Основы проектирования БД

Основы проектирования БД

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Пояснительная записка 4

Раздел 1 «Основы проектирования баз данных»… 6

Тема 1.1 Типы и модели данных. Организация данных 6

Тема занятия «Компоненты банка данных» 6

Тема занятия «Данные и управление их обработкой» 12

Тема занятия «Модели данных. Иерархическая и сетевая модели данных» 14

Тема занятия «Реляционная модель данных» 15

Тема занятия «Основы реляционной алгебры» 17

Тема занятия «Понятие ключа. Индексирование» 19

Тема занятия «Связывание таблиц. Контроль целостности связей» 23

Тема 1.2. Проектирование реляционной базы данных 29

Тема занятия «Модели и технологии инфологического проектирования» 29

Тема занятия «Методы проектирования реляционных баз данных. 31

Метод нормальных форм»………………………………………………………………….

Раздел 2 «Организация данных» 33

Тема 2.1 Система управления базами данных 33

Тема занятия «Общая характеристика современных СУБД» 33

Список литературы 35

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Методическое пособие предназначено для организации самостоятельной работы студентов в рамках дисциплины профессионального цикла «Основы проектирования баз данных» для студентов второго курса специальностей 09.02.06 Сетевое и системное администрирование и 09.02.07 Информационные системы и программирование.

Целью самостоятельной работы студентов в колледже является систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и практических умений студентами, углубление и расширение теоретических знаний, развитие познавательных способностей и активности студентов в освоении специальности, развитие ответственности и организованности, формирование самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации.

Выполнение заданий методического пособия ориентировано на внеаудиторную самостоятельную работу, которая выполняется студентом по заданию преподавателя, но без его непосредственного участия.

В результате выполнения заданий, представленных в методическом пособии, обучающийся должен научиться проектировать реляционную базу данных, закрепить знания:

• основы теории баз данных;

• модели данных;

• особенности реляционной модели и проектирование баз данных, изобразительные средства, используемые в ER- моделировании;

• основы реляционной алгебры;

• принципы проектирования баз данных, обеспечение непротиворечивости и целостности данных;

• средства проектирования структур баз данных;

• язык запросов SQL.

Самостоятельная работа студентов способствуют формированию профессиональных и общих компетенций, необходимых для успешной профессиональной деятельности будущего специалиста.

Методическое пособие содержит задания в виде рабочей тетради по первому разделу дисциплины: «Основы проектирования баз данных». Рабочую тетрадь студенты должны регулярно заполнять и сдавать на проверку для оценивания. Все задания оцениваются по пятибалльной шкале. Для допуска к экзамену по дисциплине каждый студент должен сдать заполненную рабочую тетрадь. Итоговая оценка по всем заданиям рабочей тетради заносится в журнал.

РАЗДЕЛ 1 «ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗ ДАННЫХ»

Тема 1.1 Типы и модели данных. Организация данных

Тема занятия «Компоненты банка данных»

1. Прочитайте текст для изучения и выполните задания а)-с).

1. составьте таблицу этапов развития теории баз данных по схеме:

Таблица для заполнения 1

Наименование области применения	Область применения	Особенности
Первая область
Вторая область

1. Назовите основные причины разработки СУБД.

1.

;

2.

;

3.

.

1. Заполните таблицу по этапам развития СУБД:

Таблица для заполнения 2

Описание этапа	Особенности	СУБД	Используемые языки
Первый этап:

Второй этап:
Третий этап:
Четвертый этап:

Текст для изучения:

Введение

Теория баз данных — сравнительно молодая область знаний Возраст ее составляет немногим более 30 лет. Современный мир информационных технологий трудно представить себе без использования баз данных. Практически все системы в той или иной степени связаны с функциями долговременного хранения и обработки информации. Увеличились информационные потоки и повысились требования к скорости обработки данных, и теперь уже большинство операций не может быть выполнено вручную, они требуют применения наиболее перспективных компьютерных технологий. Любые административные решения требуют четкой и точной оценки текущей ситуации и возможных перспектив ее изменения. И, конечно, обойтись без информационной модели производства, хранимой в базе данных, в этом случае невозможно.

История развития баз данных

В истории вычислительной техники можно проследить развитие двух основных областей ее использования.

Первая область — применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов, которые слишком долго или вообще невозможно производить вручную. Развитие этой области способствовало интенсификации методов численного решения сложных математических задач, появлению языков программирования, ориентированных на удобную запись численных алгоритмов, становлению обратной связи с разработчиками новых архитектур ЭВМ.

Характерной особенностью данной области применения вычислительной техники является наличие сложных алгоритмов обработки, которые применяются к простым по структуре данным, объем которых сравнительно невелик.

Вторая область — это использование средств вычислительной техники в автоматических или автоматизированных информационных системах. Информационные системы имеют дело с большими объемами информации, имеющей достаточно сложную структуру. Классическими примерами информационных систем являются банковские системы, автоматизированные системы управления предприятиями, системы резервирования авиационных и железнодорожных билетов, мест в гостиницах и т.д.

Вторая область использования вычислительной техники возникла несколько позже первой. Это связано с тем, что на заре вычислительной техники возможности компьютеров по хранению информации были очень ограниченными. А в информационных системах совокупность взаимосвязанных информационных объектов фактически отражает модель объектов реального мира. Потребность пользователей в информации, адекватно отражающей состояние реальных объектов, требует сравнительно быстрой реакции системы на их запросы. И в этом случае наличие сравнительно медленных устройств хранения данных, к которым относятся магнитные ленты и барабаны, было недостаточным. С появлением магнитных дисков началась история систем управления данными во внешней памяти.

Для информационных систем характерным является наличие большого числа различных пользователей (программ), каждый из которых имеет свои специфические алгоритмы обработки информации, хранящейся в одних и тех же файлах. Изменение структуры файла, которое было необходимо для одной программы, требовало исправления и перекомпиляции и дополнительной отладки всех остальных программ, работающих с этим же файлом. Это было первым существенным недостатком файловых систем, который явился толчком к созданию новых систем хранения и управления информацией.

