Введение в моделирование данных, базы данных и SQL

ccas.ru>
Кирилл Борисович Теймуразов

Контактная информация

(БД/DB - РБД/RDB)
Систем управления реляционными базами данных (СУБД/DBMS - РСУБД/RDBMS)
Моделирования

// М.: Ид. «Вильямс», 2002. - 1088 с.
Дейт К. Введение

баз данных,
познакомить с промышленными корпоративными СУБД,
основное внимание проектированию и работе

пользователя определяют ее ресурсы
Сервер - предоставляет ресурсы (услуги) рабочим станциям

некоторый интерфейсный программный слой, поддерживающий взаимодействия клиента и сервера
Система разбивается

станциях
Файловый сервер
общее хранилище файлов для всех рабочих станций
Сервер

достаточную мощностью
на стороне клиента - реализация всей или существенной

с целью (тоже в файлах)
адекватного отображения изменяющегося реального мира,
удовлетворения

для специфических целей
предназначенная для групп пользователей
совокупность связанных данных,
организованных

«поведение» данных
постоянное существование (хранимость)
данные хранятся во внешней памяти
манипулирование данными
декларативные языки

базами данных, обеспечивающих
определение
хранимых типов данных (моделей данных предметной области)
построение
сохранение,

надежности хранения
быть в состоянии восстановить последнее согласованное состояние БД

их структурной сложностью,
расширением круга пользователей ИС,
сравнительно простым для

данных и логическое выражение, применяемое к элементам типа данных.
множества

{имя атрибута, значение}
одно вхождение каждого имени атрибута, принадлежащего схеме отношения.
"значение"

идентифицируют кортежи отношений
по значениям которых можно однозначно найти требуемый кортеж

точно соответствуют первичному ключу другого отношения
имена атрибутов могут быть

атрибутов
атомарность значений атрибутов
два базовых требования целостности РМД
целостность сущностей

(ИЗ) одной или более таблиц
WHERE (ГДЕ) условие

отношений.
Beers(name, manf)
Bars(name, addr, license)
Drinkers(name, addr, phone)
Likes(drinker, beer)
Sells(bar, beer, price)
Frequents(drinker,

Worldwide»?

SELECT name
FROM Beers
WHERE manf =
’Guinness

- отношение с одним атрибутом
name и записи с именами пива

или отсутствует
(A), (A)+ – непустая последовательность A A или A A

expr [,expr] ...]
[HAVING condition]
[{UNION|UNION ALL|INTERSECT|MINUS}
SELECT ...]
[ORDER BY {expr|position}

{базовая_таблица | представление} [псевдоним] [,{базовая_таблица | представление} [псевдоним]] ...
WHERE

Значение – это
[таблица.]столбец | (выражение) | константа |

| >= }
{ значение | (

отбор записей, следуя указаниям WHERE части
Применить операцию проекции в соответствии

ли текущая запись условиям WHERE части
Если да, в соответствии с

то символ * в SELECT части означает - “все атрибуты

Результат запроса

Результат содержит все атрибуты Beers записей пива производимого «Guinness Brewing Worldwide».

50:







Заголовок результирующего отношения:
R(sticker, name, country, stockPrice)
Еще пример
SELECT * FROM

используя AS

Результат запроса

элемент SELECT части (атрибут результирующего отношения, столбец таблицы)
Пример для

Miller 70
… … …

= ‘Harp’;

пива «Харп» в баре «Встреча» :

SELECT price
FROM Sells
WHERE bar =

имена атрибутов отношений
операторы сравнения: =, ,

- ').
Условия в WHERE части могут использовать операции AND, OR,

шаблонами, чтобы обнаружить соответствия.
LIKE или NOT LIKE

номером от «МТС» или «Мегафон» - 916 или 926 :

SELECT

адрес содержит ‘London’:


SELECT * FROM Company WHERE country=‘UK’

заказчиком, коллегами, что подлежит моделированию в предметной области, какие требования

штатного расписания содержит информацию о количестве ставок одной должности в

выразить то, что мы хотим
ER модель данных – наиболее популярный

в реляционную схему
используем набор правил для этого отображения
используем набор правил

DDL
create table,
alter table,
delete table …
Физическое моделирование, в основном через SQL

недостаточным для реализации требуемых вам действий
тогда пишем прикладную программу на

схем(ER-диаграмм)
настройки/управление отображением
Логическое моделирование
построение реляционных схем (ER-диаграмм
Схемы РБД
Физическое моделирование
настройки/управление

объект
Атрибут – поименованная характеристика сущности.
Ключ – минимальный набор

набор атрибутов





Атрибуты
каждый имеет значения элементарных типов данных: строка, целые, вещественные,

других объектов.
представляется типом сущности
которому соответствует набор однородных экземпляров сущности
физические

идентификации,
классификации,
числовой характеристики
выражения состояния сущности.
изображаются
помеченными (имена атрибутов)

это подмножество произведения A x B (множества пар элементов A,

отыскания одних сущностей по значениям других
изображаются
помеченными ромбами или шестиугольниками
[могут иметь

ей же самой (рекурсивная связь)
изображаются
ненаправленными линиями, над которыми может проставляться

соответствует 1 [или 0] представителей В
одноточечный вход
конец связи
обязательный
изображается сплошной

несколько представителей сущности В.
для сущности В в связи могут использоваться

сущностями


тернарные связи

магазинами(store)?

