 |
Предварительные знания
|
|
|
|
В.И. Швецов
Базы данных
УДК 681.3
ББК 32.97
Общая информация о курсе
Курс «Базы данных»
Краткая аннотация: Университетский курс, формирующий концептуальные представления о принципах построения БД и СУБД, представляющий фундаментальные понятия и математические модели, лежащие в основе БД и СУБД, принципы проектирования БД, а также технологии реализации БД и иллюстрирующий вышеуказанные понятия на примере ACCES и MS SQL-Server.
Подробное описание: Учебное пособие посвящено важнейшей составляющей широко разрабатываемых и используемых информационных систем организационного управления – базам данных (БД), создаваемым и функционирующим на основе систем управления базами данных (СУБД).
Главной целью пособия является формирование концептуальных представлений об основных принципах построения БД и СУБД, принципах проектирования БД, а также анализ основных технологий реализации БД. Особое внимание уделяется представлению фундаментальных понятий и математических моделей, лежащих в основе баз данных и систем управления базами данных.
Изучение курса включает усвоение ряда фундаментальных понятий и теоретических основ организации баз данных и систем управления базами данных:
· тенденции развития основных понятий представления данных и интегрирования данных;
· программный интерфейс между пользователями и базой данных – СУБД;
· модели организации работы пользователей с базой данных;
· моделирование базы данных (моделирование внешних представлений, концептуальное моделирование, моделирование структур хранения);
· особенности реляционного моделирования;
|
|
|
· реализация языка запросов к базам данных (SQL).
В задачи курса входит изучение процесса проектирования базы данных, включающего:
· составление формализованного описания предметной области (внешней модели);
· разработку концептуальной модели и ее специфицирование к конкретной модели данных СУБД;
· анализ моделей физического представления данных.
Рассмотрение указанных вопросов иллюстрируется на примерах конкретных систем управления базами данных – ACCES и MS SQL-Server.
Предисловие
Последние десятилетия в области программирования характеризуются резким ростом количества создаваемых информационных систем организационного управления. Практически в каждой организации функционирует (или создается) такая система (или её элементы). Важнейшей структурной частью информационных систем являются базы данных, создаваемые и функционирующие на основе использования специализированных программных систем – систем управления базами данных. Все это обусловливает большую потребность в квалифицированных кадрах, способных как создавать информационные системы на основе систем управления базами данных, так и обслуживать соответствующие информационные системы и базы данных.
Цель данного учебного пособия состоит в формировании концептуальных представлений об основных принципах построения баз данных, систем управления базами данных; о математических моделях, описывающих базу данных; о принципах проектирования баз данных; а также анализе основных технологий реализации баз данных.
Тематика, связанная с базами данных, чрезвычайно широка. Можно указать, в качестве примера, целый ряд возможных семестровых или годовых курсов по соответствующей тематике: введение в базы данных, проектирование баз данных, реляционные базы данных, язык запросов SQL, клиент-серверные системы, работа в среде конкретной СУБД и т. п. В связи с эти невозможно в одном курсе детально раскрыть все стороны этой тематики. В то же время очень важно дать читателю достаточно полное представление об общей структуре тематики баз данных и важнейших понятиях в этой области.
|
|
|
Главной задачей настоящей книги является представление читателю фундаментальных понятий, лежащих в основе баз данных и систем управления базами данных, и иллюстрация способов реализации соответствующих понятий в конкретных программных системах.
Рассмотрение указанных вопросов иллюстрируется на примерах конкретных систем управления базами данных – ACCES и MS SQL-Server..
Пособие разработано с учетом международных рекомендаций по стандартизации обучения информатике в университетах Computing Curricula 2001 (совместная раработка Компьютерного общества Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE-CS) и Ассоциации по вычислительной технике (ACM)) и включает, в соответствии с этими рекомендациями, основную совокупность знаний по Управлению информацией (разделы IM2 – IM9). Структура пособия соответствует структуре курса CS270T. «Базы данных» из вышеуказанных рекомендаций.
Цель курса: Цель данного курса состоит в формировании концептуальных представлений об основных принципах построения баз данных, систем управления базами данных; о математических моделях, описывающих базу данных; о принципах проектирования баз данных; а также анализе основных технологий реализации баз данных.
Главной задачей учебного курса является представление слушателю фундаментальных понятий, лежащих в основе баз данных и систем управления базами данных, и иллюстрация способов реализации соответствующих понятий в конкретных программных системах.
В задачи курса входит изучение процесса проектирования базы данных, включающее формализацию описания предметной области, (разработку концептуальной модели и ее специфицирование к конкретной модели данных СУБД.
Рассмотрение указанных вопросов иллюстрируется на примерах конкретных систем управления базами данных – ACCES и MS SQL-Server.
