Введение в базы данных

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра 303

Белобжеский Л.А.

БАЗЫ И БАНКИ ДАННЫХ

Конспект лекций

Специальность 200103 – Авиационные приборы и измерительно-вычислительные комплексы

МАИ – 200___г.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ В БАЗЫ ДАННЫХ.. 5

Отношения между прикладными программами и СУБД.. 14

Системы обработки файлов. 15

Системы обработки баз данных. 17

История баз данных. 21

Организационный контекст. 21

Реляционная модель. 22

Коммерческие СУБД для микрокомпьютеров. 23

Клиент-серверные приложения баз данных. 24

Базы данных с использованием Интернет-технологий. 24

Распределенные базы данных. 25

Объектно-ориентированные СУБД.. 26

БАНК ДАННЫХ.. 28

Основные понятия и определения. 28

Пользователи банков данных. 30

БАЗА ДАННЫХ.. 31

Архитектура базы данных. Физическая и логическая независимость. 32

Схемы и отображения. 34

Независимость от данных. 36

Система управления базами данных – СУБД.. 37

Процесс прохождения пользовательского запроса. 39

Введение в разработку баз данных. 41

Метаданные. 41

Индексы.. 43

Метаданные приложений. 44

СУБД.. 45

Подсистема средств проектирования. 45

Подсистема обработки. 45

Ядро СУБД.. 46

Создание базы данных. 46

Процесс разработки базы данных. 47

Моделирование данных. 49

Функции СУБД.. 51

Модели данных. 54

Объектные или инфологические модели данных. 56

Модели данных на основе записей или даталогические. 57

Реляционная модель данных. 57

ПРЕПОДАВАТЕЛИ.. 58

. Физические модели данных. 60

Концептуальное моделирование. 60

РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ. 61

Структура реляционных данных. 61

Альтернативная терминология. 65

Математические отношения. 66

Отношения в базе данных. 68

Реляционные ключи. 70

Реляционная целостность. 71

Целостность сущностей. 72

Ссылочная целостность. 73

РЕЛЯЦИОННЫЕ ЯЗЫКИ.. 74

РЕЛЯЦИОННАЯ АЛГЕБРА.. 75

Учебный проект DreamHome. 76

Реляционная алгебра (продолжение) 80

Выборка (или ограничение) 84

Проекция. 84

Декартово произведение. 85

Объединение. 86

Разность. 87

Операции соединения. 87

Tema-соединение (θ-join) 87

Естественное соединение. 88

Внешнее соединение. 89

Полусоединение. 90

Пересечение. 90

Деление. 91

Другие языки. 92

ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ РЕЛЯЦИОННОЙ АЛГЕБРЫ... 93

ОБЗОР ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ.. 100

Жизненный цикл приложения баз данных. 100

Проектирование базы данных. 101

Резюме. 104

ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗ ДАННЫХ НА ОСНОВЕ ВОСХОДЯЩЕГО ПОДХОДА (Метод нормализации или декомпозиции) 107

Цель нормализации. 107

Проблемы, вызываемые использованием единственного отношения (аномалии обновления) 109

Проблема вставки. 110

Проблема обновления. 110

Проблемы удаления. 112

Функциональные зависимости. 112

ПРОЦЕСС НОРМАЛИЗАЦИИ.. 115

Декомпозиция без потерь и функциональные зависимости. 116

Первая нормальная форма (1 НФ) (из Коннолли) 118

Вторая нормальная форма (2НФ) 119

Третья нормальная форма (ЗНФ) 122

Нормальная форма Бойса-Кодда (НФБК) 123

4 и 5 нормальные формы (4НФ и 5НФ) 124

ПРИМЕР НОРМАЛИЗАЦИИ.. 124

. Другая декомпозиция отношения КОНСУЛЬТАНТ.. 129

Некоторые комментарии к декомпозиционному алгоритму проектирования. 130

НЕКОТОРЫЕ МОДИФИКАЦИИ АЛГОРИТМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ.. 132

