Управление данными

Сентябрь 4, 2022

Главная
Информатика
Управление данными

Содержание

2. Программа курса (ГОС) Основные понятия банков данных и знаний Информация и данные Предметная область банка данных
3. Программа курса (ГОС) Архитектура банка данных Инфологическое проектирование базы данных Выбор модели данных Иерархическая, сетевая и
4. Литература Карпова Т.С. Базы данных: модели, разработка, реализация : Учебник для вузов. — СПб.: Питер, 2001
5. Информационные системы с точки зрения управления данными Информация и данные Развитие систем и средств управления данными
6. Информационные системы Информационная система (ИС) — программно-аппаратный комплекс, предназначенный для хранения и обработки информации какой-либо предметной
7. Сферы применения ИС Классификация ИС по сфере применения: экономические медицинские географические
8. Информация и данные Информация — любые сведения о каком-либо событии, сущности, процессе и т.п., являющиеся объектом
9. Информация и данные Данные — информация, фиксированная в определенной форме, пригодной для последующей обработки, хранения и
10. Информация и данные Информация = данные + смысл
11. Информация и данные Информация не является статичным объектом – она динамически меняется и существует только в
12. Аспекты проектирования ИС Два аспекта рассмотрения понятий и проектирования ИС: инфологический даталогический
13. Инфологическое проектирование Рассматривается смысловое содержание данных независимо от способа их представления в памяти. О каких объектах
14. Инфологическое проектирование На этапе инфологического проектирования выделяется часть реального мира, определяющая информационные потребности системы, т.е. ее
15. Даталогическое проектирование На этапе даталогического проектирования рассматриваются вопросы представления данных в памяти информационной системы: формы представления
16. Развитие управления данными Ручная обработка данных (4000 г. до н. э. – 1900) Носители данных: глина,
17. Развитие управления данными Автоматизированная обработка информации с перфокартами (1900-1955)
18. Применение вычислительной техники Первое направление: применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов Второе направление: использование средств
19. Развитие управления данными Программируемое оборудование обработки записей (1955-1970) Носители данных: магнитные ленты и барабаны
20. Развитие управления данными Программируемое оборудование обработки записей язык программирования COBOL модель обработки записей на основе файлов
21. Системы управления файлами Переход к использованию централизованных систем управления файлами Файл — это именованная область внешней
22. Системы управления файлами Система управления файлами берет на себя: распределение внешней памяти отображение имен файлов в
23. Развитие управления данными Оперативные сетевые базы данных (1965-1980) Носители данных: жесткие магнитные диски
24. Развитие управления данными Наличие аппаратного обеспечения — устройств внешней памяти: жестких магнитных дисков Наличие системного программного
25. Развитие управления данными Оперативные сетевые базы данных: использование консольных терминалов с интерактивным режимом доступа и центральной
26. Развитие управления данными Реляционные базы данных простота и эффективность использования простота проектирования и программирования наглядность (табличная
27. Развитие управления данными Эпоха персональных компьютеров (1980-1995-…) Мощность и доступность персональных компьютеров Широкое использование настольных (desktop)
28. Распределенные базы данных Проблема согласованности (синхронизации) данных, хранящихся и обрабатывающихся в разных местах Развитие сетевых технологий:
29. Развитие управления данными Мультимедийные базы данных (1995-...) Объектно-ориентированный подход
30. Перспективные направления и задачи Определение моделей данных для новых типов (например, пространственных, графических) и их интеграция
31. Перспективные направления и задачи Автоматическое обнаружение тенденций данных, их структур и аномалий (Data Mining: интеллектуальный анализ
32. Тема 2. Основные понятия о базах данных, банках данных и СУБД Основные понятия и определения (БнД,
33. База данных База данных (БД) (англ. data base) — именованная совокупность структурированных данных, отражающая состояние объектов
34. Система управления базами данных Система управления базами данных (СУБД) (англ. DBMS — Data Base Management System)
35. Банк данных В узком смысле: В широком смысле: Банк данных (БнД) — это автоматизированная ИС, включающая
36. Роль и место банков данных в ИС
37. Преимущества использования БД Компактность Быстродействие Низкие трудозатраты Актуальность информации Защита данных
38. Преимущества использования БД Централизованное управление данными: возможность совместного доступа к данным сокращение избыточности данных устранение противоречивости
39. Независимость данных
40. Архитектура баз данных Архитектура ANSI/SPARC (Трехуровневая модель) ANSI American National Standards Institute SPARC Study Group on
41. Трехуровневая модель ANSI/SPARC
42. Жизненный цикл банка данных
43. Пользователи банка данных Конечные пользователи (параметристы) Разработчики (прикладные программисты) и администраторы приложений Администраторы банка данных
44. Группа администратора БнД Системные аналитики Проектировщики структур данных Проектировщики технологических процессов обработки данных Системные и прикладные
45. Тема 3. Основные модели данных Понятие модели данных Классификация моделей данных Иерархическая модель Сетевая модель Реляционная
46. Понятие модели данных Модель данных — это некоторая абстракция, которая, будучи приложена к конкретным данным, позволяет
47. Классификация моделей данных
48. Классификация моделей данных
49. Даталогические модели
50. Теория графов
51. Иерархическая модель: дерево
52. Иерархическая модель: дерево Корневое дерево как ориентированный граф определяется следующим образом: имеется единственная особая вершина, называемая
53. Иерархическая модель: дерево
54. Иерархическая модель: понятия Основными информационными единицами в иерархической модели являются: поле сегмент база данных (БД)
55. Иерархическая модель: понятия Поле — минимальная, неделимая единица данных, доступная пользователю с помощью СУБД. Тип сегмента
56. Иерархическая модель: сегменты
57. Иерархическая модель: сегменты
58. Иерархическая модель: физическая БД Схема иерархической БД представляет собой совокупность отдельных деревьев (лес) Каждое дерево в
59. Иерархическая модель: примеры
60. Иерархическая модель: примеры
61. Иерархическая модель: примеры
62. Иерархическая модель: операции Примеры операция манипулирования данными: Найти указанное дерево БД Перейти от одного дерева к
63. Иерархическая модель: операции Для поиска нужного сегмента используются навигационные операции — выполняется обход дерева При вводе
64. Иерархическая модель: выводы Достоинства: легкость реализации простота и наглядность представления данных простота оценки характеристик БД Недостатки:
65. Сетевая модель: понятия CODASYL (Conference of Data System Languages) Базовые объекты сетевой модели: элемент данных (=
