1. Введение. 1.1. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

1. Введение.
1.1. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.
В результате изучения дисциплины «Базы данных» студенты должны:
- знать назначение и основные компоненты системы баз данных;
иметь представление о современных системах управления базами данных (СУБД);
владеть понятиями уровня представления баз данных, схемы и подсхемы, модели
данных, схема отношения;
- знать иерархическую, сетевую и реляционную модели данных;
- изучить язык манипулирования данными для реляционной модели;
- изучить понятия реляционной алгебры и язык SQL;
- освоить проектирование реляционной модели базы данных, применяя аппарат
функциональных зависимостей, декомпозицию отношений, проектирование с
использованием метода «сущность-связь»;
- изучить одну из современных СУБД;
освоить создание и модификацию базы данных, создание форм и отчетов;
- изучить физическую организацию базы данных, принципы хешированных,
индексированных файлов;
- изучить принципы защиты баз данных, принципы сохранения целостности и
сохранности баз данных.
1.2. Требования к уровню подготовки для освоения дисциплины:
Для освоения дисциплины «Базы данных» требуется общий уровень подготовки слушателя по
следующим дисциплинам: «Информатика», «Программирование на языке высокого уровня»,
«Структуры и алгоритмы обработки данных», «Операционные системы».
2. Цели и задачи преподавания и изучения дисциплины.
Целью изучения дисциплины является изучение и практическое освоение методов создания баз
данных и их последующая эксплуатация. Рассмотрение теоретических и прикладных вопросов
применения современных систем управления базами данных.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы.
Таблица 1 — Состав и объем дисциплины
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции (Л)
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа (СРС)
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
Вид итогового контроля
Всего
ГОС
140
План
140
94
68
9
17
46
кр
зач, экз
Распределение по
семестрам в часах
VI
140
94
68
9
17
46
кр
зач, экз
4. Содержание дисциплины.
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
Таблица 2 — Разделы дисциплины, виды и объем занятий
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Наименование разделов,
тем дисциплины
Введение в теорию баз данных
Модели данных
Реляционная модель баз данных
Проектирование реляционных баз данных
Семантическое моделирование данных
Локальные базы данных
Язык баз данных SQL
Удаленные базы данных
Физическая организация баз данных
Методы специальной обработки
Итого
Объем в часах по видам
Всего
Л
ПР
ЛР
СРС
7
10
14
27
8
12
26
16
8
12
140
4
6
8
16
4
4
12
4
4
6
68
1
2
5
2
4
6
6
9
17
2
4
4
6
2
4
8
6
4
6
46
4.2. Содержание разделов и тем дисциплины
Раздел 1. Введение в теорию баз данных
Цель и задачи дисциплины. Обзор литературы. Предмет дисциплины, содержание, объем,
роль в дальнейшем обучении и практической работе; краткий обзор литературы. Понятие базы
данных (БД). Типы баз данных. Назначение и основные компоненты системы баз данных.
Уровни представления баз данных. Понятия схемы и подсхемы. Области применения систем с
базами данных. Роль и место СУБД в прикладных системах. Основные функции СУБД.
Взаимодействие СУБД с другими компонентами программного обеспечения. История развития
СУБД, Обзор современных СУБД.
Раздел 2. Модели данных
Понятие модели данных. Основные модели данных: иерархическая, сетевая, реляционная,
объектно-реляционная, объектно-ориентированная и их типы структур.
Раздел 3. Реляционная модель баз данных
Базовые понятия реляционных баз данных. Фундаментальные свойства отношений.
Ограничения целостности.
Реляционная алгебра. Замкнутость реляционной алгебры. Теоретико-множественные операции
реляционной алгебры: объединение, пересечение, разность, декартово произведение.
Специальные реляционные операции: проекция, селекция, соединение, деление. Операция
переименования. Реляционное исчисление. Кортежные переменные и правильно построенные
формулы.
Раздел 4. Проектирование реляционных баз данных
Функциональные зависимости. Понятие функциональной зависимости. Замыкание множества
функциональных зависимостей. Аксиомы Армстронга. Замыкание множества атрибутов.
Минимальное покрытие множества функциональных зависимостей.
Декомпозиции без потерь и декомпозиция, сохраняющая функциональные зависимости.
Корректные и некорректные декомпозиции отношений. Теорема Хита. Диаграммы
функциональных зависимостей.
Теория нормальных форм. Основные свойства нормальных форм. Избыточность данных и
аномалии, как следствие избыточности в схемах баз данных. Зависимости между атрибутами и
их выявление. Первая, вторая и третья нормальные формы. Нормальная форма Бойса-Кодда.
Алгоритм построения схемы базы данных в форме Бойса-Кодда. Многозначные зависимости и
четвертая нормальная форма. Зависимости соединения и нормальная форма проекции соединения.
Раздел 5. Семантическое моделирование данных
Диаграммы «сущность-связь» fER-диаграммы). Основные понятия ER-диаграмм. Нормальные
формы ER-диаграмм. Получение реляционной схемы из ER-диаграмм.
