ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 34
Тема: Представление об организации баз данных и системах управления ими. Структура данных и система запросов на примерах баз данных различного назначения: юридических, библиотечных, налоговых, социальных и т.д. Использование СУБД для выполнения учебных заданий из различных предметных областей.
Цель работы: научиться осуществлять ввод исходных данных с помощью MS Access, создавать объекты базы данных в режиме Конструктора.
Средства обучения: ПК, MS Access
Теоретический материал:
База данных (БД) предназначена для хранения больших объемов данных во внешней памяти вычислительной системы. Эта совокупность специальным образом организованных данных, отражающая состояние объектов в некоторой предметной области. Предметной областью может быть книжный фонд библиотеки, музейный фонд, кадровый состав предприятия, учебный процесс в школе. База данных составляет часть соответствующей информационной системы.
Понятия «данные» и «модель данных» являются центральными для баз данных. Категория «данные» означает параметры, конкретные значения, которые определяют объект.
Логическую структуру хранимой в БД информации называют моделью представления информации. Это некоторая абстракция, которая отражает взаимосвязь данных.
Рассмотрим основные модели данных.
Иерархическая модель БД. В реальном мире многие связи соответствуют некоторой иерархии, когда один объект выступает как родительский, а с ним связано множество подчиненных объектов. Связи между объектами описывают с помощью упорядоченного графа, дерева, которое упрощенно можно представить в следующем виде:
Основными информационными единицами иерархической модели являются сегмент и поле. Поле — это минимальная неделимая единица данных, сегмент называется записью. В модели сегменты объединяются в ориентированный древовидный граф. Ребра графа отражают иерархические связи между сегментами. «Дерево» состоит из одного корневого сегмента и упорядоченного набора подчиненных сегментов.
Возможен следующий пример организации данных типа «дерево»:
Конкретный экземпляр записей в базе данных с приведенной схемой «дерево» может, например, выглядеть следующим образом:
Сетевая модель БД. С помощью сетевой модели можно отобразить взаимосвязи объектов в виде произвольного графа:
Для описания сетевой базы данных используют понятия «запись» и «связь». Связь определяется для двух записей: предка и потомка. В иерархической модели запись-потомок имела только одну запись-предок, в сетевой модели данных такого ограничения нет, запись-потомок может иметь произвольное число записей-предков.
Пример схемы сетевой базы данных приведен на следующем рисунке, связи здесь обозначены надписями на соединяющих линиях.
Сетевая БД состоит из набора записей и соответствующих связей.
Реляционная модель БД. Эта модель данных основана на понятии отношения. Наглядной формой отношения является двумерная таблица. С помощью таблицы можно описать простейший вид связей между данными: деление одного объекта на множество подобъектов, которым соответствуют строки таблицы.
Строки таблицы имеют одинаковую структуру и называются записями. Записи содержат информацию об отдельном объекте — о классе в нашем примере. Записи состоят из полей. Поле — это определенное свойство, атрибут объекта: название класса, его профиль. Поле имеет определенный тип, который определяет множество значений и множество операций, выполняемых с данными. Основными типами данных, применяемыми в БД, являются числовой, символьный, логический и дата.
Для каждой таблицы реляционной БД должен быть указан главный ключ. Им может быть имя одного и нескольких полей, однозначно определяющих запись. Значение этого поля не может повторяться в различных записях, оно уникально. Именно по этому полю можно отделить одну запись от другой. Название класса может послужить главным ключом таблицы Класс.
В рамках одной таблицы нельзя описать сложные логические структуры данных из предметной области, поэтому применяют связывание таблиц.
На основе модели данных строят базу данных. Далее рассмотрим реляционную БД как наиболее распространенную в настоящее время.
Системы управления базами данных
Системой управления базами данных (СУБД) называют комплекс языковых и программных средств создания, ведения и использования БД. Для персональных компьютеров используют реляционные БД, основанные на табличном представлении данных. СУБД позволяет пользователю выполнять следующие действия:
· формировать структуру БД, редактировать ее;
· вводить конкретную информацию, изменять ее;
· манипулировать данными, находить информацию, отвечающую некоторым критериям;
· сортировать данные.
