41400

Базы данных. Введение в базы данных

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Введение в базы данных План лекции определить понятие база данных; сформулировать основные требования к базе данных; ознакомиться с основными принципами построения проектирования базы данных; ознакомиться с основными моделями данных; ознакомится с основами теории реляционных баз данных. База данных: хранилище систематизированных данных. Компьютерные базы данных: базы данных использующие электронные носители для хранения данных и специальные программные средства для...

Русский

2013-10-23

2.98 MB

14 чел.

Лекция 1

Базы данных

Семестр обучения: 4

Лекций: 51 час.

Лабораторные работы: 51 час.

Экзамен.  

Лектор: Смелов Владимир Владиславович

  

Введение в базы данных

  1.  План лекции
    1.  определить понятие «база данных»;
    2.  сформулировать основные требования к базе данных;
    3.  ознакомиться с основными принципами построения (проектирования)базы данных;
    4.  ознакомиться с основными моделями данных;
    5.  ознакомится с основами теории реляционных баз данных.  

  1.  База данных: хранилище систематизированных данных. Телефонная книга. Библиотека (каталог). Директории файловой системы с файлами.

  1.  Компьютерные базы данных:  базы данных, использующие электронные носители для хранения данных  и специальные программные средства для доступа к данным (СУБД).

  1.  История: 1980гг. удешевление внешней памяти – удорожание программного обеспечения – зависимость программного обеспечения от данных.

  

  1.  База данных: компонент информационной системы.

 

  1.  База данных: хранилище динамически обновляемых  данных.
  2.  Данные: текстовые, числовые, графические,             мультмедийные (видео, звук), бинарные (исполняемый код) и пр.     
  3.  Требования к информации в базе данных: 1)полезность (уменьшает информационную энтропию системы); 2) полнота информации (информации должно быть достаточно, чтобы осуществить качественное управление); 3) точность; 4)достоверность (заведомо ошибочные данные не должны храниться в базе данных); 4)непротиворечивость; 5) актуальность.    
  4.  Мера информации в базе данных: 1) синтаксическая (в символах, в B, KB, MB, GB, TB); 2)семантическая мера информации (количество информации на символ); 3) прагматическая мера информации (полезность для управления).
  5.  Построение (проектирование базы данных):              1) определение границ исследуемой  области – предметной области; 2) системный анализ: определение объектов и связей между ними; 3)построение логической схемы базы данных в соответствии с определенными правилами (моделью данных); 4) реализация базы данных (описание ее в терминах некоторой СУБД).   
  6.  Предметная область: часть реального мира, подлежащая изучению, с целью описания и  управления. Часто называют объектом управления (Например: технологический процесс, производственный процесс, учебный процесс,  город, система здравоохранения и пр.).
  7.  Системный анализ: предметная область – это множество объектов и связей между этими объектами.
  8.  Модель данных: структурированное  представление данных и связей между ними.    
  9.  База данных: модель данных, описывающих   предметную область и  сами данные.
  10.  База данных: информация в базе данных двух видов:  1) метаданные (свойства данных, схема, модель и пр.); 2) собственно данные.  
  11.  База данных: должна иметь языковые средства для описания свойств данных(в реляционных базах данных SQL) и манипулирования данными.      

  1.  База данных: состав объектов системы и структура зависит от назначения и цели создания базы данных (от взгляда на ее применение).

 

  1.  База данных: как правило, создается для многих пользователей. Каждый пользователь имеет свое представление о базе данных. Совокупность всех представлений – это логическая схема данных.

  1.  База данных: 1) хранилище динамически обновляемой информации; 2) информация отражает состояние некоторой предметной области (объекта) и должна быть полезной, точной, актуальной и непротиворечивой; 3)информация представлена в виде метаданных (описание модели данных) и данных;                   4)  каждый пользователь базы данных знает только о существовании данных, необходимых для решения его задач; 5) совокупность всех представлений  - это логическая схема данных.    
  2.  Система управления базами данных: программная реализация технологии хранения, извлечения, обновления и обработки данных в базе данных.        

Модели данных

  1.  Иерархическая модель данных: наиболее понятная и естественная для человеческого сознания.

