Современные системы управления базами данных (СУБД) и их применение

ВСЕРОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ВИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ 

КАФЕДРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ  ИНФОРМАЦИИ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа 

по дисциплине «Информатика»

на тему

«Современные  системы управления базами данных (СУБД) и их применение»  
 
 
 

Исполнитель:                           

специальность                                       

группа                                                         

№ зачетной книжки                

Руководитель:                      А. В. Парфенова  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Москва

2006

     Оглавление 

     Введение.........................................................................................................3

     Теоретическая часть......................................................................................4

     Практическая часть.....................................................................................14

     Список  использованной литературы.........................................................26 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 

     Современные информационные системы организованного управления предназначены оказывать помощь специалистам, руководителям, принимающим решения, в получении им своевременной , достоверной, в необходимом количестве информации, созданий условий для организации автоматизированных офисов, проведения с применением компьютеров и средств связи оперативных совещаний, сопровождаемых звуковым и видеорядом. Достигается это переходом на новую информационную технологию [3, C. 223].

     Современные информационные системы, основанные на концепции интеграции данных, характеризуются огромными объемами хранимых данных, сложной организацией, необходимостью удовлетворять разнообразные требования многочисленных пользователей [1, С. 560].

     Данная  курсовая работа направлена на изучение представления о базах данных (БД), возможностях систем управления базами данных (СУБД) и их использовании.

     Цель  курсовой работы — ознакомиться с  функциональными возможностями  СУБД и общей методологией использования  этих программных средств в профессиональной работе, связанной с организацией хранения и обработки данных.

     При выполнении практической части курсовой работы, посвященной реализации экономической  задачи на ПК, где необходимо определить и представить в таблице за каждый период совокупный доход и расход, прибыль, абсолютное и относительное изменение исчисленных показателей, ввести текущее значение даты между таблицей и ее названием и по данным таблицы построить гистограмму с заголовком, названием осей координат и легендой, использован пакет прикладных программ: табличный процессор Microsoft Excel и Microsoft Access из состава профессионального выпуска Microsoft Office для Windows XP Professional.

     Для оформления курсовой работы использован  пакет прикладных программ Microsoft Office и приложение Microsoft Word из состава профессионального выпуска Microsoft Office для Windows XP Professional.

     Для выполнения курсовой работы использован  компьютер Intel(R) Pentium(R) 4 CPU 2.80GHz 2.81 ГГц, 1,00 ГБ ОЗУ, система Microsoft Windows XP Professional версия 2002 Service Pack 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Теоретическая часть 

     1. База данных  и виды моделей данных

     Цель  любой информационной системы —  обработка данных об объектах реального  мира. Существует множество определений базы данных. Некоторые из них имеют право на существование. Другие устарели и не соответствуют современным представлениям. Так, в ранних определениях базы данных указывалось на их неизбыточность, отсутствие дублирования данных. На самом деле это не так. В базах данных может наблюдаться избыточность информации. Она может быть вызвана спецификой используемой модели данных, не позволяющей полностью устранить дублирование, или технологическими факторами (обеспечение большей надежности, сокращение времени реакции системы и др.). Но это должна быть управляемая избыточность, причины и цели возникновения которой известны администратору базы данных, и управляются как им, так и СУБД.

     База  данных (БД) представляет совокупность взаимосвязанных, хранящихся вместе данных при наличии такой минимальной избыточности, которая допускает их использование оптимальным образом для одного или нескольких приложений; данные запоминаются так, чтобы они были независимы от использующих их программ; для добавления новых или модификации существующих данных, а также для поиска данных в базе данных применяется общий управляемый способ [2, C. 241-243].

     Создавая  базу данных, пользователь стремится  упорядочить информацию по различным  признакам и быстро извлекать  выборку с произвольным сочетанием признаков. Сделать это возможно, только если данные структурированы, т.е. если введены соглашения о способах представления данных.

     Пользователями  базы данных могут быть различные  прикладные программы, программные  комплексы, а также специалисты  предметной области, выступающие в  роли потребителей или источников данных, называемые конечными пользователями. В современной технологии баз данных предполагается, что создание базы данных, ее поддержка и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляются централизованно с помощью специального программного инструментария — системы управления базами данных. Это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.

