Московский государственный технический университет
им. Н. Э. Баумана
СУДАКОВ Е.С.
ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ БАЗ ДАННЫХ
Учебное пособие
Москва - 2008
СУДАКОВ Е.С.
ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ БАЗ ДАННЫХ
Судаков Е.С.
Учебное пособие «Основы построения баз данных» рекомендуется для студентов ВУЗов для выработки у студентов базовых теоретических знаний о базах данных (БД) и порядке их проектирования, а также практических навыков разработки баз.
Данное пособие посвящено рассмотрению следующих вопросов.
Первые три раздела посвящены введению в теорию баз данных. Дается определение понятию базы данных, системы управления базами данных, моделей данных и приводится классификация типов систем баз данных. Также рассматривается архитектура систем баз данных (ANSI/SPARC, «клиент/сервер»), организация распределенных систем обработки данных. В заключение рассматриваются вопросы выполнения семантического моделирования, что является начальным этапом проектирования базы данных, и описание наиболее распространенного здесь подхода – ER-моделирования, а также способа графического представлению ER-моделей – ER-диаграммы.
Разделы 4-6 посвящены введению в теорию реляционных баз данных. Описывается суть реляционного подхода к построению баз данных, вводятся основные понятия, используемые в рамках данного подхода. Затем приводится введение в наиболее распространенный язык работы с реляционными базами данных – язык SQL. Дается описание принципов, заложенных в данных язык и простейших конструкций языка. В заключение подробно рассматривается часть реляционной модели, относящаяся к определению структур данных и типов данных.
Разделы 7-9 посвящены описанию двух эквивалентных подходов – реляционной алгебры и реляционного исчисления, а также способам поддержания целостности данных. Также после рассмотрения соответствующих теоретических положений теории реляционных модели данных, приводятся средства языка SQL, которые реализуют те или иные возможности.
Разделы 10-12 посвящены описанию концепции нормальных форм баз данных и самих процедур нормализации. Кроме того уделено внимание на общей структуре проектирования баз данных. Данный материал необходим для формирования знаний о процессе проектирования баз данных, этапах этого проектирования и порядке выполнения каждого этапа.
Содержание
Список сокращений 5
Введение 6
1. Основные понятия теории баз данных 6
1.1 Понятие системы баз данных 6
1.2 Базы данных и их назначение 10
1.3 Данные и модели данных 13
1.4 Типы систем баз данных 14
2. Архитектура системы баз данных 17
2.1 Уровни архитектуры 17
2.2 Система управления базами данных 19
2.3 Система управления передачей данных 21
2.4 Архитектура «клиент-сервер» 21
2.5 Утилиты 23
2.6 Распределенная обработка 23
3. Семантическое моделирование 27
3.1 Общий подход 27
3.2 Модель «сущность/связь» 29
3.3 ER-диаграммы 31
4. Введение в реляционные базы данных 35
4.1 Реляционная модель 35
4.2 Отношения и переменные-отношения 37
4.3 Оптимизация 39
4.4 Каталог 40
4.5 Базовые переменные отношения и представления 41
4.6 Транзакции 43
5. Введение в язык SQL 45
5.1 Обзор языка SQL 45
5.2 Каталог в SQL 47
5.3 Представления 48
5.4 Транзакции в SQL 49
5.5 Взаимодействие приложений и СУБД 49
6. Домены, отношения и базовые переменные-отношения 51
6.1 Домены 52
6.2 Значения отношений 53
6.3 Средства SQL 54
7. Реляционная алгебра 58
7.1 Введение в реляционную алгебру 58
7.2 Реляционная замкнутость 59
7.3 Синтаксис 60
7.4 Семантика 61
7.5 Примеры 65
7.6 Назначение реляционной алгебры 65
8. Реляционное исчисление 67
8.1 Введение в реляционное исчисление 67
8.2 Исчисление кортежей 68
8.3 Примеры для исчисления кортежей 70
8.4 Средства языка SQL 71
9. Целостность данных 75
9.1 Введение в целостность данных 75
9.2 Ограничения типа 76
9.3 Ограничения атрибута 76
9.4 Ограничения переменной-отношения 77
9.5 Ограничения баз данных 77
9.6 «Золотое правило» 78
9.7 Ограничения состояния и ограничения перехода 79
9.8 Ключи 80
9.9 Средства языка SQL 84
10. Функциональные зависимости 87
10.1 Введение 87
10.2 Основные определения 87
10.3 Тривиальные и нетривиальные зависимости 89
10.4 Замыкание множества зависимостей 89
10.5 Замыкание множества атрибутов 91
10.6 Неприводимые множества зависимостей 92
11. Нормализация: формы 1НФ, 2НФ, 3НФ и НФБК 95
11.1 Введение 95
11.2 Декомпозиция без потерь и функциональные зависимости 96
11.3 Первая, вторая и третья нормальные формы 98
11.4 Нормальная форма Бойса-Кодда 104
12. Нормализация: более высокие нормальные формы 107
12.1 Многозначные зависимости и четвертая нормальная форма 107
12.2 Зависимости соединения и пятая нормальная форма 110
12.3 Общая схема процедуры нормализации 114
Вопросы для самопроверки 116
Дополнительная литература 118
Список сокращений
БД |
База данных |
СБД |
Система баз данных |
СУБД |
Система управления базами данных |
DBMS |
Data Base Management System |
АД |
Администратор данных |
АБД |
Администратор баз данных |
ЯОД |
Язык определения данных |
ЯМД |
Язык манипулирования данными |
ФЗ |
Функциональная зависимость |
НФ |
Нормальная форма |
НФБК |
Нормальная форма Бойса-Кодда |
МЗЗ |
Многозначная зависимость |
ЗС |
Зависимость соединения |
ER-модель |
Модель «сущность/связь» (Entity-Relation Model) |