В.А. Иванюкович

СИСТЕМЫ БАЗ ДАННЫХ

Вводный курс

Минск 2010

Министерство образования Республики Беларусь

Международный государственный экологический университет им. А.Д. Сахарова

В.А. Иванюкович

Системы баз данных Вводный курс

Рекомендовано Советом университета в качестве учебного пособия для студентов специальности 1-40 01 02-06 «Информационные системы и технологии в экологии»

Минск 2010

УДК…

Рецензент: доцент кафедры информационных технологий управления Академии управления при Президенте Республики Беларусь, кандидат физико-математических наук, доцент Шешолко В.К.

Иванюкович В.А.

В.А. Иванюкович. Системы баз данных. Вводный курс

Учебное пособие / -Мн.: Международный государственный экологический университет им. А.Д. Сахарова, 2008. – 1XX с.

ISBN…

Предназначено для студентов специальности «Информационные системы и технологии в экологии», а также специальностей «Ядерная и радиационная безопасность», «Радиоэкология», «Экологический мониторинг, менеджмент и аудит» и магистрантов университета, изучающих основы и правила проектирования реляционных баз данных, методы работы с системами управления базами данных и язык структурированных запросов SQL.

Рис.40. Библиогр. 10 наим.

УДК…

 В.А. Иванюкович

 Международный государственный экологический университет им. А.Д. Сахарова

Содержание

Глава 1. Базы данных и системы управления 9

1.1 Файловые системы 10

1.2 Данные 11

1.3 Концепция баз данных 13

1.4 Основные функции СУБД 15

Непосредственное управление данными во внешней памяти 15

Управление буферами оперативной памяти 16

Управление транзакциями 16

Журнализация 18

Поддержка языков баз данных 19

1.5 Трехуровневая модель архитектуры систем баз данных 20

1.6 Модели данных 22

Характеристика связей 24

Компьютерно-ориентированные модели данных 26

1.7 Реляционный подход 31

Ключи и целостность реляционных данных 34

1.8 Моделирование концептуальной схемы базы данных 38

Глава 2. Организация доступа к данным 45

2.1 Страницы и файлы 45

2.2 Индексирование 48

Структуры типа Б-дерева 51

2.3 Хеширование 52

2.4 Методы сжатия 55

Метод дифференциального сжатия 55

Иерархические методы сжатия 57

Кодирование по методу Хаффмена 58

Глава 3. Реляционная алгебра 60

3.1 Традиционные реляционные операции 61

3.2 Специальные реляционные операции 61

3.3 Дополнительные реляционные операции 63

Примеры использования реляционной алгебры для выражения словесных запросов в виде формул 66

Глава 4. Основы sql 67

4.1 Типы данных 69

Строковые типы данных 69

Битовые типы данных 70

Точные числовые типы данных 70

Вещественные числовые типы данных 71

Календарные типы данных 71

Значения NULL 72

4.2 Создание и обслуживание таблиц 72

4.3 Запрос на выборку 75

4.4 Статистические функции 76

4.5 Создание соединений 78

4.6 Вложенные запросы 80

4.7 Запрос на объединение 82

4.8 Запросы, выполняющие реляционные операции вычитания, пересечения и деления 83

4.9 Запросы на изменение 86

4.10 Перекрестные запросы 86

Глава 5. Проектирование реляционных баз данных 89

5.1 Нормализация отношений 89

5.2 Функциональные зависимости 91

5.3 Нормальные формы, обоснованные функциональными зависимостями 93

5.4 Нормальная форма Бойса–Кодда 99

5.5 Нормальные формы, обоснованные более сложными зависимостями 101

5.6 Процедура нормализации и проектирования 108

5.7 Пример проектирования базы данных 111

Назначение и предметная область 111

Проектирование базы данных 113

Глава 6. Взаимодействие sql с приложениями 116

6.1 Встраивание SQL-операторов в программный код 116

6.2 Тип курсора 117

6.3 Триггеры 122

6.4 Хранимые процедуры 125

6.5 Стандартные интерфейсы для доступа к данным 129

Информационное окружение веб-сервера 129

Стандарт ODBC 130

Уровни соответствия 134

Уровень соответствия ODBC 134

Задание имени источника данных ODBC 136

OLE DB и ADO 139

6.6 Расширяемый язык разметки XML 143

XML как язык разметки 144

XML-документ и DTD 145

Материализация ХМL-документов с помощью XSLT 147

XML Schema 148

Создание ХМL-документов на основе информации из базы данных 149

Глава 7. Некоторые проблемы администрирования баз данных 154

7.1 Оптимизация запросов 154

7.2 Параллельная обработка данных 160

Потеря обновления 161

Зависимость от незафиксированных обновлений 162

Несогласованный анализ 162

Блокировки транзакций 163

Согласованность и уровень изоляции транзакций 167

7.3 Распределенные системы баз данных 169

Фрагментация 171

Репликация 172

Распространение обновлений 173

Управление каталогом 175

Распределенная обработка запросов 177

Типы распределенных систем баз данных 179

7.4 Нераспределенные мультибазовые СУБД 182

Клиент-серверные системы 182

Системы с общими ресурсами 184

7.5 Технические аспекты администрирования базы данных 184

Восстановление базы данных 185

Безопасность баз данных 186

Шифрование данных 189

Производительность баз данных 190

Администрирование данных 192

ЛИТЕРАТУРА 193

Предметом курса являются системы баз данных. Без знания этой темы в настоящее время невозможно быть не только квалифицированным программистом, но даже и грамотным пользователем компьютеров.

Назначение данного курса – знакомство с основами современных реляционных систем баз данных. В курсе не рассматривается какая-либо конкретная система управления базами данных (СУБД). Предлагаемый материал в равной степени относится к любой современной системе. Как показывает опыт, без знания основ баз данных трудно на серьезном уровне работать с конкретными системами управления, как бы хорошо они не были документированы.

В то же время практическая часть курса предполагает использование СУБД MS Access – одной из наиболее популярных и наглядных систем.