Системы управления базами данных

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ

 

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ

 

 

Направления:

ГОСУДАРСТВЕННОЕ И МУНИЦИПАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ

ЭКОНОМИКА

Юриспруденция

 

 

Барнаул 2012

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Российская академия народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации»

АЛТАЙСКИЙ ФИЛИАЛ

 

Кафедра гуманитарных и естественнонаучных дисциплин

 

Рег. № _______________

«__» ___________201_ г.

 

УТВЕРЖДАЮ

Директор Алтайского филиала

ФГОУ ВПО СибАГС в г. Барнауле

_________________ И.А.Панарин

 «___»________________201_ г.

 

 

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

учебной дисциплины

 

 

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ

 

 

Направления:

ГОСУДАРСТВЕННОЕ И МУНИЦИПАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ

ЭКОНОМИКА

Юриспруденция

 

Программа дисциплины разработана
в соответствии с ГОС ВПО, учебным планом и
стандартом СибАГС на рабочую программу.

 

Начальник учебного отдела

_______________/________/

_{(подпись)}

«__» _____________201 _ г.

 

 

СОГЛАСОВАНО:

 

Начальник учебно-методического управления

_______________/____________________/

_{(подпись)}

«__» _____________201 _ г.

 

 

Зав. библиотекой

__________________/_________________/

_{(подпись зав. библиотекой)}

«____» ______________201_ г.

 

 

Выпускающая кафедра по специальности
 ___________________________________

____________________/_______________/

_{(подпись заведующего кафедрой)}

 «____» ______________201_ г.

 

Программа курса рассмотрена и одобрена на заседании кафедры.

 

Протокол заседания № ____ от ___________ 201__ г.

____________________/______________

 _{(подпись заведующего кафедрой)}

 

 

Программу дисциплины разработал:

Доцент кафедры гуманитарных и естественнонаучных дисциплин, к. ф.-м. н., доцент

Райкин Роман Ильич

 

_{(подпись)}

Раздел 2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1. Примерный учебно-тематический план дисциплины

№ п/п	Наименование тем	Всего (час.)	Аудиторных занятий (час.)		Само-стоятельная работа студентов
			Лекции	Сем./лаб.

Лекционный курс

1.

Данные и информация. 4 2   2

2.

Концепция и основные понятия баз данных. 4 1   1

3.

Системы управления базами данных. 4 2   2

4.

Информационно-логическое моделирование. 4 2   2

5.

Реляционная модель данных. 4 2   2

6.

Проектирование реляционных баз данных. 4 5   5

7.

Языки манипулирования данными. 4 1   1

8.

Администрирование баз данных. Сетевые и распределенные базы данных. 4 1   1

 

Итого: 32 16   16

Лабораторный практикум

Проектирование реляционных баз данных 16   8 4

Реализация реляционной модели в среде конкретной СУБД. 16   8 4

Запросы к реляционной базе данных. Отчеты. 16   8 4

Пользовательский интерфейс базы данных. Web-интерфейс. 4   6 3

Импорт/экспорт данных. 4   6 3

Упражнения для закрепления материала. 18     18

 

Итого: 72   36 36

Содержание отдельных разделов и тем

 

Тема 1. Данные и информация.

1. Соотношение понятий «данные» и «информация» с позиции информационных технологий.

2. Типы данных. Числовые, текстовые, графические, звуковые, видеоданные.

3. Измерение объема данных. Бит, байт.

4. Кодирование.Методы кодирования данных разных типов. Форматы данных. Обратимое и необратимое сжатие данных.

Тема 2. Концепция и основные понятия баз данных.

5. Понятие базы данных. Основные структуры данных.

6. Целесообразность разделения данных и их интерпретации (семантики).

7. Модели данных (иерархическая, реляционная, сетевая, объектно-ориентированная).

 

Тема 3. Системы управления базами данных.

8. Понятие системы управление базами данных.

9. Архитектура СУБД. Информационно-логическая, даталогическая, физическая модели.

10. Использование различных моделей данных на разных уровнях архитектуры СУБД.