Далее, поскольку файловые системы являются общим хранилищем файлов, принадлежащих, вообще говоря, разным пользователям, системы управления файлами должны обеспечивать авторизацию доступа к файлам. В общем виде подход состоит в том, что по отношению к каждому зарегистрированному пользователю данной вычислительной системы для каждого существующего файла указываются действия, которые разрешены или запрещены данному пользователю. Администрирование режимом доступа к файлу в основном выполняется его создателем-владельцем. Для множества файлов, отражающих информационную модель одной предметной области, такой децентрализованный принцип управления доступом вызывал дополнительные трудности. И отсутствие централизованных методов управления доступом к информации послужило еще одной причиной разработки СУБД.

Следующей причиной стала необходимость обеспечения эффективной параллельной работы многих пользователей с одними и теми же файлами. В общем случае системы управления файлами обеспечивали режим многопользовательского доступа. Если все пользователи собираются только читать файл, ничего страшного не произойдет. Но если хотя бы один из них будет изменять файл, для корректной работы этих пользователей требуется взаимная синхронизация их действий по отношению к файлу. В системах управления файлами обычно применялся следующий подход. В операции открытия файла (первой и обязательной операции, с которой должен начинаться сеанс работы с файлом) среди прочих параметров указывался режим работы (чтение или изменение). Если к моменту выполнения этой операции некоторым пользовательским процессом PR1 файл был уже открыт другим процессом PR2 в режиме изменения, то и зависимости от особенностей системы процессу PR1 либо сообщались и невозможности открытия файла, либо он блокировался до тех пор, пока в процессе PR2 не выполнялась операция закрытия файла. При подобном способе организации одновременная работа нескольких пользователей, связанная с модификацией данных в файле, либо вообще не реализовывалась, либо была очень замедлена. Эти недостатки послужили тем толчком, который заставил разработчиков информационных систем предложить новый подход к управлению информацией. Этот подход был реализован в рамках новых программных систем, названных

впоследствии Системами Управления Базами Данных (СУБД), а сами хранилища информации, которые работали под управлением данных систем, назывались базами или банками данных.

История развития СУБД

Первый этап развития СУБД связан с организацией баз данных на больших машинах типа IBM 360/370, ЕС-ЭВМ и мини-ЭВМ типа PDP11 (фирмы Digital Equipment Corporation — DEC), разных моделях HP (фирмы Hewlett Packard). В 1968 году была введена в эксплуатацию первая промышленная СУБД система IMS фирмы IBM. В 1975 году появился первый стандарт ассоциации по языкам систем обработки данных — Conference of Data System Languages (CODASYL). Базы данных хранились во внешней памяти центральной ЭВМ, пользователями этих баз данных были задачи, запускаемые в основном в пакетном режиме. Интерактивный режим доступа обеспечивался с помощью консольных терминалов, которые не обладали собственными вычислительными ресурсами (процессором, внешней памятью) и служили только устройствами ввода-вывода для центральной ЭВМ. Программы доступа к БД писались на различных языках и запускались как обычные числовые программы. Мощные операционные системы обеспечивали возможность условно параллельного выполнения всего множества задач.

Особенности этого этапа развития выражаются в следующем:

• Все СУБД базируются на мощных мультипрограммных операционных системах (MVS, SVM, RTE, OSRV, RSX, UNIX), поэтому в основном поддерживается работа с централизованной базой данных в режиме распределенного доступа.

• Функции управления распределением ресурсов в основном осуществляются операционной системой (ОС).

• Поддерживаются языки низкого уровня манипулирования данными, ориентированные на навигационные методы доступа к данным.

• Значительная роль отводится администрированию данных.

• Проводятся серьезные работы по обоснованию и формализации реляционной модели данных, и была создана первая система (System R), реализующая идеологию реляционной модели данных.

• Проводятся теоретические работы по оптимизации запросов и управлению распределенным доступом к централизованной БД, было введено понятие транзакции.

• Результаты научных исследований открыто обсуждаются в печати, идет мощный поток общедоступных публикаций, касающихся всех аспектов теории и практики баз данных, и результаты теоретических исследований активно внедряются в коммерческие СУБД. Появляются первые языки высокого уровня для работы с реляционной моделью данных. Однако отсутствуют стандарты для этих первых языков.

Второй этап - эпоха персональных компьютеров Компьютеры стали ближе и доступнее каждому пользователю. Появились программы, которые назывались системами управления базами данных и позволяли хранить значительные объемы информации, они имели удобный интерфейс для заполнения данных, встроенные средства для генерации различных отчетов. Эти программы позволяли автоматизировать многие учетные функции, которые раньше велись вручную. Постоянное снижение цен на персональные компьютеры сделало их доступными не только для организаций и фирм, но и для отдельных пользователей. Это все сыграло как положительную, так и отрицательную роль в области развития баз данных. Кажущаяся простота и доступность персональных компьютеров и их программного обеспечения породила множество дилетантов. Эти разработчики, считая себя знатоками, стали проектировать недолговечные базы данных, которые не учитывали многих особенностей объектов реального мира. Спрос на развитые удобные программы обработки данных заставлял поставщиков программного обеспечения поставлять все новые системы, которые принято называть настольными (desktop) СУБД. Значительная конкуренция среди поставщиков заставляла совершенствовать эти системы, предлагая новые возможности, улучшая интерфейс и быстродействие систем, снижая их стоимость. Наличие на рынке большого числа СУБД, выполняющих сходные функции,

потребовало разработки методов экспорта-импорта данных для этих систем и открытия форматов хранения данных.