Примеры БД. Правовые системы и базы данных предназначены для хранения и регулярного обновления сборников нормативных документов и подзаконных актов. Экономические реформы, проводимые в нашей стране, сопровождаются значительными изменениями законов и нормативных актов, инструкций. С этими документами работают не только юристы, но и руководители и специалисты должны постоянно иметь возможность просмотреть быстро меняющиеся требования, нормативы. В этом классе представлены отечественные информационно-правовые и справочные системы «Кодекс», «Консультант Плюс», «Гарант-Сервис», «Кодекс», «Консультант-Бухгалтер».
Система «Консультант Плюс» позволяет вести поиск документов по официальным реквизитам или отдельным словам, по тематическому рубрикатору, по ключевым словам.
Компания «Гарант» имеет колоссальный информационный банк, охватывающий весь спектр российского законодательства и основные нормы международного права. Все документы представлены в действующей редакции, новая информация поступает ежедневно, еженедельно обновляется весь банк данных. Работа с БД производится в гипертекстовой среде с перекрестными ссылками и мощными поисковыми инструментами.
Рассмотрим СУБД Microsoft Access как наиболее популярное приложение, используемое для обучения. Приложение Microsoft Access работает на отдельном компьютере или в небольшой локальной сети. С помощью СУБД, ориентированной на персональный компьютер, можно создать небольшую личную БД или БД для небольшой организации. Система MS Access позволяет, не прибегая к программированию, выполнять основные действия с данными, расположенными в таблицах. Программа имеет стандартный для продуктов Microsoft интерфейс.
База данных приложения MS Access включает в свой состав таблицы, формы, запросы, отчеты, макросы и модули.
Таблица — основная единица хранения данных в базе. Это понятие соответствует реляционной модели данных. Таблица состоит из записей и полей. Данные в таблице можно просматривать и модифицировать, сортировать и фильтровать, распечатывать. В базе создается совокупность связанных между собой таблиц. MS Access позволяет создавать связи типа «один к одному» и «один ко многим» с помощью схемы данных. Таблица — главный объект БД, остальные объекты являются производными от нее.
Форма создается для удобного ввода, отображения и изменения данных в полях таблицы.
Запрос позволяет выбрать данные из БД, удовлетворяющие некоторому условию, обновить, добавить, удалить данные. Запрос может выбрать данные из различных таблиц. Результат будет получен так же в табличном виде.
Отчет предназначен для вывода на печать информации, сформированной из таблиц и запросов.
Страницы публикуют БД в Web для использования ее в локальных сетях и Интернете. Пользователи работают на страницах, так же как в приложении: просматривают таблицы, выполняют запросы.
Макрос задает автоматическое выполнение некоторых операций с помощью макрокоманд, например, «Печатать», «НайтиЗапись».
Модуль состоит из процедур на языке VBA и автоматизирует некоторое действие, которое стандартными средствами приложения MS Access выполнить затруднительно. VBA (Visual Basic for Applications) — язык программирования высокого уровня для создания приложений Windows. Модули используют для решения более сложных задач, которые не под силу макросам.
Задание 1. Пояснения: Построим пример базы данных студентов в колледже средствами СУБД MS Access. База данных студентов должна являться частью общей базы данных информационной системы образовательного учреждения. Такая база данных содержит сведения о студентах и их родителях, о сотрудниках, учебный план, электронные классные журналы, расписание занятий, распоряжения и отчеты, методические и образовательные ресурсы. Общая база данных является одним из компонентов информационной системы, который обеспечивает управление образовательным процессом, обучающимися, кадрами, ресурсами и предоставляет возможность интерактивной связи участникам этого процесса.
Рассмотрим упрощенный вариант базы данных, причем обратим внимание только на ту ее часть, которая относится к обучающимся.
