DB-BASE. Основы проектирования реляционных баз данных [2022] [Высшая инженерная школа СПбПУ] [Светлана Городецкая]

Toxich · 27 июл 2022

DB-BASE. Основы проектирования реляционных баз данных [2022]
Высшая инженерная школа СПбПУ (Санкт-Петербургский Политехнический Университет)
Светлана Городецкая

Целью реализации программы «DB-BASE. Основы проектирования реляционных баз данных» является совершенствование имеющихся и (или) получение новых компетенций, необходимых для профессиональной деятельности, и (или) повышение профессионального уровня в рамках имеющейся квалификации по проектированию и реализации реляционных баз данных.

В результате освоения программы обучающийся должен уметь:
1. Самостоятельно работать с информацией;
2. Формулировать требования к разработке и реализации баз данных;
3. Ориентироваться в классификации баз данных для дальнейшего их использования;
4. Разрабатывать концептуальную, логическую и физическую модели БД;
5. Выявлять основные отношения предметной области и их взаимосвязи;
6. Определять ключевые атрибуты сущностей;
7. Профессионально и понятно письменно излагать выводы, инструкции и рекомендации.

В результате освоения программы обучающийся должен знать:
1. Основы работы баз данных;
2. Основы классической методологии проектирования баз данных;
3. Общие требования, предъявляемые к базе данных;
4. Современные принципы организации баз данных,
5. Теоретические основы нормализации отношений;
6. Компоненты прикладной системы, взаимодействующие с базой данных;
7. Компоненты программно-аппаратного обеспечения баз данных.

В результате освоения программы обучающийся должен приобрести практический опыт:
1. Анализа предметных областей для формирования требований к БД;
2. Проектирования баз данных;
3. Построения ИЛМ и ERD.

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

Примечание: данный курс входит модулем в общую программу переподготовки по направлению "Специалист по работе с базами данных". С целью организации данной программы по частям в процессе прохождения модуля мною будут оформлены следующие модули программы, если к ним будет интерес.

Продажник