ВВЕДЕНИЕ

УДК 004.65

УПРАВЛЕНИЕ ДАННЫМИ

УПРАВЛЕНИЕ ДАННЫМИ

Добряк Павел Вадимович

Оперативный анализ работы промышленных и других производств.

Особенности работы промышленных производств, электрохозяйств и ремонтных мастерских позволяют вести ежедневный оперативный анализ выполнения планов-графиков. Однако необходимости в этом нет. Приходиться учитывать сезонность работы некоторых из них.

Например, консервные заводы и цехи по переработке сельскохозяйственной продукции функционируют всего 3-5 месяцев в году. Естественно, нет необходимости проводить анализ их деятельности в течение всего года. На практике чаще всего используются ежемесячные оперативные анализы.

Показатели для анализа выбирают с учетом специфики отрасли и увязывают их с содержанием заданий (плана).

Основными данными для оперативного анализа в производствах по переработке сельскохозяйственной продукции являются: количество переработанного сырья, объем выработанной продукции, затраты сырья, труда и средств на единицу продукции.

По ремонтной мастерской ежемесячно анализируют выполнение плана ремонтов, расход запчастей, затраты труда и средств, а также контролируют количество ремонтов.

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

Учебное пособие по дисциплинам «Управление данными», «Информатика»
для студентов всех форм обучения специальностей «Информационные системы и технологии» и «Радиотехника»

Екатеринбург
2012

Составитель канд. техн. наук П.В. Добряк

Научный редактор ____________________

Управление данными: учебное пособие / сост.
П.В. Добряк. Екатеринбург : УГТУ–УПИ, 2012. 138 с.

Учебное пособие содержит лекции по дисциплинам «Управление данными» и «Информатика» (раздел «Базы данных»), задания к лабораторным и домашним работам, курсовой работе, список вопросов к экзамену. Издание предназначено для использования на лабораторных и практических занятиях, а также для самостоятельной работы студентов.

.

Библиогр.: 11 назв. Табл. 67. Рис. 35.

Подготовлено кафедрой “Радиоэлектроника информационных систем”.

