СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Концептуальная модель базы данных«Чемпионат авто»
1.1 Основные понятия
1.2 Описание предметной области
1.3 Каталог задач
1.4 Описание таблиц
1.5 Схема данных
1.6 ER-диаграмма
2. Реляционная модель базы данных«Спортивный комплекс»
2.1 Выбор логической модели
2.2 Основные понятия
2.3 Проектирование реляционной модели
2.3.1 Нормализация отношений
2.3.2 Описание ключей
2.3.3 Правила целостности
3. Реализация базы данных «Чемпионатавто»
4. Результат работы базы данных«Чемпионат авто»
ВВЕДЕНИЕ
Выборпредметной области «Чемпионат авто» обусловлен личным интересом и возможностьюраспространения базы данных среди специалистов и интересующихся. Припроектировании программ выясняются запросы и пожелания пользователя, иопределяется возможный подход к решению задачи. Задача анализируется. На основеэтого анализа реализуется конкретная модель в конкретной программной среде.Результаты каждого этапа проектирования используются в качестве исходногоматериала следующего этапа. Анализируется текущая организация «Чемпионат авто»,выделяются проблемы для решения, определяются объекты отношения между ними, разрабатываетсямодель с учетом конкретных условий ее функционирования. База данныхориентирована на определенную предметную область и организована на основе некоторогоподмножества данных. Возможности баз данных полезны в областях, связанных сдолговременным управлением информацией, таких как электронные библиотеки ихранилища данных. При проектировании системы обработки данных больше всего насинтересует организация данных. Требования отдельных пользователей должны бытьпредставлены в едином “обобщенном представлении”. Последнее называютконцептуальной моделью. В процессе проектирования необходимо: Описатьпредметную область; определить состав и содержание информации, используемой вданной предметной области; выявить сущности; выявить связи между сущностями;представить модель в виде схемы данных и ER-диаграммы; проанализировать модель с учётом информационныхпотребностей пользователей; создать спроектированную БД в среде Delphi; разработать приложения реализациизапросов и решения задач; реализовать возможность сортировки и поиска;представить несколько отчетов и диаграмм.
1. КОНЦЕПТУАЛЬНАЯМОДЕЛЬ БАЗЫ ДАННЫХ «ЧЕМПИОНАТ АВТО»
1.1 Основные понятия
При разработке базыданных мы будем пользоваться следующими понятиями:
Сущность– личности, факты, объекты реального мира, имеющие отношение к некоторойпроблемной области.
Атрибут– это информационное отображение свойств объекта. При реализации информационноймодели на каком-либо носителе информации, атрибут часто называют элементомданных, полем данных или просто полем.
Экземпляр сущности– это один набор значений его элементов данных.
Домен– семантическое понятие, которое можно рассматривать как подмножество значенийнекоторого типа данных, имеющих определенный смысл.
Связь — это функциональная зависимость между сущностями.
Концептуальная модель — представляет интегрированные концептуальные требования всех пользователей кбазе данных данной предметной области.
1.2 Описание предметнойобластиВ данномподразделе дается краткое описание предметной области, в которой функционируетсистема «Чемпионат авто». Описываются среда функционирования, цели и задачиразработанной базы данных. При проектировании базы данных все усилияразработчика должны были направлены в основном на структуризацию данных ивыявление взаимосвязей между ними. Проектирование схемы данных и ER-диаграммы основано на анализе решаемых в спортивномкомплексе по обработке данных. Схема данных включает описания объектов и ихвзаимосвязей, представляющих интерес в рассматриваемой предметной области ивыявляемых в результате анализа данных.
Все чемпионаты по автогонкам, проводимые в отдельном городе,информация об участниках, спонсорах, мастерах по ремонту и т.д. хранится в базеданных «Чемпионат авто». Также в данной системе регистрируются все результатызаездов для каждого гонщика, в том числе время, место, и название чемпионата.Существует возможность редактирования информации. К данным возможностям относятсядобавление, удаление и изменение записей. Кроме того в данной базе данныххранится информация, не только о чемпионатах, но и о гонщиках, мастерахавтомастерской и автомобилях, участвующих в гонках. Данная информация такжеможет удаляться, добавляться, редактироваться.
