+7 (812) 703-02-02 info@hse.spbstu.ru

DB-BASE. Основы проектирования реляционных баз данных

Длительность дисциплины: 32 ак.ч.


Аннотация

Программа знакомит с основами баз данных, архитектурой СУБД и методологией проектирования информационных систем, включая реляционную модель и нормализацию. Рассматриваются этапы проектирования БД: анализ предметной области, построение ER-модели и преобразование в логическую схему. Изучаются CASE-средства, диаграммы «сущность-связь», атрибуты, ключи и связи для автоматизированного проектирования. Освещаются реляционная модель данных, ограничения целостности и переход от логической к физической реализации. Практические задания включают нормализацию отношений, определение ограничений целостности и разработку логической модели.


Знания и умения, полученные в результате изучения

В результате освоения программы обучающийся должен уметь:
•    самостоятельно работать с информацией;
•    формулировать требования к разработке и реализации баз данных;
•    ориентироваться в классификации баз данных для дальнейшего их использования;
•    разрабатывать концептуальную, логическую и физическую модели БД;
•    выявлять основные отношения предметной области и их взаимосвязи;
•    определять ключевые атрибуты сущностей;
•    профессионально и понятно письменно излагать выводы, инструкции и рекомендации.

В результате освоения программы обучающийся должен знать:
•    основы работы баз данных;
•    основы классической методологии проектирования баз данных;
•    общие требования, предъявляемые к базе данных;
•    современные принципы организации баз данных,
•    теоретические основы нормализации отношений;
•    компоненты прикладной системы, взаимодействующие с базой данных;
•    компоненты программно-аппаратного обеспечения баз данных.

В результате освоения программы обучающийся должен приобрести практический опыт:
•    анализа предметных областей для формирования требований к БД;
•    проектирования баз данных;
•    построения ИЛМ и ERD.


Содержание дисциплины

Тема 1. Введение. Базы данных и информационные системы на их основе
1.1    Введение   
    Место курса в учебном плане, связь с другими Темами, основанными на технологии работы с базами данных, общая структура курса, литература по курсу
1.2    Основные понятия и определения.    
    Информационная система.
    Предметная область.
    Информационные процессы.
    Методы обработки данных в ИС.
    БД, СУБД.
1.3    Введение в архитектуру систем баз данных   
    Архитектура системы баз данных.
    Трёхуровневая модель архитектуры ANSI/SPARK.
    Понятие логической и физической независимости.
    Архитектура многопользовательских БД: файл-серверная, клиент-серверная и трёхзвенная.
    История развития и классификация систем БД.
    Пример файловой структуры БД.

Практические занятия   
Не предусмотрены

Тема 2. Основы методологии проектирования БД
2.1    Основные подходы к проектированию ИС   
    Основные этапы жизненного цикла ИС.
    Подходы к проектированию ИС: функционально-ориентированный (структурный), объектно- ориентированный, смешанный.
    Понятие предметной области.
    Виды моделей предметной области: информационная, функциональная, объектная.
2.2    Проектирование баз данных   
    Основные этапы проектирования БД.
    Определение требований к данным.
    Анализ предметной области.
    Построение концептуальной модели.
    Модель сущность-связь.
    Построение (дата)логической модели.
    Физическое проектирование.
Практические занятия   
    Анализ предметной области и выработка требований к системе.

Тема 3. Автоматизированное проектирование баз данных
3.1    Автоматизация проектирования БД    CASE-средства.
    Уровни моделей БД при автоматическом проектировании.
    Понятия логического и физического уровня моделей БД.
    Общий алгоритм разработки логической модели
3.2    Диаграммы сущность-связь   
    Основные элементы ER–диаграмм в нотации Information Engineering.
    Общая последовательность разработки ER-модели
3.3    Сущности   
    Выделение сущностей.
    Активные и пассивные сущности.
3.4    Атрибуты   
    Виды атрибутов.
    Обязательные и необязательные атрибуты.
    Определение атрибутов.
    Функциональная роль атрибута.
    Правила проверки значений атрибутов и значения по умолчанию

3.5    Ключи   
    Потенциальные ключи.
    Первичный ключ.
    Суррогатные и естественные первичные ключи.

3.6    Связи   
    Связи и внешние ключи.
    Кратность, сила, модальность связей.
    Организация категориальной и рекурсивной связей.
    Описание связей

Практические занятия   
    Построение логической модели базы данных.

Тема 4. Реляционная модель данных
4.1    Модели данных   
    Понятие модели данных.
    Компоненты модели данных: структурный аспект, аспект целостности, аспект обработки.
    Виды моделей данных: иерархическая, сетевая, реляционная.
4.2    Реляционная модель данных: структурный аспект   
    Понятие отношения, домена, атрибута, кортежа, ранга (степени) отношения, схемы отношения.
    Графическая интерпретация отношений.
    Особенности двумерных таблиц, моделирующих отношения.
4.3    Реляционная модель данных: аспект целостности   
    Ограничения для поддержки целостности атрибутов: условия проверки значений, неизвестные значения, ограничение NOT NULL.
    Ограничения для поддержки целостности отношений: понятия суперключа, потенциального и первичного ключей, организация взаимосвязи между отношениями на основе внешних ключей.
4.4    Переход от логического уровня к физическому   
    Разрешение связей: многие-ко-многим.
    Разрешение связей: категориальная.
    Определение дополнительных элементов
Практические занятия   
Определение ограничений целостности для заданных отношений.

Тема 5. Проектирование БД на основе теории нормализации
5.1    Процесс нормализации   
    Избыточности и аномалии при работе с ненормализованными данными.
    Понятие аномалий модификации и нормальных форм.
    Преимущества и недостатки нормализации.
5.2    Функциональные зависимости   
    Понятие функциональной зависимости в данных.
    Полная функциональная зависимость.
    Транзитивная функциональная зависимость.
    Проблема декомпозиции. Декомпозиция без потерь
5.3    Нормальные формы   
    Первая, вторая и третья нормальные формы: определение, алгоритмы декомпозиции отношений.
    Проверка корректности полученной декомпозиции.

Практические занятия   
    Нормализация отношений до третьей нормальной формы

Тема 6. Итоговая аттестация