Создание реляционные базы данных на компьютере

Дисциплина «Информационные технологии» Лекция №2 «СОЗДАНИЕ РЕЛЯЦИОННЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ НА КОМПЬЮТЕРЕ» автор., ст. преп. П. А. Осипов Лекция посвящена созданию БД в НФБК на компьютере в СУБД Apache OpenOffice Base (далее Base), изучению способов создания таблиц данных, связей, запросов, форм и отчётов. Общие понятия о системах управления базами данных Система управления базой данных (СУБД) – совокупность программ-мных и лингвистических средств, обеспечивающих создание, использование и сопровождение БД. Функции СУБД: – манипулирование данными в постоянных и оперативных запоминающих устройствах (жёсткие диски и оперативная память); – поддержка языков определения и манипулирования данными; – обеспечение надёжности хранения данных; – восстановление БД после сбоев. В итоге СУБД представляет собой программу, использующую определенный язык для создания и работы с БД. Система управления базой данных состоит из следующих основных компонентов: ядро – отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию изменений; процессор языка базы данных – обеспечивает запросы на извлечение, изменение данных и создание исполняемого внутреннего кода; подсистема поддержки времени исполнения – интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД; сервисные программы (внешние утилиты) – дополнительные возможности по обслуживанию информационной системы. Системы управления базами данных классифицируют: По модели данных: Иерархические – это древовидная структура объектов различных уровней. Иерархические СУБД в настоящее время не используются, но примером подобной организации данных служит файловая система операционной системы Windows (см. рис. 1.1а на стр. 7). Сетевые – древовидная структура объектов различных уровней с возможностью нахождения объекта у двух предков. В настоящее время широко не используются (см. рис. 1.1б на стр. 7). Реляционные – основаны на математическом понятии отношения (таблицы) и являются самыми распространенными СУБД (Microsoft SQL Server, Microsoft Access, Apache OpenOffice Base) (рис. 1.1в на стр. 7). Объектные – данные моделируются в виде объектов, их атрибутов, методов, классов. Применяются для высокопроизводительной обработки данных сложной структуры (ObjectStore). Объектно-реляционные – синтез объектной и реляционной модели данных (Oracle Database, Informix, DB2, PostgreSQL). По степени распределённости: Локальные – все части СУБД размещаются на одном компьютере. Распределённые – части СУБД располагаются на различных компьютерах. По способу доступа к БД: Файл-серверные – БД располагается на файл-сервере, а СУБД на каждом клиентском компьютере (рабочей станции). Доступ СУБД рабочих станций к БД осуществляется через компьютерную сеть. Преимуществом архитектуры является низкая нагрузка на процессор файлового сервера, а недостатками – потенциально высокая загрузка компьютерной сети, отсутствие централизованного управления БД, низкая надёжность. Файл-серверные СУБД в настоящее время считаются устаревшими, применяются в основном для локальных приложений, которые используют функции управления БД в системах с низкой интенсивностью обработки данных и пиковыми нагрузками на БД (Microsoft Access, Paradox, dBase, FoxPro). Клиент-серверные – СУБД и БД располагаются вместе на сервере, поэтому доступ к БД осуществляется СУБД в монопольном режиме. Недостаток клиент-серверных СУБД состоит в повышенных требованиях к серверу, а достоинства – более низкая загрузка локальной сети, централизованное управление и высокая надёжность (Oracle, DB2, Informix, Microsoft SQL Server, PostgreSQL, MySQL, ЛИНТЕР). Встраиваемые – СУБД являются составной частью некоторого программного обеспечения, предназначенного для локального хранения данных своего приложения и не рассчитанного на коллективное использование в сети (SQLite, Microsoft SQL Server Compact). Система управления базой данных Apache OpenOffice Base Base представляет собой свободно распространяемый кроссплатформенный пакет офисных программ для работы с текстом (Writer), электронными таблицами (Calc), презентациями (Impress), рисунками (Draw), формулами (Math) и базами данных (Base). Base является реляционной СУБД, которая позволяет работать с БД собственного формата odt за счёт встроенной СУБД HSQLDB или выступать оболочкой для серверов БД (MySQL, Oracle). Компоненты Base: таблицы – хранят данные в виде полей (столбцов) с указанием имени и типа данных; запросы – используются для извлечения, просмотра и