6403

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А.В. Балакина

РЕЛЯЦИОННЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ

Учебно-методическое пособие

по подготовке к лекциям и практическим занятиям (включая рекомендации обучающимся по организации самостоятельной работы)

по дисциплине «Реляционные базы данных» для обучающихся по направлению подготовки 21.04.02 Землеустройство и кадастры,

направленность (профиль) Пространственное развитие территорий

Нижний Новгород

2022

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А.В. Балакина

РЕЛЯЦИОННЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям и практическим занятиям

(включая рекомендации обучающимся по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Реляционные базы данных»

для обучающихся по направлению подготовки 21.04.02 Землеустройство и кадастры, направленность (профиль) Пространственное развитие территорий

Нижний Новгород ННГАСУ

2022

УДК

Балакина, А.В. Реляционные базы данных : учебно-методическое пособие / А.В. Балакина; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 22 с. : ил. – Текст : электронный.

Даются тематика лекций, их краткое содержание, темы практических занятий, а также методические рекомендации по организации самостоятельной работе обучающихся по дисциплине «Реляционные базы данных». Указывается необходимая литература и источники, разъясняется последовательность их изучения, выделяются наиболее сложные вопросы и даются рекомендации по их изучению.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лекциям и практических занятиям, организации самостоятельной работы по направлению подготовки 21.04.02 Землеустройство и кадастры, направленность (профиль) Пространственное развитие территорий.

© А.В. Балакина, 2022 © ННГАСУ, 2022.

3

ВВЕДЕНИЕ

Целями освоения дисциплины Б.1.В.18.02. Реляционные базы данных являются овладение компетенциями, обеспечивающими формирование у студентов знаний об основных этапах разви-

тия моделей данных, о структуре реляционных баз данных, об основных этапах их проектирова-

ния, защите и законодательном обеспечении проектных работ и жизненного цикла реляционных баз данных; умений и навыков по теоретическим и практическим основам проектирования струк-

туры реляционных баз данных как части банков и хранилищ данных, а также для информацион-

ных систем различного назначения.

4

1. РАЗДЕЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ И ТЕМЫ ЗАНЯТИЙ

Дисциплина включает следующие разделы лекционных занятий:

Раздел 1. Структура реляционных баз и моделей данных.

Тема 1. История развития моделей данных и баз данных.

Основные этапы развития моделей данных и баз данных: файлы и файловые системы, базы данных на больших ЭВМ, эпоха баз данных для персональных компьютеров, распределённые ба-

зы данных, перспективы развития систем управления базами данных.

Тема 2. Основные понятия и определения, применяемые при проектировании реляционных баз данных.

Основные понятия и определения, применяемые при проектировании реляционных баз данных: реляционные базы данных, реляционная модель данных, система управления базами дан-

ных, отношение и его структура, виды отношений, атрибут, запись, ячейка, тип данных, домен,

связь, кортеж, универсум, кардинальность, степень отношения, первичный ключ, внешний ключ,

простой и составной ключ, суррогатный ключ, альтернативный и вторичные ключи, родительское и дочерние отношения. Структурная часть РМД. Ограничения целостности данных в РБД. Мани-

пуляционная часть реляционной модели данных. Правила Кодда. Реляционная алгебра: традици-

онные операции над множествами и специальные реляционные операторы.

Тема 3. Базы данных как объект интеллектуальной собственности и правовой охраны.

Раздел 2. Основные этапы проектирования реляционных баз данных.

Тема 4. Уровни и этапы проектирования баз данных. Жизненный цикл баз данных.

Трехуровневая архитектура ANSI/SPARC: внешний, концептуальный и внутренний (физи-

ческий) уровни. Жизненный цикл баз данных. Современные уровни проектирования баз данных:

концептуальный, логический физический уровни. Этапы проектирования баз данных.

Тема 5. Основы информационной безопасности информационных систем.

