УЧЕБНАЯ ДИСЦИПЛИНА Базы данных и прикладные программы в менеджменте доц. кафедры экономической кибернетики Стратонович Ю. Р.
Лекция 1. Введение в теорию баз данных 1. Цель, задачи и содержание дисциплины, рекомендуемая литература. 2. Основные понятия теории баз данных.
Цель дисциплины формирование теоретических знаний и практических навыков проектирования, разработки и использования баз данных и прикладных программных средств в менеджменте.
Задачи дисциплины • изучение вопросов теории баз данных; • приобретение устойчивых навыков проектирования и реализации РБД на основе принципов нормализации; • ознакомление с принципами организации информационных хранилищ, методами количественного и качественного анализа информации для обоснования и принятия управленческих решений; • выработка практических навыков применения баз данных и прикладных программ в профессиональной деятельности менеджера.
В результате изучения дисциплины студент должен знать: • основные понятия теории баз данных; • принципы организации и способы построения баз и хранилищ данных; • принципы поддержания целостности в базах данных; • языковые средства систем управления базами данных; • современное состояние и тенденции развития современных прикладных программных средств, используемых в профессиональной деятельности менеджера.
Студент должен уметь: • создавать информационно-логические модели предметной области; • проектировать и разрабатывать РБД на основе принципов нормализации; • организовывать процессы ввода, обработки и вывода информации из баз данных; • формировать запросы к базам данных на языке SQL; • создавать хранилища данных для СППР; • давать характеристику современным прикладным программным средствам и оценивать их эффективность; • осуществлять обоснованный выбор и квалифицированно применять профессиональные базы данных и ППО для решения задач менеджмента.
Студент должен владеть: • понятийно-категориальным аппаратом теории БД; • методологией проектирования баз данных; • методами поиска, хранения, обработки и анализа информации для подготовки и принятия управленческих решений; • современными технологиями построения хранилищ данных и систем поддержки принятия решений; • инструментальными средствами обработки и анализа информации по теме исследования; • навыками подготовки отчетов и презентаций по результатам выполненного исследования.
Содержание дисциплины Тема 1. Основные понятия теории баз данных Тема 2. Реляционная модель данных Тема 3. Проектирование и реализация баз данных Тема 4. Основы языка SQL Тема 5. Системы поддержки принятия решений Тема 6. Хранилища данных Тема 7. Технологии анализа данных Тема 8. Прикладные программные средства: общая характеристика и применение в менеджменте
Рекомендуемая литература • • Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных, Пер. с англ. — М. : Издательский дом “Вильямс”, 2008. Стратонович Ю. Р. Базы и хранилища данных информационных систем. — М. : Изд-во РГАУМСХА, 2013. Стратонович Ю. Р. Базы данных и прикладные программы в менеджменте. — М. : Изд-во РГАУМСХА, 2013. Хомоненко А. Д. , Мальцев М. Г. , Цыганов В. М. Базы данных: Учебник для высших учебных заведений / Под ред. проф. А. Д. Хомоненко. – СПб. : КОРОНА, 2008.
Основные понятия теории БД 1. Базы данных (БД). Этапы развития технологии БД. Архитектура БД. Классификация БД. 2. Банки данных (Бн. Д). Компоненты Бн. Д. 3. Модели данных. Типология моделей данных. Иерархическая и сетевая модели данных. 4. Системы управления базами данных (СУБД). Классификация СУБД. Основные функции и компоненты СУБД.
Понятие базы данных База данных (БД - DB - Data Base) именованная совокупность специальным образом организованных данных, отражающих некоторую предметную область.
Этапы развития технологии БД 1. Организация БД на больших и мини-ЭВМ (IBM 360/370, EC-ЭВМ, СМ-ЭВМ) Особенности этапа: • БД централизованная (хранится на устройствах внешней памяти одной центральной ЭВМ). • Доступ к БД поддерживается от многих задач, которые запускаются в пакетном режиме.
Этапы развития технологии БД (продолжение) 2. БД на персональных компьютерах • • • Особенности этапа: БД с монопольным доступом. Развитый и удобный пользовательский интерфейс СУБД. Отсутствие средств поддержания целостности БД. Вырождение функций администрирования БД. Сравнительно скромные требования к аппаратному обеспечению.
Этапы развития технологии БД (продолжение) 3. БД в компьютерных сетях • • Особенности этапа: Возможность децентрализованного хранения данных. Развитие средств поддержания целостности БД. Развитие средств администрирования БД. Разработка стандартов в рамках языков описания и манипулирования данными и технологий по обмену данными между различными СУБД.
Этапы развития технологии БД (продолжение) 4. Объединение Интернет-технологий и технологии БД Особенности этого этапа: • Появление новой технологии доступа к данным Интранет. • Использование стандартного браузера для работы с удаленной базой данных.
Архитектура БД Как именно должна быть устроена система БД? Наиболее эффективной признается трехуровневая система организации БД. Предложена ANSI (American National Standarts Institute - Американский комитет по стандартизации).
