Кто читает:: Департамент компьютерной инженерии

Статус:: Курс обязательный

Когда читается:: 2-й курс, 3, 4 модуль

Преподаватели

Альбатша Ахмад Мухаммад Хусайн

Волкова Лилия Леонидовна

Карпова Ирина Петровна

Новиков Игорь Александрович

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Освоение дисциплины "Базы данных" заключается в изучении и практическом освоении методов создания баз данных (БД) и общих принципов их функционирования, теоретических и прикладных вопросов применения современных систем управления базами данных (СУБД) и автоматизированных информационных систем (АИС). После изучения языка SQL студент станет квалифицированным пользователем реляционных баз данных. Изучив основы процедурного языка для работы с базами данных, студент получит навыки работы программиста, занимающегося реализацией прикладной логики АИС, которые основаны на базах данных. Выполнив домашнее задание, студент получит квалификацию разработчика баз данных по произвольной предметной области.

Цель освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины "Базы данных" являются изучение и получение практических навыков использования методов создания баз данных (БД) и общих принципов их функционирования, теоретических и прикладных вопросов применения современных систем управления базами данных (СУБД) и автоматизированных информационных систем (АИС).

Планируемые результаты обучения

Знание основной терминологии. Умение описывать сущности предметной области (ПрО), их атрибуты и связи между ними.
Знание синтаксиса языка SQL. Умение создавать объекты БД (таблицы, представления), писать запросы к данным.
Умение проводить анализ ПрО, составлять инфологическую модель и даталогическую (концептуальную) схему БД, определять ограничения целостности и права доступа к данным.
Знание основных характеристик и функциональных возможностей СУБД.
Умение создавать интерфейс к БД с помощью средств СУБД Access или языка Python (на выбор). Умение создавать программные элементы БД (триггеры, функции, процедуры).
Знание основных возможностей СУБД по защите данных от сбоев и от несанкционированного доступа, умение использовать средства защиты от сбоев (резервное копирование) и средства назначения прав доступа.
Представление о многообразии современных СУБД, их областях применения и особенностях;о тенденциях и перспективах развития современных СУБД;об основных нерешенных на сегодняшний день проблемах, возникающих при создании и использовании баз данных.
Умение использовать индексы и другие способы организации данных для ускорения доступа к данным. Умение выбирать типы данных для полей, устанавливать ограничений целостности. Знание механизма транзакций и умение его использовать.

Содержание учебной дисциплины

Тема 1.Введение. Модели данных.
Информация, данные, знания. Терминология. Автоматизированная информационная система. Предметная область информационной системы. Назначение и основные компоненты системы баз данных. Уровни представления данных. Понятие модели данных. Структуризация данных. Операции над данными. Ограничения целостности. Реляционная модель данных (РМД). Отношение, схема отношения, свойства отношения. Основные и вспомогательные операции реляционной алгебры.
Тема 2. Введение в язык запросов SQL.
SQL как декларативный язык запросов к реляционным БД. Стандарты SQL. Подмножества языка SQL.Объекты БД. Типы данных SQL.Основные команды SQL (createtable, insert, update, delete).Команда select. Операторы, предикаты, агрегирующие функции. Вложенные запросы (коррелированные и некоррелированные). NULL-значения.Представления (views), особенности работы с ними.Дополнительные объекты БД.
Тема 3. Элементы проектирования баз данных.
Этапы проектирования АИС, основанных на базах данных.Инфологическое проектирование. Методы инфологического проектирования. Метод "сущность-связь".Определение требований к операционной обстановке. Выбор системы управления базами данных и других инструментальных программных средств.Логическое проектирование БД.Нормализация отношений (до 4-й нормальной формы). Денормализация отношений.Физическое проектирование БД. Логическое проектирование БД.
Тема 4. Системы управления базами данных (СУБД).
Назначение СУБД. Классификация СУБД.Основные функции СУБД (обеспечение логической и физической целостности БД, логической и физической независимости БД, защиты данных).Администрирование базы данных. Словарь-справочник (каталог) данных.
Тема 5. Организация интерфейса к БД.
Архитектура клиент-сервер для баз данных.Технологии доступа к базе данных.Элементы интерфейса. Программные объекты БД: триггеры, процедуры, функции
Тема 7. Обеспечение защиты данных в БД.
Безопасность данных (обеспечение физической защиты). Защита от несанкционированного доступа.Обеспечение целостности данных.
Тема 8. Перспективные направления развития БД
Хранилища данных. GRID-технология. Big Data.Новые модели данных.Перспективы развития технологии баз данных. Основные нерешенные проблемы в области БД.
Тема 6. Физическая организация данных и механизмы доступа.
Механизмы среды хранения и архитектура СУБД.Индексирование данных. Виды индексов. Использование индексов.Транзакция как механизм обеспечения непротиворечивости данных. Свойства транзакций. Взаимовлияние транзакций. Уровни изоляции.Уровни блокировок. Блокировка как средство разграничения доступа. Оптимизация реляционных запросов.
Введение в системы баз данных. Модели данных.
Понятие системы баз данных, требования к системам баз данных их преимущества. Компоненты системы баз данных: база данных, СУБД, языковые средства систем БД, организационно-методические средства систем БД. Пользователи систем БД. Функции пользователей систем БД.. Модели данных: иерархическая, сетевая, реляционная, пост-реляционная, объектная, многомерная. Логические модели данных, физические модели данных. Классификация систем БД: классификация БД, классификация СУБД.
Реляционная модель БД
Отношение, атрибуты, множество отношений. Схемы отношений. Ключи. Структура реляционных БД. Целостность сущностей и целостность внешних ключей. Стратегии поддержки ссылочной целостности. Реляционная алгебра, операции над отношениями. Модификация БД, операции. Запросы, невыразимые средствами реляционной алгебры.
Администрирование реляционных БД
Ограничения целостности БД. Транзакции и целостность баз данных. Изолированность пользователей. Восстановление данных в БД: журнализация и буферизация, восстановление после сбоя. Обеспечение безопасности. Управление параллельной работой с БД. Распределенные БД. Тиражирование данных.
Проектирование реляционных БД.
Проблемы проектирования. Аномалии. Метод нормальных форм. Определение функциональных зависимостей. Декомпозиция без потерь. 1,2,3-я нормальные формы и нормальная форма Бойса-Кодда. Нормальные формы более высокого порядка.. Семантическое моделирование. Модели "Сущность-Связь". Переход от ER- диаграммы к реляционной модели данных. CASE-средства проектирования реляционной БД (All Fusion ERWin Data Modeller)
Физическая структура БД
Организация файлов. Организация записей и блоков. Хранение отношений. Управление буферами. Индексирование. Хэширование.

