Автор статьи
Валерия
Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования: на момент написания курсовой рабо-ты многие приложения используют базы данных, притом используются как веб, так и прикладные программные продукты, в том числе: социальные се-ти, корпоративные (производственные) приложения, специализированные (медицинские, химические и т.д.) автоматизированные системы. Базы данных задействованы везде, где требуется форматированное и упорядоченное хра-нение информации, следовательно – практически в любой отрасли IT-технологий. Так как базы данных используются повсеместно, то их актуаль-ность и релевантность не вызывает сомнений. Настройка и профилирование базы данных, ее проектирование и разработка, умение обращаться с про-граммным языком для доступа к хранимым данным – полезное умение для любого специалиста по озвученным выше причинам. Объект исследования: информационная система «Библиотека учебного заведения». Предмет исследования: СУБД SQL Server и язык C#. Цель исследования: эмпирическое исследование СУБД SQL Server, язык C# и их роли в прикладной разработке. Задачи исследования: • Рассмотреть понятия базы данных; • Рассмотреть СУБД SQL Server; • Рассмотреть язык программирования C#; • Проектирование базы данных; • реализация интерфейса доступа к БД на высокоуровневом языке; • составление выводов по проделанной работе. Данные – это не что иное, как информация; набор данных называется базой данных. Это организованная коллекция данных в виде схем, таблиц, запросов, отчетов, представлений и других объектов. Сегодня базы данных входят в число наиболее значимых структурных элементов Всемирной паутины. В основе большинства веб-сайтов и прило-жений, ориентированных на контент, на базы данных возложена особая мис-сия – обеспечить согласованный, организованный механизм манипулирова-ния данными. Базы данных можно встретить на самых различных сайтах и приложениях, они предлагают быстрый и автоматический способ хранения, управления, удаления или получения информации. Мощный набор возмож-ностей баз данных определил введение динамических веб-сайтов, которые открыли новую страницу в истории эволюции Интернета. Связь между базами данных и работающими с ними компьютерными программами осуществляется через систему управления базами данных (СУБД). Последний представляет собой набор программ, которые принима-ют запросы данных из прикладной программы и инструктируют операцион-ную систему о том, как обрабатывать запрошенную информацию. Это осу-ществляется с помощью различных операций управления, поддерживаемых СУБД, таких как организация, хранение, удаление или извлечение данных в базе данных. СУБД общего назначения предназначена для определения, со-здания, запроса, обновления и администрирования баз данных. Иногда СУБД свободно называют «базой данных». 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМА-ЦИОННЫХ СИСТЕМ1.1. Описание предметной области
База данных представляет собой организованную совокупность дан-ных. Формально «база данных» относится к набору связанных данных и способу их организации. Доступ к этим данным обычно предоставляется с помощью «системы управления базами данных» (СУБД), состоящей из инте-грированного набора программного обеспечения, которое позволяет поль-зователям взаимодействовать с одной или несколькими базами данных и обеспечивает доступ ко всем данным, содержащимся в базе данных (хотя ограничения могут существовать, которые ограничивают доступ к конкрет-ным данным). СУБД предоставляет различные функции, позволяющие вво-дить, хранить и извлекать большое количество информации и предоставляет способы управления организацией этой информации. Из-за тесной взаимосвязи между ними термин «база данных» часто ис-пользуется случайно, чтобы ссылаться как на базу данных, так и на СУБД, используемые для ее манипулирования. Когерентная структура или логическое проектирование информации, которая определяет взаимосвязь между различными частями данных, назы-вается моделью базы данных. Система базы данных