УМК Базы данных и экспертные системы

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет математики, механики и компьютерных наук
Рассмотрено и рекомендовано
на заседании кафедры
прикладной математики и программирования РГУ
Протокол №1 от 3 сентября 2009 г.
Зав. кафедрой ___________ Угольницкий Г.А.
УТВЕРЖДАЮ
Декан мехмата
_____________ Карякин И.М.
«_____» ________________ 2009 г.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
учебной дисциплины
БАЗЫ ДАННЫХ И ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ
федерального компонента цикла ОПД по специальности 010501
ПРИКЛАДНАЯ МАТЕМАТИКА И ИНФОРМАТИКА
Составители:
старшие преподаватели Амелина Н.И., Невская Е.С.,
к.т.н., доцент Чердынцева М.И.
Ростов-на-Дону
2010
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«БАЗЫ ДАННЫХ И ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ»
по специальности «Прикладная математика и информатика»
Число часов:
Всего: 7-ой семестр 102
Аудиторно: 34
Самостоятельная работа 68
Виды отчетности: курсовой проект
Цели и задачи курса
Цель курса – дать студентам теоретические знания о структуре и
организации баз данных, технологии организации, хранения и обработки
данных и практические навыки по созданию баз данных и управлению ими.
Задачи курса:
– снабдить студентов знаниями об основах теории баз данных и их
проектировании и о назначении и функциональных возможностях
СУБД;
– выработать
у
студентов
навыки
создания
базы
данных
и
проектирования объектов их обслуживания в среде СУБД, применения
инструментальных
средств
СУБД
для
разработки
приложений
пользователя и управления базами данных.
Знания и умения, приобретённые при изучении этого предмета, будут
востребованы при выполнении курсовых и дипломных работ и в процессе
будущей профессиональной деятельности.
Требования к слушателям
К
моменту
изучения
дисциплины
студенты
прослушали
«Технология БД», курс по SQL (структурированный язык запросов).
2
курс
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
Лекционные занятия
№
Часы
Тема
лекции
с. р.
Модуль 1. Введение в системы баз данных
1
Основные понятия.
2
2
2
Уровни представления данных.
Архитектура системы базы данных.
Реляционная модель данных.
Теоретические основы реляционной модели данных.
2
2
2
2
3
Модуль 2. Проектирование базы данных и информационной
системы конкретной предметной области
4
Описание предметной области.
Проектирование базы данных.
Проектирование информационной системы.
4
4
2
2
4
4
7
Создание базы данных, структуры таблиц.
Создание схемы данных.
Ввод и редактирование данных с помощью форм.
6
6
8
Реализация запросов и отчетов.
8
8
9
Реализация интерфейса с использование кнопочных
форм и меню.
4
4
5
Модуль 3. Реализация информационной системы
средствами СУБД
6
3
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Модуль 1. Введение в системы баз данных
Тема 1. Основные понятия.
Данные, модель данных, предметная область, база данных.
Достоинства базы данных. Независимость данных – основная цель систем баз
данных.
Е.Кодд выделяет в модели данных три наиболее существенных компонента:
1) структуризация данных;
2) множество операций, применимых к допустимому состоянию базы
данных для поиска или модификации данных;
3) множество ограничений целостности (ограничения характеризуют
достоверное состояние данных).
Тема 2. Уровни представления данных. Архитектура системы базы
данных.
Уровни представления данных:
1) внешний уровень (пользовательское представление данных);
2)концептуальный уровень – представление полного информационного
содержания базы данных;
3) внутренний уровень – представление самого низкого уровня базы
данных (физическая память).
Архитектура системы базы данных соответственно разделена на три
уровня. Система управления базой данных (СУБД) управляет всем доступом
к базе данных.
Тема
3.
Реляционная
модель
данных.
Теоретические
основы
реляционной модели данных.
Основные понятия: отношение, домен отношения, степень отношения,
кортеж отношения, кардинальное число отношения.
