базы данных - факультете информатики ТГУ.

МИНОБРНАУКИ
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАТИКИ
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
С.П. Сущенко
«
»
БАЗЫ ДАННЫХ
(ОПД.Ф.06)
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
трудоемкость дисциплины 4 зачетные единицы
НАПРАВЛЕНИЕ 080800 – ПРИКЛАДНАЯ ИНФОРМАТИКА
Томск
2010
2010 г.
УТВЕРЖДЕНО
СОСТАВИТЕЛЬ
кафедрой программной инженерии.
к.т.н., доцент кафедры программной ин-
Протокол №19 от 01.12.2010
женерии
А.М. Бабанов
Зав. кафедрой, профессор
О.А. Змеев
I. Организационно-методический раздел
Цель курса – освоение теоретических знаний по моделированию данных и приобретение практических навыков проектирования баз данных.
Задача учебного курса. Студент должен знать основы моделирования данных и
уметь применять их при создании информационных систем по технологии баз данных.
Дисциплины-предшественники. Для изучения курса необходимо знание следующих дисциплин: дискретная математика, математическая логика, программирование, структуры и алгоритмы компьютерной обработки данных.
Требования к уровню освоения дисциплины. Успешно освоившим дисциплину
считается студент, обладающий знанием современных методов моделирования данных и
продемонстрировавший в ходе выполнения лабораторных занятий практические навыки в
использовании инструментов технологии баз данных.
II. Содержание дисциплины
II.1. Лекционный курс
Тема 1. Введение в технологию баз данных. Обзор курса, литературы.
Тема 2. Данные и модели данных.
Данные. Информация. Процесс получения информации из данных. Семиотика: синтактика, семантика, прагматика. Модель данных. Атомарная единица информации. База
данных (БД). Схема БД. Конструктивное определение модели данных: множество правил
порождения структур, множество правил порождения ограничений целостности, множество
операций. Система управления БД (СУБД). Язык определения данных (ЯОД). Язык манипулирования данными (ЯМД).
Тема 3. Структуры.
Знак. Тип. Основные способы структуризации данных: абстракция, обобщение, агрегация. Формы представления данных: комплекс, множество, кортеж, домен, атрибут, отношение. Интерпретация данных. Представление информации: таблицы, графы.
Тема 4. Ограничения целостности.
Ограничение целостности. Виды ограничений: внутренние и явные. Верификация
ограничений целостности. Типы ограничений: ограничения на значения атрибутов, ограничения на отображения. Отображение. Кардинальное число (КЧ). Минимальное КЧ. Максимальное КЧ. Типы отображений: ничем неограниченное, полностью определенное, функциональное (частичное, полное). Типы бинарных отношений: "многие-ко-многим", "одинко-многим", "один-к-одному". Ограничения на отображения между атрибутами одного отношения. Ключевой атрибут. Недопустимость неопределенных значений атрибута. Ограничения на отображения между отношениями.
Тема 5. Операции.
Состояние БД. Операции над данными: селекция, действие. Виды действий. Способы селекции. Навигационные операции. Спецификационные операции. Процедуры БД.
Тема 6. Модель данных "сущность-связь".
Уровни представления предметной области в моделях данных. Структуры: множество сущностей, множество связей, роль, множество значений, атрибут. Представление интенсионала БД: ER-диаграмма. Представление экстенсионала БД: графы, таблицы. Ограничения целостности: ключ сущности, ключ связи, зависимость существования. Множество
слабых сущностей. Множество слабых связей. Навигационный язык. Спецификационный
язык CABLE. Назначение модели. Модификации ER-модели Чена: расширенная ER-модель
(специализация и категоризация), нотация Баркера, нотация IDEF1X.
Тема 7. Модель данных "сущность-связь-отображение".
Общий подход к проблеме семантического моделирования. Логические основы и
семантические концепции модели. Структуры: объект, отображение, класс объектов, сущность, множество сущностей, значение, множество значений, роль, связь, множество связей, атрибут. Простые и сложные отображения. Специализация отображений: атрибутивные и реляционные отображения. Формальная система теории семантически значимых
отображений. Алгебра отображений. Кардинальное число (КЧ). Минимальное КЧ. Максимальное КЧ. Типы отображений: ничем неограниченное, полностью определенное, функциональное (частичное, полное). Следствия и эквивалентности отображений. Представление интенсионала БД: символическая нотация, граф классов, ERM-диаграмма. Методика
семантического моделирования в ERM-модели.
Тема 8. Реляционная модель.
Структуры: отношение, кортеж, домен, степень отношения, мощность отношения,
атрибут. Ограничения целостности: ключ, триггер. Навигационные операции: курсоры.
Спецификационные операции: РЕЛЯЦИОННАЯ АЛГЕБРА - основные и дополнительные
операции; РЕЛЯЦИОННОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ С ПЕРЕМЕННЫМИ-КОРТЕЖАМИ – синтаксис атомов и формул, ЯМД ALPHA; РЕЛЯЦИОННОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ С ПЕРЕМЕННЫМИ
НА ДОМЕНАХ - синтаксис атомов и формул, ЯМД QBE; РЕЛЯЦИОННЫЙ ЯЗЫК,
ОСНОВАННЫЙ НА ОТОБРАЖЕНИЯХ: ЯМД SQL.
Тема 9. Теория реляционных БД и классическая методика проектирования реляционных схем БД.
Универсальное отношение. Аномалии вставки, модификации, удаления. Функциональные зависимости, аксиомы функциональных зависимостей, избыточные функциональные зависимости, минимальные покрытия множеств зависимостей, декомпозиция схем отношений, нормальные формы схем отношений (первая, вторая, третья, форма БойсаКодда). Декомпозиционный алгоритм проектирования реляционных схем БД.