представляет собой компьютерную программу для управления электронными базами данных. Обычно для каждого сотруд-ника обычно была одна карточка. На карточке можно найти информацию, такую как дата рождения или имя сотрудника. В базе данных также есть та-кие «карты». Для пользователя карта будет выглядеть так же, как в старые времена, только на этот раз она появится на экране. Касательно исследуемой проектируемой области: в библиотеку ходят посетители, которым выдаются печатные материалы под соответствующее хранение и использование. АИС “Библиотека учебного заведения” предназначена для выдачи книг учащимся. Каждый учащийся служит уникальной единицей, для которого есть совокупность книг и читательский билет.1.2 Характеристика программ-аналогов
На сайте https://library.bmstu.ru/ (библиотека МГТУ имени Баумана) есть возможность авторизации, поиска книг. Доступны как внутренние изда-ния от самого университета, так и международные информационные источ-ники. На сайте https://www.cbslomonosova.ru/index.php/glavnaya (централи-зованная библиотечная система имени Ломоносова) доступны новости биб-лиотека, информация о выставочных залах. Подводя итог, можно сказать, что программы-аналоги предназначены для одного: выдача и хранение книг.1.3 Постановка задачи
Разработать автоматизированную информационную систему «Библио-тека учебного заведения». Библиотека учебного заведения ведет учет выданных книг. Требуется обеспечить хранение и обработку следующих данных: 1. Информация о персональных данных студентов и библиотекарей с ука-занием: ФИО, даты рождения, пола и т.п. 2. Сведения о книгах: название, автор, издательство, год издания, жанр произведения и т.п. 3. Информация о выдаче и возврате книг в библиотеку. Читатель едино-временно может взять несколько книг, которые есть в наличии в биб-лиотеке. Читатель единовременно может вернуть несколько книг. 1.4. Характеристика средств разработки Microsoft SQL Server — это система управления реляционными базами данных, разработанная Microsoft. В качестве сервера базы данных это про-граммный продукт с основной функцией хранения и извлечения данных по запросу других программных приложений, которые могут запускаться либо на одном компьютере, либо на другом компьютере в сети (включая Интер-нет). Microsoft продает не менее дюжины различных выпусков Microsoft SQL Server, предназначенных для разных аудиторий и для рабочих нагру-зок, начиная от небольших однопроцессорных приложений и заканчивая крупными интернет-приложениями со многими параллельными пользовате-лями. T-SQL (Transact-SQL) является вторичным средством программирова-ния и управления SQL Server. Он предоставляет ключевые слова для опера-ций, которые могут выполняться на SQL Server, включая создание и измене-ние схем базы данных, ввод и редактирование данных в базе данных, а также мониторинг и управление самим сервером. Клиентские приложения, которые потребляют данные или управляют сервером, будут использовать функциональность SQL Server, отправив за-просы и заявления T-SQL, которые затем обрабатываются сервером, и ре-зультаты (или ошибки), возвращаемые клиентскому приложению. SQL Server позволяет управлять ею с помощью T-SQL. Для этого он предоставля-ет таблицы только для чтения, из которых можно считывать статистику сер-вера. Функции управления отображаются через системные хранимые проце-дуры, которые могут быть вызваны из запросов T-SQL для выполнения опе-рации управления. Также возможно создать связанные серверы с использо-ванием T-SQL. Связанные серверы позволяют одному запросу обрабатывать операции, выполняемые на нескольких серверах. Microsoft Visual Studio включает встроенную поддержку программи-рования данных с помощью Microsoft SQL Server. Он может использоваться для записи и отладки кода, который будет выполняться SQL CLR. Он также включает в себя конструктор данных, который может использоваться для графического создания, просмотра или редактирования схем базы данных. Запросы могут создаваться визуально или с использованием кода. SSMS 2008 и