Раздел 6. Локальные базы данных
Нормализация схемы базы данных. Создание таблиц базы данных. Создание полей. Описание
ограничений на значения полей. Ограничение ссылочной целостности. Создание индексов.
Задание языкового драйвера. Навигационный способ доступа к данным, операции
модификации, переименования и удаления таблиц. Ввод данных в таблицы, экранные формы.
Перемещение по данным в таблице. Сортировка, фильтрация и поиск данных. Работа со
связанными таблицами. Отчеты, группирование данных в отчетах. Запросы (виртуальные
таблицы, представления). Разработка пользовательского интерфейса. Граф диалога прикладной
программы. Схема работы прикладной программы. Разработка прикладных программ с
использованием встроенных алгоритмических языков, программ загрузки и обновления базы.
Использование пакетов прикладных программ для обработки данных, хранимых в базе.
Раздел 7. Язык баз данных SQL
Архитектура клиент-сервер. Определение схемы отношения в SQL. Определение типов данных.
Определение ограничений целостности данных. Определение ограничений ссылочной
целостности. Средства языка SQL для изменения схемы базы данных, для выборки и
манипулирования данными. Запросы в SQL. Подзапросы. Индексы. Определение
пользовательских представлений. Соединение отношений. Рекурсия в SQL. Ограничения и
триггеры в SQL. Транзакции, триггеры и курсоры в SQL. Защита и авторизация пользователя,
роли и привилегии.
Раздел 8. Удаленные базы данных
Принципы работы с клиент-серверными СУБД. Сеанс связи приложения с СУБД. Транзакции.
Использование храним процедур. Использование триггеров. Проверка состояния баз данных.
Управление доступом пользователей. Работа с несколькими базами данных в одном
приложении. Совместная работа нескольких приложений. Универсальный способ доступа к
данным с использованием протокола ODBC (Open DataBase Connectivity). Динамический обмен
данными между приложениями - технология DDE (Dynamic Data Exchange). Связывание и
внедрение объектов - технология OLE (Object Linking and Embedding). Многоуровневые
приложения. Разработка многоуровневых приложений для доступа к СУБД с использованием
сервера транзакций. Создание распределенных многопользовательских приложений для
Интернета, доступ к данным из приложений Web-сервера.
Раздел 9. Физическая организация баз данных
Списковые структуры. Последовательное и связанное распределение памяти. Организация
данных с использованием древовидных и сетевых структур в памяти ЭВМ. Организация
структур данных с вынесенными указателями. Модель внешней памяти. Методы организации
файловых систем. Хешированные и индексированные файлы. Плотный и неплотный индексы.
В-деревья. Инвертированные структуры файлов. Методы организации поиска данных в базе.
Раздел 10. Методы специальной обработки
Администрирование баз данных. Методы обеспечения целостности данных. Методы
обеспечения защиты данных в базе. Методы восстановления баз данных. Методы управления
параллелизмом. Методы оптимизации запросов. Методы организации параллельных процессов
обработки в базе данных.
5. Лабораторные работы (практикум).
5.1. Объем и содержание лабораторных работ, характер занятий и их цель.
Таблица 3 — Состав и объем лабораторного практикума
Номер
работы
Номер
раздела
1
1
2
6
3
4
7
8
Наименование и краткое содержание
лабораторной работы
Инсталляция и настройка параметров СУБД и среды
разработки.
Создание локальной базы данных и приложения (ввод и
модификация данных в базу, разработка экранных форм,
запросов, отчетов и прикладной программы). Поиск,
фильтрация и сортировка данных в базе.
SQL, Создание баз данных и обработка запросов.
Создание удаленной базы данных и клиент-серверного
приложения. Доступ к базе данных из приложения Web-сервера.
ИТОГО
Кол-во
часов
1
4
6
6
17
6. Практические занятия.
6.1. Объем и содержание практических работ, характер занятий и их цель.
Таблица 4 — Состав и объем практикума
Номер
работы
Номер
раздела
1
3
2
4
3
4
4
5
Наименование и краткое содержание
практической работы
Понятие отношения. Основные операции реляционной
алгебры. Решение задач на построение выборок из отношений с
использованием операции селекции, проекции, соединения,
деления,
теоретико-множественных
операций
над
отношениями.
Понятие
функциональной
зависимости.
Примеры
функциональных зависимостей. Аксиомы Армстронга.
Понятие выводимой из других функциональной зависимости.
Примеры вводимых зависимостей. Понятие и построение
минимального покрытия множества функциональных
зависимостей.
Первая, вторая, третья нормальные формы. Алгоритм синтеза
схемы базы данных в третьей нормальной форме. Пример
построения схемы базы данных в третьей нормальной форме.
Понятие нормальной формы Бойса-Кодда.
Элементы диаграммы «сущность-связь». Использование
ди аграммы
«с ущ н ость -связ ь »
для
построения
функциональных зависимостей. Диаграмма «сущность-связь»,
как основной элемент разработки схемы базы данных.
ИТОГО
Кол-во
часов
2
2
3
2
9