- •Основные определения:
- •Модель данных (мд) – это средство обработки данных, позволяющее увидеть не только конкретные значения данных, но и их смысл.
- •Объект бд – это элемент предметной области, о котором мы хотим хранить информацию.
- •По арности
- •По значности
- •По членству
- •Сотрудники – отделы
- •Элементы пользовательского интерфейса в системе
- •Объектно-ориентированный подход
- •З ащита данных.
- •Мероприятия по защите данных.
- •Ограничение доступа к данным.
- •Ограничение обработки данных.
- •Ведение системного журнала.
- •Управление транзакциями.
- •Управление параллельным доступом
- •Потенциальные пути утечки и повреждения информации.
- •Классификация угроз системе защиты.
- •Мероприятия, по защите секретности.
- •Языковые средства субд.
- •З апросы в sql.
- •Составное условие
- •Многотабличный запрос
- •Вложеные запросы.
- •Операции группировки
- •К оманды модификации данных.
- •Удаление данных
- •Добавление данных
- •Изменение данных
- •Использование операций реляционой алгебры в sql.
- •Команды определения данных.
- •Индексы
- •Представления
- •Привилегии
- •У правление параллельным доступом.
- •Блокировки.
- •Минусы блокировок.
- •Метод временных меток.
- •Системы «клиент – сервер»
- •Пользователи могут изменять компаненты системы, изменятьее не теряя при этом работоспособность.
- •Нет зависимости от конкретного производителя.
- •Сервер вд Факс Сервер
- •Архитектура систем «клиент – сервер»
- •Серверы базы данных.
- •Распределение базы данных
- •Порядок выполнения запросов в бд
- •Планировщик
- •Протокол 2-ух фазной фиксации
- •Стратегия распределения нефрагментированных файлов.
- •Физическая организация бд.
- •Механизм доступа цилиндр
- •Выбор субд
- •Способ сбора данных субд
- •Перспективные направления развития информационных систем.
- •Основные свойства ообд
- •Составляющие базы знаний.
- •Классификация знаний.
-
По арности
Арность – это количество сущностей, участвующих в связи.
По арности связи могут быть:
-
Бинарные (2сущности).
-
Тернарные (3 сущности).
-
Унарные (связь сущности с собой).
-
По значности
-
Один к одному. Это такой вид связи , в котором одному экземпляру первой сущности соответствует один экземпляр второй сущности.
1:1
- Один ко многим (1:m). Это такой вид связи, при котором одному экземпляру первой сущности соответствует несколько экземпляров второй сущности, но не наоборот.
1:m
- Многие ко многим (m:m). Это такой вид связи, при котором одному экземпляру первой сущности соответствует несколько экземпляров второй сущности и наоборот.
m:m
-
По членству
-
Обязательные
-
Возможные
-
Необязательные
Обязательная связь – это такой вид связи, при котором обе связываемые сущности зависят от наличия связи.
Возможная связь – это такой вид связи, при котором одна из связываемых сущностей зависит от наличия связей.
Необязательная связь – это такой вид связи, при котором обе сущности не зависят от наличия связей.
Сущность может быть подмножеством другой сущности.
Логическое моделирование данных.
Реляционная модель данных.
Реляционная МД – это такая МД, в которой данные представлены в виде таблиц.
-
Отношение
Заголовок отношения
Номер рейса
………..
Пункт назначения
………..
Тип самолета
…………
А1 А5 А7
138
………
Москва
…….
ИЛ-86
1234
………
Баку
……..
ТУ-134
86
……..
Сочи
…….
ИЛ-86
241
………
Киев
…….
ТУ-154
Тело отношения
Домен целых чисел Домен имен городов Домен типов самолетов
Основные понятия реляционной МД.
Атомарное значение – неделимое значение.
Домен – множество атомарных значений одного и того же типа.
Если значения принадлежат одному и тому же домену, то имеет смысл их сравнение.
А1, А5, А7, Аi – атрибуты отношения, т.е. набор значений принадлежащих к одному и тому же домену.
Заголовок (схема отношений) – это набор его атрибутов.
Математическое определение отношений.
Если V1,V2…,Vi – это набор множеств именуемых доменами, тогда отношение R(V1, V2, .., Vi) представляет собой подмножество декартовых произведений доменов (V1*V2*…*Vi).
Каждому домену приписывается имя в качестве отношения рассматривается отношение этих имён.
Элементом отношения является кортеж.
Кортеж – это множество пар имён атрибутов, значений атрибутов (это строка таблицы).
Мощность отношения – это число его кортежей.
Степень отношения - это число его атрибутов (число столбцов в таблице).
Возможный ключ отношения – это минимальный набор атрибутов, который однозначно определяет кортеж.
У ключа есть 2 свойства: уникальность и минимальность.
Уникальность: Значения ключевых атрибутов не могут повторяться.
