1. Свойства (основные требования) целостности, достижимости и безопасности данных. Поддержка целостности данных Целостность базы данных означает корректность и непротиворечивость хранимых в ней данных. Целостность обычно описывается с помощью ограничений, т.е. правил поддержки непротиворечивости, которые не должны нарушаться в базе данных. Ограничения можно применять к элементам данных внутри одной записи или к связям между записями. Например, ограничение целостности может гласить, что зарплата сотрудника не должна превышать 40 000 фунтов стерлингов в год или же что в записи с данными о сотруднике номер отделения, в котором он работает, должен соответствовать реально существующему отделению компании. Таким образом, интеграция данных позволяет АБД задавать требования по поддержке целостности данных, а СУБД применять их.  Достижимость - для любого объекта в базе найдется путь поиска, по которому можно получить сам объект. Пользователь базы данных может обращаться к ней с самыми различными вопросами по поводу хранимых данных. В большинстве современных коммерческих приложений типы запросов предопределены, и физическая организация данных разрабатывается для их обработки с требуемой скоростью. Возросшие требования к системам заключаются в обеспечении обработки таких запросов или формирования таких ответов, которые заранее не запланированы. Пользователь может вводить с терминала случайные запросы на информацию. Непланируемые запросы (и некоторые запланированные) вызывают необходимость поиска в базе данных. Если ответ на терминал необходимо выдать быстро, поиск должен выполняться с соответствующей скоростью. Способность быстрого поиска в базе данных по различным критериям в значительной степени зависит от физической организации данных. Во многих случаях организация данных такая, что время поиска оказывается слишком большим для выдачи ответов на терминал в реальном времени, поэтому одной из основных задач организации базы данных должно стать обеспечение способности быстрого и гибкого поиска. Безопасность Безопасность базы данных заключается в защите базы данных от несанкционированного доступа со стороны пользователей. Без привлечения соответствующих мер безопасности интегрированные данные становятся более уязвимыми, чем данные в файловой системе. Однако интеграция позволяет АБД определить требуемую систему безопасности базы данных, а СУБД привести ее в действие. Система обеспечения безопасности может быть выражена в форме имен и паролей для идентификации пользователей, которые зарегистрированы в этой базе данных. Доступ к данным со стороны зарегистрированного пользователя может быть ограничен только некоторыми операциями (извлечением, вставкой, обновлением и удалением). Например, АБД может быть предоставлено право доступа ко всем данным в базе данных, менеджеру отделения компании — ко всем данным, которые относятся к его отделению, а инспектору отдела реализации — лишь ко всем данным о недвижимости, в результате чего он не будет иметь доступа к конфиденциальным данным, таким как, зарплата сотрудников.

2. Теоретико-множественные операции над отношениями.

3. Языки, включаемые в состав субд.

Внутренний язык СУБД для работы с данными состоит из двух частей: языка определения данных (Data Definition Language — DDL) и языка манипулирования данными (Data Manipulation Language — DML). Язык DDL используется для определения схемы базы данных, а язык DML — для чтения и обновления данных, хранимых в базе. Эти языки называются подъязыками данных, поскольку в них отсутствуют конструкции для выполнения всех вычислительных операций, обычно используемых в языках программирования высокого уровня, таких как условные операторы или операторы цикла. Язык DDL. Описательный язык, который позволяет АБД или пользователю описать и именовать сущности и атрибуты, необходимые для работы некоторого приложения, а также связи, имеющиеся между различными сущностями, кроме того, указать ограничения целостности и защиты.Схема базы данных состоит из набора определений, выраженных на специальном языке определения данных — DDL. Язык DDL используется как для определения новой схемы, так и для модификации уже существующей. Этот язык нельзя использовать для управления данными. Язык DML. Язык, содержащий набор операторов для поддержки основных onераций манипулирования содержащимися в базе данными. К операциям управления данными относятся: • вставка в базу данных новых сведений; • модификация сведений, хранимых в базе данных; • извлечение сведений, содержащихся в базе данных; • удаление сведений из базы данных.

4. Операция соединения, проецирования и деления отношений.

Рассмотрим два отношения r(R) и s(S) и положим RS = T. Соединением отношений r и s, Оператор проекции выбирает подмножество столбцов в отношении. Пусть r – отношение со схемой R и X – подмножество из R. Проиллюстрируем изложенные выше операции на примере. Допустим, что в базе данных о гипотетической авиалинии находятся два списка: список типов самолетов, которые могут быть использованы в каждом рейсе, и список типов самолетов, которыми каждый пилот имеет право управлять. Эти списки хранятся в виде отношений пригодность и право. Отношение варианты является соединением отношений пригодность и право. Операция деления.

