Основы проектирования баз данных

ОСНОВЫ 
ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
БАЗ ДАННЫХ

А.В. КУЗИН

Москва
ИНФРА-М
2025

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

УДК 004.65(075.32)
ББК 16.353я723
 
К89

Кузин А.В.

К89

  
Основы проектирования баз данных : учебное пособие / А.В. Ку
зин. — М.: ИНФРА-М, 2025. — 229 с. — (Среднее профессиональное 
образование). — DOI 10.12737/1096072.

ISBN 978-5-16-016312-3 (print)
ISBN 978-5-16-108611-7 (online)

В учебном пособии рассмотрены базовые вопросы теории проекти
рования баз данных, использование системы управления базами данных 
(СУБД) Access для создания баз данных, особенности разработки пользовательских приложений на основе СУБД Microsoft Access, а также архитектура системы баз данных.

Соответствует требованиям федеральных государственных образова
тельных стандартов среднего профессионального образования последнего 
поколения.

Для студентов средних профессиональных учебных заведений, обуча
ющихся по направлению «Информационные системы».

УДК 004.65(075.32)

ББК 16.353я723

Р е ц е н з е н т :

В.Л. Симонов, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры 

информационных систем Российского государственного социального 
университета

ISBN 978-5-16-016312-3 (print)
ISBN 978-5-16-108611-7 (online)
© Кузин А.В., 2024

Предисловие

За последние годы в нашей стране произошли значительные 
перемены, которые не могли не затронуть области информатики и вычислительной техники. Всего каких-нибудь 10 лет 
назад работа с базами данных и электронными таблицами 
была уделом профессио нальных программистов. Системы 
управления базами данных (СУБД) не были предназначены 
для широкого пользователя. Их основным потребителем был 
военно-промышленный комплекс. С появлением огромного 
числа банков, акционерных обществ и частных компаний 
ситуация резко изменилась. В настоящее время обработка 
и хранение информации являются важнейшими задачами. 
Потеря информации или ее несвоевременное получение могут 
обернуться потерей денег. Именно этими обстоятельствами 
можно объяснить столь быстрый рост компьютерной техники и стремительное развитие электронных таблиц и СУБД 
в нашей стране и за рубежом. Для оперативного, гибкого и эффективного управления предприятиями, фирмами и организациями различных форм собственности, телекоммуникационными средствами гражданского и военного назначения, 
информационно-вычислительными, экологическими, радиолокационными и радионавигационными системами широко 
внедряются системы автоматизированного управления, ядром 
которых являются базы данных (БД). При большом объеме 
информации и сложности производимых с ней операций 
проблема эффективности средств организации хранения, доступа и обработки данных приобретает особое значение. Важность и значимость БД в современной жизни определяют 
серьезные требования, предъявляемые к квалификации специалистов, создающих приложения на их основе.
В предлагаемом учебном пособии, предназначенном 
для студентов среднего профессио нального образования, обу

Предисловие

чающихся по специальности «Информационные системы», 
рассматриваются базовые вопросы теории проектирования 
БД и особенности разработки пользовательских приложений 
на основе СУБД Microsoft Access.
Целью изучения дисциплины «Основы проектирования 
баз данных» является формирование у будущих специалистов 
теоретических знаний  и практических навыков по использованию современных программных средств для решения широкого спектра задач в различных областях, а именно: ознакомление студентов с основами теории БД и СУБД, привитие 
навыков проектирования БД с использованием современных 
реляционных СУБД, изучение основ языка SQL.
В результате изучения дисциплины обучающийся будет:
знать
 
• основы теории БД;
 
• модели данных;
 
• особенности реляционной  модели и проектирование БД;
 
• изобразительные средства, используемые в ER (Entity 
Relationship)-моделировании;
 
• язык запросов SQL;
уметь
 
• проектировать реляционную БД;
 
• использовать язык запросов для программного извлечения 
сведений из базы;
владеть
 
• основами реляционной  алгебры;
 
• принципами проектирования БД, обеспечения непротиворечивости и целостности данных, средствами проектирования структур БД.

Глава 1. 

