
- •Содержание
- •Глава 1. Основные понятия 6
- •Глава 2. Модели данных 19
- •Глава 3. Функциональные зависимости 46
- •Глава 4. Нормализация 54
- •Глава 5. Методология концептуального проектирования 69
- •Глава 6. Методология логического проектирования баз данных реляционного типа 75
- •Глава 7. Методология физического проектирования реляционных бд 93
- •Глава 8. Язык структурированных запросов sql. 107
- •Предисловие
- •Глава 1. Основные понятия
- •1.1. Информационные системы с базами данных.
- •1.2. Функции и возможности субд
- •1.3. Программные компоненты субд
- •1.4. Архитектура среды базы данных
- •1.5. Реляционные объекты данных: терминология
- •1.6. Формальные определения
- •1.6.1. Домены
- •1.6.2. Отношения
- •1.7. Целостность реляционных данных
- •1.7.1. Потенциальные ключи
- •1. Свойством уникальности.
- •2. Свойством не избыточности.
- •1.7.2. Первичные и альтернативные ключи
- •1.7.3. Внешние ключи
- •1.7.4. Ссылочная целостность
- •1.7.5. Правила внешних ключей
- •Глава 2. Модели данных
- •2.1. Элементы er-модели
- •2.1.1. Множество сущностей
- •2.1.2. Атрибуты
- •2.1.3. Связи
- •2.1.4. Рекурсивная связь
- •2.1.5. Атрибуты связей
- •2.2. Структурные ограничения
- •2.2.1. Связь "один-к-одному"
- •2.2.2. Связь "один-ко-многим"
- •2.2.3. Связь "многие-ко-многим"
- •2.2.4. Степень участия
- •2.2.5. Многосторонние связи
- •2.2.6. Слабые множества сущностей
- •2.3. Проблемы er-моделирования (Материал данного параграфа не обязателен для изучения)
- •2.3.1. Ловушки разветвления
- •2.3.2. Ловушка разрыва
- •2.4. Ееr-модель
- •2.4.1. Суперклассы и подклассы типов сущностей
- •2.4.2. Наследование атрибутов
- •2.4.3. Специализация
- •2.4.4. Генерализация
- •2.4.5. Ограничения, накладываемые на процедуры специализации и генерализации
- •2.4.6. Категоризация
- •2.5. Реляционные модели
- •2.5.1. От er-диаграмм к реляционным схемам
- •2.5.2. От er-связей к к отношениям
- •2.5.3. Объединение отношения
- •2.5.4. Преобразование слабых множеств сущностей
- •Глава 3. Функциональные зависимости
- •3.1.Основные определения
- •3.2. Тривиальные и нетривиальные зависимости
- •3.3. Замыкание множества зависимостей
- •3.4. Правила вывода Армстронга
- •3.5. Неприводимое множество зависимостей
- •Примеры
- •Глава 4. Нормализация
- •4.1. Декомпозиция без потерь
- •4.2. Первая, вторая и третья нормальные формы.
- •Вторая нормальная форма (2нф).
- •Третья нормальная форма ( 3нф ).
- •Нормальная форма Бойса-Кодда
- •4.3. Многозначные зависимости
- •4.4. Четвертая нормальная форма (4нф)
- •4.5. Пятая нормальная форма (5нф)
- •4.6. Итоговая схема процедуры нормализации
- •4.7. Альтернативный набор определений нфбк, 4нф и 5нф
- •4.8. Выделим цели процесса нормализации
- •4.9. Другие нормальные формы
- •Глава 5. Методология концептуального проектирования
- •5.1. Источники представления пользователей о предметной области
- •5.2. Определение типов сущностей
- •5.3. Определение типов связей
- •5.4. Определение атрибутов
- •5.5. Определение доменов атрибутов
- •5.6. Определение потенциальных и первичных ключей
- •5.7. Генерализация и специализация типов сущностей
- •5.8. Создание диаграммы "сущность-связь"
- •5.9. Обсуждение локальных концептуальных моделей данных с конечными пользователями
- •Глава 6. Методология логического проектирования баз данных реляционного типа
- •6.1. Преобразование локальной концептуальной модели данных в локальную логическую модель
- •6.1.1. Удаление связей типа m:n
- •6.1.2. Удаление сложных связей
- •6.1.3. Удаление рекурсивных связей
- •6.1.4. Удаление связей с атрибутами
- •6.1.5. Удаление множественных атрибутов
- •6.1.6. Перепроверка связей типа 1:1
- •6.1.7. Удаление избыточных связей
- •6.2. Наборы отношений локальных логических моделей данных
- •6.2.1. Сильные типы сущностей
- •6.2.2. Слабые типы сущностей
- •6.2.3. Бинарные связи типа "один-к-одному" (1:1)
- •6.2.4. Бинарные связи типа "один-ко-многим" (1:м)
- •6.2.5. Связи типа "суперкласс/подкласс"
- •6.2.6. Документирование созданных отношений и атрибутов внешних ключей
- •6.3. Проверка модели с помощью правил нормализации
- •6.4. Проверка модели в отношении транзакций
- •6.5. Создание диаграмм "сущность-связь"
- •6.7.1. Слияние локальных логических моделей данных в единую глобальную модель данных
- •6.7.1.1. Анализ имен сущностей и их первичных ключей
- •6.7.1.2. Анализ имен связей
- •2. Слияние эквивалентных сущностей с различными первичными ключами
- •3. Слияние сущностей с различными именами, имеющих одинаковые или различные первичные ключи
- •7.1.1. Oписание на языке sql стандарта iso 1992 (sql2)
- •Листинг 1. Операторы языка sql, предназначенные для создания таблицы
- •7.1.2. Реализация с использованием триггеров
- •Пример 1
- •7.1.3. Реализация с использованием уникальных индексов
- •Пример 2
- •7.2. Реализация бизнес-правил предприятия в среде целевой субд
- •7.3. Организация эффективного хранения данных
- •7.3.1. Анализ транзакций.
