Правительство Российской Федерации Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

I.Пояснительная записка

Автор программы

кандидат технических наук, доцент А.А. Незнанов

Требования к студентам

Изучение дисциплины «Теория баз данных» требует предварительных знаний в следующих областях: дискретная математика, математическая логика, основы теории графов, основы информатики, программирование на языках высокого уровня. Желательно также знакомство с основами общей теорией систем, теории информации и кодирования.

Аннотация

Дисциплина «Теория баз данных» предназначена для подготовки бакалавров по направлению 010400.62 – Прикладная математика и информатика.

Один из основных методологических принципов развития информационных технологий – абстракция (а точнее, абстракция данных в отличии от абстракции процессов) – естественным образом привёл исследователей и технологов к выделению предметной области под названием «базы данных» (БД). Она включает в себя теории, методы и технологии:

1. 
   формализации концептуальных, логических и физических моделей данных;
   
2. 
   разработки универсальных языков манипулирования данными;
   
3. 
   построения систем управления базами данных (СУБД);
   
4. 
   оптимального доступа к данным с использованием СУБД.
   

Изучение теории баз данных является необходимым этапом перед погружением в представление знаний, методы искусственного интеллекта и построение интеллектуальных систем. В дисциплине можно выделить следующие пять основных разделов.

1. 
   Информация и данные. Абстракция данных и модели данных. Причины и цели создания БД и СУБД. Основные характеристики БД и СУБД. Проблемы, возникающие при описании данных и манипулировании ими.
   
2. 
   Формализация данных предметной области и инфологические модели. Модель «сущность-связь».
   
3. 
   Даталогические модели данных. Реляционная модель данных. Реляционная алгебра и реляционное исчисление. Реляционные базы данных.
   
4. 
   Проектирование баз данных, то есть создание и оптимизация схемы данных с использованием различных СУБД.
   
5. 
   Доступ к данным в современных информационных системах. Интерфейсы и протоколы.
   

Учебные задачи дисциплины

Дисциплина должна сформировать представление о проблемах обработки данных в информационных системах (ИС), об используемых на современном этапе развития моделях данных и способах их обработки на разных уровнях абстракции.

В результате изучения дисциплины «Теория баз данных» студенты должны:

1. 
   знать основные модели данных и знаний (в том числе инфологическую модель «сущность-связь», даталогическую реляционную модель, продукционные модели представления знаний), язык управления реляционными данными SQL;
   
2. 
   понимать основные принципы абстракции данных и знаний, способы реализации СУБД, методы оценки качества проектных решений при создании БД, принципы работы со знаниями и экспертными системами;
   
3. 
   уметь строить инфологические и даталогические модели данных, аргументировано выбирать СУБД и создавать однопользовательские реляционные БД.
   

Развиваемые компетенции

Дисциплина формирует следующие компетенции.

1. 
   ПК-8: способность решать задачи производственной и технологической деятельности на профессиональном уровне, включая разработку математических моделей, алгоритмических и программных решений.
   
2. 
   ПК-9: способность применять в профессиональной деятельности современные языки программирования и языки баз данных, операционные системы, электронные библиотеки и пакеты программ, сетевые технологии и т.п.
   
   • 
     ПК-9-БД1: способность сравнивать и давать рекомендации по использованию моделей данных, систем управления базами данных, способов доступа к данным.
     
   • 
     ПК-9-БД2: способность проектировать концептуальные модели данных на основе объектно-ориентированного подхода и модели «сущность-связь».
     
   • 
     ПК-9-БД3: способность применять в профессиональной деятельности основные концепции реляционной алгебры.
     
   • 
     ПК-9-БД4: способность проектировать реляционные базы данных.
     
   • 
     ПК-9-БД5: способность применять при доступе к реляционным данным язык SQL.
     

II.Тематический план курса «Теория баз данных»

№	Название темы	Всего часов по дисциплине	Аудиторные часы		Самосто-ятельная работа
			Лекции	Сем. и практика занятия
1	Абстракция данных и введение в управление данными.	14	2	2	10
2	Инфологическое моделирование и модель «сущность-связь».	24	4	4	16
3	Даталогическое проектирование и реляционная модель данных.	32	6	4	22
4	Язык манипулирования данными SQL.	36	6	6	24
5	Проектирование и тестирование реляционной базы данных, обеспечение целостности данных.	34	6	8	20
6	Данные в нереляционной форме и знания. Современные технологии доступа к данным.	22	6	4	12
	Итого	162	30	28	104

III.Учебно-методическое и информационное
обеспечение дисциплины

Список литературы

Базовые учебники

1. 
   Дейт К. Введение в системы баз данных, 8-е издание. – Вильямс, 2006. – 1328 с.
   