11. Обследование предметной области и анализ ее информационной структуры.

12. Информационные справочные и поисковые системы. Введение в базы знаний.

 

Тема 4. Информационно-логическое моделирование.

13. Инфологическая модель данных «сущность-связь».

14. Классификация сущностей.

15. Характеристика связей и язык инфологического моделирования.

16. Использование ER-диаграммы для наглядного представления инфологической модели.

 

Тема 5. Реляционная модель данных.

17. Реляционная модель. Домен и кортеж. Манипулирование реляционными данными.

18. Первичные и внешние ключи.

19. Ограничения целостности.

 

Тема 6. Проектирование реляционных баз данных.

20. Избыточность, аномалии включения, удаления и обновления данных.

21. Функциональные и многозначные зависимости. Нормализация.

22. Процедура проектирования реляционной базы данных.

23. Преобразование ER-модели в реляционную базу данных.

 

Тема 6. Языки манипулирования данными.

24. Понятие о запросе к базе данных.

25. Визуальное проектирование таблиц и запросов.

26. Языки QBE и SQL – современные языки манипулирования данными.

 

РАЗДЕЛ 3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

3.1. Примерные вопросы для подготовки к зачету

1. Соотношение понятий «данные» и «информация» с позиции информационных технологий.

2. Типы данных. Числовые, текстовые, графические, звуковые, видеоданные.

3. Измерение объема данных. Бит, байт.

4. Кодирование.Методы кодирования данных разных типов. Форматы данных. Обратимое и необратимое сжатие данных.

5. Понятие базы данных. Основные структуры данных.

6. Модели данных (иерархическая, реляционная, сетевая, объектно-ориентированная).

7. Понятие системы управления базами данных.

8. Архитектура СУБД. Информационно-логическая, даталогическая, физическая модели.

9. Обследование предметной области и анализ ее информационной структуры.

10. Информационные справочные и поисковые системы. Введение в базы знаний.

11. Инфологическая модель данных «сущность-связь».

12. Классификация сущностей.

13. Характеристика связей и язык инфологического моделирования.

14. Использование ER-диаграммы для наглядного представления инфологической модели.

15. Реляционная модель. Домен и кортеж. Манипулирование реляционными данными.

16. Первичные и внешние ключи.

17. Ограничения целостности.

18. Избыточность, аномалии включения, удаления и обновления данных.

19. Функциональные и многозначные зависимости. Нормализация.

20. Процедура проектирования реляционной базы данных.

21. Преобразование ER-модели в реляционную базу данных.

22. Понятие о запросе к базе данных. Визуальное проектирование таблиц и запросов.

23. Языки QBE и SQL – современные языки манипулирования данными.

24. Проблемы администрирования баз данных. Поддержание базы данных в актуальном состоянии. Надежность и безопасность данных.

25. Сетевые базы данных. Архитектура «Клиент-сервер».

26. Распределенные базы данных. Интеграция баз данных и Web-технологий.

 

РАЗДЕЛ 4. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ

№ п\п	Тема	Форма контроля СРС
	Проектирование реляционных баз данных	Решение задач
	Реализация реляционной модели в среде конкретной СУБД.	Решение задач
	Запросы к реляционной базе данных. Отчеты.	Решение задач
	Пользовательский интерфейс базы данных. Web-интерфейс.	Решение задач
	Импорт/экспорт данных.	Решение задач
	Упражнения для закрепления материала.	Решение задач

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СИБИРСКАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ»

АЛТАЙСКИЙ ФИЛИАЛ

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СИБИРСКАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ» в г. Барнауле

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ

 

ФИНАНСЫ И КРЕДИТ

Юриспруденция

 

Модель «сущность-связь»

1. Привести примеры связей между сущностями:

• 1:1

• 1:N

• M:N

Указать и пояснить классы принадлежности приведенных сущностей.

2. Привести пример зависимой сущности.

3. Как изменится модель "сущность-связь", рассмотренная в параграфе 2.1.2, если необходимо хранить

сведения о покупателях и учитывать покупателей при продаже продуктов?

