Базы данных. Кузнецов С.Д.

М.: 2012 - 496 с.

Учебник создан в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом по направлению подготовки «Прикладная математика и информатика» (квалификация «бакалавр»). В учебнике обсуждаются потребности разработчиков информационных систем в технологии баз данных, рассматриваются основные функции и типовая архитектура СУБД, а также приводятся краткая характеристика нескольких популярных моделей данных. Подробно описывается реляционная модель данных, проектирование реляционных баз данных с использованием принципов нормализации и на основе семантических диаграммных моделей данных. В учебнике представлены также основные методы и алгоритмы, используемые в SQL-ориентированных СУБД; наиболее важные черты языка SQL как отдельной модели данных. Для студентов учреждений высшего профессионального образования. Может быть использован студентами, обучающимися по направлениям подготовки «Информатика и вычислительная техника» и «Прикладная математика».

Формат: pdf

Размер: 6,7 Мб

Смотреть, скачать: google.drive

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
ЧАСТЬ I. БАЗЫ ДАННЫХ, СУБД И МОДЕЛИ ДАННЫХ
Глава 1. Назначение технологии баз данных. Функции и основные компоненты систем управления базами данных 6
1.1. Информационные системы и устройства внешней памяти б
1.2. Файловые системы 10
1.2.1. Структуры файлов 11
1.2.2. Логическая структура файловых систем и именование файлов 13
1.2.3. Авторизация доступа к файлам 16
1.2.4. Синхронизация многопользовательского доступа 17
1.2.5. Области разумного применения файлов 17
1.3. Потребности информационных систем 19
1.3.1. Структуры данных 20
1.3.2. Целостность данных 23
1.3.3. Языки запросов 25
1.3.4. Транзакции, журнализация и многопользовательский режим 26
1.4. Основные функции и компоненты СУБД 28
1.4.1. СУБД как независимый системный компонент 28
1.4.2. Функции СУБД 30
1.4.3. Типовая организация современной СУБД 34
Глава 2. Понятие модели данных. Обзор разновидностей моделей данных 38
2.1. Модель данных 38
2.2. Ранние модели данных 39
2.2.1. Модель данных инвертированных таблиц 41
2.2.2. Иерархическая модель данных 42
2.2.3. Сетевая модель данных 44
2.3. Неформальное введение в реляционную модель данных 47
2.3.1. Реляционные структуры данных 48
2.3.2. Манипулирование реляционными данными 49
2.3.3. Целостность в реляционной модели данных 51
2.4. Современные модели данных 53
2.4.1. Объектно-ориентированная модель данных 55
2.4.2. Модель данных SQL 60
2.4.3. Истинная реляционная модель 64
ЧАСТЬ II. РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ДАННЫХ
Глава 3. Реляционная модель данных. Понятия и определения. Основные свойства отношений. Целостность сущности и ссылок 68
3.1. Базовые понятия реляционных баз данных 69
3.1.1. Тип данных 69
3.1.2. Домен 70
3.1.3. Заголовок отношения, кортеж, тело отношения, значение отношения, переменная отношения 71
3.1.4. Первичный ключ и интуитивная интерпретация реляционных понятий 73
3.2. Фундаментальные свойства отношений 74
3.2.1. Отсутствие кортежей-дубликатов, первичный и возможные ключи отношений 74
3.2.2. Отсутствие упорядоченности кортежей 77
3.2.3. Отсутствие упорядоченности атрибутов 78
3.2.4. Атомарность значений атрибутов, первая нормальная форма отношения 79
3.3. Реляционная модель данных 81
3.3.1. Общая характеристика 81
3.3.2. Целостность сущности и ссылок 82
Глава 4. Реляционные алгебра и исчисление 88
4.1. Алгебра Кодда 89
4.1.1. Общая характеристика 90
4.1.2. Замкнутость реляционной алгебры и операция переименования 91
4.1.3. Особенности теоретико-множественных операций реляционной алгебры 92
4.1.4. Специальные реляционные операции 97
4.2. Реляционная алгебра А К. Дейта и Х.Дарвена 106
4.2.1. Базовые операции Алгебры А 107
4.2.2. Полнота Алгебры А 117
4.2.3. Избыточность Алгебры А 125
4.2.4. Заключительные замечания 127
4.3. Реляционное исчисление кортежей 127
4.3.1. Кортежные переменные 130
4.3.2. Правильно построенные формулы 130
4.3.3. Целевые списки и выражения реляционного исчисления 138
4.4. Реляционное исчисление доменов 139
4.4.1. Условия членства 140
4.4.2. Выражения исчисления доменов 141