2. 
   Грабер М. SQL. – Лори, 2007. – 644 с.
   

Основная литература

3. 
   Дейт К. SQL и реляционная теория. Как грамотно писать код на SQL. – Символ-Плюс, 2010. – 480 с.
   
4. 
   Грабер М. SQL: Справочное руководство. – Лори, 2007. – 400 с.
   
5. 
   Гарсиа-Молина Г., Ульман Дж., Уидом Дж. Системы баз данных. Полный курс. – Вильямс, 2003. – 1088 с.
   
6. 
   Упражнения по SQL (www.sql-ex.ru)
   
7. 
   CIT Forum: базы данных (www.citforum.ru/database)
   
8. 
   INTUIT.RU: Интернет-Университет Информационных Технологий: Базы данных (www.intuit.ru/catalog/database/)
   

Дополнительная литература

9. 
   Жилин Д.М. Теория систем: опыт построения курса. – КомКнига, 2006. – 184 с.
   
10. 
    Кренке Д. Теория и практика построения баз данных. – Питер, 2005. – 864 с.
    
11. 
    Гарсиа-Молина Г., Ульман Дж., Уидом Дж. Системы баз данных. Полный курс. – Вильямс, 2003. – 1088 с.
    
12. 
    Дейт К., Дарвен Х. Основы будущих систем баз данных. Третий манифест. – Янус-К, 2004. – 656 с.
    
13. 
    Конноли Т., Бегг К. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика. – Вильямс, 2003. – 1435 с.
    
14. 
    Григорьев Ю., Ревунков Г. Банки данных. – Издательство МГТУ, 2002. – 320 с.
    
15. 
    Новиков Б., Домбровская Г. Настройка приложений баз данных. – BHV, 2006. – 210 с.
    
16. 
    Эмблер С.В., Садаладж П.Дж. Рефакторинг баз данных. Эволюционное проектирование. – Вильямс, 2007. – 368 с.
    
17. 
    Тоу Д. Настройка SQL. Для профессионалов. – Питер, 2004. – 336 с.
    
18. 
    Боуман Дж.С., Эмерсон С.Л., Дарновски М. Практическое руководство по SQL. – Вильямс, 2001. – 336 с.
    
19. 
    Шаши Ш., Санжей Ч. Основы пространственных баз данных. – М : Кудиц-Образ, 2004. – 336 с.
    
20. 
    Грох М., Стокман Дж., Пауэлл Г. Microsoft Office Access 2007. Библия пользователя. – Диалектика, 2008. – 1200 с.
    
21. 
    Балтер Э. Microsoft Office Access 2007: профессиональное программирование. – Вильямс, 2009. – 1296 с.
    
22. 
    Блюттман К., Фриз У. Анализ данных в Access. Сборник рецептов. – Питер, 2008. – 352 с.
    
23. 
    Советов Б.Я., Цехановский В.В., Чертовской В.Д. Базы данных. Теория и практика. – Высшая школа, 2007. – 463 с.
    
24. 
    Дунаев В.В. Базы данных. Язык SQL. – СПб. : БХВ-Петербург, 2006. – 288 с.
    
25. 
    Мирошниченко Г. Реляционные базы данных. Практические приемы оптимальных решений. – СПб. : БХВ-Петербург, 2005. – 400 с.
    
26. 
    Фаулер М., Садаладж П.Дж. NoSQL: новая методология разработки нереляционных баз данных. – Вильямс, 2013. – 192 с.
    
27. 
    Люгер Дж. Искусственный интеллект. Стратегии и методы решения сложных проблем. – Вильямс, 2005. – 864 с.
    
28. 
    Джарратано Дж., Райли Г. Экспертные системы: принципы разработки и программирование. – Вильямс, 2006. – 1152 с.
    
