452

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

К.А. Сафонов

УПРАВЛЕНИЕ ДАННЫМИ

Учебно-методическое пособие

по подготовке к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) для обучающихся по дисциплине «Управление данными»

по направлению подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии, без профиля

Нижний Новгород ННГАСУ

2016

1

УДК 681.3 (075)

Сафонов К.А. / Управление данными [Электронный ресурс]: учеб. – метод. пос./ К.А. Сафонов; Нижегор. гос. архитектур. – строит. ун-т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. - 11 с. 1 электрон. опт. диск (CD-R)

Даются тематика лекций, их краткое содержание, а также методические рекомендации по самостоятельной работе обучающихся по дисциплине «Управление данными». Указывается необходимая литература и источники, разъясняется последовательность их изучения, выделяются наиболее сложные вопросы и даются рекомендации по их изучению, приводится общее задание на курсовую работу.

Предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Управление данными» по направлению подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии, без профиля.

© К.А. Сафонов © ННГАСУ. 2016.

2

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Управление данными» предназначены для студентов второго курса, обучающихся по направлению 09.03.02 Информационные системы и технологии, и содержат программу для проведения лекционных занятий, а также методические рекомендации по самостоятельной работе.

Цель учебно-методического пособия: помочь студентам при изучении учебной программы с использованием лекционных материалов и рекомендуемой учебно-методической литературы при формировании необходимых компетенций дисциплины «Управление данными».

Целями освоения дисциплины «Управление данными» являются: подготовка студентов, способных проектировать, разрабатывать и поддерживать базы данных, разрабатывать приложения для баз данных, выполнять функции администратора баз данных; ознакомление с организацией систем управления базами данных.

В лекциях излагается общая характеристика вопросов тем, даются практические примеры применения стандартов, осуществляется групповая работа студентов и преподавателя по разработке соответствующих разделов пояснительной записки по разработке баз данных и приложений для работы с ними. Главной целью лекций является привитие студентам интереса к изучаемому материалу, формирование мотивации к последующему самостоятельному анализу рассматриваемой проблематики. На лекциях студентам раскрываются наиболее сложные вопросы и теоретические положения, показывается их практическая значимость, даются рекомендации по углубленному самостоятельному изучению теории и практики.

На лекциях по дисциплине «Управление данными» широко используются активные формы проведения занятий. Такие формы организации образовательного процесса, способствуют разнообразному (индивидуальному, групповому, коллективному) изучению учебных вопросов (проблем), активному взаимодействию студентов и преподавателя, живому обмену мнениями между ними, нацеленному на выработку правильного понимания содержания изучаемой темы и способов ее практического использования.

Материал пропущенных лекций студент восстанавливает самостоятельно и по всем непонятным положениям и вопросам обращается за разъяснением к преподавателю.

Самостоятельная работа направлена на развитие компетенций дисциплины:

−ОПК-1 − владение широкой общей подготовкой (базовыми знаниями) для решения практических задач в области информационных систем и технологий;

−ПК-1 − способность проводить предпроектное обследование объекта проектирования, системный анализ предметной области, их взаимосвязей;

−ПК-2 − способность проводить техническое проектирование;

−ПК-3 − способность проводить рабочее проектирование;

3

−ПК-10 − способность разрабатывать, согласовывать и выпускать все виды проектной документации;

−ПК-11 − способность к проектированию базовых и прикладных информационных технологий;

−ПК-12 − способность разрабатывать средства реализации информационных технологий (методические, информационные, математические, алгоритмические, технические и программные);

−ПК-36 − способность применять основные приемы и законы создания и чтения чертежей и документации по аппаратным и программным компонентам информационных систем.

Виды и формы самостоятельной работы студентов по дисциплине:

−систематическая проработка лекций, основной и дополнительной литературы;

−выполнение курсовой работы;

−подготовка к экзамену.

Содержание разделов дисциплины «Управление данными» представлено в таблице 1.

Таблица 1 Содержание разделов дисциплины

На консультациях в течение семестра студенты могут обсуждать с преподавателем различные вопросы по выполнению курсовой работы (КР).

