
- •Введение в бд
- •Файловые системы
- •Системы с базами данных
- •Модели данных
- •Альтернативная терминология Терминология, используемая в реляционной модели, порой может привести к путанице, поскольку помимо предложенных двух наборов терминов существует еще один – третий.
- •Сетевая модель данных
- •Иерархическая модель данных
- •Вопросы:
- •Упражнения:
- •Реляционная модель.
- •Реляционная алгебра. Реляционное исчисление.
- •Реляционная модель
- •Реляционные языки
- •Реляционная алгебра
- •Унарные операции реляционной алгебры
- •Операции с множествами
- •Операции соединения
- •Деление
- •Реляционное исчисление
- •Реляционное исчисление кортежей
- •Реляционное исчисление доменов
- •Другие языки
- •Тема 3 Моделирование данных Модель «сущность-связь»
- •Элементы модели «сущность-связь»
- •Сущность
- •Атрибуты
- •Идентификаторы
- •Три типа бинарных связей
- •Диаграммы «сущность-связь»
- •Изображение атрибутов в диаграммах «сущность-связь»
- •Слабые сущности
- •Подтипы сущностей
- •Пример er-диаграммы
- •Диаграммы «сущность-связь» в стиле uml
- •Сущности и связи в uml
- •Представление слабых сущностей
- •Представление подтипов
- •Конструкции ооп, введенные языком uml
- •Семантическая объектная модель
- •Семантические объекты
- •Определение семантических объектов
- •Атрибуты
- •Кардинальное число атрибута
- •Экземпляры объектов
- •Парные атрибуты
- •Объектные идентификаторы
- •Домены атрибутов
- •Представления семантических объектов
- •Создание семантических объектных моделей данных
- •Пример: база данных администрации нтуу «кпи»
- •Спецификация объектов
- •Типы объектов
- •Простые объекты
- •Составные объекты
- •Гибридные объекты
- •Ассоциативные объекты
- •Объекты вида родитель/подтип
- •Объекты вида архетип/версия
- •Переход от семантической объектной модели к модели «сущность-связь»
- •Вопросы:
- •Упражнения:
- •Тема 4 Нормализация
- •Классы отношений
- •Нормальные формы от первой до пятой
- •Тема 5 Методология проектирования баз данных Введение в методологию проектирования баз данных
- •Методология концептуального проектирования базы данных
- •Методология логического проектирования реляционных баз данных
- •Суть состоит в том, что при устранении избыточности очень важно исследовать значение каждой из связей, существующих между сущностями.
- •Методология физического проектирования базы данных
- •Трехуровневая архитектура ansi-sparc
- •Система управления Базами Данных
- •1. Хранение, извлечение и обновление данных
- •2. Каталог доступный конечным пользователям
- •Поддержка транзакций
- •Сервисы управления параллельностью
- •Сервисы восстановления
- •6. Сервисы контроля доступа к данным
- •Поддержка обмена данными
- •8. Вспомогательные службы
- •Преимущества:
- •Недостатки:
- •Вопросы:
- •Упражнения:
- •История языка sql
- •Особая роль языка sql
- •Используемая терминология
- •Запись операторов sql
- •Манипулирование данными
- •Литералы
- •Простые запросы
- •Выборка строк (конструкция where)
- •Сортировка результатов (конструкция order by)
- •Использование агрегирующих функций языка sql
- •Группирование результатов (конструкция group by)
- •Ограничения на выполнение группирования (конструкция having)
- •Подзапросы
- •Ключевые слова any и all
- •Многотабличные запросы
- •Выполнение соединений
- •Внешние соединения
- •Ключевые слова exists и not exist
- •Комбинирование результирующих таблиц (операции union, intersect и except)
- •Изменение содержимого базы данных
- •Добавление новых данных в таблицу (оператор insert)
- •Модификация данных в базе (оператор update)
- •Удаление данных из базы (оператор delete)
- •Скалярные типы данных языка sql
- •Логические данные (тип boolean)
- •Символьные данные (тип character)
- •Битовые данные (тип bit)
- •Точные числовые данные (тип exact numeric)
- •Округленные числовые данные (тип approximate numeric)
- •Дата и время (тип datetime)
- •Интервальный тип данных interval
- •Скалярные операторы
- •Средства поддержки целостности данных
- •Обязательные данные
- •Ограничения для доменов
- •Целостность сущностей
- •Ссылочная целостность
- •Требования данного предприятия
- •Определение данных
- •Создание баз данных
- •Создание таблиц (оператор create table)
- •Модификация определения таблицы (оператор alter table)
- •Удаление таблиц (оператор drop table)
- •Создание индекса (оператор create index)
- •Удаление индекса (оператор drop index)
- •Представления
- •Создание представлений (оператор create view)
- •Удаление представлений (оператор drop view)
- •Замена представлений
- •Ограничения на использование представлений
- •Обновление данных в представлениях
- •Использование конструкции with check option
- •Преимущества и недостатки представлений
- •Преимущества
- •Недостатки
- •Материализация представлений
- •Использование транзакций
- •Немедленные и отложенные ограничения поддержки целостности данных
- •Управление доступом к данным
- •Идентификаторы пользователей и права владения
- •Привилегии
- •Предоставление привилегий другим пользователям (оператор grant)
- •Отмена предоставленных пользователям привилегий (оператор revoke)
- •Приложение
- •Тема 7.3 Хранимые процедуры и функции. Триггеры.