66. Сетевая модель: набор
67. Сетевая модель: примеры
68. Сетевая модель: наборы
69. Сетевая модель: примеры
70. Сетевая модель: примеры
71. Сетевая модель: связь M:M
72. Сетевая модель: операции Сетевая модель также является навигационной Предусмотрены операции не только с узлами графа (записями
73. Сетевая модель: операции Найти конкретную запись в наборе (по условию) Перейти от владельца набора к первому
74. Сетевая модель: выводы Достоинства: простота реализации связей М:М поддержка любых структур данных (произвольной сложности) экономичность Недостатки:
75. Реляционная модель Американский математик Э. Ф. Кодд в 1970 году впервые сформулировал основные понятия и ограничения
76. Реляционная модель: аспекты Три аспекта данных реляционной модели: объекты данных (структура данных) целостность данных обработка данных
77. Реляционная модель: понятия Основные понятия реляционных БД: тип данных домен атрибут кортеж первичный ключ отношение схема
78. Реляционная модель: домен Домен представляет собой именованное множество атомарных значений одного типа Домены являются общими совокупностями
79. Реляционная модель: отношение Отношение удобно представить в виде таблицы, столбцы которой соответствуют вхождениям доменов в отношение,
80. Реляционная модель: отношение Отношение содержит две части: заголовок и тело: Заголовок — это строка заголовков столбцов.
81. Реляционная модель: схемы Схемы двух отношений называются эквивалентными, если они имеют одинаковую степень и возможно такое
82. Реляционная модель: отношение Тело отношения содержит множество кортежей Каждый кортеж содержит множество пар Отношение — это
83. Реляционная модель: ключи Ключ — атрибут, значение которого однозначно идентифицирует кортежи. Если кортежи идентифицируются только сцеплением
84. Реляционная модель: ключи Основные свойства ключей: Уникальность Наличие значений (NOT NULL) Дополнительные свойства: Компактность Стабильность
85. Реляционная модель: ключи Виды ключей: Естественный ключ — один или несколько атрибутов отношения, удовлетворяющие основным свойствам
86. Реляционная модель: пример
87. Реляционная модель: пример Схема отношения (заголовок): { , , , , , }
88. Реляционная модель: пример Тело отношения (один из кортежей): { , , , , , }
89. Реляционная модель: свойства Свойства реляционных таблиц (отношений): Каждый элемент таблицы (атрибут) содержит один элемент данных Каждый
90. Реляционная модель: свойства Отличие обычной таблицы от отношения: атомарность значений атрибутов
91. Реляционная модель: пример Пример использования суррогатных ключей:
92. Реляционная модель: связи (задача) Задача: требуется добавить к таблице Clients столбец с номерами телефонов. Большинство людей
93. Реляционная модель: связи (примеры)
94. Реляционная модель: связи (пример)
95. Реляционная модель: связи (понятия) Реляционная модель представляет базу данных в виде множества взаимосвязанных отношений В каждой
96. Реляционная модель: связи (понятия) В основном отношении для связи используется родительский ключ (parent) отношения В качестве
97. Реляционная модель: связи (типы) Типы связей: «один ко многим» (1:M) «один к одному» (1:1) «многие ко
98. Реляционная модель: связи (пример) PRIMARY KEY отношения «Сотрудник» атрибут Паспорт является FOREIGN KEY для отношения «Карьера»
99. Реляционная модель: целостность Целостность данных — правильность данных в любой момент времени при манипулировании данными: структурная
100. Реляционная модель: целостность Структурная целостность подразумевает, что реляционная СУБД может работать только с реляционными отношениями Требования
101. Реляционная модель: целостность Языковая целостность состоит в том, что реляционная СУБД должна обеспечивать языки описания и
102. Реляционная модель: целостность Ссылочная целостность обеспечивает поддержание целостности по ссылкам при установлении связи между отношениями Требование
103. Реляционная модель: целостность Требование ссылочной целостности: то есть значение внешнего ключа должно либо: быть равным значению
104. Реляционная модель: целостность Для каждого внешнего ключа нужно решить: Может ли данный внешний ключ принимать неопределенные
105. Реляционная модель: целостность При удалении возможно три варианта: Каскадирование удаления Ограничение удаления Установка неопределенных значений для
106. Реляционная модель: целостность Что произойдет при попытке ОБНОВЛЕНИЯ родительского ключа основного отношения, на который ссылается некоторый
107. Реляционная модель: целостность Семантическая целостность задается разработчиком посредством задания ограничений для свойств атрибутов Виды ограничений: уникальность
108. Реляционная модель: операции
109. Реляционная алгебра: совместимость по типу Два отношения совместимы по типу, если у них эквивалентные схемы: если
110. Реляционная алгебра: совместимость по типу
111. Реляционная алгебра: объединение Объединение: Объединением двух совместимых по типу отношений А и В называется отношение, содержащее
112. Реляционная алгебра: объединение Пример:
113. Реляционная алгебра: пересечение Пересечение: Пересечением двух совместимых по типу отношений А и В называется отношение, содержащее
114. Реляционная алгебра: пересечение Пример:
115. Реляционная алгебра: вычитание Вычитание: Вычитанием двух совместимых по типу отношений А и В называется отношение, содержащее
116. Реляционная алгебра: вычитание Примеры:
117. Декартово произведение: Декартовым произведением двух отношений А и В называется отношение, содержащее всевозможные кортежи, являющиеся сочетанием
118. Реляционная алгебра: декартово пр-е Пример:
119. Ограничение: (выборка, фильтрация) Ограничением, заданным на отношении А в виде условного выражения α, называется отношение, содержащее
120. Реляционная алгебра: ограничение Примеры:
121. Реляционная алгебра: проекция Проекция: Проекцией отношения A по атрибутам X, Y, …, Z, где каждый из
122. Реляционная алгебра: проекция Примеры:
123. Реляционная алгебра: соединение Естественное соединение: Естественным соединением отношений A и B, имеющим один или несколько общих
124. Реляционная алгебра: соединение Пример естественного соединения:
125. Реляционная алгебра: соединение Пример условного соединения:
126. Реляционная модель: замкнутость Свойство замкнутости операций реляционной алгебры: Результат каждой операции над отношением также является отношением.
127. Реляционная модель: выводы Достоинства: простота и наглядность представления простота проектирования и программирования гибкость теоретическое обоснование защищенность
128. Тема 4. Проектирование баз данных Жизненный цикл БД Этапы проектирования БД Системный анализ предметной области Инфологическое
129. Жизненный цикл баз данных
130. Этапы проектирования БД
131. Системный анализ предметной области Цель: провести подробное словесное описание объектов предметной области и реальных связей между
132. Системный анализ предметной области Системный анализ должен включать: подробное описание информации об объектах предметной области формулировку
133. Пример описания предметной области Задача: требуется разработать ИС для автоматизации учета получения и выдачи книг в
