Использование объектно-ориентированного программирования при создании приложений для работы с базами данных

Дисциплина: Информатика, Программирование, Базы данных
Тип работы: Дипломная работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 81 страниц
В избранное:

Кафедра Информатики и математики

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

На тему: «Использование объектно-ориентированного программирования при создании приложений для работы с базами данных»

специальность 5В060200 - «Информатика»

Выполнил

Научный руководитель

магистр, ст. преподаватель

Семей 2016 г.

Содержание

Введение 3

1 Основные понятия в области баз данных и систем управления базами данных

1. 1 История развития баз данных 5

1. 2 Основные понятия теории баз данных 13

1. 3 Классификация баз данных и систем управления базами данных 23

2 Создание базы данных в среде объектно-ориентированного программирования Delphi

2. 1 Основные аспекты создания базы данных в Delphi 31

2. 2 Механизмы управления данными 40

2. 3 Компоненты отображения данных 46

Заключение 58

Список использованной литературы 60

Приложение 62

Введение

В последнее время значительно возрос объем и оборот информации во всех сферах жизнедеятельности человека. Процесс накопления, обработки и использования информации постоянно ускоряется.

Традиционно информация хранится на бумажных носителях. При этом трудно осуществить быстрый отбор нужных данных. В связи с этим возникает необходимость использования средств автоматизации и управления большими объемами информации, позволяющих эффективно хранить, обрабатывать и распределять накопленные данные. Сейчас много программ и приложений, которые облегчают работу человеку, так как с появлением компьютеров, человек отходит на второй план.

Проблема автоматизации производственных процессов и процессов управления как средства повышения производительности труда всегда являлась и остается актуальной. Необходимость автоматизации управления объясняется задачами облегчения труда управленческого персонала, сдерживанием роста его численности, вызываемым развитием производства; усложнением производственных связей; увеличением объемов управленческой функции. Важную роль играет задача соответствия технической базы управления аналогичной базе производства, в отношении которого производится автоматизация.

Для принятия эффективных управленческих решений в условиях динамичного развития рыночной экономики предприятию требуется целесообразная система информационного обеспечения, объективно отражающая сложившуюся экономическую ситуацию.

Автоматизированные системы это залог успеха любой организации в управленческой деятельности, огромная помощь по ведению документов, контроль над исполнением приказов, а также организация коммуникационных процессов как внутри офиса, так и с внешней средой.

В современном мире практически в любой сфере деятельности огромную роль играет использование систем управления базами данных. При внедрении данных систем наблюдается резкое повышение производительности за счет удобства использования и автоматизации работы. Системы управления базами данных основываются на компьютерных технологиях и программном обеспечении.

Основная задача систем управления базами данных - это перевод всех информационных процессов производства в электронный вид с последующим его использованием в рабочей деятельности.

Компьютеризация рабочего места позволяет отказаться от ручных форм работы и перейти на современную форму работы с помощью ПЭВМ. Тем более, что постоянно возрастает объем труда на любых предприятиях, внедряются системы автоматизации в смежных областях, и в связи с этим целесообразно использовать новые технологии для автоматизации рабочего процесса.

Таким образом, актуальность дипломной работы заключается в том, что в последнее время тема разработки и использования возможностей баз данных и средств автоматизации, основанных на них, становится обсуждаемой и востребованной на государственном уровне. Современные предприятия все активнее используют информационные технологии и компьютерные телекоммуникации. Особенно динамично развиваются технологии, связанные с обработкой большого количества информации.

Целью дипломной работы является разработка базы данных в среде объектно-ориентированного программирования Delphi.

В соответствии с целью дипломной работы были поставлены следующие задачи :

ознакомится с теоретическими аспектами темы;
рассмотреть основные вопросы в области средств автоматизации рабочего места на основе использования баз данных;
разработать программный продукт с использованием возможностей программирования баз данных в среде Delphi.

Предметом исследования является область разработки баз данных. Объектом исследования является разрабатываемая база данных.

Новизна дипломной работы состоит в представлении интерпретации данной темы эффективными средствами программы Delphi.

Теоретическая значимость дипломной работы: возможность использования материалов дипломной работы для программирования различного рода баз данных.

Практическая значимость дипломной работы: возможность использования материалов дипломной работы на предприятиях.

Дипломная работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованной литературы и приложения.