- •Создание хранимых процедур и функций
- •Простые формы выражений
- •Поддержка транзакций
- •Свойства транзакций
- •Архитектура базы данных
- •Управление параллельным доступом
- •Проблема потерянного обновления
- •Проблема зависимости от незафиксированных результатов (или "грязного" чтения)
- •Проблема анализа несогласованности
- •Упорядочиваемость и восстанавливаемость
- •Конфликтная упорядочиваемость
- •Упорядочиваемость по просмотру
- •Восстанавливаемость
- •Методы управления параллельным доступом
- •Методы блокировки
- •Двухфазная блокировка
- •Управление параллельным выполнением при использовании индексных структур
- •Защелки
- •Взаимоблокировка
- •Тайм-ауты
- •Предотвращение взаимоблокировок
- •Обнаружение взаимоблокировок
- •Частота выполнения операции обнаружения взаимоблокировок
- •Возобновление нормальной работы после обнаружения взаимоблокировки
- •Использование временных отметок
- •Правило записи Томаса
- •Сравнение методов
- •Упорядочение временных отметок в случае многих версий
- •Оптимистические методы упорядочения
- •Степень детализации блокируемых элементов данных
- •Иерархия степеней детализации
- •Блокировка с учетом нескольких степеней детализации
- •Восстановление базы данных
- •Необходимость восстановления
- •Транзакции и восстановление
- •Управление буферами базы данных
- •Функции восстановления
- •Механизм резервного копирования
- •Файл журнала
- •Создание контрольных точек
- •Методы восстановления
- •Метод восстановления с использованием отложенного обновления
- •Метод восстановления с использованием немедленного обновления
- •Метод теневого страничного обмена
- •Улучшенные модели транзакций
- •Модель вложенных транзакций
- •Эмуляция механизма вложенных транзакций с помощью точек сохранения
- •Хроники
- •Модель многоуровневых транзакций
- •Динамическая реструктуризация
- •Модели рабочих потоков
- •Общий обзор методов обработки запросов
- •Основные этапы обработки запросов
- •Динамическая и статическая оптимизация запросов
- •Декомпозиция запросов
- •Нормализация
- •Семантический анализ
- •Упрощение
- •Реструктуризация запросов
- •Эвристический подход к оптимизации запросов
- •Правила преобразования операций реляционной алгебры
- •Оценка стоимости операций реляционной алгебры
- •Статистические показатели базы данных
- •Вариант 6. Поиск по равенству значению кластеризующего (вторичного) индекса
- •Вариант 7. Поиск по равенству значению некластеризующего (вторичного) индекса
- •Составные предикаты
- •Конъюнктивная выборка без дизъюнкций
- •Выборки с дизъюнкциями
- •Конвейерная обработка данных
- •Тема 10
- •Основные типы угроз
- •Контрмеры – компьютерные средства контроля
- •Авторизация пользователей
- •Привилегии
- •Права владения и привилегии
- •Представления (подсхемы)
- •Резервное копирование и восстановление
- •Поддержка целостности
- •Шифрование
- •Raid (массив независимых дисковых накопителей с избыточностью)
- •Средства защиты субд Microsoft Access
- •Установка пароля
- •Защита на уровне пользователя
Представление слабых сущностей
На рис. 3.13 изображено UML-представление слабых сущностей. На линии связи рядом с родителем слабой сущности (то есть рядом с сущностью, от которой зависит слабая сущность) помещается закрашенный ромб. На рис. 3.13, и сущность РЕЦЕПТ является слабой сущностью, а сущность СТУДЕНТ (пациент) – ее родителем. Все слабые сущности имеют родителя, поэтому их кардинальность в связи с родителем всегда 1..1. Исходя из этого, кардинальность на родительской стороне обозначается просто как 1.
Рис. 3.13. Представление слабых сущностей в UML: а – слабая сущность, не являющаяся идентификационно-зависимой; б – идентификационно-зависимая слабая сущность.