Решение вопросов защиты данных: составные элементы понятия безопасности, основные виды опасностей, влияющих на сохранение целостности информации, компьютерные средства контроля безопасности информации.

Тема 6. Специфика защиты информации в базах данных.

Тема 7. Законодательные и нормативно-технические документы, применяемые для защиты информации в базах данных.

Раздел 3. Структура реляционных баз данных в ГИС.

Тема 8. Основные особенности баз данных, применяемых в геоинформационных и кадаст-

ровых информационных системах.

Состав и структура геоинформационной системы. Реляционная модель ГИС. Виды инфор-

мации в ГИС. Виды СУБД в ГИС. Организация и обработка информации в ГИС с применением

5

СУБД.

Дисциплина включает следующие темы практических занятий:

Тема 1. Реляционная алгебра и реляционное исчисление.

Для каждого студента преподавателем выдаётся индивидуальное задание по реляционной алгебре: набор определённых реляционных таблиц. Студенту необходимо решить два вида задач:

1. Выполнить операции «Объединение», «Пересечение», «Вычитание» над выданными от-

ношениями (таблицами). Представить результирующее отношение, обосновав структуру и состав кортежей в нем.

2. Выполнить одну из специальных реляционных операций (выборка, проекция, соедине-

ние, деление) над выданными отношениями (таблицами). Представить результирующее отноше-

ние, обосновав структуру и состав кортежей в нем.

Тема 2. Концептуальный этап проектирования баз данных. Нотации, применяемые при со-

здании инфологических моделей данных.

Написание раздела 1 РГР Проектирование структуры базы данных» в соответствии с вы-

бранной предметной областью:

1 Проектирование концептуальной модели базы данных.

1.1 Понятие и этапы концептуального проектирования.

1.2Метод моделирования «сущность-связь».

1.3Описание модели базы данных.

Тема 3. Логический этап проектирования баз данных. Структура макета реляционных таб-

лиц.

Написание раздела 2 РГР Проектирование структуры базы данных» в соответствии с вы-

бранной предметной областью:

2 Разработка логической модели базы данных.

2.1Общие сведения о логическом проектировании базы данных.

2.2Правила перехода от ER-модели к логической.

Тема 4. Нормализация таблиц в реляционных базах данных. 5 нормальных форм и форма Бойса-Кодда.

Написание раздела 2 РГР Проектирование структуры базы данных» в соответствии с вы-

бранной предметной областью:

2 Разработка логической модели базы данных.

2.3 Нормализация базы данных.

2.3.1Понятие нормализации базы данных.

2.3.2Первая нормальная форма.

2.3.3Вторая нормальная форма

6

2.3.4 Третья нормальная форма.

Тема 5. Проектирование физической модели базы данных. Составление структуры таблиц и непосредственный ввод данных в базу.

Написание раздела 3 РГР «Проектирование структуры базы данных» в соответствии с вы-

бранной предметной областью:

3.1Общие сведения о физическом проектировании базы данных.

3.2Составление таблиц.

В соответствии с разработанной логической моделью в разделе 3.2 необходимо:

а) создать базу данных,

б) создать необходимое количество таблиц базы данных в соответствие с заданной логиче-

ской структурой в режиме «Конструктора», задать необходимые первичные ключи, мастера под-

становок, маски ввода,

в) установить связи между таблицами с помощью внешних ключей, задать необходимые ограничения целостности,

г) выбрать реальный объект из заданной предметной области и заполнить таблицы данны-

ми, кроме полей с типами данных «Поле объекта OLE», «Вложения», а также производных атри-

бутов.

Тема 6. Проектирование запросов и форм.

Написание раздела 3 РГР «Проектирование структуры базы данных» в соответствии с вы-

бранной предметной областью:

3 Формирование физической модели базы данных.

3.3Создание запросов.

3.4Создание форм.

