Міністерство освіти і науки України Національний університет “ Львівська політехніка ” Кафедра інформаційних систем та мереж Бази і банки даних Розрахункова робота На тему: “Проектування бази даних реляційного типу”. Прийняв: Львів 2006 Зміст Вступ ..................................................................................................................... 3 1. Визначення та опис предметної області ....................................................... 4 2. Побудова моделі типу “сутність-зв’язок” для предметної області .............................................................................................................................. 4 3. Побудова логічної структури бази даних, визначення атрибутів, відношень, зв’язків ................................................................................... 5 4. Визначення ключів відношень, нормалізація бази даних до другої (третьої) нормальної форми ........................................................................ 6 5. Побудова прикладів відношень з тестовими значеннями даних ................................................................................................................................. 6 6. Виконання над відношеннями операцій реляційної алгебри ................... 10 6.1 Перетин, об’єднання та різниці відношення з його копією ................................................. 10 6.2 Декартів добуток відношень ................................................................................................... 11 6.3 Селекція одного з відношень .................................................................................................. 11 6.4 Натуральне та умовне з’єднання відношень ......................................................................... 12 6.5 Включення, вилучення кортежів, зміна значень атрибутів у одному з відношень ................................................................................................................................................. 12 6.6 Визначення нового атрибута, вилучення атрибута, зміна параметрів атрибута в одному з відношень .............................................................................................................. 13 7. Висновки ............................................................................................................. 14 Вступ Реляційна модель ґрунтується на понятті відношення (relation). З певним наближенням відношенням можна вважати таблицю, яка володіє специфічними властивостями. Основні властивості відношення: Стовпчикам присвоюються однозначні імена, і у кожному з них розміщуються однотипні значення окремих елементів даних (дати, прізвища, ціле число або грошові суми, тощо). У відношенні не може бути двох однакових стовпчиків. Відношення складається з однотипних рядків і має унікальне ім'я. Рядки мають фіксоване число полів (стовпчиків) і значень (множинні поля, повторювані групи та інші агрегатні значення неприпустимі). Рядки обов'язково відрізняються один від одного хоча б єдиним значенням, що дозволяє однозначно ідентифікувати будь-який рядок такої таблиці. У кожній позиції на перетині рядка і стовпчика розміщене атомарне значення або нічого. Поняття атомарності означає неможливість бути поділеним на дрібніші складові без втрати своїх властивостей. Порядок рядків і стовпчиків у відношенні може бути довільним. Реляційна база даних – це множини взаємопов'язаних відношень, які зберігають значення інформаційних показників деякої сукупності об'єктів реального світу. Частина реального світу, що відображається в базі даних називається предметною областю. У термінології баз даних стовпчики таблиць називають атрибутами (attribute), а рядки – кортежами (tupple). Формально, кожен атрибут це поєднання імені деякого інформаційного показника та множини його допустимих значень. Множина значень атрибута називається доменом (domain). Кожен кортеж відношення – це елемент узагальненого декартового добутку доменів деякої множини атрибутів. Кортеж уявляє собою впорядкований n-мірний вектор, кожна компонента якого вибирається із множини значень одного атрибута. Відношення реляційної бази даних може розглядатись як поєднання двох складових: множини атрибутів, яка визначає якісні параметри таблиці і називається схемою відношення; множини кортежів у яких зберігаються значення відповідних атрибутів (інформаційного наповнення). Кількість атрибутів відношення називають його порядком або ступенем, кількість кортежів – об'ємом або кардинальним числом. Оскільки