Особенности этого этапа следующие:

• Все СУБД были рассчитаны на создание БД в основном с монопольным доступом. В редких случаях предполагалась последовательная работа нескольких пользователей, например, сначала оператор, который вводил бухгалтерские документы, а потом главбух, который определял проводки, соответствующие первичным документам.

• Большинство СУБД имели развитый и удобный пользовательский интерфейс. В большинстве существовал интерактивный режим работы с БД, как в рамках описания БД, так и в рамках проектирования запросов. Кроме того, большинство СУБД предлагали развитый и удобный инструментарии для разработки готовых приложений без программирования.

• Во всех настольных СУБД поддерживался только внешний уровень представления реляционной модели, то есть только внешний табличный вид структур данных.

• В настольных СУБД поддерживались низкоуровневые языки манипулирования данными на уровне отдельных строк таблиц.

• В настольных СУБД отсутствовали средства поддержки ссылочной и структурной целостности базы данных.

• Наличие монопольного режима работы фактически привело к вырождению функций администрирования БД и в связи с этим — к отсутствию инструментальных средств администрирования БД.

• Сравнительно скромные требования к аппаратному обеспечению со стороны настольных СУБД. Вполне работоспособные приложения, разработанные, например, на Clipper, работали на PC 286. В принципе, их даже трудно назвать полноценными СУБД. Яркие представители этого семейства это очень широко использовавшиеся до недавнего времени СУБД dBase (dBase III+, dBase IV), FoxPro, Clipper, Paradox.

Третий этап - распределенные базы данных Хорошо известно, что история развивается по спирали, поэтому после процесса «персонализации» начался обратный процесс — интеграция. Множится количество локальных сетей, все больше информации передастся между компьютерами, остро встает задача согласованности данных, хранящихся и обрабатывающихся в разных местах, но логически друг с другом связанных, возникают задачи, связанные с параллельной обработкой транзакций — последовательностей операций над БД, переводящих ее из одного непротиворечивого состояния в другое непротиворечивое состояние. Успешное решение этих задач приводит к появлению распределенных баз данных, сохраняющих все преимущества настольных СУБД и в то же время позволяющих организовать параллельную обработку информации и поддержку целостности БД.

Особенности данного этапа:

• Практически все современные СУБД обеспечивают поддержку полной реляционной модели, а именно: структурной целостности — допустимыми являются только данные, представленные в виде отношений реляционной модели; ·языковой целостности, то есть языков манипулирования данными высокого уровня (в основном SQL); · ссылочной целостности — контроля за соблюдением ссылочной целостности в течение всего времени функционирования системы, и гарантий невозможности со стороны СУБД нарушить эти ограничения.

• Большинство современных СУБД рассчитаны на многоплатформенную архитектуру, то есть они могут работать на компьютерах с разной архитектурой и под разными операционными системами, при этом для пользователей доступ к данным, управляемым СУБД, на разных платформах практически неразличим.

• Необходимость поддержки многопользовательской работы с базой данных и возможность децентрализованного хранения данных потребовали развития средств администрирования БД с реализацией общей концепции средств защиты данных.

• Потребность в новых реализациях вызвала создание серьезных теоретических трудов по оптимизации реализации распределенных БД и работе с распределенными транзакциями и запросами с внедрением полученных результатов в коммерческие СУБД.

• Для того чтобы не потерять клиентов, которые ранее работали на настольных СУБД, практически все современные СУБД имеют средства подключения клиентских приложений, разработанных с использованием настольных СУБД, и средства экспорта данных из форматов настольных СУБД второго этапа развития.

К этому этапу можно отнести разработку ряда стандартов в рамках языков описания и манипулирования данными (SQL89, SQL92, SQL99) и технологий по обмену данными между различными СУБД, к которым можно отнести и протокол ODBC (Open DataBase Connectivity), предложенный фирмой Microsoft.

Именно к этому этапу можно отнести начало работ, связанных с концепцией объектно- ориентированных БД — ООБД. Представителями СУБД, относящимся ко второму этапу, можно считать MS Access 97 и все современные серверы баз данных Огас1е7.3, 0гас1е 8.4, MS SQL 6.5, MS SQL 7.0, System 10, System 11, Informix, DB2, SQL Base и другие современные серверы баз данных, которых в настоящий момент насчитывается несколько десятков.

Четвертый этап - перспективы развития систем управления базами данных Этот этап характеризуется появлением новой технологии доступа к данным — интранет. Основное отличие этого подхода от технологии клиент-сервер состоит в том, что отпадает необходимость использования специализированного клиентского программного обеспечения. Для работы с удаленной базой данных используется стандартный броузер Internet, например Microsoft Internet Explorer или Netscape Navigator, и для конечного пользователя процесс обращения к данным происходит аналогично скольжению по Всемирной Паутине. При этом встроенный в загружаемые пользователем HTML-страницы код, написанный обычно на языках Java, Java- script, Perl и других, отслеживает все действия пользователя и транслирует их в низкоуровневые SQL-запросы к базе данных, выполняя, таким образом, ту работу, которой в технологии клиент- сервер занимается клиентская программа. Удобство данного подхода привело к тому, что он стал использоваться не только для удаленного доступа к базам данных, но и для пользователей локальной сети предприятия. В этом случае для подключения нового пользователя к возможности использовать данную задачу не требуется установка дополнительного клиентского программного обеспечения. Однако алгоритмически сложные задачи рекомендуется реализовывать в архитектуре «клиент-сервер» с разработкой специального клиентского программного обеспечения.

У каждого из вышеперечисленных подходов к работе с данными есть свои достоинства и свои недостатки, которые и определяют область применения того или иного метода, и в настоящее время все подходы широко используются.

1. Составьте презентацию по истории развития баз данных, используя текст для изучения, приведенный в задании 1.

При составлении презентации необходимо использовать различные графические объекты: фотографии, рисунки, эмблемы, другие изображения для более наглядного отображения информации. (По адресу Навигатор -Студенту- Материалы для самостоятельного выполнения- БД в файле «Проектирование баз и хранилищ данных.docx» находятся электронная версия данного текста).