29. 
    Справочник с примерами по языку SQL (sql.itsoft.ru)
    
30. 
    Томов А. Русские документы: базы данных (www.rusdoc.ru/reviews/software/database)
    
31. 
    Российская ассоциация искусственного интеллекта (www.raai.org)
    
32. 
    Форум «Client/server technologies» (www.sql.ru)
    
33. 
    Cumming A. A Gentle Introduction to SQL (www.sqlzoo.net)
    
34. 
    Jupitermedia. SQLCourse - Interactive Online SQL Training for Beginners (www.sqlcourse.com)
    
35. 
    FFE Software. FirstSQL: Technical Articles and Issue Papers (www.firstsql.com/issues.shtml)
    
36. 
    The connection string reference (www.connectionstrings.com)
    
37. 
    Microsoft Office Access, включая учебный курс (office.microsoft.com/ru-ru/access/default.aspx)
    
38. 
    Microsoft Office Visio, включая учебный курс (office.microsoft.com/ru-ru/visio/default.aspx)
    
39. 
    Microsoft Learning center (www.microsoft.com/en-us/server-cloud/support/learning-center/learning-center.aspx)
    
40. 
    MS SQL City (www.mssqlcity.com)
    
41. 
    SQL Server Worldwide Users Group (www.sswug.org/whitepapers)
    
42. 
    Oracle Database (www.oracle.com/database/index.html)
    
43. 
    Notes on the Oracle DBMS (http://infolab.stanford.edu/~ullman/fcdb/oracle.html)
    
44. 
    PostgreSQL (www.postgresql.org)
    
45. 
    Firebird - The RDBMS that's going where you're going (www.firebirdsql.org)
    
46. 
    SQLite Home Page (www.sqlite.org)
    
47. 
    Dia's new homepage (live.gnome.org/dia)
    

IV.Формы контроля и структура итоговой оценки

Текущий контроль – 1 письменная контрольная работа (80 мин.), 1 домашняя работа (4 компонента).

Итоговый контроль – 1 зачёт (в конце четвертого модуля);

Итоговая оценка складывается из следующих элементов:

О_{текущий} = 0,15·О_д/з1 + 0,15·О_д/з2 + 0,2·О_д/з3 + 0,2·О_д/з4 + 0,2·О_к/р+ 0,1·О_{аудиторная}

О_{дисциплина} = 0,3·О_зачёт + 0,7·О_{текущий}

Компоненты д/з сдаются не позднее установленных преподавателем сроков (зависят от графика учебного процесса и объявляются при выдаче заданий). Д/з защищается путём демонстрации отчёта и ответов на вопросы преподавателя по отчёту.

На пересдаче неудовлетворительной оценки за д/з студенту предоставляется возможность получить не более 3 дополнительных баллов для компенсации оценки за текущий контроль. Дата пересдачи определяются преподавателем (зависят от графика учебного процесса и объявляются после проверки отчётов по д/з). Пересдача д/з допускается только один раз.

Таблица соответствия оценок по десятибалльной и системе зачет/незачет

Оценка по 10-балльной шкале	Оценка по 5-балльной шкале
1	незачет
2
3
4	зачет
5
6
7
8
9
10

Таблица соответствия оценок по десятибалльной и пятибалльной системе

По десятибалльной шкале	По пятибалльной системе
1 – неудовлетворительно 2 – очень плохо 3 – плохо	неудовлетворительно – 2
4 – удовлетворительно 5 – весьма удовлетворительно	удовлетворительно – 3
6 – хорошо 7 – очень хорошо	хорошо – 4
8 – почти отлично 9 – отлично 10 – блестяще	отлично – 5

V.Программа курса «Теория баз данных»

Тема 1. Абстракция данных и введение в управление данными

Информация и данные, абстракция данных. Понятие базы данных (БД) и системы управления базами данных (СУБД). Знания и их отличия от данных. Банки данных и знаний. Роль и место СУБД в современных информационных системах. Причины и цели создания БД и СУБД. Основные характеристики БД и СУБД. Проблемы, возникающие при описании систем данных и манипулировании ими. Пути развития БД и СУБД. Обзор целей и задач дисциплины.

Общие принципы манипулирования данными. Задачи обработки данных. Модели данных и их классификация. Методы абстракции данных, средства структуризации, манипулирования и обеспечения целостности. Основные понятия реляционной, иерархической, сетевой и объектной модели данных. Обобщенная архитектура, состав и функции СУБД. Принцип централизованного управления данными.

Концептуальный, логический и физический уровни представления данных и архитектуры СУБД. Классификация СУБД. Архитектуры современных СУБД. Открытые системы и СУБД, уровни OSI, переносимость, интероперабельность, расширяемость, масштабируемость, интернационализация.

