Магистратура
2020/2021
Теория баз данных
Лучший по критерию «Полезность курса для Вашей будущей карьеры»
Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»
Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»
Статус:
Курс адаптационный (Финансовые технологии и анализ данных)
Направление:
01.04.02. Прикладная математика и информатика
Где читается:
Факультет компьютерных наук
Когда читается:
1-й курс, 1, 2 модуль
Формат изучения:
без онлайн-курса
Преподаватели:
Бекларян Армен Левонович
Прогр. обучения:
Финансовые технологии и анализ данных
Язык:
русский
Кредиты:
6
Контактные часы:
56
Программа дисциплины
Аннотация
Один из основных методологических принципов развития информационных технологий – абстракция – естественным образом привёл исследователей и технологов к выделению предметной области под названием «базы данных» (БД). Она включает в себя теории, методы и технологии: 1) формализации концептуальных, логических и физических моделей данных; 2) построения систем управления базами данных (СУБД); 3) оптимального доступа к данным с использованием СУБД; 4) нереляционная форма хранения данных; 5) Современные технологии доступа к данным. Данный курс предоставляет введение в теорию баз данных, предлагает обзор современных технологий хранения и извлечения данных.
Цель освоения дисциплины
- Формирование знаний, умений и навыков проектирования баз данных (БД), хранилищ данных (ХД), администрирования баз и хранилищ данных, разработки приложений (внешних интерфейсов) БД и ХД, использования средств многомерного анализа данных класса OLAP и др.
Планируемые результаты обучения
- Знать основные понятия теории баз данных и хранилищ данных
- Знать особенности реляционной модели БД и многомерной модели ХД
- Знать подходы к построению БД и ХД и сферы их применимости
- Знать архитектуру программных средств, работающих с БД и ХД
- Уметь проектировать структуру БД и ХД вручную и с использованием выбранного CASE-средства
- Уметь разрабатывать бизнес-логику работы с БД и ХД
- Владеть навыками проектирования структуры БД и ХД
- Знать классификацию и способы задания ограничений целостности
- Знать языки описания и манипулирования данными разных классов
- Уметь строить запросы, используя различные языковые средства
- Владеть навыками формирования SQL-запросов к БД и MDX-запросов к ХД
- Уметь использовать БД и ХД при построении отчетов и разработке приложений
- Знать особенности работы в распределенной многопользовательской среде
Содержание учебной дисциплины
- Введение в курсСтруктура курса, контрольные мероприятия, оценка за работу в семестре. Понятия дан-ные, информация, управление данными. Аспекты изучения информации. Понятие банка данных (БнД) Предпосылки создания БнД. Преимущества и недостатки БнД. Компоненты БнД. База данных (БД) – ядро БнД. Программные средства БнД. Языковые средства со-временных СУБД. Классификация языковых средств. Языки четвертого поколения и их свойства. Технические средства БнД. Организационно-методические средства. Понятие СУБД. Функции СУБД. Выбор СУБД. Классификация БнД. Иерархические, сетевые БД, БД на инвертированных списках. OLAP и OLTP-системы. Хранилища данных. Смешан-ные БД. XML-базы данных. Тенденции развития БнД. Пользователи БнД.
- Основы теории реляционных баз данныхОтличительные особенности реляционных моделей. Основные понятия: отношение, кортеж, атрибут, ключ (простой, составной; первичный, альтернативный). Домен. Связывание таблиц. Внешний ключ. Функциональные зависимости. Многозначные зависимости. Операции реляционной алгебры. Трёхзначная логика (3VL). Теория нормализации. Понятие 1НФ, 2НФ, 3НФ, 4НФ, 5НФ. Алгоритм нормализации. Достоинства и недостатки подхода.
- Проектирование баз данных – логическое и физическое моделированиеОбщие сведения о даталогическом моделировании. Особенности даталогических моделей. Влияние особенностей модели на проектные решения. Факторы, влияющие на проектирование БД. Критерии оценки проекта БД. Проектирование структуры базы на основе ис-пользования ER-моделей. Влияние нотации ER-модели на сферу ее использования и алгоритм проектирования. Алгоритм проектирования (алгоритм перехода от базовой ER-модели к структуре реляционной базы). ERwin Data Modeler. Уточнение терминологии. Интерфейс системы. Создание логических и физических моделей. Методология проектирования в среде ERwin Data Modeler. Методология построения физических моделей. Типы данных. Физическое хранение данных (файлы, файловые группы, страницы, экстенты, индексы, секции). Влияние нормализации/денормализации.