Ó УГТУ-УПИ, 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. 6

1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ.. 11

1.1. Элементы баз данных. 11

1.2. Технологии управления данными. 14

1.3. Модели данных. 18

2. РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ. 22

2.1. Основные понятия реляционной модели. 22

2.2. Нормализация. 24

2.3. Проблемы проектирования реляционных баз данных. 26

Задачи для самостоятельного решения. 31

3. РЕЛЯЦИОННЫЕ АЛГЕБРА И ИСЧИСЛЕНИЯ.. 33

3.1. Реляционная алгебра. 34

3.2. Реляционное исчисление на кортежах. 36

3.3. Реляционное исчисление на доменах. 36

4. SQL.. 37

4.1. Введение в SQL.. 37

4.2. Пример реляционной базы данных. 39

4.3. Запросы к одной таблице. 40

4.4. Запросы к нескольким таблицам.. 49

4.5. Вложенные запросы.. 53

4.6. Вложенные подзапросы и кванторы.. 55

4.7. Объединение однотипных запросов. 57

4.8. Рекурсивные запросы.. 59

Запросы для самостоятельного программирования. 61

5. OLAP И ХРАНИЛИЩА ДАННЫХ.. 67

5.1. Архитектура хранилищ данных. 67

5.2. Аналитические запросы.. 75

6. ТРИГГЕРЫ, ХРАНИМЫЕ ПРОЦЕДУРЫ, СОБЫТИЯ.. 78

7. ТРАНЗАКЦИИ.. 80

7.1. Функции транзакций. 80

7.2. Уровни изолированности. 81

7.3. Сериализация транзакций. 82

7.4. Синхронизационный захват. 83

7.5. Метод временных меток. 86

8. ОБЗОР ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ БАЗ ДАННЫХ.. 88

9. ОБЪЕКТНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СУБД.. 94

9.1. Три манифеста баз данных. 94

9.2. Объектная модель SQL.. 94

9.3. Модель данных ODMG и язык OQL.. 97

10. ЗАПРОСЫ К ИНТЕРНЕТ-СТРАНИЦАМ... 102

10.1. Теговая парадигма. 102

10.2. Язык запросов XQuery. 104

10.3. SQL и XML.. 109

11. ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ.. 113

12. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ... 119

13. КУРСОВАЯ РАБОТА.. 121

13.1. Концептуальное проектирование. 121

13.2. Семантическое проектирование. 121

13.3. Физическое проектирование. Реляционная модель данных. 122

13.4. Запросы.. 122

13.5. Интеллектуализация базы данных. 123

13.6. Клиентская часть информационной системы.. 123

13.7. Дополнительные элементы базы данных. 124

ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ.. 125

ЛИТЕРАТУРА.. 128

СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ.. 129

СПИСОК ТАБЛИЦ.. 130

СПИСОК ЛИСТИНГОВ.. 132

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ. 135

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.. 138

В книге обсуждаются основные понятия систем управления базами данных (СУБД). Излагается проектирование и архитектура баз данных (БД). Изучаются языки запросов и модели данных в различных СУБД. Уделяется внимание математическим основам, лежащим в основе языков запросов. Подробно изучаются реляционные базы данных и язык SQL. Рассматриваются перспективные направления БД: объектно-реляционные и объектно-ориентированные, работа с данными в формате XML, пространственные базы данных, хранилища данных и OLAP.

Управление данными превратилось в настоящее время в большую отрасль с несколькими специализациями. Основной частью этой отрасли являются базы данных, а точнее – их проектирование, администрирование, программирование рабочих мест пользователей, решение задач по выборке данных и др. В основу книги легли материалы, применяемые автором при преподавании баз данных для компьютерных и инженерных специальностей. Поэтому книга может быть использована как для самостоятельного изучения предмета, так и в качестве учебного пособия (для чего в ней приводятся вопросы для самопроверки, домашние задания, запросы для самостоятельного программирования (могут быть основой контрольной работы), типичные ошибки начинающих специалистов в области БД, содержание лабораторных работ, требования к курсовой работе и вопросы к экзамену).

При разработке курса и написании книги автором были поставлены следующие задачи:

1. Охватить наиболее важные современные направления баз данных, которые за недостатком времени практически не изучаются в институте.
2. Сохранить практическую направленность курса, чтобы студенты приобрели больше практических компетенций.
3. Следовать современным принципам изложения материала, заключающиеся в модульности, междисциплинарных связях, компетентностном подходе к обучению.

Поэтому книга отличается следующими особенностями:

1. В ней не рассматриваются вопросы администрирования БД. По мнению автора, навыки администрирования формируются в значительной степени в ходе практической деятельности, в том числе – интуитивным путем.
2. В минимальной степени рассматриваются вопросы проектирования. В книге – только диаграмма «сущность-связь» Чена и нормализация БД. Автор считает, что эти вопросы нужно рассматривать в комплексе при изучении проектирования информационных систем (и преподает их в соответствующем курсе).
3. В минимальной степени рассматриваются теоретические аспекты БД и внутренняя работа СУБД (чем злоупотребляют многие практические курсы по базам данных). В книге – только реляционные алгебра и исчисления и сериализация транзакций.
4. Детально рассматривается оператор select языка SQL. Он изучается на примерах от простых ко всё более сложным с указанием типичных ошибок при изучении, приводятся домашние задания по проектированию базы данных и написание примеров запросов. В конце приводятся задания для самостоятельного написания запросов (могут быть использованы как контрольная работа).
5. Изучаются перспективные направления баз данных - объектные технологии, запросы к XML, пространственные базы данных (последнее особенно важно для инженеров, так как пространственные БД лежат в основе САПР и бурно развивающемся направлении геоинформационных систем), хранилища данных и OLAP.
6. При изучении перспективных направлений рассматривается как «чистая» технология (например, OQL и XQuery), так и развитие языка SQL для этих направлений. Приводится модель данных и наиболее характерные запросы на простых примерах, отличающиеся от других технологий.

Как учебное пособие данную книгу можно изучать в полном (рекомендуется для компьютерных специальностей) и сокращенном варианте (для инженерных специальностей) Особенности этих путей изучения приведены в Табл. 1.

Табл. 1. Варианты изучения материала книги