связи можно выразить через бинарные
ограничения на степень связи
многие-к-одному, один-к-одному,

быть истинным в массиве данных, в БД
Указываются в схеме БД
Ограничение

на сущности (ключи)
Дают возможность обеспечить эффективное хранение, поиск, извлечение данных

паспорта, ИНН уникально идентифицируют персону
Ограничения уникальности значений (на отдельные):
персона

чем одним атрибутом
Может быть более одного ключа в множестве сущностей
Нельзя

ключей
Подчеркивание:

факт, конкретное понятие
Атрибуты сущностей имеют одиночные значения
Можно указать является значение

имеется в данной роли
Ограничения ссылочной целостности:
ровно одно значение имеется в

и получать вместо них мусор
«висячие» указатели в C/C++
«Ограничения ссылочной целостности»

идентификацию

Набор сущностей E называется слабым (weak), если для того, чтобы

хотя бы двумя различными способами.
Избыточность потребляет пространство и может привести

сущность
name
manf
addr

пива.
Теряем адрес, если временно нет данных по сортам пива производителя

manf

manfAddr

из следующего:
имеет хотя бы один атрибут, не относящийся к ключу,

неключевой атрибут addr.

Beers заслуживает того, чтобы быть сущностью, поскольку представляет

name

addr

нем ничего более, чем имя
manf

является концом “многие” в какой-либо связи, производитель не должен представляться

name

- нужны все атрибуты, что составляют ключ сущности Team
- не нужно отношение для Affiliation

ли свойство быть ключем
Они делают все множества сущностей слабыми, которым

нет глобального авторитетного источника, способно формировать уникальные ID
Маловероятно, что может

в бинарные
роли связей, атрибуты связей
подклассы (isa связи)
Ограничения
на on связи
многие-к-одному, один-к-одному,

сущностей, "замаскированных" под атрибуты
устраняются повторяющиеся атрибуты или группы атрибутов
выявление

сущности
разрешение связей «многие-ко-многим»
уточняемые степени связей
выявление сильных связей «один-ко-многим»
каскадные удаления
определения потенциально

отношение с атрибутами E
связь R = отношение с ключами связываемых

зависит от контекста. Два общих случая:
Пропущено/Неизвестно: знаем бар «Встреча» имеет

логике :
TRUE, FALSE, UNKNOWN (неопределенно).
Когда некоторое значение сравнивается с

>= 20.0; Бар «Встреча» не попадает в результат.
Что делать?
Пример

NULL
x IS NOT NULL

SELECT bar
FROM Sells
WHERE price

трехзначной логике можно считать, что
TRUE = 1, FALSE =

сохраняется в трехзначной логике.
Но некоторые нет, например, : “закон

более одного отношения
Можно обратиться к нескольким отношениям в одном запросе

предпочитаемые посетителями бара «Встреча»

SELECT beer
FROM Likes, Frequents
WHERE bar = ’Встреча’

Харп
Алекс Встреча


Likes
Frequents

product)
Company (cname, stockPrice, country)
Person(pname, phoneNumber, city)

Найти персон, живущих в Долгопрудном,

SELECT pname, store FROM Person, Purchase WHERE pname=buyer AND city=’Долгопрудный’ AND product=‘компьютер’

phoneNumber, city)
Найти имена персон покупающих телефоны:
SELECT Person.name
FROM

же отношения
Чтобы различать копии, в FROM части после имени копии

того же производителя.
не выводить пары вида (Харп, Харп).
выводить пары в

as product2
WHERE product1.category=product2.category
AND product1.maker product2.maker
Найти

Product ( name, price, category, maker)

Product ( name, price, category, maker)




Становится:

SELECT name
FROM Product
WHERE price > 100

SELECT Product.name
FROM Product as Product
WHERE Product.price > 100

запросов с одним отношением:
Начиная с произведения всех отношений, указанных в

указанных в FROM части
Кортеж-переменная для каждого отношения
Кортеж-переменные перебирают все комбинации

R2 as x2, …, Rn as xn
WHERE Conditions

1. Вложенные циклы:
Answer

R2 as x2, …, Rn as xn
WHERE Conditions

2. Параллельное вычисление






Не

Answer = {}
for all assignments x1 in R1, …, xn in Rn do
if Conditions then Answer = Answer U {(a1,…,ak)}
return Answer

x1, R2 as x2, …, Rn as xn
WHERE Conditions

3. Трансляция

операнда в ряде мест, включая FROM и WHERE части.
Пример: на

то подзапрос может использоваться в качестве значения
обычно такие записи имеют

же цене, что «Встреча» продает «Харп».
Два запроса обеспечивают ответ:
найти стоимость

(SELECT price
FROM Sells
WHERE bar

Цена продажи
«Харп» в баре
«Встреча»

NOT IN если кортеж не содержится в отношении
очень

сортов пива, предпочитаемых Алексом.
SELECT *
FROM Beers

Набор
сортов
любимых
Алексом

не пусто
EXISTS логический оператор, может входить в WHERE часть
Пример:

Beers
WHERE manf = b1.manf AND
name b1.name);

Выбирает сорта пива с

Области видимости: manf относится
к непосредственно охватывающему
FROM c отношением, имеющем этот атрибут

x равен хотя бы одному кортежу отношения
вместо = может стоять

тогда, когда для каждого кортежа t отношения, x не равен

Sells
WHERE price >= ALL(
SELECT price
FROM Sells);
Цена пива для охватывающего
Sells

ВЦ РАН, зав. кафедрой член-корр. И.Г.Поспелов.
МАТЕМАТИЧЕСКИХ ОСНОВ УПРАВЛЕНИЯ
на базе

специализацией Ю.Г. Евтушенко;
Теория управления и исследования операций — зав.

ведущих российских ученых: д.т.н., профессора А.А. Натана (его основные работы

Направления:
газодинамические процессы (динамика излучающего газа, динамика плазмы, газовые разряды);
процессы

Эрлих; Направления:
оптимизация сложных систем;
искусственный интеллект;
методы автоматизации управления