Тема 4 Информационные технологии широкого пользования

1. Информационно-коммуникационные технологии

Информационнокоммуникационные
технологии

2. Тема 4

Информационные
технологии широкого
пользования

3. 4.1. Табличные процессоры

Комплекс программных средств,
реализующих создание,
регистрацию, хранение,
редактирование, обработку
электронных таблиц и выдачу их на
печать, принято называть
табличным процессором.

4. 4.1. Табличные процессоры

Электронная таблица представляет
собой двухмерный массив строк и
столбцов, размещенный в памяти
компьютера.

5. 4.1. Табличные процессоры

Широкое распространение получили
такие табличные процессоры, как
SuperCalc, VisiCalc, Lotus 1-2-3, Quattro
Pro.
Для Windows был создан процессор
Excel, технология работы с которым
аналогична работе с любым
приложением Windows интерфейса
WIMP.

6. 4.2 Системы управления базами данных

База данных (БД) - поименованная
совокупность структурированных данных,
относящихся к определенной предметной
области.
Система управления базами данных (СУБД)
- это комплекс программных и языковых
средств, необходимых для создания баз
данных, поддержания их в актуальном
состоянии и организации поиска в них
необходимой информации.

7. 4.2 Системы управления базами данных

Поле - элементарная единица логической
организации данных, которая соответствует
неделимой единицы информации - реквизиту.
Для описания поля используются следующие
характеристики: имя; тип; длина; точность.
Запись - совокупность логически связанных
полей.
Экземпляр записи - отдельная реализация
записи, содержащая конкретные значения ее
полей

8. 4.2 Системы управления базами данных

Модель данных - совокупность структур
данных и операций их обработки.
СУБД основывается на использовании
иерархической, сетевой или
реляционной модели, на комбинации
этих моделей или на некотором их
подмножестве.

9. 4.2 Системы управления базами данных

Иерархическая модель данных
К основным понятиям иерархической
структуры относятся: уровень, элемент,
связь.
Узел - это совокупность атрибутов
данных, описывающих некоторый
объект.

10. 4.2 Системы управления базами данных

На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами
графа.
Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом,
находящимся на более высоком уровне.
Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень
дерева), не подчиненную никакой другой вершине и
находящуюся на самом верхнем (первом) уровне

11. 4.2 Системы управления базами данных

Пример иерархической структуры.
Каждый студент учится в определенной (только одной) группе,
которая относится к определенному (только одному) факультету

12. 4.2 Системы управления базами данных

Сетевая модель данных
В сетевой структуре каждый элемент может
быть связан с любым другим элементом

13. 4.2 Системы управления базами данных

Пример сетевой структуры.
База данных, содержащая сведения о студентах, участвующих в
научно-исследовательских работах (НИРС). Возможно участие
одного студента в нескольких НИРС, а также участие нескольких
студентов в разработке одной НИРС

14. 4.2 Системы управления базами данных

Реляционная модель данных
Эти модели характеризуются простотой
структуры данных, удобным для
пользователя представлением и
возможностью использования
формального аппарата алгебры
отношений. Реляционная модель
ориентирована на организацию данных
в виде двумерных таблиц.

15. 4.2 Системы управления базами данных

Каждая реляционная таблица (отношение)
представляет собой двумерный массив и обладает
следующими свойствами:
каждый элемент таблицы - один элемент данных;
все столбцы в таблице однородные, т.е. все
элементы в столбце имеют одинаковый тип
(числовой, символьный и т.д.) и длину;
каждый столбец имеет уникальное имя;
одинаковые строки в таблице отсутствуют;
порядок следования строк и столбцов может быть
произвольным.

16. 4.2 Системы управления базами данных

Пример.
Реляционной таблицей можно представить информацию о
студентах, обучающихся в вузе.
№зачетно
Фамилия
Имя
Отчество
Дата
рождения
Сергеев
Петр
Михайлов
ич
01.01.2000
154652
Петрова
Анна
Борисовна 15.03.2000
720591
178535
Анохин
Андрей
Владимир
ович
720682
й книжки
155125
25.07.2001
Группа
720581

17. 4.2 Системы управления базами данных

Поле, каждое значение которого
однозначно определяет
соответствующую запись, называется
простым ключом (ключевым полем).
Если записи однозначно определяются
значениями нескольких полей, то такая
таблица базы данных имеет составной
ключ.