В РГР в подразделе 3.3 в соответствии с заданием необходимо составить: три запроса на выборку данных, два запроса с параметром, два запроса на группировку данных и необходимое количество запросов на обновление данных, которое зависит от количества производных атрибу-

тов в концептуальной модели.

В РГР в подразделе 3.4 в соответствии с заданием необходимо составить простые, подчи-

нённые и многостраничных форм для всех таблиц, запроектированных в базе данных, задать в них вычисляемые поля, кнопки, элементы навигации.

Тема 7. Создание отчетов. Разработка интерфейса базы данных и системы защиты инфор-

мации в базе данных.

Написание раздела 3 РГР «Проектирование структуры базы данных» в соответствии с вы-

бранной предметной областью:

3 Формирование физической модели базы данных.

3.5 Создание отчетов.

7

3.6 Проектирование интерфейса и защиты данных в реляционной базе данных.

В РГР в соответствии с заданием необходимо составить три отчёта, создать необходимые для работы базы данных кнопки и макросы, создать главную кнопочную форму с помощью «Дис-

петчера кнопочных форм», организовать автоматический запуск кнопочной формы при открытии базы данных.

В РГР в подразделе 3.6 в соответствии с заданием необходимо разработать пользователь-

ское диалоговое окно, позволяющее конкретному пользователю заходить в базу данных и осу-

ществлять в ней определённую работу в соответствии с правами доступа. Для этого необходимо:

а) создать таблицу «Пользователи базы данных», заполнить ее данными и связать с главной

(стержневой) таблицей базы данных,

б) создать пользовательское диалоговое окно, которое будет отображаться при открытии базы данных. В этом диалоговом окне обеспечить ввод имени исполнителя, приступающего к ра-

боте, вход в основную форму управления приложением и сохранение кода исполнителя с помо-

щью встроенного макроса. Сохраненный код должен позволить при открытии других объектов выбирать из них сведения, касающиеся только этого исполнителя,

в) создать пароль к базе данных.

Тема 8. Проектирование концептуальной и логической модели базы данных для географи-

ческой информационной системы.

Для каждого студента преподавателем выдаётся индивидуальный фрагмент карты и опре-

деляется вид геоинформационной системы. Студенту необходимо спроектировать и оформить по всем правилам инфологическую и даталогическую модели геоинформационной системы.

Требования к работе обучающегося на практических занятиях: в процессе занятия каждый студент выполняет индивидуальное задание в соответствии с заданной предметной областью.

Все задания соответствуют темам практических занятий. В итоге выполнения всех практи-

ческих работ студент должен получить реляционную базу данных, где заполнены все таблицы,

созданы необходимые запросы, формы, отчёты, макросы, главная кнопочная форма. Также сту-

дент должен решить 3 задачи по реляционной алгебре, запроектировать концептуальную и логи-

ческую модель для геоинформационной системы.

Предусмотрено выполнение расчетно-графической работы на тему: «Проектирование структуры базы данных объекта N». РГР состоит из пояснительной записки, приложений и со-

зданной в программе Microsoft Access физической модели базы данных.

При проектировании структуры реляционной базы данных в расчётно-графической работе студент выполняет поэтапную разработку структуры базы данных по индивидуальному объекту исследования. Проектирование базы данных состоит из трёх этапов: проектирование концепту-

8

альной модели базы данных, проектирование логической модели базы данных, проектирование физической модели базы данных.

Студенту предлагается ознакомиться с программой курса, озвучивается основной и допол-

нительный список рекомендуемой литературы, включающий учебники, учебные пособия по дис-

циплине, а также основные Интернет-ресурсы и т.д.

Так как весь часовой объем курса делится на академический (аудиторный) и самостоятель-

ный, основными формами его реализации являются лекции, практические занятия, а также формы самостоятельной работы: подготовка к практическим работам, собеседованиям, экзамену.

Лекции позволяют в максимально сжатые сроки представить значительный объем структу-

рированной информации. При подаче лекционного материала и на практических занятиях исполь-

зуются компьютерные презентации.