134. Параметры, характеризующие каждую книгу: уникальный шифр название фамилии авторов (могут отсутствовать) место издания (город) издательство год
135. На каждого читателя в картотеку заносятся следующие сведения: уникальный номер читательского билета фамилия, имя, отчество домашний
136. Каждый экземпляр книги имеет: уникальный инвентарный номер шифр книги, который совпадает с уникальным шифром из описания
137. Предусмотреть следующие ограничения : Книга может не иметь ни одного автора В библиотеке должны быть записаны
138. С данной ИС должны работать следующие группы пользователей: библиотекари читатели администрация библиотеки Затем необходимо определить, какие
139. Инфологическое моделирование Инфологическое проектирование связано с представлением семантики предметной области в модели базы данных Инфологическое описание
140. Модель «сущность-связь» Модель «сущность-связь» (Entity-Relationship model, ER-модель) ER-модель является концептуальной моделью, т.е. не учитывает особенности конкретной
141. Модель «сущность-связь»: понятия В основе ER-модели лежат следующие базовые понятия: Сущности Атрибуты Связи
142. Модель «сущность-связь»: сущность Сущность — это реальный или представляемый объект, информация о котором должна сохраняться в
143. Модель «сущность-связь»: атрибуты Объект имеет свой набор атрибутов — характеристик, определяющих свойства данного объекта Атрибут должен
144. Модель «сущность-связь»: сущность
145. Модель «сущность-связь»: сущность
146. Модель «сущность-связь»: связь Связь — это ассоциация, установленная между несколькими сущностями и показывающая, как взаимодействуют сущности
147. Модель «сущность-связь»: связь Связь может существовать: между двумя разными сущностями (бинарная связь) между n сущностями (n-арная
148. Модель «сущность-связь»: связь
149. Модель «сущность-связь»: связь Степень связи — число экземпляров сущностей, которое может быть ассоциировано через связь с
150. Степени бинарных связей: один-к-одному (1:1) один-ко-многим (1:M) многие-ко-многим (M:N) Модель «сущность-связь»: связь
151. Модель «сущность-связь»: связь Класс принадлежности входящих в связь сущностей: Связь любого из типов может быть обязательной,
152. Модель «сущность-связь»: связь Связь степени 1, необязательный класс Связь степени 1, обязательный класс Связь степени N,
153. Модель «сущность-связь»: примеры Примеры связей один-к-одному:
154. Модель «сущность-связь»: примеры Примеры связей один-ко-многим:
155. Модель «сущность-связь»: связь Если существование сущности x зависит от существования сущности y, то x называется зависимой
156. Модель «сущность-связь»: примеры Примеры связей многие-ко-многим: Между одними и теми же сущностями могут существовать несколько связей:
157. Модель «сущность-связь»: построение Этапы построения диаграммы «сущность-связь»: Определение списка сущностей выбранной предметной области Определение списка атрибутов
158. Модель «сущность-связь»: пример Задача: построить диаграмму, отображающую связь данных для информационной системы учета продажи продуктов в
159. Модель «сущность-связь»: пример Составим список сущностей с их атрибутами: Сущность «Продукты» Код продукта – уникальный идентификатор,
160. Модель «сущность-связь»: пример Сущность «Поставщики» Код поставщика – уникальный идентификатор, ключевой атрибут Поставщик – название организации
161. Модель «сущность-связь»: пример Сущность «Продажи» Дата продажи Код продукта – какой именно продукт был продан Количество
162. Модель «сущность-связь»: пример Сущность «Города» Код города – уникальный идентификатор, ключевой атрибут Город – название города
163. Модель «сущность-связь»: пример Рассмотрим связи, существующие между сущностями: Связь M:N «Поставляют» между сущностями Продукты и Поставщики
164. Модель «сущность-связь»: пример Связь «Поставляют» имеет следующие атрибуты: Дата поставки Код поставщика – какой поставщик поставил
165. Модель «сущность-связь»: пример Связь M:N «Заказаны» между сущностями Продукты и Поставщики Дата заказа Код поставщика –
166. Модель «сущность-связь»: пример Связи между сущностями Продукты и Поставщики:
167. Модель «сущность-связь»: пример Связь N:1 «Происходят» между сущностями Продажи и Продукты Связь N:1 «Находятся» между сущностями
168. Модель «сущность-связь»: пример
169. Инфологическое моделирование: CASE CASE-средства Computer-Aided System (Software) Engineering CASE-средства обеспечивают поддержку технологий автоматизированного проектирования, разработки и
170. Инфологическое моделирование: CASE
171. Алгоритм перехода к реляционной модели Каждой сущности модели «сущность-связь» ставится в соответствие отношение реляционной модели Каждый
172. Первичный ключ сущности становится первичным ключом соответствующего отношения В каждое отношение, соответствующее сущности со стороны «многие»
173. Для моделирования необязательного и обязательного класса принадлежности: у атрибутов сущности необязательного класса принадлежности, соответствующих внешнему ключу,
174. Разрешение связей типа M:N: Связи становится в соответствие новое отношение, имеющее атрибуты, которые в сущностях являются
175. Пример перехода к реляционной модели Пример преобразования модели «сущность-связь» к реляционной модели: В указанной модели мы
176. Пример перехода к реляционной модели
177. Пример перехода к реляционной модели
178. Пример перехода к реляционной модели Схема отношения «Продукты»
179. Пример перехода к реляционной модели Схема отношения «Поставщики»
180. Пример перехода к реляционной модели Схема отношения «Продажи»
181. Пример перехода к реляционной модели Схема отношения «Города»
182. В примере две связи имеют степень M:N. Это связи Поставляют и Заказаны. Следовательно, дополнительно появляются еще
183. Пример перехода к реляционной модели Схема отношения «Поставки»
184. Пример перехода к реляционной модели Схема отношения «Заказы»
185. Пример перехода к реляционной модели Окончательный вариант реляционной модели (Схемы БД)
186. Даталогическое проектирование Цель даталогического проектирования: разработка корректной схемы БД в терминах выбранной СУБД Основой анализа корректности
187. Даталогическое проектирование
188. Даталогическое проектирование После нормализации схемы БД и окончательного выбора СУБД выполняется: Описание концептуальной схемы БД в
189. Проектирование схемы БД Проектирование схемы БД может быть выполнено двумя путями: путем декомпозиции (разбиения): путем последовательной
190. Нормализация базы данных Нормализация — это процесс преобразования отношения в состояние, обеспечивающее лучшие условия выборки, добавления,
191. Нормальные формы первая нормальная форма (1NF) вторая нормальная форма (2NF) третья нормальная форма (3NF) нормальная форма
192. Свойства нормальных форм Каждой нормальной форме соответствует определенный набор ограничений Основные свойства нормальных форм: каждая следующая
193. Первая нормальная форма Отношение находится в первой нормальной форме, если значения всех его атрибутов атомарны.
194. Первая нормальная форма: пример
195. Первая нормальная форма: пример