В первой главе дипломной работы рассматриваются основные понятия в области баз данных и систем управления базами данных. Вторая глава освещает практические вопросы создания базы данных в среде объектно-ориентированного программирования Delphi.

1 Основные понятия в области баз данных и систем управления базами данных

1. 1 История развития баз данных

В истории вычислительной техники можно проследить развитие двух основных областей ее использования. Первая область - применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов, которые слишком долго или вообще невозможно производить вручную. Развитие этой области способствовало интенсификации методов численного решения сложных математических задач, появлению языков программирования, ориентированных на удобную запись численных алгоритмов, становлению обратной связи с разработчиками новых архитектур ЭВМ. Характерной особенностью данной области применения вычислительной техники является наличие сложных алгоритмов обработки, которые применяются к простым по структуре данным, объем которых сравнительно невелик.

Вторая область - это использование средств вычислительной техники в автоматических или автоматизированных информационных системах. Информационная система представляет собой программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий выполнение следующих функций:

надежное хранение информации в памяти компьютера;
выполнение специфических для данного приложения преобразований информации и вычислений;
предоставление пользователям удобного и легко осваиваемого интерфейса [1] .

Обычно такие системы имеют дело с большими объемами информации, имеющей достаточно сложную структуру. Классическими примерами информационных систем являются банковские системы, автоматизированные системы управления предприятиями, системы резервирования авиационных или железнодорожных билетов, мест в гостиницах и другие.

Вторая область использования вычислительной техники возникла несколько позже первой. Это связано с тем, что на заре вычислительной техники возможности компьютеров по хранению информации были очень ограниченными. Говорить о надежном и долговременном хранении информации можно только при наличии запоминающих устройств, сохраняющих информацию после выключения электрического питания. Оперативная (основная) память компьютеров этим свойством обычно не обладает. В первых компьютерах использовались два вида устройств внешней памяти - магнитные ленты и барабаны. Емкость магнитных лент была достаточно велика, но по своей физической природе они обеспечивали последовательный доступ к данным. Магнитные же барабаны давали возможность произвольного доступа к данным, но имели ограниченный объем хранимой информации.

Эти ограничения не являлись слишком существенными для чисто численных расчетов. Даже если программа должна обработать (или произвести) большой объем информации, при программировании можно продумать расположение этой информации во внешней памяти (например, на последовательной магнитной ленте), обеспечивающее эффективное выполнение этой программы. Однако в информационных системах совокупность взаимосвязанных информационных объектов фактически отражает модель объектов реального мира. А потребность пользователей в информации, адекватно отражающей состояние реальных объектов, требует сравнительно быстрой реакции системы на их запросы. И в этом случае наличие сравнительно медленных устройств хранения данных, к которым относятся магнитные ленты и барабаны, было недостаточным.

Можно предположить, что именно требования нечисловых приложений вызвали появление съемных магнитных дисков с подвижными головками, что явилось революцией в истории вычислительной техники. Эти устройства внешней памяти обладали существенно большей емкостью, чем магнитные барабаны, обеспечивали удовлетворительную скорость доступа к данным в режиме произвольной выборки, а возможность смены дискового пакета на устройстве позволяла иметь практически неограниченный архив данных.

С появлением магнитных дисков началась история систем управления данными во внешней памяти. До этого каждая прикладная программа, которой требовалось хранить данные во внешней памяти, сама определяла расположение каждой порции данных на магнитной ленте или барабане и выполняла обмены между оперативной памятью и устройствами внешней памяти с помощью программно-аппаратных средств низкого уровня. Такой режим работы не позволяет или очень затрудняет поддержание на одном внешнем носителе нескольких архивов долговременно хранимой информации. Кроме того, каждой прикладной программе приходилось решать проблемы именования частей данных и структуризации данных во внешней памяти.

Важным шагом в развитии именно информационных систем явился переход к использованию централизованных систем управления файлами. С точки зрения прикладной программы, файл - это именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные [2] . Правила именования файлов, способ доступа к данным, хранящимся в файле, и структура этих данных зависят от конкретной системы управления файлами и, возможно, от типа файла. Система управления файлами берет на себя распределение внешней памяти, отображение имен файлов в соответствующие адреса во внешней памяти и обеспечение доступа к данным.

