Головчинер м.Н.

БАЗЫ ДАННЫХ

Основные понятия, модели данных, процесс проектирования

Курс лекций Томск 2011

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ 3

1.1. Понятие о данных как о ресурсе 3

1.2. Файловые системы и базы данных 5

1.2.1. Численные и информационные прикладные системы 5

1.2.2. Файловые системы 6

1.2.3. Файлы и информационные системы. Общее понятие о базе данных 7

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ПЕРВОМУ РАЗДЕЛУ 10

2. БАЗА ДАННЫХ КАК МОДЕЛЬ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ 10

2.1. Понятие предметной области 10

2.2. Понятие системы 12

2.3. Понятие модели. Структурная модель 13

2.4. Модель предметной области и модель данных 14

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ВТОРОМУ РАЗДЕЛУ 15

3. ПОНЯТИЕ О БАНКЕ ДАННЫХ 16

3.1. Структура банка данных 16

3.2. Организационный аспект 17

3.3. Уровни представления базы данных 18

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТРЕТЬЕМУ РАЗДЕЛУ 21

4. ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗ ДАННЫХ 21

4.1. Жизненный цикл информационной системы 21

4.2. Процесс проектирования 22

4.2.1. Организационный аспект 22

4.2.2. Задачи и структура процесса проектирования 24

4.2.3. Формулирование и анализ требований. Инфологическое проектирование 26

4.2.4. Общая схема логического (концептуального) проектирования 33

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ЧЕТВЕРТОМУ РАЗДЕЛУ 36

5. МОДЕЛИ ДАННЫХ 36

5.1. Реляционная модель данных 37

5.1.1. Базовые понятия 37

5.1.2. Принципы нормализации 40

5.1.3. Целостность сущности и ссылок 45

5.1.4. Манипулирование данными в реляционных моделях 46

5.1.4.1. Операции реляционной алгебры 47

5.1.4.2. Реляционное исчисление 56

5.1.4. Достоинства и недостатки реляционных моделей 59

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО РАЗДЕЛУ 5.1. 60

5.2. Навигационные модели данных 60

5.2.1. Иерархическая модель 60

5.2.2. Сетевые структуры 63

5.2.3. Особенности навигационных моделей. Достоинства и недостатки 66

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО РАЗДЕЛУ 5.2. 68

6. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БАЗОЙ ДАННЫХ 68

6.1. Назначение и функции СУБД 68

6.2. Типовая организация СУБД и упрощенная схема работы 72

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ШЕСТОМУ РАЗДЕЛУ 73

7. ОСНОВЫ ФИЗИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ 74

7.1. Файловые и страничные системы хранения информации 74

7.2. Файловые структуры. Классификация методов доступа 75

7.2.1. Способы последовательной организации 76

7.2.2. Прямые методы доступа. Хеширование 76

7.2.3. Прямые методы доступа. Классификация методов индексирования 80

7.2.4. Доступ с полным (плотным) индексом 80

7.2.5. Доступ с неплотным индексом 81

7.2.6. Организация индексов в виде В-деревьев 82

7.2.7. Инвертированный файл (доступ по неключевым атрибутам) 83

7.2.8. Использование битовых шкал 84

7.2.9. Достоинства и недостатки основных методов доступа 86

7.3. Бесфайловая организация внешней памяти 87

7.3.1. Особенности реляционных СУБД 87

7.3.2. Базовые структуры памяти 88

5.1.4.3. Структура и типы страниц 88

5.1.4.4. Табличные пространства 89

5.1.4.5. Понятие экстента и буферизация 91

7.3.3. Проблемы и параметры управления внешней памятью 92

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО СЕДЬМОМУ РАЗДЕЛУ 93

8. ОСОБЕННОСТИ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ СУБД 94

8.1. Основные понятия объектно-ориентированного подхода 94

8.2. Предпосылки появления объектно-ориентированных СУБД 95

8.3. Объектная модель данных. ООСУБД 96

8.4 . Объектно-реляционные СУБД 100

8.4.1. Объектно-реляционное отображение 101

8.5. Управление ресурсами. Сервер объектов и сервер страниц 104

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ВОСЬМОМУ РАЗДЕЛУ 107

9. ВОПРОСЫ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ БАЗ ДАННЫХ 108

9.1. Централизованные и децентрализованные СУБД 108

9.2. Стратегии хранения данных. Достоинства и недостатки 108

9.3. Проблемы распределенных баз данных 111

9.4. Одновременная работа 112

9.5. Управление блокированием 114

9.6. Методы синхронизации распределенных обновлений 115

9.7. Завершение транзакции. Журнал транзакций 117

9.8. Свойства транзакций 118

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ДЕВЯТОМУ РАЗДЕЛУ 118

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 118

ЛИТЕРАТУРА 118