Базы данных

Бакалавриат 2020/2021

Лучший по критерию «Полезность курса для Вашей будущей карьеры»

Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Курс обязательный (Бизнес-информатика)

Направление: 38.03.05. Бизнес-информатика

Кто читает: Департамент бизнес-информатики

Где читается: Высшая школа бизнеса

Когда читается: 2-й курс, 3, 4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Бекларян Армен Левонович, Биджоян Давит Саакович, Гоменюк Кирилл Сергеевич, Липатников Алексей Юрьевич, Ямпольский Сергей Михайлович

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 60

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Один из основных методологических принципов развития информационных технологий – абстракция – естественным образом привёл исследователей и технологов к выделению предметной области под названием «базы данных» (БД). Она включает в себя теории, методы и технологии: 1) формализации концептуальных, логических и физических моделей данных; 2) построения систем управления базами данных (СУБД); 3) оптимального доступа к данным с использованием СУБД; 4) нереляционная форма хранения данных; 5) Современные технологии доступа к данным. Данный курс предоставляет введение в теорию баз данных, предлагает обзор современных технологий хранения и извлечения данных.

Цель освоения дисциплины

Формирование знаний, умений и навыков проектирования и администрирования баз данных (БД), разработки запросов SQL, использования средств анализа данных

Планируемые результаты обучения

Знание основных понятий теории баз данных
Знание подходов к построению БД и сферы их применимости
Знание особенностей реляционной модели БД
Знание теории реляционных БД: основные понятия, реляционная алгебра и реляционное исчисление, теория нормализации
Умение описывать предметную область, выявлять сущности и связи между ними
Умение проектировать структуру БД вручную и с использованием выбранного CASE-средства
Умение использовать инструментальные средства СУБД при реализации модели БД
Владение навыками проектирования структуры БД
Умение разрабатывать бизнес-логику работы с БД
Знание методологии ER-моделирования, проектирование БД на основе ER-моделей; классификации и способы задания ограничений целостности
Знание языков описания и манипулирования данными разных классов
Умение строить запросы, используя различные языковые средства
Владение навыками формирования SQL-запросов к БД
Знание методов организации доступа к данным
Знание языка манипулирования данными SQL
Знание понятия предметной области и способы ее описания
Знание расширений языка SQL (например, T-SQL), поддерживающих триггеры, хранимые процедуры и функции
Владение навыками администрирования БД
Знание особенностей работы в распределенной многопользовательской среде
Умение использовать БД при построении отчетов и разработке приложений

