Основы работы с базами данных

Основы работы с базами данных

2-е издание, исправленное

Грошев А.С.

Национальный Открытый Университет “ИНТУИТ”
2016

2

Основы работы с базами данных/ А.С. Грошев - М.: Национальный Открытый Университет
“ИНТУИТ”, 2016

Излагаются принципы проектирования и использования баз данных, как важнейшего компонента
современных информационных систем. Рассмотрены вопросы практической работы с базами данных
в системах Visual FoxPro, Access и SQL Server
1. Рассмотрена терминология, используемая в теории баз данных, на стадии проектирования и
практической работы с базами данных. Приведены сведения о базах данных, как важнейшем
компоненте информационных систем, об общих принципах проектирования этих систем. 2.
Разобраны принципы классификации баз данных. Наибольшее внимание уделяется реляционным
базам данных, как основным в настоящее время, рассмотрены некоторые теоретические вопросы
реляционной теории. 3. Рассмотрены основные этапы проектирования информационной системы и ее
базы данных: текстовое описание задачи, построение концептуальной и физической модели в
системе CASE Studio, генерация программного кода для создания базы данных. 4. Рассмотрены
основные возможности и особенности СУБД Visual FoxPro. Разобраны последовательность создания
базы данных в этой системе, стандартные режимы работы с таблицами базы данных, назначение и
виды экранных форм при работе с базами данных, последовательность разработки форм с помощью
Мастера, виды и свойства объектов экранных форм, модификация ее в Конструкторе.Рассмотрены
назначение и виды отчетов, запросов и проектов при работе с базами данных и последовательность
их создания. Даются 2 способа создания проекта: простейшего на основе одной экранной формы и
созданного с помощью Мастера приложений. Приведен синтаксис некоторых команд и функций
алгоритмического языка системы. 5. Рассмотрены основные возможности и особенности СУБД
Microsoft Office Access. Разобраны последовательность создания базы данных в этой системе,
стандартные режимы работы с таблицами, методы разработки экранных форм, отчетов, запросов,
html-страниц доступа к данным и проекта для работы с SQL-сервером. 6. Рассмотрены основные
возможности и особенности системы Microsoft SQL Server, особенности ее инсталляции. Разобраны
способы создания базы данных и работы с таблицами в программе Enterprise Manager. Приведены
краткие сведения по разработке клиентских приложений для работы с базами данных этой системы,
по возможностям систем Microsoft Access и Visual FoxPro по работе с базами данных системы
Microsoft SQL Server.

(c) ООО “ИНТУИТ.РУ”, 2006-2016
(c) Грошев А.С., 2006-2016

3

Общие сведения о проектировании информационных систем и баз
данных

Рассмотрена терминология, используемая в теории баз данных на стадии
проектирования и практической работы. Приведены сведения о базах данных как
важнейшем компоненте информационных систем, об общих принципах
проектирования этих систем. Цель: получение знаний по основной терминологии курса
и общих сведений о проектировании информационных систем.

Некоторые термины и определения, используемые при работе с
базами данных

Используемая терминология различна в теории реляционных баз данных, на стадии
проектирования концептуальной модели и при практической работе с физической
моделью и с базой данных, как это показано далее. Приведенные термины очень
важны, однако для начинающих изучать данный предмет могут оказаться сложными
для понимания. К этим формулировкам рекомендуется периодически возвращаться
(после изучения следующих разделов курса) для их четкого усвоения. Основная часть
первоисточников по теории баз данных, а также средства разработчиков используют
английскую терминологию, поэтому для большинства русских терминов приведены
соответствующие английские значения.

База данных (БД, database) - поименованная совокупность структурированных данных,
относящихся к определенной предметной области.

Предметная область - некоторая часть реально существующей системы,
функционирующая как самостоятельная единица. Полная предметная область может
представлять собой экономику страны или группы союзных государств, однако на
практике для информационных систем наибольшее значение имеет предметная область
масштаба отдельного предприятия или корпорации.

Система управления базами данных (СУБД) - комплекс программных и языковых
средств, необходимых для создания и модификации базы данных, добавления,
модификации, удаления, поиска и отбора информации, представления информации на
экране и в печатном виде, разграничения прав доступа к информации, выполнения
других операций с базой.

Реляционная БД - основной тип современных баз данных. Состоит из таблиц, между
которыми могут существовать связи по ключевым значениям.

Таблица базы данных (table) - регулярная структура, которая состоит из однотипных
строк (записей, records), разбитых на столбцы (поля, fields).

В теории реляционных баз данных синоним таблицы - отношение (relation), в котором
строка называется кортежем, а столбец называется атрибутом.

