ВВЕДЕНИЕ

Информационная система (ИС) - это система обработки данных какой-либо предметной области со средствами накопления, хранения, обработки, преобразования, передачи, обновления информации с использованием компьютерной и другой техники. В ИС выполняются следующие процессы:

Ввод информации из внешних и внутренних источников;

Обработка входящей информации;

Хранение информации для последующего ее использования;

Вывод информации в удобном для пользователя виде .

Основа ИС, объект ее обработки - база данных (БД). База данных - это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой-либо предметной области или разделе предметной области. Таким образом, БД выполняет функцию хранения информации в ИС.

В офисе хранение актуальной информации играет ключевую роль в эффективной работе его сотрудников. Штату необходимо быстро выполнять запросы начальства (например, помощь в поиске документов по типам или работниками), поэтому в БД должна содержатьсяследующая информация:

Информация о работниках;

Информация об организации;

Информация о документах;

Для работы необходим удобный пользовательский интерфейс, который обеспечивает представление, добавление и редактирование данных.

СТРУКТУРА БАЗЫ ДАНЫХ

информационный система интерфейс сервер

Логическая модель БД описывает понятия предметной области, их взаимосвязь, а также ограничения на данные, налагаемые предметной областью без учета её реализации в конкретной СУБД .

Основным средством разработки логической модели данных в настоящий момент являются различные варианты ER-диаграмм (Entity-Relationship, диаграммы сущность-связь).

На рисунке 1 представлена логическая схема базы данных предметной области «Офис». На логической схеме изображены следующие сущности: Organization, Employee, Job_Title, Document, Document_type. Описание сущностей содержится в таблице 1.

Рисунок 1 - Логическая схема БД

Таблица 1 - Описание сущностей логической модели данных

Название	Назначение
	Описывает работников находящихся в штате организации. Содержит атрибуты: ФИО, занимаемая должность и организация в штате которой состоит. Связана связью «один к одному» с сущностью «JobTitle» .
	Описывает организацию в которой работают сотрудники. Содержит атрибуты: название, адрес. Связана связью «один к одному» с сущностью «Employee».
	Справочник должностей. Содержит атрибут: должность (название должности).
	Описывает все документы и кто из работников над ними работает. Содержит атрибуты: название, тип документа, работник. Связана связью «один к одному» с сущностью Employee и связью «один к одному» с сущностью DocumentType.
	Справочник типов документов. Содержит атрибут тип документа.

Физическая модель данных оперирует категориями, касающимися организации внешней памяти и структур хранения, используемых в данной операционной среде . В настоящий момент в качестве физических моделей используются различные методы размещения данных, основанные на файловых структурах: это организация файлов прямого и последовательного доступа, индексных файлов и инвертированных списков.

На рисунке 2 представлена физическая схема БД. На схеме изображены сущности, а также указаны типы данных. Так как сущности «Document_type» и «Employee» связаны с сущностью «Document» связью «один к одному», в физической схеме добавляются сущности-связки «Document_typeDocument»и «EmployeeDocument». Сущности-связки содержат внешние ключи, обеспечивающие вид связи «один к одному».

Рисунок 2 - Физическая схема БД

Создание схемы данных

После создания структур таблиц БД следует создать схему данных. Предварительно все таблицы БД должны быть закрыты. Создавать или изменять связи между открытыми таблицами нельзя.

Создание схемы данных начинается в окне База данных с выбора команды Сервис Схема данных . После выполнения указанной команды открывается два окна: Схема данных и Добавление таблицы, при этом активным является окно Добавление таблицы (рис. 12), в котором можно выбрать включаемые в схему данных таблицы.

Рис. 12. Два окна: Схема данных и Добавление таблицы

После выбора нужных таблиц в окне Схема данных будут представлены соответствующие таблицы со списком своих полей. При необходимости размеры окон таблиц можно изменить, чтобы список полей был виден полностью. Далее можно приступать к определению связей между таблицами.

