Материал: Проектирование и реализация базы данных учебного атласа мира
Проектирование и реализация базы данных учебного атласа мира
Введение
История исследований систем баз данных - это, по сути, история развития приложений, достигших исключительной производительности и оказавших потрясающее влияние на экономику. Если еще 20 лет назад эта сфера была всего лишь областью фундаментальных научных исследований, то теперь на исследованиях баз данных основана целая индустрия информационных услуг, ежегодный бюджет которой только в США составляет 10 миллиардов долларов. Достижения в исследованиях баз данных стали основой фундаментальных разработок коммуникационных систем, транспорта и логистики, финансового менеджмента, систем с базами знаний, методов доступа к научной литературе, а также большого количества гражданских и военных приложений. Они также послужили фундаментом значительного прогресса в ведущих областях науки - от информатики до биологии.
База данных - поименованная совокупность данных,
отображающих состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной
области, которая организуется так, что данные собираются однажды и централизованно
хранятся (и модифицируются) в виде, доступном всем специалистам или системам
программирования, которые могут их использовать.
1. Описание предметной области
Целью курсовой работы является проектирование и реализация базы данных учебного атласа мира, который охватывает весь земной шар. Создание справочных сведений, указателей географических названий. Я хочу создать обще комплексный атлас, включающие карты по физической и политической географии и дающие многостороннюю характеристику картографируемой территории.
Атлас
мира - это крупнейшее картографическое
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D1%8F>
издание, который содержит географическую
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B5%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D1%8F>
информацию о рельефе суши и дна морей, гидрографии, географических названиях,
политическом устройстве мира и административно-территориальном делении
государств.
.1
Обоснование разработки
В системе обрабатывается информация о физической и политической географий.
Физическая география описывает нашу планету - Землю - с двух ракурсов: вода и суша. Поэтому главными сущностями у нас будут земля, вода и суша.
Политическая
география - это, прежде всего, страны мира, по которым собраны разнообразные
статистические данные, подкрепленные и отсортированные по тем или иным
показателям. В основном статистика ведется по наиболее популярным и
востребованным сведениям, таким как численность населения и занимаемая
территория. Все данные представлены как в целом по планете, так и отдельно для
каждой части света. Другая шкала детализации: вся планета - страна - город. И в
любом случае - это множество огромных чисел, которыми можно вертеть-крутить в
свое удовольствие.
1.2
Постановка задачи
Написать программу, которая позволит реализовать процедуру просмотра информации баз данных. Хочу выделить ряд типовых этапов:
• проектирование модели данных;
• реализация модели в конкретной СУБД;
• понятный интерфейс приложения, доступный любому человеку;
• авторизация при входе в программу-приложение;
• работа с SQL сервером;
• администрирование базы данных;
• упрощение на уровне приложения структуры базы;
• Delphi приложение должно использовать запросы для связи с SQL;
• разработка запросов;
•
использование триггеров и встроенных процедур.
2.
Проектирование базы данных
.1
Описание базы данных в терминах объектов предметной области
Чтобы описать сущности мне нужно выделить определенные атрибуты. А для реализации связей разных таблиц мы используем ключи, первичные и вторичные.
Система должна предусматривать разные информации такие, как какие страны должны находится в конкретных континентах, какие моря и океаны соединяются, список стран через которые проходят горные системы и т.д.
В соответствии с темой предметной области выделю особенности строения системы:
· физическая география делит землю на два ракурса: суша и вода;
· сущность вода и суша присваивают связь с сущностью земля;
· к суше относятся разные сущности, такие как континенты, страны, острова, пустыни, горные системы, горные вершины, пещеры и вулканы;
· к воде тоже относятся разные объекты, такие как океаны, моря, проливы, реки, озера и водопады;
· так как сущности море, река и проливы часть океана они присваивают связь с сущностью океаном;
· точно так сущности водопад и озера присваивают связь с сущностью рекой;
· к таблице проливы присваивает связь таблица с номерами континент и стран;
· сущности водопад и озера не могут связаться с сущностями море и океан, так как они часть реки;
· с каждыми таблицами озера, реки, проливы, и моря связываются таблицы с номерами стран и континент, поскольку они омывают не только одни континенты и страны, также они связываются с сущностями которые относятся к ракурсу суша, точнее континенты и страны;
· сущность страны связывается с сущностью континенты;
· сущности пещеры и вулканы связываются с сущностями континенты и страны на прямую;
· с сущностям острова, пустыни, горные системы и горные вершины связываются таблицы с номерами стран и континент, поскольку они находятся не только на одних континентах и странах, и затем эти таблицы связываются с сущностями континенты и страны;
· не может быть что таблицы ракурса воды связались с таблицами ракурса суша (кроме континенты и страны);
В этой работе у меня существует отношение «один-ко-многим», например,
одна страна может находится только в одном континенте. В одном континенте могут
быть несколько стран. Или еще пример, гора может находится в нескольких
странах. А если гора находится в одной стране то этот степень связи будет
называться «один-ко-одному».
