Целью данного пособия является изучение основных положений теории баз данных, без основательного знакомства с которыми невозможно в настоящее время быть высококвалифицированным программистом. В пособии рассматриваются классические модели данных, этапы проектирования и методы проектирования баз данных, построение семантических моделей данных, проектирование реляционных баз данных на основе принципов нормализации, язык запросов к базам данных SQL, основные функции СУБД, распределенные базы данных, администрирование баз данных. Как пример современной объектно-реляционной СУБД рассматривается СУБД Oracle.
Пособие предназначено для студентов ВУЗов, специальностей «Информатика», «Прикладная математика», «Компьютерная безопасность», «Актуарная математика» и «Экономическая кибернетика.
Введение
Современный мир информационных технологий трудно представить себе без использования баз данных. Практически все системы в той или иной степени связаны с функциями долговременного хранения и обработки информации. Фактически информация становится фактором, определяющим эффективность любой сферы деятельности. Увеличились информационные потоки и повысились требования к скорости обработки данных, и теперь уже большинство операций не может быть выполнено вручную, они требуют применения наиболее перспективных компьютерных технологий. Настоящее учебное пособие подготовлено по материалам лекционных курсов, посвященных основам теории баз данных, языков SQL и PL/SQL, которые читались авторами в течение 6 последних лет в Белгосуниверситете студентам факультета прикладной математики и информатики и слушателям курсов повышения квалификации. Пособие состоит из 13 разделов.
Первый раздел пособия посвящен истории возникновения области знаний, связанной с базами данных. Здесь даются понятия и определения, являющиеся ключевыми для данной области знаний, рассматривается классическая трехуровневая архитектура, используемая в системах баз данных.
Во втором разделе приводится классификация моделей, используемых в системах баз данных. Подробно рассматриваются теоретико-графовые модели, которые использовались в ранних системах управления базами данных; реляционная модель, которая является основой практически для всех коммерческих систем управления базами данных (СУБД) и наиболее распространена в настоящий момент. Даются основные положения объектно-реляционных и многомерных моделей.
В третьем разделе дается описание первого языка манипулирования данными, предложенного для реляционной модели ее создателем американским математиком Е.Ф. Коддом – реляционной алгебры.
Раздел 4 посвящен вопросам проектирования баз данных на основе принципов нормализации, в нем рассматриваются базовые понятия функциональных и многозначных зависимостей между свойствами объектов, которые моделируются в базе данных; рассматриваются нормальные формы схем отношений.
Раздел 5 посвящен семантическим или инфологическим моделям, используемым в современных программных системах поддержки проектирования, называемых CASE-системами (Computer Aided Software Engineering).
Разделы 6 и 7 посвящены изложению структуры СУБД и основным функциям СУБД. Подробно рассмотрены понятие транзакции, которое является базовым при выполнении параллельных запросов к базам данных, свойства транзакций и проблемы, возникающие при параллельном выполнении транзакций.
В разделе 8 излагаются вопросы журнализации и восстановления на ее основе информации базы данных, искаженной в результате сбоев вычислительной системы.
Раздел 9 посвящен вопросам защиты информации в базах данных. Понятие защиты информации в базах данных чаще всего связано с концепцией защиты от несанкционированного доступа. В данном разделе обсуждается общая концепция защиты информации, которая применяется в базах данных, вводится понятие пользователя и рассматриваются вопросы определения прав и привилегий пользователей по работе с отдельными объектами в базе данных.
Раздел 10 посвящен вопросам распределенной обработки данных, здесь рассматриваются проектирование распределенных систем обработки данных, уделяется большое внимание фрагментации данных.
В разделе 11 излагаются вопросы, касающиеся основных положений работы с объектно-реляционной СУБД Oracle. Рассматривается архитектура базы данных, объекты базы данных, архитектура экземпляра Oracle.
Раздел 12 полностью посвящен современному стандартному языку работы с базами данных, языку SQL. Рассматриваются основные элементы языка, создание и модификация объектов базы данных, построение запросов к базе данных.
В разделе 13 рассматривается процедурное расширение языка SQL – язык PL/SQL, который используется при разработке триггеров, хранимых процедур и функций, пакетов, работающих с базами данных, а также для работы с объектами, их созданию, хранению в базе данных и выборке.
Материал пособия включает достаточно большое количество примеров. Пособие может быть использовано для самостоятельного освоения курса «Модели данных и СУБД».
1. Основные понятия и определения теории баз данных.