При определении связей в схеме данных удобно использовать информационно-логическую модель, по которой легко определить главную и подчиненную таблицу каждой одно-многозначной связи, так как в такой модели главные объекты всегда размещены выше подчиненных. Одно-многозначные связи являются основными в реляционных базах данных.

Для создания связи типа 1:М между парой таблиц нужно выделить в главной таблице ключевое поле (название этого поля на схеме данных отображается полужирным шрифтом), по которому устанавливается связь и, удерживая нажатой кнопку мыши переместить указатель мыши на соответствующее поле подчиненной таблицы.

После выполнения указанных действий откроется окно Изменение связей (рис. 13). При этом в поле Тип отношения автоматически установится значение один-ко-многим.

Рис. 13. Окно Изменение связей

При создании связи по составному ключу нужно выделить все поля, входящие в ключ главной таблицы, и перетащить их на одно из полей связи в подчиненной таблице. При этом в окне Изменение связей необходимо для каждого поля составного ключа в главной таблице – Таблица/запрос выбрать соответствующее поле подчиненной таблицы, названной в данном окне – Связанная таблица/запрос .

Затем можно установить флажок . После установки этого флажка можно установить флажки каскадное обновление связанных полей и каскадное удаление связанных записей. Если флажок Обеспечение целостности данных не установлен, то при добавлении или удалении записей и изменении значений ключевых полей пользователь должен сам отслеживать непротиворечивость данных и целостность связей, что при больших объемах данных выполнить крайне трудно.

Обеспечение связной целостности данных означает, что при корректировке базы данных Access обеспечивает для связанных таблиц контроль за соблюдением следующих условий:

q В подчиненную таблицу не может быть добавлена запись с несуществующим в главной таблице значением ключа связи;

q В главной таблице нельзя удалить запись, если не удалены связанные с ней записи в подчиненной таблице;

q Нельзя изменить значение ключа связи в записи главной таблицы, если в подчиненной таблице имеются связанные с ней записи.

Если между таблицами в схеме данных установлена связь с параметрами обеспечения целостности, то при выполнении операции добавления и удаления записей и изменении значений ключевых полей Access автоматически отслеживает целостность этой связи. При попытке пользователя нарушить эти условия Access выводит соответствующее сообщение и не допускает выполнения операции. Так, например, если установлен только флажок Обеспечение целостности данных , то удалять данные из ключевого поля главной таблицы нельзя.

Установление между двумя таблицами связи типа 1:М или 1:1 и задание для этой связи параметров целостности данных возможно только при следующих условиях:

q Связываемые поля имеют одинаковый тип данных;

q Обе таблицы сохраняются в одной базе данных;

q Главная таблица связывается с подчиненной таблицей по первичному простому или составному ключу главной таблицы.

Access не позволяет установить флажок обеспечения целостности данных для связи таблиц, если ранее в таблицы были введены данные не отвечающие требованиям целостности.

Если для выбранной связи обеспечивается поддержание целостности, то можно задать режим каскадного обновления связанных полей и режим каскадного удаления связанных записей .

В режиме каскадного обновления связанных полей при изменении значения данных в поле связи главной таблицы Access автоматически изменит значения данных в соответствующем поле в подчиненных таблицах.

В режиме каскадного удаления связанных записей при удалении записи из главной таблицы будут автоматически удаляться все связанные записи в подчиненных таблицах. При удалении записей непосредственно в таблице или через форму выводится предупреждение о возможности удаления связанных записей.

Образовавшаяся межтабличная связь отображается в окне Схема данных в виде линии, соединяющей два поля разных таблиц. При этом на линии связи у главной таблицы отображается символ - 1 , у подчиненной таблицы символ – бесконечность (¥ ) (рис. 14).

Рис. 14. Схема данных. Связь двух таблиц по ключевому полю Код поставщика.