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
БАЗ ДАННЫХ

1.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И НАЗНАЧЕНИЕ БАЗ ДАННЫХ. 
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ

С самого начала развития вычислительной техники образовались два основных направления ее использования.
Первое направление — применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов, которые слишком 
долго или вообще невозможно производить вручную.
Второе направление — это использование средств вычислительной техники в автоматических или автоматизированных информационных системах. В самом широком 
смысле информационная система представляет собой программный комплекс, функции которого состоят в поддержке 
надежного хранения информации в памяти компьютера, выполнении специфических для данного приложения преобразований информации и (или) вычислений, предоставлении 
пользователям удобного и легко осваиваемого интерфейса. 
Обыч но объемы информации, с которыми приходится иметь 
дело таким системам, довольно велики, а сама информация 
имеет достаточно сложную структуру. Классическими примерами информационных систем являются банковские системы, 
системы резервирования авиационных или железнодорожных 
билетов, мест в гостиницах и т.д.
Второе направление возникло несколько позже первого. Это связано с тем, что на заре вычислительной техники компьютеры обладали ограниченными возможностями. Надежное и долговременное хранение информации 
возможно только при наличии запоминающих устройств, 

Глава 1. Основы теории проектирования баз данных

сохраняющих информацию после выключения электрического питания. Оперативная память этим свойством 
обыч но не обладает. Используемые в ранних ЭВМ два вида 
устройств внешней памяти, магнитные ленты и барабаны, 
были несовершенными. Емкость магнитных лент была достаточно велика, но по своей физической природе они обеспечивали последовательный доступ к данным. Магнитные 
барабаны давали возможность произвольного доступа 
к данным, но имели ограниченный размер. Появление соответствующих носителей данных, в первую очередь, жестких 
дисков, дало толчок к работам по созданию информационных компьютерных систем.
Основу любой информационной системы составляет 
БД — это набор данных, которые организованы специальным 
образом.
Файл — это место фактического хранения информации. 
В файле различают структуру и собственно данные. Структура файла остается неизменной, а информация (данные) 
может изменяться при операциях обращения к файлу. В качестве основной структурообразующей единицы хранимых 
данных принимается хранимая запись. Хранимые записи 
состоят из фиксированной совокупности полей, служащих 
для представления значений какого-либо типа (чисел, литерных строк, дат, булевских значений, денежных единиц 
и т.д.) и могут иметь формат фиксированной или переменной 
длины. Полям, как правило, присваиваются уникальные 
в данной базе имена, ассоциируемые с предметной областью. 
Если в качестве примера базы данных рассмотреть картотеку 
сотрудников некоторого абстрактного предприятия, то единицей хранимых данных может быть запись персо нальной 
информации по каждому сотруднику с полями: табельный 
номер (формат поля — целое число); фамилия, имя, отчество 
(формат поля — литерная строка определенной длины); дата 
рождения (формат поля — дата); заработная плата (формат — 
действительное число) и т.д.

1.1. Определение и назначение баз данных. Системы управления базами данных

Информационные системы ориентированы главным 
образом на хранение, выбор и модификацию постоянно существующей информации. Структура информации зачастую 
очень сложна, и хотя структуры данных различны в разных 
информационных системах, между ними часто бывает много 
общего. На начальном этапе использования вычислительной 
техники для управления информацией проблемы структуризации данных решались индивидуально в каждой информационной системе.
Поскольку информационные системы требуют сложных 
структур данных, эти дополнительные индивидуальные 
средства управления данными являлись существенной частью 
информационных систем и практически повторялись от одной 
системы к другой. Стремление выделить и обобщить общую 
часть информационных систем, ответственную за управление 
сложно структурированными данными, явилось первой побудительной причиной создания СУБД.
В наиболее полном варианте СУБД может иметь следующие компоненты:
 
• среда пользователя, дающая возможность непосредственного управления данными с клавиатуры;
 
• алгоритмический язык для программирования прикладных 
систем обработки данных, реализованный как интерпретатор. Последний позволяет быстро создавать и отлаживать 
программы;
 
• компилятор для придания завершенной программе вида готового коммерческого продукта в форме независимого exeфайла;
 
• программы-утилиты быстрого программирования рутинных операций (генераторы отчетов, форм, таблиц, 
экранов, меню и других приложений).
Собственно СУБД — это инструментальная оболочка пользователя. В силу того, что такая среда ориентирована на немедленное удовлетворение его запросов, это всегда системаинтерпретатор. Наличие в СУБД языка программирования 

Глава 1. Основы теории проектирования баз данных

позволяет создавать сложные системы обработки данных, 
ориентированные под конкретные задачи и под конкретного 
пользователя.

