Базы данных

2019/2020

Учебный год

RUS

Обучение ведется на русском языке

6

Кредиты

Кто читает:

Вечерне-заочный факультет экономики и управления (Пермь)

Статус:

Курс обязательный

Когда читается:

3-й курс, 1 модуль

Программа дисциплины

Аннотация

Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает требования к образовательным результатам и результатам обучения студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности. Программа предназначена для преподавателей, ведущих дисциплину «Базы данных», учебных ассистентов и студентов направления подготовки 09.03.04 Программная инженерия, обучающихся по образовательной программе «Программная инженерия».

Цель освоения дисциплины

• Целью освоения дисциплины «Базы данных» является освоение студентами теории баз данных (БД) и приобретение практических навыков построения приложений под управлением современных реляционных и реляционно-объектных СУБД.

Планируемые результаты обучения

• Способен использовать средства визуального проектирования, конструирования БД и приложений
• Способен решать задачи по проектированию баз данных с пошаговым формальным описанием этапов проектирования приложений.
• Способен к построению формальных моделей бизнес-процессов и данных при проектировании информационных и аналитических систем с использованием стандартных нотаций (языков моделирования)
• Осуществляет управление данными в современных ИС
• способен выполнить анализ и выбрать методы и инструменты разработки программного продукта (БД и приложений баз данных), соответствующие решаемым задачам и требованиям к решению; анализирует программный код приложений баз данных, разработанных на языке высокого уровня (C#), оценивает операторы языка SQL)

