Курс лекций по "Организации Базы данных"

В настоящем курсе рассматриваются вопросы организации баз данных и знаний. Это важная тема, без основательного знакомства с которой, в наше время, невозможно стать квалифицированным специалистом в сфере информационных технологий.

ЛЕКЦИЯ 1. Понятие СУБД. Функции СУБД 7
1.1 Введение 7
1.2 Понятие БД и СУБД 7
1.3 Уровни абстракции в СУБД. Функции абстрактных данных 9
1.4 Представления 10
1.5 Функции СУБД 11
1.6 Экспертные системы и базы знаний 11
ЛЕКЦИЯ 2. Модели БД 13
2.1 Обзор ранних (дореляционных) СУБД 13
2.2 Системы, основанные на инвертированных списках 13
2.3 Иерархическая модель 14
2.4 Сетевая модель 16
2.5 Основные достоинства и недостатки ранних СУБД 17
ЛЕКЦИЯ 3. Реляционная модель и ее характеристики. Целостность в реляционной модели 18
3.1 Представление информации в реляционных БД 18
3.2 Домены 19
3.3 Отношения. Свойства и виды отношений 20
3.4 Целостность реляционных данных 21
3.5 Потенциальные и первичные ключи 22
3.6 Внешние ключи 22
3.7 Ссылочная целостность 23
3.8 Значения NULL и поддержка ссылочной целостности 24
ЛЕКЦИЯ 4. Реляционная алгебра 25
4.1 Понятие реляционной алгебры 25
4.2 Замкнутость в реляционной алгебре 25
4.3 Традиционные операции над множествами 25
4.4 Свойства основных операций реляционной алгебры 27
4.5 Специальные реляционные операции 28
ЛЕКЦИЯ 5. Вопросы проектирования БД 34
5.1 Понятие проектирования БД 34
5.2 Функциональные зависимости 35
5.3 Тривиальные и нетривиальные зависимости 36
5.4 Замыкание множества зависимостей и правила вывода Армстронга 36
5.5 Неприводимое множество зависимостей 38
5.6 Нормальные формы – основные понятия 38
5.7 Декомпозиция без потерь и функциональные зависимости 39
5.8 Диаграммы функциональных зависимостей 40
ЛЕКЦИЯ 6. Проектирование БД. Нормальные формы отношений 42
6.1 Первая нормальная форма. Возможные недостатки отношения в 1НФ 42
6.2 Вторая нормальная форма. Возможные недостатки отношения во 2НФ 44
6.3 Третья нормальная форма. Возможные недостатки отношения в 3НФ 45
6.4 Нормальная форма Бойса-Кодда 46
ЛЕКЦИЯ 7. Проектирование БД. Нормальные формы отношений (продолжение) 49
7.1 Многозначные зависимости 49
7.2 Четвертая нормальная форма 51
7.3 Зависимости соединения 51
7.4 Пятая нормальная форма 53
7.5 Итоговая схема процедуры нормализации 53
ЛЕКЦИЯ 8. Проектирование БД методом сущность-связь. ER-диаграммы 55
8.1 Возникновение семантического моделирования 55
8.2 Основные понятия метода 55
8.3 Диаграммы ER-экземпляров и ER-типа 56
8.4 Правила формирования отношений 59
8.5 Методология IDEF1 (самостоятельное изучение) 62
ЛЕКЦИЯ 9. Язык SQL 66
9.1 История создания и развития SQL 66
9.2 Основные понятия SQL 66
9.3 Запросы на чтение данных. Оператор SELECT 71
9.4 Многотабличные запросы на чтение (объединения). 75
ЛЕКЦИЯ 10. Язык SQL (продолжение) 77
10.1 Объединения и стандарт SQL2 77
10.2 Итоговые запросы на чтение. Агрегатные функции 80
10.3 Запросы с группировкой (предложение GROUP BY) 80
10.4 Вложенные запросы 82
ЛЕКЦИЯ 11. Язык SQL. (продолжение) 86
11.1 Внесение изменений в базу данных. 86
11.2 Удаление существующих данных (Оператор DELETE) 87
11.3 Обновление существующих данных (Оператор UPDATE) 87
11.4 Определение структуры данных в SQL 88
11.5 Понятие представления. 91
11.6 Представления в SQL. 92
11.7 Системный каталог (самостоятельное изучение) 93
ЛЕКЦИЯ 12. Обеспечение безопасности БД 99
12.1 Общие положения 99
12.2 Методы обеспечения безопасности 100
12.3 Избирательное управление доступом 101
12.4 Обязательное управление доступом 102
12.5 Шифрование данных 102
12.6 Контрольный след выполняемых операций 102
12.7 Поддержка мер обеспечения безопасности в языке SQL 103
12.8 Директивы GRANT и REVOKE 103
12.9 Представления и безопасность 105
ЛЕКЦИЯ 13. Физическая организация БД: структуры хранения и методы доступа 106
13.1 Доступ к базе данных 106
13.2 Кластеризация 108
13.3 Индексирование 108
13.4 Структуры типа Б-дерева 111
13.5 Хеширование 114
ЛЕКЦИЯ 14. Оптимизация запросов 116
14.1 Оптимизация в реляционных СУБД. 116
14.2 Пример оптимизации реляционного выражения 116
14.3 Обзор процесса оптимизации 117
14.4 Преобразование выражений 119
ЛЕКЦИЯ 15. Восстановление после сбоев 123
15.1 Понятие восстановления системы 123
15.2 Транзакции 123
15.3 Алгоритм восстановления после сбоя системы 125
15.4 Параллелизм. Проблемы параллелизма 127
15.5 Понятие блокировки 129
15.6 Решение проблем параллелизма 130
15.7 Тупиковые ситуации 132
15.8 Способность к упорядочению 133
15.9 Уровни изоляции транзакции 134
15.10 Поддержка в языке SQL 135
ЛЕКЦИЯ 16. Технологии СУБД 136
16.1 Распределенные базы данных 136
16.2 Принципы функционирования распределенной БД 136
16.3 Системы типа клиент/сервер 139
16.4 Серверы баз данных 139
ЛЕКЦИЯ 17. Современные постреляционные модели БД 141
17.1 Системы управления базами данных следующего поколения 141
17.2 Ориентация на расширенную реляционную модель 141
17.3 Объектно-ориентированные СУБД 143