6403
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
А.В. Балакина
РЕЛЯЦИОННЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям и практическим занятиям (включая рекомендации обучающимся по организации самостоятельной работы)
по дисциплине «Реляционные базы данных» для обучающихся по направлению подготовки 21.04.02 Землеустройство и кадастры,
направленность (профиль) Пространственное развитие территорий
Нижний Новгород
2022
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
А.В. Балакина
РЕЛЯЦИОННЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ
Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям и практическим занятиям
(включая рекомендации обучающимся по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Реляционные базы данных»
для обучающихся по направлению подготовки 21.04.02 Землеустройство и кадастры, направленность (профиль) Пространственное развитие территорий
Нижний Новгород ННГАСУ
2022
УДК
Балакина, А.В. Реляционные базы данных : учебно-методическое пособие / А.В. Балакина; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 22 с. : ил. – Текст : электронный.
Даются тематика лекций, их краткое содержание, темы практических занятий, а также методические рекомендации по организации самостоятельной работе обучающихся по дисциплине «Реляционные базы данных». Указывается необходимая литература и источники, разъясняется последовательность их изучения, выделяются наиболее сложные вопросы и даются рекомендации по их изучению.
Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лекциям и практических занятиям, организации самостоятельной работы по направлению подготовки 21.04.02 Землеустройство и кадастры, направленность (профиль) Пространственное развитие территорий.
© А.В. Балакина, 2022 © ННГАСУ, 2022.
3
ВВЕДЕНИЕ
Целями освоения дисциплины Б.1.В.18.02. Реляционные базы данных являются овладение компетенциями, обеспечивающими формирование у студентов знаний об основных этапах разви-
тия моделей данных, о структуре реляционных баз данных, об основных этапах их проектирова-
ния, защите и законодательном обеспечении проектных работ и жизненного цикла реляционных баз данных; умений и навыков по теоретическим и практическим основам проектирования струк-
туры реляционных баз данных как части банков и хранилищ данных, а также для информацион-
ных систем различного назначения.
4
1. РАЗДЕЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ И ТЕМЫ ЗАНЯТИЙ
Дисциплина включает следующие разделы лекционных занятий:
Раздел 1. Структура реляционных баз и моделей данных.
Тема 1. История развития моделей данных и баз данных.
Основные этапы развития моделей данных и баз данных: файлы и файловые системы, базы данных на больших ЭВМ, эпоха баз данных для персональных компьютеров, распределённые ба-
зы данных, перспективы развития систем управления базами данных.
Тема 2. Основные понятия и определения, применяемые при проектировании реляционных баз данных.
Основные понятия и определения, применяемые при проектировании реляционных баз данных: реляционные базы данных, реляционная модель данных, система управления базами дан-
ных, отношение и его структура, виды отношений, атрибут, запись, ячейка, тип данных, домен,
связь, кортеж, универсум, кардинальность, степень отношения, первичный ключ, внешний ключ,
простой и составной ключ, суррогатный ключ, альтернативный и вторичные ключи, родительское и дочерние отношения. Структурная часть РМД. Ограничения целостности данных в РБД. Мани-
пуляционная часть реляционной модели данных. Правила Кодда. Реляционная алгебра: традици-
онные операции над множествами и специальные реляционные операторы.
Тема 3. Базы данных как объект интеллектуальной собственности и правовой охраны.
Раздел 2. Основные этапы проектирования реляционных баз данных.
Тема 4. Уровни и этапы проектирования баз данных. Жизненный цикл баз данных.
Трехуровневая архитектура ANSI/SPARC: внешний, концептуальный и внутренний (физи-
ческий) уровни. Жизненный цикл баз данных. Современные уровни проектирования баз данных:
концептуальный, логический физический уровни. Этапы проектирования баз данных.
Тема 5. Основы информационной безопасности информационных систем.