Основная литература

1. 
   Дейт К. Введение в системы баз данных, 8-е издание. – Вильямс, 2006. – 1328 с.
   

Дополнительная литература

2. 
   Гарсиа-Молина Г., Ульман Дж., Уидом Дж. Системы баз данных. Полный курс. – Вильямс, 2003. – 1088 с.
   
3. 
   Кренке Д. Теория и практика построения баз данных. – Питер, 2005. – 864 с.
   
4. 
   Дейт К., Дарвен Х. Основы будущих систем баз данных. Третий манифест. – Янус-К, 2004. – 656 с.
   
5. 
   Конноли Т., Бегг К. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика. – Вильямс, 2003. – 1435 с.
   
6. 
   Фаулер М., Садаладж П.Дж. NoSQL: новая методология разработки нереляционных баз данных. – Вильямс, 2013. – 192 с.
   
7. 
   CIT Forum: базы данных (www.citforum.ru/database)
   

Тема 2. Инфологическое моделирование и модель «сущность-связь»

Этапы проектирования БД. Анализ предметной области и концептуальное проектирование БД. Средства и методы анализа и моделирования предметной области.

Модель «сущность-связь» Чена (ER-модель) как семантическая модель данных. Основные элементы ER-модели: Сущность, свойство, ключ, связь, тип и подтип. ER-диаграммы. Расширения ER-модели. Различные способы отображения множественности и модальности связей.

Правила выделения сущностей, оценка необходимого уровня абстракции, операции над ER-моделями. Необходимость использования формальных моделей данных на следующих этапах проектирования.

Основная литература

1. 
   Дейт К. Введение в системы баз данных, 8-е издание. – Вильямс, 2006. – 1328 с.
   

Дополнительная литература

2. 
   Кренке Д. Теория и практика построения баз данных. – Питер, 2005. – 864 с.
   
3. 
   Microsoft Office Visio, включая учебный курс (office.microsoft.com/ru-ru/visio/default.aspx)
   
4. 
   Dia's new homepage (live.gnome.org/dia)
   

Тема 3. Даталогическое проектирование и реляционная модель данных

Теоретические основы реляционной модели данных (РМД). Формализация РМД в виде алгебры и исчисления отношений на кортежах, «эквивалентность» формализаций. Базовые понятия: домен, атрибут, кортеж, отношение, ключ и др. Правила Кодда. Основные операции над отношениями, примеры.

Функциональные зависимости, однозначные и многозначные зависимости, свойства зависимостей и аксиомы Армстронга, теорема Фейгина, примеры различных зависимостей.

Нормализация отношений и нормальные формы (НФ). Однозначные функциональные зависимости и 1НФ-3НФ. БКНФ. Многозначные функциональные зависимости и 4НФ-5НФ. Ограничения доменов и ключей, доменно-ключевая нормальная форма. Нормализация на практике.

Языки манипулирования данными на основе РМД. Предлагаемые расширения РМД.

Основная литература

1. 
   Дейт К. Введение в системы баз данных, 8-е издание. – Вильямс, 2006. – 1328 с.
   

Дополнительная литература

2. 
   Дейт К. SQL и реляционная теория. Как грамотно писать код на SQL. – Символ-Плюс, 2010. – 480 с.
   
3. 
   Мирошниченко Г. Реляционные базы данных. Практические приемы оптимальных решений. – СПб. : БХВ-Петербург, 2005. – 400 с.
   
4. 
   Гарсиа-Молина Г., Ульман Дж., Уидом Дж. Системы баз данных. Полный курс. – Вильямс, 2003. – 1088 с.
   
5. 
   CIT Forum: базы данных (www.citforum.ru/database)
   

Тема 4. Язык манипулирования данными SQL

Язык манипулирования данными SQL (Structured Query Language), краткая история развития, стандартизация, диалекты и проблемы совместимости. Варианты использования SQL (интерактивный, встроенный, динамический SQL и др.). Смысл разделения на язык определения данных (DDL), управления данными (DML), запроса данных (DQL), управления курсорами (CCL), управления транзакциями (TPL), управления доступом (DCL). Синтаксис и семантика основных конструкций. Реляционная полнота SQL. Полнота SQL по Тьюрингу

Типы данных языка SQL, особенности различных реализаций. Трёхзначная логика, значение NULL.

Четыре главных оператора DDL и DML: SELECT, INSERT, UPDATE и DELETE. Принципы построения сложных запросов на выборку. Язык QBE (Query-By-Example).