Тема занятия «Данные и управление их обработкой»

1. Определите типы данных в столбцах таблицы. Информацию занесите в таблицу для заполнения 3, расположенную ниже.

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Таблица для заполнения 3

Название столбца	Таблица	Тип данных
Товар	Таблица 1
Партия	Таблица 1
Цена	Таблица 1
Затраты	Таблица 1

Брак	Таблица 1
Выручка	Таблица 1
Потери	Таблица 1
Прибыль	Таблица 1
TimeKey	Таблица 2
CustomerKey	Таблица 2
ShipperKey	Таблица 2
ProduktKey	Таблица 2
EmployeeKey	Таблица 2
RequiredDate	Таблица 2
LineItemFreigth	Таблица 2
LineItemTotal	Таблица 2
LineItemQuantity	Таблица 2
LineItemDisCount	Таблица 2
№лицевого счета	Таблица 3
Фамилия	Таблица 3, Таблица4
Имя	Таблица 3, Таблица 4
Отчество	Таблица 3, Таблица 4
Дата рождения	Таблица 3
Домашний адрес	Таблица 3
Класс	Таблица 3
Год рождения	Таблица 4
Семейное положение	Таблица 4
Количество детей	Таблица 4
№ отдела	Таблица 4
Должность	Таблица 4

1. Придумайте для каждого из типа данных по два- три атрибута из каждой предметной области, которым можно присвоить данный тип.

Предметные области: 1-регистратура медицинского учреждения; 2- библиотека; 3-

мастерская по ремонту техники. Данные занесите в таблицу.

Таблица для заполнения 4

Тип данных	Кредитование в банке (пример)	Регистратура медицинского учреждения	Библиотека	Мастерская по ремонту техники
Числовой целый	количество взятых кредитов количество месяцев кредитования количество иждивенцев	1. 2. 3.	1. 2. 3.	1. 2. 3.
Числовой вещественный	Процентная ставка Процент пени Процент инфляции	1. 2. 3.	1. 2. 3.	1. 2. 3.
Логический	Наличие кредитов Наличие страховки Наличие квартиры	1. 2. 3.	1. 2. 3.	1. 2. 3.
Символьный	1.Вид кредита	1.	1.	1.

	2.ФИО заемщика	2.	2.	2.
	3.Место работы	3.	3.	3.
Двоичный	1. Фото заемщика	1.	1.	1.
	2.Образец росписи	2.	2.	2.
	заемщика	3.	3.	3.
	3.Копия паспорта
Символьный	1.Дополнительная	1.	1.	1.
переменной	информация	2.	2.	2.
длины	2.Условия кредитного	3.	3.	3.
	договора
	3. Кредитная история
Денежный	1.Курс доллара	1.	1.	1.
	2. Сумма кредита	2.	2.	2.
	3. Ежемесячный платеж	3.	3.	3.
Дата/время	1. Дата договора	1.	1.	1.
	2. Дата рождения	2.	2.	2.
	заемщика	3.	3.	3.
	3. Дата ежемесячного
	платежа

Тема занятия «Модели данных. Иерархическая и сетевая модели данных»

1. Опишите классификационную структуру данных в виде схемы. Необходимо заполнить все пустые ячейки.

Рисунок 1-Классификационная структура данных

1. Составьте таблицу по нетрадиционным моделям данных.

При этом можно воспользоваться ресурсами глобальной сети Internet (например, http://www.bseu.by/it/tohod/lekcii2_4.htm).

Таблица для заполнения 5

	Постреляционная модель данных	Объектно- ориентированная модель данных	Многомерная модель данных
Краткое описание
Форма графического представления
Достоинства
Недостатки

Тема занятия «Реляционная модель данных»

1. Вставьте пропущенные слова или фразы в следующие предложения

Графически реляционная модель представляется в виде . Основным преимуществом является ее . Объект реального мира представляется в таблице .

Правила, которым должна соответствовать настоящая реляционная база данных сформулировал .

1. Дана таблица «Студенты». Определить при помощи стрелок в таблице 6 соответствия между понятиями и элементами реляционной модели данных, представленной таблицей «Студенты».

Таблица 5- Студенты

№	ФИО	Дата рождения	Форма обучения	Специальность
1	Иванов И.И.	11.11.2000	Очная	230113
2	Сидоров С.С.	10.10.1999	Очная	230113
3	Рожков Р.Р.	09.09.1999	Заочная	230401
4	Васильев В.В.	08.08.2000	Очная	230401

Дата рождения

11.11.2000

10.10.1999

09.09.1999

08.08.2000

Таблица 6- Элементы реляционной структуры

Понятие реляционной модели	Элемент реляционной структуры
Запись
Схема отношения	5
Степень
кардинальность
Поле	4
Домен	Сидоров С.С.
Элемент	{очная, заочная, очно-заочная}

1. Определите верные высказывания, относящиеся к реляционной модели данных.

1. Домен- это совокупность значений, из которой берутся значения соответствующих атрибутов;

2. Данные столбца могут быть разных типов

3. Столбцы отношения имеют уникальные наименования

4. Строки и столбцы в таблице могут располагаться в произвольном порядке

5. В таблице могут присутствовать две и более одинаковые строки

6. Данные в ячейках таблицы могут быть многозначными

7. Все данные в реляционной модели данных представляются в виде связанных деревьев

8. Иерархическая и сетевая модели данных могут быть приведены к реляционной модели данных.

1. Определите правила Кодда для каждого из описаний. Номер правила занесите в таблицу для заполнения.