196. Недостатки первой нормальной формы избыточность — многократное повторение информации в столбцах данных аномалии модификации (обновления) данных
197. Избыточность данных: пример
198. Функциональная зависимость Атрибут Y некоторого отношения функционально зависит от X (атрибуты могут быть составными), если в
199. Полная функциональная зависимость Неключевой атрибут функционально полно зависит от составного ключа, если он функционально зависит от
200. Вторая нормальная форма Отношение (таблица) находится во 2НФ, если оно находится в 1НФ, и каждый неключевой
201. Вторая нормальная форма Если какой-либо атрибут зависит от части составного первичного ключа, то необходимо: создать новое
202. Вторая нормальная форма
203. Вторая нормальная форма: пример
204. Определение неполных ФЗ Составление таблицы-опросника: КЛ – ключевые атрибуты, НК – неключевые атрибуты
205. Транзитивная зависимость Транзитивная функциональная зависимость: Пусть A ,B, C – три атрибута некоторого отношения R. Схема
206. Третья нормальная форма Отношение находится в 3НФ, если оно находится во 2НФ и каждый неключевой атрибут
207. Третья нормальная форма
208. Третья нормальная форма: пример
209. Определение транзитивных ФЗ Составление таблицы-опросника: НК – неключевые атрибуты
210. Тема 6. Приложения и системы управления базами данных Прохождение запроса к БД Основные функции СУБД Режимы
211. Схема прохождения запроса к БД
212. Основные функции СУБД Определение схемы данных Манипулирование данными Оптимизация и выполнение запросов Обеспечение независимости данных Защита
213. Режимы работы с БД
214. Архитектуры приложений Централизованная архитектура (монолитное приложение) Двухзвенная архитектура («файл-сервер» или «клиент-сервер») Трехзвенная архитектура
215. Централизованная архитектура Автономная работа (все размещено на одном компьютере) Главный недостаток: невозможна параллельная работа нескольких пользователей
216. Централизованная архитектура Примеры СУБД с централизованной архитектурой (70-80-е года): Первые версии Oracle Первые версии DB2 Первые
217. Распределенная обработка данных Система распределенной обработки данных — система, обеспечивающая параллельный доступ пользователей компьютерной сети к
218. Двухзвенная архитектура Сервер — логический процесс, обеспечивающий обслуживание других процессов Клиент — логический процесс, посылающий серверу
219. Уровни приложения Presentation Logic Business Logic Database Logic Database Manager System Processing Служебные функции
220. Уровни приложения
221. Модель «File Server» (FS) Модель файлового сервера
222. Модель «File Server» Основные свойства: Выделяется файл-сервер для реализации услуг по обработке файлов Сервер передает СУБД,
223. Модель «File Server» Преимущества: разделение монолитного приложения на два взаимодействующих процесса (клиент и сервер) простота архитектуры,
224. Модель «File Server» Примеры файл-серверных СУБД: dBase Microsoft Access FoxPro и Visual FoxPro Paradox Clipper
225. Модель «Remote Data Access» (RDA) Модель удаленного доступа к данным Сервер БД — логический процесс, отвечающий
226. Модель «Remote Data Access» Основные свойства: Коды компонента представления и прикладного компонента совмещены и выполняются на
227. Модель «Remote Data Access» Преимущества: процессор сервера загружается операциями обработки данных уменьшается загрузка сети (передача только
228. Модель «Database Server» (DBS) Модель сервера баз данных
229. Модель «Database Server» Основные свойства: Использования механизма хранимых процедур и триггеров, как средство программирования SQL-сервера Компонент
230. Хранимые процедуры Хранимая процедура — фрагмент программного кода, который хранится на сервере БД и выполняется по
231. Триггеры Триггер базы данных — это хранимая процедура особого типа, которая вызывается при наступлении определенного события
232. Модель «Database Server» Преимущества: низкие требования к клиенту («тонкий» клиент) возможность централизованного администрирования централизованное управление и
233. Примеры RDA- и DBS-СУБД Примеры СУБД, реализующих синтез RDA- и DBS-моделей: Oracle MS SQL Server DB2
234. Трехзвенная архитектура Модель «Application Server» (AS) (модель сервера приложений)
235. Трехзвенная архитектура Основные свойства: Клиент отвечает только за интерфейс пользователя Прикладные функции (бизнес-логика) выделены как важнейший
236. Трехзвенная архитектура Преимущества: «Тонкий» клиент (чаще всего web-клиент) Централизованное управление приложениями (настройка, обновление) Безопасность на уровне
237. Модель «Application Server» Примеры серверов приложений: Java application servers Apache Geronimo Glassfish Application Server (Sun) WebSphere
238. Понятие транзакции Транзакция — законченная совокупность действий, которая может быть: либо полностью выполнена COMMIT (фиксация изменений)
239. Пример транзакции /*Перевод денег со счета А на счет В*/ BEGIN TRANSACTION; UPDATE account A; /*Списание
240. Свойства транзакций Требования ACID: Атомарность (Atomicity) Согласованность (Consistency) Изолированность (Isolation) Долговечность (Durability)
241. Модель транзакций ANSI/ISO
242. Журнализация транзакций Журнал транзакций — системная структура, хранящая информацию об изменениях базы данных Цель журнализации: обеспечение
243. Восстановление базы данных Индивидуальный откат транзакции Восстановление после внезапной потери содержимого оперативной памяти (мягкий сбой) Восстановление
244. Журналы транзакций Варианты ведения журналов транзакций: Для каждой транзакции поддерживается отдельный локальный журнал изменений БД и
245. Пример журнала транзакций
246. Тема 7. Знания, интеллектуальные банки и базы знаний (на самостоятельное изучение) Направления развития искусственного интеллекта, представление
247. Представление знаний и разработка систем, основанных на знаниях Разработка естественно-языковых интерфейсов и машинный перевод Распознавание образов
248. Данные — это отдельные факты, характеризующие объекты, процессы и явления в предметной области, а также их
249. Знания — это выявленные закономерности предметной области (принципы, связи, законы), позволяющие решать задачи в конкретной предметной
250. информация = данные + смысл знание = информация + цель Знания — это система информации, обеспечивающая
251. Особенности знаний Для знаний (в отличие от данных) характерно: Интерпретируемость Наличие классифицируемых отношений Наличие ситуативных связей
252. Классификация знаний Знания бывают: поверхностными — знания о видимых взаимосвязях между отдельными событиями и фактами в
253. Иерархическая структура обработки информации
254. Банки и базы знаний Банк знаний (БнЗ) — это информационная система представления знаний, ядром которой является
255. Информационная модель системы представления знаний
256. Экспертные системы Наибольшее применение на практике находит такая разновидность БнЗ, как экспертные системы (ЭС) Экспертные системы
257. Структура экспертной системы
258. Задачи, решаемые экспертными системами Интерпретация данных Диагностика Мониторинг Проектирование Прогнозирование Планирование Обучение Управление Поддержка принятия решений
260. Скачать презентацию