відношення у базах даних, у загальному випадку є динамічними об'єктами, вводиться поняття стану відношення. Станом називають значення схеми та інформаційного наповнення зафіксовані у деякий момент часу. Реляційна база даних – це множини взаємопов'язаних відношень, які зберігають значення інформаційних показників деякої сукупності об'єктів реального світу. Частина реального світу, що відображається у базі даних називається предметною областю. Схема бази даних – множина схем відношень, які входять до її складу, а стан бази даних – це множина станів всіх її відношень, визначених на один момент часу. До складу системного меню СУБД MS Access входить: стрічка заголовку, стрічка панелі інструментів, стрічка стану (елементи середовища СУБД). Стрічка заголовку – містить ім’я прикладної програми і деколи – им’я відкритої БД, кнопки керування вікна, кнопки для закриття чи відкриття системного меню. Стрічка меню – містить імена меню, в які об’єднані по функціональному призначенню команди і опції. Панель інструментів – складається з кнопок які містять піктограми. Ці кнопки мають аналоги серед команд меню і використовуються для швидшого запуску операцій. Стрічка стану – призначена для розміщення повідомлень про операцій, що виконуються і про поточний стан програми. Вікно СУБД Access – систематизовані об’єкти БД – таблиці, запити, форми, звіти, макроси та модулі (об’єкти БД). Дане вікно має всі властивості вікна Windows. Панель інструментів – складається з кнопок які містять піктограми. Ці кнопки мають аналоги серед команд меню і використовуються для швидшого запуску операцій. На панелі інструментів вікна База данных (Database) є основні три кнопки: перша кнопка зі змінною назвою, в залежності від того, який об’єкт вибрано. Якщо обрана таблиця, запит, форма, сторінка або Избранное (Favorites), кнопка отримує вид Открыть (Ореn). Якщо обрано звіт – Просмотр (Preview). Якщо макрос – Запуск (Run). друга кнопка Конструктор (Design) постiйна для усiх об’єктів і призначена для редагування раніше створених об’єктів. третя кнопка Создать (New) має постійну назву, але при цьому змінюються значки, що їй відповідають, в залежності від типу вибраного об’єкту, що створюється при натисканні на неї. 1. Визначення та опис предметної області Завданням даної розрахункової роботи є опис певної предметної області на основі якого буде спроектовано реляційну базу даних. Обрано таку предметну область: • туристичні фірми міста Відомо багато країн, а також міст, які пропонують туристичні фірми для населення з метою літнього відпочинку. Тобто потрібно побудувати базу даних, для роботи з даними про країни, міста, а також туристичними фірмами, які пропонують певний відпочинок в певній країні. Основним завданням бази даних, є полегшення процесу роботи довідкових служб при виборі певної країни, міста (для відпочинку) і цін, які пропонують фірми за надання своїх послуг. 2. Побудова моделі типу “сутність-зв’язок” для предметної області Для побудови реляційної бази даних ми вибираємо такі сутності: Фірми Країни Пропозиція Міста Власність Кожній сутності буде відповідати певна множина атрибутів, наприклад сутності „Фірми” буде відповідати така множина атрибутів: Назва Адреса Телефон Директор Модель типу „сутність – зв’зок” для предметної області „Туристичні фірми” з множиною сутностей, які наведені вище, зображено на рисунку 1. Назва країни Країни Назва міста Власність Форма власності Фірми Назва Адреса Телефон Директор Пропозиція Ціна Наявність Хто пропо-нує Чия власність Назва міста Міста Країна для відпочинку багато багато багато багато один один один один Рис. 1. Модель типу „сутність – зв’язок” для пердметної області „туристичні фірми” 3. Побудова логічної структури бази даних, визначення атрибутів, відношень, зв’язків а) Концептуальна модель об'єкта. Характеристики предметної області, що підлягають відображенню у базі даних, описує така множина атрибутів: країна, міста, ціна, наявність, телефон, фірми. б) Логічна схема бази даних. Всі перелічені раніше характеристики пропозиції можна представити такими інформаційними відношеннями, тобто таблицями МS Access: • Пропозиція - інформація про відпочинок, який пропонує туристичне агенство (туристична фірма, країна, ціна, наявність); • Фірми - інформація про туристичні фірми міста (назва, адреса, телефон, директор туристичної фірми); • Країни – інформація, в яких країнах пропонують відпочинок туристичні фірми; • Міста – в яких містах пропонується відпочинок; • Власності – інформація про те, чи туристична фірма державною чи є приватною структурою. 