далее, обеспечивает intellisense для SQL-запросов. C# берет концепции из Java и C ++, принимая только хорошие приме-ры из этих языков и устраняя слишком запутывающие и подверженные ошибкам функции, которые являются основными источниками ошибок в ко-де. C# поддерживает эффективные и многоразовые компоненты. C# является переносимым, в то же время он совместим для всех языков на базе Microsoft Windows и программ, специально предназначенных для этой конкретной платформы, может быть закодирован для взаимодействия с кодом других языков. C# реализует современную концепцию программирования объектно-ориентированного программирования, которая позволяет разработчику со-здавать безопасные приложения, ориентированные на данные, и выводить пользователя на следующий уровень эргономики. C# программы могут быть написаны так же просто, как текстовая па-нель и командная строка, которые являются общими для любой операцион-ной системы, если разработчик ранее установил среду CLR и структуру. Продукты Microsoft Rapid Application Development Suite под названием Mi-crosoft Visual Studio поставляются с отдельным визуальным инструментом для C # и предоставляют разработчикам визуально богатые инструменты для разработки и развертывания. Инструменты C# RAD дают разработчику возможность создавать при-ложение «One click install», где пользователю не требуется предварительное программное обеспечение, и он может устанавливать и использовать прило-жения C #, как и любые другие программы Windows. C# предоставляет возможность расширения кода разработчику, с по-мощью которого разработчики могут создавать расширения и обертки, что-бы использовать базовую библиотеку, чтобы вести себя так, как этого хочет разработчик. C# скрывает детали низкого уровня от разработчика приложений и предоставляет широкий спектр библиотечных функций, которые разработ-чик может использовать для создания кода практически для любого прило-жения и сосредоточиться на логике приложения и не должен беспокоиться о его совместимости. C# можно использовать для написания широкого спектра приложений из-за их переносимости, от простых виджетов рабочего стола до высокопроизво-дительных веб-сервисов, безопасного программирования систем и даже ро-бототехники. 2. ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЗРАБОТКИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ «БИБЛИОТЕКА УЧЕБНОГО ЗАВЕДЕНИЯ»2.1. Моделирование предметной области «Библиотека учебного за-ведения». ER-модель.
Библиотека учебного заведения ведет учет выданных книг. Требуется обеспечить хранение и обработку следующих данных: 4. Информация о персональных данных студентов и библиотекарей с ука-занием: ФИО, даты рождения, пола и т.п. 5. Сведения о книгах: название, автор, издательство, год издания, жанр произведения и т.п. 6. Информация о выдаче и возврате книг в библиотеку. Читатель едино-временно может взять несколько книг, которые есть в наличии в биб-лиотеке. Читатель единовременно может вернуть несколько книг. На основе проделанной работы и определения сущностей выявлены следующие связи, представленные в таблице 1. Таблица 1 – описание связей| Сущность 1 | связь | Сущность 2 | мощность |
| читатель | берет книги | выдача | 1:М |
| возвращает книги | возврат | 1:М | |
| библиотекарь | выдает | выдача | 1:М |
| книга | выдается | выдача | 1:М |
| возвращается | возврат | 1:М | |
| характеризуется | жанр | М:1 | |
| автор | М:1 | ||
| издательство | М:1 |
2.2. Описание базы данных «Библиотека учебного заведения»