Таким образом, смысл создания реляционных связей между таблицами состоит, с одной стороны, в защите данных, а с другой стороны - в автоматизации внесения изменений сразу в несколько таблиц при изменениях в одной таблице.

Схема как структура базы данных

Основными объектами схемы являются таблицы и связи.

Схема как объект базы данных

Есть и другое понятие схемы в теории баз данных.

В Oracle она привязывается только к одному пользователю (USER) и является логическим набором объектов базы данных. Схема создается при создании пользователем первого объекта, и все последующие объекты созданные этим пользователем становятся частью этой схемы.

Она может включать другие объекты, принадлежащие этому пользователю:

• таблицы,
• последовательности,
• хранимые программы,
• кластеры,
• связи баз данных,
• триггеры,
• библиотеки внешних процедур,
• индексы,
• пакеты,
• хранимые функции и процедуры,
• синонимы,
• представления,
• снимки,
• объектные таблицы,
• объектные типы,
• объектные представления.

Существуют и подобъекты схемы, такие как:

• столбцы: таблиц и представлений,
• секции таблиц,
• ограничения целостности,
• триггеры,
• пакетные процедуры и функции и другие элементы, хранимые в пакетах (курсоры, типы и т. п).

Существуют объекты не зависимые от схемы

• каталоги,
• профили,
• роли,
• сегменты,
• табличные области
• пользователи.

Уровни схемы базы данных

• Концептуальная схема - карта концепций и их связей
• Логическая схема - карта сущностей и их атрибутов и связей
• Физическая схема - частичная реализация логической схемы
• Схема объекта - объект БД Oracle

Примечания

См. также

• Моделирование данных

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Схема базы данных" в других словарях:

Схема базы данных - 53. Схема базы данных Data base scheme Описание базы данных в контексте конкретной модели данных Источник: ГОСТ 20886 85: Организация данных в системах обработки данных. Термины и определения …

концептуальная схема базы данных - концептуальная схема Схема базы данных, определяющая представление базы данных, единое для всех ее приложений и не зависящее от используемого в системе управления этой базой данных представления данных в среде хранения и путей доступа к ним.… …

Концептуальная схема базы данных - 56. Концептуальная схема базы данных Концептуальная схема Conceptual scheme Схема базы данных, определяющая представление базы данных, единое для всех ее приложений и не зависящее от используемого в системе управления этой базой данных… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

внешняя схема базы данных - внешняя схема Схема базы данных, поддерживаемая системой управления базы данных для приложений. [ГОСТ 20886 85] Тематики организация данных в сист. обраб. данных Синонимы внешняя схема EN external scheme … Справочник технического переводчика

Внешняя схема базы данных - 54. Внешняя схема базы данных Внешняя схема External scheme Схема базы данных, поддерживаемая системой управления базы данных для приложений Источник: ГОСТ 20886 85: Организация данных в системах обработки данных. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

внутренняя схема базы данных - внутренняя схема Схема базы данных, определяющая представление данных в среде хранения и пути доступа к ним. [ГОСТ 20886 85] Тематики организация данных в сист. обраб. данных Синонимы внутренняя схема EN internal scheme … Справочник технического переводчика

Внутренняя схема базы данных - 55. Внутренняя схема базы данных Внутренняя схема Internal scheme Схема базы данных, определяющая представление данных в среде хранения и пути доступа к ним Источник: ГОСТ 20886 85: Организация данных в системах обработки данных. Термины и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Распределённые базы данных (РБД) совокупность логически взаимосвязанных баз данных, распределённых в компьютерной сети. Основные принципы РБД состоит из набора узлов, связанных коммуникационной сетью, в которой: а)каждый узел это полноценная СУБД … Википедия

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия

Логическая схема модель данных специфической области вопросов, выраженная в понятиях технологии управления данными. Не будучи продуктом исключительно теории управления базами данных, она оперирует терминами и понятиями или реляционных таблиц и… … Википедия