5. Функции базы данных при автоматизации обработки информации Функции базы данных при автоматизации обработки информации: ■ Определение данных - СУБД должна предоставлять средства определения данных в виде исходной формы и преобразования этих определений в соответствующую объектную форму. Эту информацию СУБД должна использовать при анализе и выполнении запросов обработки данных. ■ Манипулирование данными - СУБД должна быть способна обрабатывать запросы пользователя на выборку, изменение или удаление данных, уже существующих в базе, или на добавление в нее новых данных. Запросы подразделяются на планируемые и непланируемые: а) Планируемый запрос — это запрос, необходимость выполнения которого была предусмотрена заранее.  б) Непланируемый запрос — это, наоборот, некоторый произвольный запрос на выборку или на обновление, необходимость выполнения которого не была предусмотрена заранее и возникла по какой-то особой причине. ■ Оптимизация и выполнение - Запросы языка манипулирования данными должны быть обработаны таким компонентом, как оптимизатор, назначение которого состоит в поиске достаточно эффективного способа выполнения каждого из запросов. Затем оптимизированные запросы выполняются под управлением диспетчера этапа прогона (run-time manager). ■ Защита и поддержка целостности данных - СУБД должна контролировать пользовательские запросы и пресекать любые попытки нарушения ограничений защиты и целостности данных. Этот контроль может осуществляться во время компиляции, во время выполнения или на обоих этих этапах обработки запроса. ■ Восстановление данных и поддержка параллельности. СУБД или другой связанный с ней программный компонент, должен обеспечивать необходимый контроль над восстановлением данных и управление параллельной обработкой. ■ Словарь данных. СУБД должна поддерживать функцию ведения словаря данных. Сам словарь данных вполне можно считать самостоятельной базой данных. В словаре находятся определения других объектов системы. В частности, в словаре данных должны быть записаны исходные и объектные формы всех существующих схем и отображений, а также установленные ограничения защиты и целостности данных. ■ Производительность. СУБД должна выполнять все указанные функции с максимально возможной эффективностью.

6.Реляционные СУБД – основные определения (атрибуты, домены, схемы, отношения). Реляционная СУБД — СУБД, управляющая реляционными базами данных. Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления для обработки данных. Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц. Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами: каждый элемент таблицы — один элемент данных все ячейки в столбце таблицы однородные, то есть все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т. д.) каждый столбец имеет уникальное имя одинаковые строки в таблице отсутствуют порядок следования строк и столбцов может быть произвольным Базовыми понятиями реляционных СУБД являются: атрибут, отношение, кортеж. N-арным отношением R, или отношением R степени n, называют подмножество декартовa произведения множеств  , не обязательно различных. Исходные множества D1,D2,...,Dn называют в модели доменами (в СУБД используется понятие тип данных). Под атрибутом здесь понимается вхождение домена в отношение. Строки отношения называются кортежами.

7. Три уровня схем данных.. Архитектура ANSI/SPARC включает три уровня: внутренний, внешний и концептуальный. В общих чертах они представляют собой следующее. ■ Внутренний уровень (называемый также физическим) наиболее близок к физическому хранилищу информации, т.е. связан со способами сохранения информации на физических устройствах. ■ Внешний уровень (называемый также пользовательским логическим) наиболее близок к пользователям, т.е. связан со способами представления данных для отдельных пользователей. ■ Концептуальный уровень (называемый также общим логическим или просто логическим, без дополнительного определения) является "промежуточным" уровнем между двумя первыми.

8. Независимость прикладных программ от данных. Изменения, связанные с форматом данных, местом их хранения, способу обращения к данным, могут повлиять на прикладную программу и привести к другим изменениям, если спецификации по ним заложены в теле программы. Тогда все изменения формата, расположения и способа обращения потребуют перекомпиляции прикладной программы после ее изменения. Однако существует большая вероятность изменения предметной области, что потребует изменения формата данных. Так, для представления новых объектов необходимо расширить набор данных введением новых элементов. С совершенствованием архитектуры ЭВМ и ростом эффективности программного и аппаратного обеспечения, должны претерпевать изменения и методы доступа, и способы хранения данных. Если же методы доступа и способы хранения будут заложены в логике прикладной программы, то программистам придется приложить гораздо большие усилия на поддержание и обновление программ, что приведет к дополнительным ошибкам и расходу ресурсов. С другой стороны, пользователей базы данных следует ориентировать на информационное содержание данных и не посвящать в детали их представления и расположения. Таким образом, можно использовать базу данных и не знать внутреннее представление данных. Этим и достигается их независимость. В идеальном случае нужно так проектировать базу данных, чтобы изменения ее природы не приводили к изменению прикладных программ. Но при этом не следует забывать о том, что степень независимости данных определяется не только проектированием базы данных, но и СУБД.