Управление данными
Методическое пособие по выполнению курсовой работы
для студентов направлений
09.03.01 «Информатика и вычислительная техника»,
09.03.04 «Программная инженерия»,
09.03.02 «Информационные системы и технологии»
Красноярск 2017
ВВЕДЕНИЕ
Выполнение курсовой работы является важной составной частью в изучении дисциплины студентами направлений 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника», 09.03.04 «Программная инженерия», 09.03.02 «Информационные системы и технологии» всех форм обучения.
Цель курсовой работы - закрепление знаний и навыков, приобретаемых при изучении дисциплины на лекциях, лабораторно-практических, индивидуальных и самостоятельных занятиях по проектированию базы данных объекта исследования.
Задачи курсовой работы - приобретение практических навыков по:
- анализу и разработке моделей данных бизнес–процессов исследуемого объекта;
- логическому (концептуальному) проектированию по выбранной теме курсового проекта;
- проектированию на физическом уровне с учётом конкретной технологии и среды.
В отличие от лабораторных занятий, при выполнении курсовой работы все вопросы студентами решаются самостоятельно, во взаимосвязи между собой. Во время выполнения работы необходимо изучить специальную литературу для углубления знаний по вопросам, связанным с темой курсовой работы, использовать знания, полученные при изучении других предметов, найти рациональные решения с учётом противоречивых требований.
Таким образом, курсовая работа позволяет систематизировать знания по дисциплине, учит работать со специальной литературой, расширяет кругозор студента и готовит его к дальнейшей самостоятельной работе.
Выполнение курсовой работы позволит студентам освоить следующие компетенции:
у студентов направления 09.03.01 Информатика и вычислительная техника:
- способностью инсталлировать программное и аппаратное обеспечение для информационных и автоматизированных систем (ОПК-1);
- способностью разрабатывать модели компонентов информационных систем, включая модели баз данных и модели интерфейсов «человек - ЭВМ» (ПК-1);
- способностью разрабатывать компоненты аппаратно-программных комплексов и баз данных, используя современные инструментальные средства и технологии программирования (ПК-2);
у студентов направления 09.03.04 Программная инженерия:
- владение навыками использования операционных систем, сетевых технологий, средств разработки программного интерфейса, применения языков и методов формальных спецификаций, систем управления базами данных (ПК-2);
- готовность к использованию методов и инструментальных средств исследования объектов профессиональной деятельности (ПК-13);
- готовность применять основы информатики и программирования к проектированию, конструированию и тестированию программных продуктов (ОПК-3)
- способность осуществлять поиск, хранение, обработку и анализ информации из различных источников и баз данных, представлять ее в требуемом формате с использованием информационных, компьютерных и сетевых технологий (ОПК-4)
у студентов направления 09.03.02 «Информационные системы и технологии»
- владением архитектурой электронных вычислительных машин и систем (ОПК-2);
- владением навыками использования операционных систем, сетевых технологий, средств разработки программного интерфейса, применения языков и методов формальных спецификаций, систем управления базами данных (ПК-2);
СТРУКТУРА КУРСОВОЙ РАБОТЫ
Курсовой проект состоит из трех частей: текстовой, называемой пояснительной запиской, графической и программной разработки.
Пояснительная записка должна включать в указанной последовательности:
- титульный лист;
- задание на выполнение курсов;
- реферат;
- содержание;
- введение;
- основную часть;
- заключение;
- список использованных источников;
- приложения.
Пояснительная записка составляет, как правило, 30 страниц машинописного текста.
Графическая часть должна содержать:
- схему выполнения исследований;
- схемы алгоритмов;
- структуру базы данных и структуру таблиц;
- диаграммы “сущность-связь”.
Объем графической части должен быть не менее 3 листов формата А4.
Количество листов и их содержание определяется руководителем в зависимости от темы курсового проекта и указывается в задании на курсовой проект.
Программная разработка должна соответствовать техническому заданию и удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к программным продуктам. База данных курсового проекта должна быть разработана и реализована на Microsoft SQL Server 2008, программная реализация должна быть осуществлена на Microsoft Visual Studio 2008 Express C#.
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
Титульный лист является первым листом пояснительной записки и заполняется по форме, приведенной в приложении 1.
Задание на выполнение курсового проекта заполняется по форме, приведенной в приложении 2.
Реферат в соответствии с ГОСТ 7.32-91 должен содержать:
- сведения об объеме работы, количестве иллюстраций, таблиц, приложений, количестве использованных источников;
- перечень ключевых слов;
- текст реферата.
Перечень ключевых слов должен включать от 5 до 15 слов или словосочетаний из текста работы, которые в наибольшей мере характеризуют его содержание. Ключевые слова приводятся в именительном падеже и пишутся прописными буквами в строку через запятые.