18. 4.2 Системы управления базами данных

Чтобы связать две реляционные таблицы,
необходимо ключ первой таблицы
ввести в состав ключа второй таблицы
(возможно совпадение ключей); в
противном случае нужно ввести в
структуру первой таблицы внешний
ключ - ключ второй таблицы.

19. 4.2 Системы управления базами данных

Нормализация отношений – это
формальный аппарат ограничений на
формирование отношений (таблиц),
который позволяет устранить
дублирование, обеспечивает
непротиворечивость хранимых в базе
данных, уменьшает трудозатраты на
ведение (ввод, корректировку) базы
данных.

20. 4.2 Системы управления базами данных

Выделяют пять нормальных форм отношений.
Эти формы предназначены для уменьшения
избыточности информации от первой до
пятой нормальных форм. Поэтому каждая
последующая нормальная форма должна
удовлетворять требованиям предыдущей
формы и некоторым дополнительным
условиям. При практическом проектировании
баз данных четвертая и пятая формы, как
правило, не используются.

21. 4.2 Системы управления базами данных

Процедуру нормализации рассмотрим на
примере проектирования многотабличной БД
Продажи, содержащей следующую
информацию:
Сведения о покупателях.
Дату заказа и количество заказанного товара.
Дату выполнения заказа и количество
проданного товара.
Характеристику проданного товара
(наименование, стоимость, марка).

22. 4.2 Системы управления базами данных

Структура таблицы Продажи
№
Наименование поля
1
Название клиента
2
Обращаться к
3
Должность
4
Адрес
5
Телефон
6
Дата заказа
7
Код сотрудника
8
ФИО сотрудника
9
Название товара
10
Единица измерения
11
Цена
12
Количество
13
Код товара

23. 4.2 Системы управления базами данных

Таблицу Продажи можно рассматривать как
однотабличную БД. Основная проблема
заключается в том, что в ней содержится
значительное количество повторяющейся
информации.
Приходится тратить значительное время на
ввод повторяющихся данных.
При изменении адреса или телефона
покупателя необходимо корректировать все
записи, содержащие сведения о заказах этого
покупателя.

24. 4.2 Системы управления базами данных

Наличие повторяющейся информации
приведет к неоправданному
увеличению размера БД. В результате
снизится скорость выполнения
запросов. Кроме того, повторяющиеся
данные нерационально используют
дисковое пространство компьютера.
Любые нештатные ситуации потребуют
значительного времени для получения
требуемой информации.

25. 4.2 Системы управления базами данных

Первая нормальная форма.
Таблица, структура которой приведена в
примере, является ненормализованной.
Таблица в 1НФ должна удовлетворять
следующим требованиям:
1. Таблица не должна иметь повторяющихся
записей.
2. В таблице должны отсутствовать
повторяющиеся группы полей.
3. Строки должны быть не упорядочены.
4. Столбцы должны быть не упорядочены.

26. 4.2 Системы управления базами данных

Для удовлетворения условия 1 значение
хотя бы одного поля таблицы для
каждой строки таблицы должно быть
уникально, т.е. быть ключом. Таблица
Продажи не содержит такого ключа, что
допускает наличие в таблице
повторяющихся записей. Для
выполнения условия 1 создадим новое
поле Код Клиента.

27. 4.2 Системы управления базами данных

В таблицах большинства СУБД записи
упорядочены, поэтому требование 3 не может
быть удовлетворено. Так как каждый
покупатель может сделать несколько заказов,
в каждом из которых в свою очередь может
заказать несколько товаров, то для
выполнения требования 2, необходимо
разбить таблицу на три таблицы:
сведения о клиентах;
номер и дату заказа клиента, данные о
менеджере, обслуживающем заказ;
код, наименование, количество заказанного
товара.