Пользователи видят файл как линейную последовательность записей и могут выполнить над ним ряд стандартных операций:

создать файл (требуемого типа и размера) ;
открыть ранее созданный файл;
прочитать из файла некоторую запись (текущую, следующую, предыдущую, первую, последнюю) ;
записать в файл на место текущей записи новую, добавить новую запись в конец файла.

В разных файловых системах эти операции могли несколько отличаться, но общий смысл их был именно таким. Структура записи файла была известна только программе, которая с ним работала, система управления файлами не знала ее. И поэтому для того, чтобы извлечь некоторую информацию из файла, необходимо было точно знать структуру записи файла с точностью до бита. Каждая программа, работающая с файлом, должна была иметь у себя внутри структуру данных, соответствующую структуре этого файла. Поэтому при изменении структуры файла требовалось изменять структуру программы, а это требовало новой компиляции, то есть процесса перевода программы в исполняемые машинные коды. Такая ситуация характеризовалась как зависимость программ от данных. Для информационных систем характерным является наличие большого числа различных пользователей (программ), каждый из которых имеет свои специфические алгоритмы обработки информации, хранящейся в одних и тех же файлах. Изменение структуры файла, которое было необходимо для одной программы, требовало исправления и перекомпиляции и дополнительной отладки всех остальных программ, работающих с этим же файлом. Это было первым существенным недостатком файловых систем, который явился толчком к созданию новых систем хранения и управления информацией.

Далее, поскольку файловые системы являются общим хранилищем файлов, принадлежащих, вообще говоря, разным пользователям, системы управления файлами должны обеспечивать авторизацию доступа к файлам. В общем виде подход состоит в том, что по отношению к каждому зарегистрированному пользователю данной вычислительной системы для каждого существующего файла указываются действия, которые разрешены или запрещены данному пользователю. В большинстве современных систем управления файлами применяется подход к защите файлов, впервые реализованный в ОС UNIX. В этой ОС каждому зарегистрированному пользователю соответствует пара целочисленных идентификаторов: идентификатор группы, к которой относится этот пользователь, и его собственный идентификатор в группе. При каждом файле хранится полный идентификатор пользователя, который создал этот файл, и фиксируется, какие действия с файлом может производить его создатель, какие действия с файлом доступны для других пользователей той же группы и что могут делать с файлом пользователи других групп. Администрирование режимом доступа к файлу в основном выполняется его создателем-владельцем. Для множества файлов, отражающих информационную модель одной предметной области, такой децентрализованный принцип управления доступом вызывал дополнительные трудности. И отсутствие централизованных методов управления доступом к информации послужило еще одной причиной разработки СУБД.

Следующей причиной стала необходимость обеспечения эффективной параллельной работы многих пользователей с одними и теми же файлами. В общем случае системы управления файлами обеспечивали режим доступа. Если операционная система поддерживает многопользовательский режим, вполне реальна ситуация, когда два или более пользователя одновременно пытаются работать с одним и тем же файлом. Если все пользователи собираются только читать файл, ничего страшного не произойдет. Но если хотя бы один из них будет изменять файл, для корректной работы этих пользователей требуется взаимная синхронизация их действий по отношению к файлу.

В системах управления файлами обычно применялся следующий подход. В операции открытия файла (первой и обязательной операции, с которой должен начинаться сеанс работы с файлом) среди прочих параметров указывался режим работы (чтение или изменение) . Если к моменту выполнения этой операции некоторым пользовательским процессом PR1 файл был уже открыт другим процессом PR2 в режиме изменения, то в зависимости от особенностей системы процессу PR1 либо сообщалось о невозможности открытия файла, либо он блокировался до тех пор, пока в процессе PR2 не выполнялась операция закрытия файла.

При подобном способе организации одновременная работа нескольких пользователей, связанная с модификацией данных в файле, либо вообще не реализовывалась, либо была очень замедлена. Эти недостатки послужили тем толчком, который заставил разработчиков информационных систем предложить новый подход к управлению информацией. Этот подход был реализован в рамках новых программных систем, названных впоследствии системами управления базами данных (СУБД), а сами хранилища информации, которые работали под управлением данных систем, назывались базами или банками данных (БД и БнД) .

История развития СУБД насчитывает более 30 лет. В 1968 году была введена в эксплуатацию первая промышленная СУБД система IMS фирмы IBM . В 1975 году появился первый стандарт ассоциации по языкам систем обработки данных - Conference of Data System Languages (CODASYL), который определил ряд фундаментальных понятий в теории систем баз данных, которые и до сих пор являются основополагающими для сетевой модели данных .

