Gt;[Формы]![Средний балл]![Нижнее значение] And < [Формы]![Средний балл]![Верхнее значение]. 1 страница

ББК 32.97

Г15

Рецензенты:

Г. А. Аршинов – доктор технических наук, профессор
(Кубанский государственный аграрный университет);

Е. В. Луценко – доктор экономических наук, профессор
(Кубанский государственный аграрный университет)

Галиев К. С.

Учебно-методическое пособие посвящено одному из разделов дисциплины «Информатика»: базам данных и СУБД. Рассматриваются понятия информационной системы, базы и модели данных, СУБД, а также вопросы проектирования базы данных с использованием СУБД Microsoft Access (версия 2010).

Предназначено для студентов бакалавров начальных курсов, изучающих дисциплину «Информатика».

УДК 004.658 (078)

ББК 32.97

Ó Галиев К. С.,
Печурина Е. К., 2016

Ó ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет», 2016

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. 5

ЧАСТЬ 1. ЛЕКЦИИ ПО БАЗАМ ДАННЫХ И СУБД.. 6

1 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О БАЗАХ ДАННЫХ И СУБД.. 6

1.1 Информационная система. 6

1.2 База данных. 9

1.3 Системы управления базами данных (СУБД) 10

1.4 Классификация. 10

1.5 Модели данных. 12

1.6 Нормализация. 15

1.7 Типы связей. 17

1.8 Индексы.. 18

1.9 Целостность базы данных. 18

Контрольные вопросы.. 19

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ.
СУБД MS ACCESS. 20

2.1 Краткая технология разработки базы данных. 20

2.2 Основные понятия в СУБД MS Access. 22

2.3 Основные приемы работы в СУБД MS Access. 24

2.3.1 Таблицы.. 24

2.3.2 Схема данных. 25

2.3.3 Заполнение таблиц. 25

2.3.4 Формы.. 25

2.3.5 Отчеты.. 26

Контрольные вопросы.. 26

ЧАСТЬ 2. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ.
СУБД MS ACCESS 2010. 28

1 КОНСТРУИРОВАНИЕ ТАБЛИЦ И ИХ ЗАПОЛНЕНИЕ.. 28

1.1 Создание новой базы данных. 29

1.2 Создание таблицы Факультеты.. 29

1.3 Создание таблицы Студенты.. 30

1.4 Создание схемы данных. 31

1.5 Заполнение таблицы Факультеты.. 32

1.6 Заполнение таблицы Студенты.. 32

1.7 Редактирование таблицы Студенты.. 33

2 СОЗДАНИЕ ПРОСТЫХ ФОРМ, ЗАПРОСОВ
И ОТЧЕТОВ.. 34

2.1 Конструирование формы Список студентов. 34

2.2 Конструирование формы Список факультетов. 36

2.3 Работа с формой Список студентов. 37

2.4 Создание простого запроса по выбору пола. 37

2.5 Создание простого запроса по выбору группы.. 38

2.6 Создание простого отчета на основе запроса. 40

2.7 Создание отчета с итогами. 42

2.8 Редактирование отчета с итогами. 43

3 СОЗДАНИЕ СЛОЖНЫХ ФОРМ, ЗАПРОСОВ
И ОТЧЕТОВ.. 45

3.1 Создание формы Средний балл. 46

3.2 Создание запроса со сложным условием отбора. 47

3.3 Создание отчета на основе сложного запроса. 49

3.4 Создание формы с кнопкой для просмотра отчета. 51

3.5 Создание формы, имеющей поле со списком.. 54

3.6 Создание запроса на основе поля со списком,
включенного в форму. 55

3.7 Создание отчета со списком студентов. 57

3.8 Просмотр отчета через кнопку формы.. 58

4 СОЗДАНИЕ ГЛАВНОЙ ФОРМЫ БД. СОЗДАНИЕ
НОВОЙ ТАБЛИЦЫ И ВЫВОД ФОТОГРАФИЙ.. 62

4.1 Создание главной формы с кнопками. 62

4.2 Вставка рисунка в Главную форму. 66

4.3 Создание новой таблицы.. 67

4.4 Создание формы для вывода фотографий. 69

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 75

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время компьютеры используются практически во всех сферах деятельности человека. В пособии речь идёт об основных понятиях в базах данных и системах управления базами данными (СУБД), составляющих ядро автоматизированных информационных систем, использующих компьютеры.