.2 Построение информационной структуры предметной области (ER диаграмма)
На первом этапе необходимо выделить сущности. Каждая сущность должна обладать уникальным идентификатором. Каждый экземпляр сущности должен однозначно идентифицироваться и отличаться от всех других экземпляров данного типа сущности.
Прочитав описание базы данных можно выделить следующие базовые сущности предметной области:
· Земля (Zemlya). Атрибуты - земля, масса, площадь поверхности Земли и радиус.
· Вода (Voda). Здесь показан площадь водной поверхности воды и он нужен чтобы показать какие таблицы входят в ракурс воды. Атрибуты - ракурс, площадь воды, процент и атрибут земля.
Рис. 1
· Суша (Susha). Этот сущность нужен чтобы показать сколько площади занимает ракурс суша. И в нем хранится вся информация о суше, точнее о континентах, странах, горах, пещерах и т.д. Атрибуты - ракурс., площадь суши на земле, процент и земля.
· Океаны (Okeany). Эта сущность вводится для хранения информаций об океане, о водной поверхности Земли, который окружает сушу. Атрибуты - номер, имя, площадь, объем, максимальная глубина, атрибуты ракурс и земля.
· Моря (Morya). В этой таблице хранится вся информация о морях, например крупнейшее по площади море, у какой море глубочайшая точка в мире и т.д. Атрибуты - номер, название море, площадь, максимальная глубина, номер океана, ракурс.
· Море и страна (More_strana). Эта таблица предназначен чтобы указать какие страны расположены рядом с определенными морями. Атрибуты - номер море и номер страны.
· Проливы (Prolivy). Здесь хранится информация о своеобразных водный мостах между водными бассейнами. Атрибуты - номер, название пролива, длина, глубина и ширина пролива, номер океана и ракурс.
· Пролив_разделяет (Proliv_Razdelyaet). Этот сущность показывает какие части света он разделяет. Атрибуты - номер пролива, номер континента, номер острова.
· Пролив_страна (Proliv_strana). Показывает какие страны он омывает. Атрибуты - номер пролива и номер страны.
· Озера (Ozera). Озера не имеют непосредственных границ с морями <#"787436.files/image002.jpg">
Рисунок 2 - ER-диаграмма бизнес-правила 1
Рисунок 3 - ER-диаграмма бизнес-правила 2
Бизнес-правило 3
Проливы отделяют континенты (Европу от Азии), страны (Францию от
Великобритании) и острова. Точно также и соединяют моря и океаны. Проливы
протекают через несколько стран. И здесь связь "один-ко-многим"
реализуется через таблицу Proliv_STRANA. На основе Бизнес-правила 3 мы
получаем сегмент ER-Модели
представленный на рисунке 4.
Рисунок 4 - ER-диаграмма бизнес-правила 3
Бизнес-правила 4
Озера не имеют непосредственных границ с морями <#"787436.files/image005.jpg">
Рисунок 5 - ER-диаграмма бизнес-правила 4
Бизнес-правило 5
Реки откуда-то начинаются, берут свой исток - им могут быть горные ручьи,
озера, другие реки. Если река сама питает другую реку, то считается ее
притоком. Почти все реки сами становятся подпиткой для озёр, морей, а в
конечном итоге для мирового океана. На основе Бизнес-правила 5 мы получаем
сегмент ER-Модели представленный на рисунке 6.
Рисунок 6 - ER-диаграмма бизнес-правила 5
Бизнес-правила 6
Рисунок 7 - ER-диаграмма бизнес-правила 6
В природе водопад это, падение воды <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%B0> в реке <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%BA%D0%B0> с уступа, пересекающего речное русло <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D1%87%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%80%D1%83%D1%81%D0%BB%D0%BE>. В отличие от речных порогов <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D1%87%D0%BD%D0%BE%D0%B9_%D0%BF%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B3>, для водопадов характерны резкий перепад высоты речного дна и отвесность падения. На основе Бизнес-правила 6 мы получаем сегмент ER-Модели представленный на рисунке 7.
Бизнес-правила 7
Все моря, океаны, реки, озера и т.д. должны быть связаны с таблицей Вода,
так как все они относятся к ракурсу вода. На основе Бизнес-правила 7 мы
получаем сегмент ER-Модели
представленный на рисунке 8.
Рисунок 8 - ER-диаграмма бизнес-правила 7
Бизнес-правило 8
Континент считается большим участком суши, точнее земной коры. Поэтому он должен иметь связь с таблицей Суша. На основе Бизнес-правила 8 мы получаем сегмент ER-Модели представленный на рисунке 9.
Бизнес-правило 9
Географически, удобно подразделять страны по континентам. В этом случае
по численности стран лидирует Африка.. Меньше всего стран расположилось в Южной
Америке. Но по разным подсчетам (с разными критериями) это может варьироваться.
Таблица Страны также связывается с таблицей Суша, так как он является частью
суши. На основе Бизнес-правила 9 мы получаем сегмент ER-Модели представленный на рисунке 10.
Рисунок 9 - ER-диаграмма бизнес-правила 8
Рисунок 10 - ER-диаграмма бизнес-правила 9
Бизнес-правило 10
Остров
так же является участком суши (обычно естественного происхождения). От
континентов
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%82%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D1%82>
острова отличаются меньшими размерами. Острова различаются в зависимости от
площади, происхождению и т.д. На основе Бизнес-правила 10 мы получаем сегмент ER-Модели
представленный на рисунке 11.
Рисунок 11 - ER-диаграмма бизнес-правила 10
Бизнес-правило 11
Пустыни - это обширные пространства с преимущественно ровной
поверхностью, практически лишенные растительности (флоры). Они находятся в
конкретном континенте и в нескольких странах. На основе Бизнес-правила 11 мы
получаем сегмент ER-Модели
представленный на рисунке 12.
Рисунок 12 - ER-диаграмма бизнес-правила 11
Бизнес-правило 12
Самое крупное объединение - горные пояса, когда все прилегающие друг к
другу горные системы "склеивают" и могут быть расположены в
нескольких странах. У гор выделяют вершины, подножия, склоны, перевалы, гребни,
долины, ледники и прочие составляющие рельефа. Здесь я указала вершин гор и в
каких странах они расположены. На основе Бизнес-правила 12 мы получаем сегмент ER-Модели представленный на рисунке 13.
Рисунок 13 - ER-диаграмма бизнес-правила 12
Бизнес-правило 13
Пещера - полость в верхней части земной коры, сообщающаяся с поверхностью
одним или несколькими входными отверстиями. А вулканы есть на каждом
континенте, в определенных странах. Они бывают похожи на высокие горы или на
плоское плато, могут находиться в центре континента. На основе Бизнес-правила
13 мы получаем сегмент ER-Модели
представленный на рисунке 14.
Рисунок 14 - ER-диаграмма бизнес-правила 13
Бизнес-правило 14
Таблицы острова, пустыни, горные системы и горные вершины, пещеры, вулканы
должны иметь связь с таблицами суша, континент и страна, так как они часть
земной поверхности и расположены в определенных континентах и странах. На
основе Бизнес-правила 14 мы получаем сегмент ER-Модели представленный на рисунке 15.
Рисунок 15 - ER-диаграмма бизнес-правила 14
Когда соединили всех таблиц в базе данных посмотрим конечную схему базы
данных.
Рисунок 15 - ER-диаграмма концептуальной модели учебного атласа мира
3. Проектирование информационной системы
.1 Функции информационной системы
Одной из задач проектирование информационной системы является определение ее функций. Эта задача решается исходя из того, какой вид деятельности предполагается автоматизировать. Все функции любой информационной системы можно разбить на следующие классы:
функции редактирования данных;
функции получения информации из информационного хранилища или поисковые функции;
функции безопасности;
расчетные функции;
технологические функции;
аналитические функции.
.2 Архитектура информационной системы
Особенность серверов баз данных заключается в их способности выполнять специальные запросы к данным. Язык запросов устроен таким образом, что одна команда этого языка может заключать в себя множество элементарных операций над данными. Кроме того, современные серверы баз данных позволяют хранить на стороне сервера программные модули (хранимые процедуры, триггеры и др.), которые по команде со стороны пользователя (клиента) могут быть запущены на выполнение. В результате появляется реальная возможность выполнять на стороне сервера не только обработку данных, но и другие действия. На стороне пользователя теоретически может остаться только ПО, отвечающее за интерфейс пользователя. Такое построение архитектуры ИС, когда ПО делится на две части между пользовательским компьютером и сервером баз данных, называют технологией "клиент-сервер", а архитектура ИС -клиент-серверной. Клиент, в котором реализован только пользовательский интерфейс, называется тонким клиентом, в противном случае клиент называется толстым.