Базы данных. Учебное пособие. Для студентов

Базы данных. Учебное пособие. Для студентов
Иван Андреевич Трещев

Екатерина Сергеевна Кудряшова

В книге кратко рассмотрены теоретические вопросы проектирования баз данных. Приведены примеры лабораторных работ и рассчетно-графического задания, опробированные в учебном процессе ВУЗа. Книга будет полезна как преподавателям, так и студентам, а также всем заинтересованным в проектировании, реализации и тестировании информационных систем.

Базы данных. Учебное пособие

Для студентов

Иван Андреевич Трещев

Екатерина Сергеевна Кудряшова

«Сложная система, спроектированная наспех, никогда не работает, и исправить её, чтобы заставить работать, невозможно». Закон Мерфи

Тестирование баз данных Анастасия Сергеевна Ватолина

© Иван Андреевич Трещев, 2019

© Екатерина Сергеевна Кудряшова, 2019

ISBN 978-5-4496-4542-5

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Введение

Любая информационная система сегодня в обязательном порядке включает в себя базу данных. Это может быть и база данных персонала и база данных контрагентов, товаров, услуг. Хотя большинство предприятий используют электронные таблицы, а не системы управления базами данных, но в ближайшем будущем все однозначно изменится. Использование электронных таблиц имеет свои неоспоримые преимущества в случае, если необходимо организовать небольшой массив данных и работать с ним приходится не часто. В случае же если «чистый» размер данных превосходит 100 Мб, то обработка таких массивов даже на современных ЭВМ с использованием электронных таблиц будет через мерно долгой.

СУБД эволюционируют вместе с данными. Сегодня OLAP кубы уже не являются ноу хау, а скорее превратились в обыденность, хотя еще 5 лет назад можно было по пальцам сосчитать предприятия использующие Oracle.

Отметим и все возрастающую роль распределенной обработки данных, поскольку когда возникают проблемы связанные с big data, даже хранение массивов в несколько десятков террабайт не представляется возможным на одной ЭВМ (исключая конечно специализированные системы хранения данных).

В данном пособии автор заостряет внимание на использовании СУБД Microsoft SQL Server и MySQL, поскольку первая используется во многих компаниях как стандарт дефакто, а вторая является свободно распространяемой и входит в комплект практически любого дистрибутива Unix-подобных операционных систем, дополнительно прекрасно интегрируется с PHP позволяя создавать платформы и приложения не только desktop но и web.

Все товарные знаки указанные в книге являются собственностью их правообладателей, а совпадения имен, названий, наименований и прочего – чистой случайностью.

Лекции

Лекция 1—3

Базаданных – это совокупность взаимосвязанных данных, находящихся под управлением системы управления базой данных (СУБД).

Системауправлениябазойданных – совокупность языковых и программных средств, облегчающих для пользователей выполнение всех операций, связанных с организацией хранения данных, их корректировки и доступа к ним.

Этапы проектирования реляционной БД декомпозиционным методом

1) Разрабатывается универсальное отношение для БД (в универсальное отношение включаются все атрибуты, представляющие интерес для данного проектирования).

2) Определяются все функциональные зависимости между атрибутами данного отношения.

3) Определяется, находится ли отношение в нормальной форме Бойса – Кодда. Если да, то проектирование завершается, если нет, то осуществляется декомпозиция, т.е. разбиение отношения.

4) Шаги 2) и 3) повторяются для каждого нового отношения, полученного в результате декомпозиции. Проектирование завершается, когда все отношения будут находиться в НФБК.

Ключ – поле (атрибут), по которому можно однозначно определить каждую запись в таблице.

Функциональная зависимость – (А-> В) атрибут В функционально зависит от атрибута А если в любой момент времени каждому значению атрибута А соответствует одно значение атрибута В.

Атрибут В функционально полно зависит от атрибута А если В не зависит ни от какого подмножества А.

Нормализация – процесс построения оптимальной структуры таблиц и связи между ними.

Теория нормализации основана на том, что определенный набор таблиц обладает лучшими свойствами при включении, модификации и удалении данных, чем все остальные наборы таблиц, с помощью которых могут быть представлены те же данные.

Нормализованнымотношением называют отношение, каждое поле которого содержит только атомарные значения. (пример про ФИО)

Определение первойнормальнойформы (1НФ): отношение r находится в 1НФ, если каждый его элемент имеет и всегда будет иметь атомарное значение. (Это определение просто устанавливает тот факт, что любое нормализованное отношение находится в 1НФ.)

Определение второйнормальнойформы (2НФ): отношение r находится во 2НФ, если оно находится в 1НФ и если каждый его атрибут, не являющийся основным атрибутом, функционально полно зависит от первичного ключа этого отношения.

Определение третьейнормальнойформы (3НФ): отношение r находится в 3НФ, если оно является отношением во 2НФ и каждый его атрибут, не являющийся основным, не транзитивно зависит от первичного ключа этого отношения.

Транзитивная зависимость определяется следующим образом: если X -> Y и Y -> Z, то X -> Z (Z транзитивно зависит от X).

A, B -> C

A, B -> D

C -> D

C -> E

Первичный ключ: AB.

Отношение находится в 1НФ, поскольку все атрибуты имеют атомарные значения.

Отношение находится во 2НФ, т.к. все атрибуты функционально полно зависят от первичного ключа отношения.

Так как A, B -> C; C -> E, т. е. E транзитивно зависит от первичного ключа, значит отношение не находится в 3НФ.

Отношение находится в НФБК если каждый детерминант отношения является его возможным ключом.

Детерминант – это атрибут, от которого зависит другой атрибут.

Отношение r находится в 4НФ тогда и только тогда, когда при существовании многозначной зависимости в r атрибута Y от атрибута X, все остальные атрибуты r функционально зависят от Х.

Атрибут Х многозначно определяет атрибут Y, если с каждым значением x может использоваться значение y из фиксированного подмножества значений Y. Обозначается: X ? Y.