  1.  Иерархическая модель данных: IBM IMS – типичный представитель СУБД поддерживающих иерархическую модель данных.   
  2.  Сетевая модель данных: произвольные связи между данными

 

  1.  Сетевая модель данных: SOFTWARE AG ADABAS – типичный представитель СУБД, реализующих сетевую модель.  
  2.  Реляционная модель

Теоретические основы реляционных баз данных

  1.  Основы теории множеств
  2.  Георг Кантор (1845 - 1918)

 

  1.  Множество: множество   есть любое собрание определенных и различимых между собой объектов нашей интуиции или интеллекта, мыслимое как единое целое. Эти объекты называются элементами множества  . Парадоксы.
  2.  Пустое множество: .
  3.  Мощность множества: , . Конечные и бесконечные множества. Счетные и несчетные множества.
  4.  Подмножества: .
  5.  Равенство множеств: .  
  6.  Операция пересечения множеств: .
  7.  Операция объединения множеств: .
  8.  Операция разности множеств: .
  9.  Операция дополнения множества: , .
  10.  Основные свойства операций над множествами:

1) свойства операции пересечения:

      (коммутативность);

      (идемпотентность);

      (ассоциативность);

  1.  свойства операции объединения:

      (коммутативность);

      (идемпотентность);

      (ассоциативность);

  1.  Совместные свойства операций объединения и пересечения:

     (дистрибутивность);

     (дистрибутивность);

  1.  свойства  операции дополнения:

     ;

     ;

     (закон инволюции):

     (закон де Моргана);

     (закон де Моргана);

  1.  свойства операции разности:

     ;

     .

  1.  Основы теории отношений
  2.  Унарное отношение  на множестве   - это любое подмножество:  
  3.  Декартово произведение множеств: , , , , , , , , .          .
  4.  Бинарное отношение: .
  5.  Тернарное отношение: ,    .
  6.  n-арное отношение: , . Арность.
  7.  Пример тернарного отношения

  1.  Реляционная алгебра (алгебра отношений) Кодда
  2.  Эдгар Франк Кодд (1923-2003). Ввел понятия: реляционная база данных, OLAP.  Cформулировал основные 12 (1-12)  принципов реляционных СУБД.

  1.  Кодд:  данные имеют собственную природу, независимую от способа их использования.

 

  1.  Понятие алгебры: множество, замкнутое относительно заданных операций. Примеры: Булева алгебра; алгебра натуральных чисел относительно операций сложения и вычитания; алгебра полиномов, алгебра событий теории вероятностей.

  1.  Определения, используемые Коддом.

- домен: множество;

- таблица: отношение;

- атрибут: имя столбца таблицы (имя домена);

- заголовок таблицы: множества всех атрибутов;

- кортеж:  элемент отношения или строка таблицы;

- строка таблицы: кортеж.

  1.  Домен: описывает некоторое множество. Например: домен описывающий фамилии преподавателей – множество строк длинной от 1 до 50, содержащей буквы русского языка, дефис (Дунин-Мартинкевич), апостроф (Д’Артаньян).
  2.  Атрибут: имя атрибута обычно совпадает с именем домена.     

  1.  Операции реляционной алгебры (алгебра Кодда): UNION (объединение), INTERSECT (пересечение), MINUS (разность), TIMES (декартово произведение), WHERE (ограничение), PROJECT (проекция), JOIN (соединение), DIVIDE BY (реляционное деление), RENAME (переименование), := (присваивание).
  2.  UNION: объединение: определена  для таблиц с одинаковым заголовками.
  3.  INTERSECT: пересечение: определена  для таблиц с одинаковым заголовками.
  4.   MINUS: разность: определена  для таблиц с одинаковым заголовками.
  5.  Примеры операций  

A INTERSECT B = A MINUS (A MINUS B)

  1.  Реляционные примитивы: UNION, MINUS, TIMES, WHERE, PROJECT.
  2.  Замкнутость реляционной алгебры.

