А.В Еременко, И.А. Долгова, С.В. Щербакова

БАЗЫ ДАННЫХ

Учебник

Пенза

Издательство ПГУ

2010

Содержание

1. Введение в базы данных 4

1.1. Основные понятия и определения 4

1.2. Традиционные файловые системы 5

1.3. Системы с базами данных 6

1.4. История развития СУБД 9

1.5. Обзор современных СУБД 9

2. Архитектура баз данных 11

2.1. Уровни представления баз данных 11

2.2. Схемы и подсхемы БД 13

2.3. Независимость от данных 15

2.4. Модели данных 15

3. Архитектура баз данных и СУБД 20

3.1. Функции и компоненты СУБД 20

3.2. Понятие целостности данных 22

3.3. Компоненты СУБД 23

4. Многопользовательские СУБД и языки баз данных 26

4.1. Архитектура многопользовательских СУБД 26

4.2. Языки баз данных 30

5. Реляционные базы данных 33

5.1. Используемая терминология 33

5.2. Структуры данных 34

5.3. Свойства отношений 35

5.4. Реляционные ключи 37

5.5. Манипулирование данными 39

5.6. Пример манипулирования данными 44

5.6.1. Реляционная алгебра 44

5.6.2. Реляционное исчисление 45

6. Нормализация отношений в реляционных базах данных 47

6.1. Нормализация отношений 47

6.1.1. Аномалии вставки 48

6.1.2. Аномалии удаления 49

6.1.3. Аномалии обновления 49

6.2. Функциональные зависимости 49

6.3. Процесс нормализации 51

6.3.1. Первая нормальная форма (1НФ) 51

6.3.2. Вторая нормальная форма (2НФ) 52

6.3.3. Третья нормальная форма (3НФ) 54

6.3.4. Нормальная форма Бойса-Кодда (НФБК) 56

6.3.5. Четвертая нормальная форма (4НФ) 58

6.3.6. Пятая нормальная форма (5НФ) 59

7. Проектирование реляционных баз данных 60

7.1. Подходы к проектированию БД 60

7.2. Понятия ER- модели 60

8. Использование CASE-инструментов 66

8.1. Методология проектирования БД с помощью Case-инструментов SILVERRUN 66

8.1.1. Использование SILVERRUN-BPM 67

8.1.2. Контекстная диаграмма 68

8.1.3. Детализирующая диаграмма 70

8.1.4. Порядок работы с SILVERRUN-ВРМ 74

8.1.5. Использование SILVERRUN-ERX 76

8.1.6. Использование SILVERRUN-RDM 79

9. Реляционные базы данных и СУБД InterBase 83

9.1. СУБД InterBase, ее основные возможности и область применения 83

9.2. Типы данных 85

9.2.1. Целочисленные типы 86

9.2.2. Вещественные типы данных 86

9.2.3. Типы данных с фиксированной точкой 86

9.2.4. Типы данных для хранения текста 86

9.2.4. Типы для хранения даты и времени 87

9.2.6. Тип данных BLOB 87

9.2.7. Массивы 88

10. Язык реляционных баз данных SQL 89

10.1. SQL и его история 89

10.2. Объекты реляционной базы данных 92

10.3. Операторы манипулирования данными 97

10.4. Агрегирование данных при выборке 101

10.5. Представления 102

10.6. Новые встроенные функции 105

10.7. Диалект базы данных 106

10.8. Типы с фиксированной точкой 107

11. Принципы физической организации баз данных 111

11.1. Безопасность данных и СУБД 111

11.1.1. Безопасность в операционной среде 111

11.1.2. Защита сервера 113

11.2. Безопасность на уровне базы данных 114

11.3. Файл конфигурации Firebird 116

12. Объектные СУБД 119

12.1. Сильные стороны реляционной модели СУБД 120

12.2. Недостатки реляционных СУБД 120

12.3. Недостатки ООСУБД 121

Заключение 123

Список литературы 123

1. Введение в базы данных

   1. Основные понятия и определения

Появление баз данных стало самым важным достижением в области программного обеспечения. Базы данных лежат в основе информационных систем, и это коренным образом изменило характер работы многих организаций.

Основные идеи современных информационных систем базируются на концепции баз данных. Одним из важнейших понятий в теории баз данных является понятие информации. Под информацией понимаются любые сведения о каком-либо событии, процессе, объекте. К информации может относиться все, что может интересовать пользователя любого уровня.

Д

Данные – это информация, необходимая для текущей работы пользователя или предприятия. Эта информация может относиться к определенным свойствам различных объектов или к определенным фактам относительно этих объектов.

Например:

• Работник – его имя, фамилия.

• Поставщик такой-то находится в Саратове.

анные — это информация, представленная в определенном виде, позволяющем автоматизировать ее сбор, хранение и дальнейшую обработку человеком или информационным средством. Для компьютерных технологий данные — это информация в дискретном виде, удобном для хранения и обработки на ЭВМ, а также для передачи по каналам связи.

База данных (БД) – это некоторый набор устойчивых (перманентных) данных, отражающий состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области и используемый прикладными системами какого-либо предприятия.

База данных – это совокупность взаимосвязанных данных (и описаний этих данных), предназначенный для удовлетворения информационных потребностей организации.

Устойчивые данные отличаются от других типов данных (от более изменчивых данных – промежуточных результатов, входных и выходных данных и пр.).

Администратор базы данных (АБД) — человек, который принимает участие в разработке БД, контролирует правильность ее функционирования.

Система управления базами данных (СУБД) – это программное обеспечение, которое управляет доступом к базе данных.

СУБД – это совокупность языковых и программных средств, с помощью которых пользователи могут определять, создавать и поддерживать базу данных, а также осуществлять к ней контролируемый доступ.

Пример – система "Студент".

База данных – модель внешнего мира.

Информационная система — это организационная совокупность технических и обеспечивающих средств, технологических процессов и кадров, реализующих функции сбора, обработки, хранения, поиска, выдачи и передачи информации.

2. Традиционные файловые системы

Файловые системы – набор программ, которые выполняют для пользователей некоторые операции, например создание отчетов. Каждая программа определяет свои собственные данные и управляет ими.

Файловые системы были первой попыткой компьютеризировать известные всем ручные картотеки. Данные хранятся в отдельных файлах.

Файловые системы были разработаны в ответ на потребность в получении более эффективных способов доступа к данным. Однако, вместо организации централизованного хранилища всех данных предприятия, был использован децентрализованный подход, при котором сотрудники каждого отдела работают со своими собственными данными и хранят их в своем отделе.

Ограничения, присущие файловым системам:

• разделение и изоляция данных - данные изолированы в отдельных файлах, и доступ к ним весьма затруднен.

• дублирование данных – децентрализованная работа с данными в каждом отделе независимо от других отделов, что приводит к затрате дополнительных ресурсов и к нарушению целостности данных.

• зависимость от данных – способ хранения записей в файлах жестко зафиксирован в коде программы приложения, изменить существующую структуру данных достаточно сложно.

• несовместимость файлов – формат определяется кодом приложения.

• фиксированные запросы – нельзя создавать произвольные запросы, так как их форматы фиксированы кодом приложения – надо увеличивать количество приложений и файлов для реализации новых запросов.

Существование фактов приводит к наличию связей между отдельными объектами предметной области.

Связи являются такой же частью данных предприятия как основные сущности. Поэтому связи должны быть представлены в базе данных наравне с основными сущностями предметной области.