1.2. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ БАЗ ДАННЫХ

Автоматизированные информационные системы (АИС), 
основу которых составляют БД, появились в 1960-х гг. в военной промышленности и в бизнесе — там, где были накоплены значительные объемы полезных данных. Первоначально АИС были ориентированы лишь на работу с информацией фактического характера — числовыми или текстовыми 
характеристиками объектов. Затем, по мере развития техники, 
появилась возможность обрабатывать текстовую информацию 
на естественном языке.
Принципы хранения разных видов информации в АИС 
сходны, но алгоритмы ее обработки определяются характером 
информационных ресурсов. Соответственно, были выделены 
два класса АИС: документальные и фактографические.
Документальные АИС служат для работы с документами 
на естественном языке. Наиболее распространенный тип документальных АИС — информационно-поисковые системы, 
предназначенные для накопления и подбора докумен тов, удовлетворяющих заданным критериям. Они могут выполнять 
просмотр и подборку монографий, публикаций в периодике, 
сообщений пресс-агентств, текстов законодательных актов 
и т.д.
Фактографические АИС оперируют фактическими сведениями, представленными в формализованном виде. Фактографические АИС используются для решения задач обработки данных.
Обработка данных — специальный класс решаемых 
на ЭВМ задач, связанных с вводом, хранением, сортировкой, 
отбором и группировкой записей данных однородной структуры. Задачи этого класса решаются при учете товаров в мага

1.3. Информационная модель данных, ее состав...

зинах и на складах, начислении зарплаты, управлении производством, финансами, телекоммуникациями.
Различают фактографические АИС оперативной обработки данных, подразумевающие быстрое обслуживание относительно простых запросов от большого числа пользователей, 
и фактографические АИС аналитической обработки, ориентированные на выполнение сложных запросов, требующих:
 
• проведения статистической обработки исторических (накопленных за некоторый промежуток времени) данных;
 
• моделирования процессов предметной области;
 
• прогнозирования развития этих процессов.
Таким образом, применение АИС и БД характеризуется, 
но не ограничивается, следующими областями:
 
• организация хранилищ данных;
 
• системы анализа данных;
 
• системы принятия решений;
 
• мобильные и персональные БД;
 
• географические БД;
 
• мультимедиа БД;
 
• распределенные информационные системы;
 
• базы данных для всемирной сети World Wide Web.

1.3. ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ, 
ЕЕ СОСТАВ (КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ, ЛОГИЧЕСКАЯ 
И ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛИ)

Каждая информационная система в зависимости от ее назначения имеет дело с той или иной частью конкретного мира, 
которую принято называть предметной областью информационной системы. Анализ предметной области является необходимым начальным этапом разработки любой информационной системы. Именно на этом этапе определяются информационные потребности всей совокупности пользователей 
будущей системы, которые, в свою очередь, предопределяют 
содержание ее БД. Предметная область данной информаци

Глава 1. Основы теории проектирования баз данных

онной системы рассматривается, прежде всего, как некоторая 
совокупность реальных объектов, которые представляют интерес для ее пользователей. Примерами объектов предметной 
области могут служить персо нальные ЭВМ, программные 
продукты, их пользователи. Каждый из них обладает определенным набором свойств (атрибутов). Так, компьютер характеризуется названием фирмы-производителя, идентификатором модели, типом микропроцессора, объемом оперативной 
и внешней памяти, типом графической карты и т.д.
Информационный объект — это описание некоторой сущности предметной области — реального объекта, процесса, 
явления или события. Информационный объект (сущность) 
образуется совокупностью логически взаимосвязанных атрибутов (свойств), представляющих качественные и количественные характеристики объекта (сущности).
Между объектами предметной области могут существовать 
связи, имеющие различный содержательный смысл. Эти связи 
могут быть обязательными или факультативными.
Если вновь порожденный объект оказывается по необходимости связанным с каким-либо объектом предметной области, 
то между этими двумя объектами существует обязательная 
связь. В противном случае связь является факультативной 
(необязательной).
Обязательная связь «ЗАМЕЩАЕТ» существует, например, 
между двумя объектами СОТРУДНИК и ДОЛЖНОСТЬ 
в предметной области кадровой информационной системы. 
Каждый принимаемый в организацию сотрудник зачисляется на какую-либо должность, и не может быть сотрудника, 
не замещающего какой-либо должности. В то же время связь 
«ЗАМЕЩАЕТСЯ» между типами объектов СОТРУДНИК 
и ДОЛЖНОСТЬ является факультативной, поскольку могут 
существовать вакантные должности.
Совокупность объектов предметной области и связей 
между ними характеризует структуру предметной области 
(типовую).