Даются понятия об информационных системах, информационной технологии, базах данных, СУБД и моделях данных, а также кратко описываются этапы проектирования баз данных. Подробно рассмотрен пример выполнения лабораторных работ по разработке учебной базы данных с использованием СУБД MS Access. Пособие состоит из двух частей.

В первой части пособия представлены содержания двух лекций. Рассматриваются основные понятия в базах данных и СУБД MS Access. В конце лекций приводятся контрольные вопросы для проверки степени усвоения учебного материала.

Во второй части пособия подробно рассматривается создание учебной базы данных с использованием СУБД MS Access (версия 2010). Вторая часть пособия оформлена в виде четырех лабораторных работ. Выполнению лабораторных работ предшествует алгоритм действий для достижения требуемого результата. К лабораторным работам прилагается готовая база данных, создание которой описывается в тексте работ.

Нумерация рисунков и таблиц в первой и второй частях начинается заново, потому что в лабораторных работах нет прямых ссылок на лекционный материал. Кроме того, нумерация рисунков в лабораторных работах соответствует номеру темы.

Данное учебно-методическое пособие предназначено для студентов бакалавров начальных курсов, изучающих дисциплину «Информатику».

ЧАСТЬ 1. ЛЕКЦИИ ПО БАЗАМ
ДАННЫХ И СУБД

1 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О БАЗАХ ДАННЫХ И СУБД

1.1 Информационная система

Любые рассуждения в дисциплине «Информатика» всегда предполагают наличие компьютера. Компьютер – это техническое средство для обработки информации. В связи с понятием «обработка информации» существуют еще два понятия: информационная технология и информационная система.

Информационная технология – это взаимосвязанная совокупность двух частей: 1) правила, методы, способы, алгоритмы и т. п. для обработки информации; и 2) технические средства для обработки информации.

Информационная система – это взаимосвязанная совокупность трех частей: 1) правила, методы, способы, алгоритмы и т. п. для обработки информации; 2) технические средства для обработки информации; и 3) грамотный персонал по обработке информации.

Другими словами, информационная система = информационная технология + грамотный персонал. Зачастую в определении информационной системы умалчивают наличие третьей составляющей, сводя, таким образом, оба понятия в одно. Однако, известно, что, во-первых, любая совершенная и опробованная технология не дает требуемого результата при неграмотном персонале; во-вторых, целью любой системы является получение нового свойства, которое отсутствует у составляющих.

Цель любой информационной системы – обработка информации конкретной предметной области с выдачей результата.

Приведем пример, используя простейшие рассуждения. Если, что-то выдает требуемый результат, т. е. работает, тогда это система. Если, что-то может выдать требуемый результат, но не выдает, потому что чего-то не хватает (грамотного персонала), тогда это технология.

Вообще, все, что нас окружает в этом мире, это различные системы. Система – это нечто целое, составленное из взаимосвязанных частей; система обладает новым свойством, которое отсутствует у составляющих. Именно ради приобретения нового свойства создаются системы. Сама система является подсистемой более сложного образования; любая составляющая системы, в свою очередь, является тоже системой. Например, велосипед – это система, составленная из рамы, колес, руля, педали и т. п., которые специальным способом взаимосвязаны. Новое свойство велосипеда, как системы – это способность передвигать человека. Если составляющие взаимосвязаны по-другому, например, сваркой, тогда новое свойство (передвигать человека) не возникает. Далее, колесо, в свою очередь, тоже является системой – состоит из обода, покрышки, камеры, спиц, втулки и т. п.

Заметим также, что в «Информатике» встречаются много словосочетаний, использующих понятие системы – операционная система, система счисления, двоичная система, видеосистема, звуковая система, система программирования, информационная система и т. д.

Отметим еще одно обстоятельство, имеющее отношение не только к «Информатике», а к образовательной системе вообще. Целью обучения любого студента является приобретение знаний, чтобы стать грамотным специалистом в своей предметной области. Другими словами, обучаются для того, чтобы стать полезной составляющей, в виде грамотного специалиста, для какой-то реально работающей системы в своей предметной области.

Понятия информационная технология и информационная система явно обозначились в связи с появлением нового технического средства (компьютера) для обработки информации. До появления компьютера информация обрабатывалась при непосредственном участии человека. Компьютер позволяет обрабатывать информацию без непосредственного участия человека, с помощью заранее составленного алгоритма (компьютерной программы). Иначе говоря, компьютер позволяет автоматизировать обработку информации. Автоматизация – это замена человека техническим средством для выполнения работы.