Предварительные знания
Курс «Базы данных» опирается на материалы следующих курсов:
Основы построения ЭВМ;
ЭВМ и программирование;
Дискретная математика.
|
|
|
Автор: Швецов Владимир Иванович, доктор технических наук, профессор, проректор по информатизации ГОУ ВПО «Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского».
Профессиональные интересы: проектирование и создание баз данных, разработка программных систем обработки данных для конкретных классов задач.
Лекция 1. Введение в базы данных.
Общая характеристика основных понятий
Лекция посвящена рассмотрению развития основных понятий обработки данных, связанного с постоянным расширением классов решаемых на ЭВМ задач. Показывается необходимость интеграции данных при решении неколькими пользователями задач, использующих общие данные. Вводится понятие базы данных.
Ключевые термины: представление данных, элемент данных, логическая запись, экземпляр записи, логический файл, интеграция данных, база данных, система управления базами данных, СУБД, функции СУБД.
Цель лекции: показать, что с изменением вида решаемых на ЭВМ задач в программировании возникают новые виды представления данных, в том числе такой вид, как базы данных.
1.1. Развитие основных понятий представления данных
Любой вычислительный процесс представляет собой отображение (по определенному алгоритму) некоторых входных данных в выходные.
Соотношение сложности представления обрабатываемых данных и алгоритма вычислений определяет два класса задач:
· вычислительные задачи – достаточно простое представление данных и сложный, многооперационный процесс вычислений;
· задачи обработки данных (невычислительные задачи) – простой алгоритм обработки данных и сложное представление обрабатываемых данных.
На начальной стадии обучения программированию основное внимание уделяется разработке алгоритма решения задачи. Однако часто оказывается, что возможность (или невозможность) решения конкретной задачи зависит не только от выбранного алгоритма, но и от того, какие понятия используются для представления обрабатываемых данных.
Рассмотрим простейший пример вычисления по формуле:
|
|
|
,
где X и Y – определенные числа, которые являются здесь элементарными единицами данных (элементами данных).
При программировании алгоритма решения этой задачи (программирование формулы) используется простейший вид данных – простая переменная (X и Y представляются в программе простыми переменными). Заметим, что простая переменная в системах программирования характеризуется определенным типом ее значений, которые должны выбираться при программировании. Даже в этом простейшем случае необходимо правильно выбрать тип переменной, причем от этого выбора может зависеть возможность или невозможность решения конкретной прикладной задачи (например, для представления конкретных данных не хватит отведенных разрядов).
Рассмотрим другой пример:
.
Решение этой задачи в общем случае невозможно получить используя только простые переменные. Здесь обрабатывается не отдельное число, а последовательность чисел. В этом случае при программировании используется такой вид данных, как массив – совокупность элементов, с каждым из которых связан упорядоченный набор целых чисел, называемых индексами. Все элементы должны иметь одинаковый тип их значений, который и будет типом массива. В этом случае числа a 1, a 2,…, aN представляются в программе массивом A (1), A (2) ,…, A (N).
Приведенные примеры показывают, что изменение вида задач обусловливает необходимость использования других видов данных.
Ранние языки программирования (ФОРТРАН, АЛГОЛ-60) были предназначены для решения научно-технических вычислительных задач. В этих языках использовались только вышеуказанные виды данных (простые переменные и массивы) что было вполне достаточно.
Начиная с конца 60-х годов компьютеры начинают интенсивно использоваться для решения так называемых невычислительных задач, связанных с обработкой различного рода документов. Рассмотрим появление новых видов данных на примере упрощенных задач обработки данных.
Задача 1. Начисление заработной платы.
Рассматриваем задачу при двух упрощающих предположениях:
· сотруднику начисляется заработная плана на основе его оклада;
· никакие налоги и вычеты не учитываются.
Необходимые для решения этой задачи сведения о сотруднике представлены в следующей карточке НАЧИСЛЕНИЕ:
| Фамилия, имя, отчество FIO | Оклад O | Количество отработанных дней в месяце K o | Начисленная сумма S |
Для каждого работника начисленная сумма за определенный месяц рассчитывается по следующей формуле:
,
где Kr – количество рабочих дней в данном месяце.
Для каждого сотрудника соответствующие данные имеют конкретное значение, например:
|
|
|
| Иванов Иван Иванович |
Эти значения имеют смысл только во взаимосвязи друг с другом. Отдельно выбранное число 1800 теряет свой содержательный смысл, поэтому использовать такой вид данных, как простая переменная, здесь нельзя. В то же время набор соответствующих значений, характеризующих конкретного сотрудника, имеет разные типы (символьный и числовой), т.е. использовать для его представления такой вид данных, как массив, также нельзя. Таким образом, понятий «простая переменная» и «массив» недостаточно, чтобы представить соответствующую карточку.
Для описания аналогичных представлений данных в предметной области невычислительных задач вводится ряд новых понятий [1].
|
|
|