Правила Кодда:

1. Правило информации

2. Правило гарантированного доступа

3. Правило поддержки недействительных значений

4. Правило динамического каталога

5. Правило исчерпывающего подъязыка базы данных

6. Правило обновления представлений

7. Правило добавления, обновления и удаления 8-Правило независимости физических данных 9-Правило независимости логических данных

1. правило независимости условий целостности

2. Правило независимого распространения

3. Правило единственности

Таблица для заполнения 6

Описание	Номер правила
Условия целостности могут быть для любой базы данных специфичны
Структура базы данных описывается в виде системных таблиц
Использование языка, поддерживающего все основные функции СУБД, например SQL
Операции манипулирования над данными должны выполняться над множествами строк, а не над одной строкой
При изменении способа хранения данных прикладные программы и утилиты должны оставаться нетронутыми
Все данные хранятся только в виде таблиц
Поддержка виртуальных таблиц
При изменении содержимого базовых таблиц прикладные программы и утилиты должны оставаться нетронутыми
Чтобы получить доступ к конкретному элементу таблицы, нужно назвать Имя таблицы, Название столбца и первичный ключ
Нельзя использовать другие возможности для работы с базой данных, помимо языка базы данных
Возможен случай, когда в ячейку таблицы вообще ничего можно не вносить
Независимость от потребностей конкретного клиента

Тема занятия «Основы реляционной алгебры»

1. Даны таблицы 7-12. Определить результат операции над таблицами. Задание выполнить на развернутом тетрадном листе.

Операции реляционной алгебры

1. Объединение Таблицы 7 и Таблицы 8

2. Пересечение Таблицы 7 и Таблицы 8

3. Разность Таблицы 7 и Таблицы 8

4. Разность Таблицы 8 и Таблицы 7

5. Соединение Таблицы 7 и Таблицы 9

6. Произведение Таблицы 9 и Таблицы 10

7. Выборку из Объединения Таблицы 7 и Таблицы 8

(результат выполнения задания а) по условию (Группа=107)

1. Проекцию Таблицы 7 на поле Группа

2. Деление Таблицы 11 на Таблицу 12

Таблица 7-Студенты

Номер студенческого билета	ФИО	Группа
М1	Миронов М.И.	103
И2	Игнатьев А.С.	107
С3	Сергеев П.Д.	109
Н4	Никитин И.Д.	103

Таблица 8-Участники олимпиады

Номер студенческого билета	ФИО	Группа
М1	Миронов М.И.	103
И2	Игнатьев А.С.	107
Р8	Романов А.Д.	109
Л5	Леонтьев В.Г.	107
Н4	Никитин И.Д.	103

Таблица 9-Группа

Группа	Специальность
107	230101
109	230103
103	140613

Таблица 10-Форма обучения

Форма обучения

Очная

заочная

Таблица 11-Экзамен

Номер студенческого билета	Предмет	Оценка
М1	Математика	4
М1	История	4
С3	Математика	3
Р8	Математика	4
Р8	История	5

Таблица 12-Предметы, сдаваемые в первом семестре

Предметы

Математика

История

Тема занятия «Понятие ключа. Индексирование»

1. Определите первичные ключи таблиц. Ответ запишите в строку для заполнения.

Таблица 13-Зачет

№ студенческого билета	Предмет	Дата сдачи	Оценка
П23	Математика	01.11.13	4
П23	Русский	04.04.14	4
Р56	Литература	04.04.14	5
В34	Математика	01.11.13	5

ПК

Таблица 14-Экзамен

№ студенческого билета	Предмет	Семестр	Дата сдачи	Оценка
П23	Математика	1	01.11.13	4
П23	Русский	1	04.04.14	4
П23	Математика	2	04.04.14	5
В34	Математика	1	01.11.13	5

ПК

Таблица 15-Испытания

Номер испытания	Дата	Результат	Ответственный
1	02.03.14	18%	Иванов И.И.
1	02.03.14	17%	Петров П.П.
1	03.03.14	15%	Сидоров С.С.

2	03.04.14	16%	Иванов И.И.
2	03.04.14	16%	Петров П.П.

ПК

Таблица 16-Школы

Номер школы	Город	Телефон
1	Ижевск	45-45-45
2	Воткинск	4-56-90
3	Сарапул	4-56-89
1	Сарапул	2-45-36

ПК

Таблица 17-Расписание занятий

День недели	№ урока	Начало	Конец	Название	Код учителя
Вторник	1	8:00	8:45	Химия	1
Вторник	3	10:00	10:45	Физика	2
Вторник	3	10:00	10:45	Физика	3
Среда	3	10:00	10:45	Математика	4
Среда	4	10:55	11:40	Физика	3
Среда	5	11:50	12:35	Математика	5
Четверг	2	9:00	9:45	Математика	5
Четверг	4	10:55	11:40	Химия	1
Четверг	5	11:50	12:35	Физика	2

ПК

Таблица 18-Результат забегов

Код спортсмена	Код дистанции	Дата соревнований	Время, с
104	Д01	12.10.14	12,8
102	Д01	12.10.13	14
101	Д02	11.12.14	24
102	Д02	11.12.14	29,3
101	Д04	13.01.14	47
103	Д05	12.03.14	242,8

ПК

Таблица 19-Дистанции

Код дистанции	Длина, м	Рекорд, с
Д01	100	10,4
Д02	200	21
Д04	400	47
Д05	500	80
Д10	1000	120

ПК

Таблица 20-Спортсмены

Код спортсмена	ФИО	Дата рождения	Разряд	Клуб
103	Григорян В.П.	04.01.95	1ю	Динамо
101	Клименко А.С.	23.07.95	2ю	Динамо
105	Скрипка Л.О.	06.08.94	1	Зенит
102	Красько И.И.	17.04.95	3ю	Зенит
104	Федорчук Н.В.	27.10.94	1ю	Зенит

ПК

1. Определить в таблице «Результаты забегов» (см. предыдущее задание) внешние ключи. Определите, с какими таблицами из предыдущего задания происходит связывание через эти внешние ключи. Определите, какая из таблиц главная, а какая подчиненная. Результаты занесите в таблицу для заполнения.