Приведем распространенные определения понятия информационной системы:

Информационная система – организационно упорядоченная совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы. (Закон РФ «Об информации, информатизации и защите информации» от 20.02.1995 № 24-ФЗ – устарел).

Информационная система – совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий и технических средств. (Закон РФ «Об информации, информационных технологиях и защите информации» от 27.07.2006 № 149-ФЗ).

Информационные технологии – процессы, методы поиска, сбора, хранения, обработки, предоставления, распространения информации и способы осуществления таких процессов и методов. (Закон РФ «Об информации, информационных технологиях и защите информации» от 27.07.2006 № 149-ФЗ).

Информационной системой называется комплекс, включающий вычислительное и коммуникационное оборудование, программное обеспечение, лингвистические средства и информационные ресурсы, а также системный персонал и обеспечивающий поддержку динамической информационной модели некоторой части реального мира для удовлетворения информационных потребностей пользователей [1].

Информационная система – система обработки информации, работающая совместно с организационными ресурсами, такими как люди, технические средства и финансовые ресурсы, которые обеспечивают и распределяют информацию [2]. Это взято из стандарта ISO – International Standardization Organization (международная организация по стандартам).

Информационная система в узком смысле – это программно-аппаратная система, предназначенная для автоматизации целенаправленной деятельности конечных пользователей, обеспечивающая, в соответствии с заложенной в нее логикой обработки, возможность получения, модификации и хранения информации [3].

Другими словами, информационная система – это аппаратные и программные средства, предназначенные для того, чтобы своевременно обеспечить пользователей нужной информацией.

Любая информационная система выполняет две основные задачи:

1) хранение данных;

2) доступ к данным, т. е. возможность искать, делать запросы и изменять данные.

Массивы данных в информационных системах имеют большой объем и хранятся во внешних запоминающих устройствах компьютера. Данные должны храниться в таком виде, чтобы их можно было легко искать и делать запросы. Такие массивы данных называются базами данных (БД).

1.2 База данных

База данных (БД, database ) – это информационные структуры, содержащие взаимосвязанные данные о реальных объектах.

База данных – это структурированный набор данных, удобный для выполнения запроса и поиска необходимых данных.

Пример из реальной ситуации. В одном из сельхозпредприятий (СХП) надо было составить список работников, которым можно выделить земельный пай. Секретарша СХП, которая недавно сменила пишущую машинку на компьютер, создала в Word текст со всеми необходимыми сведениями. В районном управлении этот текст вернули на доработку с замечанием, что из этого документа нельзя извлечь требуемые данные. Вывод – данные не были структурированы.

Разделив сведения на столбцы, используя Excel, получили структурированный список. Но это все равно не база данных.

Особенностями совокупности данных в БД являются:

- достаточно большие объемы информации;

- максимально возможная компактность хранения данных;

- возможность извлечения из базы данных разнообразной информации в определенной предметной области;

- удобные для пользователя вид и форма извлекаемой информации;

- высокая скорость доступа к данным;

- надежность хранения информации и возможность предоставления санкционированного доступа к данным для отдельных пользователей;

- удобство и простота конструирования пользователем
запросов, форм и отчетов для выборки данных.

Создание базы данных, ее поддержка и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляется с помощью специального программного инструмента – системы управления базой данных. (СУБД).

1.3 Системы управления базами данных (СУБД)

Система управления базами данных (СУБД) – это программное обеспечение для создания и редактирования баз данных, просмотра и поиска информации в них.

Хотя термины СУБД и «база данных» обозначают различные понятия, они неразрывно связаны: свойства базы данных определяются СУБД, которая ею управляет, и наоборот. Комплекс «БД + СУБД» называется информационной системой в узком смысле. Поэтому можно сказать, что база данных является ядром информационной системы.

СУБД решают все задачи, связанные с управлением данными, в том числе:

- поиск данных;

- редактирование данных;

- выполнение расчетов;

- обеспечение целостности (корректности, непротиворечивости) данных;

- восстановление данных после сбоев.

1.4 Классификация

По технологии обработки базы данных делятся на централизованные и распределенные.

В простейшем случае база данных и СУБД находятся на одном компьютере. Такая информационная система называется локальной, с ней работает один пользователь. Недостаток такой системы проявляется тогда, когда с БД должны работать несколько пользователей на своих компьютерах:

- базу данных надо обновлять на каждом компьютере;

- невозможно стыковать изменения, вносимые пользователями на своих компьютерах.

В современных информационных системах применяются удаленные базы данных, расположенные на серверах (специально выделенных компьютерах) локальной или глобальной сети. В этом случае несколько пользователей могут одновременно работать с базой данных и вносить в неё изменения.