Сущность – это предмет, который мог быть описан другими данными. Сущность представляется в единственном числе и является объектом проектирования. Основываясь на предметной области можно выделить следующие сущности: • Читатель – может брать и возвращать книги в библиотеку; • Библиотекарь – выдает книги; • Книга – берется и возвращается читателем; • Жанр – характеристика книги; • Автор – характеристика книги; • Издательство – характеристика книги; • Выдача книг – фиксирует выдачу книг читателю; • Возврат книг – фиксирует возврат книг читателем. Для каждой сущности необходимо определить ключ, по которому можно в дальнейшем идентифицировать ее. Ключи есть двух видов – внешние и первичные. Внешние ключи являются ссылкой на другую таблицу, а первичный – это идентификатор сущности. Первичные ключи: • код книги • код жанра • код библиотекаря • код издательства • код читателя • код возврата • код выдачи • код писателя Внешние ключи: • код книги • код жанра • код библиотекаря • код издательства • код читателя • код выдачи • код писателя Миграция ключей – это копирование первичных ключей в таблицы, которые являются для связи дочерними. Их значение должно совпадать со значением в родительской таблице. Внешние ключи: • выдача – код книги, код читателя, код библиотекаря; • возврат книг – код выдачи; • книга – код жанра, код автора, код издательства. Проверку правильности определения ключей и связей можно провести, составив таблицу сущность – атрибут и провести сверку. Таблица 3 – проверка правильности ключей Анализ приведенной таблицы показал, что ключевые атрибуты опре-делены верно – отсутствует неопределенность и избыточность. На основе приведенного анализа и определения ключевых атрибутов можно представить следующую диаграмму (Рисунок 3): Рисунок 3 – диаграмма связей сущностей с первичными ключами2.2.1. Определение атрибутов и владельцев (сущностей) атрибутов
Определение владельцев показано в таблице 5. Таблица 5 – сущности и атрибуты Нормализация базы данных или просто нормализация — это процесс организации столбцов (атрибутов) и таблиц (отношений) реляционной базы данных для уменьшения избыточности данных и повышения целостности данных. Нормализация также является процессом упрощения проектирова-ния базы данных, чтобы она достигла оптимальной структуры. Он уменьша-ет и исключает избыточные данные. При нормализации целостность данных гарантируется. Это было впервые предложено доктором Эдгаром Коддом в качестве неотъемлемой части реляционной модели. Нормализация предполагает организацию атрибутов в отношениях на основе зависимостей между атрибутами, гарантируя, что зависимости долж-ным образом соблюдаются ограничениями целостности базы данных. Нор-мализация осуществляется посредством применения некоторых формальных правил либо процессом синтеза, либо декомпозицией. Синтез создает норма-лизованный дизайн базы данных на основе известного набора зависимостей. Разложение принимает существующий (недостаточно нормализованный) проект базы данных и улучшает его на основе известного набора зависимо-стей. Нормализация используется в основном для двух целей, • Устранение избыточных (бесполезных) данных. • Обеспечение надежности данных имеет смысл, т.е. данные логиче-ски сохранены. Без нормализации становится трудно обрабатывать и обновлять базу данных, не сталкиваясь с потерей данных. В соответствии с первой нормальной формой нет двух строк данных, которые должны содержать повторяющуюся группу информации, то есть каждый набор столбцов должен иметь уникальное значение, так что несколь-ко столбцов нельзя использовать для извлечения одной и той же строки. Каждая таблица должна быть организована в строки, и каждая строка долж-на иметь первичный ключ, который отличает ее как уникальную. В соответствии со второй нормальной формой не должно быть никакой частичной зависимости от любого столбца первичного ключа. Это означает, что для таблицы с конкатенированным первичным ключом каждый столбец в таблице, который не является частью первичного ключа, должен зависеть от всего сцепленного ключа для его существования. Если какой-либо столбец зависит только от одной части конкатенированного ключа, тогда таблица не работает. Третья нормальная форма применяется к тому, что каждый атрибут таблицы должен зависеть от первичного ключа, или мы можем сказать, что не должно быть случая, чтобы атрибут определялся другим атрибутом. Та-ким образом, эту переходную функциональную зависимость следует удалить из таблицы, а также таблицу во второй нормальной форме. Для исходной схемы базы данных, полученной в предыдущем разделе и находящейся в первой нормальной форме, нормализация ко второй нор-мальной форме не требуется, т.