Решение вопросов защиты данных: составные элементы понятия безопасности, основные виды опасностей, влияющих на сохранение целостности информации, компьютерные средства контроля безопасности информации.
Тема 6. Специфика защиты информации в базах данных.
Тема 7. Законодательные и нормативно-технические документы, применяемые для защиты информации в базах данных.
Раздел 3. Структура реляционных баз данных в ГИС.
Тема 8. Основные особенности баз данных, применяемых в геоинформационных и кадаст-
ровых информационных системах.
Состав и структура геоинформационной системы. Реляционная модель ГИС. Виды инфор-
мации в ГИС. Виды СУБД в ГИС. Организация и обработка информации в ГИС с применением
5
СУБД.
Дисциплина включает следующие темы практических занятий:
Тема 1. Реляционная алгебра и реляционное исчисление.
Для каждого студента преподавателем выдаётся индивидуальное задание по реляционной алгебре: набор определённых реляционных таблиц. Студенту необходимо решить два вида задач:
1. Выполнить операции «Объединение», «Пересечение», «Вычитание» над выданными от-
ношениями (таблицами). Представить результирующее отношение, обосновав структуру и состав кортежей в нем.
2. Выполнить одну из специальных реляционных операций (выборка, проекция, соедине-
ние, деление) над выданными отношениями (таблицами). Представить результирующее отноше-
ние, обосновав структуру и состав кортежей в нем.
Тема 2. Концептуальный этап проектирования баз данных. Нотации, применяемые при со-
здании инфологических моделей данных.
Написание раздела 1 РГР Проектирование структуры базы данных» в соответствии с вы-
бранной предметной областью:
1 Проектирование концептуальной модели базы данных.
1.1 Понятие и этапы концептуального проектирования.
1.2Метод моделирования «сущность-связь».
1.3Описание модели базы данных.
Тема 3. Логический этап проектирования баз данных. Структура макета реляционных таб-
лиц.
Написание раздела 2 РГР Проектирование структуры базы данных» в соответствии с вы-
бранной предметной областью:
2 Разработка логической модели базы данных.
2.1Общие сведения о логическом проектировании базы данных.
2.2Правила перехода от ER-модели к логической.
Тема 4. Нормализация таблиц в реляционных базах данных. 5 нормальных форм и форма Бойса-Кодда.
Написание раздела 2 РГР Проектирование структуры базы данных» в соответствии с вы-
бранной предметной областью:
2 Разработка логической модели базы данных.
2.3 Нормализация базы данных.
2.3.1Понятие нормализации базы данных.
2.3.2Первая нормальная форма.
2.3.3Вторая нормальная форма
6
2.3.4 Третья нормальная форма.
Тема 5. Проектирование физической модели базы данных. Составление структуры таблиц и непосредственный ввод данных в базу.
Написание раздела 3 РГР «Проектирование структуры базы данных» в соответствии с вы-
бранной предметной областью:
3.1Общие сведения о физическом проектировании базы данных.
3.2Составление таблиц.
В соответствии с разработанной логической моделью в разделе 3.2 необходимо:
а) создать базу данных,
б) создать необходимое количество таблиц базы данных в соответствие с заданной логиче-
ской структурой в режиме «Конструктора», задать необходимые первичные ключи, мастера под-
становок, маски ввода,
в) установить связи между таблицами с помощью внешних ключей, задать необходимые ограничения целостности,
г) выбрать реальный объект из заданной предметной области и заполнить таблицы данны-
ми, кроме полей с типами данных «Поле объекта OLE», «Вложения», а также производных атри-
бутов.
Тема 6. Проектирование запросов и форм.
Написание раздела 3 РГР «Проектирование структуры базы данных» в соответствии с вы-
бранной предметной областью:
3 Формирование физической модели базы данных.
3.3Создание запросов.
3.4Создание форм.
В РГР в подразделе 3.3 в соответствии с заданием необходимо составить: три запроса на выборку данных, два запроса с параметром, два запроса на группировку данных и необходимое количество запросов на обновление данных, которое зависит от количества производных атрибу-
тов в концептуальной модели.
В РГР в подразделе 3.4 в соответствии с заданием необходимо составить простые, подчи-
нённые и многостраничных форм для всех таблиц, запроектированных в базе данных, задать в них вычисляемые поля, кнопки, элементы навигации.
Тема 7. Создание отчетов. Разработка интерфейса базы данных и системы защиты инфор-
мации в базе данных.
Написание раздела 3 РГР «Проектирование структуры базы данных» в соответствии с вы-
бранной предметной областью:
3 Формирование физической модели базы данных.
3.5 Создание отчетов.
7
3.6 Проектирование интерфейса и защиты данных в реляционной базе данных.
В РГР в соответствии с заданием необходимо составить три отчёта, создать необходимые для работы базы данных кнопки и макросы, создать главную кнопочную форму с помощью «Дис-
петчера кнопочных форм», организовать автоматический запуск кнопочной формы при открытии базы данных.
В РГР в подразделе 3.6 в соответствии с заданием необходимо разработать пользователь-
ское диалоговое окно, позволяющее конкретному пользователю заходить в базу данных и осу-
ществлять в ней определённую работу в соответствии с правами доступа. Для этого необходимо:
а) создать таблицу «Пользователи базы данных», заполнить ее данными и связать с главной
(стержневой) таблицей базы данных,
б) создать пользовательское диалоговое окно, которое будет отображаться при открытии базы данных. В этом диалоговом окне обеспечить ввод имени исполнителя, приступающего к ра-
боте, вход в основную форму управления приложением и сохранение кода исполнителя с помо-
щью встроенного макроса. Сохраненный код должен позволить при открытии других объектов выбирать из них сведения, касающиеся только этого исполнителя,
в) создать пароль к базе данных.
Тема 8. Проектирование концептуальной и логической модели базы данных для географи-
ческой информационной системы.
Для каждого студента преподавателем выдаётся индивидуальный фрагмент карты и опре-
деляется вид геоинформационной системы. Студенту необходимо спроектировать и оформить по всем правилам инфологическую и даталогическую модели геоинформационной системы.
Требования к работе обучающегося на практических занятиях: в процессе занятия каждый студент выполняет индивидуальное задание в соответствии с заданной предметной областью.
Все задания соответствуют темам практических занятий. В итоге выполнения всех практи-
ческих работ студент должен получить реляционную базу данных, где заполнены все таблицы,
созданы необходимые запросы, формы, отчёты, макросы, главная кнопочная форма. Также сту-
дент должен решить 3 задачи по реляционной алгебре, запроектировать концептуальную и логи-
ческую модель для геоинформационной системы.
Предусмотрено выполнение расчетно-графической работы на тему: «Проектирование структуры базы данных объекта N». РГР состоит из пояснительной записки, приложений и со-
зданной в программе Microsoft Access физической модели базы данных.
При проектировании структуры реляционной базы данных в расчётно-графической работе студент выполняет поэтапную разработку структуры базы данных по индивидуальному объекту исследования. Проектирование базы данных состоит из трёх этапов: проектирование концепту-
8
альной модели базы данных, проектирование логической модели базы данных, проектирование физической модели базы данных.
Студенту предлагается ознакомиться с программой курса, озвучивается основной и допол-
нительный список рекомендуемой литературы, включающий учебники, учебные пособия по дис-
циплине, а также основные Интернет-ресурсы и т.д.
Так как весь часовой объем курса делится на академический (аудиторный) и самостоятель-
ный, основными формами его реализации являются лекции, практические занятия, а также формы самостоятельной работы: подготовка к практическим работам, собеседованиям, экзамену.
Лекции позволяют в максимально сжатые сроки представить значительный объем структу-
рированной информации. При подаче лекционного материала и на практических занятиях исполь-
зуются компьютерные презентации.
Практические занятия позволяют реализовать полученные знания на практике, и сформи-
ровать у студентов необходимые умения по работе с реляционными базами данных.
По дисциплине предусматриваются консультации (групповые и (или) индивидуальные).
Перед сдачей экзамена студентам выдается список подготовительных вопросов, охватыва-
ющих основные теоретические и практические аспекты изученного материала. Экзамен проводит-
ся в форме собеседования по билетам. В каждом билете содержатся два теоретических вопроса,
соответствующих изученным темам.
До начала промежуточной аттестации (ПрАт) студент должен иметь все выполненные,
проверенные и принятые преподавателем задания по практическим занятиям и выполненную в полном объеме РГР по теме «Проектирование структуры реляционной базы данных объекта N».
РГР состоит из пояснительной записки, приложений и созданной в программе Microsoft Access
физической модели базы данных.
Непосредственно перед экзаменом проводится консультация, на которой рассматриваются содержательные и организационные вопросы.
9
2. ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМОЙ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ
ЛИТЕРАТУРЫ
Печатные и электронные издания
1. Башмакова Е. И.. Создание и ведение баз данных в MS ACCESS : Методические указа-
ния к практическим занятиям. / Башмакова Е. И., Выжигин А. Ю. ; Башмакова Е. И.. – Москва :
Московский гуманитарный университет, 2014. – 46 с. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/39693.html. – ISBN ISBN 978-5-906768-20-9.
2.Буренин С. Н.. Web-программирование и базы данных : Учебный практикум. / Буренин С. Н. ; Буренин С. Н.. – Московский гуманитарный университет, 2014. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/39683.html. – ISBN ISBN 978-5-906768-17-9.
3.Волков Д. А.. Базы данных : Учебно-методическое пособие. / Волков Д. А. ; Д. А. Вол-
ков. – Москва : МИСИ-МГСУ, Ай Пи Эр Медиа, ЭБС АСВ, 2018. – 77 с. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/79883.html. – ISBN ISBN 978-5-7264-1883-4.
4. Воронова Л.И.. Интеллектуальные базы данных : учебное пособие. / Воронова Л.И. ; Л.И.
Воронова. – Москва : Московский технический университет связи и информатики, 2013. – 35 c. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/63324.html.
5. Диго Светлана Михайловна. Базы данных: проектирование и использование : учеб. для студентов вузов по спец. "Приклад. информатика (по обл.)". / Диго Светлана Михайловна ;
Москва : Финансы и статистика, 2005. – 591 с. – ISBN ISBN 5-279-02571-2.
6. Дорофеев А.С.. Разработка баз данных : учебное пособие. / Дорофеев А.С., Дорофеев Р.С., Рогачева С.А., Сосинская С.С. ; С.С. Сосинская; С.А. Рогачева; Р.С. Дорофеев; А.С. Дорофе-
ев. – Саратов : Ай Пи Эр Медиа, 2018. – 241 c. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/70276.html.
–ISBN ISBN 978-5-4486-0114-9.
7.Захарова О.И.. Базы данных : учебно-методическое пособие. / Захарова О.И. ; О.И. Заха-
рова. – Самара : Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики,
2016. – 18 c. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/71823.html.
8. Ильин, И. В.. Базы данных : учебное пособие. / Ильин, И. В., Ильяшенко, О. Ю. ; И. В.
Ильин, О. Ю. Ильяшенко. – Санкт-Петербург : Санкт-Петербургский политехнический универси-
тет Петра Великого, 2020. – 96 с. – URL: URL: https://www.iprbookshop.ru/116128.html. – ISBN ISBN 978-5-7422-7101-7.
9. Кузнецов, С. Д.. Введение в реляционные базы данных : учебное пособие. / Кузнецов, С.
Д. ; С. Д. Кузнецов. – Москва : Интернет-Университет Информационных Технологий (ИНТУИТ),