Домены и атрибуты.
4
Понятие нормализации. Определение нормализованного отношения.
Ключи (первичный, внешний). Функциональная зависимость, транзитивная
зависимость. Нормальные формы (НФ) схем отношений: 1НФ, 2НФ, 3НФ,
НФБК (НФ Бойса-Кодда).
Безопасность данных. Защита данных.
Список контрольных вопросов к модулю 1
1. Дать определение понятия «предметная область».
2. Дать определение понятия «база данных».
3. Дать определение понятия «СУБД».
4. Трёхуровневая модель системы управления базой данных.
5. Что такое физическая и логическая независимость данных?
6. Дать определение понятия «модель данных».
7. В чем заключается реляционный подход в теории баз данных?
8. Дать определение понятиям: отношение, атрибут, домен, кортеж.
9. Что такое ключ? Какими бывают ключи?
10. Дать определение первичного ключа.
11. Дать определение внешнего ключа отношения.
Литература к модулю 1
1 К.Дейт. Введение в системы баз данных. — М.: Издательский дом
«Вильямс», 2000.
2 Карпова Т.С. Базы данных: модели, разработка, реализация. – СПб.:
ПИТЕР, 2002.
3 Невская Е.С., Амелина Н.И., Мачулина Л.А. Введение в системы баз
данных. Методические указания для студентов вечернего и дневного
отделения механико-математического факультета. – Ростов-на-Дону, УПЛ
РГУ, 2003.
5
4 Невская Е.С. Базы данных. Часть 1. Методические указания для
студентов 3 и 4 курсов механико-математического факультета. – Ростов-наДону, УПЛ РГУ, 1996.
Модуль 2. Проектирование базы данных и
информационной системы конкретной предметной области
Тема
4.
Описание
предметной
области.
Вводятся
понятия,
характеризующие предметную область.
Проектирование базы данных.
Модель данных "Сущность - связь" (ER - модель).
Три типа бинарных связей между сущностями:
1) один-к-одному (1:1);
2) один-ко-многим (1:N);
3) многие-ко-многим (M:N)
Реляционная модель базы данных; нормализация отношений (1НФ,
2НФ, 3НФ); обоснование принадлежности каждого отношения к той или
иной нормальной форме.
Реляционная схема базы данных.
Тема 5. Проектирование информационной системы.
Дается общая характеристика информационной системы: назначение
и круг пользователей системы, основные процедуры обработки данных.
Функции
информационной
системы. Определяются операции над
объектами задачи.
Архитектура информационной системы.
Для представления архитектуры системы чаще всего используется
иерархическая диаграмма – схема, показывающая какие модули (базовые
функциональные элементы, блоки системы) осуществляют вызовы других
модулей, и каких именно.
6
Задания к модулю 2
Выполнить проектирование структуры базы данных для следующих
предметных областей.
1. Поставщики, товары и поставки
Поставщик поставляет в магазин товар по определенной цене и
количеству.
Поставщики
находятся
в
разных
городах.
Поставщики
поставляют канцелярские товары. Предполагается, что может существовать
не более одной поставки для комбинации поставщик – товар.
2. Регистратура поликлиники
Поликлиника принимает пациентов по различным заболеваниям.
Пациент может посетить различных специалистов. Ведется учет посещений
пациентов и работы каждого врача.
3. Личная библиотека
Библиотека содержит книги различной тематики. Каждая книга имеет
автора, название, тематику, издательство, год издания. Ведется учет наличия
книги на месте или кому выдана и на какой срок.
Список контрольных вопросов к модулю 2
1. Этапы проектирования базы данных.
2. Базовые понятия модели «сущность-связь».
3. Что такое реляционная база данных?
4. Виды связи между отношениями в реляционной БД.
5. Для чего необходима нормализация отношений?
6. Что такое нормализованное отношение?
7. Какие нормальные формы существуют?