Методы и средства защиты данных и обеспечения целостности данных, понятие транзакций. Ссылочная целостность и ограничения. Каскадное обновление и удаление

Понятие SQL-сервера. SQL-сервер как открытая система. Хранимые процедуры и триггеры. Представления (Views) и их использование.

Оптимизация SQL-запросов и оптимизация работы SQL-сервера в целом.

Основная литература

1. 
   Грабер М. SQL. – Лори, 2007. – 644 с.
   
2. 
   Упражнения по SQL (www.sql-ex.ru)
   

Дополнительная литература

3. 
   Дейт К. SQL и реляционная теория. Как грамотно писать код на SQL. – Символ-Плюс, 2010. – 480 с.
   
4. 
   Грабер М. SQL: Справочное руководство. – Лори, 2007. – 400 с.
   
5. 
   Гарсиа-Молина Г., Ульман Дж., Уидом Дж. Системы баз данных. Полный курс. – Вильямс, 2003. – 1088 с.
   
6. 
   Справочник с примерами по языку SQL (sql.itsoft.ru)
   
7. 
   CIT Forum: базы данных (www.citforum.ru/database)
   

Тема 5. Проектирование и тестирование реляционной базы данных, обеспечение целостности данных

Проектирование структуры реляционной БД и схемы данных. Формализация бизнес-правил и логическое проектирование БД. Выбор СУБД и физическое проектирование БД. Жизненный цикл БД.

Применение методов проектирования БД с использованием реляционной модели, ER-модели и объектно-ориентированного подхода. Преобразование ER-модели в реляционную. Нормализация на практике.

Понятие отказоустойчивости и корректности работы БД. Целостность, полнота и непротиворечивость. Роль транзакций. Принципы ACID и CRUD.

Журналирование и контрольные точки. Восстановление после ошибок. Защищённые хранилища и резервное копирование.

Программные средства поддержки жизненного цикла БД, использование языка UML, рефакторинг и оптимизация БД. Прямое и обратное проектирование.

Тестирование БД и СУБД, виды и способы тестирования. Данные, используемые при тестировании.

Основная литература

1. 
   Дейт К. Введение в системы баз данных, 8-е издание. – Вильямс, 2006. – 1328 с.
   

Дополнительная литература

2. 
   Д. Кренке. Теория и практика построения баз данных. – Питер, 2005. – 864 с.
   
3. 
   Скотт В. Эмблер, Прамодкумар Дж. Садаладж Рефакторинг баз данных. Эволюционное проектирование. – Вильямс, 2007. – 368 с.
   
4. 
   Мирошниченко Г. Реляционные базы данных. Практические приемы оптимальных решений. – СПб. : БХВ-Петербург, 2005. – 400 с.
   
5. 
   Новиков Б., Домбровская Г. Настройка приложений баз данных. – BHV, 2006. – 210 с.
   
6. 
   Грох М., Стокман Дж., Пауэлл Г. Microsoft Office Access 2007. Библия пользователя. – Диалектика, 2008. – 1200 с.
   
7. 
   Блюттман К., Фриз У. Анализ данных в Access. Сборник рецептов. – Питер, 2008. – 352 с.
   
8. 
   Microsoft Office Access, включая учебный курс (office.microsoft.com/ru-ru/access/default.aspx)
   
9. 
   CIT Forum: базы данных (www.citforum.ru/database)
   

Тема 6. Данные в нереляционной форме и знания. Современные технологии доступа к данным.

Интерфейсы доступа к СУБД. Режимы работы с СУБД. Масштабирование БД. Протоколы и интерфейсы доступа к данным различных типов: история развития и современное состояние.

Нереляционная формализация моделей данных. Термин NoSQL. Преимущества и недостатки. Объектно-ориентированный подход к построению БД и СУБД.

Искусственный интеллект и экспертные системы. Способы представления знаний. Эксперты как носители знаний. Способы формализации экспертных знаний. Процедурные и декларативные знания. Продукционные системы, фреймы, семантические сети.

Общая архитектура экспертных систем и логический вывод. Факты и правила вывода. Языки представления знаний и форматы обмена знаниями. Стандарты в области управления знаниями.

Распределённые системы и сеть Интернет. Web-протоколы. Современные платформы и решения. Информационные хранилища и центры обработки данных. Примеры правильного и ошибочного использования. Виртуализация и консолидация данных и средств их обработки. Конвергенция технологий доступа к данным. Взгляд в будущее.