Минимальность: Ни один из атрибутов не может быть исключён из набора без нарушения уникальности.
Свойства отношений:
-
Отношение имеет своё уникальное имя.
-
Уникальность имён атрибутов.
-
Отсутствие кортежей-дубликатов.
-
Атомарность значений атрибутов.
-
Отсутствие упорядоченности атрибутов и кортежей.
Некоторые отношения реляционной алгебры.
В реляционной алгебре в качестве операндов используются отношения. В результате этих операций возникают новые отношения.
X,Y – отношения-операнды.
R – отношение-результат.
Mx, My, Mr – мощности отношений X,Y,R.
А,B – подмножества схем отношений.
Все операции можно разбить на 2 группы:
-
Теоретико-множественные.
-
Операции, учитывающие структуру решений как модель данных.
-
Объединение.
R=X+Y
Max(Mx,My)MrMx+My
Схемы кортежей и операндов должны быть одинаковы.
-
Разность.
R=X-Y
0MrMx
-
Пересечение.
R=XY=X-(X-Y)
0Mrmin(Mx,My)
-
Декартово произведение.
R=X*Y
Mr=Mx*My
A |
B |
15 |
7 |
8 |
11 |
W |
Z |
6 |
4 |
2 |
3 |
A |
B |
W |
Z |
15 |
7 |
6 |
4 |
8 |
11 |
6 |
4 |
15 |
7 |
2 |
3 |
8 |
11 |
2 |
3 |
-
Проекция (ограничение).
R=X(A), где Aсхема X.
Результатом проекции является отношение со схемой А, где каждый кортеж составлен из значений соответствующего кортежа Х.
Пример:
Х:
Ф.И.О. |
Отдел |
должность |
Оклад |
Иванов |
ОГЭ |
Слесарь |
1000 |
Петров |
ОГМ |
Электрик |
2000 |
Сидоров |
ОГЭ |
Мастер |
3000 |
R=X(Ф.И.О.)
R:
Ф.И.О. |
Иванов |
Петров |
Сидоров |
Операция проекции обладает свойством собственности, это значит, что 2 последовательных проекции могут быть заменены одной прокцией при соблюдении следующих условий:
R1=X (A) R=X(B)
R=R1(B) или
-
Селекция (выбор).
R=X(AB), где А Х, В- множество констант, ≤}
Нужно, чтобы А и В были сравнимы по смыслу с .
Для всякого Ai,j Bi,j должно иметь смысл.
Результатом операции селекции является отношение, состоящее из тех кортежей Х, которые удовлетворяют заданным условиям. Селекция часто используется в комбинации с проекцией.
-
Деление.
R=X(B)Y; Bсхема Y
Результатом операции деления является минимальное множество кортежей таких, что декартово произведение этого множества с Y присутствует в X.
Y(B)X
-
R1=X(A-B)*Y(B)-X(A)
-
R=X(A-B)-R1(A-B)
Пример:
А
Х:
Преподаватель |
Дисциплина |
Иванов |
ТЭЦ |
Иванов |
ТТ |
Сидоров |
ТЭЦ |
Петров |
ТТ |
Y:
Дисциплина |
ТЭЦ |
ТТ |
В
-
X(A-B): Иванов
Петров
Сидоров
-
Y(B)*X(A-B)
R= Иванов
-
Соединение.
R=X(AB)Y A схема Х
В схема Y, или множество констант.
Результатом операции соединения является селекция по заданному условию декартова произведения операндов.
R1=X*Y R=R1(AB)
X: W Z
-
10 A
-
4
Y: C D
-
13 B
8 7
X(W>5)Y
R1: W Z C D W Z C D
5 10 12 13 6 4 8 7
6 4 8 7 6 4 12 13
5 10 8 7
6 4 12 13
-
Переименование.
Результатом переименования является тождественно равное отношение операндов, но с другим именем.
Операции реляционной алгебры используются в запросах для поиска нужных данных в таблице.
Переход от ER-диаграмм к системе отношений (таблиц).
При создании системы отношений необходимо выполнить следующие условия:
-
Информация в таблицах не должна повторяться.
-
Поля таблиц не должны принимать неопределённых (пустых) значений.
ШАГ 1
-
Преобразование сущностей. Каждая простая сущность становится таблицей.
-
Каждый атрибут сущности становится столбцом в таблице.
-
Уникальный идентификатор сущности становится первичным ключом таблицы.
-
Если в ER-диаграмме присутствовали подтипы сущностей, они выносятся в отдельные столбцы.
ШАГ 2
Переход от ER-диаграмм к системе отношений.
Значность связи |
Членство |
Число таблиц |
1:1 |
Обязательная |
1 |
Возможная |
2 |
|
Необязательная |
3 |
|
1:m |
Обязательная |
2 |
Возможная |
2 |
|
Необязательная |
3 |
|
m:m |
Обязательная |
3 |
Возможная |
3 |
|
Необязательная |
3 |
Понятие первичного и внешнего ключа.
