analiza sistemului informatic de evidenta a elevilor particularizat pe o scoala

Vizitati www.tocilar.ro ! Arhiva online cu diplome, cursuri si referate postate de utilizatori.

Analiza sistemului informatic de evidenta a elevilor particularizat pe

o scoala

INTRODUCERE

Evidenţa cu ajutorul calculatorului reprezintă o activitate care se regăseşte în multe

domenii de activitate cum sunt: evidenţa populaţiei, evidenţa elevilor şi studenţilor, evidenţa

mărfurilor într-un depozit, evidenta cărţilor intr-o bibliotecă etc.

Când vorbim de evidenţa cu ajutorul calculatorului atunci automat trebuie să vorbim

de baze de date.

Lucrarea de faţa prezintă modul de proiectare şi implementare a unei baze de date

destinate realizării evidenţei automate a elevilor într-o şcoală.

Conceptul de bază de date se referă la stocarea volumelor mari de date pe suport de

memorie de capacitate corespunzătoare. Pentru a realiza stocarea şi prelucrarea acestor

volume de date s-au dezvoltat tehnici şi metode specifice domeniului.

Primele baze de date erau dezvoltate pe sisteme de calcul de tip mainframe şi erau

manipulate de oameni special pregătiţi pentru a gestiona aceste sisteme.

O dată cu dezvoltarea sistemelor personale (PC), au apărut şi primele aplicaţii de baze

de date care foloseau un singur fişier pentru a stoca toată informaţia din baza de date

(denumite baze de date „flat file"). Ele erau de tip Xbase, un limbaj care s-a răspândit foarte

repede fiind folosit în special la manipularea datelor. Sistemele care l-au folosit au fost

dBase, FoxBase, FoxPro. Aceste versiuni rulau sub sistemul MS-DOS şi împărtăşeau

limitările acestuia. Cea mai răspândită aplicaţie care foloseşte limbajul xBase a fost FoxPro,

sistem dezvoltat iniţial de firma Fox Software sub numele de Foxbase. Chiar şi în zilele

noastre există firme care stochează date extrem de importante în baze de date FoxPro, iar cel

mai cunoscut exemplu este cel al organizaţiei care gestionează Euro Tunel.

La începutul anilor 90, firma Microsoft Corporation a lansat aplicaţia Access,

aplicaţie care se bazează în mare parte pe logica de stocare a sistemului FoxPro, sistem care

fusese achiziţionat de firmă în 1989. Aplicaţia Access a devenit, în scurt timp, cea mai

folosită aplicaţie de gestiune a bazelor de date „flat file" de pe sistemele personale. Ajuns

acum la versiunea 2003 SGBD-ul MS-Access s-a schimbat fiind scalabil către baze de date

Pagina 3 din 33


Microsoft SQL Server. Totodată, începând cu versiunea 7 i s-a adăugat un limbaj de

programare dedicat (Visual Basic for Applications - VBA), bazat pe limbajul de programare

Visual Basic. Prin intermediul acestuia se puteau manipula datele mai uşor, se puteau folosi

automatisme pentru diverse interogări, afişări etc. Începând cu versiunea 9, limbajul integrat

este compatibil cu Visual Basic şi cu limbajul folosit de MS SQL Server. Versiunea 2003

poate genera programe executabile (fişiere *.exe) astfel încât nu mai este nevoie de prezenţa

acestuia pe maşina pe care rulează o aplicaţie specifică MS-Access. Acest mod de lucru

aminteşte de posibilitatea de a genera executabile adăugată SGBD-ului FoxPro chiar de la

versiunile sub MS-DOS.

În privinţa sistemelor server, piaţa s-a dezvoltat uimitor de repede deoarece s-a

constatat cât de folositoare sunt sistemele dedicate acestui lucru. Oracle a lansat şi şi-a

dezvoltat baza de aplicaţii server, astăzi ajungând la versiunea 9. Începând cu versiunea 8i, au

fost introduse extensii orientate pe obiecte. Lansată cu ocazia Oracle OpenWorld, Oracle 9i

reprezintă cea mai completă infrastructura pregătită pentru rularea aplicaţiilor Internet. Oracle

9i include Oracle 9i Database şi Oracle 9i Application Server si pachetul de unelte de

dezvoltare Oracle 9i Developer Suite.

În ceea ce priveşte corporaţia Microsoft, aceasta a lansat tot în anul 2000 serverul de

baze de date SQL Server 2000. Aplicaţia se doreşte a fi un concurent direct pentru aplicaţiile

Oracle, iar pentru acest fapt i s-a adăugat suport 100% pentru limbajul XML prin intermediul

căruia se poate interoga direct serverul dintr-un browser (dacă serverul a fost configurat să

suporte această facilitate).

Tot în 2000, compania IBM a lansat varianta 7 a aplicaţiei DB2. Aceasta aplicaţie, ca

şi Oracle, este implementata pe mai multe platforme (inclusiv Linux), fiind o aplicaţie pur

obiectuală.

Pe sistemele Linux, cel mai folosit server de baze de date este MySQL. Cu toate că

există un alt produs gratuit (MySQL este gratuit atât timp cât aplicaţia dezvoltata nu este

revânduta) - PostgreSQL, MySQL rămâne preferatul programatorilor de Linux. De ce?

Pentru că limbajul cel mai folosit pe partea de server web - PHP - dispune de o extensie

MySQL înglobată. Dar nu numai acest lucru a influenţat folosirea MySQL. Una dintre alegeri

a fost şi datorită uşurinţei administrării acestui server, el dispunând de un client de accesare

inclus.

Există sute de modalităţi de depozitare a datelor în baza de date. Cele mai utile

aplicaţii de computer stochează date, dar adesea ele o fac în moduri proprii, specifice.

Pagina 4 din 33


În tot mai mare măsură, oamenii de afaceri îşi dau seama că o mulţime de informaţii

importante rămân neutilizate sau neintegrate, fiindcă nu sunt într-un format „adecvat”.

Companiile se instalează pe Internet şi se interesează de reacţiile la produsele lor. Tot mai

mult, acele reacţii vin sub formă de e-mail-uri. Foarte puţine companii pot face uz pe scară

largă de informaţia din acele e-mail-uri, le pot sorta, căuta sau exploatade o manieră

organizată. Şi mai puţine companii încă pot utiliza eficient datele pe bază de HTML, cum ar

fi cataloagele Web ale competitorilor lor.

Baze de date

Concepte generale

Conceptul de bază de date a apărut în anul 1969, la prezentarea primului raport

CODASYL. Ideea de bază în organizarea datelor se întemeia pe existenţa unui fişier de

descriere globală a datelor prin care se realiza independenţa programelor faţă de date şi a

datelor faţă de programe.

Prin intermediul acestui fişier se realiza accesul utilizatorilor. Acest fişier de date

conţinea colecţiile de date şi legăturile dintre ele. Ulterior, acest concept a fost preluat şi

dezvoltat pentru bazele de date reţea, apoi relaţionale şi orientate pe obiect.

O bază de date poate fi definită de una sau mai multe colecţii de date (Ki) aflate în

interdependenţă, împreună cu descrierea datelor şi a relaţiilor dintre ele, (B=(K1, K2, ... )). O

bază de date trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:

să asigure o independenţă sporită a datelor faţă de programe şi invers;

concepţia structurii bazei de date trebuie făcută astfel încât să se asigure informaţiile

necesare şi suficiente pentru necesităţile de informare şi decizie;

să asigure o redundanţă minimă şi controlată a datelor;

să permită un acces rapid la informaţiile stocate în baza de date.

Din punctul de vedere al criteriilor luate în considerare, bazele de date se împart:

după orientare:

generalizate;

specializate;

după modelul de date:

ierarhice;

Pagina 5 din 33


reţea;

relaţionale;

orientate pe obiect;

după amploarea geografică:

locale;

distribuite;

după limbajele utilizate:

autonome (dispun de limbaje proprii);

cu limbaj gazdă;

mixte;

Arhitectura bazei de date cuprinde:

baza de date propriu-zisă – se memorează colecţiile de date;

Sistemul de Gestiune a Bazei de Date (SGBD) – ansamblu de programe care

realizează gestiunea şi prelucrarea complexă a bazei de date;

un set de proceduri manuale şi automate;

un dicţionar al bazei de date – informaţii despre date, structura acestora, elementele de

descriere a semanticii, elemente de statistică, documentaţii, etc.;

mijloace hard utilizate;

personal implicat.

Complexitatea problemelor care apar în activitatea unei unităţi economice implică

prelucrarea operativă a datelor şi obţinerea de rezultate (informaţii) care sunt suportul deciziei

managerilor.

Volumul acestor date este în continuă creştere, ceea ce determină necesitatea

organizării şi memorării lor pe suporturi tehnice adresabile, organizare care poate fi făcută în

fişiere sau în baze de date.