     Централизованный  характер управления данными в базе данных предполагает необходимость существования некоторого лица (группы лиц), на которое возлагаются функции администрирования данными, хранимыми в базе.

     Классификация баз данных. По технологии обработки данных базы данных подразделяются на централизованные и распределенные. Централизованная база данных хранится в памяти одной вычислительной системы. Если эта вычислительная система является компонентом сети ЭВМ, возможен распределенный доступ к такой базе. Такой способ использования баз данных часто применяют в локальных сетях ПК. Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ЭВМ вычислительной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД). По способу доступа к данным базы данных разделяются на базы данных с локальным доступом и базы данных с удаленным (сетевым) доступом.

     Системы централизованных баз данных с сетевым  доступом предполагают различные архитектуры  подобных систем:

• файл-сервер;
• клиент-сервер.

     Файл-сервер. Архитектура систем БД с сетевым доступом предполагает выделение одной из машин сети в качестве центральной (сервер файлов). На такой машине хранится совместно используемая централизованная БД. Все другие машины сети выполняют функции рабочих станций, с помощью которых поддерживается доступ пользовательской системы к централизованной базе данных. Файлы базы данных в соответствии с пользовательскими запросами передаются на рабочие станции, где в основном и производится обработка. При большой интенсивности доступа к одним и тем же данным производительность информационной системы падает. Пользователи могут создавать также на рабочих станциях локальные БД, которые используются ими монопольно.

     Клиент-сервер. В этой концепции подразумевается, что помимо хранения централизованной базы данных центральная машина (сервер базы данных) должна обеспечивать выполнение основного объема обработки данных. Запрос на данные, выдаваемый клиентом (рабочей станцией), порождает поиск и извлечение данных на сервере. Извлеченные данные (но не файлы) транспортируются по сети от сервера к клиенту. Спецификой архитектуры клиент-сервер является использование языка запросов SQL.

     Понятие базы данных тесно связано с такими понятиями структурных элементов, как поле, запись, файл (таблица). В структуре записи файла указываются поля, значения которых являются ключами: первичными (ПК), которые идентифицируют экземпляр записи, и вторичными (ВК), которые выполняют роль поисковых или группировочных признаков (по значению вторичного ключа можно найти несколько записей).

     Ядром любой базы данных является модель данных. Модель данных представляет собой  множество структур данных, ограничений  целостности и операций манипулирования  данными. С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними. Модель данных — совокупность структур данных и операций их обработки.

СУБД  основывается на использовании иерархической, сетевой или реляционной модели, на комбинации этих моделей или на некотором их множестве.

     Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой  по определенным правилам. Объекты, связанные иерархическими отношениями, образуют ориентированный граф (перевернутое дерево), вид которого представлен на рис. 1. К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь.

     Рис. 1. Графическое изображение иерархической структуры БД 

     В сетевой структуре при тех  же основных понятиях (уровень, узел, связь) каждый элемент может быть связан с любым другим элементом. На рис. 2 изображена сетевая структура базы данных в виде графа.

     Рис. 2. Графическое изображение сетевой структуры 

     Реляционные модели данных характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления для обработки данных. Отношения представлены в виде таблиц, строки которых соответствуют кортежам или записям, а столбцы — атрибутам отношений, доменам, полям [1, С. 561-567]. 

2. Функциональные возможности СУБД

     Системой  управления базами данных называют программную  систему, предназначенную для создания на ЭВМ общей базы данных, используемой для решения множества задач. Подобные системы служат для поддержания базы данных в актуальном состоянии и обеспечивают эффективный доступ пользователей к содержащимся в ней данным в рамках предоставленных пользователям полномочий. СУБД предназначена для централизованного управления базой данных в интересах всех работающих в этой системе.

     По  степени универсальности различают  два класса СУБД:

• системы общего назначения;
• специализированные системы.