Таблица для заполнения 7

Таблица	Внешний ключ	Таблица, связанная через внешний ключ	Главная таблица	Подчиненная таблица
Результаты забегов
Результаты забегов

1. Произведите разбиение исходного отношения на несколько взаимосвязанных таблиц. Определите для каждой полученной таблицы первичный ключ (ПК), внешние ключи (если есть)-ВК, альтернативные ключи (если есть)-АК. Поля полученных таблиц занесите в шаблон. В шаблоне определено количество полей и указаны связи между таблицами.

Поля исходного Отношения:

• Код мероприятия

• Название мероприятия

• Дата мероприятия

• Код места проведения

• Название места проведения

• Адрес места проведения

• Телефон места проведения

• Код ответственного лица

• ФИО ответственного лица

• Телефон ответственного лица

• Вид мероприятия

• Количество участников

• Уровень мероприятия

• Код участника победителя

• ФИО победителя

• ИНН победителя

• Номер лицевого счета победителя

• Код учебного заведения победителя

• Название учебного заведения

Рисунок 2-Шаблон для заполнения

1. Заполните пропущенные слова или выражения.

Основное назначение индексов - ускорение записей. Файл особого типа, в котором каждая запись состоит из двух значений: данных и указателя называется

файлом. Осуществляет связывание с соответствующим кортежем индексированного файла . Если индексирование осуществляется по ключевому полю, то индекс называется .

1. Заполните таблицу отличий при организации индексно-прямых и индексно- последовательных файлов.

Таблица для заполнения 8

Характеристика	Индексно-прямые-файлы	Индексно-последовательные файлы
Основная область
Индексный файл
Название индекса
Операция добавления
Операция удаления

1. Заполните пропущенные слова или выражения.

Организация индексов в виде Б-деревьев связана с идеей построения индекса над

.

Опишите механизм организации индексов в виде Б-деревьев.

.

Тема занятия «Связывание таблиц. Контроль целостности связей»

1. Определите виды связи между таблицами. Ответ запишите в строку для заполнения.

1. Блюдо – Ингредиенты

Таблица 21-Блюдо Таблица 22-Ингридиенты

Блюдо	Ингредиент	Количество
Картофель запеченный	Картофель	200г
Картофель запеченный	Масло подсолнечное	50г
Рыба в маринаде	Масло подсолнечное	20г
Рыба в маринаде	Форель	150г

Ингредиент	Поставщик
Картофель	П1
Масло подсолнечное	П2
Форель	П2
Масло подсолнечное	П3

Вид связи:

1. Клиент – Заказ

Таблица 23-Заказ Таблица 24-Клиент

Номер заказа	Код клиента	Дата
1	2	10.10.14
2	2	10.10.14
3	1	11.10.14

Код клиента	Клиент
1	ООО «Орбита»
2	ИП «Азаров»
3	ООО «Мир»

Вид связи:

1. Товар – Заказ

Таблица 25-Заказ Таблица 26-Товар

Номер заказа	Код товара	Дата
1	2	10.10.14
1	2	10.10.14
2	1	11.10.14

Код товара	Склад	Кол-во
1	Склад1	100
1	Склад2	120
2	Склад1	56

Вид связи:

1. Поставщик – Товар

Таблица 267-Поставщик Таблица 278-Товар

Номер поставщика	Код товара
1	1
2	2
3	3

Код товара	Название	Код поставщика	Цена, р
1	Молоко	1	20
2	Молоко	2	21
3	Сметана	1	35

1. Ученик – Ребенок

Таблица 28-Ученик Таблица 29-Ребенок

Код ученика	Класс	Группа здоровья
1	1а	Основная
2	1б	подготовительная

Код ученика	ФИО
1	Иванов И.И.
2	Сидоров С.С.

1. Для схемы данных, изображенной на рис.3 определите для каждой связи: вид связи, поле связи, главную таблицу, подчиненную таблицу. По результатам выполнения задания заполните таблицу для заполнения.

Таблица для заполнения 9

Связь таблиц	Вид связи	Поле связи	Внешний ключ	Главная таблица	Подчиненная таблица
Поставщики- Товары (пример)	1:М	Код поставщика	«Код поставщика» в таблице «Товары»	Поставщики	Товары
Товары-Типы
Товары-Заказано
Сотрудники-

Заказы
Заказы-Заказано
Заказы-Клиенты
Заказы-Доставка

Рисунок 3-Схема базы данных

1. Укажите среди предложенных выражений те, которые являются истинными для обеспечения целостности связей в реляционной базе данных.

1. При добавлении записей в связанные таблицы сначала запись заносится в подчиненную таблицу, а затем в главную.

2. Удаление записей из подчиненной таблицы производится без контроля целостности связей.

3. Удаление записей в главной таблице можно производить только тогда, когда в подчиненной таблице есть связанные с ней записи.

4. Каскадное удаление записей заключается в том, что при удалении записей в главной таблице удаляются все связанные с ней записи из подчиненной таблицы.

5. При модификации значения в поле связи главной таблицы возможен запрет модификации, если в подчиненной таблице есть связанные с ним записи.

6. При модификации значений в полях связи подчиненной таблицы основным требованием является то, что новое значение поля связи не должно повторяться с другими уже внесенными значениями в этом поле.

7. Внесение значения в поле связи подчиненной таблицы блокируется в том случае, когда его значение не совпадает ни с одним значением поля связи главной таблицы.

1. Даны связанные таблицы. Выполните задания а)-g)

Таблица 30- Прием

Номер посещения	Код пациента	Дата посещения	Код врача
1	1	11.10.14	1
2	2	11.10.14	1
3	3	12.10.14	3
4	1	12.10.14	4
5	2	13.10.14	3

Таблица 31 - Пациент Таблица 32 - Участок

Код пациента	ФИО пациента	Номер участка
1	Иванов И.И.	1
2	Рябчиков В.Д.	1
3	Юрьев А.А.	5
4	Лисин П.Г.	5
5	Тропин Р.Р.	2

Номер участка

1

2

Таблица 33- Врачи

Код врача	ФИО врача
1	Романова П.П.
2	Сидорова М.К.
3	Ильина В.В.
4	Думова Р.Ж.