Основная литература

1. 
   Дейт К. Введение в системы баз данных, 8-е издание. – Вильямс, 2006. – 1328 с.
   

Дополнительная литература

2. 
   Люгер Дж. Искусственный интеллект. Стратегии и методы решения сложных проблем. – Вильямс, 2005. – 864 с.
   
3. 
   Джарратано Дж., Райли Г. Экспертные системы: принципы разработки и программирование. – Вильямс, 2006. – 1152 с.
   

VI.Тематика заданий по формам текущего контроля

Темы домашних работ

1. 
   Домашнее задание содержит 4 компонента:
   
   1. 
      выбор предметной области и создание инфологической модели (диаграммы «сущность-связь», не менее 5 сущностей, не менее 5 связей),
      
   2. 
      перевод модели «сущность-связь» в реляционную даталогическую модель,
      
   3. 
      выбор СУБД и построение соответствующей БД, тестирование ограничений целостности на минимальном объёме синтетических данных;
      
   4. 
      создание клиентского приложения с транзакционным доступом к данным, наполнение БД данными с использованием клиентского приложения, тестирование запросов к БД и создание итогового отчёта.
      

Возможные предметные области для домашних заданий:

1. 
   библиотека, кинотека и т.п.;
   
2. 
   домашнее коллекционирование (книг, дисков и т.п.);
   
3. 
   справочник на любую тему (от бабочек до транзисторов) с поддержкой
   сложного поиска;
   
4. 
   управление продажами (любой магазин, в том числе электронный);
   
5. 
   университет (учебный процесс);
   
6. 
   управление взаимоотношениями с клиентами;
   
7. 
   управление персоналом (отдел кадров);
   
8. 
   ресторан (работа с залами, меню и заказами);
   
9. 
   кинотеатр (работа с залами, фильмами, сеансами и билетами);
   
10. 
    управление запасами (склад);
    
11. 
    биржа (валютная, товарная и т.п.);
    
12. 
    система обеспечения безопасности (контроля доступа к ресурсам);
    
13. 
    управление производством;
    
14. 
    управление поставками;
    
15. 
    управление перевозками (автопарк, таксопарк, служба доставки и др.);
    
16. 
    система организации движения (дороги, светофоры и т.п.);
    
17. 
    система сетевой диагностики (компьютеров и каналов связи в сети);
    
18. 
    поддержка разработки программного обеспечения (управление требованиями, ошибками, и другими артефактами);
    
19. 
    геоинформационные системы любого вида (карты с объектами на них);
    
20. 
    оригинальный вариант студента.
    

Примеры задач, предлагаемых на контрольных работах

1. 
   Укажите ошибки, допущенные на указанной ER-диаграмме, считая, что используется классическая нотация Чена.
   
2. 
   Найдите зависимости и проведите нормализацию указанного набора отношений.
   
3. 
   Приведите оператор SELECT, который на основе указанных таблиц строит список студентов (фамилия, имя, группа), отсортированный по фамилии и имени, куда входят только те студенты, которые посещают факультативы «Доп. главы линейной алгебры» и «Доп. главы дискретной математики».
   
4. 
   Приведите оператор SELECT, который на основе указанных таблиц возвращает число студентов, не записанных ни на один курс, читаемый кафедрой «Высшей математики».
   
5. 
   Какие ещё строки будут удалены из указанных таблиц при удалении первой строки таблицы «Студенты», если ссылочная целостность задана указанным набором SQL-операторов.
   

VII.Вопросы для оценки качества освоения дисциплины

Тема 1.

1. 
   Что такое «абстракция» и «инкапсуляция»?
   
2. 
   Как Вы понимаете значение терминов «интерфейс» и «протокол»?
   
3. 
   Что такое БД? Какой смысл вкладывается в термин «данные» и в чём его отличие от «информации»?
   
4. 
   Почему приходится использовать БД? Объясните роль БД в ИС.
   
5. 
   Что такое банк данных?
   
6. 
   Какие модели данных Вы знаете. В чём их принципиальное различие?
   
7. 
   Охарактеризуёте трехуровневую модель абстракции данных.
   
8. 
   Чем «данные» отличаются от «знаний»?
   
9. 
   Что такое база знаний?
   
10. 
    Объясните смысл термина «непротиворечивость данных».
    
11. 
    Перечислите известные Вам технологии доступа к данным и их особенности.
    