1.3 Каталог задач
Основываясь на описаниипредметной области, определим круг запросов и задач, которые предполагаетсярешать с использованием базы данных «Чемпионат авто».
Задачи:
· сведенияо гонщиках;
· сведенияо автомобилях;
· сведенияо чемпионатах;
· сведенияо работающем персонале;
· сведенияо спонсорах;
· имеющиесясроки ремонте автомобилей;
· информацияо местах проведения чемпионатов;
· списокзаездов, время и место участников
Вследствие большогообъема информации хранящегося в базе данных пользователь должен иметь быстрыйдоступ к интересующим ему данным. Простой и понятный интерфейс позволяетускорить работу с базой.
1.4 Описание таблиц
1) Мастерская
* IDмастерской idmaster + Автомобиль avtomast S Стоимость Ремонта stoim I Дата Окончания Ремонта daterem D Номер Бокса nbox I Фамилия Мастера familmast S
2)РаботникиМастерской
* IDмастера idworker + Фамилия familwork S Имя namework S Отчество fathwork S Дата Рождения datework D Стаж stag I
3)Cписок Автомобилей
* Марка CodeWork + Модель model S Год Выпуска yearvyp I Пробег probeg I Цвет color S ID мастерской idmast I
4) УчастникиЧемпионата
* IDучастника iduch + Автомобиль avto I Гонщик racer S Результат result I ID гонщика idracer I
база данныйреляционный модель
5)Гонщики
* IDгонщика idracer + Фамилия familracer S Имя nameraser S Отчество fathracer S Дата Рождения dateracer D Количество Участий kolvo I Наличие Приз Мест priz B
6)РезультатыЗаезда
* IDрезультата idresult + Чемпионат champ I Время time I Место mesto I
7)Чемпионаты
* IDчемпионата idchamp + Название Чемпионата nazchamp S Спонсор Чемпионата sponschamp I Место Проведения mestochamp I Год Проведения yearchamp D
8)Спонсоры
* IDспонсора idspons + Спонсор sponsor S Вознаграждение Спонсора voznagr I ID чемпионата idchamp I
9)МестоПроведения
* IDместа idmesta + Название Места nazmesta S Тип Трассы tiproad S ID чемпионата idchamp I
1.5 Схема данных
/>
1.6 ER-диаграмма
/>
2. РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬБАЗЫ ДАННЫХ «ЧЕМПИОНАТ АВТО»
2.1 Выбор логическоймодели
Хранимые в базе данныеимеют определённую логическую структуру, то есть модель. Различают следующиеосновные модели представления данных в базе данных:
- иерархическую
- сетевую
- реляционную
- объектно-ориентированную
В иерархической моделиданные представляются в виде древовидной иерархической структуры. Достоинствомданной модели является возможность реализовать очень быстрый поиск, когдаусловия запроса соответствуют иерархии в схеме БД, однако при работе с даннымисо сложными логическими связями иерархическая модель оказывается слишкомгромоздкой.
В сетевой моделиданные организуются в виде произвольного графа. Достоинством этой модели являетсявысокая скорость поиска и возможность адекватно представлять данные для решениямножества задач в самых различных предметных областях. Высокая скорость поискаосновывается на классическом способе реализации сетевой модели — на основесписков. Недостатком сетевой модели является жесткость структуры и высокаясложность ее организации.
Кроме того,существенным недостатком иерархической и сетевой моделей является то, чтоструктура данных задается на этапе проектирования БД и не может быть измененапри организации доступа к данным.
Реляционнаямодельполучила свое название от английского термина relation(отношение) и была предложена в 1970-х годах сотрудником фирмы IBMЭдгаром Коддом. Реляционная БД представляет собой совокупность таблиц,связанных отношениями. Разница между таблицей в привычном смысле и понятиемотношения заключается в том, что в отношении нет порядка — это неупорядоченноемножество записей. Порядок определяется не отношением, а конкретной выборкой изотношения. Связь между таблицами существует на логическом уровне и определяетсяпредметной областью. Практически связь между таблицами устанавливается путемиспользования логически связанных данных в разных таблицах.