В концептуальной модели реляционной БД аналогом таблицы является сущность

4

(entity), с определенным набором свойств - атрибутов, способных принимать
определенные значения (набор допустимых значений - домен ).

Ключевой элемент таблицы (ключ, regular key) - такое ее поле (простой ключ) или
строковое выражение, образованное из значений нескольких полей (составной ключ),
по которому можно определить значения других полей для одной или нескольких
записей таблицы. На практике для использования ключей создаются индексы -
служебная информация, содержащая упорядоченные сведения о ключевых значениях.
В реляционной теории и концептуальной модели понятие “ключ” применяется для
атрибутов отношения или сущности.

Первичный ключ (primary key) - главный ключевой элемент, однозначно
идентифицирующий строку в таблице. Могут также существовать альтернативный
(candidate key) и уникальный (unique key) ключи, служащие также для идентификации
строк в таблице.

В реляционной теории первичный ключ - минимальный набор атрибутов, однозначно
идентифицирующий кортеж в отношении.

В концептуальной модели первичный ключ - минимальный набор атрибутов сущности,
однозначно идентифицирующий экземпляр сущности.

Связь (relation) - функциональная зависимость между объектами. В реляционных базах
данных между таблицами устанавливаются связи по ключам, один из которых в
главной (parent, родительской) таблице - первичный, второй - внешний ключ - во
внешней (child, дочерней) таблице, как правило, первичным не является и образует
связь “один ко многим” (1:N). В случае первичного внешнего ключа связь между
таблицами имеет тип “один к одному” (1:1). Информация о связях сохраняется в базе
данных.

Внешний ключ (foreign key) - ключевой элемент подчиненной (внешней, дочерней)
таблицы, значение которого совпадает со значением первичного ключа главной
(родительской) таблицы.

Ссылочная целостность данных (referential integrity) - набор правил, обеспечивающих
соответствие ключевых значений в связанных таблицах.

Хранимые процедуры (stored procedures) - программные модули, сохраняемые в базе
данных для выполнения определенных операций с информацией базы.

Триггеры (triggers) - хранимые процедуры, обеспечивающие соблюдение условий
ссылочной целостности данных в операциях изменения первичных ключей (возможно
каскадное изменение данных), удалении записей в главной таблице (каскадное
удаление в дочерних таблицах) и добавлении записей или изменении данных в
дочерних таблицах.

Объект (object) - элемент информационной системы, обладающий определенными
свойствами (properties) и определенным образом реагирующий на внешние события
(events).

5

Система - совокупность взаимодействующих между собой и с внешним окружением
объектов.

Репликация базы данных - создание копий базы данных (реплик), которые могут
обмениваться обновляемыми данными или реплицированными формами, отчетами или
другими объектами в результате выполнения процесса синхронизации.

Транзакция - изменение информации в базе в результате выполнения одной операции
или их последовательности, которое должно быть выполнено полностью или не
выполнено вообще. В СУБД существуют специальные механизмы обеспечения
транзакций.

Язык SQL (Structured Query Language) - универсальный язык работы с базами данных,
включающий возможности ее создания, модификации структуры, отбора данных по
запросам, модификации информации в базе и прочие операции манипулирования базой
данных.

Null - значение поля таблицы, показывающее, что информация в данном поле
отсутствует. Разрешение на возможность существования значения Null может
задаваться для отдельных полей таблицы.

Принципы проектирования информационных систем

Информационная система (ИС) - программно-аппаратный комплекс, предназначенный
для хранения и обработки информации какой-либо предметной области. База данных -
важнейший компонент любой информационной системы. Хорошо структурированная
информация в базе данных позволяет не только беспроблемно эксплуатировать
систему и выполнять ее текущее обслуживание, но и модифицировать и развивать ее
при модернизации предприятия и изменении информационных потоков,
законодательства и форм отчетности.

В настоящее время в эксплуатации на крупных предприятиях находятся комплексные
ИС управления предприятиями (КИС, корпоративные системы, ERP -системы), такие
как R/3 фирмы SAP, Oracle E-Business Suite, BaanERP. Среди российских разработок
приближаются по функциональности к системам класса ERP ” Галактика “, ” Флагман
“, ” Парус “.

По данным аналитической компании IDC за 2004 г., объем российского рынка
интегрированных систем управления предприятием (ИСУП) вырос на 52,8% и достиг
195 млн. долл. Уже третий год подряд темпы его роста превышают аналогичный
показатель ИТ отрасли в целом (1.1).