8. Дать определение первой нормальной формы.
9. Дать определение второй нормальной формы.
10. Дать определение третьей нормальной формы.
11. Перечислить типовые операции обработки данных.
7
12. Перечислить операции редактирования данных.
13. Что такое архитектура информационной системы?
14. Как можно представить архитектуру информационной системы?
Литература к модулю 2
1 Карпова Т.С. Базы данных: модели, разработка, реализация. – СПб.:
ПИТЕР, 2002.
2 Амелина Н.И., Мачулина Л.А. Методические указания по курсовому
проектированию по курсу «Базы данных» для студентов механикоматематического факультета вечернего и дневного отделения. – Ростов-наДону, УПЛ РГУ, 1999.
3 Невская Е.С. Программирование в среде СУБД Visual FoxPro.
Учебное пособие. Электронный вариант. 2010. 198 с.
3 Невская Е.С. Базы данных. Часть 1. Методические указания для
студентов 3 и 4 курсов механико-математического факультета. – Ростов-наДону, УПЛ РГУ, 1996.
Модуль 3. Реализация информационной системы
средствами СУБД
Тема 6. Создание проекта информационной системы, базы данных,
структуры таблиц.
Средствами СУБД (использование системного меню) создается проект,
база данных, затем структура каждой таблицы (отношения). Проект
выполняет роль каталога, в котором хранится все, что касается реализации
информационной системы.
Для каждой таблицы БД создается ее структура: состав атрибутов, их
имена, тип данных и размер, ключи таблицы и свойства, определяющие
целостность таблицы и БД.
Создание схемы данных.
8
Тема 7. Ввод и редактирование данных с помощью форм.
Рассматриваются операции просмотра, добавления, изменения и
удаления данных в независимых отношениях и зависимых друг от друга
отношениях.
Тема 8. Реализация запросов и отчетов.
Для реализации запросов и отчетов используется язык SQL.
Тема 9. Реализация интерфейса с использование кнопочных форм и
меню.
Реализация меню с помощью системного меню и с помощью команд
языка программирования.
Интерфейс
пользователя
реализуется
с
помощью
меню
с
использованием мыши и клавиатуры, диалоговых окон для вывода
сообщений и выполнения команд меню, “горячих клавиш” для быстрого
вызова команд, контекстно-зависимой помощи.
Задания к модулю 3
Выполнить проектирование информационной системы для предметных
областей, сформулированных в задании к модулю 2.
Список контрольных вопросов к модулю 3
1. Перечислить базовые типы данных в СУБД.
2. Что такое индекс и индексирование?
3. Каково основное назначение экранных форм?
4. Можно ли включить в форму вычисляемое поле?
5. Что такое отчёты?
6. Что такое конструкторы отчётов?
7. Что такое макет отчёта и какова его структура?
8. Можно ли вставлять в отчёт вычисляемые поля?
9. Какова цель группировки данных в отчёте?
10.Что такое запрос?
9
11.Источник данных для запроса?
12.Можно ли вводить в запрос вычисляемые поля?
13.Что такое параметрический SQL-запрос?
14.Что такое динамический SQL-запрос?
15.В чём разница между сохранением запроса и сохранением результата
запроса?
Литература к модулю 3
1 Попов А.А. Программирование в среде СУБД FoxPro 2.0. Построение
систем обработки данных. – М.: Радио и связь, 1993.
2 Пэдок Р., Петерсен Дж., Тэлмейдж Р., Ренфт Э. Visual FoxPro 6.
Разработка корпоративных приложений. Пер. с англ. – М.:ДМК. 1999.
3 Невская Е.С. Программирование в среде СУБД Visual FoxPro.
Учебное пособие. Электронный вариант. 2010. 198 с.
4 Невская Е.С. Базы данных. Часть 2. Методические указания для
студентов 3 и 4 курсов механико-математического факультета. – Ростов-наДону, УПЛ РГУ, 1997.