- •7.3.2. Выбор файловой структуры.
- •Последовательные файлы
- •Хешированные файлы
- •Индексно-последовательные файлы
- •Двоичные деревья
- •7.3.3. Определение вторичных индексов.
- •7.3.4. Анализ необходимости введения контролируемой избыточности.
- •7.3.5. Определение требований к дисковой памяти.
- •Последовательные файлы
- •Хешированные файлы
- •7.4. Разработка механизмов защиты
- •7.4.1. Разработка пользовательских представлений (видов).
- •7.4.2. Определение прав доступа.
- •7.5. Организация мониторинга и настройка функционирования системы
- •Глава 8. Язык структурированных запросов sql.
- •Операторы ddl
- •Типы данных
- •Создание файла бд
- •Создание (определение) таблиц
- •Определение столбцов
- •Примеры создания таблиц
- •Удаление таблиц
- •Модификация структуры таблиц
- •Операторы, изменяющие информацию в бд
- •Добавление новых данных.
- •Удаление существующих данных.
- •Обновление существующих данных.
- •Запрос информации из бд
- •Инструкция select
- •Предложение select.
- •Предложение from.
- •Запросы
- •Порядок выполнения многотабличных запросов
- •Виды объединений
- •Предложение where.
- •Условия отбора
- •Составные или сложные условия отбора
- •Предложение group by.
- •Предложение having.
- •Предложение order by.
- •Применение оператора select в инструкции insert
Глава 1. Основные понятия
История современных технологии баз данных насчитывает немногим более сорока лет. Развитие этих технологий подталкивалось двумя факторами: требованиями менеджмента и совершенствованием аппаратных ресурсов компьютерных систем.
Первые системы обработки данных выполняли работу по сокращению бумаг в документообороте предприятия. Поэтому неудивительно, что программисты, разрабатывающие эти системы, программировали алгоритмы, выполняемые прежде вручную, и следовательно, многие компьютерные файлы содержали информацию, которая вполне могла бы храниться в канцелярских папках фирмы.
В те годы хранение информации производилось в накопителях на магнитных лентах, в файлах с последовательным доступом. Такие файлы обрабатывались в пакетном режиме, т.е. все записи обрабатывались последовательно за один прогон ленты, и как правило, это происходило ночью, после закрытия офиса.
Несмотря на недостатки последовательных файлов, они оказались достаточно эффективным средством для составления платежных ведомостей, месячных и годовых отчетов и накопления разного рода информации статистического характера. Однако с появлением дешевой дисковой памяти ситуация резко изменилась. Появилась возможность напрямую обращаться к конкретной записи без последовательного чтения всех записей, т.е. появились файлы с произвольным доступом к данным.
Файлы произвольного доступа, в отличие от файлов последовательного доступа, позволяли извлекать записи в любом порядке. Среди файлов произвольного доступа следует выделить индексно-последователные файлы. Эти файлы при помощи ключей, составляющих одно или несколько полей, могли точно задать ту запись, которую следовало извлечь из файла.
Появление файлов с произвольным доступом способствовало повышению качества системы обработки данных, но не лишило недостатка, присущего всем файловым системам . К числу этих недостатков можно отнести:
1. Избыточность данных в файловых системах.
2. Слабый контроль данных.
3. Ограниченные возможности управления данными.
4. Увеличение затрат труда программиста.
5. Описание данных содержится внутри приложений.
6. Доступ к данным осуществляется только через приложения.
Если мы имеем несколько приложений с одинаковыми данными, то любые изменения в данных должны быть прослежены во всех приложениях.
Существует также опасность в несогласованности терминологии. Так, например, банк может вкладывать в термин «счет» один смысл применительно к сбережениям и другой – применительно к ссудам. Отсутствие централизованного контроля и анализа данных в файловых системах не позволяет выявить омонимы и синонимы среди данных.
Индексно-последовательный файл позволяет обращаться по ключу к отдельной записи, однако если нам потребуется некоторая информация, логически связанная с этой записью, но находящаяся в другом файле, то файловая система с такой задачей не справится. Файловая система не в состоянии устанавливать связи между различными файлами.
Наконец, важно отметить, что манипулирование данными в файлово-ориентированных языках программирования было слишком сложной задачей при создании больших приложений.
В начале семидесятых годов произошли важные изменения в коммерческих компьютерных системах. В частности, произошел переход от обработки данных к обработке информации. Появились информационно-управляющие системы, которые, используя данные, содержащиеся в компьютере, давали ответы на многие управленческие вопросы.
Возникла необходимость дать более четкие определения понятиям, которыми приходилось оперировать. Этими понятиями были:
данные – разрозненные факты;
информация – организованные и обработанные данные;
информационная система – автоматизированная система, организующая данные и выдающая информацию;
информационно-управляющая система – система, обеспечивающая информационную поддержку менеджмента.
Стало очевидным, что информация – это ресурс, обладающий определенной ценностью и, следовательно, нуждающийся в упорядочении и управлении. Если менеджеры хорошо информированы, то они с большей вероятностью будут принимать здравые, своевременные решения, которые положительно скажутся на состоянии дел предприятия.
Недостатки файловых систем стали серьезным препятствием на пути дальнейшего развития информационных систем. Однако усилия специалистов в области компьютерных технологий привели к тому, что файловые системы были заменены информационными системами, использующими базы данных.