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

Robot · 28 Июл 2022

Целью реализации программы 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.

Содержание:

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".