СУБД, работающие с удаленными базами данных, различаются двумя способами разделения функций обработки:

- файл-серверные СУБД;

- клиент-серверные СУБД.

Файл-серверные СУБД расположены на компьютерах пользователей, а сервер хранит только файлы базы данных, но не участвует в обработке данных (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Файл-серверные СУБД

Клиент-серверная СУБД расположена на том же компьютере, где находится база данных (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Клиент-серверная СУБД

На компьютере пользователя расположена только прикладная программа-клиент, которая по сети обращается с запросом к СУБД для выполнения операций с данными.

В современных клиент-серверных СУБД для управления данными используют язык SQL (Structured Query Language – язык структурированных запросов). Он содержит все команды, необходимые для работы с данными.

Самые известные клиент-серверные СУБД следующие:
Microsoft SQL Server, Oracle, Firebird, PostgreSQL, MySQL.

1.5 Модели данных

Модель – это замена реального объекта (оригинала). Модель снабжают только существенными свойствами оригинала, которые важны для данного исследования.

Моделирование – это создание и исследование модели с целью изучения оригинала.

Практически все, что делается с помощью компьютера, – это моделирование. Например, база данных продуктового магазина – это модель реального магазина.

Основой базы данных является модель данных. Существуют два уровня моделей данных:

- инфологическая модель данных;

- даталогическая модель данных.

Инфологическая (информационно-логическая) модель данных отражает предметную область в виде совокупности информационных объектов и их структурных связей.

Информационный объект – это описание некоторой сущности (явления, реального объекта, процесса) в виде совокупности логически связанных данных (реквизитов).

Например, информационный объект Студент описывает некоторую сущность – студент. Реквизитный состав этого информационного объекта, т. е. его структура, следующая: № группы, ФИО, № зачетной книжки, дата рождения.

Информационный объект имеет множество реализаций –
экземпляров.

Инфологические модели данных для описания базы данных могут быть иерархическими, сетевыми и реляционными.

Иерархическая (древовидная) модель данных представляет собой иерархию элементов, называемых узлами. Узел – это совокупность атрибутов данных, описывающих информационный объект. На самом верхнем уровне имеется только один узел – корень. Каждый узел кроме корня связан только с одним узлом на более высоком уровне, называемом исходным узлом для данного узла. Каждый узел может быть связан с одним или несколькими узлами более низкого уровня, называемыми порожденными (подчиненными). Узлы, не имеющие порожденных, называются листьями. К каждой записи базы данных существует только один путь.

Например, модель управления работой университета. Во главе университета находится ректор; ректору подчиняются несколько проректоров; проректор управляет работой факультетов или других подразделений (отдел кадров, бухгалтерия, библиотека и т. п.); декан управляет работой кафедр, студенческих групп и т. д.

Сетевая модель также основывается на понятиях узел, уровень, связь. Сетевая модель данных – это модель, в которой порожденный узел может иметь более одного исходного узла. В сетевой структуре любой элемент любого уровня может быть связан с любым другим элементом.

Например, модель управления работой автобусных сообщений города или региона (края).

Реляционная модель базы данных состоит из одного или нескольких взаимосвязанных сущностей (таблиц) с атрибутами (столбцами), каждая из которых соответствует одной узкой части предметной области.

Например, инфологическая модель обучения студентов в университете может быть описана набором связанных таблиц (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 – Инфологическая модель

Отметим ещё раз (в виде повтора): Инфологическая модель данных отражает предметную область в виде совокупности информационных объектов и их структурных связей. Здесь не идет речь о программной реализации базы данных.

В дальнейшем речь будет идти только о реляционной модели данных. В реляционной модели данных приняты следующие термины:

- сущность – это название таблицы;

- атрибут или поле – это название столбца таблицы;

- запись или кортеж – это строка данных в таблице;

- ключ первичный – поле (одно или более), значение которого однозначно определяет запись в таблице; каждая таблица обязательно должна иметь первичный ключ;

- ключ внешний – поле, через которое осуществляется связь с другой таблицей; внешний ключ связан с первичным ключом другой таблицы; таблица может не иметь внешних ключей.

Даталогическая (англ. data – данные, т. е. логика данных) модель данных отражает информационные объекты базы данных в терминах выбранного средства программирования.

Выбрав средство программирования необходимо переписать таблицы, используя термины данного средства программирования, т.е. таблицы и их атрибуты описать как идентификаторы, указать типы данных, их размер, указать связи между таблицами.