ЧАСТЬ III. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЛЯЦИОННЫХ БАЗ ДАННЫХ
Глава 5. Проектирование реляционных баз данных на основе учета функциональных зависимостей. Вторая и третья нормальные формы отношений, нормальная форма Бойса—Кодда 143
5.1. Элементы теории функциональных зависимостей 145
5.1.1. Базовые определения и утверждения теории функциональных зависимостей 146
5.1.2. Декомпозиция без потерь и функциональные зависимости 154
5.2. Минимальные функциональные зависимости и вторая нормальная форма 159
5.2.1. Аномалии обновления, возникающие из-за наличия неминимальных функциональных зависимостей 160
5.2.2. Возможная декомпозиция 161
5.2.3. Вторая нормальная форма 163
5.3. Нетранзитивные функциональные зависимости и третья нормальная форма 164
5.3.1. Аномалии обновления, возникающие из-за наличия транзитивных функциональных зависимостей 164
5.3.2. Возможная декомпозиция 164
5.3.3. Третья нормальная форма 166
5.3.4. Независимые проекции отношений. Теорема Риссанена167
5.4. Перекрывающиеся возможные ключи и нормальная форма Бойса—Кодда 168
5.4.1. Аномалии обновлений, связанные с наличием перекрывающихся возможных ключей 169
5.4.2. Нормальная форма Бойса—Кодда 170
5.4.3. Всегда ли следует стремиться к BCNF? 171
Глава 6. Проектирование реляционных баз данных: дальнейшая нормализация 176
6.1. Многозначные зависимости и четвертая нормальная форма 177
6.1.1. Аномалии обновлений при наличии многозначных зависимостей и возможная декомпозиция 177
6.1.2. Многозначные зависимости. Теорема Фейджина. Четвертая нормальная форма 179
6.2. Зависимости проекции/соединения и пятая нормальная форма 183
6.2.1. N-декомпозируемые отношения 183
6.2.2. Зависимость проекции/соединения 185
6.2.3. Аномалии, вызываемые наличием зависимости проекции/соединения 186
6.2.4. Устранение аномалий обновления в 3-декомпозиции . . 187
6.2.5. Пятая нормальная форма 189
Глава 7. Проектирование реляционных баз данных с использованием диаграмм «Сущность-Связь» и диаграмм классов языка UML 194
7.1. Семантические модели данных 195
7.2. Семантическая модель Entity-Relationship (Сущность-Связь) 198
7.2.1. Основные понятия ER-модели 199
7.2.2. Уникальные идентификаторы типов сущности 203
7.2.3. Нормальные формы ER-диаграмм 206
7.2.4. Более сложные элементы ER-модели 210
7.2.5. Получение реляционной схемы из ER-диаграммы 215
7.3. Диаграммы классов языка UML 219
7.3.1. Основные понятия диаграмм классов UML 220
7.3.2. Ограничения целостности и язык ОСЬ 231
7.3.3. Получение схемы реляционной базы данных из диаграммы классов UML 240
ЧАСТЬ IV. АЛГОРИТМЫ И МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ РЕЛЯЦИОННЫХ СУБД
Глава 8. Пример общей организации СУБД. Физическое представление реляционных баз данных во внешней памяти. Индексные структуры 243
8.1. Основные понятия, цели и общая организация System R. . . . 244
8.1.1. Используемая терминология 244
8.1.2. Цели System R и их связь с общей организацией системы 245
8.1.3. Организация внешней памяти в базах данных System R 250
8.1.4. Интерфейс RSS 256
8.2. Общие принципы организации данных во внешней памяти в SQL-ориентированных СУБД 264
8.2.1. Хранение таблиц 266
8.2.2. Индексы 268
8.2.3. Журнальная информация 274
8.2.4. Служебная информация 274
Глава 9. Методы управления транзакциями. Синхронизационные блокировки, временные метки и версии 276
9.1. Общее понятие транзакции и основные характеристики транзакций 276
9.1.1. Атомарность транзакций 277
9.1.2. Транзакции и целостность баз данных 278
9.1.3. Изолированность транзакций 280
9.1.4. Сериализация транзакций 284
9.2. Методы сериализации транзакций 285
9.2.1. Синхронизационные блокировки 286
9.2.2. Синхронизационные тупики, их распознавание и разрушение 296
9.2.3. Метод временных меток 300
9.2.4. Методы сериализации транзакций на основе поддержки версий объектов базы данных 301
Глава 10. Средства журнализации и восстановления баз данных 308
10.1. Буферизация блоков базы данных в основной памяти и ее связь с журнализацией 310
10.1.1. Управление буферным пулом базы данных 311
10.1.2. Физическая синхронизация 313
10.1.3. Протокол упреждающей записи в журнал и его связь с буферизацией 315