Практические занятия позволяют реализовать полученные знания на практике, и сформи-

ровать у студентов необходимые умения по работе с реляционными базами данных.

По дисциплине предусматриваются консультации (групповые и (или) индивидуальные).

Перед сдачей экзамена студентам выдается список подготовительных вопросов, охватыва-

ющих основные теоретические и практические аспекты изученного материала. Экзамен проводит-

ся в форме собеседования по билетам. В каждом билете содержатся два теоретических вопроса,

соответствующих изученным темам.

До начала промежуточной аттестации (ПрАт) студент должен иметь все выполненные,

проверенные и принятые преподавателем задания по практическим занятиям и выполненную в полном объеме РГР по теме «Проектирование структуры реляционной базы данных объекта N».

РГР состоит из пояснительной записки, приложений и созданной в программе Microsoft Access

физической модели базы данных.

Непосредственно перед экзаменом проводится консультация, на которой рассматриваются содержательные и организационные вопросы.

9

2. ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМОЙ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ

ЛИТЕРАТУРЫ

Печатные и электронные издания

1. Башмакова Е. И.. Создание и ведение баз данных в MS ACCESS : Методические указа-

ния к практическим занятиям. / Башмакова Е. И., Выжигин А. Ю. ; Башмакова Е. И.. – Москва :

Московский гуманитарный университет, 2014. – 46 с. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/39693.html. – ISBN ISBN 978-5-906768-20-9.

2.Буренин С. Н.. Web-программирование и базы данных : Учебный практикум. / Буренин С. Н. ; Буренин С. Н.. – Московский гуманитарный университет, 2014. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/39683.html. – ISBN ISBN 978-5-906768-17-9.

3.Волков Д. А.. Базы данных : Учебно-методическое пособие. / Волков Д. А. ; Д. А. Вол-

ков. – Москва : МИСИ-МГСУ, Ай Пи Эр Медиа, ЭБС АСВ, 2018. – 77 с. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/79883.html. – ISBN ISBN 978-5-7264-1883-4.

4. Воронова Л.И.. Интеллектуальные базы данных : учебное пособие. / Воронова Л.И. ; Л.И.

Воронова. – Москва : Московский технический университет связи и информатики, 2013. – 35 c. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/63324.html.

5. Диго Светлана Михайловна. Базы данных: проектирование и использование : учеб. для студентов вузов по спец. "Приклад. информатика (по обл.)". / Диго Светлана Михайловна ;

Москва : Финансы и статистика, 2005. – 591 с. – ISBN ISBN 5-279-02571-2.

6. Дорофеев А.С.. Разработка баз данных : учебное пособие. / Дорофеев А.С., Дорофеев Р.С., Рогачева С.А., Сосинская С.С. ; С.С. Сосинская; С.А. Рогачева; Р.С. Дорофеев; А.С. Дорофе-

ев. – Саратов : Ай Пи Эр Медиа, 2018. – 241 c. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/70276.html.

–ISBN ISBN 978-5-4486-0114-9.

7.Захарова О.И.. Базы данных : учебно-методическое пособие. / Захарова О.И. ; О.И. Заха-

рова. – Самара : Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики,

2016. – 18 c. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/71823.html.

8. Ильин, И. В.. Базы данных : учебное пособие. / Ильин, И. В., Ильяшенко, О. Ю. ; И. В.

Ильин, О. Ю. Ильяшенко. – Санкт-Петербург : Санкт-Петербургский политехнический универси-

тет Петра Великого, 2020. – 96 с. – URL: URL: https://www.iprbookshop.ru/116128.html. – ISBN ISBN 978-5-7422-7101-7.

9. Кузнецов, С. Д.. Введение в реляционные базы данных : учебное пособие. / Кузнецов, С.

Д. ; С. Д. Кузнецов. – Москва : Интернет-Университет Информационных Технологий (ИНТУИТ),