- Целостность данныхПонятие целостности и ограничения целостности. Классификация ограничений целостности. Причины, вызывающие нарушение ограничений целостности. Описание ограничений целостности в CASE-средствах. Способы задания ограничений целостности в современных СУБД: процедурный и декларативный способы задания ограничений целостности. Ссылочная целостность (целостность связи).
- Язык SQLВведение в SQL. Стандарты. Диалекты. Составные части языка SQL (DDL, DML, DCL). Расширения языка. Визуальные построители запросов. Структура языка и синтаксис основных операторов SQL. Запросы и подзапросы. Управление выполнением сценария. Использование SQL для выборки данных из таблиц. Использование булевых и реляционных операторов создания более сложных предикатов. Использование специальных операторов в «условиях». Суммирование данных с помощью функций агрегирования. Форматирование результатов запросов. Использование множества таблиц в одном запросе. Вложенные запросы. Связанные подзапросы. Использование операторов EXIST, ANY, ALL, SOME. Использование предложения UNION. Ввод, удаление, изменение значений полей. Использование подзапросов с командами обновления. Создание таблиц, команда CREATE. Табличные и скалярные функции. Представления. Работа с метаданными на основе системных представлений. Динамическое формирование запросов. Планы выполнения запросов.
- Триггеры и хранимые процедурыРазработка триггеров БД. Условия выполнения триггера (триггерные события). Тело триггера. Использование триггеров для проверки корректности введенных данных и выполнения сложных ограничений целостности данных. Использование триггеров для обновления данных в смежных таблицах. Разработка хранимых процедур БД. Общее представления о языках разработки хранимых процедур (TSQL и PL/SQL).
- Вывод информации из баз данныхВозможности генераторов отчетов современных СУБД. Задание формы и состава документа. Введение вычисляемых полей. Получение документов, включающих несколько степеней итогов. Получение документов на основе нескольких связанных файлов. Графическое оформление документа. Вывод документа на печать, на дисплей и в файл. Использование генераторов форм для получения выходных документов.
- Архитектура ХДТиповые архитектуры хранилищ данных, рассматривается глобальное хранилище данных, централизованное хранилище данных, распределенное хранилище данных, витрины данных, взаимосвязанные киоски данных, независимые киоски данных, корпоративная информационная фабрика, хранилище данных с архитектурой шины данных.
- Основные принципы проектирования ХДИнструменты (CASE-средства) для проектирования ХД. Методы проектирования Центрального хранилища данных. Метод многомерного моделирования: схема «Звезда», схема «Снежинка», преимущества и недостатки. Подход к построению ХД – Data Vault. Моделирование временных данных. Жизненный цикл разработки хранилища данных.
- Распределенные БДПонятие распределенных БнД. Классификация БнД. Дополнительные критерии оценки СУРБД. Централизованные и распределенные системы. Работа с базами данных в режимах «файл-сервер» и «клиент-сервер». Двух- и трехуровневые системы клиент-сервер. Особенности работы с базами данных в многопользовательском режиме. Обеспечение целостности БД в распределенных БнД. Уровни изолированности в ANSI SQL. Механизм блокировок. Технологии тиражирования. Проектирование распределенных баз данных. Сетевые возможности современных СУБД. Особенности создания баз данных, функционирующих в локальных сетях. Особенности программирования обработки баз данных при много-пользовательском режиме доступа. Проектирование приложений типа «клиент-сервер». Клиентское и серверное ПО. Особенности работы в гетерогенной среде. Стандарты интерфейсов. Проблемы, возникающие при параллельном доступе, и пути их решения.
Промежуточная аттестация
- Промежуточная аттестация (2 модуль)0.3 * Контрольная работа 1 + 0.3 * Контрольная работа 2 + 0.4 * Экзамен
Список литературы
Рекомендуемая основная литература
- Основы использования и проектирования баз данных : учеб. пособие для вузов, Илюшечкин, В. М., 2009
- Построение запросов и программирование на SQL : учеб. пособие для вузов, Маркин, А. В., 2008
Рекомендуемая дополнительная литература
- Войниканис Е.А., Калятин В.О. - База данных как объект правового регулирования: учебное пособие для вузов - Общество с ограниченной ответственностью «Издательство «СТАТУТ» - 2011 - 174с. - ISBN: 978-5-8354-0764-4 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/61548