к. в схеме отсутствуют отношения, имеющие составной первичный ключ. Т.е. исходная схема базы данных уже находится во второй нормальной форме. Отношение находится в третьей нормальной форме (3NF), если она находится во второй нормальной форме 2NF и при этом любой ее неключе-вой атрибут зависит только от первичного ключа (Primary key, PK). Таким образом, отношение находится в 3NF тогда и только тогда, когда оно нахо-дится во 2NF и отсутствуют транзитивные зависимости неключевых атрибу-тов от ключевых. Чтобы привести таблицу к третьей нормальной форме необходимо проанализировать Отношение находится в третьей нормальной форме (3NF), если она находится во второй нормальной форме 2NF и при этом любой ее неключевой атрибут зависит только от первичного ключа (Primary key, PK). Таким образом, отношение находится в 3NF тогда и только тогда, когда оно находится во 2NF и отсутствуют транзитивные зависимости неключевых ат-рибутов от ключевых.2.2.2. Создание схемы базы данных
После составления диаграммы схема данных была выгружена в базу данных SQL Server. Физическая схема данных представлена на рисунке 4. Рисунок 4 – физическая схема БД После создания таблиц, они были заполнены тестовыми данными.2.3. Описание интерфейса базы данных «Библиотека учебного заведе-ния»
Приложение создано на языке C# в среде разработки Visual Studio. C# подключается к данным в базе данных SQL Server с помощью поставщика данных .NET Framework для SQL Server. Первым шагом в приложении C# является создание экземпляра объекта Server и установление его соединения с экземпляром Microsoft SQL Server. Объект SqlConnection обрабатывает часть физической связи между приложением C# и базой данных SQL Server. Экземпляр класса SqlConnection в C# поддерживается поставщиком данных для базы данных SQL Server. Экземпляр SqlConnection принимает Connection String в качестве аргумента и передает значение инструкции Constructor. Когда соединение установлено, SQL-команды будут выполняться с по-мощью объекта Connection и получать или обрабатывать данные в базе дан-ных. После завершения работы с базой данных соединение должно быть за-крыто и освободить ресурсы источника данных. Для отображения данных используется компонент DataGreadView, для логики CRUD и навигации используется компонент BildingNavigator. Приложение создано на языке C# в среде разработки Visual Studio. Программная структура организована с помощью форм – именно в них происходит вся обработка информации. Программа представляет собой главную MDI-форму, в которую загружаются дочерние формы – в таких формах выводятся таблицы базы данных и запросы к базе данных. В базе данных используется 7 таблиц, используется 6 форм в програм-ме, также главная форма. Общее количество форм равняется 8. Для связи с базой данных используется так называемый набор данных, призванный обеспечить логику CRUID по отношению к объектам базы дан-ных. В программе набор данных применяется на каждой форме, он призван обеспечить просмотр и редактирование данных. Можно сказать, что он явля-ется связующим звеном между приложением и базой данных. Разберем подробно программную структуру: • bookForm – программная форма, реализует работу с таблицей book из базы данных; • bookTakeForm – программная форма, реализует работу с таблицей book_take и book_return из базы данных; • genreForm – программная форма, реализует работу с таблицей genre из базы данных; • mainForm– главная форма; • librianForm – программная форма, реализует работу с таблицей librian; • publisherForm – программная форма, реализует работу с таблицей publisher; • readerForm – программная форма, реализует работу с таблицей reader из базы данных; • writerForm – программная форма, реализует работу с таблицей writer. При запуске приложения открывается главная форма (рисунок 5). Рисунок 5 – главная форма Форма книги позволяет просматривать список книг в библиотеке (ри-сунок 6). Рисунок 6 – форма книги Форма выдача и возврат книг позволяет просматривать и редактиро-вать движение книг: кто взял, какую книгу, когда вернул, кто выдал (рисунок 7). Рисунок 7 – форма движение книг Форма читатели позволяет редактировать и просматривать информа-цию о читателях, зарегистрированных в библиотеке. Рисунок 8 – форма читатели Форма жанры позволяет просматривать и редактировать жанры книг (рисунок 9). Рисунок 9 – форма жанры Форма библиотекари позволяет просматривать и редактировать ин-формацию о библиотекарях, которые работают в библиотеке (рисунок 10). Рисунок 10 – форма библиотекари Форма авторы позволяет просматривать информацию об авторах (ри-сунок 11). Рисунок 11 – форма авторыЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения курсовой работы были сделаны следующие выво-ды: • базы данных – повсеместно используемое хранилище данных; • базы данных используются, в основном, для хранения контента ос-новного приложения; • базы данных используют системы управления для доступа к своему функционалу; • для выполнения команд в базе данных используется язык SQL; • с помощью языка SQL возможно не только модифицировать дан-ные, но также и профилировать, создавать, эскортировать и импор-тировать саму БД; • язык SQL выступает в качестве посредника между разработчиком и базой данных; • существует множество систем, которые предоставляют различные СУБД и способы взаимодействия с ними, на данный момент базы данных – одно из наипопулярнейших направлений в IT-сфере. Также, в ходе выполнения курсовой работы была разработана инфор-мационная система для библиотеки. В процессе выполнения были достигну-ты следующие задачи: • рассмотрены теоретические сведения; • изучены технологии создания баз данных; • совершено проектирование БД; • созданы пользовательские формы. Для доступа к реализованной базе данных используется приложение, созданное с помощью языка C#. Курсовая работа поставляется в комплекте с реализованным приложением. Поставленные задачи выполнены в полном объеме: был выбран пред-почтительный вид базы данных, СУБД и язык для программирования ин-терфейса, после чего выполнено приложение для демонстрации БД и ее воз-можностей. Реализованное приложение было протестировано, отлажено и финализировано.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Хoмoненкo A.Д., Цыгaнкoв В.М., Мaльцев М.Г. Бaзы дaнных: Учебник для выcших учебных зaведений / Пoд pед. пpoф. A.Д. Хoмoненкo. – Издaние втopoе, дoпoлненнoе и пеpеpaбoтaннoе. – CПб.: КOPOНA пpинт, 2016. — 672 c. 2. Стиллмен Эндрю , Грин Дженнифер Изучаем C#; Питер — М., 2016. — 816 c. 3. Рой Ошероув Искусство автономного тестирования с примерами на С#; ДМК Пресс — М., 2016. — 428 c. 4. Рихтер Джеффри CLR via C#. Программирование на платформе Microsoft.NET Framework 4.5 на языке C#; Питер — М., 2016. — 896 c. 5. Албахари Джозеф , Албахари Бен C# 6.0. Справочник. Полное описа-ние языка; Вильямс — М., 2016. — 623 c. 6. А. Л. Марченко. Основы программирования на С# 2.0. Интернет-университет информационных технологий,Бином. Лаборатория зна-ний, 2017. — 552 c. 7. Эндрю Стиллмен, Дженнифер Грин. Изучаем C#. Питер, 2016. — 816 c. 8. Михаил Фленов. Библия С#. БХВ-Петербург, 2016. — 544 c. 9. П. В. Евдокимов. C# на примерах. Наука и техника, 2016. — 304 c. 10. Адам Фримен. ASP.NET MVC 5 с примерами на C# 5.0 для про-фессионалов. Вильямс, 2017. — 736 c. 11. Эндрю Троелсен, Филипп Джепикс. Язык программирования C# 6.0 и платформа .NET 4.6. Вильямс, 2017. — 1440 c. 12. Гэри Маклин Холл. Адаптивный код на C#. Проектирование классов и интерфейсов, шаблоны и принципы SOLID. Вильямс, 2017. — 432 c. 13. Дунаев, В. В. Базы данных. Язык SQL для студента / В.В. Дунаев. — М.: БХВ-Петербург, 2017. — 288 c. 14. Дейт, К. Дж. SQL и реляционная теория. Как грамотно писать код на SQL / К.Дж. Дейт. — М.: Символ-плюс, 2016. — 474 c. 15. Тейлор, Аллен SQL для чайников / Аллен Тейлор. — М.: Вильямс, 2014. — 416 c.
О сайте
Ссылка на первоисточник:
http://i-mil.ru
Поделитесь в соцсетях: