поставленных задач. Функциональным он называется, потому что применяется, если известны функции и задачи лиц, которые с помощью проектируемой базы данных будут обслуживать свои информационные потребности.
2. Предметный подход во главу угла ставит сведения об информации, которая будет содержаться в базе данных, при том, что структура запросов может не быть определена. В этом случае в исследованиях предметной области ориентируются на её максимально адекватное отображение в базе данных в контексте полного спектра предполагаемых информационных запросов.
3. Комплексный подход по методу «сущность-связь» объединяет достоинства двух предыдущих. Метод сводится к разделению всей предметной области на локальные части, которые моделируются по отдельности, а затем вновь объединяются в цельную область.

Поскольку использование метода «сущность-связь» является комбинированным способом проектирования на данном этапе, он чаще других становится приоритетным.

Локальные представления при методическом разделении должны, по возможности, включать в себя информацию, которой бы хватило для решения обособленной задачи или для обеспечения запросов какой-то группы потенциальных пользователей. Каждая из этих областей содержит порядка 6-7 сущностей и соответствует какому-либо отдельному внешнему приложению.

Зависимость сущностей отражается в разделении их на сильные (базовые, родительские) и слабые (дочерние). Сильная сущность (например, читатель в библиотеке) может существовать в БД сама по себе, а слабая сущность (например, абонемент этого читателя) «привязывается» к сильной и отдельно не существует.

Для каждой отдельной сущности выбираются атрибуты (набор свойств), которые в зависимости от критерия могут быть:

• идентифицирующими (с уникальным значением для сущностей этого типа, что делает их потенциальными ключами) или описательными;
• однозначными или многозначными (с соответствующим количеством значений для экземпляра сущности);
• основными (независимыми от остальных атрибутов) или производными (вычисляемыми, исходя из значений иных атрибутов);
• простыми (неделимыми однокомпонентными) или составными (скомбинированными из нескольких компонентов).

После этого производится спецификация атрибута, спецификация связей в локальном представлении (с разделением на факультативные и обязательные) и объединение локальных представлений.При числе локальных областей до 4-5 их можно объединить за один шаг. В случае увеличения числа, бинарное объединение областей происходит в несколько этапов.

В ходе этого и других промежуточных этапов находит своё отражение итерационная природа проектирования, выражающаяся здесь в том, что для устранения противоречий необходимо возвращаться на этап моделирования локальных представлений для уточнения и изменения (например, для изменения одинаковых названий семантически разных объектов или для согласования атрибутов целостности на одинаковые атрибуты в разных приложениях).

Анализ нормальных форм

В базе данных создаваемой информационной системы все таблицы должны находиться в третьей нормальной форме.

Все 9 таблиц базы данных находятся по меньшей мере в первой нормальной форме, так как:

• определены все ключевые атрибуты и ни одно из ключевых полей не пусто;
• ни одна из строк не содержит ни в одном своем поле более одного значения (атомарность);
• все атрибуты зависят от первичного ключа.

Чтобы избежать невыполнения требований второй нормальной формы в таблице AVAILABILITY, создан первичный ключ этой таблицы, а ключи, связывающую эту таблицу с таблицами PHARMACY и PREPARATION, сделаны внешними ключами, сочетание значений которых должно быть уникальным. Таким образом, невозможна функциональная зависимость неключевого атрибута от части первичного ключа – идентификатора аптеки или идентификатора препарата.

Следовательно, все таблицы находятся и во второй нормальной форме.

Во всех таблицах не обнаружено и транзитивной зависимости – функциональной зависимости одного неключевого атрибута от другого неключевого атрибута. Следовательно, все 9 таблиц базы данных находятся в третьей нормальной форме.