Таблица 1.1. Объем российского
рынка интегрированных систем

управления предприятием в 2004 г.
Название компании
Доля (%)

SAP
40,6

Oracle
22,8

6

Microsoft
10,9

Galaktika
8,2

1C
4,6

Epicor-Scala
3,7

BAAN
2,4

Остальное
6,8

ВСЕГО
195,15 млн. долл.

Многие ERP -системы могут устанавливаться и функционировать на различных
операционных системах и серверах баз данных (многоплатформенные системы). База
данных подобных систем состоит из нескольких тысяч таблиц (Baan ERP 5.0с - более
2500 таблиц информации по одному предприятию).

Любая сложная система для обеспечения ее надежного функционирования строится
как иерархическая система, состоящая из отдельных подсистем и модулей, которые
взаимодействуют между собой и используют общую базу данных.

На рис. 1.2 показан полный состав системы BaanERP версии 5.0с (меню
администратора системы) и состав модулей подсистемы ” Производство “.

7

Рис. 1.2.  Подсистемы и модули BaanERP 5.0c

На рис. 1.3 приведена схема подсистем и модулей КИС “Флагман”.

Рис. 1.3.  Схема подсистем и модулей КИС “Флагман”

Понимание принципов разработки, организации и функционирования подобных
систем, способов хранения и обработки информации необходимо каждому

8

современному специалисту.

При описании информационной системы предполагается, что она содержит два типа
сущностей: операционные сущности, которые выполняют какую-либо обработку
(некоторый аналог программы), и пассивные сущности, которые хранят информацию,
доступную для пополнения, изменения, поиска, чтения (база данных).

При проектировании сложных информационных систем используется метод
декомпозиции - система разбивается на составные части, которые связаны,
взаимодействуют друг с другом и образуют иерархическую структуру. Иерархический
характер сложных систем хорошо согласуется с принципом групповой разработки. В
этом случае деятельность каждого участника проекта ограничивается
соответствующим иерархическим уровнем.

Классический подход к разработке сложных систем представляет собой структурное
проектирование, при котором осуществляется алгоритмическая декомпозиция системы
по методу ” сверху вниз “. Именно в этом случае можно построить хорошо
функционирующую систему с общей базой данных, согласованными форматами
использования и обработки информации на всех участках, с оптимальным
взаимодействием всех подсистем.

Исторически сложилось так, что некоторые системы разрабатывались по методу ”
снизу вверх “: вначале создавались отдельные автоматизированные рабочие места
(АРМы), затем предпринимались попытки объединения их в единую информационную
систему. Подобные разработки для крупных систем не могут быть успешны.

При создании проекта информационной системы для проектирования ее базы данных
следует определить:

1. объекты информационной системы (сущности в концептуальной модели);
2. их свойства (атрибуты);
3. взаимодействие объектов (связи) и информационные потоки внутри и между

ними.

При этом очень важен анализ существующей практики реализации информационных
процессов и нормативной информации (законов, постановлений правительства,
отраслевых стандартов), определяющих необходимый объем и формат хранения и
передачи информации. Если радикальной перестройки сложившегося
информационного процесса не предвидится, следует учитывать имеющиеся формы
хранения и обработки информации в виде журналов, ведомостей, таблиц и т.п.
бумажных носителей.

Однако предварительно необходимо выполнить анализ возможности перехода на
новые системы учета, хранения и обработки информации, возможно, исходя из
имеющихся на рынке программных продуктов-аналогов, разработанных крупными
информационными компаниями и частично или полностью соответствующими
поставленной задаче.

9

Схема формирования информационной модели представлена на рис.1.4.

Рис. 1.4.  Схема формирования информационной модели

Концептуальная модель (см. рис.1.4) - отображает информационные объекты, их
свойства и связи между ними без указания способов физического хранения
информации (модель предметной области, иногда ее также называют информационно-
логической или инфологической моделью). Информационными объектами обычно
являются сущности - обособленные объекты или события, информацию о которых
необходимо сохранять, имеющие определенные наборы свойств - атрибутов.

Физическая модель - отражает все свойства (атрибуты) информационных объектов
базы и связи между ними с учетом способа их хранения - используемой СУБД.

Внутренняя модель - база данных, соответствующая определенной физической модели.

Внешняя модель - комплекс программных и аппаратных средств для работы с базой
данных, обеспечивающий процессы создания, хранения, редактирования, удаления и
поиска информации, а также решающий задачи выполнения необходимых расчетов и
создания выходных печатных форм.

Создание информационной системы ведется в несколько этапов, на каждом из которых
конкретизируются и уточняются элементы разрабатываемой системы.

Существуют различные типы схем, иллюстрирующих жизненный цикл разработки ИС.
На рис.1.5 показана каскадная схема с обратной связью.

10