Введение

В книге обсуждаются основные понятия систем управления базами данных (СУБД). Излагается проектирование и архитектура баз данных (БД). Изучаются языки запросов и модели данных в различных СУБД. Уделяется внимание математическим основам, лежащим в основе языков запросов. Подробно изучаются реляционные базы данных и язык SQL. Рассматриваются перспективные направления БД: объектно-реляционные и объектно-ориентированные, работа с данными в формате XML, пространственные базы данных, хранилища данных и OLAP.

Управление данными превратилось в настоящее время в большую отрасль с несколькими специализациями. Основной частью этой отрасли являются базы данных, а точнее – их проектирование, администрирование, программирование рабочих мест пользователей, решение задач по выборке данных и др. В основу книги легли материалы, применяемые автором при преподавании баз данных для компьютерных и инженерных специальностей. Поэтому книга может быть использована как для самостоятельного изучения предмета, так и в качестве учебного пособия (для чего в ней приводятся вопросы для самопроверки, домашние задания, запросы для самостоятельного программирования (могут быть основой контрольной работы), типичные ошибки начинающих специалистов в области БД, содержание лабораторных работ, требования к курсовой работе и вопросы к экзамену).

При разработке курса и написании книги автором были поставлены следующие задачи:

1. Охватить наиболее важные современные направления баз данных, которые за недостатком времени практически не изучаются в институте.

2. Сохранить практическую направленность курса, чтобы студенты приобрели больше практических компетенций.

3. Следовать современным принципам изложения материала, заключающиеся в модульности, междисциплинарных связях, компетентностном подходе к обучению.

Поэтому книга отличается следующими особенностями:

1. В ней не рассматриваются вопросы администрирования БД. По мнению автора, навыки администрирования формируются в значительной степени в ходе практической деятельности, в том числе – интуитивным путем.

2. В минимальной степени рассматриваются вопросы проектирования. В книге – только диаграмма «сущность-связь» Чена и нормализация БД. Автор считает, что эти вопросы нужно рассматривать в комплексе при изучении проектирования информационных систем (и преподает их в соответствующем курсе).

3. В минимальной степени рассматриваются теоретические аспекты БД и внутренняя работа СУБД (чем злоупотребляют многие практические курсы по базам данных). В книге – только реляционные алгебра и исчисления и сериализация транзакций.

4. Детально рассматривается оператор select языка SQL. Он изучается на примерах от простых ко всё более сложным с указанием типичных ошибок при изучении, приводятся домашние задания по проектированию базы данных и написание примеров запросов. В конце приводятся задания для самостоятельного написания запросов (могут быть использованы как контрольная работа).

5. Изучаются перспективные направления баз данных - объектные технологии, запросы к XML, пространственные базы данных (последнее особенно важно для инженеров, так как пространственные БД лежат в основе САПР и бурно развивающемся направлении геоинформационных систем), хранилища данных и OLAP.

6. При изучении перспективных направлений рассматривается как «чистая» технология (например, OQL и XQuery), так и развитие языка SQL для этих направлений. Приводится модель данных и наиболее характерные запросы на простых примерах, отличающиеся от других технологий.

Как учебное пособие данную книгу можно изучать в полном (рекомендуется для компьютерных специальностей) и сокращенном варианте (для инженерных специальностей) Особенности этих путей изучения приведены в Табл. 1.

Табл. 1. Варианты изучения материала книги

Характеристика	Сокращенный вариант	Полный вариант
Специальности	Инженерные	Компьютерные
Модуль 1	Часть информатики	Часть дисциплины «Управление данными»
Дисциплины, предшествующие модулю 1	Информатика	Информатика, математика
Содержание модуля 1	Главы: 1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, 2. РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ (нормальные формы только первые три), 4. SQL (до «4.8. Рекурсивные запросы»), Запросы для самостоятельного программирования, Лаб. 1 - Лаб. 4 (БД Microsoft Access)	Главы 1 – 8, Лаб. 1 - Лаб. 4 (БД Microsoft Access)
Компетенции, формируемые в модуле 1	Знать Архитектуру БД; Технологии управления данными; Язык запросов SQL; Уметь Разрабатывать БД в СУБД Microsoft Access. Проектировать структуру реляционной БД для различных предметных областей. Писать запросы на языке SQL.	Знать Архитектуру БД; Технологии управления данными; Модели данных; Математические основы языков запросов; Язык запросов SQL; Уметь Разрабатывать БД в СУБД Microsoft Access. Проектировать хранилища данных и пользоваться инструментами OLAP для различных предметных областей. Владеть Проектированием структуры реляционной БД для различных предметных областей. Написанием запросов на языке SQL.
Модуль 2		Часть дисциплины «Управление данными»
Дисциплины, предшествующие модулю 2		Технологии программирования, объектно-ориентированное программирование
Содержание модуля 1	Главы 8-11 (Перспективные направления баз данных), Лаб. 5 - Лаб. 9	Главы 8-11 (Перспективные направления баз данных)
Компетенции, формируемые в модуле 2		Знать Перспективные направления СУБД: ОРБД, ООБД, пространственные БД, хранилища и OLAP, работу с XML, их взаимосвязь со смежными областями. Уметь: Разрабатывать БД в СУБД Microsoft SQL Server. Самостоятельно проектировать БД в рамках требуемой технологии управления данными и модели данных по документации. В рамках требуемой СУБД разобраться с принципами работы транзакций и реализовать правильное конкурентное выполнение клиентских программ. Изучить требуемый диалект SQL и программировать на нем запросы, триггеры и транзакции.
Следующие за модулем дисциплины	Проектирование ИС	Представление знаний в ИС Интеллектуальные ИС Проектирование ИС

Организация учебного процесса. Замечания для преподавателей и студентов

Предлагаю следующий вариант организации учебного процесса:

Обучение заключается в посещении лекций, выполнении практических Д/З и самостоятельного изучения материала, выполнении лабораторных работ (Д/З и результаты лабораторных используются как заготовка для курсовой работы), контрольной работы по SQL, экзамена с тремя теоретическими вопросами и практической задачей. Лучшему студенту на контрольной может быть поставлена отметка «отлично» за экзамен, еще нескольким – отмена практического задания на экзамене. Действует рейтинговая система, в которой учитывается посещение, своевременность и качество выполнения заданий. Студентам с высоким рейтингом сокращается число вопросов на экзамене, за выдающиеся успехи в учебе студенты могут получить отметку «отлично», не сдавая экзамен.

Сведения об авторе: Добряк Павел Вадимович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Радиоэлектроника информационных систем» Радиотехнического института Уральского государственного технического университета. Электронная почта: goodsoul@mail.ru . Область научных интересов: компьютерные языки, базы данных, объектно-ориентированные технологии.