Для работы среляционными СУБД используется стандартизированный язык структурированныхзапросов SQL.
Достоинствамиреляционной модели данных являются простота, гибкость структуры, удобствореализации на компьютере, высокая стандартизованность и использованиематематического аппарата реляционной алгебры и реляционного исчисления.
К недостаткам можноотнести атомарность, ограниченность и предопределенность набора возможных типовданных. Это затрудняет использование реляционных моделей для некоторыхсовременных приложений. Названная проблема решается расширением реляционныхмоделей в объектно-реляционные.
В объектно-реляционноймодели отдельные записи база данных представляются в виде объектов. Междузаписями базы данных и функциями их обработки устанавливаются взаимосвязи спомощью механизмов, подобных соответствующим средствам в объектно-ориентированныхязыках программирования. Объектно-ориентированные модели сочетают особенностисетевой и реляционной моделей и используются для создания крупных БД сосложными структурами данных.
Перейти к иерархическоймодели данных сложно, ввиду сложности реализации сложных связей черездревовидные структуры (хотя реализация части сущностей и связей иерархии черезданную логическую модель достаточно просто). Гораздо больше подходит сетеваямодель данных, однако мы выбираем реляционную модель, потому что :
· представлениеданных в виде двухмерных таблиц проще, чем виде списков;
· реляционнаямодель проста, обладает гибкой структурой, удобна для реализации на компьютере.
· 2.2 Основные понятия
Реляционная модельданных – это представление данных в виде совокупностидвумерных таблиц:
1) каждый элементтаблицы представляет собой один элемент данных, т.е. список не может быть значением;
2) все столбцы втаблице однородные, т.е. элементы столбца одной природы;
3) столбцамоднозначно присвоены имена;
4) в таблице нетдвух одинаковых строк;
5) строки и столбцытаблиц могут просматриваться в любом порядке, без учета их содержания и смысла.
Для математическогоописания реляционной модели нам понадобятся следующие понятия
Атомарные данные – это наименьшие единицы данных неразложимые с точки зрениямодели.
Домен– это множество атомарных значений одного и того же типа.
Атрибут– это некоторое подмножество домена, имеющее уникальное имя.
Отношение надоменах D1,D2,..Dn состоит из заголовка итела.
R(A1,A2,..An) ÍD1´D2´D3
Заголовоксостоит из такого фиксированного множества атрибутов
А1, A2,..An, что существует отношение между атрибутами и их доменами.
Тело состоитиз меняющихся во времени множества кортежей.
Кортежсостоит из значений каждого атрибута по одному значению на атрибут.
Таблица в реляционнойтеории соответствует отношению.
Строке соответствуеткортеж.
Столбцу – атрибут.
Введем понятие ключаотношения.
Пусть А – множествоатрибутов отношения
А = {A1,A2,..An}и пусть k – это подмножество А
kÍ A
Возможным ключомотношения R является такоеподмножество k, которое удовлетворяетследующему условию:
1) в произвольныймомент времени никакие два различных картежа не имеют одного и того же значениядля k
2) ни один изатрибутов не может быть исключен из kбез нарушения первого условия.
2.3 Проектированиереляционной модели
Существует дваосновных метода проектирования реляционной модели:
1. методдекомпозиции (используется при количестве ключевых атрибутов не более 20);
2. на основеконцептуальной модели.
Так как концептуальнаямодель уже построена, то воспользуемся вторым методом. Для этоговыполним нормализацию отношений.