В дальнейшее развитие теории баз данных большой вклад был сделан американским математиком Э. Ф. Коддом, который является создателем реляционной модели данных. В 1981 году Э. Ф. Кодд получил за создание реляционной модели и реляционной алгебры престижную премию Тьюринга Американской ассоциации по вычислительной технике.

Менее двух десятков лет прошло с этого момента, но стремительное развитие вычислительной техники, изменение ее принципиальной роли в жизни общества, обрушившийся бум персональных ЭВМ и, наконец, появление мощных рабочих станций и сетей ЭВМ повлияло также и на развитие технологии баз данных. Можно выделить четыре этапа в развитии данного направления в обработке данных, хотя жестких временных ограничений нет [3] .

Первый этап развития СУБД связан с организацией БД на больших машинах типа IBM 360/370, ЕС-ЭВМ и мини-ЭВМ типа PDP11 (фирмы Digital Equipment Corporation - DEC), разных моделях HP (фирмы Hewlett Packard) . БД хранились во внешней памяти центральной ЭВМ, пользователями этих БД были задачи, запускаемые в основном в пакетном режиме. Интерактивный режим доступа обеспечивался с помощью консольных терминалов, которые не обладали собственными вычислительными ресурсами (процессором, внешней памятью) и служили только устройствами ввода-вывода для центральной ЭВМ. Программы доступа к БД писались на различных языках и запускались как числовые программы. Мощные операционные системы обеспечивали возможность условно параллельного выполнения всего множества задач. Эти системы можно было отнести к системам распределенного доступа, потому что БД была централизованной, хранилась на устройствах внешней памяти одной центральной ЭВМ, а доступ к ней поддерживался от многих пользователей-задач. Особенности этого этапа развития выражаются в следующем [4] :

все СУБД базируются на мощных мультипрограммных операционных системах (MVS, SVM, RTE, OSRV, RSX, UNIX), поэтому в основном поддерживается работа с централизованной базой данных в режиме распределенного доступа;
функции управления распределением ресурсов в основном осуществляются операционной системой (ОС) ;
поддерживаются языки низкого уровня манипулирования данными, ориентированные на навигационные методы доступа к данным;
значительная роль отводится администрированию данных;
проводятся серьезные работы по обоснованию и формализации реляционной модели данных, и была создана первая система (System R), реализующая идеологию реляционной модели данных;
проводятся теоретические работы по оптимизации запросов и управлению распределенным доступом к централизованной БД, было введено понятие транзакции;
результаты научных исследований открыто обсуждаются в печати, идет мощный поток общедоступных публикаций, касающихся всех аспектов теории и практики баз данных, и результаты теоретических исследований активно внедряются в коммерческие СУБД;
появляются языки высокого уровня для работы с реляционной моделью данных, однако отсутствуют стандарты для этих первых языков.

Второй этап связан с эпохой персональных компьютеров. Компьютеры стали ближе и доступнее каждому пользователю. Появилось множество программ, ориентированных на неподготовленных пользователей. Эти программы были просты в использовании и интуитивно понятны. Системные программисты были отодвинуты на второй план. Появились программы, которые назывались системами управления базами данных и позволяли хранить значительные объемы информации, они имели удобный интерфейс для заполнения данных, встроенные средства для генерации различных отчетов. Эти программы позволяли автоматизировать многие учетные функции, которые раньше велись вручную. Компьютеры стали инструментом для ведения документации и собственных учетных функций. Это все сыграло как положительную, так и отрицательную роль в области развития БД. Этот период характеризуется появлением множества недолговечных БД , которые не отвечали законам развития и взаимосвязи реальных объектов. Однако доступность персональных компьютеров заставила пользователей из многих областей знаний, которые ранее не применяли вычислительную технику в своей деятельности, обратиться к ним. И спрос на развитые удобные программы обработки данных заставлял поставщиков программного обеспечения поставлять все новые системы, которые принято называть настольными СУБД . Значительная конкуренция среди поставщиков заставляла совершенствовать эти системы, предлагая новые возможности, улучшая интерфейс и быстродействие систем, снижая их стоимость . Наличие на рынке большого числа СУБД , выполняющих сходные функции, потребовало разработки методов экспорта-импорта данных для этих систем и открытия форматов хранения данных. Особенности этого этапа следующие [5] :

... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.