Уровни представления данных • Уровень внешних моделей (внешний уровень) • Концептуальный (логический) уровень • Физический (внутренний) уровень
Трехуровневая модель СУБД Приложение 1 Внешняя модель 1 Приложение 2 Внешняя модель 2 Приложение 3 Внешняя модель 3 Представление отдельных приложений (определенной части БД) Концептуальный уровень Обобщенное представление (БД в целом) Физический уровень Представление физического хранения (собственно данные в файлах)
Основные свойства БД • Отсутствие дублирования данных в различных объектах модели • Целостность БД • Возможность многоаспектного доступа • Защита и восстановление данных при аварийных ситуациях, аппаратных и программных сбоях • Защита данных от несанкционированного доступа • Возможность модификации структуры БД без повторной загрузки данных • Обеспечение независимости программ от данных • Наличие языка запросов высокого уровня, ориентированного на конечного пользователя
Понятие целостности БД Целостность БД (Integrity) - свойство БД, означающее, что в ней содержится полная, непротиворечивая и адекватно отражающая предметную область информация. Ограничения целостности (Integrity Constraints) - условия, которым должны удовлетворять данные БД.
Понятие транзакции Транзакция (Transaction) - последовательность операций над БД, переводящих ее из одного непротиворечивого состояния в другое непротиворечивое состояние.
Понятие приложения БД Приложение БД (Data Base Application) программа, использующая БД и обеспечивающая автоматизацию обработки информации для решения прикладной задачи некоторой предметной области.
Классификация БД По назначению Документальные БД Фактографические БД
Документальные БД • предназначаются для работы с документами и текстами на естественном языке • имеют дело со слабоструктурированной информацией • ориентированы в основном на свободные форматы документов
Документальные БД (продолжение) • Гипертекстовые БД • Дескрипторные БД • Тезаурусные БД • Библиографические БД • Реферативные БД
Фактографические БД Оперируют фактическими сведениями, представленными в виде совокупности формализованных записей • Операционные БД • Хранилища данных
Приложения, использующие фактографические БД • Операционные (производственные) приложения БД предназначены для поддержки каждодневной работы предпрития - OLTP-системы (On. Line Transaction Processing - системы оперативной обработки транзакций)
Приложения, использующие фактографические БД (продолжение) • Приложения для поддержки принятия решений - OLAP-системы (On. Line Analytical Processing - системы оперативной аналитической обработки)
Классификация БД (продолжение) По организации и технологии обработки данных Централизованные Распределенные
Централизованная БД Центральный компьютер Приложение СУБД БД
Распределенная БД • БД распределена по нескольким компьютерам, расположенным в сети. • Виртуальная БД, компоненты которой физически находятся в нескольких реальных БД на нескольких компьютерах.
Классификация БД (продолжение) По способу доступа к данным БД с локальным доступом БД с удаленным (сетевым) доступом
Архитектура “файл-сервер” Рабочая станция Приложение Файловый сервер СУБД СПО файловые команды блоки данных БД
Архитектура “клиент-сервер” Двухуровневая модель Рабочая станция Сервер БД Приложение СУБД SQL-запросы результаты запросов БД
Архитектура “клиент-сервер” (продолжение) Трехуровневая модель Рабочая станция Сервер БД Интерфейс пользователя СУБД Сервер приложений Приложение БД
Система баз данных Компьютеризированная система, основное назначение которой – хранить информацию, предоставляя пользователям средства ее извлечения и модификации. (К. Дж. Дейт “Введение в системы баз данных”)
Упрощенная схема системы БД ПП СУБД ПП ПП БД (К. Дж. Дейт “Введение в системы баз данных”)
Главные компоненты системы БД • Данные • Аппаратное обеспечение • Программное обеспечение • Пользователи (К. Дж. Дейт “Введение в системы баз данных”)
Понятие банка данных Банк данных (Бн. Д - Data Bank) система специальным образом организованных данных – баз данных, программных, технических, языковых, организационно-методических средств, предназначенных для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.
Компоненты банка данных • • • БД СУБД Вычислительная система Словарь данных Администратор БД Обслуживающий персонал
Понятие словаря данных Словарь данных (Data Dictionary) подсистема Бн. Д, предназначенная для централизованного хранения информации о структурах данных, типах данных, форматах их представления, кодах защиты и разграничения доступа и т. п.
Администратор БД (АБД - Data Base Administrator) - лицо или группа лиц, отвечающих за реализацию решений по организации БД, ее проектирование, создание, эффективное использование и сопровождение.
Понятие модели данных Модель данных (Data Model) абстрактное (логическое) определение реальных объектов, представляющих конкретную предметную область.
Понятие модели данных (продолжение) Модель данных (Data Model) совокупность взаимосвязанных структур данных и операций над этими структурами. def DM === ( { D }, R )
Понятие модели данных (продолжение) • Абстрактная (логическая) модель. • Формальная теория представления и обработки данных, которая включает три аспекта: структурный аспект, аспект целостности данных, аспект манипулирования данными.
Типы моделей данных Классические типы моделей данных: • иерархическая модель; • сетевая модель; • реляционная модель. Современные типы моделей данных: • многомерная модель; • объектно-ориентированная модель.