Рекомендуется проработать конспект лекций, затем повторить теоретический материал, пользуясь рекомендованной основной и дополнительной литературой. Если после этого остаются вопросы, рекомендуется выписать их и обратиться к преподавателю на консультациях или через электронную информационно-образовательную среду ННГАСУ (i.nngasu.ru).

Курсовая работа предусмотрена в 4-м семестре. Целями выполнения КР при изучении дисциплины «Управление данными» являются:

−самостоятельное углублённое изучение отдельных разделов курса;

−закрепление навыков проектирования баз данных, полученных в течение

всего срока обучения.

Общее задание на курсовую работу. Создать концептуальную и логическую схемы данных в соответствии с вариантом задания. Реализовать схему данных в одной из СУБД. Разработать приложение для работы с базой данных.

В течение курса со студентами проводятся индивидуальные и групповые консультации по вопросам выполнения КР, а также по общетеоретическим вопросам, возникающим при самостоятельной работе студентов при подготовке к занятиям и выполнении КР.

Результатом выполнения курсовой работы является документ (пояснительная записка) описывающий этапы разработки базы данных (БД), указанной в задании на КР, файл, содержащий схему БД и компьютерная программа, реализующая интерфейс для работы с разработанной БД. При выставлении оценки (от 2,0 до 5,0 баллов) за КР оценивается соответствие работы выданному заданию, способность студента проектировать схему БД, интерфейс для работы с ней и качественно оформлять отчет.

Перед экзаменом студентам выдаётся список примерных вопросов, по которым можно понять, на что нужно сделать упор при подготовке к аттестации.

Студент допускается к экзамену, если он сдал все лабораторные работы и КР. При подготовке к экзамену после получения перечня вопросов рекомендуется:

1)внимательно прочитать материал лекций;

2)постараться разобраться с непонятными, в частности, новыми терминами, используя рекомендованную литературу;

3)просмотреть все лабораторные работы;

4)выписать вопросы для подробного обсуждения с преподавателем на консультации.

Перечень примерных вопросов, выносимых на экзамен.

−Основные понятия дисциплины Управление данными. Состав Банка данных. Различные представления о данных в базах данных. Модели обрабатываемых данных (внешнее представление, концептуальная модель, структура хранения). Трехуровневая архитектура ANSI/SPARC.

5

−Системы управления базами данных как интерфейс между прикладными программами и базами данных. Краткий обзор наиболее распространенных СУБД для персональных ЭВМ. Основные функции систем управления базами данных с иллюстрацией сценариев их реализации в конкретных СУБД. Банк данных. Требования, предъявляемые к современным средствам хранения данных. Проблема целостности базы данных. Транзакции и блокировки.

−Различные модели организации работы пользователей с базой данных. Модель с централизованной архитектурой. Модель с автономным персональными ЭВМ. Модель вычислений с сетью и файловым сервером (Архитектура «файл-сервер»). Распределенная модель вычислений (Архитектура «клиент-сервер»). Распределенная модель вычислений (Клиент-сервер. Трехзвенная (многозвенная) архитектура).

−Обзор СУБД. Настольные СУБД. Серверные СУБД. Основные этапы проектирования базы данных. Жизненный цикл базы данных. Модели жизненного цикла ИС. Методологии проектирования ИС. Структуры хранения данных как основа базы данных.

−Способы описания предметной области. Основные используемые понятия (сущность, атрибут, связь, типы связей, ключи, типы запросов). Построение ER-диаграмм. Выявление и моделирование сущностей и связей.

−Построение концептуальной модели. Моделирование локальных представлений Варьирование понятиями «Атрибут», «Сущность», «Связь». Объединение локальных моделей. Идентичность. Агрегация. Обобщение. Ограничения целостности. Внешние ограничения. Ограничения, описанные с помощью специальных конструкций.

−Средства автоматизированного проектирования концептуальной модели. Примеры использования CASEсредств.

−Общие представления о модели данных. Основные используемые понятия (элемент, запись, файл, группа) Основные составляющие описания. Сетевая модель данных Представление связей. Иерархическая модель данных Представление связей.

−Реляционная модель данных. Многомерная модель данных. OLAPтехнология.

−Формализованное описание отношений и схемы отношений. Свойства отношений. Манипулирование данными в реляционной модели Реляционная алгебра. Реляционное исчисление.

−Операции реляционной алгебры Примеры представления запросов как последовательность формальных операций реляционной алгебры.

−Использование формального аппарата для оптимизации схем отношений. Проблема выбора рациональных схем отношений. Нормальные формы. Первая нормальная форма.

−Функциональные зависимости (зависимости между атрибутами отношения)

Ключи. Декомпозиция схемы отношения. Целостная часть реляционной модели. Реализация условия целостности данных в современных СУБД.

6

−Выбор рационального набора схем отношений путем нормализации. Вторая нормальная форма. Третья нормальная форма. Нормальная форма БойсаКодда.

−Структура памяти ЭВМ Внешняя и оперативная память. Представление экземпляра логической записи в оперативной памяти. Организация обмена между оперативной и внешней памятью.

−Структуры хранения данных во внешней памяти ЭВМ. Последовательное размещение физических записей. Оценка числа действий при выполнении основных операций поиска данных, чтения, занесения данных, модификации (корректировки), удаления. Последовательное размещение физических записей с упорядочением по ключу. Оценка числа действий при выполнении основных операций поиска данных, чтения, занесения данных, корректировки, удаления. Размещение физических записей в виде списковой структуры. Оценка числа действий при выполнении основных операций поиска данных, чтения, занесения данных, корректировки, удаления.

−Использование индексов (индексирование) Оценка числа действий при выполнении основных операций поиска данных, чтения, занесения данных, корректировки, удаления. Бинарное дерево (В-дерево) Оценка числа действий при выполнении основных операций поиска данных, чтения, занесения данных, корректировки, удаления. Размещение записей с использованием хэширования. Оценка числа действий при выполнении основных операций поиска данных, чтения, занесения данных, корректировки, удаления. Комбинированные структуры хранения.

−Структура современной СУБД на примере Microsoft SQL Server. Архитектура базы данных. Физический и логические уровни данных.

−Программное окружение БД. Проблемы доступа и обработки данных. Проблемы доступа и обработки данных. Навигационный подход. Подход, основанный на использовании интерпретируемых языков запросов.

−Понятие языка SQL и его основные части. История возникновения и стандарты языка SQL. Достоинства языка SQL. Разновидности SQL.

−Понятие интерактивного SQL. Элементы интерактивного SQL. Использование SQL для манипулирования данными. Использование SQL для выбора информации из таблицы.

−Использование SQL для выбора информации из нескольких таблиц. Использование SQL для вставки, редактирования и удаления данных в таблицах. Язык SQL и операции реляционной алгебры.

−Программный (встроенный) SQL. Статический SQL. Динамический SQL.

−Интерфейсы программирования приложений (API). DB-Library, ODBC, OCI, JDBC.

−Объектно-ориентированные, объектно-реляционные базы данных.

−Распределенные базы данных.

−Тенденции развития баз данных. Хранилища данных.

7

Показатели оценки по экзамену представлены в таблице 2.

Таблица 2 Показатели оценки по экзамену

8

Перечень основной и дополнительной учебной литературы, необходимой для освоения дисциплины.

Основная литература:

1.Диго, С. М. Базы данных: проектирование и использование: учеб. для студентов вузов по спец. "Приклад. информатика (по обл.)" / С. М. Диго. -

М.: Финансы и статистика, 2005. - 591 с. : ил. - 329-80.

2.Хомоненко, А. Д. Базы данных: учеб. для вузов / А. Д. Хомоненко, В. М. Цыганков, М. Г. Мальцев ; под ред. А.Д.Хомоненко. - 5-е изд., доп. - М.: Бином-Пресс ; СПб. : КОРОНА принт, 2006. - 736 с. : ил. - 435-93.

3.Швецов В. И. Базы данных: Учебное пособие. [Электронный ресурс] Интернет-Университет Информационных Технологий (ИНТУИТ), 2016.

Дополнительная литература:

1.Сафонов, К.А., Громова О.С. Основы работы в MS VISIO 2007: метод. указания для студентов направления 230200 информ. системы. – Н.Новгород: ННГАСУ, 2010. – 36 c.

9