12. 
    Какими достоинствами и недостатками обладают известные Вам способы обеспечения доступа к данным.
    
13. 
    Что такое открытая система? В чём значимость стандартов на взаимодействие открытых систем?
    
14. 
    По каким критериям классифицируются СУБД? В чём значимость этих критериев?
    
15. 
    Кого или что относят к клиентам СУБД?
    
16. 
    Каковы наиболее популярные СУБД на текущий момент? В чём причина их популярности?
    
17. 
    Как использование СУБД помогает решать проблемы обеспечения информационной безопасности?
    

Тема 2.

18. 
    Какие требования предъявляются к «хорошим» сущностям?
    
19. 
    Как правильно организовать процесс выделения сущностей предметной области?
    
20. 
    Как идентифицируются сущности?
    
21. 
    Зачем на ER-диаграмме некоторые атрибуты подчёркиваются?
    
22. 
    Как на ER-диаграмме изобразить связь «один ко многим»? А есть ли другие варианты?
    
23. 
    Что такое слабая сущность?
    
24. 
    Как на ER-диаграмме отобразить отношение наследования («это есть»)?
    
25. 
    Опишите варианты композиции ER-диаграмм.
    

Тема 3.

26. 
    Что такое реляционное отношение?
    
27. 
    Может ли отношение содержать два кортежа с одинаковыми ключами?
    
28. 
    Чем реляционная алгебра отличается от реляционного исчисления?
    
29. 
    Объясните отличия между однозначными и многозначными зависимостями.
    
30. 
    Что является критерием того, что БД находится в первой (2, ..., 5) нормальной форме?
    
31. 
    Нужно ли стремиться к тому, чтобы БД находилась в пятой нормальной форме?
    
32. 
    Какие нормальные формы кроме 1НФ-5НФ Вы знаете?
    
33. 
    Чем первичный ключ отличается от внешнего?
    
34. 
    Что такое составной ключ? В каких случаях используются составные ключи?
    

Тема 4.

35. 
    Какая модель данных нашла отражение в языке SQL?
    
36. 
    С какой целью создавался язык запросов QBE?
    
37. 
    Является ли язык SQL языком программирования?
    
38. 
    Что такое SQL-сервер?
    
39. 
    Какие типы данных поддерживает язык SQL?
    
40. 
    Каковы основные достоинства и недостатки языка SQL как языка манипулирования данными?
    
41. 
    Какие операторы языка SQL предназначены для добавления и удаления данных?
    
42. 
    Какие агрегатные функции можно использовать в языке SQL?
    
43. 
    Какие функции, принимающие параметр строкового типа, поддерживает язык SQL?
    
44. 
    Существуют ли ограничения на реализацию вложенных запросов SELECT?
    
45. 
    В чём различия левого, правого и естественного объединения?
    
46. 
    Существуют ли универсальные методы оптимизации запросов на выборку данных в языке SQL?
    
47. 
    С какой целью используются представления? Как добиться редактируемости представления?
    
48. 
    Какие методы реализации ссылочной целостности Вы знаете?
    
49. 
    Какие события могут обрабатываться триггером?
    
50. 
    Когда необходимо использовать хранимые процедуры?
    

Тема 5.

51. 
    Что такое рефакторинг БД?
    
52. 
    В каких случаях целесообразно применять логическую модель данных?
    
53. 
    С чего следует начать процесс логического проектирования схемы данных?
    
54. 
    Каковы основные ошибки, допускаемые при проектировании схемы данных?
    
55. 
    Какие виды тестирования БД Вы знаете?
    
56. 
    Как проверить корректность работы ограничений целостности?
    
57. 
    Что такое обратное проектирование?
    

Тема 6.

58. 
    Расскажите об истории развития технологий доступа к БД.
    
59. 
    Опишите особенности стандарта ODBC.
    
60. 
    Опишите особенности библиотек доступа к данным ADO и ADO.NET.
    
61. 
    Чем отличаются и что общего у форматов XML и JSON?
    
62. 
    Какие методы формализации знаний эксперта Вы знаете?
    
63. 
    Какие форматы и протоколы существуют для обмена знаниями?
    
64. 
    Какова архитектура типичной экспертной системы?
    
65. 
    Что такое машина вывода?
    
66. 
    Чем интервью отличается от тестирования?
    
67. 
    Что такое фрейм?
    
68. 
    Что такое семантическая сеть?
    
69. 
    Почему для экспертной системы может быть важным объяснить результат?
    