Избыточные функциональные зависимости. 132

Транзитивные зависимости. 133

Добавление атрибутов в ФЗ. 134

Правила вывода. 135

Алгоритм проектирования БД методом декомпозиции (восходящий метод) 137

Алгоритм проектирования БД методом декомпозиции (восходящий метод) 138

Проверка отношений на завершающей фазе их проектирования. 138

Задачи к текущему материалу. 139

Пример аномалий для 2НФ.. 141

Нормальная форма Бойса—Кодда (НФБК) с примером аномалий для 3 формы.. 142

ЯЗЫК SQL.. 144

Запрос одиночной таблицы.. 145

Проектирование в SQL.. 146

Выборка в SQL.. 147

Сортировка. 149

Встроенные функции SQL.. 150

Встроенные функции и группировка. 151

Запрос нескольких таблиц. 153

Вложенные запросы.. 153

Соединение с помощью SQL.. 154

Сравнение вложенного запроса и соединения. 156

Внешнее соединение. 157

Операторы EXISTS и NOT EXISTS. 158

Изменение данных. 159

Удаление данных. 160

Модификация данных. 161

Запрос на SQL с EXIST и NOT EXIST (реализация реляционной операции Деления) 161

ОПЕРАЦИЯ ВНЕШНЕГО СОЕДИНЕНИЯ ТАБЛИЦ В ACCESS. 162

ПСЕВДОНИМЫ СТОЛБЦОВ И ТАБЛИЦ.. 163

Уточнения запроса. 165

ТЕОРЕТИКО-МНОЖЕСТВЕННЫЕ ОПЕРАЦИИ.. 166

Декартово произведение наборов записей. 166

Объединение наборов записей (UNION) 168

Пересечение наборов записей (INTERSECT) 170

Вычитание наборов записей (EXCEPT) 171

Операции соединения. 171

Естественное соединение (NATURAL JOIN) 172

Условное соединение (JOIN... ON) 173

Соединение по именам столбцов (JOIN... USING) 174

Внешние соединения. 175

Левое соединение {LEFT OUTER JOIN) 175

Правое соединение {RIGHT OUTER JOIN) 177

Внешнее соединение Преподаватель-Изучение-Предмет. Создание в ACCESS. ПРИМЕР. 177

Операторы EXISTS и NOT EXISTS. 178

НИЗХОДЯЩЕЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ БД НА ОСНОВЕ ER-МОДЕЛИ.. 180

Модель «сущность—связь» и ее варианты.. 180

РЕАЛИЗАЦИЯ НИЗХОДЯЩЕГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ БД НА ОСНОВЕ ER-МОДЕЛИ.. 181

Типы сущностей. 183

Способы представления сущностей на диаграмме. 184

Атрибуты.. 184

Ключи. 186

Типы связей. 187

Представление связей на диаграммах. 188

Атрибуты связей. 191

. Структурные ограничения. 192

Показатель кардинальности. 192

Степень участия. 194

ПРИМЕРЫ ER-ПРОЕКТИРОВАНИЯ.. 213

Модель «сущность—связь» в другом рассмотрении. 223

Элементы модели «сущность—связь». 223

Сущности. 223

Атрибуты.. 224

Идентификаторы.. 224

Связи. 225

Три типа бинарных связей. 225

Диаграммы «сущность—связь». 227

Изображение атрибутов в диаграммах «сущность—связь». 228

Слабые сущности. 229

Представление многозначных атрибутов при помощи слабых сущностей. 231

Подтипы сущностей. 232

Пример ER-диаграммы.. 234

Документирование делового регламента. 235

Модель «сущность—связь» и CASE-средства. 235

Диаграммы «сущность—связь» в стиле UML.. 236

Сущности и связи в UML.. 236

Представление слабых сущностей. 237

Представление подтипов. 238

Конструкции ООП, введенные языком UML.. 239

Роль UML в базах данных на сегодняшний день. 240

Примеры.. 241

Резюме. 250

Вопросы группы I. 251

Вопросы группы II. 252

ЛИТЕРАТУРА ПО КУРСУ «БАЗЫ И БАНКИ ДАННЫХ». 253

ВВЕДЕНИЕ В БАЗЫ ДАННЫХ

Базы данных всегда были важной темой при изучении информационных систем. Но именно в последние годы, благодаря бурному развитию Интернета и связанно­му с этим технологическому прорыву, знание технологии баз данных стало одним из наиболее популярных путей к карьере. Технология баз данных позволяет сде­лать Интернет-приложение чем-то большим, чем просто средство для публикации брошюр, что было характерно для ранних приложений. В то же время Интернет-технологии обеспечивают стандартизированный и доступный способ доставки содержимого базы данных пользователям. Ни одно из этих новых обстоятельств не отменяет необходимости в классических приложениях баз данных, которые были незаменимы в бизнесе до появления Интернета, — они лишь усиливают важность знаний о базах данных.

Многие студенты находят этот предмет интересным и увлекательным, хотя порой он может быть трудным. Проектирование и разработка баз данных требу­ют одновременно и искусства, и инженерных навыков. Понимание требований пользователя и воплощение этих требований в эффективной логической струк­туре базы данных является искусством. Преобразование логической структуры в физическую базу данных с функционально завершенными, высокопроизводи­тельными приложениями представляет собой инженерную задачу. Оба эти аспек­та сулят множество трудных и увлекательных интеллектуальных головоломок.

Из-за крайне высокой востребованное™ технологии баз данных навыки и зна­ния, полученные вами в процессе изучения этого курса, будут иметь огромный спрос. Цель этой книги — заложить в вас твердые знания основ технологии баз данных, чтобы вы могли начать успешную карьеру в этой области, если таков будет ваш выбор.

Дата добавления: 2015-07-08