а) Определите связи между таблицами, поля связи, главную и подчиненную таблицы, данные занесите в таблицу для заполнения 10.

Таблица для заполнения 10

Связь между таблицами	Вид связи	Поле связи	Главная таблица	Подчиненная таблица

1. Заполните пропущенные места.

Для каких таблиц, связанных между собой, не соблюдены условия целостности связей

.

Какие изменения необходимо внести в указанные таблицы, чтобы целостность связей была восстановлена

1. Определите какие записи можно добавить в таблицу «Пациенты». В таблице 34 обведите тот код пациента, который можно добавить в таблицу «Пациент».

Таблица 34-Новые записи

Код пациента	ФИО пациента	Номер участка
6	Соболев К.К.	3
7	Прокудин П.П.	2

1. Определите можно ли удалить врача Думову Р.Ж. из таблицы «Врачи», если не разрешено каскадное удаление записей при связывании таблиц. Правильный ответ подчеркните:

ДА/НЕТ

1. Определите как изменится таблица «Прием», если изменится код пациента Рябчикова на 2Р, если установлено каскадное обновление связанных записей между таблицами. Запишите ее записи в таблице для заполнения 11.

Таблица для заполнения 11

Номер посещения	Код пациента	Дата посещения	Код врача

1. Определите какого врача можно удалить из таблицы «Врачи» беспрепятственно. Фамилию врача укажите в строке для заполнения .

1. Добавляется следующая запись на прием:

Таблица 35-Новая запись

Номер посещения	Код пациента	Дата посещения	Код врача
6	6	15.10.14	7

Определите и укажите в строках для заполнения:

• Сколько записей станет в таблице «Пациент»- .

• Сколько записей станет в таблице «Врачи»- .

• Сколько записей станет в таблице «Участок»-_ .

1. Даны связанные таблицы. Выполните задания а)-g)

Таблица 36- Заказ Таблица 37 - Товар

Код заказа	Код клиента	Дата заказа
1	1	11.10.14
2	2	11.10.14
4	1	12.10.14

Товар	Название
1	Молоко
2	Кефир
3	Сметана
4	Творог

Таблица 38- Состав заказа Таблица 39- Клиенты

Код заказа	Код товара	Количество
1	1	10
1	3	15
1	5	20
2	2	14
2	1	3
3	4	10
3	5	12

Код клиента	Название
1	ООО «Ромашка»
2	ООО «Снег»
3	ООО «ПРКС»
4	ООО «Домстрой»

а) Определите связи между таблицами, поля связи, главную и подчиненную таблицы, данные занесите в таблицу для заполнения 12.

Таблица для заполнения 12

Связь между таблицами	Вид связи	Поле связи	Главная таблица	Подчиненная таблица

1. Заполните пропущенные места

Для каких таблиц, связанных между собой не соблюдены условия целостности связей.

.

Какие изменения необходимо внести в указанные таблицы, чтобы целостность связей была восстановлена .

1. Определите, какие записи можно добавить в таблицу «Состав заказа». В таблице

40 обведите тот код пациента, который можно добавить в таблицу «Пациент»:

Таблица 40- Новые записи

Код заказа	Код товара	Количество
1	2	3
5	3	2
2	6	10

1. Можно ли удалить клиента ООО «ПРКС» из таблицы «Клиенты», если не разрешено каскадное удаление записей при связывании таблиц. Правильный ответ подчеркните ДА/НЕТ

2. Определите как изменится таблица «Заказ», если изменится код клиента ООО «Ромашка» на 12, если установлено каскадное обновление связанных записей между таблицами. Запишите ее записи в таблице для заполнения 13.

Таблица для заполнения 13

Код заказа	Код клиента	Дата заказа

1. Определите какого клиента можно удалить из таблицы «Клиенты» беспрепятственно. Код клиента запишите в строке для заполнения .

2. Добавляется следующая запись в таблицу «Состав заказа». Заказ 6 предназначен для клиента ООО «Снег».

Таблица 41- Новая запись

Код заказа	Код товара	Количество
6	6	15.10.14

Определите и занесите в строку для заполнения:

Сколько записей станет в таблице «Заказ»- . Сколько записей станет в таблице «Товар»- . Сколько записей станет в таблице «Клиенты»-_ .

Тема 1.2. Проектирование реляционной базы данных

Тема занятия «Модели и технологии инфологического проектирования»

1. Выполните задания, используя учебник [1]

1. Дополните в строках для заполнения: компонентами инфологического описания предметной области являются

   1. Описание объектов и связей между ними;

   2. ;

   3. ; d. .

2. Выберите и подчеркните только верные выражения: основой ER-модели являются следующие предположения:

   1. Совокупность сущностей - это часть реального мира, которая должна быть отображена в БД;

   2. Связи между атрибутами одной сущности являются основой взаимосвязи объектов реального мира;

   3. Экземпляры одной и той же сущности одинаковы;

   4. Атрибуты позволяют отличить один экземпляр сущности от другого;

   5. Сущности одного типа обладают какими-то общими для них свойствами;

   6. Сущности разных типов отличаются друг от друга по какому-либо свойству;

   7. Сущность представляет одно отдельное свойство объекта реального мира;

   8. Связи между сущностями фиксируют существующую между ними взаимосвязь.

3. Заполните пустые строки:

Графически ER- моделирование представимо в виде

.

Сущность в ER-моделировании обладает , который позволяет идентифицировать различные экземпляры сущности. Имя сущности должно быть . Слабая сущность зависит от сущности.