Содержание учебной дисциплины

• Раздел 1. Проектирование баз данных
  Тема 1. Понятие базы данных и определение и функции СУБД Введение в базы данных (БД). Понятие БД и СУБД. История и предпосылки возникнове-ния БД. Основные области применения БД. Отличие СУБД от файловых систем. Целостность данных. Независимость данных. Базы данных на инвертированных файлах. Интерфейсы СУБД: интерактивный и программный. Средства быстрой разработки при-ложений, визуальные средства проектирования в среде СУБД: конструкторы, мастера, постро-ители. Многоуровневая архитектура современных СУБД. Понятие модели данных с точки зрения многоуровневой архитектуры СУБД (инфологическая, внешние, концептуальная, логическая и физическая модели данных). Логическая и физическая независимость данных. Инфологические и даталогическое моделирование. Метамоделирование и базы данных. Проектирование баз данных и разработка приложений баз данных и (мета)моделирование предметных областей. Физическая модель БД. Основные требования к организации СУБД и организация процессов обработки данных в БД. Функции СУБД. Управление данными, управление транзакциями. Журнализация. Вос-становление после сбоев. Языковые средства современных СУБД: языки описания данных, языки манипулирования данными и языки запросов СУБД. Методы доступа, методы обеспечения безопасности, целостности, надежности БД. Хра-нимые процедуры. Триггеры. Администратор баз данных. Основные функции администратора баз данных. Средства проектирования баз данных. Тема 2. Понятие модели данных Модели данных: понятие модели и основные компоненты модели данных (структуры, ограничения целостности, операции). Взаимосвязи в модели данных («один к одному», «один ко многим», «многие к одному», «многие ко многим»). «Дореляционные» модели данных: иерархическая и сетевая модели, структуры, ограниче-ния целостности, операции; достоинства и недостатки различных моделей. Реляционная модель данных. Достоинства и недостатки реляционной модели. Объектно-ориентированные БД. XML-ориентированные БД. Базы данных и базы знаний. Основные отличия «семантических» моделей данных от «синтаксических». ER-модель Чена (модель «сущность-связь»): структуры, ограничения целостности, операции. Диаграммы «сущность-связь». Семантические сети: структура, ограничения целостности, операции. Тема 3. Проектирование баз данных Жизненный цикл программных систем и баз данных. Анализ и моделирование предмет-ных областей. CASE-средства и их использование при разработке БД. Уровни и этапы проектирования баз данных. Реляционный подход к проектированию: основные концепции. Реляционная модель дан-ных. Основные понятия: домен, отношение, кортеж, ключ. Понятие первичного ключа. Связи, типы связей. Понятие внешнего ключа. Целостность баз данных. Классификация ограничений целостности. Теория нормализации и функциональные зависимости. Понятие нормальных форм: 1FN, 2NF, 3NF и CBNF, 4NF и 5NF. Причины, вызывающие нарушение ограничений целостности. Проектирование реляционных баз данных на основе алгоритмов нормализации. Кодирование и классификация социально-экономической информации. Проектирование словарей и классификаторов. Стандарты кодирования информации. Нормативно-правовые ос-новы. Тема 4. Разработка приложения в MS Access Создание баз данных: создание таблиц и связей, определение атрибутов и их свойств; за-дание средств контроля данных при вводе и контроль целостности данных при выполнении операций. Ввод и редактирование данных в БД. Проектирование экранных форм. Генераторы экран-ных форм. Создание и использование экранных форм. Использование приемов, рационализи-рующих процесс ввода данных. Контроль вводимых данных. Возможности использования элементов типа «список» и работа со связанными таблицами. Ввод данных одновременно в несколько связанных таблиц. Проектирование и реализация запросов. Создание и генерация отчётов. Интеграция с приложениями MS Office (Excel, Word).
• Раздел 2. Манипулирование данными
  Тема 5. Реляционная алгебра и реляционное исчисление Реляционная алгебра и реляционное исчисление. Сравнение возможностей. Операции реляционной алгебры: объединение, разность, декартово произведение, проекция, селекция, пересечение и соединение. Примеры. Операции реляционной алгебры и манипулирование данными в реляционной БД. Примеры. Тема 6. Языковые средства СУБД Классификация языковых средств. Языки описания данных (DDL). Языки манипулирования данными (DML). Языки управления данными (DCL). Языки запросов SQL, QBE. Язык SQL: назначение языка и стандарты, основные операторы, использование SQL при создании приложений баз данных. Общая характеристика SQL. Стандарты SQL. Классификация. Реализации SQL в современных СУБД. SQL-DDL – описание базы данных. Создание баз данных, таблиц, индексов. Задание ограничений целостности при описании БД. Ограничения целостности в стандартах SQL. Обеспечение безопасности при работе с БД. SQL-DML – манипулирование данными. Реляционная алгебра и реляционное исчисление и операции над данными в БД с использованием команд SQL. Ввод и корректировка данных средствами SQL. Команда SELECT. Определение состава полей, выводимых в ответ. Вычисляемые поля. Возможности задания условий отбора. Возможности связывания таблиц. Вложенные запросы. Возможности группировки данных, получение подитогов. Использование агре-гатных функций. Упорядочение данных в ответе. Команды UPDATE, DELETE, INSERT. Генерация запросов. Язык запросов QBE. Особенности реализации QBE в современных СУБД. Классификация запросов. Задание простых и сложных запросов. Влияние типа поля на формулирование запроса. Возможности совместной обработки нескольких таблиц, связывание таблиц. Вычисляемые поля. Упорядочение данных в ответе. Состав и порядок следования полей в ответе. Возможности группировки данных, получение подитогов. Использование агрегатных функций. Корректирующие (управляющие) запросы. Табличные языки как «построители» SQL-запросов. Вывод информации из баз данных, средства репортинга. Возможности генераторов отчетов современных СУБД. Источники данных для отчетов. Задание формы и состава документа-отчета. Введение вычисляемых полей. Получение документов, включающих несколько степеней итогов. Получение документов на основе нескольких источников (таблиц, запросов и др.). Графическое оформление документа. Сохранение описания документа. Корректировка созданного описания. Тема 7. Разработка средств создания БД для MS SQL Server Необходимость динамической адаптации информационных систем к потребностям пользователей. Средства адаптации (настройки). Понятие конфигурируемой базы данных. Проектирование и реализация информационных систем, основанных на использовании моделей (метамоделей), интерпретация моделей. Сравнение технологий. Реализация инструментария, предназначенного для разработки адаптируемых систем.
• Раздел 3. Управление данными в современных ИС
  Тема 8. Темпоральные данные и хронологические БД Хронологические базы данных, проблемы работы с историческими данными. Представление темпоральных (исторических) данных в реляционных БД (типы данных и модели). Поддержка в SQL. Проблемы работы с историческими данными. Тема 9. Распределённые базы данных Понятие распределенной системы и модели распределенных вычислений, двух- и трех-уровневые модели (FS-модель, DBS-модель, AS-модель). Распределенные информационные системы и использование СУБД, понятие о распределенной базе данных. Особенности работы с базами данных в многопользовательском режиме. Проблемы, связанные с параллельным доступом, и пути их решения. Обеспечение целостности БД в распре-деленных БД. Протокол двухфазной фиксации. Технологии тиражирования. Особенности работы в гетерогенной среде. Методы доступа к данным (ODBC, DAO. ADO, ADO.NET и др.). Тема 10. Документационные базы данных, гипертекстовые системы и использование XML Документы, особенности работы с электронными документами, система управленческой документации, проектирование документов и систем документов. Полнотекстовые базы данных. Системы управления документами. Понятие документационной базы данных, организация хранения и поиска документов. Примеры. Полнотекстовые базы и электронные библиотеки (ЭБ), принципы организации ЭБ. Примеры. Понятие гипертекста. Языки разметки. Гипертекстовые системы: определение и архитектура, классификация гипертекстовых систем. Гипертекстовые базы данных. Публикация баз данных в Интернет. Язык XML и его использование. XML-ориентированные БД. XML и задача интеграции информационных систем.
• Раздел 4. Управление данными и информационная аналитика
  Тема 11. Информационно-аналитические системы Архитектура корпоративных информационных систем (КИС). Понятие и архитектура информационно-аналитической системы. Информационные системы управления и системы поддержки принятия решений. Средства разработки аналитических систем, понятие BI-платформы. Структура аналитических систем. Интеллектуальный анализ и его виды. Примеры. Тема 12. Хранилища данных OLAP и OLTP-системы, сравнение и необходимость создания хранилищ данных (ХД). Правила Кодда. Понятие хранилища данных. Место хранилищ данных в корпоративных информационных системах (КИС). Многомерные данные. Модели. Структура ХД. Виды ХД. ETL-процесс. Проектирование ХД для организации. Основные платформы реализации ХД, сравнение. Тема 13. Аналитические системы на платформах современных СУБД (на примере SQL сервера) Назначение и установка служб Analysis Services. Определение представления источника данных в проекте служб Analysis Services. Мастер источников данных в среде BI DevStudio. Проекты оперативной аналитической обработки (OLAP) и интеллектуального анализа данных на сервере Microsoft SQL Server. Использование MS SQL Server Analysis Services для построе-ния хранилищ данных.

