Тема 13. Конструирование программного обеспечения

План лекции

1. Основы конструирования реляционных баз данных

2. Концептуальное (инфологическое) проектирование

3. Логическое (даталогическое) проектирование

4. Физическое проектирование

5. Конструирование логики работы с данными

6. Вопросы безопасности баз данных

Основы конструирования реляционных баз данных

Процесс конструирования – это процесс разработки программного обеспечения, включающий в себя низкоуровневое проектирование и кодирование.

Низкоуровневое проектирование – это более детальная проработка архитектуры программного обеспечения: проектирование классов в ООП (объектно-ориентированное программирование), проработка структуры базы данных в СУБД (система управления базамиданных), организация Web-приложения и компонентов и т. д.

Кодирование – процедура написания программного кода. Этореализация в виде программы разработанной высокоуровневой инизкоуровневой архитектуры проекта.

В некоторых проектах этап конструирования объединяют с проектированием, если это является целесообразным. Процессы конструирования и разработки различаются для разных категорий разрабатываемого ПО, среди самых распространенных можно выделитьследующие виды разработок.

Разработка баз данных. Базы данных выделяют в отдельнуюкатегорию ПО. Разработка баз данных в большинстве случаев напрямую связана с разработкой одного из видов приложений, которыеуправляют информацией, хранящейся в базе данных. Достаточночасто программированием баз данных занимаются отдельные разработчики.

Разработка приложений на базе структурного программирования. Структурное программирование используется в ряде языковпрограммирования для определенного класса приложений: драйверыустройств, операционные системы и пр.

Разработка приложений на базе ООП. Объектно-ориентированные языки используются в огромном числе приложений. Однойиз основных задач при разработке данных приложений являетсяпроектирование иерархии классов. Ошибки проектирования классовне позволяют оперативно делать доработки или совершенствоватьпрограмму, что может привести к затягиванию сроков разработкиувеличению стоимости и прочим негативным последствиям.

Разработка Web-приложений. Web-приложения относятся к ещеодной большой категории программных продуктов, которые имеютсвою специфику, например, разработка приложений для Web-браузеров (апплетов) является все еще достаточно распространеннойсреди данной категории приложений.

Разработка баз данных

База данных (БД) – совокупность взаимосвязанных данныхорганизованных в соответствии со схемой данных таким образом, чтобы с ними можно было поддержать эффективную работу конечного пользователя. Проектирование и конструирование любой программной системы, которая предполагает работу с БД, начинается спроектирования и конструирования структуры данных. На основаниисозданной структуры данных проектируется приложение, пишутсяпроцедуры для управления этими данными. Такой порядок разработки связан с тем, что проще перейти от структуры данных к логике работы с этими данными, чем наоборот.

Базы данных можно классифицировать следующим образом.

Иерархическая база данных – может быть представлена как дерево, состоящее из объектов различных уровней. Самый верхний уровень(корень) занимает один объект, далее идут объекты второго уровня ит.д. Между объектами существуют определенные связи. Каждый объектможет включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такиеобъекты находятся в отношении предка (объект более близкий к корнюк потомку (объект более низкого уровня), при этом возможна ситуация, когда объект-предок не имеет потомков или имеет их несколько, тогда, как у объекта-потомка обязательно должен быть только один предок.Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами.

Сетевая база данных – построена на логической модели данных, которая является расширением иерархического подхода и основанана строгой математической теории, описывающей структурныйаспект БД, аспект целостности данных и аспект обработки данных. Разница между иерархической моделью данных и сетевой состоит втом, что в иерархических структурах запись-потомок должна иметьодного предка, а в сетевой структуре данных у потомка может иметься любое число предков.

Реляционная база данных использует логическую (реляционнуюмодель данных, прикладную теорию построения баз данных, котораяявляется приложением к задачам обработки данных таких разделовматематики, как теория множеств, реляционная алгебра или исчисление предикатов первого порядка.

Объектно-ориентированная база данных – база данных, в которой данные моделируются в виде объектов, их атрибутов, методови классов.

Объектно-реляционная база данных – реляционная база данных, поддерживающая некоторые технологии, реализующие объектно-ориентированный подход.

Работа с любой базой данных начинается с проектирования структуры данных. Различают высокоуровневое проектирование, когдавыделяются сущности и часть полей, в которых будет сохранятьсяинформация, и детальное, при котором созданная общая структураможет уточняться и модифицироваться. В процессе детального проектирования либо после его окончания начинается процесс программирования логики работы с данными. В зависимости от типаприложений, логика может разрабатываться средствами самой БД(что является более приемлемым) либо логика закладывается в приложении, которое будет осуществлять доступ и обработку данных. В первом случае разрабатываемое приложение будет с «тонким» клиентом, во втором с «толстым» клиентом. Рассмотрим основныеособенности конструирования реляционных баз данных.