Базы данных

Федеральное агентство по образованию

Томский государственный университет систем управления

и радиоэлектроники (ТУСУР)

Кафедра автоматизированных систем управления (АСУ)

БАЗЫ ДАННЫХ

Методические указания по самостоятельной и индивидуальной

работе студентов всех форм обучения

для специальности

230105 – Программное обеспечение вычислительной техники

и автоматизированных систем

Томск–2012

Д.

Базы данных: Методические указания по самостоятельной и индивидуальной работе студентов всех форм обучения для специальности 230105 – Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем/ ёв – Томск: ТУСУР, 2012. – 8 с.

Методические указания разработаны в соответствии с решением кафедры автоматизированных систем управления.

Составитель: к. т.н., доцент каф. АСУ ёв

Методические указания утверждены на заседании кафедры автоматизированных систем управления 31 января 2012 г., протокол № 1.

© ТУСУР, каф. АСУ

© Д.

СОДЕРЖАНИЕ

	Стр.
1. Общие рекомендации	4
2. Содержание дисциплины	4
2.1. Теоретический материал	4
2.2. Курсовое проектирование	5
2.3. Лабораторные работы	6
2.4. Темы для самостоятельной работы	6
3. Литература	7
4.1 Основная литература	7
4.2 Дополнительная литература	7

1. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

1.1. Цели преподавания

Заложить основы для самостоятельного овладения многочисленными и разнообразными программными продуктами, предназначенными для управления базами данных и проектирования баз данных и приложений.

Дать практические навыки реализации баз данных и приложений.

1.2. Задачи изучения дисциплины.

В результате изучения дисциплины студенты должны

знать:

– определения основных терминов технологии баз данных (БД),

– назначение и области применения систем баз данных (СБД),

– классификацию СБД,

– принципы построения и функционирования СБД различных типов,

– основные модели данных,

– принципы проектирования структур БД,

– основные возможности современных технологий проектирования БД,

– структуру и возможности языка данных SQL.

уметь:

– выполнить анализ требований пользователя,

– разработать спецификации требований к данным,

– разработать спецификации требований к приложению,

– правильно выбрать архитектуру СБД для решения конкретных прикладных задач,

– выполнить реализацию базы данных и приложения пользователя,

владеть:

– практическими навыками работы в инструментальной среде СУБД,

– навыками работы в инструментальных средах проектирования БД.

1.3. Место дисциплины в учебном процессе.

Дисциплина “Базы данных” является обязательной дисциплиной федерального компонента цикла “Общепрофессиональные дисциплины” (ОПД. Ф.10).

Изучение дисциплины базируется на курсах “Информатика” (ЕН, курс 1), “Организация ЭВМ и систем” (ОПД. Ф.8, курс 2), “Дискретная математика” (ЕН. Ф.1.3, курс 1), “Математическая логика и теория алгоритмов” (ЕН. Ф.1.4, курс 2), “Структуры и алгоритмы обработки данных” (СД. Ф.1, курс 2).

2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1 Теоретический материал

Тема 1 Введение

Назначение систем обработки данных (СОД). Эволюция СОД. Области применения систем баз данных (СБД).

Литература [1, 2, 10, 15].

Тема 2 Организация систем баз данных

Информация, данные и знания. База данных (БД). Предметная область (ПО) базы данных. Классификация БД. Назначение фактографических БД. Пользователи фактографических БД. Приложения пользователей. Взаимная независимость приложений и данных. Концепция централизованного управления данными. Уровни представления данных. Архитектура ANSI/SPARC. Управление данными в архитектуре ANSI/SPARC. Типовые операции над данными. Целостность данных. Понятие транзакции. Оперативная обработка транзакций (OLTP). Принципы организации процессов обработки данных в СБД: контроль доступа, параллелизм, сохраняемость, буферизация, журнализация. Функции СУБД.

Литература [4, 2, 8, 10].

Тема 3 Модели данных

Информационная модель ПО. Уровни информационной модели. База данных как динамическая модель ПО. Понятие модели данных. Уровни модели данных. Ранние модели данных — иерархическая и сетевая. Модель "сущность - связь". Назначение модели. Понятия сущности, связи, атрибута. Типы связей. Нотации модели. Реляционная модель данных (РМД). Назначение и роль в развитии технологии БД. Структурная часть РМД. Понятия домена, атрибута, схемы отношения, кортежа, отношения. Структурные понятия РМД как формализация интуитивных представлений о рациональной организации данных. Целостностная часть РМД. Операции обновления данных в реляционной БД (РБД). Ограничения целостности данных. Внутренние ограничения целостности РМД. Правила целостности. Реляционный язык определения данных (ЯОД). Системный каталог реляционной СУБД. Поддержание целостности данных в РБД. Реляционные языки манипулирования данными (ЯМД). Реляционная алгебра (РА): операции, выражения, оптимизация выражений. РА как формализация интуитивных представлений об операциях над таблицами. Реляционные исчисления (РИ): области определения переменных, правильно построенные формулы. РИ как способы формальной записи требований пользователя к необходимым данным. Эквивалентность реляционных ЯМД.

Литература [1, 2, 4, 8, 10]

Тема 4 Теоретические основы проектирования реляционных баз данных

Универсальное отношение. Аномалии обновления универсального отношения. Понятие функциональной зависимости (ФЗ). ФЗ как ограничение целостности данных. Способы объявления ФЗ в РМД. Нормальные формы отношений. Требования к структуре РБД. Аксиомы Армстронга. Процедура нормализации отношений. Нормализация отношений как формальная методика проектирования логической модели ПО. Синтез нормализованных отношений. Семантический подход к проектированию логической модели ПО. Преимущества семантического подхода. Стандарт концептуального моделирования IDEF1X. Компоненты модели. Нотации графического языка IDEF1X. Глоссарий модели. Уровни модели. Этапы моделирования.