Текст реферата должен отражать:
- объем разработки;
- цель работы;
- метод исследования;
- средства разработки;
- полученные результаты;
- основные конструктивные, технологические и технико-эксплутационные характеристики;
- прогнозные предположения о развитии разработок.
Если в работе не содержатся сведения по какой–либо из перечисленных конструктивных частей реферата, то в тексте реферата она опускается, при этом последовательность изложения сохраняется.
Содержание включает наименование всех разделов и подразделов, а также Введение, Заключение, Список использованных источников и перечень приложений с указанием номеров страниц, на которых они начинаются. Заголовки приводятся в той форме, в которой они даны в тексте, опускать отдельные слова не допускается.
Введение включает:
- краткое обоснование актуальности темы курсового проекта;
- объект и предмет исследования;
- цель и задачи проектирования баз данных;
- методику проектирования, используемые в работе.
Основная часть.
Основная часть курсового проекта включает 6 разделов. Ниже приведен примерный план основной части курсового проекта.
1 Теоретические основы проектирования и разработки баз данных (5%)
1.1 Основные принципы проектирования реляционных баз данных
1.2 Этапы физической реализации проектируемой базы данных
2 Существующая организация бизнес-процессов и процессов обработки данных исследуемого объекта по теме курсового проекта (7-10%)
3 Даталогическое и инфологическое проектирование базы данных по выбранной теме курсового проекта (20%)
3.1 Определение сущностей, атрибутов, взаимосвязей между сущностями, ключей
3.2 Построение ER-модели
3.3 Проведение процесса нормализации и денормализации
3.4 Анализ целостности данных представленной модели базы данных
3.5 Схема проектируемой базы данных
3.6 Преобразование ER-модели в реляционную модель
4 Физическая реализация проектируемой базы данных
4.1 Средства создания, изменения описания, удаления таблиц и данных
4.2 Формирование простых и сложных запросов к базе данных
4.3 Способы повышения производительности доступа к данным
4.4 Средства поддержания ссылочной и системной целостности базы данных
4.5 Хранимые процедуры, функции и представления
5 Описание программной разработки по созданию и ведению базы данных
5.1 Управляющая программа (меню или форма)
5.2 Вспомогательные меню
5.3 Формы
5.4 Отчеты
В зависимости от конкретной темы в основную часть пояснительной записки могут добавляться другие разделы. Внутри разделов возможна иная, чем представленная выше компоновка материала по подразделам, другие названия подразделов и т.д. Например, несколько подразделов можно объединить в один с общим названием, какие-то подразделы могут вообще отсутствовать как самостоятельные структурные единицы и, наоборот, могут быть добавлены новые подразделы.
Содержание каждого раздела пояснительной записки приведено ниже.
Раздел 1. Теоретические основы проектирования и разработки баз данных
Классификация моделей данных. Реляционная модель данных. Операции над отношениями. Теоретико-множественные операции реляционной алгебры применительно к рассматриваемой проблеме. Принципы проектирования реляционных баз данных. Выбор стандартной системы управления базой данных (СУБД) для реализации проекта. Этапы физической реализации проектируемой базы данных.
Раздел 2. Существующая организация бизнес-процессов и процессов обработки данных исследуемого объекта
Проведение системного анализа объектов предметной области и реальных связей, которые присутствуют между описываемыми объектами. Результатом системного анализа являются:
- подробное словесное описание информации об объектах, которая требуется для решения конкретных задач;
- формулировка конкретных задач, решаемых с использованием проектируемой базы данных с кратким описанием алгоритмов их решения;
- описанием входных документов, которые служат основанием для заполнения данными проектируемой базы данных;
- описанием выходных документов, которые должны генерироваться в системе.
Раздел 3. Даталогическое и инфологическое проектирование базы данных по выбранной теме курсового проекта
Разрабатываемая инфологическая модель должна включать легко понимаемое формализованное описание предметной области, которое легко может быть понято не только специалистами по базам данных, но и заказчиком, т.к. на данном этапе заказчик может внести свои коррективы. Инфологическая модель отражает смысл (семантику) предметной области.
В разделе осуществляется определение сущностей, атрибутов, взаимосвязей, ключей. Разрабатывается семантическая модель «сущность - связь». Определяются связи один к одному, один ко многим, многие ко многим. Осуществляется построение ER-модели предметной области в виде набора сущностей и связей между ними. В курсовой работе следует подробно описать процесс определения сущностей, атрибутов и взаимосвязей. Обосновать выбор ключевых атрибутов. На основании правил Джексона [4] определить набор предварительных отношений.
Следующим шагом в даталогическом проектировании является проведение процесса нормализации и денормализации.