Элементы контроля

Контрольная работа
Неверная логика решения означает, что данный вид запроса в принципе не может решить поставленную задачу.
Лабораторные работы 1
Для каждой лабораторной работы устанавливается срок сдачи, который объявляется на первом занятии в модуле. В л.р. 4 нельзя использовать команды except (minus) и intersect.
Семинар_1
Лабораторные работы 2
Для каждой лабораторной работы устанавливается срок сдачи, который объявляется на первом занятии в модуле.
Домашнее задание
Домашнее задание выполняется бригадами по 2-3 человека и заключается в проектиро-вании базы данных по произвольной предметной области, которую студенты выбирают сами по согласованию с преподавателем. Если в бригаде 3 человека, то помимо проекта БД создается пользовательский интерфейс к базе данных. Отчет по домашнему заданию сдается в электронном или печатном виде не позднее 15-го мая.
Семинар_2
экзамен
Экзамен проводится в письменной форме (письменные ответы на вопросы) с использованием синхронного прокторинга. Экзамен проводится на платформе https://moodle.org/, прокторинг на платформе Экзамус (https://hse.student.examus.net). К экзамену необходимо подключиться за 15 минут до начала. На платформе Экзамус доступно тестирование системы. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: (https://elearning.hse.ru/data/2020/05/07/1544135594/Технические%20требования%20к%20ПК%20студента.pdf) Для участия в экзамене студент обязан: заранее зайти на платформу прокторинга, провести тест системы, включить камеру и микрофон, подтвердить личность. Во время экзамена студентам запрещено: общаться (в социальных сетях, с людьми в комнате), списывать. Во время экзамена студентам разрешено: пользоваться чистыми листами, ручкой. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается прерывание связи до 3-х минут. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается прерывание связи на 3 минуты и более. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи аналогична процедуре сдачи. Преподаватель вправе освободить от сдачи экзамена студентов. Особо отличившихся при изучении Дисциплины и набравших накопленную оценку по Дисциплине выше 7 баллов, с выставлением им оценки «отлично» (8, 9, 10 баллов), преподаватель может выставить автоматы. Преподаватель объявляет список таких студентов не позднее, чем за два дня до экзамена. Для объявления оценок могут быть использованы электронные каналы передачи информации, регулярно используемые в процессе обучения.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (4 модуль)
Оитог=0.072*Оо.+0.09*Ол.р.1+0.018*Осем.+0.126*Ол.р.2+0.252*Ои.з.+0.042*Осем.+0.4*Оэкз.

Бакалаврская программа «Информатика и вычислительная техника»

Базы данных

Преподаватели

Программа дисциплины

Аннотация

Цель освоения дисциплины

Планируемые результаты обучения

Содержание учебной дисциплины

Элементы контроля

Промежуточная аттестация

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

Рекомендуемая дополнительная литература