4. Построить модель "сущность-связь" для предприятия общественного питания.

БД должна:

• хранить сведения о блюдах, видах блюд (первое, второе, десерт, напиток)

• хранить сведения о составе и рецептуре блюд

• хранить сведения о продуктах (в том числе о калорийности продуктов), из которых приготавливаются блюда

• хранить сведения о поставщиках продуктов

• учитывать потребление блюд за день

5. Построить модель «сущность-связь» для учета продажи билетов в кинотеатре.

БД должна:

• хранить сведения о репертуаре на каждый день для каждого кинозала по сеансам

• в кинотеатре 2 кинозала с 3-мя типами мест

• стоимость билетов зависит от типа места и времени сеанса

• учитывать продажу билетов за конкретный день

6. Построить модель «сущность-связь» для учета продажи авиабилетов.

БД должна:

• хранить сведения о пассажирах

• хранить сведения о рейсах (откуда, куда, время отправления, продолжительность рейса)

• стоимость билетов зависит от класса (туристический, бизнес…)

• учитывать продажу билетов за конкретный день

7. Как изменится модель «сущность-связь» для учета продажи авиабилетов, если необходимо учитывать транзитные рейсы (несколько промежуточных посадок)?

Реляционная модель данных

1. Преобразовать модели «сущность-связь», созданные в предыдущем задании, в реляционные модели

• Предприятие общественного питания

• Учет продажи билетов в кинотеатре

• Учет продажи авиабилетов

2. Задать типы данных для атрибутов отношений, установить первичные и внешние ключи, определить допустимость Null-значений атрибутов.

Нормализация отношений

• Определить первичные (и альтернативные) ключи в отношениях

• Выявить все функциональные зависимости в отношениях

• Определить в какой нормальной форме находятся отношения

• Преобразовать отношения к 4НФ

1. Сотрудник (ФИО, Адрес, Табельный №, Паспорт, Название проекта, Дата сдачи проекта)

сотрудник может работать с несколькими проектами

2. Деталь (№ детали, Название, Цех, Материал)

одноименные детали могут быть изготовлены из разных материалов, в разных цехах

3. Деталь (№ детали, Название, Завод-изготовитель, Страна завода)

4. Изделие (Название, Вес изделия, Сырье, Вес сырья)

5. Дисциплины (Специальность, Дисциплина, Преподаватель)

дисциплины могут читаться для разных специальностей, специальность включает множество дисциплин,

преподаватель может читать разные дисциплины для разных специальностей

6. Студенты (№ зачетки, ФИО, Дисциплина, Специальность)

7. Продажа (Товар, Покупатель, Дата продажи, Склад)

в один день могут быть проданы разные товары разным покупателям

8. Билеты (Дата, Время, Ряд, Место, Фильм, Жанр фильма)

9. Рейс (№ рейса, Дата вылета, Время вылета, Продолжительность рейса, Пункт отправления, Пункт

назначения)

рейс совершается не чаще 1 раза в день

10. Книга (Автор, Название, Издательство)

книга может быть написана коллективом авторов

11. Читатель (№ чит.билета, ФИО, Адрес, Дата рождения, Название книги, Дата сдачи)

читатель может брать до 5 книг, одна и та же книга может быть взята несколько раз

Упражнения

Предложенные упражнения для закрепления материала по проектированию баз данных разбиты на две части по уровню сложности предполагаемых систем баз данных. В каждом упражнении указана только тема предметной области для разработки системы базы данных без детальной постановки задачи, что открывает большие возможности по варьированию модели базы данных для одного и того же упражнения.

Упражнения первой части предполагают разработку простой системы базы данных, концептуальная модель которой должна содержать небольшое количество сущностей и связей между ними. Очевидно, что можно подробнейшим образом детализировать любую постановку задачу из числа предложенных тем и получить сложную базу данных.