На рис. 3.13а показана слабая сущность, не являющаяся идентификационно-зависимой. Это обозначается выражением <non-identifying> (не идентифицирующая) на связи СТУДЕНТ (пациент)-РЕЦЕПТ. На рис. 3.13б изображена идентификационно-зависимая слабая сущность. На это указывает ярлык <identifying> (идентифицирующая).
Представление подтипов
Способ представления подтипов в UML показан на рис. 3.14. На этом рисунке допустимыми подтипами сущности Студент являются ГЛАВА_ПРОФБЮРО и СПЕЦИАЛИСТ_ПРОГРАММИРОВАНИЯ. В соответствии с рисунком, каждый студент может иметь один или два указанных подтипа. Для данной ситуации это не имеет смысла: студент должен быть одного и только одного типа. Текущая версия UML не предоставляет способов для документирования взаимоисключаемости. Можно, однако, добавить в диаграмму соответствующее обозначение.
Рис. 3.14. Представление подтипов в UML.
На рис. 3.15 представлена UML-версия диаграммы «сущность-связь», показанной ранее на рис. 3.11. Поскольку связь между сущностями НАУЧНАЯ РАБОТА и ТЕМА РАБОТЫ имеет атрибут Финансирование, для несения этого атрибута выделена специальная сущность ДОГОВОР_ДЛЯ_ВЫПОЛНЕНИЯ_ НАУЧНОЙ_РАБОТЫ. Такова стандартная практика при использовании средств UML. Обратите также внимание на представление рекурсивной связи ЦЕЛЬ РАБОТЫ.
Рис. 3.15. UML-версия диаграммы «сущность-связь» с рис. 3.11.
Конструкции ооп, введенные языком uml
Так как UML является объектно-ориентированной технологией, к классам сущностей UML были добавлены некоторые конструкции ООП. Во-первых, классы всех сущностей, которые должны храниться в базе данных, помечаются стереотипом «Persistent» (устойчивый). Это означает, что существование данных должно продолжаться даже после того, как будет разрушен объект, их обрабатывавший. Проще говоря, это значит, что класс сущности должен храниться в базе данных.
Далее, UML допускает назначение атрибутов классам сущностей. Атрибуты класса (class attributes) отличаются от атрибутов сущностей тем, что они принадлежат всему классу сущностей данного типа. Так, на рис. 3.16 атрибут Число пациентов сущности СТУДЕНТ (пациент) является атрибутом всей совокупности сущностей этого типа, имеющихся в базе данных. Источник поступления – это атрибут, документирующий источник поступления всех пациентов, присутствующих в базе данных.
Как вы позже узнаете, в рамках реляционной модели такие атрибуты классов просто негде хранить. Вместо того чтобы хранить атрибуты вроде Число пациентов в базе данных, они иногда вычисляются на этапе выполнения программы. В других случаях для хранения этих атрибутов выделяется специальный класс сущностей. Для класса сущностей СТУДЕНТ (пациент), изображенного на рис. 3.16, можно создать новую сущность под названием ИСТОЧНИК_ПОСТУПЛЕНИЯ_ ПАЦИЕНТА, имеющую атрибуты Число пациентов и Источник поступления. В таком случае все сущности класса СТУДЕНТ (пациент) будут связаны с сущностью ИСТОЧНИК_ПОСТУПЛЕНИЯ_ПАЦИЕНТА.
Рис. 3.16. Представление классов сущностей в UML с помощью конструкций ООП.
Третьей новой особенностью является то, что UML использует объектно-ориентированную нотацию для обозначения видимости атрибутов и методов. Атрибуты, именам которых предшествует знак «+», являются открытыми, атрибуты со знаком «#» являются защищенными, а со знаком «-» – закрытыми. На рис. 3.16 атрибут ФИО сущности СТУДЕНТ (пациент) является защищенным.
Эти термины имеют корни в объектно-ориентированном программировании. Открытым (public) называется такой атрибут, который может читаться и изменяться любым методом любого объекта. Термин защищенный (protected) означает, что атрибут или метод доступен только для методов данного класса и его подклассов, а термин закрытый (private) указывает на то, что соответствующий атрибут или метод доступен только для методов данного класса.
Наконец, в UML задаются ограничения и методы, для чего служит третий сегмент прямоугольника, изображающего класс сущностей. На рис. 3.16 на значение атрибута Номер пациента налагается ограничение первичного ключа. Это означает просто, что Номер пациента является уникальным идентификатором. Кроме того, рис. 3.16 указывает, что должны быть созданы следующие методы: Получить ФИО () – для открытого доступа к атрибуту ФИО обратите внимание на знак «+» перед Получить ФИО (), Ввести ФИО () – для установки значения этого атрибута, и Получить рецепт () - для перебора совокупности сущностей класса РЕЦЕПТ, связанных с данной сущностью СТУДЕНТ (пациент).