Теоретические аспекты проектирования реляционных баз данных

Изначально компьютеры предназначались только для решения вычислительных задач. Не случайно термин «компьютер» происходит от английского глагола «to compute», что означает «вычислять». С развитием аппаратного обеспечения компьютеров, увеличением надежности и емкости внешних запоминающих устройств появилась возможность хранить и обрабатывать с помощью компьютеров большие объемы информации.
Одной из форм хранения больших объемов информации являются базы данных.
Существует большое количество определений баз данных.
В данной курсовой работе под базой данных (БД) будем понимать именованную совокупность взаимосвязанных данных, отображающую состояние объектов и их отношений в некоторой предметной области, и используемую для удовлетворения информационных потребностей пользователей .
База данных представляет собой комплекс взаимосвязанных данных, предназначенных для обеспечения информационных нужд различных пользователей, каждый из которых имеет отношение к отдельным, возможно совместно используемым частям данных.
База данных должна быть достаточно полной, правильно организованной, всегда соответствовать текущему моменту времени и удобной для использования. Содержащиеся в ней данные не должны противоречить друг другу.
Для доступа к данным, хранящимся в базах данных, применяется прикладное программное обеспечение – системы управления базами данных.
Система управления базами данных (СУБД) – это комплекс языковых и программных средств, предназначенный для создания, ведения и совместного использования баз данных многими пользователями .
Одними из первых СУБД были: IMS (IBM, 1968 г.), IDMS (Cullinet, 1971 г.), ADABAS (Software AG, 1969 г.) и ИНЭС (ВНИИСИ АН СССР, 1976 г.).
Количество современных СУБД исчисляется тысячами. Из них наиболее распространенными являются: Microsoft SQL Server, Oracle Database, Informix, Sybase, IBM DB2, FoxPro, Microsoft Access и бесплатные приложения: MySQL, PostgreSQL, FireBird, OpenOffice.org Base и др.
Входящие в состав современных СУБД средства совместно выполняют следующие функции:
описание данных, их структуры (обычно описание данных и их структуры происходит при инициировании новой БД или добавлении к существующей базе новых отношений; описание данных необходимо для контроля корректности использования данных; для поддержания целостности БД);
первичный ввод, пополнение информации в базе данных;
удаление устаревшей информации из базы данных;
корректировку данных для поддержания их актуальности;
упорядочение (сортировку) данных по некоторым признакам;
поиск информации по некоторым признакам;
подготовку и генерацию отчетов;
защиту информации и разграничение доступа пользователей к ней (некоторые таблицы базы данных могут быть недоступны пользователю совсем, доступны только для чтения или для изменения);
резервное сохранение и восстановление базы данных, которое позволяет восстановить утраченную при сбоях и авариях аппаратуры информацию, а также накопить статистику работы пользователей с базой данных;
поддержку интерфейса с пользователями, который обеспечивается средствами ведения диалога (по мере развития и совершенствования программного обеспечения этот интерфейс становится все более дружественным) .
Одной из популярнейших СУБД в наше время является офисное приложение – программа Microsoft Access.
Microsoft Access – это функционально полная реляционная СУБД, позволяющая определять структуру и тип данных, указывать как эти данные связаны между собой, осуществлять поиск, фильтрацию, сортировку, выполнение расчётов. Для удобства ввода данных Microsoft Access позволяет создавать формы, для выборки данных – запросы, а для печати – отчеты.
Microsoft Access позволяет:
проектировать таблицы с разными типами данных;
устанавливать связи между таблицами с поддержкой целостности данных, каскадного обновления и удаления записей;
вводить, хранить, просматривать, сортировать, изменять и выбирать данные из таблиц с использованием различных средств контроля информации;
создавать, модифицировать и использовать производные объекты базы данных – формы, запросы, отчеты, страницы доступа к данным;
выполнять вычисления в процессе подготовки отчетов или запросов;
отображать результаты в графическом виде;
использовать макросы для автоматизации часто выполняемых задач;
сжимать и восстанавливать базу данных после сбоя;
осуществлять защиту базы данных от несанкционированного доступа;
вставлять данные в другие приложения пакета Microsoft Office и т

. д.
Важным требованием к современным реляционным СУБД является наличие универсального языка, позволяющего выполнять все необходимые пользователям операции. В последние годы таким повсеместно принятым языком стал язык SQL.
Средства программирования Microsoft Access включают язык структурированных запросов SQL, язык макрокоманд и язык объектно-ориентированного программирования для приложений Microsoft Visual Basic for Applications (VBA).
Поэтому именно Microsoft Access будет использован для разработки физической структуры базы данных банка.
1.2. Реляционная модель данных. Структура реляционной базы данных
Под моделью данных понимают совокупность правил порождения структур данных в базах данных, операций над ними, а также ограничений целостности, определяющих допустимые связи и значения данных, последовательности их изменения.
Существует большое количество моделей данных: иерархическая, сетевая, реляционная, объектно-ориентированная и др. .
В процессе развития теории и практического использования баз данных, а также средств вычислительной техники создавались СУБД, поддерживающие различные способы структурирования данных (модели данных).
В настоящее время наиболее популярной моделью данных является реляционная модель.
Отметим, что понятие «реляционная модель данных» впервые ввел американский ученый Эдгар Кодд, опубликовавший в 1970 г. статью «A Ralational Model of Data for Large Shared Data Banks» («Реляционная модель данных для больших коллективных банков данных»). В этой статье впервые был использован термин «реляционная модель данных», что и положило начало реляционным базам данных.
Реляционная модель была попыткой упростить структуру базы данных, снять недостатки баз данных, основанных на сетевой или иерархической моделях. Наглядность и строгая теоретическая проработка принесли большую популярность модели среди разработчиков баз данных .
Хотя реляционный подход утвердился не сразу, отметим, реляционные базы данных получили широкое распространение в персональных компьютерах.
Основная идея реляционной модели данных заключается в том, чтобы представить любой набор данных в виде двумерной таблицы. В простейшем случае реляционная модель описывает единственную двумерную таблицу, но чаще всего эта модель описывает структуру и взаимоотношения между несколькими различными таблицами.
В основе реляционной модели данных лежит понятие отношения, которое является двумерной таблицей, состоящей из записей (кортежей) и столбцов (полей или атрибутов).
Отношение соответствует некоторому объекту предметной области, его атрибуты описывают свойство данного объекта, а кортежи – конкретные экземпляры этого объекта.
На рисунке 1 представлен пример реляционной модели данных