  1.  Алгебра А (К.Дейт)
  2.  Реляционная модель: Oracle (50-60%), Microsoft SQL Server (15-20%), IBM DB2 (5-10%) – типичные СУБД поддерживающие реляционную модель.
  3.  Литература:  К. Дж. Дейт.  Введение в системы баз данных. – М: Вильямс 2006 г.
  4.  Итог лекции:
    1.  компьютерная база данных: хранилище систематизированных и динамически обновляемых  данных; данные хранятся на электронных носителях; доступ к данным обеспечивается СУБД; два типа информации: метаданные и сами данные;   
    2.  свойство данных: независимость от их применения,  полезность, полнота, точность, достоверность, непротиворечивость, актуальность;
    3.  проектирование: предметная область, системный анализ, логическая схема, реализация;
    4.  модели данных: иерархическая, сетевая, реляционная;
    5.  реляционная алгебра Кодда: домен, атрибут, таблица, заголовок таблицы, кортеж,  UNION, INTERSECT, MINUS, TIMES, WHERE, PROJECT, JOIN, DIVIDE, RENAME, :=.

PAGE  1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

72364. Анатомия и морфология высших растений 2 MB
  Морфология и анатомия растений – науки, изучающие соответственно внешнее и внутреннее строение тела растений. Их важнейшими задачами являются описание и наименование органов и тканей растительного организма, ведь без достаточного понятийного аппарата невозможно развитие ни самих этих наук, ни других разделов ботаники.
72365. Обладнання нафтогазової галузі і умови його експлуатації: Лабораторний практикум 5.71 MB
  Нафтогазове обладнання на даному етапі це високотехнологічні конструкції, які працюють в умовах значних і складних навантажень, що призводить до зношування окремих його деталей та інструменту. Загальне ознайомлення з вказаним обладнанням розширить знання студентів...
72366. Логика: Учебно-практическое пособие 1.08 MB
  Цель курса логики в системе образования наряду с вышеотмеченной мировоззренческой состоит в том чтобы полученные знания позволили: 1 лучше ориентироваться в функциях выполняемых различными элементами разговорного и научного языка в различных коммуникативно-познавательных ситуациях...
72367. ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА АЛГОРИТМИЧЕСКОМ ЯЗЫКЕ БЕЙСИК С ЛАБОРАТОРНЫМ ПРАКТИКУМОМ 352 KB
  Большие и маленькие буквы в именах и операторах воспринимаются компьютером одинаково т. Операторы языка Оператор является основной единицей программы и выполняет какое-то элементарное действие. Во многих версиях Бейсика операторы в программе нумеруются.
72368. Теоретическая информатика. Архитектура ЭВМ 1.56 MB
  Настоящее время характеризуется всё возрастающим процессом информатизации общества –- созданием развитием и всеобщим применением информационных технологий –- совокупности технических средств и методов компьютерной обработки хранения передачи и использования информации.
72369. Друга іноземна (французька) мова: Методичні рекомендації 824 KB
  Мета методичних рекомендацій до самостійної та індивідуальної роботи - допомогти студентам, які почали вивчати французьку мову, раціонально розподілити програмний навчальний матеріал, правильно організувати самостійну роботу, ефективно застосовувати набуті знання й навички під час виконання індивідуальних завдань творчого характеру.
72370. Цифровая обработка сигналов: Лабораторный практикум 3.88 MB
  Информативным параметром сигнала может быть частота сигнала центральная частота и ширина полосы сигнала если сигнал широкополосный период повторения сигналов и т. Обработка зашумленного сигнала имеет целью обнаружение сигнала и определение информативных параметров.
72371. Психология и педагогика: Учебно-методический комплекс 1.24 MB
  Ознакомление с основными направлениями развития психологической и педагогической науки; овладение понятийным аппаратом, описывающим познавательную, эмоционально-волевую, мотивационную и регуляторную сферы психического, проблемы личности, мышления, общения и деятельности, образования и саморазвития...
72372. Общая социология 5.8 MB
  Наряду с хрестоматийным ставшим уже классическим материалом в учебнике представлена трактовка наиболее актуальных вопросов социологии дано их авторское видение в полемике с иными точками зрения. Однако логика структура и содержание учебника являются результатом авторского видения предмета социологии и ее специфики.