     СУБД  общего назначения не ориентированы  на какую-либо предметную область или  на информационные потребности какой-либо группы пользователей. Специализированные СУБД создаются в редких случаях при невозможности или нецелесообразности использования СУБД общего назначения. Рассмотрим основные характеристики некоторых СУБД — лидеров на рынке программ, предназначенных как для разработчиков информационных систем, так и для конечных пользователей. В рассматриваемую группу программных продуктов вошли:

     dBASE IV 2.0, компании Borland International;

     Microsoft Access 2.0;

     Microsoft FoxPro 2.6 for DOS;

     Microsoft FoxPro 2.6 for Windows, корпорации Microsoft Corp;

     Paradox for DOS 4.5;

     Paradox for Windows, версия 4.5 компании Borland.

     В таблице 1 показаны места (условные), которые  занимают рассматриваемые программные  средства относительно друг друга. Например, 1 — означает, что в указанной позиции данная программа обладает лучшими характеристиками, 5 — худшими, нет — указанной характеристикой данная программа не обладает.

     Таблица 1. Характеристики СУБД

     Производительность  СУБД оценивается:

• временем выполнения запросов;
• скоростью поиска информации в неиндексированных полях;
• временем выполнения операций импортирования базы данных из других форматов;
• скоростью создания индексов и выполнения таких массовых операций, как обновление, вставка, удаление данных;
• максимальным числом параллельных обращений к данным в многопользовательском режиме;
• временем генерации отчета.

На  производительность СУБД оказывают  влияние два фактора:

• СУБД, которые следят за соблюдением целостности данных, несут дополнительную нагрузку, которую не испытывают другие программы;
• производительность собственных прикладных программ сильно зависит от правильного проектирования и построения базы данных.

     Обеспечение целостности данных на уровне базы данных подразумевает наличие средств, позволяющих удостовериться, что информация в базе данных всегда остается корректной и полной. Должны быть установлены правила целостности, и они должны храниться вместе с базой данных и соблюдаться на глобальном уровне. Целостность данных должна обеспечиваться независимо от того, каким образом данные заносятся в память (в интерактивном режиме, посредством импорта или с помощью специальной программы).

     К средствам обеспечения целостности  данных на уровне СУБД относятся:

• встроенные средства для назначения первичного ключа, в том числе средства для работы с типом полей с автоматическим приращением, когда СУБД самостоятельно присваивает новое уникальное значение;
• средства поддержания ссылочной целостности, которые обеспечивают запись информации о связях таблиц и автоматически пресекают любую операцию, приводящую к нарушению ссылочной целостности.

     Некоторые СУБД предусматривают средства обеспечения  безопасности данных. Такие средства обеспечивают выполнение следующих операций:

• шифрование прикладных программ;
• шифрование данных;
• защиту паролем;
• ограничение уровня доступа (к базе данных, к таблице, к словарю, для пользователя).

     Практически все рассматриваемые СУБД предназначены  для работы в многопользовательских  средах, но обладают для этого различными возможностями. Обработка данных в многопользовательских средах предполагает выполнение программным продуктом следующих функций:

• блокировку базы данных, файла, записи, поля;
• идентификацию станции, установившей блокировку;
• обновление информации после модификации;
• контроль за временем и повторение обращения;
• обработку транзакций (транзакция — последовательность операций пользователя над базой данных, которая сохраняет ее логическую целостность);
• работу с сетевыми системами (LAN Manager, NetWare, Unix).

     Импорт-экспорт отражает:

• возможность обработки СУБД информации, подготовленной другими программными средствами;
• возможность использования другими программами данных, сформированных средствами рассматриваемой СУБД.

     Язык  запросов SQL (Structured Query Language) реализован в целом ряде популярных СУБД для различных типов ЭВМ либо как базовый, либо как альтернативный. В силу своего широкого использования является международным стандартом языка запросов. Язык SQL предоставляет развитые возможности как конечным пользователям, так и специалистам в области обработки данных.

     Совместимость с SQL-системами играет большую роль, когда предполагается проведение работы с корпоративными данными. СУБД, хорошо подготовленные к работе в качестве средств первичной обработки информации для SQL-систем, могут открыть двери в системы с архитектурой клиент-сервер.

     СУБД  имеют доступ к данным SQL в следующих  случаях:

• базы данных совместимы с ODBC (Open Database Connectivity —открытое соединение баз данных);
• реализована естественная поддержка SQL-баз данных;
• возможна реализация SQL-запросов локальных данных.