Классическая технология проектирования реляционных баз данных связана с теорией нормализации, основанной на анализе функциональных зависимостей между атрибутами отношений. Понятие функциональной зависимости является фундаментальным в теории нормализации реляционных баз данных. Функциональные зависимости определяют устойчивые отношения между объектами и их свойствами в рассматриваемой предметной области. Процесс проектирования представляет собой процесс последовательной нормализации схем отношений, при этом каждая последующая итерация соответствует нормальной форме более высокого уровня.
В реляционных базах данных даталогическое или логическое проектирование приводит к разработке схемы базы данных, то есть совокупности схем отношений, которые однозначно моделируют объекты предметной области и семантические связи между ними. Таким образом, процесс проектирования базы данных является итерационным, допускающий возврат к предыдущим этапам для пересмотра ранее принятых решений. В работе должны быть подробно выделены следующие этапы:
1. Выделение сущностей и связей между ними;
2. Построение диаграмм ER-типа с учётом всех сущностей и их связей;
3. Формирование набора предварительных отношений с указанием предполагаемого первичного ключа для каждого отношения и использованием диаграмм ER-типа;
4. Добавление неключевых атрибутов в отношения;
5. Приведение отношений к нормальной форме Бойса Кодда.;
6. Пересмотр ER-диаграмм в случаях, если некоторые отношения не приводятся к нормальной форме Бойса-Кодда или когда некоторым атрибутам не находится логически обоснованных мест в рассматриваемых отношениях;
7. Анализ целостности данных представленной модели базы данных;
8. Представление схемы проектируемой базы данных;
9. Преобразование ER-модели в реляционную модель.
Раздел 4. Физическая реализация проектируемой базы данных
В данном разделе разрабатывается физическая реализация проектируемой базы данных. В отчёт прилагается скрипт-файл, в котором содержатся:
4.1 Средства создания, заполнения, изменения описания, удаления таблиц и данных. Распечатывается содержимое созданных таблиц.
4.2 Формирование простых и сложных запросов к базе данных. В простых запросах, использующих одну из таблиц, обязательно должны быть отражены все разделы оператора SELECT (такие, как WHERE, ORDER BY).
При формировании сложных запросов обязательно должны быть использованы несколько таблиц, отражены все разделы оператора SELECT, использовано объединение таблиц UNION, использованы представления FERST, SECOND и т.д.
В работе в обязательном порядке перед каждым запросом в виде текста представляются:
1) суть запроса;
2) непосредственно оператор SELECT;
3) результат выполнения запроса.
4.3 Способы повышения производительности доступа к данным
В данном подразделе излагаются теоретические основы использования индексов, триггеров, процедур и функций, проектируемой базы данных. Прилагаются скрипт-файлы, описание действия и результаты работы индексов, процедур и триггеров.
4.4 Средства поддержания ссылочной и системной целостности базы данных.
4.5 Хранимые процедуры, функции и представления.
Раздел 5. Разработка единого комплекса программ по созданию и ведению базы данных
Данный раздел курсового проекта содержит подробное описание программного комплекса разработанного с учетом нижеследующих требований.
Комплекс программ должен обеспечить выполнение следующих функций: ввод новых записей; удаление записей; корректировка полей записи; просмотр записей; проверка на уникальность вводимых и корректируемых записей и выработка разумных действий в случае, когда возникает вероятность нарушения уникальности.
Комплекс программ должен включать в себя программу по формированию различных отчетов (выходных документов), структуру которых студент должен разработать самостоятельно. Отдельный отчет должен содержать в себе показатели из нескольких отношений, содержать в себе различные уровни и подуровни. Отчеты должны по желанию пользователя выдаваться либо на экран дисплея, либо на принтер, либо в файл. Каждый документ должен формироваться по запросу на основе разного объема информации.
Комплекс программ должен быть таким, чтобы с ним мог бы работать неподготовленный пользователь. Это должно быть обеспечено за счет создания комплекса форм, меню, средств управления, окон и отчетов.
Заключение должно содержать оценку результатов работы, т.е. сравнительный анализ основных технико-экономических показателей спроектированной базы данных, оценку результатов работы.
В заключении намечаются пути и цели дальнейшей работы, указывается возможность реализации проектных решений в производстве.
Список использованных источников должен содержать перечень источников, использованных при выполнении курсового проекта. Следует располагать их по алфавиту или в порядке появления ссылок на них в тексте пояснительной записки.
Сведения об источниках, включенных в список, необходимо давать в соответствии с ГОСТ 15.011-82.
Приложения
В приложения следует включать программные разработки, логические и физические схемы баз данных и структуры таблиц, диаграммы “Сущность-Связь”, а также вспомогательный материал, необходимый для полноты курсового проекта (технологические карты, сложные расчеты, схемы документооборота и т.д.).