2.3.1 Нормализацияотношений
Очевидно, что качестворазработанной базы данных всецело зависит от качества выполнения отдельныхэтапов её проектирования. Огромное значение имеет качественная разработка логическоймодели базы данных, так как она, с одной стороны, обеспечивает адекватностьбазы данных предметной области, а с другой стороны, определяет структуруфизической базы данных и, следовательно, её эксплуатационные характеристики.Одни и те же данные могут группироваться в таблицы-отношения, различнымиспособами, то есть, возможна организация различных наборов отношенийвзаимосвязанных информационных объектов предметной области. Группировкаатрибутов в отношениях должна быть рациональной, предельно сокращающей дублированиеданных и упрощающей процедуры их обработки и обновления. Определенный наборотношений обладает лучшими свойствами при включении, модификации и удаленииданных, если он отвечает определенным требованиям нормализации отношений.
Нормализация отношений— это формальный аппарат ограничений на их формирование, который позволяетустранить дублирование данных, обеспечить их непротиворечивость и уменьшитьзатраты на поддержание базы данных.
Отношение называетсянормализованным или приведенным к первой нормальной форме (1НФ), есливсе его атрибуты простые или атомарные – далее неделимые. Разработанная базаданных «Чемпионат авто» соответствует данной НФ, а именно выполнены следующиетребования:
«в отношении нет одинаковыхкортежей;
«кортежи не упорядочены;
«атрибуты не упорядоченыи различаются по наименованиям;
«все значения атрибутоватомарные.
Как видно изперечисленных свойств, любое отношение автоматически находится в первойнормальной форме. Чтобы рассмотреть вопрос приведения отношений ко второйнормальной форме, необходимо дать пояснение понятию функциональнойзависимости. Пусть имеется отношение R. Множество атрибутов Y функциональнозависимо от множества атрибутов X, если для любого состояния отношения R длялюбых кортежей r1,r2 О R из того, что r1X = r2X следует, что r1Y = r2Y, то естьво всех кортежах, имеющих одинаковые значения атрибутов X, значения атрибутов Yтакже совпадают в любом состоянии отношения R.
Для разработанной базыданных выполнено и требование 2НФ. Множество атрибутов X называется детерминантомфункциональной зависимости, а множество атрибутов Y называется зависимойчастью. Отношение находится во второй нормальной форме (2НФ), если ононаходится в первой нормальной форме (1НФ) и нет не ключевых атрибутов,зависящих от части составного ключа.
Отношение находится втретьей нормальной форме (3НФ), если оно находится в 2НФ и всенеключевые атрибуты взаимно независимы. Таким образом, разработку логическоймодели реляционной базы данных можно представить как определение отношений,отображающих понятия предметной области, и приведение их к третьей нормальнойформе. Таким образом разработанная база данных полностью соответствует всем3НФ, т.е. требование нормализации отношений выполнено, что представлено насхеме данных и ER- диаграмме.
2.3.2 Описание ключей
Первичный ключуникально определяет отношение. После выбора первичного ключа из набора потенциальныхключей, оставшиеся ключи называются альтернативными.
Пусть даны отношения R1 и R2. Пусть k1, — это первичный ключ отношения R1.
Если в отношении R2 присутствуют атрибуты k1, то для отношения R2, k1 – это внешний ключ.
2.3.3 Правилацелостности
Пусть даны отношения R1 и R2. Пусть k1, — это первичный ключ отношения R1.
Если в отношении R2 присутствуют атрибуты k1, то для отношения R2, k1 – это внешний ключ. Если базовое отношение R2 содержит внешний ключ k1, то каждое значение k1 в R2 должно быть либо равным какому-либозначению R1, либо полностью неопределенным.
Рассмотримматематическое представление целостности данных
Целостность имеетместо, так как первичные ключи всех отношений не принимают и не могут приниматьнеопределённые значения.
По описанным вышеалгоритмам получаем реляционную модель
3. РЕАЛИЗАЦИЯ БАЗЫДАННЫХ «ЧЕМПИОНАТ АВТО»
Рассмотрим реализациюбазы данных на одной таблице «Мастерская». На главной форме кнопки вызовасоответствующих таблиц.