1. Заполните примеры в классификации свойств сущностей

Рисунок 4-Классификация свойств сущностей

1. Заполните пустые строки:

Свойство, состоящие из несколько простых свойств, являются .

Сущности, объединенные связью, называются связи. Количественный характер участия экземпляров сущностей задается .

1. Заполните примеры в строках для заполнения: Разновидности взаимосвязей:

1. (Пример: )

2. (Пример: )

3. (Пример: )

1. Заполните пустые строки:

Сущность, на основе которой определяются подтипы, называется .

Подтип- это . Определите подтипы супертипа

«Документ, удостоверяющий личность».

Заполните таблицу для заполнения, определив, в виде каких элементов определяются на ER-

диаграмме различные понятия:

Таблица для заполнения 14 - Элементы ER-диаграммы

Понятие	Изображение на ER-диаграмме и имя
Сущность
Слабая сущность
Сильная сущность
Свойства
Ключевая сущность
Многозначное свойство
Производное свойство
Условное свойство
Составное свойство
Связь
Тип связи

Тема занятия «Методы проектирования реляционных баз данных.

Метод нормальных форм»

1. Используя данные таблицы «Мероприятия», произведите определение зависимостей между атрибутами отношения, заполнив схему.

Таблица 42 -Мероприятия

Код участника	ФИО участника	Вид учебного заведения	Группа	Код конкурса	Место проведения	Дата проведения	Результат участия, баллы
1	Федоров Н.В.	школа	младшая	К1	Дом пионеров	01.11.14	10
1	Федоров Н.В.	школа	младшая	К2	ЦДТ	02.11.14	15
2	Григорьев В.П.	ВУЗ	старшая	К1	Дом пионеров	01.11.14	20
2	Григорьев В.П.	ВУЗ	старшая	К3	Центральный стадион	11.12.14	21
3	Космин В.П.	СПО	средняя	К2	ЦДТ	02.11.14	16
3	Космин В.П.	СПО	средняя	К3	Центральный стадион	11.12.14	16
4	Сидорев С.В.	школа	младшая	К2	ЦДТ	02.11.14	9
4	Сидоров С.В.	школа	младшая	К3	Центральный стадион	11.12.14	12

Схема для заполнения 1

1. Приведите отношение «Мероприятия» из предыдущего задания ко второй и третьей нормальной формам, заполнив таблицы, в которых уже указано правильное количество строк и столбцов

Шаблон заполнения второй нормальной формы

Шаблон заполнения третьей нормальной формы

РАЗДЕЛ 2 «ОРГАНИЗАЦИЯ ДАННЫХ» Тема 2.1 Система управления базами данных Тема занятия «Общая характеристика современных СУБД»

1. Заполните таблицу, используя Интернет-ресурсы.

Таблица 43- Классификация СУБД

Классификация СУБД	Характеристика	Примеры
По виду программы
Полнофункциональные СУБД	Представляют собой традиционные СУБД. Являются наиболее многочисленными и мощными по своим возможностям. Имеют развитый интерфейс, позволяющий с помощью команд меню выполнять основные действия с БД: создавать и модифицировать структуры таблиц, вводить данные, формировать запросы, разрабатывать отчеты, выводить их на печать и т. п. Для создания запросов и отчетов не обязательно программирование, а удобно пользоваться языком QBE (Query By Example — формулировки запросов по образцу). Многие ПФСУБД включают средства программирования для профессиональных разработчиков. Некоторые системы имеют в качестве вспомогательных и дополнительные средства проектирования схем БД или CASE-подсистемы.
Серверы баз данных	предназначены для организации центров обработки данных в сетях ЭВМ. Эта группа БД в настоящее время менее многочисленна, но их количество постепенно растет. Серверы БД реализуют функции управления базами данных, запрашиваемые другими (клиентскими) программами обычно с помощью операторов SQL.
Клиенты баз данных	Клиентская часть СУБД исполняется на компьютере пользователя и обеспечивает интерфейс пользователя с базой данных, а именно: преобразует запросы пользователя в команды запросов к серверной части, а при получении результатов выполняет преобразование и отображение информации. Клиентской программой может быть любая программа, имеющая интерфейс с серверной программой или СУБД
Средства разработки программ работы с базами данных	могут использоваться для создания разновидностей следующих программ: клиентских программ; серверов БД и их отдельных компонентов; пользовательских приложений.

Классификация СУБД	Характеристика	Примеры
	Программы первого и второго вида довольно малочисленны, так как предназначены, главным образом, для системных программистов. Пакетов третьего вида гораздо больше, но меньше, чем полнофункциональных СУБД.
По характеру использования
Персональные	Обеспечивают возможность создания персональных баз данных и недорогих приложений, работающих с ними. Часто выступают в качестве клиентской части многопользовательской СУБД
Многопользовательские	Включают в себя сервер базы данных и клиентскую часть
По модели данных
Реляционные
Иерархические
Сетевые

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Голицина О.Л. Базы данных/О.Л.Голицина, Н.В.Максимова, И.И.Попов – М.: ИНФРА-М, 2007.

2. Илюшечкин, В.М. Основы использования и проектирования баз данных: учебник /

В.М.Илюшечкин. – М.: Юрайт, 2016. – 214 с.

1. Малыхина М.Б. Базы данных: основы, проектирование, использование. – СПб: БХВ-Петербург, 2006.

2. Малыхина М.П. Базы данных: основы, проектирование, использовании / М.П. Малыхина – СПб.: БХВ-Петербург, 2006.– 528 с.

3. Сеннов А. Access 2003. Практическая разработка баз данных. Учебный курс / А. Сенов – СПб.: Питер, 2006.– 256 с.

4. Федорова, Г.Н. Основы проектирования баз данных: учебное пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / Г.Н. Федорова. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 224 с.

5. Хомоненко А.Д. Базы данных/А.Д.Хомоненко, В.М.Цыганков, М.Г.Мальцев – М.: БИНОМ-ПРЕСС, 2006.