Элементы контроля

• Аудиторная работа
  Текущий контроль по дисциплине «Базы данных» включает в себя аудиторную работу, в том числе выполнение практических, индивидуальных и групповых заданий. Оценки по всем формам текущего контроля выставляются по 10-ти балльной шкале.
• Самостоятельная работа
  Самостоятельная работа предполагает использование следующих форм: - Подготовка к семинарским занятиям, лабораторным работам, экзамену;  Групповой проект – самостоятельное практическое задание по проектированию и реализации средств создания приложений баз данных.  Домашнее задание – разработка аналитической системы на основе MS SQL Server.
• Экзамен

Промежуточная аттестация

• Промежуточная аттестация (1 модуль)
  0.3 * Аудиторная работа + 0.3 * Самостоятельная работа + 0.4 * Экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Советов Б. Я., Цехановский В. В., Чертовской В. Д. - БАЗЫ ДАННЫХ 3-е изд., пер. и доп. Учебник для СПО - М.:Издательство Юрайт - 2019 - 420с. - ISBN: 978-5-534-09324-7 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/bazy-dannyh-438438

Рекомендуемая дополнительная литература

• Базы данных : учебник / Л.И. Шустова, О.В. Тараканов. — М. : ИНФРА-М, 2017. — 304 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс; Режим доступа http://www.znanium.com]. — (Высшее образование: Бакалавриат). — www.dx.doi.org/10.12737/11549. - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/751611
• Проектирование и реализация баз данных в СУБД MySQL с использованием MySQL Workbench: Учебное пособие / С.А. Мартишин и др. - М.: ИД ФОРУМ: НИЦ Инфра-М, 2012. - 160 с.: ил.; 60x90 1/16. - (Высшее образование). (п) ISBN 978-5-8199-0517-3 - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/318518