Книги

• Логическое проектирование баз данных , Е. А. Морозов. Работа посвящена проблеме проектирования баз данных. Рассматривается одна из стадий ироектирования, а именно стадия логического проектирования, в ходе исполпениякоторой разрабатывается схема…

Время от времени я заглядываю на Toster.ru и иногда даже отвечаю там на вопросы. Чаще всего люди спрашивают две вещи — как стать программистом и как правильно спроектировать схему базы данных. Мне лично кажется очень странным, что так много людей задают последний вопрос. Мне почему-то всегда казалось, что это такая простая вещь, которую умеют вообще все. Но, раз так много людей интересуются, здесь я постараюсь дать достаточно развернутый и в то же время краткий ответ.

Я предполагаю, что SQL вы знаете. То есть, объяснять, что такое таблицы, строки, индексы, первичные ключи и ссылочная целостность, не требуется. Если это не так, боюсь, я вынужден отправить вас к соответствующей литературе. Благо, ее сейчас очень много.

Рисуем диаграмму

Допустим, требуется спроектировать схему базы данных, в которой хранится информация о музыкальных исполнителях, альбомах и песнях. На начальном этапе, когда у нас еще совсем ничего нет, удобно начать с рисования диаграммы будущей схемы. Можно начать с наброска ручкой на листе бумаги, можно сразу взять специализированный редактор. Их сейчас очень много , все они устроены довольно похожим образом. При подготовке этой заметки я воспользовался DbSchema . Это платная программа, но мне кажется, что она стоит своих денег. К тому же, в нормальных компаниях обычно оплачивают стоимость софта, необходимого для работы. Триал у DbSchema, если что, составляет две недели.

Нарисовать следюущую диаграмму заняло у меня порядко десяти минут:

Если раньше вам не доводилось работать с такими диаграммами, не пугайтесь, тут все просто. Прямоугольнички — это таблицы, строки в прямоугольничках — имена столбцов, стрелочками обозначаются внешние ключи, а ключиками — первичные ключи. При желании тут можно разглядеть даже индексы, типы столбцов и обязательность их заполнения (null / not null), но для нас сейчас это не так важно.

Генерируем SQL и скармливаем его СУБД

Нетрудно заметить, что данная диаграмма легко отображается в код для создания схемы базы данных на языке SQL. В DbSchema сгенерировать SQL можно, сказав Schema → Generate Schema and Data Script. Затем полученный скрипт можно скормить используемой вами СУБД:

cat music.sql | psql -hlocalhost test_database test_user

Я использовал PostgreSQL. Информацию о том, как установить эту СУБД, вы найдете в этой заметке .

Итак, чем же я руководствовался при проектировании схемы?

Нормальные формы

Процесс устранения избыточности и ликвидации противоречивости базы данных называется нормализацией . Выделяют так называемые нормальные формы, из которых на практике редко кто помнит больше первых трех.

Грубо говоря, таблица находится в первой нормальной форме (1НФ), если на пересечении любой строки и любого столбца в таблице находится ровно одно значение. В современных РСУБД это условие всегда выполняется. Даже если СУБД поддерживает множества или массивы, на пересечении строки и столбца хранится ровно одно значение типа множество или массив. Но в таблице (user varchar(100), phone integer) не может быть строки alex - 1234, 5678 . В 1НФ может быть только две сроки — alex - 1234 и alex - 5678 .

Вторая нормальная форма (2НФ) означает, что таблица находится в первой нормальной форме, и каждый неключевой атрибут неприводимо зависит от значения первичного ключа. Неприводимость означает следующее. Если первичный ключ состоит из одного атрибута, то любая функциональная зависимость от него неприводима. Если первичный ключ является составным, то в таблице не может быть атрибута, значение которого однозначно определяется значением подмножества атрибутов первичного ключа.