Fişierele reprezintă colecţii de date omogene din punct de vedere al conţinutului,

colecţii care reprezintă înregistrări fizice. O înregistrare fizică poate conţine una sau mai

multe înregistrări logice. Înregistrarea logică este definitivă ca o unitate de prelucrare din

punct de vedere al programului utilizator. Organizarea datelor în fişiere şi accesul la ele sunt

asigurate de un set de programe dedicate care sunt reunite sub denumirea de Sistem de

Gestiune a Fişierelor (SGF), componenta a Sistemului de Operare (SO).

Conceptul de bază de date porneşte de la ideea că există un fişier de descriere globală

a datelor, prin care se realizează independenţa programelor faţă de date şi acestora faţă de

Pagina 6 din 33


programe. Astfel, putem spune ce o bază de date este o colecţie de date aflate în

interdependenţă, împreună cu descrierea datelor şi a relaţiilor dintre ele.

Acest ansamblu structurat de date conţine structuri de date legate funcţional între ele.

Datele organizate în astfel de colecţii trebuie să fie interogabile prin conţinut după orice fel

de criterii si trebuie să ofere posibilitatea regăsirii structurii datelor.

Descrierea unei baze de date presupune:

determinarea structurilor de date;

legăturile dintre aceste structuri;

regulile care să asigure coerenţa datelor, reguli care se mai numesc şi reguli de

integritate.

Sisteme de Gestiune a Bazelor de Date

Sistemul de gestiune a bazelor de date (SGBD) reprezintă interfaţa între utilizator şi

baza de date efectivă, care are ca rol crearea, actualizarea şi consultarea acesteia. De aici

rezulta că SGBD este de fapt un instument pentru asamblarea, codificarea, protecţia şi

regăsirea datelor din baza de date. Dar, pentru a realiza aceste deziderate, SGBD are ca

obiectiv principal separarea descrierii datelor faţă de programele de aplcaţie care se realizează

prin abstractizarea datelor memorate în baza de date. O bază de date se poate reprezenta pe

trei niveluri: extern, conceptual şi intern. Acestor niveluri le corespunde o schemă a bazei de

date.

Schema externă presupune stabilirea efectivă a datelor ce nu constituie obiectivul

bazei de date, necesară unui utilizator sau unui grup de utilizatori. Fiind o subschema a

schemei conceptuale ea este de fapt o sursă pentru întocmirea acesteia.

Conceptual, prin analiza schemei externe şi eliminând redundanţele apare ce se

numeşte schema concepuală.

Schema internă implementează schema conceptuală prin utilizarea unui SGBD. O

aceeaşi bază de date poate avea definite mai multe scheme externe, o singură schemă

conceptuală şi o singură schemă internă.

Principalele obiective ale unui SGBD sunt:

Independenţa fizică a datelor, care constă în capacitatea de a putea schimba

organizarea internă a datelor şi structurilor de înregistrare, fară a modifica programele de

utilizator. Aceasta mai înseamnă şi independenţa schemei interne faţă de cea conceptuală. De

Pagina 7 din 33


exemplu, având anumite criterii pentru accesul la date, se pot adauga noi indecşi, se pot

reorganiza fişiere fara o schimbare a schemei conceptuale.

Independenţa logică a datelor constă în posibilitatea modificării schemei externe fară

a modifica schema conceptuală, aceasta rezultând din necesităţile utilizatorilor de a-şi

modifica în timp cerinţele informaţionale. Această independenţă logică a datelor permite

vizualizarea datelor în maniera dorită de utilizatori, evoluţia schemelor externe pentru fiecare

grup de utilizatori, fără a afecta schema conceptuală.

Manipularea datelor prin limbaje neprocedurale. Aceasta presupune existenţa a două

categorii de utilizatori interactivi. O categorie de utilizatori neprofesionişti are nevoie de

limbaje de interogare simple, apropiate de limbajul natural, cum este, de exemplu, SQL

(Structured Query Language). O altă categorie, formată din programatorii de aplicaţie, vor

folosi limbaje procedurale precum: C, COBOL, PL/1, limbaje orientate obiect (C++, Java),

limbaje vizuale (Visual C++, Visual Basic, etc.).

Administrarea cât mai uşoară a datelor. Un SGBD are posibilitatea de a pune la

dispoziţie instrumente pentru descrierea datelor din punct de vedere al schemei externe, cât şi

al schemei interne. Administrarea datelor este desemnată de totalitatea operaţiilor de

descriere şi de modificare a descrierii datelor, pentru a evita conflictele care pot surveni în

definirea acestora. Acestă operaţie se face de un grup restrâns de specialişti care se vor numi

administratori de date.

Performanţele sporite de acces la date sunt date de doi parametrii care evidenţiază

eficacitatea acestui tip de acces: numărul de tranzacţii pe secunda si timpul de răspund.

Aceşti parametrii sunt dependenţi de modul în care SO al calculatorului, sub care lucrează

SGBD-ul, aloca şi partajează resursele fizice (unitatea centrală, memorie internă, memorie

externă).

2.2.1. Funcţiile unui SGBD

Funcţiile unui SGBD se pot grupa în:

memorarea pe suport extern prin sistemul de gestiune al fişierelor;

gestiunea datelor şi a legaturilor dintre ele pentru o regăsire rapidă;

introducerea şi extragerea datelor sub forma cerută de utilizator prin SGBD-ul extern.

Ultimele SGBD-uri au încorporate funcţii avansate pentru gestiunea procedurilor şi a

evenimentelor.

Pagina 8 din 33


Funcţia de descriere a datelor presupune ca SGBD-ul să poată defini datele (schema

extenă, schema conceptuală, schema internă şi legăturile corespondente) cu ajutorul unui

limbaj specializat DDL (Description Data Language), într-o formă numită schema sursă, să

compileze apoi această schemă într-o formă internă numită schema obiect. Dacă un SGBD

suportă cele trei niveluri de descriere a datelor (extern, conceptual, intern) vor exista si trei

administratori de date, şi anume:

administratorul bazei de date, care va defini schema internă şi regulile de trecere de la

schema conceptuală la cea internă;

administratorul unitaţii economice, care are rolul de a defini schema conceptuală;

administratorul aplicaţiei, care va defini schema externă şi regulile de corespondenţă

cu schema conceptuală.

Aceste scheme, precum şi procedurile de trecere de la o schemă la cealaltă sunt

înregistrate în dicţionarul de date, care are două parţi:

dicţionarul unităţii economice, care cuprinde schema conceptuală cu procedurile

acesteia;

dicţionarul bazei de date, care conţine schema externă şi cea internă împreună cu

procedurile de trecere aferente. Informaţiile memorate în aceste dicţionare sunt în forma sursă

sau obiect. Dicţionarul de date organizat sub formă de baze de date poartă numele de

metabază.

1. O funcţie esenţială a unui SGBD este interogarea bazei de date.

De obicei, în această funcţie se includ căutarea şi extragerea datelor, precum şi

operaţiile de actualizare a bazei de date, concretizate în: adăugare, modificare, ştergere.

La început, primii paşi în crearea şi utilizarea SGBD-urilor presupunea o existenţă a

unor limbaje procedurale prin care localizarea datelor se facea prin căutări succesive. SGBD-

urile din ulimele generaţii implementeaa funcţia de interogare a bazei de date cu ajutorul unor

limbaje declarative, care au posibilitatea căutării datelor după conţinut, fără însă a preciza

procedurile de acces. Astfel de limbaje trebuie să permită definirea oricarei cereri de

interogare a bazei de date, care este formulată de utilizator, şi din acestă categorie face parte

limbajul SQL. De menţionat este faptul că o cerere de interogare se derulează în patru etape,

şi anume:

formulare, care folosesc limbajul de manipulare a datelor (DMC – Data Manipulation

Language), care este un subset al SQL-ului;

compilare;

optimizare;

Pagina 9 din 33


execuţie.

De asemenea, SGBD-urile trebuie să aibă obligatoriu un compilator (analizor) al

cererilor de interogare, care să permită analiza sintactică şi evaluarea acesteia. Pentru

validarea cererilor, compilatorul utilizează dicţionarul de date şi le descompune în operatori

relaţionali pe care îi structurează sub formă de arbore. În arborele astfel construit nodurile

indică operatori, iar frunzele reprezintă relaţiile. O cerere de interogare compilată este apoi

transmisă către etapa de optimizare în care se caută modul cel mai rapid de execuţie a

acesteia. Rezultatul acestei etape constă în transformarea cererilor de interogare în tranzacţii.

Tranzacţia reprezintă una sau mai multe cereri de interogare, care se vor executa din punct de

vedere logic, împreună, ca o entitate funcţională. Tranzacţia se execută prin doua operaţii

principale:

gestiunea tranzacţiilor concurente;

execuţia în sine.

2. Conversia datelor este una din posibilităţile pe care le oferă SGBD-ul pentru a trece

datele în cele trei niveluri: extern, conceptual şi intern, motiv pentru care SGBD-ul trebuie să

cunoască corespondenţele dintre aceste niveluri.

3. Controlul integrităţii datelor. Această funcţie presupune ca SGBD-ul să asigure

coerenţa datelor, adică toate regulile implicite sau explicite care trebuie să asigure integritatea

datelor (restricţii de integritate).

4. Gestiunea tranzacţiilor. Tranzacţia are rolul de a trece informaţiile dintr-o bază de

date în alta (în acelaşi format sau în alt format) cu condiţia ca baza de date iniţială să rămână

într-o stare coerentă.

Conceptele cu care se lucrează sunt:

atomicitatea tranzacţiilor (Transaction Atomicity), ceea ce înseamnă că o tranzacţie

este executată total sau nu este executată deloc;

corectitudinea tranzacţiilor (Transaction Correctness), care semnifică respectarea

coerenţei bazei de date după execuţia tranzacţiilor;

izolarea tranzacţiilor, ceea ce înseamnă că modificările nu sunt percepute din exterior

până când nu se termină tranzacţia.

5. Securitatea datelor. SGBD-ul are posibilitatea de a garanta securitatea datelor

printr-un mecanism de control al accesului la date şi de resturare a acesteia în caz de pene sau

erori. Mai nou, ultimele SGBD-uri au o serie de alte funcţii, cum ar fi:

posibilitatea de execuţie a unor proceduri atunci când sunt îndeplinite anumite condiţii

asupra bazelor de date;

Pagina 10 din 33


reguli de inferenţe, care permit deducerea unor date noi pe baza celor existente;

posibilitatea de a gestiona obiecte complexe, cum ar fi: hărţi, grafice, filme, ceea ce a

dus la apariţia bazelor de date multimedia.

2.2. Etapele realizării unei baze de date

În proiectarea unei baze de date sunt prevăzute mai multe etape:

analiza sistemului sau a domeniului economic şi a cerinţelor informaţionale asociate,

pentru care se realizeauă baza de date;

proiectarea structurii bazei de date, adică elaborarea schemei conceptuale externe şi a

schemei conceptuale interne;

încărcarea datelor în baza de date;

exploatarea şi întreţinerea bazei de date.

Analiza sistemului economic presupune patru etape:

analiza componentelor sistemului şi a legăturilor dintre acestea, sau analiza structurală

în urma căreia rezultă modelul structural sau static al sistemului;

analiza stărilor sistemului şi a tranziţiilor posibile între aceste stări, în raport cu

anumite evenimente. În urma acestei analize rezultă modelul dinamic sau temporal;

analiza transferurilor informaţionale (a tranzacţiilor), în urma căreia se obţine modelul

funcţional al modelului economic;

integrarea modelelor sistemului economic (structural, dinamic şi funcţional), în scopul

corelării şi completării lor.

Tehnica diagramelor entitate-asociere

Analiza sistemului economic are ca obiectiv evidenţierea componentelor din cadrul

sistemului pentru care urmează să se colecteze şi să se memoreze informaţii în baza de date,

precum şi evidenţierea legăturilor dintre aceste componente.

Tehnica diagramelor entitate-asociere permite construirea modelului structural sub

forma unei diagrame entitate-asociere, prin parcurgerea următorilor paşi:

Identificarea componentelor (entităţilor) din cadrul sistemului economic. Fiecare

entitate prezintă mai multe realizări. În urma acestei etape se elaborează o primă formă a

diagramei entitate-asociere.

Pagina 11 din 33


Identificarea asocierilor dintre entităţi şi codificarea acestora. Legăturile dintre entităţi

sunt reprezentate prin arce neorientate, care fac legătura între nodurile ce reprezintă entităţile

participante la asociere.

Fig.1. Diagramă entitate-asociere

Tipul sau forma legăturii se exprimă cu ajutorul cardinalităţii. Cardinalitatea

asocierilor exprimă numărul minim şi numărul maxim de realizări (instanţe) de entitate, care

pot fi asociate cu o realizare a partenerului de asociere. Cardinalitatea se exprimă prin perechi

de numere, câte o pereche pentru fiecare entitate din cadrul legăturii.

Identificarea atributelor aferente entităţilor şi asocierile dintre entitaţi.

Stabilirea atributelor de identificare a entităţilor.

Tipuri de legături între entităţi

După cardinalitatea asocierii. În acest caz, se are în vedere gradul asocierii şi

obligativitatea participării entităţilor la asociere.

După gradul asocierii (maximele cardinalităţii), identificăm următoarele tipuri de

asocieri (legături):

asociere de tip „unu la unu”

asocieri de tip „unu la mulţi”

asocieri de tip „mulţi la mulţi”

După obligativitatea participării entităţilor la asociere (minimele cardinalităţii), există:

asocieri parţiale

asocieri totale

Concomitent, după gradul asocierii şi după obligativitatea participării la asociere,

sunt:

asocieri paţiale de tip „unu la unu”

asocieri totale de tip „unu la unu”

asocieri parţiale de tip „unu la mulţi”

asocieri totale de tip „unu la mulţi”

asocieri parţiale de tip „mulţi la mulţi”

asocieri totale de tip „mulţi la mulţi”

După numărul de entităţi distincte care participă la asociere:

Pagina 12 din 33

Producător furniz. MatPrime


asocieri binare (între două entităţi distuncte)

asocieri recursive (asocieri ale entităţilor cu ele însele)

asocieri complexe (între mai mult de două entităţi distincte)

Asocierile parţiale sunt acele asocieri care nu obligă participarea la asociere a tuturor

entităţilor vizate, ci numai a unora dintre ele sau a nici uneia. Această obligativitate este

reflectată de minimele cardinalităţii. Valoarea zero a uneia dintre minime arată lipsa de

obligativitatea participării partenerului la această asociere, în timp ce o valoare mai mare

decât zero exprimă obligativitatea participării la asociere.

Tipuri de atribute

Atributele exprimă caracteristici ale componentelor domeniului economic analizat sau

ale asocierilor dintre aceste componente.

De obicei, atributele sunt asociate entităţilor, dar ele pot descrie şi asocierile dintre

acestea.

Atributele pot fi clasificate astfel:

Atribut compus sau bloc, constituit din cel puţin alte două atribute. Valoarea sa este

reprezentată de valorile atributelor componente;

Atribut calculat sau dedus. Valoarea sa nu este cunoscută direct, ci calculată pe baza

valorilor altor atribute;

Atributul simplu este acel atribut care are valori atomice;

Atributul repetitiv sau multivaloare. Este un atribut care la un moment dat are mai

multe valori ce apar sub forma unor liste de valori.

Un atribut de identificare se numeşte cheie dacă se caracterizează prin unicitatea

valorii sale pentru fiecare instanţă a entităţii.

Baze de date relaţionale

Generalităţi

Modelul de date relaţional porneşte de la faptul că orice structură de date poate fi

reprezentată prin una sau mai multe tabele de date, în care trebuie să existe şi informaţii de

legătură pentru a asigura corespondenţa între tabele.

Pagina 13 din 33


Baza matematică pentru modelul relaţional este dată de teoria ansamblurilor.

Orgnizarea datelor în baze de date relaţionale asigură o interdependenţă mai mare a

programelor de aplicaţie faţă de organizarea datelor şi utilizează limbaje de manipulare a

datelor şi instrumente eficace de control al coerenţei şi redundanţei datelor.

Avantajele modelului relaţional al datelor:

Programele de aplicaţie pentru o bază de date relaţională nu fac apel la pointeri,

fişiere inverse sau alte elemente ale schemei interne ale bazei de date.

Utilizează metode şi tehnici de control al coerenţei şi redundanţei datelor. Modelul

relaţional, prin tehnica normalizării relaţiilor, permite definirea unei structuri conceptuale a

datelor optime, prin care să se minimizeze riscurile apărute la actualizare.

Oferă facilităţi multiple de definire şi manipulare a datelor prin folosirea unor limbaje

procedurale bazate pe algebra relaţională, şi limbaje neprocedurale, având la bază calculul

relaţional.

Ameliorează integritatea şi confidenţialitatea datelor, prin utilizarea restricţiilor de

integritate şi a relaţiilor virtuale.

Modelul relaţional se compune din:

Structura relaţională a datelor. Datele sunt organizate sub forma unor tablouri

bidimensionale de date care poartă numele de relaţii. Asocierea dintre relaţii se reprezintă

explicit prin atribute de legătură. Atributele figurează într-una din relaţiile implicate în

asociere, în cazul legăturilor „unu la mulţi” sau sunt plasate într-o relaţie distinctă construită

special pentru exprimarea legăturilor între relaţii (în cazul legăturilor de tip „mulţi la mulţi”).

O bază de date relaţională reprezintă un ansamblu de relaţii prin care se prezintă atât datele,

cât şi legăturile dintre ele.

Operatorii modelului relaţional definesc operaţiile care se pot efectua asupra relaţiilor

în scopul realizării funcţiior de prelucrare aplicate bazei de date, respectiv consultarea,

inserarea, modificarea şi stergerea datelor.

Restricţiile de integritate ale modelului relaţional permit definirea stărilor coerente ale

bazei de date.

Restricţiile de integritate ale modelului relaţional

Pagina 14 din 33


Aceste restricţii se numesc şi reguli de integritate şi definesc cerinţele pe care trebuie

să satisfacă datele din baza de date pentru a fi corecte şi coerente în raport cu ceea ce

reprezintă.

Restricţiile de integritate se pot clasifica în:

Structurale, care se definesc în raport cu egalitatea sau inegalitatea unor valori din

cadrul lor. Din această categorie fac parte:

Restricţia de unicitate a cheii;

Restricţia referenţială

Restricţia entităţii;

Dependenţele între date.

De integritate a comportamentului propriu al unei anumite baze de date. Aceste

restricţii au în vedere semnificaţia valorilor din cadrul bazei de date.

Utilizarea modelului relaţional nu impune definirea şi verificarea tuturor tipurilor de

restricţii de integritate, ci numai a unor restricţii minimale.

Acestea sunt obligatoriu de definit şi de respectat atunci când se lucrează cu modelul

relaţional. Din această categorie de restricţii fac parte:

Restricţia de unicitate a cheii

Restricţia referenţială

Restricţia entităţii

Alte restricţii, cum ar fi: dependenţele între date şi cele de comportament.

Restricţiile de integritate minimale sunt definite în raport cu noţiunea de cheie a unei

relaţii.

Relaţia se reprezintă ca o mulţime de tupluri (înregistrări) şi pentru că o mulţime nu

poate conţine elemente duplicate, relaţia nu poate prezenta tupluri identice. Identificarea unui

tuplu se face cu ajutorul cheii. Cheia unei relaţii R reprezintă un ansamblu minimal de

atribute prin care se poate identifica în mod unic orice tuplu din R. Cheia este formată fie

dintr-un singur atribut, fie din mai multe atribute din schema relaţiei respective. În primul caz

se numeşte cheie simplă, iar în cazul al doilea cheie compusă.

Într-o relaţie pot exista mai multe atribute sau combinaţii de atribute cu proprietatea

de identificare a tuplurilor. Astfel de chei formate din combinaţii de atribute se numesc chei

candidate. Din acest motiv, administratorul bazei de date va alege o cheie care să idendifice

efectiv tuplurile şi aceasta se va numi cheie primară; restul de chei candidate vor purta

numele de chei alternate.

Pagina 15 din 33


Un grup de atribute din cadrul unei relaţii care conţine o cheie a relaţiei se numeşte

supercheie.

O cheie externă reprezintă un atribut sau un grup de atribute dintr-o relaţie R 1, ale

cărei sau căror valor sunt definitepe acelaşi sau aceleaşi domeniu/domenii ca şi cheie primară

a unei relaţii R2 şi care are rolul de a modela asocierea între entităţile reprezentate prin

relaţiile R1 şi R2. R1 este denumită relaţie care se referă, în timp ce R2 este relaţie referită.

Modelul relaţional are următoarele restricţii de integritate minimale:

Restricţia de unicitate a cheii, care impune într-o relaţie R care are cheia K, oricare ar

fi tuplurile t1 şi t2, să fie satisfăcută inegalitatea: t1(K)≠t2(K), aceasta însemnând că într-o

relaţie nu pot exista două tupluri co o aceeaşi valoare pentru atributele cheie.

Restricţia referenţială (integritatea referirii), ce impune ca, într-o relaţie R1 care referă

o relaţie R2, valorile cheii externe să figureze printre valorile cheii primare din relaţia R2 sau

să fie valori NULL (nedefinite). Relaţiile R1, R2 trebuie să fie distincte una de alta. O asociere

nu poate exista decât între parteneri cunoscuţi, deci care sunt deja definiţi.

Restricţia entităţii (integritatea entităţii). Ea impune ca într-o relaţie atributele cheii

primare să fie nenule. Unicitatea cheii presupune ca la încărcarea unui tuplu, valoarea cheii să

fie cunoscută pentru a putea verifica faptul că această valoare nu este deja încărcată.

O altă restricţie de integritate este restricţia care se referă la dependenţa datelor; ea

semnifică modul în care datele depind unele de altele, iar această dependenţă poate fi:

a) dependenţa funcţională, prin care se poate identifica un atribut/grup de atribute prin

intermediul altui atribut/grup de atribute.

Fiind dată o relaţie R, un atribut Y din R este dependent funcţional de un alt atribut X

din R, dacă şi numai dacă fiecare valoare a lui X are asociată o valoare precisă a lui Y.

Notaţie: , sau .

Partea stângă a dependenţei funcţionale se numeşte determinant, iar partea dreaptă se

numeşte determinat. Pentru exemplul de mai sus X este determinantul, iar Y este

determinatul;

b) dependenţele multivaloare sunt acele tipuri de dependenţe între date în care un

atribut/grup de atribute poate prezenta mai multe valori pentru o singură valoare a unui alt

atribut/grup de atribute;

c) dependenţele joncţiune. Reconstruirea relaţiei R se realizează prin joncţionarea

proiecţiilor: P1, P2 şi P3, unde P1, P2, P3 sunt proiecţii ale relaţiei R descompuse. Din acest

motiv, dependenţa din cadrul relaţiei R a primit numele de dependenţă joncţiune.

Pagina 16 din 33


Formele normale ale unei relaţii

Anomaliile care apar în lucrul cu baza de date relaţională se produc datorită

dependenţelor nedorite ce se manifestă între datele din cadrul relaţiilor bazei de date. Aceste

dependenţe determină creşterea redundanţei datelor şi reducerea flexibilităţii structurii bazei

de date. Anomaliile care pot apărea sunt:

De actualizare, datorate dependenţelor funcţionale parţiale;

De actualizare, datorate dependenţelor funcţionale tranzitorii;

De actualizare, datorate dependenţelor multivaloare.

Formele normale ale relaţiilor într-o bază de date relaţională sunt definite în raport cu

anomaliile care apar în lucrul efectiv cu aceste baze de date.

În cadrul relaţiilor dintr-o asfel de bază de date apar dependenţe nedorite, care vor fi

înlăturate, folosind urmatoarele forme normale:

FN1: O relaţie R este în FN1 (formă normală 1) dacă domenile pe care sunt definite

atributele relaţiei sunt constituite numai din valori elementare. Un tuplu nu trebuie să conţină

atribute sau grupuri de atribute repetitive.

FN2: O relaţie R este în FN2 (formă normală 2) dacă este în FN1 şi oricare din

atributele noncheie este dependent funcţional complet de cheia primară a relaţiei.

FN3: O relaţie R este în FN3 (formă normală 3) dacă este în FN2 şi atributele noncheie

nu sunt dependente tranzitiv de cheia primară a relaţiei.

FN Boyce-Codd: O relaţie R este în BCFN dacă dependenţele funcţionale netriviale

care se manifestă în cadrul relaţiei conţin în partea stângă, ca determinant, o cheie candidată.

Fie relaţia: ; să presupunem că relaţia R are cheia

(K1, K2) şi că în cadrul relaţiei se manifestă, alături de alte dependenţe funcţionale, şi de

dependenţa: . De aici rezultă că relaţia R nu este în forma normală Boyce-Codd.

FN4: O relaţie R este în FN4 (formă normală 4) dacă este în cadrul ei nu se manifestă

mai mult de o dependenţă multivaloare.

FN5: O relaţie R este în FN5 (formă normală 5) dacă fiecare dependenţă joncţiune este

implicată printr-un candidat cheie al lui R.

Sisteme de gestiune ale bazelor de date relaţionale

Pagina 17 din 33


SGBDR-ul este un SGBD care utilizează, ca şi concepţie de organizare a datelor,

modelul relaţional.

În acest sens, Codd a formulat 13 reguli ce exprimă cerinţele pe care trebuie să le

satisfacă un SGBDR:

R0: regula privind gestionarea datelor la nivel de relaţie.

Acest lucru înseamnă că sistemul trebuie să utilizeze ca unitate de informaţii relaţia,

adică limbaje, ca SQL, care să opereze pe întreaga relaţie.

R1: regula privind reprezentarea logică a datelor.

Toate datele din BDR (baza de date relaţională) trebuie să fie reprezentate explicit la

nivel logic într-un singur mod, şi anume ca valori în tebelele de date. Aeasta înseamnă că

toate datele trebuie să fie memorate şi prelucrate în acelaşi mod. Informaţiile privind numele

de tabele, coloane, domenii, definiţiile tabelelor virtuale şi restricţiile de integritate trebuie să

fie memorate tot în tabele de date (catalog).

R2: regula privind garantarea accesului la date.

Orice dată din BDR trebuie să poată fi accestă prin specificarea numelui de tabelă, a

valorii cheie primare şi numelui de coloană.

R3: regula privind valorile NULL.

Sistemul trebuie să permită declararea şi manipularea sistematică a valorilor NULL,

cu semnificaţia unor date lipsă sau inaplicabile. Valorile NULL care diferă de şirurile de

caractere „_” sau de şirurile vide de caractere sunt importante în implementarea restricţiilor

de integritate.

R4: regula privind metadatele.

Descrierea bazei de date trebuie să se prezinte la nivel logic în acelaşi mod cu

descrierea datelor propriu-zise, sistemele nu trebuie să facă diferenţieri în ce priveşte

definirea şi tratarea datelor şi a metadatelor, utilizând o singură structură, cea relaţională.

R5: regula privind facilităţile limbajelor utilizate.

Trebuie să existe cel puţin un limbaj de nivel înalt ale cărui instrucţiuni să poată

exprima oricare din următoarele operaţii: definirea tabelelor de bază, definirea tabelelor

virtuale, manipularea datelor (interactiv sau prin program), definirea restricţiilor de

integritate, autorizarea accesului, precizarea limitelor tranzacţiilor.

R6: toate tabelele virtuale care teoretic sunt posibil de actualizat trebuie să fie practic

actualizate.

R7: regula pentru inserări, modificări şi ştergeri în baze de date.

Pagina 18 din 33


Această regulă exprimă cerinţa ca în operaţiile prin care se schimbăconţinutul bazelor

de date să se lucreze la un moment dat pe toată relaţia.

R8: regula privind independenţa fizică a datelor.

Programele de aplicaţie nu trebuie să fie afectate de schimbările efectuate în modul de

reprezentare a datelor sau în metodele de acces. O schimbare a structurii fizice a datelor nu

trebuie să blocheze funcţionarea programelor de aplicaţie.

R9: regula privind independenţa logică a datelor.

Programele de aplicaţie nu trebuie să fie afectate de schimbările efectuate asupra

relaţiilor bazelor de date.

R10: regula privind restricţiile de integritate.

Aceste restricţii trebuie să poată fi definite în limbajul utilizat de sistem pentru

definirea datelor şi să fie memorate în catalogul bazelor de date şi nu în cadrul programelor

de aplicaţie.

R11: regula privind distribuirea geografică a datelor.

Limbajul de manipulare a datelor utilizat de sistem trebuie să permită ca, în situaţia în

care datele sunt distribuite, programele de aplicaţie să fie logic aceleaşi cu cele utilizate în

cazul în care datele sunt fiăic centralizate.

R12: regula privind prelucrarea datelor la nivelul de bază.

Dacă sistemul posedă un limbaj de bază de nivel scăzut orientat pe prelucrarea de

tupluri şi nu pe prelucrarea mulţimilor (relaţiilor), acest limbaj nu trebuie utilizat, deoarece nu

respectă lucrul cu restricţiile de integritate sau restricţiile introduse prin utilizarea limbajelor

relaţionale de nivel înalt. Se obişnuieşte ca, în conformitate cu tipul de cerinţe pe care le

exprimă, regulile să fie grupate în 5 categorii:

reguli de bază: R0, R12;

reguli structurale: R1, R6;

reguli privind integritatea datelor: R3, R10;

reguli privind manipularea datelor: R2, R4, R5, R7;

reguli privind independenţa datelor: R8, R9, R11;

Nici unul dintre SGBD-urile disponibile astăzi nu respectă în totalitate cerinţele celor

13 reguli ale lui Codd.

Totuşi, un SGBD este minimal relaţional dacă satisface condiţiile:

Toate datele din bazele de date sunt reprezentate prin valori în tabele;

Nu există pointeri observabili de către utilizator între tabele, în sensul că operaţiile cu

relaţii nu fac apel la pointeri, indecşi, fişiere inverse, etc.;

Pagina 19 din 33


Sistemul suportă operatori relaţionali de proiecţie, selecţie şi join natural, fără limitări

impuse. Unitatea de informaţie cu care se lucrează este relaţia;

Sistemul suportă operaţiile de bază ale algebrei relaţionale;

Sistemul suportă două dintre restricţiile de integritate de bază ale modelului relaţional,

şi anume: unicitatea cheii unei relaţii şi restricţia referenţială.

Securitatea bazei de date

Asigurarea securităţii bazei de date presupune interzicerea accesului neautorizat la

date şi se realizează cu un set de măsuri de protcţie umană, software şi hardware. Astfel se

pot stabili parole pe baza cărora să le poată fi permis accesul la resursele sistemului de calcul.

SGBD-ul poate activa şi un jurnal pentru urmărirea accesului la baza de date, cu ajutorul lui

fiind posibilă detectarea încercărilor de acces neutorizat. Pentru cererile de I/O transmise

sistemului de operare de către SGBD, sunt posibile verificări suplimentare referitoare la

utilizarea corectă a fişierelor sau a funcţiilor sistemului de operare.

Hardware-ul poate oferi şi el o protecţie suplimentară prin transferarea datelor numai

în zone de memorie care sunt controlate de SGBD.

Modalităţile de asigurare a securităţii bazei de date sunt:

autorizarea şi controlul acceului la date, care presupune identificarea utilizatorilor,

restricţionarea accesului acestora la date, precum şi stabilirea de restricţii pentru datele

accesate. SGBD-urile actuale folosesc pentru identificarea utilizatorului, parole, fiecare

parolă fiind asociată cu anumite drepturi de acces la date. SGBD-ul va menţine pentru fiecare

parolă o listă de privilegii pentru user-ul care foloseşte acea parolă. User-ii pot fi asociaţi

unor grupuri, la drepturile fiecăruia adăugându-se drepturile stabilite pentru grupul respectiv.

Administratorul bazei de date este user-ul care, implicit, are toate drepturile asupra bazei de

date, precum şi dreptul de a stabili sau revoca privilegii pentru ceilalţi utilizatori. Utilizatorii

obişnuiţi sunt cei care nu au în proprietate obiecte şi nu au alte privilegii decât celel moştenite

ca membrii unui grup sau menţionate explicit de administratorul bazei de date sau de

proprietarii de obiecte.

Definirea şi utilizarea viziunilor (a schemei externe a bazei de date). Viziunile sunt

partiţii logice ale bazei de date. Ele sunt diferite pentru diferiţi utilizatori în raport cu

necesităţile acestora de a avea acces la date. Securitatea datelor va fia asigurată prin definirea

tuturor drepturilor necesare unui utilizator, pentru o viziune, şi revocarea drepturilor, pentru

Pagina 20 din 33


obiecte iniţiale. Utilizatorul nu va avea acces la efectuarea unor operaţii asupra viziunii care

să afecteze obiectele iniţiale.

Realizarea de proceduri speciale. Sunt SGBD-uri care au facilitatea definirii unor

proceduri care să fie păstrate la nivelul sistemului, într-o formă precompilată. În aceste

proceduri se vor specifica explicit operaţiile care se vor efectua aupra datelor.

Criptarea datelor este operaţia de codificare a datelor pe timpul stocării sau al

transportului lor, astfel încât descifrarea lor să poată fi facută numai de posesorii autorizaţi de

cod. La nivelul SGBD-ului această facilitate are două forme:

Existenţa unor rutine speciale care realizează criptarea datelor la cerere sau automat;

Existenţa unor instrumente care permit utilizatorului să-şi realizeze rutine proprii de

criptare.

Utilizarea unei baze de date

O bază de date este o colecţie de informaţii organizate într-un anumit fel şi depozitate

într-un calculator. Dacă aveţi acasă o agendă de adrese, aceasta este aproape o bază de date.

Tot ce are nevoie pentru a fi recunoscută ca o bază de date propriu-zisă este să copiaţi

informaţia într-un computer şi s-o salvaţi – într-o manieră ordonată – într-un fişier.

Gândiţi-vă însă ce se întâmplă de fapt dacă luaţi numele, adresele şi numerele de

telefon ale tuturor prietenilor şi rudelor dumneavoastră şi copiaţi acele date în calculator.

Dactilografierea pur şi simplu la întâmplare a datelor nu va avea ca rezultat o stocare

organizată a informaţiei. Mai întâi trebuie să definiţi o structură de bază de date. Ea poate fi

similară cu structura din agenda dumneavoastră de adrese.

Există diferite modele de baze de date, dar noi ne vom concentra asupra tipului care

este cel mai răspândit – baza de date relaţională. O bază de date relaţională are trei calităţi

principale:

Datele sunt stocate în tabele (subdivizate în câmpuri);

Puteţi ataşa (uni) într-o relaţie, tabelele astfel încât mai târziu să puteţi extrage date

din mai multe tabele în acelaşi timp.

Puteţi interoga tabelele, obţinând seturi de înregistrări (submulţimi ale unuia sau mai

multor tabele)

Să presupunem că agenda dumneavoastră cuadrese conţine informaţii despre o

persoană per pagină. Fiecare pagină, după completarea ei cu informaţii, va fi echivalentă, în

termenii bazelor de date, cu o înregistrare. Primul rând de pe fiecare pagină a agendei are

Pagina 21 din 33


eticheta Nume, următorul Adresă, etc. În termenii bazelor de date, aceste etichete se numesc

câmpuri.

Vă puteţi imagina un câmp ca un tip de informaţie; fiecare câmp are propriul său

nume, dar o înregistrare nu are nume. Ea conţine datele propriu-zise, informaţia concretă ce

completează câmpurile. În terminologia bazelor de date, o înregistrare este deseori desemnată

ca o linie, iar un câmp mai este numit şi coloană.

