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

15 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

76605. Управление шаблонами безопасности 155 KB
  Изучить последовательность операций по управлению шаблонами безопасности операционной системы Windows 2000 ХР. Краткие теоретические сведения Управление шаблонами безопасности в Windows 2000 ХР осуществляется с помощью Редактора шаблонов безопасности реализованного в виде оснастки ММС. Он предназначен для создания и редактирования текстовых файлов конфигурации безопасности операционной системы Windows 2000 ХР.
76606. Настройка и использование межсетевого экрана 161.5 KB
  Краткие теоретические сведения Межсетевое экранирование повышает безопасность объектов внутренней сети за счет игнорирования неавторизованных запросов из внешней среды тем самым обеспечивая все составляющие информационной безопасности. В результате откроется окно Дополнительные параметры Рисунок 2 с тремя закладками Службы Ведение журнала безопасности и ICMP...
76607. Создание VPN-подключения средствами Windows 2000 (ХР) 216.5 KB
  Изучить последовательность действий по созданию VPNподключения в Windows 2000 ХР. Пример организации VPNподключения Задание: Создать VPNподключение и выполнить его настройку. А Создание VPNподключения.
76608. Восстановление зараженных файлов 2.63 MB
  Приобрести практические навыки по восстановлению файлов офисных приложений зараженных макровирусами. Краткие теоретические сведения Макровирусы заражают файлыдокументы и электронные таблицы популярных офисных приложений. Для анализа макровирусов необходимо получить текст их макросов.
76609. Профилактика компьютера от «троянских программ» 195 KB
  Ознакомиться с основными возможностями «системного реестра» операционной системы Windows 2000 (ХР) по настройке параметров безопасности. Изучить последовательность операций по проверке потенциальных мест размещения вирусов в ОС Windows 2000 (ХР).
76610. Настройка безопасности почтового клиента Outlook Express 282 KB
  Приобрести практические навыки по защите компьютера при работе с электронной почтой. Краткие теоретические сведения Почтовый клиент – это программа предназначенная для приема и отправки электронной почты. Для работы с электронной почтой почтовый клиент должен поддерживать протоколы SMTP исходящая почта и POP3 входящая почта.
76611. Настройка параметров аутентификации Windows 2000 (ХР) 144.5 KB
  Определяет число новых паролей которые должны быть сопоставлены учетной записи пользователя прежде чем можно будет снова использовать старый пароль. Определяет период времени в днях в течение которого можно использовать пароль прежде чем система потребует от пользователя заменить его. Минимальный срок действия пароля Определяет период времени в днях в течение которого необходимо использовать пароль прежде чем пользователь сможет заменить его. Определяет наименьшее число символов которые может содержать пароль учетной записи...
76612. Екатерина II. Просвещенный абсолютизм 33.5 KB
  Екатерина II стремилась построить законную самодержавную монархию обновить ее с учетом новых исторических реалий а не вводить конституционный демократический строй как этого хотели просветители. Большое внимание Екатерина II уделяла совершенствованию законодательства. Екатерина написала для комиссии Наказ в котором обосновала основные принципы политики просвещенного абсолютизма. Екатерина II положила начало крупнейшему музею мира Эрмитажу.
76613. Зарождение либеральной и революционной идеи в России 18 века 29.5 KB
  Русский либерализм одна из значимых тенденций общественной мысли в России. Либерализм в России возник как идеология в период кризиса феодальнокрепостнического строя конец 18 1я половина 19 в. Его появление обусловлено включением России в широкий общеевропейский контекст приобщением высших слоев общества к европейской образованности утверждением идеалов просвещения внедрением идеи общественного договора и т.