Ключ – это минимальный набор атрибутов, который однозначно определяет кортеж.
Минимальность означает, что никакое подмножество атрибутов входящих в ключ не будет являться ключом.
Суперключ – это любой набор атрибутов, который однозначно определяет кортеж.
Составной ключ – это ключ, содержащий 2 или более атрибутов.
Возможных ключей может быть много, но только один из них выбирается в качестве первичного.
Первичный ключ – это ключ наиболее удобный для поиска строк таблицы.
Внешний ключ – это набор атрибутов одного отношения, который является ключом другого отношения или того же самого отношения.
Рекурсивный внешний ключ – это внешний ключ, который ссылается на своё собственное отношение.
Набор схем отношений с определёнными первичными и внешними ключами называется схемой данных.
Ограничительные условия, поддерживающие целостность.
Целостность – это согласованность данных в базе данных.
Ограничительные условия – это правила, которые определяют набор возможных значений в БД.
Существует 2 вида целостности:
-
Категорная целостность
-
Целостность на уровне ссылок
Категория – это конкретный объект, информация о котором хранится в БД.
Правила категорной целостности заключаются в том, что никакой ключевой атрибут строки не может оставаться пустым.
При целостности на уровне ссылок каждое непустое значение внешнего ключа должно быть равно одному из текущих значений первичного ключа связанного с ним отношения.
Каскадное обновление – это автоматическое обновление данных в таблице при изменении данных связанных с ней.
Аномалии хранения данных.
Аномалия обновления – это противоречивость данных, связанная с избыточностью и частичным обновлением.
Аномальное удаление – непреднамеренная потеря данных в связи с удалением других данных.
Аномалии ввода – это невозможность ввести данные в таблицу ввиду отсутствия других данных.
Декомпозиция – это разделение таблиц на 2 или несколько таблиц с целью устранения аномалий.
Подход создания БД с помощью декомпозиции называется аналитическим.
Синтетический способ – это способ, когда создаются таблицы сразу без аномалий.
Функциональная зависимость.
R(X,Y) ; X,Y схема R.
Если не может существовать более одного кортежа R, совпадающего по всем значениям из Х и отличающегося хотя бы по одному значению по Y, то зависимость называют функциональной зависимостью по Х.
Классификация функциональных зависимостей.
-
Полная функциональная зависимость(ФЗ).
Y зависит от Х, но не зависит от любого подмножества Х.
-
Неполная ФЗ.
Y зависит от Х и от какого-нибудь подмножества Х.
-
Тривиальная ФЗ.
Y является подмножеством Х.
-
Транзитивная ФЗ.
R(X,Y,Z); X,Y,Z R
XZ, ZY, XY.
В этом случае Х функционально определяет Z, Z определяет Y, когда Х не определяет функцию Y.
-
Многозначная ФЗ.
Говорят, что в отношении R с наборами атрибутов X,Y,Z имеется многозначная ФЗ, если существует множество значений Z, соответствующее паре значений X и Y, которое зависит функционально от Y, но не зависит функционально от Z.
Правила вывода или аксиомы Армстронга.
Сформулируем правила вывода:
-
Рефлексивность.
X,Yсхема R
Если XY, то YX.
-
Присоединение.
X,Y,Z
WZ
XZ=XZ
Если XY, то XZYW.
-
Транзитивность.
X,Y,Z
Если XY и YZ, то XZ
-
Псевдотранзитивность.
X,Y,Z,W
XW=XW
YW=YW
Если XY, XWYW, YWZ, то YWZ
-
Объединение.
X,Y,Z
Если XY, XZ, то XYZ
-
Декомпозиция.
X,Y,Z
Если XYZ, то XY и XZ.
Нормальные формы отношений.
Нормализация – это разбиение таблицы на 2 или несколько таблиц с целью улучшения её свойств при включении, добавлении или удалении данных.
Каждая таблица делится до тех пор, пока она не станет обладать некоторыми определёнными свойствами.
Свойства нормальных форм:
-
Каждая нормальная форма должна обладать лучшими свойствами при включении, добавлении и удалении данных, чем предыдущая.
-
Каждая следующая нормальная форма должна сохранять форму предыдущей.
Первая нормальная форма (1НФ).
При первой нормальной форме значения всех её атрибутов атомарные.
Сотрудники – отделы – проекты.
№сотрудника |
Зарплата |
№отдела |
№проекта |
Задание |
|
|
|
|
|
Ключом являются №сотрудника и №проекта
Функциональная зависимость (ФЗ):
№сотрудниказарплата (*)
№сотрудника, №проектазадание (**)
№сотрудника№отдела (***)
(*) и (***) – это неполные ФЗ.
Чтобы избежать аномалий, нужно данную таблицу разделить на 2 таблицы: удаляются все неполные ФЗ.
Вторая нормальная форма (2НФ).