Слайд 2

Программа курса (ГОС)
Основные понятия банков данных и знаний
Информация и данные
Предметная область

банка данных
Роль и место банков данных в информационных системах
Пользователи банков данных
Преимущества централизованного управления данными
База данных как информационная модель предметной области
Система управления базой данных (СУБД)
Администратор базы данных;

Слайд 3

Программа курса (ГОС)
Архитектура банка данных
Инфологическое проектирование базы данных
Выбор модели

данных
Иерархическая, сетевая и реляционная модели данных, их типы структур, основные операции и ограничения
Представление структур данных в памяти ЭВМ
Современные тенденции построения файловых систем
Обзор промышленных СУБД
Тенденции развития банков данных

Слайд 4

Литература
Карпова Т.С. Базы данных: модели, разработка, реализация : Учебник для вузов.

— СПб.: Питер, 2001 . — 304 с.
Ю.А. Григорьев, Г.И. Ревунков Банки данных: Учебник для вузов. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. — 320 с.
Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных, 8-е издание.: Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильямс», 2005. — 1328 с.
Краморенко Н.В. Базы данных: Учебное пособие. — Владивосток: ТИДОТ ДВГУ, 2004. — 85 с.
Кузнецов С.Д. Введение в реляционные базы данных. — http://www.intuit.ru/department/database/rdbintro/
Швецов В.И. Базы данных. — http://www.intuit.ru/department/database/databases/
http://citforum.ru/database/
Грабер М. SQL.: Пер. с англ. — М.: Изд-во «Лори», 2003. — 644 с.

Слайд 5

Информационные системы с точки зрения управления данными
Информация и данные
Развитие систем и

средств управления данными

Тема 1. Введение в управление данными

Слайд 6

Информационные системы
Информационная система (ИС) — программно-аппаратный комплекс, предназначенный для хранения и

обработки информации какой-либо предметной области.
Предметная область — часть реального мира, рассматриваемая как самостоятельная единица. Она определяет информационные потребности и область применения ИС.

Слайд 7

Сферы применения ИС
Классификация ИС по сфере применения:
экономические
медицинские
географические

Слайд 8

Информация и данные
Информация — любые сведения о каком-либо событии, сущности, процессе

и т.п., являющиеся объектом операций:
восприятия
передачи
преобразования (обработки)
хранения
использования

Слайд 9

Информация и данные
Данные — информация, фиксированная в определенной форме, пригодной для

последующей обработки, хранения и передачи.
Данные несут в себе информацию о событиях, произошедших в материальном мире
Чтобы данные стали информацией, необходимо преобразовать их в известные понятия
Чтобы извлечь из данных информацию необходимо подобрать соответствующий форме данных адекватный метод получения информации

Слайд 10

Информация и данные
Информация = данные + смысл

Слайд 11

Информация и данные
Информация не является статичным объектом – она динамически меняется

и существует только в момент взаимодействия данных и методов
Информация существует только в момент протекания информационного процесса
Все остальное время информация содержится в виде данных

Слайд 12

Аспекты проектирования ИС
Два аспекта рассмотрения понятий и проектирования ИС:
инфологический
даталогический

Слайд 13

Инфологическое проектирование
Рассматривается смысловое содержание данных независимо от способа их представления в

памяти.
О каких объектах или явлениях реального мира требуется накапливать и обрабатывать информацию в системе?
Какие их основные характеристики и взаимосвязи между собой будут учитываться?
Какие вводимые в ИС понятия об объектах и явлениях, их характеристиках и взаимосвязях требуют уточнения?

Слайд 14

Инфологическое проектирование
На этапе инфологического проектирования выделяется часть реального мира, определяющая информационные

потребности системы, т.е. ее предметная область
Данные рассматриваются как отдельные факты, характеризующие объекты, процессы и явления в предметной области, а также их свойства

Слайд 15

Даталогическое проектирование
На этапе даталогического проектирования рассматриваются вопросы представления данных в памяти

информационной системы:
формы представления информации в системе
модели и методы представления и преобразования данных
правила смысловой интерпретации данных

Слайд 16

Развитие управления данными
Ручная обработка данных (4000 г. до н. э. –

1900)
Носители данных: глина, папирус, пергамент, бумага, книги

Слайд 17

Развитие управления данными
Автоматизированная обработка информации с перфокартами
(1900-1955)

Слайд 18

Применение вычислительной техники
Первое направление: применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов
Второе

направление: использование средств вычислительной техники в автоматических или автоматизированных информационных системах

Слайд 19

Развитие управления данными
Программируемое оборудование обработки записей (1955-1970)
Носители данных: магнитные ленты и

барабаны

Слайд 20

Развитие управления данными
Программируемое оборудование обработки записей
язык программирования COBOL
модель обработки записей на

основе файлов
системы пакетной обработки транзакций

Слайд 21

Системы управления файлами
Переход к использованию централизованных систем управления файлами
Файл — это

именованная область внешней памяти, в которую можно записывать и из которой можно считывать данные

Слайд 22

Системы управления файлами
Система управления файлами берет на себя:
распределение внешней памяти
отображение имен

файлов в соответствующие адреса во внешней памяти
обеспечение доступа к данным и авторизации
Недостатки:
зависимость программ от данных (от структуры файлов)
проблемы при одновременной работе многих пользователей с одним файлом
отсутствие централизованных методов управления доступом к информации

Слайд 23

Развитие управления данными
Оперативные сетевые базы данных (1965-1980)
Носители данных: жесткие магнитные диски

Слайд 24

Развитие управления данными
Наличие аппаратного обеспечения — устройств внешней памяти: жестких магнитных

дисков
Наличие системного программного обеспечения: операционных систем с системами управления файлами
Новый подход к управлению информацией: Базы Данных и Системы Управления Базами Данных

Слайд 25

Развитие управления данными
Оперативные сетевые базы данных:
использование консольных терминалов с интерактивным режимом

доступа и центральной ЭВМ
возможность условно параллельного выполнения всего множества задач
сетевая модель данных : взаимосвязанные наборы данных с ассоциативным доступом
поддерживаются языки низкого уровня манипулирования данными
значительная роль отводится администрированию данных
транзакции, журналирование, архивация

Слайд 26

Развитие управления данными
Реляционные базы данных
простота и эффективность использования
простота проектирования и программирования
наглядность

(табличная форма)
математическое обоснование (реляционная алгебра)

Слайд 27

Развитие управления данными
Эпоха персональных компьютеров
(1980-1995-…)
Мощность и доступность персональных компьютеров
Широкое использование

настольных (desktop) СУБД с монопольным доступом к БД
Развитый и удобный пользовательский интерфейс
Использование высокоуровневых языков манипулирования данными (SQL)

Слайд 28

Распределенные базы данных
Проблема согласованности (синхронизации) данных, хранящихся и обрабатывающихся в разных

местах
Развитие сетевых технологий: возможность децентрализованного хранения данных
Задачи, связанные с параллельной обработкой транзакций
Необходимость поддержки многопользовательской работы с базой данных
Создание распределенных баз данных

Слайд 29

Развитие управления данными
Мультимедийные базы данных (1995-...)
Объектно-ориентированный подход

Слайд 30

Перспективные направления и задачи
Определение моделей данных для новых типов (например, пространственных,