Вторая часть упражнений содержит темы задач, на основе которых можно построить достаточно сложные системы, оперирующие большим числом сущностей и связей. Некоторые темы упражнений для упрощения намеренно разбиты на разные упражнения (например, задача «Продажа билетов» тесно связана и не может действовать отдельно от задачи «Расписание движения поездов»).

 

Примеры контрольных задач.

 

Задание 1.

Реализовать следующий проект базы данных кадровой службы.

Сотрудники (Табельный номер, Фамилия, Имя, Отчество, Дата рождения, Должность) Подразделения (Номер подразделения, Наименование подразделения) Приказы (Номер приказа, Дата приказа, Табельный номер, Формулировка) Сотрудник-подразделение [Сотрудники M, Подразделения N] (Табельный номер, Номер подразделения)

Построить серию запросов к базе данных, решающих следующие задачи.

1. Формирование упрорядоченного по алфавиту списка всех сотрудников.
2. Формирование упорядоченного по алфавиту и сгруппированного по подразделениям списка сотрудников.
3. Формирование упорядоченного по возрасту списка сотрудников выбранного подразделения.
4. Формирование персональной карточки сотрудника (личные данные+все приказы).
5. Формирование списка всех сотрудников, у кого сегодня день рождения.
   Указание: можно использовать формулу
   IIf((Day([Дата рождения])=Day(Date())) And (Month([Дата рождения])=Month(Date())); 1; 0)

 

Задание 2.

 

Администрация N-ской области объявляет конкурс на компьютеризацию комплекса административных зданий. К участию в конкурсе допускаются как российские, так и зарубежные компании. Для определения победителя создана комиссия в составе:

1. Первый заместитель главы администрации области
2. Руководитель комитета по финансам
3. Начальник отдела исполнения областного бюджета
4. Начальник общего отдела
5. Начальник отдела информатизации
6. Заведующий кафедрой информатики и теоретической кибернетики N-ского государственного техического университета
7. Генеральный директор ЗАО "N-сктелеком"

Конкурс является закрытым. Заявки подаются по электронной почте в виде файлов Microsoft Word. Данные об организации-участнике конкурса должны быть зашифрованы. Далее анонимные заявки, прошедшие предварительный отбор по формальным параметрам, оцениваются каждым членом комиссии отдельно по своему профилю по 10-бальной шкале. Три заявки, набравшие наибольшие суммы баллов обсуждаются комиссией коллегиально, и на основании результатов повторной оценки определяется победитель.

Ожидается, что на конкурс поступит не менее пятидесяти заявок.

Задание

a) Обеспечить проведение конкурса. Особое внимание обратить на необходимость соблюдения всех правил регламента и условий работы конкурсной комиссии. По окончании конкурса представить полный отчет о его проведении.

б) Разработать и создать базу данных для хранения поступающих на конкурс заявок и учета работы конкурсной комиссии.

 

Глоссарий

База данных (БД) именованная совокупность данных, отражающая состояние

объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области

Банк данных (БнД) это система специальным образом организованных данных – баз данных, программных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения

централизованного накопления и коллективного многоцелевого

использования данных

Система управления базами данных (СУБД)

совокупность языковых и программных средств, предназначенных

для создания, ведения и совместного использования БД многими

пользователями

Жизненный цикл БД этапы развития БД, начиная от анализа предметной области, и заканчивая эксплуатацией БД

Данные это набор конкретных значений, параметров, характеризующих

объект, условие, ситуацию или любые другие факторы

Модель данных это некоторая абстракция, которая, будучи приложима к конкретным данным, позволяет пользователям и разработчикам

трактовать их уже как информацию, то есть сведения, содержащие

не только данные, но и взаимосвязь между ними

Модель «сущность-связь» представление предметной области как множество сущностей, обладающих некоторыми свойствами, между которыми существует некоторое множество связей

Сущность это реальный или представляемый объект, информация о котором

должна сохраняться в проектируемой системе

Домен множество допустимых значений (область определения) атрибута

Атрибут именованная характеристика, определяющая свойства данной

сущности (объекта)

Ключ минимальный набор атрибутов, по значениям которых можно

однозначно найти требуемый экземпляр сущности

Связь ассоциация, устанавливаемая между несколькими сущностями, и

показывающая как взаимодействуют сущности между собой

Системный анализ предметной области подробное словесное описание объектов предметной области и реальных связей между описываемыми объектами

Инфологическое (семантическое) моделирование представление семантики предметной области в концептуальной модели БД, т.е. моделирование структур данных, опираясь на смысл этих данных.