28. 4.2 Системы управления базами данных

Поэтому разобьем таблицу Продажи на три отдельные
таблицы (Клиенты, Заказы и Заказано) и
определим Код Клиента в качество совпадающего
поля для связывания таблицы Клиенты с таблицей
Заказы и Код Заказа – для связывания таблиц
Заказы и Заказано. Отметим, что отношение между
связываемыми таблицами «один-ко-многим».

29. 4.2 Системы управления базами данных

Таблица Клиенты содержит данные о
клиентах. Определим ключевое поле
Код Клиента. Аналогично для таблицы
Заказы – ключевое поле Код Заказа.
Таким образом, для таблиц Клиенты и
Заказы решена проблема
повторяющихся групп. Таблица
Заказано содержит сведения о товарах,
включенных в заданный заказ.

30. 4.2 Системы управления базами данных

Для исключения повторяющихся записей можно
воспользоваться одним из способов:
1. Добавить в таблицу новое уникальное ключевое
поле Счетчик, что позволит однозначно
идентифицировать каждую запись. Это не лучший
способ, т.к. в дальнейшем при построении схемы
данных не позволит установить связь между
таблицами.
2. В качестве ключа использовать составной ключ,
состоящий из 2 полей Код Заказа и Код Товара
(наименование обычно не используется). После
разделения повторяющихся строк и определения
ключей в каждой таблице можно считать, что
таблицы Клиенты, Заказы и Заказано находятся в
первой нормальной форме.

31. 4.2 Системы управления базами данных

Вторая нормальная форма
О таблице говорят, что она находится во
второй нормальной форме, если:
Она удовлетворяет условиям первой
нормальной формы.
Любое неключевое поле однозначно
идентифицируется полным набором
ключевых полей.

32. 4.2 Системы управления базами данных

Понятие 2НФ применимо только к таблицам,
имеющим составной ключ.
В нашем примере такой таблицей является
Заказано, в которой составной ключ образуют
поля Код Заказа и Код Товара. Данная
таблица не является таблицей во 2НФ, т.к.
поля Наименование, Единица измерения
однозначно определяются только одним из
ключевых полей – Код Товара.

33. 4.2 Системы управления базами данных

Для приведения таблицы ко 2НФ выделим из таблицы
Заказано таблицу Товары, которая будет содержать
информацию о товарах. Для связывания таблиц
Заказано и Товары используется поле Код Товара

34. 4.2 Системы управления базами данных

Третья нормальная форма
О таблице говорят, что она находится в
третьей нормальной форме, если:
Она удовлетворяет условиям второй
нормальной формы.
Ни одно из неключевых полей не
идентифицируется с помощью другого
неключевого поля.

35. 4.2 Системы управления базами данных

Сведение таблицы к 3НФ предполагает
выделение в отдельную таблицу полей,
которые не зависят от ключа. В таблице
Заказы поле Фамилия Сотрудника содержит
имена менеджеров, которые однозначно
определяются значением поля Код
Сотрудника и не зависит от Кода Заказа.
Следовательно, т.к. неключевое поле
(Фамилия сотрудника) однозначно
определяется другим неключевым полем (Код
Сотрудника), таблица Заказы не является
таблицей в 3НФ.

36. 4.2 Системы управления базами данных

Для приведения этой таблицы к 3НФ создадим
новую таблицу Сотрудники

37. 4.2 Системы управления базами данных

Обзор СУБД
В настоящее время наибольшее
распространение получили следующие
СУБД, реализующие реляционную модель
данных:
dBASE IV (Borland International)
Microsoft FoxPro for DOS
Microsoft FoxPro for Windows
Microsoft Access
Paradox for DOS (Borland)
Paradox for Windows

38. 4.2 Системы управления базами данных

Технология работы в СУБД
После построения информационнологической модели предметной
области, не ориентированной на
конкретную СУБД, приступают к
физической реализации базы данных
средствами СУБД. Каждая конкретная
СУБД имеет свои особенность, которые
необходимо учитывать.

39. 4.2 Системы управления базами данных

Обобщенная технология работы пользователя в СУБД

40. Спасибо за внимание!