графических) и их интеграция с традиционными системами баз данных
Развитие объектно-ориентированных и объектно-реляционных СУБД
Масштабирование баз данных по размеру (до петабайт), пространственному размещению (распределенные) и многообразию (неоднородные)
OLAP-технологии – аналитическая обработка в реальном времени

Слайд 31

Перспективные направления и задачи
Автоматическое обнаружение тенденций данных, их структур и аномалий

(Data Mining: интеллектуальный анализ данных)
Интеграция (комбинирование) данных из нескольких источников
Создание сценариев и управление потоком работ (процессом) и данными в организациях
Автоматизация проектирования и администрирования баз данных

Слайд 32

Тема 2. Основные понятия о базах данных, банках данных и СУБД
Основные

понятия и определения (БнД, БД, СУБД)
Роль и место банков данных в ИС
Преимущества использования БД и централизованного подхода к управлению данными
Архитектура баз данных. Трехуровневая модель ANSI/SPARC
Жизненный цикл банка данных
Пользователи банка данных

Слайд 33

База данных
База данных (БД) (англ. data base) — именованная совокупность структурированных

данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области
База данных — важнейший компонент любой информационной системы
База данных является объектом манипулирования со стороны СУБД

Слайд 34

Система управления базами данных
Система управления базами данных (СУБД)
(англ. DBMS —

Data Base Management System) — программные средства манипулирования данными в целях обеспечения доступа к ним и поддержания БД в актуальном состоянии.
Приложение — прикладная программа, использующая БД и написанная в СУБД или на языке программирования.
Банк данных — синоним приложения.

СУБД ≠ БД

Слайд 35

Банк данных
В узком смысле:
В широком смысле:
Банк данных (БнД) — это

автоматизированная ИС, включающая в свой состав комплекс специальных методов и средств для поддержания динамической информационной модели предметной области с целью обеспечения информационных запросов пользователей.

Банк данных = СУБД + БД

Банк данных = АИС

Слайд 36

Роль и место банков данных в ИС

Слайд 37

Преимущества использования БД
Компактность
Быстродействие
Низкие трудозатраты
Актуальность информации
Защита данных

Слайд 38

Преимущества использования БД
Централизованное управление данными:
возможность совместного доступа к данным
сокращение избыточности данных

устранение противоречивости данных
возможность соблюдения стандартов
обеспечение целостности данных
организация защиты данных
обеспечение независимости данных

Слайд 39

Независимость данных

Слайд 40

Архитектура баз данных
Архитектура ANSI/SPARC
(Трехуровневая модель)
ANSI
American National Standards Institute
SPARC
Study

Group on Data Management Systems

Слайд 41

Трехуровневая модель ANSI/SPARC

Слайд 42

Жизненный цикл банка данных

Слайд 43

Пользователи банка данных
Конечные пользователи (параметристы)
Разработчики (прикладные программисты) и администраторы приложений
Администраторы банка

данных

Слайд 44

Группа администратора БнД
Системные аналитики
Проектировщики структур данных
Проектировщики технологических процессов обработки данных
Системные и

прикладные программисты
Операторы и специалисты по техническому обслуживанию
Специалисты по маркетингу (для коммерческих БнД)

Слайд 45

Тема 3. Основные модели данных
Понятие модели данных
Классификация моделей данных
Иерархическая модель
Сетевая модель
Реляционная

модель

Слайд 46

Понятие модели данных
Модель данных — это некоторая абстракция, которая, будучи приложена

к конкретным данным, позволяет пользователям и разработчикам трактовать их уже как информацию
то есть сведения, содержащие не только данные, но и взаимосвязь между ними
(определенную структуру, смысловое содержание)

Слайд 47

Классификация моделей данных

Слайд 48

Классификация моделей данных

Слайд 49

Даталогические модели

Слайд 50

Теория графов

Слайд 51

Иерархическая модель: дерево

Слайд 52

Иерархическая модель: дерево
Корневое дерево как ориентированный граф определяется следующим образом:
имеется единственная

особая вершина, называемая корнем, в которую не входит ни одно ребро
во все остальные вершины входит только одно ребро, а исходит произвольное количество ребер
нет циклов

Слайд 53

Иерархическая модель: дерево

Слайд 54

Иерархическая модель: понятия
Основными информационными единицами в иерархической модели являются:
поле
сегмент
база данных

(БД)

Слайд 55

Иерархическая модель: понятия
Поле — минимальная, неделимая единица данных, доступная пользователю с

помощью СУБД.
Тип сегмента — это поименованная совокупность типов полей, в него входящих.
Экземпляр сегмента образуется из конкретных значений полей.

Слайд 56

Иерархическая модель: сегменты

Слайд 57

Иерархическая модель: сегменты

Слайд 58

Иерархическая модель: физическая БД
Схема иерархической БД представляет собой совокупность отдельных деревьев

(лес)
Каждое дерево в рамках модели называется физической базой данных
Каждая физическая БД удовлетворяет следующим иерархическим ограничениям:
существует один корневой сегмент;
каждый логически исходный сегмент может быть связан с произвольным числом подчиненных сегментов;
каждый логически подчиненный сегмент может быть связан только с одним логически исходным (родительским) сегментом;

Слайд 59

Иерархическая модель: примеры

Слайд 60

Иерархическая модель: примеры

Слайд 61

Иерархическая модель: примеры

Слайд 62

Иерархическая модель: операции
Примеры операция манипулирования данными:
Найти указанное дерево БД
Перейти от одного

дерева к другому
Перейти от одной записи к другой внутри дерева
Перейти от одной записи к другой в порядке обхода иерархии
Вставить новую запись в указанную позицию
Удалить текущую запись

Слайд 63

Иерархическая модель: операции
Для поиска нужного сегмента используются навигационные операции — выполняется

обход дерева
При вводе данных — контекстность по вводу
При удалении данных — контекстность по удалению

Слайд 64

Иерархическая модель: выводы
Достоинства:
легкость реализации
простота и наглядность представления данных
простота оценки характеристик БД
Недостатки:
сложность

реализации связи M:N (многие ко многим)
сложность включения/удаления данных из-за контекстной зависимости данных

Слайд 65

Сетевая модель: понятия
CODASYL
(Conference of Data System Languages)
Базовые объекты сетевой модели:
элемент

данных (= поле)
запись (= сегмент)
набор данных — двухуровневый граф, связывающий отношением «один-ко-многим» (1:M) два типа записи
база данных

Слайд 66

Сетевая модель: набор

Слайд 67

Сетевая модель: примеры

Слайд 68

Сетевая модель: наборы

Слайд 69

Сетевая модель: примеры

Слайд 70

Сетевая модель: примеры

Слайд 71

Сетевая модель: связь M:M

Слайд 72

Сетевая модель: операции
Сетевая модель также является навигационной
Предусмотрены операции не только с

узлами графа (записями и типами записей), но и с дугами (наборами)

Слайд 73

Сетевая модель: операции
Найти конкретную запись в наборе (по условию)
Перейти от владельца

набора к первому члену набора по закольцованной связи
Перейти к следующему члену в наборе
Перейти от члена набора к владельцу
Создать новую запись
Удалить запись
Модифицировать запись
Включить запись в набор
Исключить запись из набора
Переместить запись в другой набор и т.д.