Семантическое моделирование См. Инфологическое моделирование

Концептуальная модель обобщенная модель предметной области, для которой создается БД, не зависящая от конкретной СУБД

Фактографическая модель соответствует представлению информации в виде определенных структур данных (дерево, сеть, таблица и т.п.). К

фактографическим моделям относятся: иерархические, сетевые,

реляционные, объектно-ориентированные модели.

Документальная модель соответствуют представлению о слабоструктурированной информации, ориентированной в на свободные форматы документов, текстов на естественном языке

Реляционная БД БД, воспринимаемая пользователем как набор нормализованных отношений

Целостность данных правильность данных в любой момент времени при манипулировании данными

Структурная целостность допустимыми являются только данные, представленные в виде отношений реляционной модели

Языковая целостность поддержка языков манипулирования данными высокого уровня

Ссылочная целостность поддержка непротиворечивого состояния БД в процессе модификации данных

отсутствие несогласованных значений внешних ключей, т.е. для каждого значения внешнего ключа появляющегося в подчиненном отношении, в основном отношении должен существовать кортеж с таким же значением первичного ключа

Семантическая целостность ограничения, связанные с содержанием БД

Неопределенное значение

(Null-значение)

значение, неизвестное на данный момент времени

Схема БД совокупность схем отношений, адекватно моделирующих абстрактные объекты предметной области и семантические связи между этими объектами

SQL структурированный язык запросов – стандартный язык запросов по работе с реляционными БД

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СИБИРСКАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ»

АЛТАЙСКИЙ ФИЛИАЛ

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СИБИРСКАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ» в г. Барнауле

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ

 

ФИНАНСЫ И КРЕДИТ

Юриспруденция

 

Практическое занятие № 1.

Продолжительность 8 часов.

Лабораторная работа №1. База данных «Успеваемость студентов»

Лабораторная работа №2. База данных «Расписание занятий»

Лабораторная работа №3. База данных «Склад-магазин»

Лабораторная работа №4. База данных «Гостиница»

Практическое занятие № 2.

Продолжительность 8 часов.

Лабораторная работа №5. Создание и формирование структуры таблиц баз данных. Типы полей. Ввод данных в таблицы.

Лабораторная работа №6. Перемещения в базе данных. Просмотр, удаление и редактирование данных.

Лабораторная работа №7. Поиск, сортировка и фильтрация данных.

Лабораторная работа №8. Многотабличные базы данных. Установление связей между таблицами. Схема данных. Подстановка.

Практическое занятие № 3.

Продолжительность 8 часов.

Лабораторная работа №9. Проектирование простых запросов.

Лабораторная работа №10. Запросы с условием отбора.

Лабораторная работа №11. Запросы с группировкой данных.

Лабораторная работа №12. Запросы с вычисляемыми полями вывода.

Лабораторная работа №13. Запросы на языке SQL.

Лабораторная работа №14. Формирование отчетов.

Практическое занятие № 4.

Продолжительность 6 часов.

Лабораторная работа №15. Создание форм для ввода данных.

Лабораторная работа №16. Контроль за вводом. Шаблоны и условия на ввод.

Лабораторная работа №17. Организация взаимодействия с базой данных через Web-интерфейс.

Практическое занятие № 5.

Продолжительность 6 часов.

Лабораторная работа №18. Импорт данных из внешних источников.

Лабораторная работа №19. Экспорт данных в текстовые файлы, электронные таблицы, в Web-документы.

 

Практическое занятие № 6.

Тема 6. Решение задач.

Выполнение упражнений для закрепления материала.

 

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ

 

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ

 

 

Направления: