УДК 004.65

Теоретические основы реляционных баз данных: учеб. пособие/А.И.Баранчиков; Рязан. гос. радиотехн. ун-т. Рязань, 2023. 160 с.

ISBN 978-5-7722-0367-5

Дается общий обзор различных типов баз данных и соответствующих методов их использования. Описываются реляционная модель баз данных, основные конструкции языка SQL, методы проектирования структуры баз данных, основанные на принципах нормализации. Приведены основные понятия о транзакциях в базах данных. В заключение рассмотрен общий подход к технологиям «клиентсервер» на примере СУБД PostgreSQL.

Предназначено для студентов очной, заочной и очно-заочной форм обучения по направлениям 27.05.01 «Специальные организационнотехнические системы», 38.03.01 «Экономика», 38.03.02 «Менеджмент», 38.03.05 «Бизнес-информатика», 02.03.03 «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем», 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника».

Библиогр.: 17 назв.

Базы данных, реляционная модель данных, SQL, PostgreSQL

Печатается по решению научно-методического совета Рязанского государственного радиотехнического университета.

Рецензенты: зав. кафедрой ВТ ТулГУ д-р техн. наук, проф. А.Н. Ивутин; зав. кафедрой ЭВМ РГРТУ д-р техн. наук, проф. Б.В. Костров

Б а р а н ч и к о в Алексей Иванович Теоретические основы реляционных баз данных

Редактор Р.К. Мангутова Корректор И.В. Черникова

Подписано в печать 04.04.23. Формат бумаги 60х84 1/16. Бумага писчая. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 10,0.

Тираж 30 экз. Заказ 4219.

Рязанский государственный радиотехнический университет. 390005, Рязань, ул.Гагарина, 59/1.

Редакционно-издательский центр РГРТУ.

Введение

Нет никакой необходимости говорить о важности баз данных в современном мире. Мы сталкиваемся с ними буквально на каждом шагу: когда оплачиваем коммунальные услуги, платим налоги, покупаем билеты на поезда и самолеты, бронируем номера в отелях и так далее.

Поэтому курс “Базы данных” по праву считается одним из основных для направлений обучения, связанных с информационными технологиями, информатикой и вычислительной техникой.

На эту тему написано большое количество учебной и учебнометодической литературы, и возникает вполне закономерный вопрос: чем данное пособие отличается от ранее изданных?

Во-первых, в нем дается в большем объеме теория реляционных баз данных. В большинстве современной методической литературы этому вопросу уделяется недостаточно, на наш взгляд, внимания. Хорошее знание теории реляционных баз данных позволяет формировать целостное и научное представление о том, каким образом строится база данных как адекватное отображение предметной области. Результатом будет создание базы данных, структура которой позволит избавиться от проблемы аномалии данных, появление которых в значительной мере отрицательно сказывается на работе.

Во-вторых, особенное внимание уделяется связи операторов реляционной алгебры и языка SQL, что позволяет учащимся лучше понять принципы обработки данных в современных реляционных базах данных.

В-третьих, важное внимание уделяется вопросам импортозамещения касательно программного обеспечения – систем управления базами данных. Примеры практического применения баз данных используют СУБД Postgres Pro, включенную 18.03.2016 года под номером 104 в Единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных.

В-четвертых, СУБД Postgres фактически является одним из лидеров в данной области, особенно это касается вопросов производительности, надежности и защищенности.

Глава 1. Основные понятия баз данных

Здесь будут даны основные понятия о базах данных. Более подробно эти понятия будут рассмотрены в последующих главах, а данная глава является кратким введением в теорию и практику баз данных.

-4 -

1.1.История возникновения баз данных

Надо однозначно понимать, что появление баз данных было предопределено ходом исторического развития.

Под базой данных следует понимать в современном мире набор данных, хранящихся в электронном виде и предназначенных для хранения и обработки информации. Под это понятие подходят и текстовые (структурированные и не структурированные) файлы, файлы электронных таблиц, собственно файлы баз данных, да и многое другое. Изначально не существовало разницы между физическим (как непосредственно расположены данные на носителе информации) и логическим (как данные представлены с точки зрения предметной области) представлениями данных. При этом на прикладную программу полностью возлагались задачи физической и логической обработки данных. Отдельно появилась и проблема защищенности данных, связанная с тем, что можно было предоставить доступ к данным исключительно целиком, без разделения на части и не учитывая конкретных пользователей и пользовательских групп. Все это и привело к необходимости создания систем управления базами данных (СУБД), которые и позволили решить эти задачи.

СУБД явились той промежуточной прослойкой между логическим и физическим представлениями данных, которая позволила прикладному программисту сосредоточиться исключительно на проблематике предметной области. С другой стороны, СУБД позволили реализовать четкий и понятный механизм разделения полномочий между пользователями баз данных по принципу «запрещено все, что не разрешено», в отличие от того, что нам привычно в обычной жизни «разрешено все, что не запрещено». СУБД разрешает конкретному пользователю или группе пользователей только те действия, которые администратор базы данных разрешил ему (чтение данных из конкретной таблицы, удаление данных из конкретной таблицы, возможность создания таблицы и так далее). Все действия, которые выходят за пределы полномочий пользователей, им запрещены.

В литературе по базам данных принято делить историю их развития на четыре этапа или периода.

Первый этап или этап становления баз данных датируется началом 60-х — началом 70-х годов. Именно на этом этапе и появился сам термин «база данных». Появляются первые системы баз данных. Основным требованием первоначально было обеспечение совместного доступа к данным со стороны нескольких пользователей.

- 6 -

выводу, что если и ставить вопрос о стандартизации, то только относительно интерфейсов, которые могут существовать между различными компонентами СУБД.

Именно в этот период появилась реляционная модель данных, которая была предложена в 1970 году сотрудником фирмы IBM в СанХосе Эдгаром Франком Коддом, британским ученым, внесшим также существенный вклад и в другие области информатики. В 1976 году Эдгар Кодд был удостоен почетного звания «Человек IBM», в 1981 – награжден престижной премией Тьюринга, в 2002 его реляционная модель данных, по версии авторитетного журнала «Форбс», включена в список наиважнейших инноваций за последние 85 лет. Его теоретические исследования привели к созданию формальной теории баз данных и к появлению первых промышленных реляционных баз данных.

Третий период или период зрелости относится к 80-м годам. Именно тогда разработаны крупные реляционные СУБД Oracle, Informix и ряд других. Реляционные базы данных широко распространяются во всех сферах человеческой деятельности и закономерно вытесняют с рынка баз данных СУБД иерархического и сетевого типа.

В течение этого периода базы данных в основном развиваются по следующим направлениям.

Удобство использования. Появление персональных компьютеров стало причиной повышенных требований к пользовательскому интерфейсу программного обеспечения, в том числе и к базам данных.

Многоплановость. Расширение сферы использования баз данных, которые до этого были связаны с обработкой текстовой и числовой информации (экономика, статистика, банковское дело и др.), до систем автоматизированного проектирования, издательского дела, геоинформационных систем привело к необходимости хранения и обработки изображений, звуков и полнотекстовой информации.

Для этого периода характерно появление баз знаний, на которых базируются экспертные системы.

Четвертый или постреляционный период - это начало 90-х годов, и связан он с интенсивным развитием дедуктивных и объектноориентированных баз данных.

Следует отметить значительный вклад в развитие объектноориентированных баз данных группы по управлению объектными базами данных ODMG (ObjectDataManagementGroup)

Происходит широкомасштабное внедрение баз данных в Интернет. Разрабатываются web-серверы для баз данных,