Слайд 74

Сетевая модель: выводы
Достоинства:
простота реализации связей М:М
поддержка любых структур данных (произвольной сложности)
экономичность
Недостатки:
сложность

навигации

Слайд 75

Реляционная модель
Американский математик Э. Ф. Кодд в 1970 году впервые сформулировал

основные понятия и ограничения реляционной модели
Простота и наглядность модели и серьезное теоретическое обоснование определили большую популярность этой модели
Основной структурой данных в модели является отношение, именно поэтому модель получила название реляционной (от английского relation — отношение)

Слайд 76

Реляционная модель: аспекты
Три аспекта данных реляционной модели:
объекты данных (структура данных)
целостность

данных
обработка данных (реляционная алгебра)

Слайд 77

Реляционная модель: понятия
Основные понятия реляционных БД:
тип данных
домен
атрибут
кортеж
первичный

ключ
отношение
схема отношения
база данных и схема БД

Слайд 78

Реляционная модель: домен
Домен представляет собой именованное множество атомарных значений одного типа
Домены

являются общими совокупностями значений, из которых берутся конкретные значения атрибутов
Атрибут — подмножество значений доменов, имеющие смысл для данной предметной области
Домены ограничивают сравнения: если два атрибута определены на одном и том домене, то их можно сравнивать

Слайд 79

Реляционная модель: отношение
Отношение удобно представить в виде таблицы, столбцы которой соответствуют

вхождениям доменов в отношение, а строки – наборам из n значений, взятых из исходных доменов, и расположенным в соответствии с заголовком отношения.
Столбцы отношения называют атрибутами, а строки — кортежами.

Слайд 80

Реляционная модель: отношение
Отношение содержит две части: заголовок и тело:
Заголовок — это

строка заголовков столбцов.
Тело отношения — это множество строк данных.
Заголовок (или схема отношения) содержит фиксированное множество атрибутов или, точнее, пар <имя-атрибута : имя-домена>: {, , …, }, где n – степень отношения

Слайд 81

Реляционная модель: схемы
Схемы двух отношений называются эквивалентными, если они имеют одинаковую

степень и возможно такое упорядочение имен атрибутов в схемах, что на одинаковых местах будут находиться сравнимые атрибуты (одного домена).
Схема БД — это набор именованных схем отношений.
Реляционная БД — это набор отношений, имена которых совпадают с именами схем отношений в схеме БД.

Слайд 82

Реляционная модель: отношение
Тело отношения содержит множество кортежей
Каждый кортеж содержит множество пар <имя-атрибута

: значение-атрибута>
Отношение — это множество кортежей, соответствующих одной схеме отношения
Количество кортежей называется кардинальным числом или мощностью отношения

Слайд 83

Реляционная модель: ключи
Ключ — атрибут, значение которого однозначно идентифицирует кортежи.
Если кортежи

идентифицируются только сцеплением значений нескольких атрибутов, то отношение имеет составной ключ
Всегда один из ключей объявляется первичным (PRIMARY KEY), его значения не могут обновляться

Слайд 84

Реляционная модель: ключи
Основные свойства ключей:
Уникальность
Наличие значений (NOT NULL)
Дополнительные свойства:
Компактность
Стабильность

Слайд 85

Реляционная модель: ключи
Виды ключей:
Естественный ключ — один или несколько атрибутов отношения,

удовлетворяющие основным свойствам ключей
Суррогатный ключ — атрибут отношения, искусственно добавляемый разработчиком для обеспечения уникальности кортежей

Слайд 86

Реляционная модель: пример

Слайд 87

Реляционная модель: пример
Схема отношения (заголовок):
{<№ рейса : № рейса>,
<Пункт отправления :

Населенные пункты>,
<Пункт назначения : Населенные пункты>,
<Время отправления : Время>,
<Время прибытия : Время>,
<Тип поезда : Тип поезда>}

Слайд 88

Реляционная модель: пример
Тело отношения (один из кортежей):
{<№ рейса : 681>,
<Пункт отправления

: ‘Владивосток’>,
<Пункт назначения : ‘Новочугуевка’>,
<Время отправления : 22:05>,
<Время прибытия : 9:30>,
<Тип поезда : ‘ПАСС’>}

Слайд 89

Реляционная модель: свойства
Свойства реляционных таблиц (отношений):
Каждый элемент таблицы (атрибут) содержит один

элемент данных
Каждый столбец таблицы однороден, т.е. все элементы столбца имеют одинаковую природу (один тип данных)
Столбцам однозначно присвоены имена
В таблице нет двух одинаковых строк
Строки и столбцы можно просматривать в любом порядке

Слайд 90

Реляционная модель: свойства
Отличие обычной таблицы от отношения:
атомарность значений атрибутов

Слайд 91

Реляционная модель: пример
Пример использования суррогатных ключей:

Слайд 92

Реляционная модель: связи (задача)
Задача: требуется добавить к таблице Clients столбец с

номерами телефонов. Большинство людей имеют несколько телефонных номеров (домашний, сотовый, рабочий).
Противоречие свойству атомарности атрибутов
либо избыточность данных
Необходимость второй таблицы

Слайд 93

Реляционная модель: связи (примеры)

Слайд 94

Реляционная модель: связи (пример)

Слайд 95

Реляционная модель: связи (понятия)
Реляционная модель представляет базу данных в виде множества

взаимосвязанных отношений
В каждой связи одно отношение может выступать как основное (родительское), а другое отношение выступает в роли подчиненного
Один кортеж основного отношения может быть связан с несколькими кортежами подчиненного отношения

Слайд 96

Реляционная модель: связи (понятия)
В основном отношении для связи используется родительский ключ

(parent) отношения
В качестве родительского ключа обычно выступает первичный ключ (PRIMARY KEY) основного отношения
В подчиненном отношении используется набор атрибутов, соответствующий первичному ключу основного отношения — внешний ключ (FOREIGN KEY)

Слайд 97

Реляционная модель: связи (типы)
Типы связей:
«один ко многим» (1:M)
«один к одному» (1:1)
«многие

ко многим» (М:N)

Слайд 98

Реляционная модель: связи (пример)
PRIMARY KEY отношения «Сотрудник» атрибут Паспорт является FOREIGN

KEY для отношения «Карьера»

Слайд 99

Реляционная модель: целостность
Целостность данных — правильность данных в любой момент времени

при манипулировании данными:
структурная целостность
языковая целостность
ссылочная целостность
семантическая целостность

Слайд 100

Реляционная модель: целостность
Структурная целостность подразумевает, что реляционная СУБД может работать только