În funcţie de tipul de programare care-l faceţi, dacă numele unui câmp este alcătuit

din două cuvinte ar putea fi necesară închiderea sa în paranteze sau, uneori, în ghilimele

simple. Bazele de date în stilul Access cu care am lucrat în Visual Basic permit utilizarea

spaţiilor. Totuşi să reţinem următorul aspect: majoritatea bazelor de date relaţionale nu permit

acest lucru, astfel că trebuie să recurgeţi la caracatere de subliniere pentru separarea

cuvintelor.

Să revenim la agenda de adrese ce ilustrare a bazelor de date. Întreaga agendă este

echivalentă cu un tabel întrâo bază de date a unui computer. Tebelele sunt colecţii de datela

scară relativ mare, cum ar fi întreaga dumneavoastră agendă, dar o bază de date poate conţine

mai multe tabele – conţinutul unei baze de date îl definiţi atunci când o creaţi, astfel că

determinaţi câte tabele are şi ce câmpuri conţine fiecare tabel.

Poate că aţi marcat în tabel zilele de naştere ale prietenilor şi rudelor dumneavoastră.

Aţi putea introduce aceste date într-un al doilea tabel al bazei dumneavoastră de date numit,

eventual, Cadouri, în care veţi avea de asemenea un câmp Nume. Această caracteristică vă

poate fi utilă mai târziu, deoarece vă va permite să uniţi tabelele. Puteţi astfel să interogaţi

ambele tabele deoadată. Rezultatul acestei interogări este făcut disponibil în ceea ce se

numeşte set de înregistrări.

Bazele de date având un singur tabel supradimensionat sunt mai puţin flexibile şi mai

puţin eficiente decât mai multe tabele mai mici. Bineînţeles că dacă baza de date este mică,

organizarea ei nu contează foarte mult. Dar dacă proiectaţi o bază de date multifuncţională cu

250.000 de înregistrări, orice mică facilitate contează. Prin crearea mai multor tabele, puteţi

să îmbunătăţiţi organizare bazei dumneavoastră de date, să scrieţi mai uşor programe pentru

ea şi, în general, să găsiţi mai uşor înregistrările.

Figura.2. Exemplu de bază de date cu tabele multiple

Pagina 22 din 33

NumePrenumeData_nasteriiMarcaSectieSalariu_tarifarData_angajarii

ANGAJAT

MarcaLunaOre_lucrateConcediu_odihnaConcediu_medicalOre_noapte

PONTAJ

MarcaSalariu_tarifarSalariu_brutSpor_vechimeSpor_de_noapteCASCASSSomajPensie_suplimentaraDeducere personalaTotal_drepturiVenit_impozabilImpozitAvansRest_de_plata

DREPTURI


Când specificaţi o relaţie între tabele în timp ce proiectaţi o bază de date, spuneţi de

fapt că s-ar putea să aveţi nevoie de informaţii suplimentare despre acest individ, caz în care

ele pot fi găsite în acest nou tabel folosind un câmp, indexul primar, folosit în ambele tabele.

Astfel să presupunem că într-un tabel angajatul Ion Ionescu are un număr Marca egal

cu 686 (două tabele din baza de date au fiecare acest câmp Marca). Pentru a afla mai multe

despre Ion Ionescu, caut acelaşi număr Marca în tabelul al doilea, unde pot găsi stocate

informaţii suplimentare despre el.

Într-o bază de date relaţională, informaţia nu este automat stocată alfabetic (sau în

ordine numerică, pentru un câmp numeric). Într-un câmp Nume valoarea Andrei poate să

apară după Zamfir.

Esenţialul este că nu ne putem aştepta ca înregistrările să fie într-o anumită ordine.

Când cineva adaugă o nouă înregistrare la baza de date aceasta este pur şi simplu aşezată la

sfârşitul tabelului. Atunci când proiectaţi o bază de date, puteţi preciza că unele din câmpurile

sale trebuie să fie indexuri. Un index este un fişier special în care sunt stocate valorile

câmpului cheie al tabelei într-o succesiune care conduce la aparenţa că baza de date este

ordonată după valorile unui anumit câmp (de obicei diferit de câmpul cheie). Indexul ocupă

mult mai puţin spaţiu decât baza de date şi se pot defini mai mulţi indecşi pentru aceeaşi bază

de date. Totodată, crearea unui index nou (pentru o sortare particulară a bazei de date) se

poate realiza mult mai rapid decât sortarea întregii baze de date.

3. PROIECTAREA BAZEI DE DATE

3.1. PREZENTAREA PROBLEMEI

Aşa cum am precizat mai sus, problema care trebuie rezolvată este cea a

implementării unei baze de date pentru realizarea evidenţei automate a elevilor. Pentru

aceasta trebuie precizate informaţiile care sunt stocate pentru o perioada mai mare de timp.

Informaţiile care se păstrează uzual într-o şcoală (bineînţeles, cele despre elevii şcolii)

sunt următoarele:

nume;

prenume;

numele tatălui;

numele mamei;

Pagina 23 din 33


numărul matricol;

data naşterii;

locul naşterii;

telefon acasă;

telefon părinţi;

disciplinele parcurse şi notele obţinute;

repetările.

3.2. ANALIZA PROBLEMEI

Analiza problemei care trebuie rezolvată are ca scop elaborarea modelelor care

să permită ulterior elaborarea structurii bazei de date. Această analiză presupune următoarele

etape:

identificarea entităţilor informaţionale care vor fi stocate în baza de datei şi a

legăturilor dintre acestea, activitate cunoscută sub numele de analiză statică sau structurală;

identificarea stărilor în care se pot afla aceste entităţi şi a tranziţiilor posibile între

aceste stări în raport cu anumite evenimente (analiza dinamică);

identificarea transferurilor de date din cadrul sistemului (analiza funcţională).

Pentru construirea modelului structural trebuie parcurse următoarele etape:

identificarea componentelor din cadrul sistemului informatic;

identificarea asocierilor dintre entităţi şi calificarea lor;

identificarea atributelor aferente entităţilor şi asocierilor lor;

stabilirea atributelor de identificare a entităţilor.

Pentru problema prezentată se pot identifica trei entităţi care se află în legătură una cu

alta, şi anume: entitatea ELEV, entitatea CATALOG şi entitatea DISCIPLINA.

Diagrama structurală, corespunzătoare celor trei entităţi şi a legăturilor dintre ele, este

prezentată în figura următoare.

Figura 2. Diagrama entitate-relaţie

Legătura dintre entităţile ELEV şi CATALOG este de tipul “unu la unu” de la

entitatea ELEV la entitatea CATALOG, şi de tipul “unu la mulţi” de la entitatea CATALOG

Pagina 24 din 33

ELEV CATALOG1,1m,1

DISCIPLINA

1,1

m,1


la entitatea ELEV. Aceasta înseamnă ca un elev va apare în catalog cel puţin o dată dar, în

mod normal, el va apare în mai multe instanţe ale entităţii CATALOG.

Entităţile identificate sunt caracterizate fiecare de o serie de atribute.

În continuare sunt prezentate entităţile din diagrama structurală împreună cu atributele

fiecăreia.

Figura 3. Atributele entităţii ELEV

Figura 4. Atributele entităţii CATALOG

Figura 5. Atributele entităţii DISCIPLINA

Ca atribut de identificare pentru entitatea ELEV se alege atributul NRMATRICOL.

Pentru entitatea CATALOG, atributul de identificare este atributul NRMATRICOL, iar

pentru entitatea DISCIPLINA acesta este coddiscip.

Analiza dinamică are drept scop explicarea comportamentului elementelor

componente ale sistemului informatic analizat.

În urma acestei analize se obţine modelul dinamic al sistemului analizat.

Construirea modelului dinamic presupune următoarele etape :

identificarea stărilor în care se pot afla componentele sistemului;

identificarea evenimentelor care determină trecerea unei componente dintr-o stare în

alta;

stabilirea succesiunii (fluxului) de evenimente şi construirea unei diagrame care să

reflecte tranziţiile de stare pentru componentele sistemului (diagrama de flux a

evenimentelor).

Pagina 25 din 33

Stările în care se

poate afla entitatea

ELEV

Stările în care se

poate afla entitatea

CATALOG

ELEVMAMA

TATA

PRENUME

NUME

DATANASTADRESA

TELEFONNRMATRICOL

DISCIPLINADENUMIRE

CODDISCIP

ANSTUDIU

CATALOGDATA

CODDISCIP

NRMATRICOL

NOTA

ABSENTA


Figura 6. Diagrama de flux a evenimentelor, corespunzătoare stărilor

celor două entităţi

La realizarea diagramei de flux a evenimentelor este necesar să se ţină cont de

restricţiile dinamice ale sistemului care servesc la identificarea tranziţiilor admisibile între

două stări.

În figura 6 sunt prezentate stările în care se pot afla cele două entităţi care compun

sistemul.

Tranziţiile entităţilor sistemului dintr-o stare în alta influenţează tranzacţiile

(transferurile de date) care au loc în interiorul sistemului, iar acestea la rândul lor influenţează

modul de realizare a aplicaţiilor software destinate sistemului.