манипулирования данными таблиц (фильтрации, сортировки и анализа); формы – предназначены для организации интерфейса между пользователем и БД для просмотра, редактирования и заполнения таблиц; отчёты – выводят на печать содержимое таблиц и запросов. Компоненты Base создаются в режиме мастера, дизайнера или команд на языке SQL. Мастера предоставляют для создания компонентов простой пошаговый алгоритм с пояснениями, а дизайнер и язык SQL – это универсальный инструмент для опытного программмиста. Контрольные вопросы и задания 1. Объясните различие между БД и СУБД. 2. Перечислите основные функции и компоненты СУБД. 3. Классифицируйте СУБД по модели данных, распределенности и способу доступа. 4. Назовите назначение и режимы создания основных компонентов СУБД Base. 1.2.1. Таблицы и связи 1. Запустить СУБД Base с помощью двойного клика левой кнопки мышки по ярлыку пакета офисных программ OpenOffice, находящемуся на рабочем столе операционной системы Windows. В открывшемся меню программы OpenOffice выбрать двойным кликом левой кнопки мышки пункт «База данных». Откроется мастер баз данных СУБД Base. 2. Создать новую базу данных, для чего: 2.1. В окне мастера БД на вкладке «Шаги», в пункте «Выбор базы данных», выбрать пункт «Создать новую базу данных» и нажать кнопку «Далее» (рис. 1.6). Рис. 1.6. Вкладка «Выбор базы данных» окна мастера базы данных 2.2. На второй вкладке пункта «Шаги» «Сохранить и выполнить» отметить пункт «Да, зарегистрировать базу данных» и «Открыть базу данных для редактирования» и нажать кнопку «Готово» (рис. 1.7). Рис. 1.7. Вкладка «Сохранить и выполнить» окна мастера базы данных 2.3. В окне сохранения указать папку и имя базы данных Фамилия_Группа (Иванов_ЭЭТ-16) и нажать кнопку «Сохранить». 3. Создать таблицы БД в НФБК, которые получены в результате выполнения п. 1.1.4: 3.1. В открывшемся окне созданной БД на вкладке «База данных» выбрать пункт «Таблицы» и на вкладке «Задачи» указать «Создать таблицу в режиме дизайнера» (рис. 1.8). 3.2. В открывшемся окне дизайнера таблиц указать в пункте «Название поля» названия столбцов таблиц и выбрать соответствующий им тип данных. Также заполнить необходимые пункты «Описание» и «Свойства поля» (рис. 1.9). 3.3. Указать первичный ключ в таблице. Выделить ключевое поле левой кнопкой мышки, нажать правую кнопку мышки и выбрать в открывшемся пункте меню «Первичный ключ». После этого напротив поля появится значок ключа. Рис. 1.8. Окно базы данных Рис. 1.9. Таблица «Студенты» в режиме дизайнера В таблице «Успеваемость студентов» первичный ключ состоит из нескольких атрибутов. Чтобы сделать несколько полей первичным ключом, необходимо нажать клавишу Ctrl, выделить их левой кнопкой мышки, нажать правую кнопку мышки и выбрать в открывшемся пункте меню «Первичный ключ». Напротив полей должен появиться значок ключа. 3.4. Сохранить созданную таблицу. Закрыть окно таблицы или нажать кнопку «Сохранить», после чего указать имя таблицы. 3.5. Выполнить по аналогии действия пунктов 3.1 – 3.4 для остальных таблиц БД в НФБК (рис. 1.10 и 1.11). 4. Создать схему данных (связи между таблицами). 4.1. Во вкладке меню «Сервис» выбрать пункт «Связь» и добавить все таблицы на форму в новом окне. 4.2. Создать связи между полями таблиц. Кликнуть и удерживать правой кнопкой мышки на ключевом поле в одной из таблиц и растянуть связь до аналогичного поля в другой таблице. Правой кнопкой мыши нажать один раз на получившейся связи, выбирать пункт меню «Правка» и указать свойство «Изменять каскадно при обновлении и удалении данных» (рис. 1.12). Рис. 1.10. Таблица «Успеваемость» в режиме дизайнера Рис. 1.11. Таблица «Дисциплины» в режиме дизайнера Рис. 1.12. Связи таблиц базы данных 5. Заполнить таблицы данными, указанными в задании. В первую очередь заполнить таблицы с ключевым полем из одного атрибута, а затем составным ключевым полем, т. е. сначала таблицы «Дисциплины» и «Студенты», а затем «Успеваемость студентов» (рис. 1.13, 1.14, 1.15). Рис. 1.13. Таблица «Студенты» Рис. 1.14. Таблица «Дисциплины» Рис. 1.15. Таблица «Успеваемость студентов» 6. Сохранить результаты в базе данных с помощью пункта меню «Файл»\«Сохранить» или нажав комбинацию клавиш Ctrl+S. Контрольные вопросы и задания 1. Опишите последовательность создания БД в СУБД Base. 2. Для чего необходима схема данных и связи между таблицами? 3. Какие таблицы в первую очередь заполняют данными? 1.2.2. Запросы на выборку данных 1. Создать запрос на выборку текстового значения из одной таблицы с помощью мастера и отображением всех полей. 