Тема 10. Семантическая методика проектирования реляционных схем БД.
Функциональное моделирование предметной области (ПрО) на примере деловой
модели. Семантическое моделирование данных на примере ER-модели. Логическое проектирование на примере реляционной модели. Правила преобразования схемы БД из семантических моделей в реляционную модель. Физическое проектирование данных.
II.2. Лабораторный практикум
Лабораторная работа №1. Учебное приложение в MS Access. Создание новой базы данных. Создание таблиц. Связывание таблиц. Задание ограничений целостности. Ввод
данных в базу данных. Создание запросов. Создание экранных форм. Создание отчетов.
Лабораторная работа №2. Приложение в MS Access для индивидуальной предметной области. Подготовка технического задания на разработку. Проектирование ERсхемы в нотации Чена. Преобразование ER-схемы в реляционную схему. В точном соответствии с утвержденными техническим заданием и проектными решениями создание в среде
СУБД MS Access рабочего места пользователя, обеспечивающего информационную поддержку сформулированных в техническом задании бизнес-процессов.
Лабораторная работа №3. Построение БД в Oracle средствами Oracle Designer
для индивидуальной предметной области. Создание новой прикладной системы. Импорт
схемы данных из MS Access. Обратное проектирование ER-схемы из импортированной реляционной схемы. Проектирование ER-схемы ПрО в нотации Баркера. Генерация реляционной схемы ПрО. Создание БД в СУБД Oracle. Разработка триггеров для генерации значений суррогатных ключей, процедурной проверки ограничений целостности, обеспечения
работоспособности денормализованных структур данных.
Лабораторная работа №4. Приложение (клиент - MS Access, сервер – Oracle) для
индивидуальной предметной области. Организация связи таблиц MS Access c таблицами
СУБД Oracle. В точном соответствии с утвержденными техническим заданием и проектными решениями создание в среде СУБД MS Access рабочего места пользователя, обеспечивающего информационную поддержку сформулированных в техническом задании бизнеспроцессов.
III. Распределение часов курса по темам и видам работ
№№ пп
Наименование тем
Всего Аудиторные занятия (час),
часов
в том числе
семилекции
нары
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Введение в технологию баз
данных. Обзор курса, литературы.
Данные и модели данных.
Структуры.
Ограничения целостности.
Операции.
Модель данных "сущностьсвязь".
Модель данных "сущностьсвязь-отображение".
Реляционная модель.
Теория реляционных БД и
классическая методика проектирования реляционных схем
БД.
Семантическая методика проектирования реляционных
схем БД.
ИТОГО
Самостоятельная
работа
лабораторные
занятия
2
2
6
12
12
10
6
6
6
4
2
2
2
4
4
4
24
10
6
8
22
14
2
6
28
12
6
10
22
6
6
10
22
6
6
10
160
72
32
56
IV. Учебно-методическое обеспечение курса
IV.1. Основная литература
1. Цикритзис Д., Лоховски Ф. Модели данных: Пер. с англ. - М.: Финансы и статистика, 1985. – 344 с.
2. Дейт К. Введение в системы баз данных. 7-е издание: Пер. с англ. – М.: Вильямс,
2001. – 1072 с.
3. Чен П. Модель «сущность – связь» - шаг к единому представлению о данных //
СУБД. – 1995. – № 3. – С. 137-158.
4. Коннолли Т., Бегг., Страчан А. Базы данных: проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика: Пер. с англ. – М.: Вильямс, 2000. – 1120 с.
5. Джексон Г. Проектирование реляционных баз данных для использования с микроЭВМ: Пер. с англ. – М.: Мир, 1991. – 252 с.
IV.2. Дополнительная литература
1. Калянов Г.Н. CASE: структурный системный анализ (автоматизация и применение).
– М.: Лори, 1996. – 242 с.
2. Кренке Д. Теория и практика построения баз данных: Пер. с англ. – СПб.: Питер,
2003. – 800 с.
3. Хансен Г., Хансен Д. Базы данных: разработка и управление: Пер. с англ. – М.:
БИНОМ, 1999. – 699 с.
4. Гарсиа-Молина Г., Ульман Д., Уидом Д. Системы баз данных. Полный курс: Пер. с
англ. – М.: Вильямс, 2003. – 1088 с.
5. Тиори Т., Фрай Д. Проектирование структур баз данных: В 2-х кн. Пер. с англ. – М.:
Мир, 1985.
6. Ульман Д., Уидом Д. Введение в системы баз данных: Пер. с англ. – М.: Лори, 2000.
– 319 с.
7. Мейер Д. Теория реляционных баз данных: Пер. с англ. - М.: Мир, 1987. – 608 с.
8. Ульман Д. Основы систем баз данных: Пер. с англ. – М.: Финансы и статистика,
1983. – 334 с.
9. Грабер М. SQL: Пер. с англ. – М.: Лори, 2000. – 371 с.
10. Энсор Д, Стивенсон Й. Oracle8: рекомендации разработчикам. – К.: Изд. Группа
BHV, 1998. – 128 с.
11. Колетски П., Дорси П. Oracle Designer. Настольная книга пользователя: Пер. с англ.
– М.:, Лори, 1999. – 592 с.
12. Бэлсон Д. и др. Внутренний мир Oracle8. Проектирование и настройка. – К.: Изд-во
«ДиаСофт», 2000. – 800 с.
IV.3. Программное обеспечение лабораторного практикума
Системы управления базами данных (СУБД) – MS Access и Oracle.
CASE-система – Oracle Designer.