Analiza funcţională are drept scop determinarea transformărilor de date care se

produc în cadrul sistemului informatic analizat în scopul satisfacerii cerinţelor informaţionale

aferente acestuia. Transformările de date se vor reprezenta sub forma unei diagrame de flux a

prelucrărilor, în care nodurile reflectă procesele de prelucrare informaţională, iar arcele

reflectă fluxurile informaţionale.

În cadrul analizei funcţionale, accentul se deplasează de la realitatea analizată către

cerinţele informaţionale ale utilizatorilor, cerinţe a căror satisfacere constituie obiectivul

realizării bazei de date.

Construirea modelului funcţional presupune parcurgerea următoarelor etape:

identificarea datelor de intrare şi a datelor de ieşire din sistem;

construirea diagramelor de flux, prin care sunt reflectate legăturile procedurale dintre

intrări şi ieşiri;

identificarea restricţiilor;

precizarea criteriilor de optimizare.

Datele de intrare pentru problema analizată sunt următoarele:

datele care descriu atributele entităţii ELEV, în cazul adăugării de noi elevi;

datele care descriu atributele entităţii CATALOG, pentru evidenţa notelor şi a

absenţelor;

datele care descriu atributele entităţii DISCIPLINA, pentru evidenţa disciplinelor care

trebuie predate conform planului de studiu;

Pagina 26 din 33

Fără notă

Cu notă

EvaluareParcurgere materie fără

evaluare

Este completat

la termen

Nu este completat

(pentru fiecare elev

cel puţin trei note)

Necompletare

la termeneCompletare


Datele de ieşire sunt reprezentate de:

lista elevilor dintr-o anumită clasă;

catalogul în formă electronică;

alte rapoarte la cerere.

Prelucrările de date care trebuiesc efectuate constau în următoarele acţiuni:

adăugarea de noi elevi în baza de date;

ştergerea unui elev;

extragerea de rapoarte privind elevii care studiază, eventual acest raport trebuie sa fie

ordonate.

Diagramele de flux a prelucrărilor sunt prezentate în figurile următoare.

Figura 6. Diagrame de flux a prelucrărilor

În final cele trei modele ale sistemului vor fi integrate pentru se obţine o reprezentare

completă a sistemului analizat. Modelul structural şi cel dinamic sunt obţinute prin

investigarea sistemului real, a proprietăţilor intrinseci, statice şi dinamice ale componentelor

acestui sistem, proprietăţi care sunt independente de aplicaţiile care operează asupra lor.

Modelul funcţional este rezultatul analizei cerinţelor informaţionale ale utilizatorilor,

mai precis a tranzacţiilor prin care pot fi satisfăcute aceste cerinţe.

Perspectiva diferita din care este realizata analiza explica de ce rezultatele obtinute

pot sa difere fiind necesara o coordonare, deci o integrare a lor.

În cadrul etapei de integrare a modelelor sistemului se stabileşte în ce măsură modelul

structural şi cel dinamic satisfac necesităţile diferitelor aplicaţii, verificându-se complitudinea

(existenţa elementelor informaţionale solicitate) şi consistenţa lor (în ce măsură

componentele modelelor sunt necesare şi suficiente în raport cu procesele de prelucrare). Se

verifică dacă relaţiile dintre componentele sistemului sunt stabilite în mod corespunzator,

pentru a face posibilă regăsirea informaţiilor din mai multe entităţi. Se determină, de

asemenea, dacă legăturile dintre entităţi asigură coerenţa informaţiilor, posibilitatea efectuării

de actualizări concomitente asupra datelor redundante.

Pagina 27 din 33

DISCIPLINA ELEV

Adăugare elev nou

Sterge elev

CATALOG


Se urmăreăte ca toate elementele informaţionale participante la diferitele tranzacţii să

fie asignate ca atribute ale diferitelor entităţi.

Pe baza acestei analize integrate se efectuează adăugările şi/sau corelările necesare

între modelele sistemului.

În final se ajunge ca modelul dinamic şi cel structural să nu mai fie complet

independente de aplicaţii, iar modelul funcţional să nu mai fie orientat exclusiv pe aplicaţii.

Modelele obţinute în urma analizei sistemului informaţional sunt modele ale datelor

despre sistem. O caracteristică esenţiala a acestor modele este faptul că sunt independente de

instrumentul, respectiv SGBD-ul prin intermediul căruia devin operaţionale.

Etapa de analiză a sistemului informatic este important să se realizeze independent de

un SGBD specificat. Orientarea pe conceptele proprii unui anumit SGBD prezintă numeroase

dezavantaje cum sunt:

schimbarea SGBD-ului impune reproiectarea bazei de date;

conceptele tehnice ale SGBD-ului pot influenţa negativ activitatea de analiză şi

modelare, prin restricţii impuse de acesta, care pot descuraja sau încuraja anumite

reprezentări;

fixând ca punct de plecare facilităţile unui SGBD, utilizatorul neinformatician, care

nu stăpâneşte acest SGBD, nu îşi poate exprima cerinţele în deplină cunoştinţă de cauză.

Trecerea la proiectarea structurii bazei de date impune luarea în considerare a SGBD-

ului cu ajutorul caruia va fi implementată şi exploatată baza de date. Aceasta deoarece baza

de date reprezintă un model al datelor exprimat cu ajutorul conceptelor specifice unui anumit

SGBD, ceea ce face proiectarea structurii bazei de date să reprezinte transpunerea modelelor

conceptuale în termenii unui model al datelor suportat de un anumit tip de SGBD.

Etapele de proiectare a structurii bazei de date constau în următoarele activităţi:

alegerea SGBD-ului care va fi utilizat pentru implementarea si exploatarea bazei de

date;

proiectarea schemei conceptuale a bazei de date;

proiectarea schemei externe a bazei de date.

3.3. ALEGEREA SISTEMULUI DE GESTIUNE A BAZEI DE DATE UTILIZAT

Alegerea unui SGBD presupune realizarea următoarelor activităţi:

Stabilirea cerinţelor utilizatorilor, sub aspectul:

Pagina 28 din 33


tipurilor de aplicaţii dorite,

timpului de răspuns,

confidenţialităţii datelor,

securităţii datelor,

uşurinţei de utilizare.

Stabilirea cerinţelor de ordin tehnic privind realizarea bazei de date, cum sunt:

portabilitatea SGBD-ului, adica posibilitatea folosirii SGBD-ului pe diferite sisteme

de calcul;

portabilitatea colecţiilor de date şi a programelor. Aceasta înseamnă că datele

pregătite cu ajutorul unui calculator să poată fi transferate direct pe alt tip de calculator,

împreună cu programele aferente, fără alte operaţii auxiliare;

facilităţile de încărcare, exploatare şi întreţinere a bazei de date care trebuiesc

asigurate.

Stabilirea cerinţelor de ordin economic, privind:

încadrarea în bugetul alocat pentru realizarea bazei de date;

timpul necesar pentru pregătirea utilizatorilor şi trecerea la exploatarea curentă a bazei

de date.

Ierarhizarea cerinţelor de la punctele anterioare, în funcţie de importanţa acordată

fiecărei cerinţe în parte.

Analiza comparativă a SGBD-urilor disponibile şi/sau posibil de achiziţionat, în

funcţie de caracteristicile pe care le prezintă aceste SGBD-uri.

Stabilirea corespondenţei între cerinţele formulate la punctele 1-3 şi caracteristicile

diferitelor SGBD-uri analizate, pentru a determina măsura în care diferite SGBD-uri analizate

permit satisfacerea cerinţelor formulate.

Alegerea propriu-zisă a SGBD-ului care va fi folosit la realizarea bazei de date.

Aplicaţia care trebuie realizată presupune manevrarea unui volum mediu de date, ce

pot fi reprezentate şi manevrate comod folosind un model de date relaţional. Din această

cauză se va alege un SGBD relaţional care să posede şi un limbaj comod pentru dezvoltarea

de aplicaţii.

SGBD-urile relaţionale utilizate astăzi în România pentru baze de date de mică

anvergură sunt următoarele: Microsoft FoxPro (versiunile sub DOS sau VisualFoxPro sub

Windows), MS-Acces, Paradox ş.a. Pe lângă aceste SGBD-uri se mai pot dezvolta aplicaţii

de baze de date şi în mediile de programare vizuale (Visual C++, Borland C++ Builder,

Borland Delphi, Visual Basic).

Pagina 29 din 33


Ţinând cont de cele prezentate mai sus se alege, pentru realizarea aplicaţiei, SGBD-ul

MS-Acces, care face parte din pachetul MS-Office şi este eficient pentru baze de date de

dimensiuni medii şi mari.

3.4. PROIECTAREA SCHEMEI CONCEPTUALE

Proiectarea schemei conceptuale a bazei de date presupune următoarele activităţi:

Stabilirea colecŢiilor de date şi definirea detaliată a conţinutului acestora. La

stabilirea acestora se pleacă de la entităţile identificate în etapa de analiză a sistemului.