Таблица находится в третьей нормальной форме, если она находится в 2НФ и ни один неключевой атрибут не находится в транзитивной функциональной зависимости от первичного ключа. Например, рассмотрим таблицу (employee varchar(100) primary key, department varchar(100), department_phone integer) . Очевидно, что она находится в 2НФ. Но телефон отдела находится в транзитивной функциональной зависимости от имени сотрудника, так как сотрудник однозначно задает отдел, а отдел однозначно задает телефон отдела. Для приведения таблицы в 3НФ нужно разбить ее на две таблицы — employee - department и departmnet - phone .

Легко видеть, что нормализация уменьшает избыточность базы данных и препятствует внесению случайных ошибок. Например, если оставить таблицу из последнего примера в 2НФ, то можно по ошибке прописать одному и тому же отделу разные телефоны. Или рассмотрим компанию с пятью отделами и 1000 сотрудниками. Если у отдела поменялся номер телефона, то для его обновления в базе данных в случае 2НФ потребуется просканировать 1000 строк, а в случае с 3НФ только пять.

Схема данных

При создании реляционной БД в СУБД Access создается схема данных , которая позволяет наглядно отобразить логическую структуру БД: показывает таблицы и связи между ними, к тому же обеспечивает использование установленных в базе связей при выполнении обработки данных.

В схеме данных нормализованной БД, которая основана на отношениях «один-к-одному» и «один-ко-многим» между таблицами, для связей этих таблиц по уникальному индексу главной таблицы или первичному ключу могут быть установлены параметры обеспечения связной целостности .

В процессе поддержания целостности взаимосвязанных данных наличие записи в подчиненной таблице не допускается, если связанная с главной таблицей запись в ней отсутствует. Соответственно, в случае первоначальной загрузки базы данных, при удалении, добавлении и корректировке записей системой допускается выполнение операции лишь в том случае, когда она не нарушает целостность.

Связи, которые определены в схеме данных, используются автоматически для объединения таблиц в процессе разработки многотабличных отчетов, запросов, форм, что существенно упрощает процесс их конструирования.

Связи в схеме данных могут быть установлены для любой пары таблиц с одинаковым полем, которое позволяет объединять данные таблицы.

Схемы данных отображаются в области навигации в окне БД лишь в проектах Access, которые работают с базами данных сервера. Чтобы отобразить схему данных в БД Access используют команду Схема данных , размещенную в группе Отношения на вкладке Работа с базами данных .

Пример 1

Рассмотрим модель данных предметной области «Поставка товаров» (рисунок 1). Схема данных Access, построенная для данной модели данных, представлена на рисунке 2.

На данной схеме в виде прямоугольников отображаются таблицы базы данных с перечнем их полей, а связи отображают поля, по которым осуществляется взаимосвязь таблиц. Названия ключевых полей выделены для наглядности и располагаются в верхней части полного перечня полей каждой таблицы.

Особенности схемы данных

Реляционная база данных, которая создана соответственно проекту канонической модели данных рассматриваемой предметной области, включает только нормализованные таблицы, связанные отношениями «один-ко-многим». В подобной базе данных отсутствуют описательные данные, которые дублируются, обеспечивается их однократный ввод, поддерживается целостность данных с помощью средств системы.

С помощью связей между таблицами выполняется объединение данных разных таблиц, которое необходимо для решения многих задач введения, корректировки и просмотра данных, получения сведений по запросам и выведения отчетов. Связи таблиц устанавливаются соответственно проекту логической структуры рассматриваемой базы данных (рисунок 2) и отображаются на схеме данных Access.

Схема данных, кроме выполнения роли средства графического отображения логической структуры базы данных, активно используется в процессе обработки данных. С помощью связей, которые установлены в схеме данных, разработчик освобождается от необходимости каждый раз сообщать системе о наличии какой-либо связи. Один раз указав связи в схеме данных, они будут автоматически использоваться системой. Создание схемы данных предоставляет возможность упростить конструирование многотабличных отчетов, запросов, форм, а также обеспечивает поддержание целостности взаимосвязанных данных при корректировке и внесении данных в таблицы.