с реляционными отношениями
Требования структурной целостности:
при добавлении кортежей в отношение проверяется уникальность их первичных ключей
не допускается, чтобы какой-либо атрибут, участвующий в первичном ключе, принимал неопределенное значение (NOT NULL)

Слайд 101

Реляционная модель: целостность
Языковая целостность состоит в том, что реляционная СУБД должна

обеспечивать языки описания и манипулирования данными не ниже стандарта SQL
Требование языковой целостности:
не должны быть доступны иные низкоуровневые средства манипулирования данными, не соответствующие стандарту

Слайд 102

Реляционная модель: целостность
Ссылочная целостность обеспечивает поддержание целостности по ссылкам при установлении

связи между отношениями
Требование ссылочной целостности:
для каждого значения внешнего ключа, появляющегося в подчиненном отношении, в основном отношении должен существовать кортеж с таким же значением родительского ключа

Слайд 103

Реляционная модель: целостность
Требование ссылочной целостности:
то есть значение внешнего ключа должно либо:
быть

равным значению родительского ключа
быть полностью неопределенным (NULL)

Слайд 104

Реляционная модель: целостность
Для каждого внешнего ключа нужно решить:
Может ли данный внешний

ключ принимать неопределенные значения (NULL)?
Что произойдет при попытке УДАЛЕНИЯ записи из основного отношения, на которую ссылается внешний ключ подчиненного отношения?

Слайд 105

Реляционная модель: целостность
При удалении возможно три варианта:
Каскадирование удаления
Ограничение удаления
Установка неопределенных значений

для внешнего ключа при удалении

Слайд 106

Реляционная модель: целостность
Что произойдет при попытке ОБНОВЛЕНИЯ родительского ключа основного отношения,

на который ссылается некоторый внешний ключ подчиненного отношения?
При обновлении также возможно три варианта:
Каскадирование обновления
Ограничение обновления
Установка неопределенных значений для внешнего ключа при обновлении

Слайд 107

Реляционная модель: целостность
Семантическая целостность задается разработчиком посредством задания ограничений для свойств

атрибутов
Виды ограничений:
уникальность значений
обязательность заполнения
значение по умолчанию
вхождение в диапазон значений
принадлежность набору значений

Слайд 108

Реляционная модель: операции

Слайд 109

Реляционная алгебра: совместимость по типу
Два отношения совместимы по типу, если у

них эквивалентные схемы:
если каждое из них имеет одно и то же множество атрибутов
если возможно такое упорядочение атрибутов в схемах, что на одинаковых местах будут находиться сравнимые атрибуты

Слайд 110

Реляционная алгебра: совместимость по типу

Слайд 111

Реляционная алгебра: объединение

Объединение:
Объединением двух совместимых по типу отношений А и В

называется отношение, содержащее все кортежи, принадлежащие или одному из двух определенных отношений, или обоим.

Слайд 112

Реляционная алгебра: объединение
Пример:

Слайд 113

Реляционная алгебра: пересечение
Пересечение:
Пересечением двух совместимых по типу отношений А и В

называется отношение, содержащее все кортежи, принадлежащие одновременно двум определенным отношениям.

Слайд 114

Реляционная алгебра: пересечение
Пример:

Слайд 115

Реляционная алгебра: вычитание
Вычитание:
Вычитанием двух совместимых по типу отношений А и В

называется отношение, содержащее все кортежи, которые принадлежат первому из двух определенных отношений и не принадлежат второму.

Слайд 116

Реляционная алгебра: вычитание
Примеры:

Слайд 117

Декартово
произведение:
Декартовым произведением двух отношений А и В называется отношение, содержащее

всевозможные кортежи, являющиеся сочетанием двух кортежей, принадлежащих соответственно двум определенным отношениям.

Реляционная алгебра: декартово пр-е

Слайд 118

Реляционная алгебра: декартово пр-е
Пример:

Слайд 119

Ограничение:
(выборка, фильтрация)
Ограничением, заданным на отношении А в виде условного выражения

α, называется отношение, содержащее все кортежи из определенного отношения, удовлетворяющие определенным условиям.

Реляционная алгебра: ограничение

Слайд 120

Реляционная алгебра: ограничение
Примеры:

Слайд 121

Реляционная алгебра: проекция
Проекция:
Проекцией отношения A по атрибутам X, Y, …, Z,

где каждый из атрибутов принадлежит отношению А, называется отношение, содержащее все кортежи определенного отношения после исключения из него некоторых атрибутов.

Слайд 122

Реляционная алгебра: проекция
Примеры:

Слайд 123

Реляционная алгебра: соединение
Естественное
соединение:
Естественным соединением отношений A и B, имеющим один или

несколько общих атрибутов, называется отношение, кортежи которого – это сочетание двух кортежей (принадлежащих соответственно двум определенным отношениям), имеющих общее значение для одного или нескольких атрибутов этих двух отношений.

Слайд 124

Реляционная алгебра: соединение
Пример естественного соединения:

Слайд 125

Реляционная алгебра: соединение
Пример условного соединения:

Слайд 126

Реляционная модель: замкнутость
Свойство замкнутости операций реляционной алгебры:
Результат каждой операции над отношением

также является отношением.
Вывод: поскольку результат любой операции имеет тот же тип, что и исходные объекты (отношения), то результат одной операции может использоваться в качестве исходных данных для другой.

Слайд 127

Реляционная модель: выводы
Достоинства:
простота и наглядность представления
простота проектирования и программирования
гибкость
теоретическое обоснование
защищенность данных

(независимость таблиц)
Недостатки:
реализация неполного набора операций
необходимость использования оптимизаторов запросов
ограниченность возможностей для представления сложных структур данных

Слайд 128

Тема 4. Проектирование баз данных
Жизненный цикл БД
Этапы проектирования БД
Системный анализ предметной

области
Инфологическое моделирование предметной области. Модель «сущность-связь»
Даталогическое проектирование. Переход от модели «сущность-связь» к реляционной модели. Принципы нормализации

Слайд 129

Жизненный цикл баз данных

Слайд 130

Этапы проектирования БД

Слайд 131

Системный анализ предметной области
Цель: провести подробное словесное описание объектов предметной области

и реальных связей между объектами
Функциональный подход — реализует принцип движения «от задач» , когда заранее известны необходимые функции
Предметный подход — когда информационные потребности будущих пользователей БД жестко не фиксируются

Слайд 132

Системный анализ предметной области
Системный анализ должен включать:
подробное описание информации об объектах

предметной области
формулировку конкретных задач c кратким описанием алгоритмов их решения
описание выходных документов, которые должны генерироваться в системе
описание входных документов, которые служат основанием для заполнения данными БД

Слайд 133

Пример описания предметной области
Задача: требуется разработать ИС для автоматизации учета получения

и выдачи книг в библиотеке
Основные объекты:
книги и экземпляры книг
читатели
выдачи книг на руки

Слайд 134