Fiecărei entităţi îi corespunde, de obicei, o colecţie de date în cadrul schemei conceptuale. În

aceste colecţii vor figura atributele specifice entităţilor plus eventual o serie de atribute pentru

exprimarea legăturilor cu celelalte componente ale sistemului real, atribute cunoscute sub

numele de chei externe. Deoarece nu întotdeauna există o corespondenţă strictă între entităţile

din modelele semantice şi colecţiile de date din schema conceptuală a bazei de date şi din

considerente de ameliorare a lucrului pe aceste colecţii de date se poate decide “spargerea”

unei entităţi în două sau mai multe colecţii de date. Acest lucru duce la o creştere a

flexibilităţii de operare cu colecţiile de date respective. “Spargerea” unei entităţi în două sau

mai multe colecţii de date se realizează ţinând seama de cerinţele informaţionale ale

sistemului şi de durata de existenţă a datelor în cadrul sistemului. Astfel, datele care sunt

solicitate mai des de către utilizatori, cele care se modifică la intervale reduse de timp sau

cele care, deşi nu se modifica prea des, sunt solicitate frecvent de către programe pentru a

genera alte date (prin calcul sau în alt mod), pot constitui colecţii separate de date pentru a

reduce timpul necesar regăsirii informaţiilor căutate. Cu toate acestea, îmbunătăţirea

performanţelor în manipularea entităţilor nu presupune obligatoriu mărirea numărului

colecţiilor de date folosite în cadrul schemei conceptuale. Aceasta deoarece nu se poate

admite o creştere nelimitată a numărului de colecţii de date lucru care determină creşterea

dificultăţilor de localizare şi accesare a datelor. Legăturile între un numar mare de colecţii de

date impune şi creşterea redundanţei datelor în cadrul bazei de date şi deci o utilizare

ineficientă a suportului de memorare.

determinarea legaturilor dintre colectiile de date şi a modului de reprezentare a

acestora în cadrul schemei conceptuale se realizează, în principiu pe baza legăturilor dintre

entităţile identificate în cadrul etapei de analiză a sistemului şi a cerinţelor informaţionale.

Este necesar să se determine, de asemenea şi legăturile dintre colecţiile care nu au

corespondent direct în entităţile care compun sistemul, dar care la rândul lor se află în

Pagina 30 din 33


asociere, unele cu altele. Modul de reprezentare a legăturilor dintre colecţiile de date depinde

de modelul datelor suportate de SGBD. Astfel, modelul ierarhic şi cel reţea utilizează pointeri

(adrese legatură) pentru înlănţuirea datelor în cadrul colecţiilor. Modelul relaţional reprezintă

legăturile dintre colecţiile de date (relaţii) cu ajutorul cheilor externe sau cu ajutorul unor

colecţii de date distincte. Această reprezentare uniformă a datelor şi a asocierilor între date

prin intermediul relaţiilor constituie o caracteristică a modelului relaţional, care conferă

acestuia o mare simplitate şi flexibilitate.

testarea schemei CONCEPTUALE obŢinute presupune verificarea completitudinii şi

consistenţei schemei conceptuale, adică determinarea gradului în care schema conţine

elementele informaţionale necesare satisfacerii cerinţelor informaţionale ale diferiţilor

utilizatori şi măsura în care legăturile stabilite între aceste elemente informaţionale reflectă

raporturile naturale dintre componentele sistemului real. De asemenea, prin testarea schemei

conceptuale trebuie să se verifice dacă redundanţa datelor este la un nivel minim şi poate fi

controlată. Testarea schemei conceptuale permite identificarea unor eventuale erori de

proiectare care fac necesară revizuirea schemei. În acest caz se va relua etapa de proiectare a

structurii bazei de date, şi, uneori, şi etapa de analiză a sistemului şi a cerinţelor

informaţionale.

descrierea schemei conceptuale în limbajul de descriere a datelor de care dispune

SGBD-ul şi încărcarea acestei descrieri în baza de date.

Descrierea schemei conceptuale a bazei de date se realizează în limbajul de descriere

a datelor de care dispune SGBD-ul folosit. Rezultatul acestei descrieri îl constituie proiectul

bazei de date sau schema bazei de date.

Compilatorul limbajului de descriere a datelor permite aducerea schemei bazei de date

în forma la care aceasta poate fi memorata in baza de date.

La realizarea acestor activitati sunt utilizate, în principal modelul structural şi cel

dinamic al sistemului analizat.

Pentru aplicaţia noastră, colecţiile de date care definesc cele trei entităţi ale sistemului

vor fi identice cu descrierea entităţilor realizată prin diagramele entitate-relaţie.

În continuare sunt descries colecţiile de date utilizate în cadrul bazei de date.

ELEV

NRMATRICOL CARACTER 4

NUME CARACTER 30

Pagina 31 din 33


PRENUME CARACTER 33

DATANAST DATE/TIME

TATA CARACTER 15

MAMA CARACTER 15

ADRESA CARACTER 40

TELEFON CARACTER 15

CATALOG

NRMATRICOL CARACTER 4

CODDISCIP CARACTER 6

DATA DATE/TIME

ABSENTA CARACTER 1

NOTA CARACTER 2

DISCIPLINA

CODDISCIP CARACTER 5

DENUMIRE CARACTER 23

ANSTUDIU CARACTER 2

3.5. PROIECTAREA SCHEMEI EXTERNE

Schema externă a bazei de date reprezintă forma sub care apare schema conceptuală

pentru un utilizator oarecare. Programele de aplicaţie operează asupra schemei conceptuale

prin intermediul schemei externe, având acces doar la acele elemente care sunt incluse în

schema externă.

În general, elementele care compun schema externă sunt similare celor care compun

schema conceptuală, depinzând totuşi de tipul de SGBD utilizat.

În cazul aplicaţiei de faţă, schema externă cuprinde structura rapoartelor care

trebuiesc întocmite de către programe prin selectarea informaţiilor corespunzătoare.

Rapoartele care trebuiesc întocmite de către aplicaţie sunt următoarele:

lista ordonată descrescător a elevilor dintr-o clasă anumită pe baza mediei obţinute;

Pagina 32 din 33


catalogul;

alte rapoarte, la cererea utilizatorului.

Raportul care cuprinde rezultatele elevilor va conţine, practic următoarele informaţii:

antetul documentului, clasa pentru care se extrag date, titlul raportului, lista propriu-zisă a

elevilor şi a mediilor acestora.

Pentru vizualizarea situaţiei şcolare a unui elev se întocmeşte un raport ce va conţine:

numele şi prenumele elevului, clasa în care este, lista disciplinelor cu notele obţinute şi cu

absenţele acumulate. Acest raport poate fi vizualizat pe ecran sau trimis la imprimanta.

3.6. PROIECTAREA SCHEMEI INTERNE

Schema internă reprezintă modul cum sunt stocate datele pe suportul de memorie

externă.

Pentru problema analizată, schema internă este reprezentată de descrierea structurii

tabelelor din baza de date.

Structura tabelelor MS-Access se poate observa mai jos.

Pagina 33 din 33


Relaţiile generate automat între cele trei tabele sunt prezentate mai jos.

4. PROIECTAREA APLICAŢIEI

Această etapă a realizării aplicaţiei presupune efectuarea următoarelor activităţi :

identificarea datelor de intrare şi iesire;

identificarea acţiunilor;

proiectarea structurii aplicaţiei;

proiectarea procedurilor;

proiectarea formularelor de introducere a datelor

proiectarea rapoartelor;

implementarea aplicaţiei;

testarea şi depanarea aplicaţiei.

Pagina 34 din 33


Acţiunile programului se pot identifica din schema funcţională şi constau în

următoarele:

introducere date pentru înregistrarea unui elev nou;

modificare date privind anumiti elevi;

ştergerea informaţiilor privind un anumit elev dacă aceasta a absolvit sau a fost

transferat la altă şcoala;

introducere date privind acumularea de noi absenţe;

căutare elev pentru care se specifică numele sau numărul matricol;

afişare date elevi, la cererea utilizatorului;

modificare date personale ale elevilor;

ştergerea unui elev din baza de date;

Fiecare din aceste activităţi va fi implementată prin intermediul unei unelte

specializate din cele oferite de MS-Acces

Pentru acţiuni deosebite se pot realize şi proceduri de lucru în limbajul Visual Basic

for Application. Acest limbaj permite dezvoltarea de aplicaţii direct din mediul MS-Office.

Interogarea bazei de date se va realiza prin intermediului instrumentului numit Querry

care implementează căutarea de tip QBE (Querry By Example) şi prin intermediul limbajului

SQL. De altfel, în MS-Access orice interogare realizată prin QBE are asociată şi o frază SQL

care conduce la rezultatul dorit.

Introducerea datelor în tabele se realizează prin intermediul formularelor pentru

introducere date prezentate mai jos.

Procedurile care implementează acţiunile programului sunt prezentate în anexă,

împreună cu comentariile necesare. Alături de codul programului sunt anexate şi câteva din

ferestrele de lucru ale programului şi un rezultat al executării acestuia.

Pagina 35 din 33

http://www.tocilar.ro/

analiza sistemului informatic de evidenta a elevilor particularizat pe o scoala

Documents