1.1. В открывшемся окне созданной БД на вкладке «База данных» выбрать пункт «Запросы» и на вкладке «Задачи» указать «Использовать мастер для создания запроса…» (рис. 1.16). 1.2. В открывшемся окне «Мастер запросов» на вкладке «Шаги» выбрать таблицу. Из доступных полей выбрать все для запроса, нажав на кнопку с двумя стрелочками. Указать действие «Дальше» и перейти к следующему шагу создания запроса (рис. 1.17). Рис. 1.16. Окно базы данных для создания запросов Рис. 1.17. Окно мастера запросов для выбора таблицы и полей 1.3. На следующем шаге создания запроса задать порядок сортировки полей. Указать действие «Дальше» и перейти к следующему шагу создания запроса (рис. 1.18). 1.4. Задать условие поиска одного тестового значения. Выбрать условие поиска «Соответствие всем из следующих», нужное текстовое поле, условие поиска «Соответствует выражению» и задать текстовое значение для поиска. Указать действие «Дальше» и перейти к следующему шагу создания запроса (рис. 1.19). 1.5. Задать тип запроса «Детальный запрос (показывать все записи запроса)». Указать действие «Дальше» и перейти к следующему шагу создания запроса (рис. 1.20). 1.6. Задать при необходимости альтернативные названия полей запроса. Указать действие «Дальше» и перейти к следующему шагу создания запроса (рис. 1.21). 1.7. Проверить описание запроса и выбрать действие после его создания. Изменить при необходимости название запроса и указать действие после его создания «Показать запрос». Указать действие «Готово» и перейти к следующему шагу создания запроса (рис. 1.22). Рис. 1.18. Окно мастера запросов для выбора порядка сортировки Рис. 1.19. Окно мастера запросов для выбора условия поиска Рис. 1.20. Окно мастера запросов для выбора типа запроса Рис. 1.21. Окно мастера запросов для присвоения альтернативных названий полей Рис. 1.22. Окно мастера запросов для выбора типа запроса 1.8. Проверить описание запроса и выбрать действие после его создания. Изменить при необходимости его название и указать действие после создания запроса «Показать запрос» (рис. 1.23). Рис. 1.23. Окно мастера запросов для выбора типа запроса 2. Создать запрос в режиме дизайна на выборку числового значения из двух таблиц. 2.1. Выбрать на вкладке «База данных» пункт «Запросы» и на вкладке «Задачи» указать «Создать запрос в режиме дизайна…» (см. рис. 1.16). 2.2. В открывшемся окне «Добавить таблицу или запрос» выбрать две связанные таблицы в окно запроса и закрыть окно (рис. 1.24). 2.3. Выбрать таблицу, поле для выборки значений и критерий поиска. Указать при необходимости псевдоним, сортировку, видимость. Указать другие поля для вывода в результатах запроса (рис. 1.25). 2.4. Выполнить запрос, нажав на кнопку на панели инструментов окна запроса или кнопку F5. Выбрать таблицу, поле для выборки значений и критерий поиска. Если необходимо, то возможно исправить запрос в окне и ещё раз выполнить те же действия (рис. 1.26). 2.5. Сохранить запрос, нажав на иконку дискеты на панели инструментов окна запроса или войти в меню «Файл»\«Сохранить». Указать имя и закрыть окно запроса. Рис. 1.24. Окно выбора таблиц или запросов для создания запроса в режиме дизайна Рис. 1.25. Окно создания запроса в режиме дизайна Рис. 1.26. Окно результата выполнения запроса в режиме дизайна 3. Создать запрос в режиме дизайна на выборку значения из трёх таблиц по аналогии с предыдущими запросами. 4. Сохранить результаты в базе данных с помощью пункта меню «Файл»\«Сохранить» или нажав комбинацию клавиш Ctrl+S. Контрольные вопросы и задания 1. Назовите назначение полей режима конструктора запроса: критерий, таблица, поле, псевдоним, видимый, сортировка и функция. 2. В каких режимах можно создать запрос? 1.2.3. Формы для ввода и отображения данных 1. Создать форму для отображения значений каждой таблицы БД. 1.1. В открывшемся окне созданной БД на вкладке «База данных» выбрать пункт «Формы» и на вкладке «Задачи» указать «Использовать мастер для создания формы…» (рис. 1.27). Рис. 1.27. Окно базы данных для создания форм 1.2. В открывшемся окне «Мастер форм» вкладке «Шаги» выбрать таблицу. Из доступных полей выбрать все поля для формы, нажав на кнопку с двумя стрелочками. Указать действие «Дальше» и перейти к следующему шагу создания формы «5. Расположить элементы управления», пропустив «2.Установка субформы» (рис. 1.28). 1.3. Выбрать расположение элементов управления головной формы. Указать действие «Дальше» и перейти к следующему шагу создания формы (рис. 1.29). 