/>
Событие для кнопкиМастерская:
procedureTmainform.btnmasterskClick(Sender: TObject);
begin
masterform.Show;
end;
На формусоответствующую таблице Мастерская помещаем элементы: ADOConnection,ADOQuery, DataSource,ADODataSet, DBNavigator.При помощи этих элементов подключаем БД и отображаем её в DBGrid.Затем добавляем кнопки для добавления, удаления, редактирования записей исоответствующие поля для ввода данных.
/>
Событиедлякнопки«Добавить»:
procedureTmasterform.btnaddmastClick(Sender: TObject);
begin
qrymaster.SQL.Clear;
try
qrymaster.SQL.Add('INSERTINTO Мастерская');
qrymaster.SQL.Add('(ID, Автомобиль, СтоимостьРемонта,
ДатаОкончанияРемонта,НомерБокса, ФамилияМастера) VALUES');
qrymaster.SQL.Add('(:IDmast, :Avtomast, :Stoimmast, :Datemast,
:Boxmast,:Fammast)');
qrymaster.Parameters.ParamByName('IDmast').Value:=edtidmast.Text;
qrymaster.Parameters.ParamByName('Avtomast').Value:=edtavtomast.Text;
qrymaster.Parameters.ParamByName('Stoimmast').Value:=edtstoimmast.Te
xt;
qrymaster.Parameters.ParamByName('Datemast').Value:=edtdatemast.Text;
qrymaster.Parameters.ParamByName('Boxmast').Value:=edtboxmast.Text;
qrymaster.Parameters.ParamByName('Fammast').Value:=edtfammaster.Text
;
qrymaster.ExecSQL;
ShowMessage('Добавлено!');
except
ShowMessage('Ошибка!');
end;
end;
Событие для кнопки«Удалить»:
procedureTmasterform.btndellmastClick(Sender: TObject);
begin
dbnvgrmaster.BtnClick(nbDelete);
end;
Событиедлякнопки«Выделить»:
procedureTmasterform.btnpastemastClick(Sender: TObject);
begin
masterform.edtidmast.Text:=dbgrdmaster.Fields[0].AsString;
masterform.edtavtomast.Text:=dbgrdmaster.Fields[1].AsString;
masterform.edtstoimmast.Text:=dbgrdmaster.Fields[2].AsString;
masterform.edtdatemast.Text:=dbgrdmaster.Fields[3].AsString;
masterform.edtboxmast.Text:=dbgrdmaster.Fields[4].AsString;
masterform.edtfammaster.Text:=dbgrdmaster.Fields[5].AsString;
end;
Событие для кнопки«Изменить»:
procedureTmasterform.btneditmastClick(Sender: TObject);
begin
btndellmast.Click;
btnaddmast.Click;
end;
Примечание: прежде чемнажимать кнопку «Изменить» нужно сначала выделить значения в поля дляредактирования и изменить необходимые значения.
Для замены в DBGridуникальных номеров мастеров на фамилии используется следующее:
procedureTmasterform.FormCreate(Sender: TObject);
begin
qrymaster.SQL.add('SELECT
IDмастера, РаботникиМастерской.[Фамилия]AS ФИО FROM
РаботникиМастерской ORDERBY РаботникиМастерской.Фамилия');
dbgrdmaster.Columns[5].PickList.Add('ФИО');
end;
Результат работы базыданных «Чемпионат авто»
Мы реализовали базу данных всех чемпионатов отдельногогорода. В базе данных храниться полный перечень всех проводимых чемпионатов.Также в базе данных «Чемпионат авто» ведется учет о сотрудниках мастерской,гонщиках и автомобилях. Существует возможность редактирования содержащейсяинформации. К данным возможностям относятся добавление, удаление и изменениезаписей.
Кроме того, посредством простого интерфейса база данныхвсегда может предоставить любую интересующую информацию, вплоть до датыокончания ремонта автомобиля в мастерской. Также в базе хранятся и легкоредактируются данные о спонсорах, местах проведения заездов и соответственнорезультаты всех участников.
База данных «Чемпионат авто» полностью закончена и работоспособна