Разработку БД начнем с проектирования. Так как MS Access использует реляционную модель данных, информацию расположим в трех следующих таблицах — Группы, Куратор, Студенты:
Так как мы рассматриваем небольшой пример, то естественно, что в таблицах отражена только небольшая часть реальной информации. Например, в таблице Студенты следовало бы внести не только фамилии, но и имена, и другие личные данные.
Эти три таблицы должны образовать единую систему, поэтому они взаимосвязаны:
Здесь присутствуют два типа связи: «один к одному» и «один ко многим».
Таблицы Группы и Куратор объединяет связь типа «один к одному». При этом типе связи две таблицы можно было бы объединить в одну таблицу, так как одной записи в одной таблице соответствует одна запись в другой таблице. Информация разделена на две таблицы, так как одна таблица содержала бы слишком много полей и с ней было бы неудобно работать. Эти таблицы находятся на одном уровне иерархии.
Таблицы Группы и Студенты объединяет связь типа «один ко многим». Например, в одной группе обучается несколько студентов, но каждый студент может обучаться только в одной группе. Поэтому одной записи в таблице Группы соответствует несколько записей в таблице Студенты. Это связь между соседними уровнями иерархической структуры.
Порядок выполнения работы:
1) Создание таблиц. После запуска программы MS Access выберите новую базу данных:
Сохраните БД в свою папку под названием Колледж.
При проектировании БД ведется в режиме Конструктор, заполнение таблиц – в режиме Таблица:
Для создания таблицы Группа, переходим на вкладку Создание и нажимаем кнопку Таблица:
Создается Таблица 1:
Переименовываем ее в таблицу Группа, нажав на кнопку Сохранить 
Переходим в режим Конструктор.
На рисунке показано окно Конструктора при определении структуры таблицы Группа:
Изображение ключа указывает на ключевое поле. Устанавливается нажатием кнопки: 
Аналогично определим структуры таблиц Куратор и Студенты:
Обратим внимание на то, что в таблице Куратор поле Наличие почетного звания имеет логический тип.
Перейдем в режим Таблицы и заполним получившиеся таблицы данными.
2) Схема данных. На следующем этапе определим связи между таблицами, используя Схему данных:
Здесь отражены два типа связи. Связь «один к одному» между таблицами Группы и Куратор производится через общий главный ключ «Название группы». Связь «один ко многим» между таблицами Группы и Студенты создана с помощью главного ключа «Название группы» таблицы Группы и одноименного поля таблицы Студенты.
2) Запросы. Для поиска информации в БД создают запросы. Запрос позволяет манипулировать данными БД: выбирать данные по некоторому условию, сортировать, обновлять, удалять и добавлять данные в БД. Простейшим является запрос на выборку. Результатом запроса на выборку будет таблица, которая содержит поля, удовлетворяющие условиям отбора.
Задание 2. В нашем примере Запрос 1 позволяет получить список студентов с домашними адресами, которые обучаются в группе Т-10.
Для создания запроса нажмем кнопку Конструктор Запросов 
на вкладке Создание. В качестве исходной таблицы укажем таблицу Студенты:
В строке Условие отбора в поле Название группы зададим условие «Т-10»:
Закройте таблицы Группы, Студенты, Куратор, перейдите на вкладку Конструктор и нажмите кнопку Выполнить 
Далее получим результат выборки в таблице:
Создайте Запрос 2, который выводит фамилии Кураторов, не имеющих почетного звания. Он основан на таблице Куратор. Поле Наличие почетного звания имеет логический тип, поэтому в строку Условие отбора внесите константу Нет:
Результат выборки:
Запрос может быть многотабличным. Создайте Запрос 3, который выводит поля Название группы, Номер курса из таблицы Группы, и поле Фамилия из таблицы Куратор.
Ответ должен выглядеть:
Задание 3. Отчеты предназначены только для вывода информации на печать. Напечатаем фамилии студентов и их домашние адреса, основываясь на таблице Студенты. Выберем создание отчета с помощью мастера и, следуя его указаниям, получим следующий отчет:
Форма отчета: конспект, выполненные задания в MS Access.