Литература [1, 2, 4, 5, 6, 8, 14].

Тема 5 Основы языка SQL

Назначение. История развития. Реализации. Основные объекты SQL. Организация данных в SQL-системе. Системный каталог и информационная схема. Категории операторов. Оператор выборки данных. Операторы обновления данных. Операторы создания объектов. Представления.

Литература [3, 4, 9, 10].

Тема 6 Администрирование данных

Управление доступом к данным. Идентификация пользователя. Подходы к санкционированию доступа. Привилегии пользователей. Средства определения привилегий в SQL. Управление параллельной работой пользователей. Конфликты транзакций. Уровни изолированности транзакций. Протоколы блокировок. Разрешение тупиков. Управление транзакциями в SQL. Восстановление данных. Типы сбоев и их последствия. Системный журнал. Индивидуальный откат транзакции. Восстановление после мягкого сбоя. Восстановление после жёсткого сбоя.

Литература [1, 2, 4, 9, 10].

Тема 7 Современные технологии баз данных

Технологии клиент-сервер. Модели технологий: файл-сервер, сервер базы данных, сервер приложений, активный сервер. Распределенные БД. Объектно-ориентированные БД. Объектно-реляционные БД. Хранилища данных и технология оперативного анализа данных (OLAP).

Литература [2, 4, 5]

2.2. Курсовое проектирование

Курсовой проект и лабораторные работы выполняются в едином комплексе. Общие цели комплекса — практическое освоение приемов и правил технологии информационного моделирования IDEF1X и приобретение навыков создания БД и приложений в среде современной СУБД.

Тема курсового проекта (предметная область создаваемой базы данных), как правило, выбирается студентом самостоятельно, возможно, из предложенного списка. Занятия по курсовому проектированию проводятся, в основном, в форме индивидуальных консультаций по проблемам конкретных проектов. При подготовке к занятию студент прорабатывает материал лекций и указанную ниже литературу в соответствии с темой консультации. Однако основное время тратится на обдумывание проблем индивидуального проекта и анализ вариантов модели данных пользователя.

Темы консультаций.

№ п/п	Тема	Литература
1.	Формулирование задания на курсовое проектирование.
2.	Проектирование ER-уровня модели.	[6, 12, 13]
3.	Проектирование KB-уровня модели.	[5, 6, 12, 13]
4.	Проектирование FA-уровня модели.	[5, 6, 12, 13]

2.3 Лабораторные работы

№ п/п	Тема	Литература
1.	Ознакомление с MS Access. Конструктор таблиц. Реализация схемы.	[15]
2.	Конструктор запросов.	[15]
3.	Конструктор экранных форм.	[15]
4.	Конструктор отчётов.	[15]
5.	Ознакомление с CASE-средой Erwin. Создание проекта РБД.	[7]
6.	Экспорт структуры БД из среды Erwin в среду MS Access.	[7]

2.4 Темы для самостоятельного изучения

		Литература
1.	Физическая организация БД. Индексирование и хеширование.	[1, 2]
2.	Методология проектирования БД.	[5, 12]
3.	Методология IDEF1X.	[12]
4.	Визуальные средства конструирования таблиц и схем БД среды MS Access.	[15]
5.	Решение задач на запись запросов.	[10]
6.	Язык QBE и визуальные средства конструирования запросов среды MS Access.	[15]

3. ЛИТЕРАТУРА

3.1. Основная литература

1.  , , Чертовской данных: теория и практика: Учебник для вузов — М.: Высшая школа, 2005. - 462 с.: ил., табл.. - Библиогр.: с. 459-460. (АУЛ — 60 шт.)

2.  Кузнецов баз данных: Курс лекций: Учебное пособие для вузов/ - М.: Интернет-Университет Информационных Технологий, 2005. - 488 с.: ил.. - (Основы информационных технологий). - Библиогр.: с. 480-484. (АУЛ — 25 шт.)

3.2. Дополнительная литература

3.  Грофф Дж. Р., SQL: полное руководство. – Киев: BHV, 1999. – 608 с.

4.  Дж. Введение в системы баз данных. Изд. 7 – М. – СПб. – Киев: Вильямс, 2001. – 1072 с.

5.  Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика. – М. – СПб. – Киев: Вильямс, 2001. – 1112 с.

6.  Теория и практика построения баз данных. Изд. 8 – СПб.: Питер, 2003. – 800с.

7.  BPwin и ERwin. CASE-средства разработки информационных систем. – М.: Диалог–МИФИ, 2000. – 256 с.

8.  Модели и проектирование баз данных: Учебное пособие. Часть 1/ Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2002. – 136 с.

9.  Модели и проектирование баз данных: Учебное пособие. Часть 2/ Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2002. – 144 с.

10.  Сибилёв данных: Учебное пособие. – Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2007. – 280 с.

11.  Сибилёв данных: Учебно-методическое пособие. – Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2006. – 27 с.

12.  Сибилёв баз данных: Учебное пособие. – Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2007. – 202 с.

13.  Сибилёв реляционных баз данных: Учебно-методическое пособие. – Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2006. – 74 с.

14.  Хансен Дж. Базы данных. Разработка и управление. – М.: Бином, 1999. – 700 с.

15.  , , Мальцев данных: Учебник для высших учебных заведений / Под ред. проф. . – Изд. 3 – СПб.: КОРОНА принт, 2003. – 672 с.