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

71418. РЕЧЕВОЙ ЭТИКЕТ 29.83 KB
  Речевой этикет РЭ -– это правила речевого поведения. Речевой этикет как раз та область языковых единиц которые обслуживают функцию вежливости. Речевой этикет сложившаяся в языке и речи система устойчивых выражений употребляющихся в ситуациях установления и поддержания контакта.
71419. ОСОБЕННОСТИ ОФИЦИАЛЬНО-ДЕЛОВОЙ РЕЧИ 28.12 KB
  Официально-деловой стиль -– это стиль который обслуживает правовую и административно-общественную сферы деятельности. Термином официально-деловой стиль принято обозначать особенности языка служебных в первую очередь организационно-распорядительных акт отчет служебное письмо постановление приказ...
71420. ПУБЛИЦИСТИЧЕСКИЙ СТИЛЬ 29.3 KB
  Тенденция к экспрессивности выражается в стремлении к доступности и образности формы выражения что характерно для художественного стиля и разговорной речи в публицистической речи переплетаются черты этих стилей. С одной стороны в публицистической речи присутствует достаточное количество...
71421. НАУЧНЫЙ СТИЛЬ 34.02 KB
  Возникновение и развитие научного стиля связано с развитием разных областей научного знания разных сфер человеческой деятельности. Первоначально стиль научного изложения был близок к стилю художественного повествованию – его отделение произошло в александрийский период когда в греческом языке...
71422. РАЗГОВОРНАЯ РЕЧЬ 32.65 KB
  В разговорной речи находит свою наиболее полную реализацию одна из функций языка функция общения в условиях неофициальных отношений участников речевой коммуникации участников диалога. Обзор функциональных параметров поможет выяснить основные функциональные характеристики разговорной речи и книжной речи.
71423. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СТИЛЕЙ 29.29 KB
  Функциональный стиль речи представляет собой определенную систему языка которая отвечает за цели и условия общения в определенной сфере и сочетает в себе совокупность стилистических языковых средств. Официально–деловой стиль Официально-деловой стиль речи применяется для передачи информации в условиях...
71424. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РУССКОЙ ОРФОГРАФИИ И ПУНКТУАЦИИ 30.31 KB
  Орфография система правил о написании слов и их значимых частей о слитных раздельных и дефисных написаниях об употреблении прописных букв и переносе слов. Принципы русской орфографии Морфологический принцип заключается в требовании одинакового написания одних и тех же морфем...
71425. СИНТАКСИЧЕСКИЕ НОРМЫ РУССКОГО ЛИТЕРАТУРНОГО ЯЗЫКА 36.79 KB
  Подлежащее и сказуемое в таких предложениях координируются в формах рода и числа а также формах лица числа и рода если подлежащее выражено местоимением. Если подлежащее называет группу лиц а также если подлежащее и сказуемое разделены распространяющими членами то формы множественного...