1.4. Выбрать режим источника данных «Форма для отображения всех данных» и отметить пункты, запрещающие манипулирование данными: «Запретить изменение существующих данных», «Не разрешать удаление существующих данных», «Не разрешать добавление новых данных». Указать действие «Дальше» и перейти к следующему шагу создания формы (рис. 1.30). 1.5. Выбрать стиль формы. Указать действие «Дальше» и перейти к следующему шагу создания формы (рис. 1.31). 1.6. Указать название формы и действие после заполнения формы. Указать действие «Готово» и перейти к просмотру результата создания формы (рис. 1.32). 1.7. Проверить результат создания формы для отображения данных (рис. 1.33). Рис. 1.28. Окно мастера форм для выбора полей Рис. 1.29. Окно мастера форм для выбора расположения элементов управления Рис. 1.30. Окно мастера форм для выбора режима источника данных Рис. 1.31. Окно мастера форм для выбора стиля оформления Рис. 1.32. Окно мастера форм для выбора названия формы Рис. 1.33. Окно формы для отображения данных Рис. 1.34. Окно мастера форм для выбора режима источника данных 1.8. Повторить аналогичные действия пункта для всех таблиц базы данных. 2. Создать формы для ввода значений в каждую таблицу БД. 2.1. Повторить аналогичные действия пункта 1 задания, за исключением шага «Выбор режима источника данных», в котором отметить «Форма используется только для ввода новых данных. Существующие данные не будут отображаться» (рис. 1.34). 2.2. Повторить аналогичные действия пункта для всех таблиц базы данных. 3. Сохранить результаты в базе данных с помощью пункта меню «Файл»\«Сохранить» или нажав комбинацию клавиш Ctrl+S. Контрольные вопросы и задания 1. Для чего необходимы формы в СУБД? 2. Назовите типы форм СУБД Base. 3. В каких режимах можно создать форму? 1.2.4. Отчёты для вывода на печать таблиц базы данных 1. Создать отчёт для вывода значений каждой таблицы и запросов базы данных. 1.1. В открывшемся окне созданной БД на вкладке «База данных» выбирать пункт «Отчёты» и на вкладке «Задачи» указать «Использовать мастер для создания отчёта…» (рис. 1.35). 1.2. В открывшемся окне «Мастер отчётов» вкладке «Шаги» выбрать таблицу. Из доступных полей выбрать все для формы, нажав на кнопку с двумя стрелочками. Указать действие «Дальше» и перейти к следующему шагу (рис. 1.36). 1.3. Выбрать обозначения полей отчёта. Указать действие «Дальше» и перейти к следующему шагу создания отчёта (рис. 1.37). 1.4. Добавить при необходимости уровни группировки. Указать действие «Дальше» и перейти к следующему шагу создания отчёта (рис. 1.38). 1.5. Установить при необходимости порядок сортировки данных. Указать действие «Дальше» и перейти к следующему шагу создания отчёта (рис. 1.39). Рис. 1.35. Окно базы данных для создания отчётов Рис. 1.36. Окно мастера отчётов для выбора полей Рис. 1.37. Окно мастера отчётов для выбора обозначения полей Рис. 1.38. Окно мастера отчётов для выбора уровней группировки Рис. 1.39. Окно мастера отчётов для выбора порядка сортировки данных 1.6. Определить стиль и внешний вид отчёта. Указать действие «Дальше» и перейти к следующему шагу создания отчёта (рис. 1.40). Рис. 1.40. Окно мастера отчётов для выбора порядка сортировки данных 1.7. Указать название, тип и действие после заполнения отчёта. Указать действие «Готово» и перейти к просмотру результата создания формы (рис. 1.41). Рис. 1.41. Окно мастера отчётов для выбора названия, типа и действия после создания отчёта 2. Сохранить результаты в базе данных с помощью пункта меню «Файл»\«Сохранить» или нажав комбинацию клавиш Ctrl+S. 3. Создать отчёты для остальных таблиц и запросов БД, повторив действия пунктов 1 и 2. Контрольные вопросы и задания 1. Для чего необходимы отчёты в СУБД? 2. Назовите типы отчетов и элементов СУБД Base, по которым они могут быть созданы. 3. В каких режимах можно создать отчёт? СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Гущин А. Н. Базы данных: учеб. пособие. М.: Директ-Медиа, 2014. 266 с. 2. Джексон Г. Проектирование реляционных баз данных для использования с микроЭВМ. М.: Мир, 1991. 252 с. 3. Зыков Р. И. Системы управления базами данных. М.: Лаборатория книги, 2012. 162 с. СПИСОК РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Кузнецов С. Д. Основы баз данных: учеб пособие. М.: Интернет-университет информационных технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. 484 с. 2. Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных. М.: Издательский дом «Вильямс», 2006. 1328 с. 3. Гарсиа-Молина Г., Ульман Д., Уидом Д. Системы баз данных. Полный курс. М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. 1088 с.