Содержание учебной дисциплины

Введение в курс
Структура курса, контрольные мероприятия, оценка за работу в семестре. Понятия данные, информация, управление данными. Аспекты изучения информации. Понятие банка данных (БнД) Предпосылки создания БнД. Преимущества и недостатки БнД. Компоненты БнД. База данных (БД) - ядро БнД. Программные средства БнД. Языковые средства современных СУБД. Классификация языковых средств. Языки четвертого поколения и их свойства. Технические средства БнД. Организационно-методические средства. Понятие СУБД. Функции СУБД. Выбор СУБД. Классификация БнД. Иерархические, сетевые БД, БД на инвертированных списках. OLAP и OLTP-системы. Хранилища данных. Смешанные БД. XML-базы данных. Тенденции развития БнД. Пользователи БнД.
Основы теории реляционных баз данных
Отличительные особенности реляционных моделей. Основные понятия: отношение, кортеж, атрибут, ключ (простой, составной; первичный, альтернативный). Домен. Связывание таблиц. Внешний ключ. Функциональные зависимости. Многозначные зависимости. Операции реляционной алгебры. Трёхзначная логика (3VL). Теория нормализации. Понятие 1НФ, 2НФ, 3НФ, 4НФ, 5НФ. Алгоритм нормализации. Достоинства и недостатки подхода.
Инфологическое (концептуальное) моделирование предметной области
Определение предметной области. Требования, предъявляемые к ИЛМ. Способы описания предметной области. Состав инфологической модели (ИЛМ). Требования, предъявляемые к ИЛМ. ER-модели. Объекты (сущности) и классы объектов. Атрибуты объектов. Типы объектов. Виды связей. Классы членства объектов в связи. Базовая ER-модель. Сравнение методик инфологического моделирования. Методология IDEF1X. Методология IE. Модели описания предметной области. Компоненты UML, связанные с проектированием БД.
Проектирование баз данных – логическое и физическое моделирование
Общие сведения о даталогическом моделировании. Особенности даталогических моделей. Влияние особенностей модели на проектные решения. Факторы, влияющие на проектирование БД. Критерии оценки проекта БД. Проектирование структуры базы на основе использования ER-моделей. Влияние нотации ER-модели на сферу ее использования и алгоритм проектирования. Алгоритм проектирования (алгоритм перехода от базовой ER-модели к структуре реляционной базы). ERwin Data Modeler (ERDPlus). Уточнение терминологии. Интерфейс системы. Создание логических и физических моделей. Методология проектирования в среде ERwin Data Modeler (ERDPlus). Методология построения физических моделей. Типы данных. Физическое хранение данных (файлы, файловые группы, страницы, экстенты, индексы, секции). Влияние нормализации/денормализации.
Целостность данных
Понятие целостности и ограничения целостности. Классификация ограничений целостности. Причины, вызывающие нарушение ограничений целостности. Описание ограничений целостности в CASE-средствах. Способы задания ограничений целостности в современных СУБД: процедурный и декларативный способы задания ограничений целостности. Ссылочная целостность (целостность связи).
Языки запросов. Введение
Понятие «язык запросов». Классификация языков запросов. Особенности языков запросов разных классов. Классификация запросов. Особенности запросов разных классов.
Табличные языки запросов
Общая характеристика табличных языков запросов. Особенности реализации табличных языков запросов в современных СУБД. Задание простых и сложных запросов. Влияние типа поля на формулирование запроса. Возможности совместной обработки нескольких файлов, связывание файлов. Вычисляемые поля. Упорядочение данных в ответе. Состав и порядок следования полей в ответе. Возможности группировки данных, получение подитогов. Использование агрегатных функций. Корректирующие запросы. Запоминание и корректировка запросов. Запросы на создание таблиц. Табличные языки как «построители» SQL-запросов.
Язык SQL
Введение в SQL. Стандарты. Диалекты. Составные части языка SQL (DDL, DML, DCL). Расширения языка. Визуальные построители запросов. Структура языка и синтаксис основных операторов SQL. Запросы и подзапросы. Управление выполнением сценария. Использование SQL для выборки данных из таблиц. Использование булевых и реляционных операторов создания более сложных предикатов. Использование специальных операторов в условиях. Суммирование данных с помощью функций агрегирования. Форматирование результатов запросов. Использование множества таблиц в одном запросе. Вложенные запросы. Связанные подзапросы. Использование операторов EXIST, ANY, ALL, SOME. Использование предложения UNION. Ввод, удаление, изменение значений полей. Использование подзапросов с командами обновления. Создание таблиц, команда CREATE. Табличные и скалярные функции. Представления. Работа с метаданными на основе системных представлений. Динамическое формирование запросов. Планы выполнения запросов.
Триггеры и хранимые процедуры
Разработка триггеров БД. Условия выполнения триггера (триггерные события). Тело триггера. Использование триггеров для проверки корректности введенных данных и выполнения сложных ограничений целостности данных. Использование триггеров для обновления данных в смежных таблицах. Разработка хранимых процедур БД. Общее представления о языках разработки хранимых процедур (T-SQL и PL/SQL).
Роль и функции администратора БД
Установка. Планы обслуживания. Резервное копирование и восстановление данных. Вопросы безопасности и управления доступом. Мониторинг и аудит. Перенос объектов БД и данных между серверами. Выделение дискового пространства. Загрузка и обновление данных. Управление пользователями (команды GRANT и REVOKE).
Распределенные БД
Понятие распределенных БнД. Классификация БнД. Дополнительные критерии оценки СУРБД. Централизованные и распределенные системы. Работа с базами данных в режимах "файл-сервер" и "клиент-сервер". Двух- и трехуровневые системы клиент-сервер. Особенности работы с базами данных в многопользовательском режиме. Обеспечение целостности БД в распределенных БнД. Уровни изолированности в ANSI SQL. Механизм блокировок. Технологии тиражирования. Проектирование распределенных баз данных. Сетевые возможности современных СУБД. Особенности создания баз данных, функционирующих в локальных сетях. Особенности программирования обработки баз данных при многопользовательском режиме доступа. Проектирование приложений типа "клиент-сервер". Клиентское и серверное ПО. Особенности работы в гетерогенной среде. Стандарты интерфейсов. Проблемы, возникающие при параллельном доступе, и пути их решения.
Вывод информации из баз данных
Возможности генераторов отчетов современных СУБД. Задание формы и состава документа. Введение вычисляемых полей. Получение документов, включающих несколько степеней итогов. Получение документов на основе нескольких связанных файлов. Графическое оформление документа. Вывод документа на печать, на дисплей и в файл. Использование генераторов форм для получения выходных документов.

Элементы контроля

Работа на лекции
Студентам дается задание в конце лекции в виде теста
Работа на семинаре
На четных семинарах дается домашнее задание на неделю. На остальных — задание на самом семинаре
Контрольная работа
10 тестовых заданий на один час
Экзамен
Тест по окончанию курса
Контрольное домашнее задание

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (4 модуль)
0.15 * Контрольная работа + 0.34 * Контрольное домашнее задание + 0.1 * Работа на лекции + 0.11 * Работа на семинаре + 0.3 * Экзамен

Программа дисциплины