Например, даталогическая модель данных сущности Анкеты в терминах MS Access может быть представлена в следующем виде (таблица 1.1).

Таблица 1.1 – Даталогическая модель данных

1.6 Нормализация

Допустим, что данные о студентах собраны в одной таблице (таблица 1.2)

Таблица 1.2 – Сведения о студентах

Мы видим, что в таблице имеется избыточность (дублирование): многие данные повторяются (хранятся) несколько раз. Кроме того, при вводе данных можно сделать опечатку, например, вместо «энергетики» ввести «энергитеки». В этом случае нарушается целостность базы данных, потому что в ней хранится название несуществующего факультета.

Чтобы избежать таких проблем, выполняют нормализацию базу данных.

Нормализация – это изменение структуры базы данных, которое устраняет избыточность и предотвращает возможные нарушения целостности. Нормализация достигается разбиением таблицы на ряд составляющих.

Существуют несколько уровней нормализации (называются нормальными формами). Рассмотрим некоторые принципы нормализации на примерах.

1) Любое поле должно быть неделимым. Это значит, что таблицу 1.2 необходимо переделать: поле ФИО разделить на три поля – Фамилия, Имя, Отчество (таблица 1.3).

Таблица 1.3 – Неделимые поля

2) Повторяющиеся значения в поле выделить в отдельную таблицу. Это значит, что таблицу 1.2 надо переделать (таблица 1.4).

Таблица 1.4 – Выделение отдельных таблиц

3) Таблица должна иметь поле с первичным ключом. Это значит, что любая запись в таблице – уникальна, т. е. нет одинаковых строк. Если таблица в принципе может иметь одинаковые записи, например, одинаковые ФИО, то следует в таблицу добавить поле, выполняющую роль первичного ключа. В данном случае добавим поле с номером личного дела студента (таблица 1.5).

Таблица 1.5 – Сведения о студентах

Здесь значок † означает, что это поле является ключевым.

1.7 Типы связей

В базе данных используются два вида связей «один ко многим» и «один к одному».

Связь «один ко многим» обозначается 1: N или 1-∞. Это значит, что с одной записью в первой таблице могут быть связаны несколько записей во второй таблице. При этом на стороне «1» в связи участвует первичный ключ, а на стороне «∞» – внешний ключ.

Связь «один к одному» обозначается 1: 1, каждой записи в первой таблице соответствует одна запись в связанной таблице. В этом случае таблицы связаны через свои первичные ключи. Такая связь используется для разделения большой таблицы на две части.

Иногда при анализе данных (на этапе проектирования базы данных) появляются связи типа «многие ко многим». Например, преподаватель может преподавать несколько разных дисциплин, а некоторые дисциплины обычно преподают несколько преподавателей. Поэтому связь между таблицами Преподаватели и Дисциплины – это связь типа «многие ко многим». Современные СУБД не поддерживают связи типа «многие ко многим», вместо этого используется дополнительная (промежуточная) таблица и к ней приставляются две связи «один ко многим».

1.8 Индексы

Индекс – это вспомогательная (виртуальная) таблица, которая служит для ускорения поиска в основной таблице.

Простейший индекс – это вспомогательная таблица из двух столбцов (полей), в которой хранятся значения интересующего нас поля основной таблицы (например, Фамилия) и список номеров записей. Записи в индексе упорядочены (отсортированы) по нужному полю. При изменении основной таблицы индексы создаются заново. Поэтому индексные поля надо создавать только по необходимости.

1.9 Целостность базы данных

Целостность базы данных означает, что БД содержит полную и непротиворечивую информацию и удовлетворяет всем заданным ограничениям.

Прежде всего, нужно обеспечить физическую целостность БД, т. е. защитить данные от разрушения в случае отказа оборудования (например, при отключении питания).

СУБД выполняет все изменения данных с помощью транзакций, которые позволяют в случае сбоя «откатить назад» все начатые операции.

Транзакция (англ. transaction – сделка) – это группа операций, которая представляет собой одно законченное действие. Транзакция должна быть выполнена целиком или не выполнена вообще.

Транзакция выполняется СУБД путем создания копии всех данных, которые будут изменяться, и записывает в специальный журнал все операции, которые нужно выполнить. Затем эти операции выполняются фактически и, если всё завершено успешно, запись удаляется из журнала. Если произошел сбой, в журнале будет найдена последняя информация о тех операциях, которые уже были завершены, и база данных восстанавливается в исходное состояние (транзакция не выполнена).