10.2. Индивидуальный откат транзакции 316
10.3. Восстановление после мягкого сбоя 317
10.3.1. Схема восстановления от точки физической согласованности 318
10.3.2. Восстановление физической согласованности базы данных 320
10.4. Восстановление базы данных после жесткого сбоя 325
ЧАСТЬ V. МОДЕЛЬ ДАННЫХ SQL
Глава 11. История стандарта языка SQL. Типы данных. Средства языка SQL для определения и изменения доменов, базовых таблиц и ограничений целостности 329
11.1. История стандарта SQL и структура языка 330
11.1.1. Этапы процесса стандартизации языка SQL 330
11.1.2. Структура языка SQL 334
11.2. Типы данных SQL 336
11.2.1. Точные числовые типы 337
11.2.2. Приближенные числовые типы 338
11.2.3. Типы символьных строк 339
11.2.4. Типы битовых строк 340
11.2.5. Типы даты и времени 341
11.2.6. Типы временных интервалов 343
11.2.7. Булевский тип 345
11.2.8. Типы коллекций 346
11.2.9. Анонимные строчные типы 348
11.2.10. Типы, определяемые пользователем 349
11.2.11. Ссылочные типы 349
11.3. Средства определения доменов 350
11.3.1. Определение домена 350
11.3.2. Изменение определения домена 352
11.3.3. Отмена определения домена 354
11.4. Средства определения, изменения и ликвидации базовых таблиц 354
11.4.1. Определение базовой таблицы 355
11.4.2. Изменение определения базовой таблицы 367
11.4.3. Отмена определения (уничтожение) базовой таблицы 371
11.5. Средства определения и отмены общих ограничений целостности 372
11.5.1. Определение общих ограничений целостности 372
11.5.2. Отмена определения общего ограничения целостности 375
11.5.3. Немедленная и откладываемая проверка ограничений 375
Глава 12. Базовые возможности выборки данных в языке SQL 379
12.1. Общая структура оператора выборки в языке SQL 379
12.1.1. Семантика оператора выборки 380
12.1.2. Ссылки на таблицы раздела FROM 385
12.2. Представляемые таблицы, или представления (VIEW) 390
12.3. Логические выражения раздела WHERE 392
12.3.1. Предикат сравнения 392
12.3.2. Предикат between 396
12.3.3. Предикат null 398
12.3.4. Предикат in 399
12.3.5. Предикат like 400
12.3.6. Предикат similar 401
12.3.7. Предикат exists 404
12.3.8. Предикат unique 405
12.3.9. Предикат overlaps 405
12.3.10. Предикат сравнения с квантором 406
12.3.11. Предикат match 408
12.3.12. Предикат distinct 409
12.4. Логические выражения раздела HAVING 410
12.4.1. Предикаты сравнения 410
12.4.2. Предикат in 412
Глава 13. Базовые возможности модификации баз данных в языке SQL 414
13.1. Базовые средства манипулирования данными 415
13.1.1. Оператор INSERT для вставки строк в существующие таблицы 415
13.1.2. Оператор UPDATE для модификации существующих строк в существующих таблицах 419
13.1.3. Оператор DELETE для удаления строк в существующих таблицах 421
13.2. Представления, над которыми возможны операции обновления 422
13.2.1. Представления, допускающие применение операций обновления, в стандарте SQL/92 422
13.2.2. Представления, допускающие применение операций обновления, в стандарте SQL: 1999 425
13.2.3. Раздел WITH CHECK OPTION определения представления 426
13.2.4. Исторический очерк 433
13.3. Операции обновления баз данных и механизм триггеров 434
13.3.1. Понятие триггера в SQL:1999 435
13.3.2. Синтаксис определения триггеров и типы триггеров 437
13.3.3. Выполнение триггеров 441
13.3.4. Триггеры и ссылочные действия 446
Глава 14. Механизмы авторизации доступа и управления подключениями, сессиями и транзакциями в языке SQL 448
14.1. Поддержка авторизации доступа к данным в языке SQL . . 449
14.1.1. Пользователи и роли 451
14.1.2. Использование идентификаторов пользователей и имен ролей 454
14.1.3. Создание и ликвидация ролей 455
14.1.4. Передача привилегий и ролей 456
14.1.5. Изменение текущих идентификаторов пользователей и имен ролей 460
14.1.6. Аннулирование привилегий и ролей 461
14.2. Управление транзакциями в SQL 464
14.2.1. Порождение транзакций в SQL 464
14.2.2. Уровни изоляции SQL-транзакции 467
14.2.3. Завершение транзакций 468
14.2.4. Транзакции и ограничения целостности 469
14.2.5. Точки сохранения 470
14.3. Подключения и сессии 472
14.3.1. Установление соединений 474
14.3.2. Операторы SQL для управления соединениями 475
Список литературы 479