     Многие  СУБД могут “прозрачно” подключаться к входным SQL-подсистемам с помощью  ODBC или драйверов, являющихся их частью, поэтому существует возможность создания прикладных программ для них. Некоторые программные продукты совместимы также с SQL при обработке интерактивных запросов на получение данных, находящихся на сервере или на рабочем месте.

     СУБД, ориентированные на разработчиков, обладают развитыми средствами для создания приложений. К элементам инструментария разработки приложений можно отнести:

• мощные языки программирования;
• средства реализации меню, экранных форм ввода-вывода данных и генерации отчетов;
• средства генерации приложений (прикладных программ);
• генерацию исполнимых файлов.

     Функциональные  возможности моделей данных доступны пользователю СУБД благодаря ее языковым средствам. Языковые средства используются для выполнения двух основных функций:

• описания представления базы данных;
• выполнения операций манипулирования данными.

     Первая  из этих функций обеспечивается языком описания (определения) данных (ЯОД). Описание базы данных средствами ЯОД называется схемой базы данных. Оно включает описание структуры базы данных и налагаемых на нее ограничений целостности в рамках тех правил, которые регламентированы моделью данных используемой СУБД. ЯОД некоторых СУБД обеспечивают также возможности задания ограничений доступа к данным или полномочий пользователей. ЯОД не всегда синтаксически оформляется в виде самостоятельного языка. Он может быть составной частью единого языка данных, сочетающего возможности определения данных и манипулирования данными.

     Язык  манипулирования данными (ЯМД) позволяет  запрашивать предусмотренные в  системе операции над данными  из базы данных.

     Имеются многочисленные примеры языков СУБД, объединяющих возможности описания данных и манипулирования данными в единых синтаксических рамках. Популярным языком такого рода является реляционный язык SQL [1, С. 575-580]. 

     3. Основы технологии работы в СУБД

     Команды для выполнения типовых  операций

     При работе с СУБД на экран выводятся  рабочее поле и панель управления. Панель управления при этом включает меню, вспомогательную область управления и строку подсказки. Расположение этих областей на экране может быть произвольным и зависит от особенностей конкретной программы. Некоторые СУБД позволяют выводить на экран окно директив (командное окно) или строку команд.

     Строка  меню содержит основные режимы программы. Выбрав один из них, пользователь получает доступ к ниспадающему подменю, содержащему  перечень входящих в него команд. В  результате выбора некоторых команд ниспадающего меню появляются дополнительные подменю.

     Вспомогательная область управления включает:

• строку состояния;
• панели инструментов;
• вертикальную и горизонтальную линейки прокрутки.

     Строка  подсказки предназначена для  выдачи сообщений пользователю относительно его возможных действий в данный момент.

     Важная  особенность СУБД — использование  буфера промежуточного хранения при  выполнении ряда операций. Буфер используется при выполнении команд копирования  и перемещения для временного хранения копируемых или перемещаемых данных, после чего они направляются по новому адресу. При удалении данных они также перемещаются в буфер. Содержимое буфера сохраняется до тех пор, пока в него не будет записана новая порция данных.

     Программы СУБД имеют достаточное количество команд, у каждой из которых возможны различные параметры (опции). Такая система команд совместно с дополнительными опциями образует меню со своими особенностями для каждого типа СУБД. Выбор определенной команды из меню производится одним из следующих двух способов:

• наведением курсора на выбранную в меню команду при помощи клавиш управления курсором и нажатием клавиши ввода;
• вводом с клавиатуры первой буквы выбранной команды.

     Получить  дополнительную информацию о командах, составляющих меню СУБД, и их использовании можно, войдя в режим помощи.

     Несмотря  на особенности СУБД, совокупность команд, предоставляемых в распоряжение пользователю некоторой усредненной  системой управления базами данных, может  быть разбита на следующие типовые  группы:

• команды для работы с файлами;
• команды редактирования;
• команды форматирования;
• команды для работы с окнами;
• команды для работы в основных режимах СУБД (таблица, форма, запрос, отчет);
• получение справочной информации.

     При работе с файлами программа дает возможность пользователю:

• создавать новые объекты базы данных;
• сохранять и переименовывать ранее созданные объекты;
• открывать уже существующие базы данных;
• закрывать ранее открытые объекты;
• выводить на принтер объекты базы данных.