4. Визначення ключів відношень, нормалізація бази даних до другої (третьої) нормальної форми Проводимо визначення ключів для кожного з відношень: а) для відношення пропозиція вибираємо, що ключем буде буде атрибут код пропозиції; б) для відношення фірми, ключем є код фірми; в) для відношення країни, ключем є код країни; г) для відношення міста, ключем є код міста; д) для відношення власність, ключем є код форми власності. Оскільки у відношеннях реляційної бази даних, визначені ключі, від яких повністю залежні всі неперервні атрибути і кожний неперервний атрибут повністю функціональний, і нетранзитивно залежить від ключа, то можемо зробити висновок, що дана реляційна база даних знаходиться в другій (третій) нормальних формах. 5. Побудова прикладів відношень з тестовими значеннями даних Для побудови відношень і реляційної бази даних, використовуємо таблиці баз даних СУБД МS Ассеss, які дозволяють виконувати попередній аналіз значень, що вводяться в поля за попередньо вказанами правилами, а отже представимо всі відношення у вигляді таблиць. Спочатку спроектуємо структуру та вміст таблиць реляційної бази даних: Таблиця Пропозиція Таблиця Фірми Таблиця Країни Таблиця Міста Таблиця Власності д) Додаткові властивості та обмеження полів. Для деяких полів наших таблиць необхідно задати певні обмеження та додаткові властивості: У таблицях Країни, Міста, Власність поля: Код країни (міста, форми власності) – ключове, індексоване поле без повторень; Крім цього всі поля в таблиці є обов’язковими. У таблиці Фірми поля: Код фірми – ключове поле без повторень; Телефон - використовується маска 9(9999)99-99-99; Крім цього всі поля в таблиці є обов’язковими. У таблиці Пропозиція поля: Код пропозиції – ключове поле без повторень; Код фірми – значення підставляються з відповідного поля таблиці Фірми; Код напрямку діяльності – значення підставляються з відповідного поля таблиці Напрям діяльності; Ціна - використовується контроль на ввід значень (ціна має бути > 0); Крім цього всі поля в таблиці є обов’язковими. Вигляд всіх таблиць нашої бази даних можна побачити на рис.2, 3, 4, 5 і 6.

Рис.2. Таблиця Країни Рис.3. Таблиця Власність
Рис.4. Таблиця Фірми.
Рис.5. Таблиця Міста
Рис.6. Таблиця Пропозиція Між даними таблиць Країни, Міста, Фірми і таблицею Пропозиція, а також Власність і Фірми є зв’язок один-до-багатьох;
Рис.7. Схема бази даних. 6. Виконання над відношеннями операцій реляційної алгебри 6.1 Перетин, об’єднання та різниці відношення з його копією Для проведення даної операції створюємо копію таблиці Фірми, таблицю Фірми1:
а) Перетин відношень: Фірми ∩ Фірми1 = Фірми2
б) Об’єднання відношень: Фірми U Фірми1 = Фірми3
в) Різниця відношень: Фірми \ Фірми1 = Фірми4
6.2 Декартів добуток відношень Фірми * Напрям діяльності = Пропозиція1
6.3 Селекція одного з відношень Select ( Фірми , Ω ) = Фірми5 Ω = ( директор , „ Хабурський Й.С. ”)
6.4 Натуральне та умовне з’єднання відношень а) Натуральне з’єднання: Фірми * Пропозиція = Пропозиція2
б) Умовне з’єднання: Пропозиція * Ω Фірми = Пропозиція3 Ω = ( назва фірми , „ Альпіда ”)
6.5 Включення, вилучення кортежів, зміна значень атрибутів у одному з відношень а) Включення кортежа: Напрям діяльності1 = insert ( Напрям діяльності, Росія, Москва )
б) Вилучення кортежа: Напрям пропозиції1 = delete ( Напрям пропозиції, Росія, Москва )
в) Зміна значень атрибутів в одному з відношень: Напрям діяльності = update ( Напрям діяльності1, Ω ) Ω = ( Країна , Назва_країни )
6.6 Визначення нового атрибута, вилучення атрибута, зміна параметрів атрибута в одному з відношень: а) Визначення нового атрибута: Напрям діяльності1 = Add ( Напрям діяльності , Готелі )
б) Вилучення атрибута: Напрям діяльності1 = Drop (Напрям діяльності, Готель)
в) Зміна параметрів атрибута в одному з відношень Фірми1 = Rename ( Фірми , Ω ) Ω = директор, Ген директор
Висновки В даній розрахунковій роботі ми практично навчились застосовувати методи побудови реляційної бази даних для конкретної предметної області, а саме: - побудували модель типу „сутність – зв’язок” для предметної області „туристичне агенство”, яка показана на рисунку 1; - побудували структуру бази даних і визначили атрибути, відношення і зв’язки для даної бази даних; - визначивши ключі у відношеннях, нормалізували базу даних до другої ( третьої ) нормальної форми; - за допомогою таблиці баз даних СУБД МS Ассеss, спроектували базу даних для предметної області „туристичне агенство”; - навчилися виконювати операції реляційної алгебри над відношеннями даної бази даних.