70. 
    Как в современные среды программирования упрощают процесс проектирования БД?
    
71. 
    Что такое виртуализация?
    
72. 
    Приведите примеры конвергенции технологий доступа к данным.
    

VIII.Темы вопросов на зачёте

1. 
   Абстракция данных и её роль. Типы данных, форматы, внешние данные, файловые системы и базы данных (БД).
   
2. 
   Базы и банки данных, их пользователи. Системы управления базами данных.
   
3. 
   Интерфейсы доступа к данным, языки манипулирования данными.
   
4. 
   Проектирование доступа к данным. Инфологические и даталогические модели.
   
5. 
   Правила анализа предметной области для построения модели данных.
   
6. 
   ER-диаграмма как инфологоческая модель данных.
   
7. 
   Показатели качества ER-диаграммы. Задание множественности и модальности связей.
   
8. 
   Основные принципы построения реляционной модели данных. Домены, атрибуты, кортежи, отношения, ключи.
   
9. 
   Правила Кодда и их значение.
   
10. 
    Основы реляционной алгебры и реляционного счисления.
    
11. 
    Нормальные формы и алгоритм нормализации.
    
12. 
    Преобразование ER-диаграммы в реляционную модель.
    
13. 
    Ограничения целостности в реляционной модели.
    
14. 
    Язык SQL. Принципы построения, основные разделы, типы данных, значения NULL и трёхзначная логика.
    
15. 
    Базовые операторы языка SQL.
    
16. 
    Задание схемы данных на языке SQL. Основные операторы DDL.
    
17. 
    Построение запросов на выборку данных в языке SQL.
    
18. 
    Основные операторы DML.
    
19. 
    Представления в языке SQL. Обновляемые (изменяемые) представления и условия их использования.
    
20. 
    Обеспечение надёжной работы СУБД. Транзакционный принцип функционирования. Управление транзакциями в языке SQL.
    
21. 
    Процесс проектирования БД на практике. Организация тестирования БД.
    
22. 
    Оптимизация работы СУБД. Оптимизация SQL-запросов.
    
23. 
    Основные технологии доступа к реляционным СУБД.
    
24. 
    Протоколы доступа к данным.
    
25. 
    Основные форматы данных при доступе к данным в сети Интернет.
    

IX.Методические указания студентам

Замечания по работе с информацией о языке SQL

Получаемые на лекциях и практических занятиях знания о языке SQL рекомендуется закреплять с помощью книги «SQL в примерах и задачах», сайта www.sql-ex.ru, а лучше с помощью своих собственных примеров, чтобы до контрольной работы выявить все неясные моменты.

Выполнение проекта (домашнего задания)

Рекомендованными средствами выполнения индивидуального проекта (домашней работы) являются:

1. 
   редактор для создания и визуализации модели «сущность-связь» –
   

2. 
   СУБД для проектирования БД –
   

Возможно выполнение проектов в рабочих группах (не более 3 студентов в рабочей группе) при соответствующем усложнении задания.

Итоговый отчёт о выполнении проекта должен включать следующую информацию.

1. 
   Оглавление.
   
2. 
   Техническое задание.
   
3. 
   Краткое описание предметной области.
   
4. 
   Описание процесса построения инфологической модели с обоснованием выделения сущностей и связей.
   
5. 
   ER-диаграмма.
   
6. 
   Описание процесса перехода к реляционной модели с акцентом на представлении связей «многие ко многим» и наследования.
   
7. 
   Диаграмма реляционной модели (можно совместить со схемой БД, но обязательно должны быть отражены первичные и внешние ключи, ограничения и т.д.).
   
8. 
   Диаграмма схемы БД (должны быть отражены типы данных и особенности ссылочной целостности). Желательно адекватно прорисовать диаграмму для облегчения визуального восприятия.
   
9. 
   Дополнительные механизмы обеспечения целостности данных.
   
10. 
    Бизнес-логика тестового приложения.
    
11. 
    Техническое описание тестового приложения.
    
12. 
    Примеры ввода данных в БД (включая экранные формы, при наличии).
    
13. 
    Запросы (включая SQL-операторы) и отчёты (включая примеры).
    
14. 
    Результаты функционального тестирования.
    
15. 
    Заключение.
    

Автор программы: _____________________________/ Незнанов А.А. /

Приложение 1. Методические рекомендации (материалы) преподавателю

Оформляются в виде отдельного приложения! Студентам они не нужны.