Иерархическая модель (Hierarchical Data Model) Модель данных, описывающая взаимосвязи данных с помощью ориентированного (упорядоченного) графа или дерева.
Схема иерархической модели уровень - 0 уровень - 1 уровень - 2
Пример 1. Автомобиль Двигатель Клапаны Цилиндры Корпус Днище Левая дверь
Иерархическая модель (продолжение) • Любой объект модели может подчиняться только одному объекту вышестоящего уровня. • Объект самого высокого уровня не подчинен ни одному другому объекту. • Доступ к объектам осуществляется по связям от объекта на вершине модели. • Основные понятия: потомок, предок.
Типы структур данных Объектом иерархической модели данных является запись конкретного типа. Иерархически организованный набор записей представляет собой дерево. Иерархическая БД это совокупность экземпляров типа “дерево”, содержащих экземпляры типа “запись”.
Пример 2. Отдел О_номер О_размер О_зарплата Начальник Н_номер Н_ФИО Н_телефон Сотрудники С_номер С_ФИО С_оклад
Операции манипулирования данными • поиск указанного экземпляра данных, • переход от одного дерева к другому, • переход от одной записи к другой внутри дерева, • вставка новой записи в указанную позицию, • удаление текущей записи • и т. д.
Сетевая модель (Network Data Model) Модель данных, отображающая взаимосвязи данных в виде графа произвольного вида. Допустимо образование произвольных связей. Любой объект может быть связан с несколькими объектами модели. Возможен доступ по связям от любой точки доступа.
Схема сетевой модели
Типы структур данных Для описания схемы сетевой БД используются два типа структур данных: ”запись” и “связь”. Тип “связь” определяется для двух типов “запись”. Сетевая БД состоит из набора записей и набора соответствующих связей. Запись-потомок может иметь произвольное число записей-предков.
Пример схемы сетевой БД Склад Цех планы цеха План сдачи цехом продукция склада Продукция планы по продукту сдачи продукта Сдача
Операции манипулирования данными • • поиск записи в БД, переход от предка к потомку, переход от потомка к предку, создание новой записи, удаление текущей записи, изменение связей и т. д.
Понятие СУБД Система управления базами данных (СУБД - DBMS - Data Base Management System) - комплекс языковых и программных средств, предназначенный для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями.
Основные характеристики СУБД • • Среда функционирования Тип поддерживаемой в СУБД модели данных Производительность Возможности встроенного языка СУБД (XBase, Object. PAL, Visual Basic, Visual Fox. Pro и др. ) • Наличие развитых диалоговых средств конструирования и средств работы с БД • Наличие средств обеспечения целостности и безопасности данных
Основные характеристики СУБД (продолжение) • Возможность работы с нетрадиционными данными в корпоративных сетях • Уровень использования • Использование объектной технологии OLE • Возможность интеграции данных из разных СУБД • Степень поддержки языка SQL и возможности работы с сервером БД (SQL-сервером) • Наличие средств генерации независимых приложений
Классификация СУБД По видам программ Полнофункциональные Серверы БД Клиенты БД
Полнофункциональные СУБД Представляют собой традиционные (настольные) СУБД. Из числа всех СУБД являются наиболее многочисленными. – Access (Microsoft) – Fox. Pro (Microsoft) – DBase (Borland) – Paradox (Borland) – и др.
Серверы БД Предназначены для организации центров обработки данных в сетях ЭВМ. Реализуют функции управления БД, запрашиваемые другими (клиентскими) программами обычно с помощью операторов SQL. – MS SQL Server (Microsoft) – Net. Ware SQL (Novell) – Inter. Base (Borland) – и др.
Клиенты В роли клиентских программ для серверов БД в общем случае могут использоваться различные программы: полнофункциональные СУБД, табличные процессоры, программы электронной почты и т. д.
Классификация СУБД По характеру использования Персональные Многопользовательские
Персональные СУБД Предназначаются для создания персональных БД и недорогих приложений, работающих с ними. Могут выступать в качестве клиентской части многопользовательской СУБД. – Access (Microsoft) – Visual Fox. Pro (Microsoft) – DBase (Borland) – Paradox (Borland) – и др.
Многопользовательские СУБД Включают в себя сервер БД и клиентскую часть и, как правило, могут работать в неоднородной вычислительной среде. К ним относятся: Oracle, Informix и др.
Классификация СУБД По используемой модели данных Иерархические Сетевые Объектно-ориентированные Реляционные Многомерные
Языковые средства СУБД • ЯОД (DDL - Data Definition Language) — высокоуровневый непроцедурный язык декларативного типа для описания логической структуры данных. • ЯМД (DML - Data Manipulation Language) — совокупность конструкций, обеспечивающих выполнение основных операций по работе с данными базы (ввод, удаление и модификация данных).
Компоненты типовой СУБД
Функции типовой СУБД • • • Определение данных Обработка данных Оптимизация и выполнение запросов Защита и сохранение целостности данных Восстановление данных и поддержка параллельности обработки • Ведение словаря данных • Поддержка максимально возможной производительности
Скачать презентацию УЧЕБНАЯ ДИСЦИПЛИНА Базы данных и прикладные программы в
Lecture_1_2014.ppt