Дополнительная литература
1. Бекаревич Ю.Б., Пушкина Н.В. СУБД Access для Windows 95 в
примерах. – СПб.: BHV, 1997.
2 Дунаев В.В. Базы данных. Язык SQL. – СПб.: БХВ-Петербург, 2006.
3 Кузин А.В., Дёмин В.М. Разработка баз данных в системе Microsoft
Access. – М.: ФОРУМ, 2009.
4 Клепнин В.Б., Агафонова Т.П.Visual FoxPro 9.0. – СПб: БХВПетербург, 2007.
5 Моисеенко С.И. , Соболь Б.В. Разработка приложений в MS Access. –
М.: Издательский дом “Вильямс”, 2006.
10
Задания для курсового проекта по базам данных
ЗАДАНИЕ 1
Выполнить проектирование структуры базы данных для конкретной
предметной области по теме курсового проекта.
Список тем курсовых проектов
1.
ТУРАГЕНСТВО
2.
ИЗДАТЕЛЬСТВО
3.
САЛОН КРАСОТЫ
4.
РЕГИСТРАТУРА ЧАСТНОЙ ПОЛИКЛИНИКИ
5.
РЕГИСТРАТУРА САНАТОРИЯ
6.
РОДДОМ
7.
ПУНКТ ПЕРЕЛИВАНИЯ КРОВИ ПРИ БОЛЬНИЦЕ
8.
СЛУЖБА РЕГИСТРАЦИИ ГОСТИНИЦЫ
9.
ФИРМА ПО ПРОДАЖЕ КОМПЬЮТЕРОВ И КОМПЛЕКТУЮЩИХ
10. ПРОДАЖА АВИАБИЛЕТОВ
11. ПРОДАЖА КОСМЕТИКИ ЧЕРЕЗ КОНСУЛЬТАНТОВ
12. КАДРОВОЕ АГЕНСТВО
13. РУКОВОДСТВО ПРЕПОДАВАТЕЛЯМИ РАБОТАМИ СТУДЕНТОВ
14. СЛУЖБА РАСЧЕТОВ ЗА МЕЖДУГОРОДНИЕ ЗВОНКИ
15. ТОРГОВО-ЗАКУПОЧНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ
16. АВТОСАЛОН
17. ПРОДАЖА ПОДЕРЖАНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
18. ПАССАЖИРСКОЕ ГОРОДСКОЕ АВТОПРЕДПРИЯТИЕ
19. МЕЖДУГОРОДНИЕ ПАССАЖИРСКИЕ ПЕРЕВОЗКИ
20. ПРОЕКТНЫЙ НИИ
11
21. АТЕЛЬЕ СПЕЦОДЕЖДЫ
22. РИЭЛТЕРСКАЯ КОНТОРА
23. АССОЦИАЦИЯ КРЕСТЬЯНСКИХ ФЕРМЕРСКИХ ХОЗЯЙСТВ
24. КОМАНДНЫЕ СПОРТИВНЫЕ СОРЕВНОВАНИЯ (ЧЕМПИОНАТ)
ЗАДАНИЕ 2
На основе проекта, созданного в соответствии с заданием 1, выполнить
реализацию информационной системы. Оформить документацию.
Структура отчета по курсовому проекту
Задание на разработку курсового проекта
1. Описание предметной области
2. Проектирование базы данных
2.1. Объекты предметной области
2.2. Построение ER – модели
2.3. Реляционная модель
3. Проектирование информационной системы
3.1. Функции информационной системы
3.2. Архитектура информационной системы
4. Реализация информационной системы
5.1. Средства реализации
5.2. Создание проекта, базы данных, структуры таблиц
5.3. Интерфейс информационной системы
5.4. Реализация алгоритмов обработки данных
Приложения
Приложение 1. Руководство пользователя информационной системы
Приложение 2. Тексты запросов и процедур обработки данных
Литература
12