Цели и задачи дисциплины
Целью дисциплины является изучение моделей данных необходимо для дальнейшего использования в задачах проектирования баз данных и при разработке информационных систем. Использование модели данных при работе с информационной системой (в "компьютерном" смысле, в смысле хранения структур данных) неизбежно по нескольким причинам. Во-первых, модель дает общий язык пользователям, работающим с данными. Во-вторых, модель может обеспечить предсказуемость результатов работы с данными. Становится возможным объяснить пользователю, почему он получил конкретный результат при просмотре или изменении данных, и наоборот, работающий с базой может предвидеть, какого сорта он получит результат.
Курс базируется на понятиях, изучаемых в дисциплинах:
- информатика;
- дискретная математика;
- информационные технологии;
В результате изучения дисциплины студенты должны знать:
- методики анализа предметной области;
- основные типы моделей данных;
- достоинства и недостатки модели.
После изучения курса студент должен
знать:
- классификацию моделей данных, их особенности;
- принципы построения моделей данных;
-модели данных, их возможности, особенности использования и реализация;
- представление данных в памяти ЭВМ.
уметь:
- пользоваться методиками анализа предметной области.
- создавать модели данных, согласно анализа предметной области.
- использовать модели данных при решении инженерных и экономических задач, задач управления и построения баз данных.
- для поставленной задачи обоснованно выбрать соответствующие модели данных.
Задачей курса является создание теоретической основы для следующих дисциплин:
-базы данных;
-проектирование информационных систем;
-проектирование информационных систем в промышленности;
-профессионально-ориентированные информационные системы в экономике.
Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате обучения по данной дисциплине студенты должны:
– освоить теоретическую часть курса на уровне, обеспечивающем ориентацию в основных принципах и направлениях развития, освоить выбор способов для решения конкретных задач;
– приобрести практические умения и навыки при решении задач.
Объем дисциплины и виды учебной работы
Таблица 1. Объем дисциплины и виды учебной работы
| Наименование | По учебным планам (УП) | |
| с максимальной трудоёмкостью | с минимальной трудоёмкостью | |
| Общая трудоёмкость дисциплины по ГОС по УП | ||
| Изучается в семестрах | ||
| Вид итогового контроля по семестрам зачёт экзамен курсовой проект (КП) курсовая работа (КР) расчётно-графическая работа (РГР) реферат (РФ) домашние задания (ДЗ) | ||
| Аудиторные занятия по семестрам Всего В том числе: лекции (Л) лабораторные занятия (ЛР) практические занятия (ПЗ) | ||
| Самостоятельная работа Общий объем часов (С2) В т.ч. на подготовку к лекциям на подготовку к лабораторным занятиям на подготовку к практическим занятиям на выполнение КР на выполнение РГР на написание РФ на выполнение ДЗ | ||
Содержание дисциплины
4.1 Разделы дисциплины и виды занятий и работ
Таблица 2. Разделы дисциплины и виды занятий и работ
| № | Раздел дисциплины | Л | ЛР | ПЗ | КР | С2 |
| Модели данных и концептуальное моделирование. | * | * | * | * | ||
| Физические модели данных. Концептуальное моделирование. | * | * | * | * | ||
| Семантическое моделирование. Основные подходы к моделированию в базах данных. | * | * | ||||
| Иерархическая и сетевая модели организации данных. | * | * | * | * | ||
| Реляционная модель. Краткий обзор реляционной модели. | * | * | * | * | ||
| Терминология реляционных моделей. | * | * | * | * | ||
| Реляционная целостность. | * | * | * | * | ||
| Реляционные языки. | * | * | * | * | ||
| Представления реляционной модели. | * | * | * | * | ||
| СУБД как реляционная модель. | * | * |
4.2. Содержание разделов дисциплины
Тема 1. Модели данных и концептуальное моделирование. Объектные модели данных.Инфологическое проектирование базы данных. Сущность инфологического подхода к проектированию информационных систем. Модель "сущность - связь". Графические диаграммы объектов-связей, ER-диаграммы. Моделирование локальных представлений. Внешние инфологические модели. Объединение моделей локальных представлений, агрегация и обобщение элементов моделей, устранение выявленных противоречий. Концептуальная инфологическая модель предметной области. Моделирование ограничений предметной области. Ссылочная целостность. Оформление результатов инфологического проектирования.
Тема 2. Физические модели данных. Концептуальное моделирование. Физическая модель данных. Категории, касающиеся организации внешней памяти и структур хранения, используемых в данной операционной среде. Использование различных методов размещения данных в качестве физических моделей, основанных на файловых структурах: это организация файлов прямого и последовательного доступа, индексных файлов и инвертированных файлов, файлов, использующих различные методы хеширования, взаимосвязанных файлов. Физические модели данных, основанные на страничной организации. Концептуальное моделирование.
Тема 3. Семантическое моделирование. Основные подходы к моделированию в базах данных. Семантические модели. Отображение в естественной и удобной для разработчиков и других пользователей форме. Информационно-логический уровень абстрагирования, связанный с фиксацией и описанием объектов предметной области, их свойств и их взаимосвязей. Основные подходы к моделированию в базах данных.
Тема 4. Иерархическая и сетевая модели организации данных. Иерархическая модель организации данных. Иерархическая древовидная структура. Основные понятия и определения. Включение и удаление данных. Достоинства и недостатки модели. Сетевая модель организации данных. Основные понятия и определения. Представление взаимосвязи «один ко многим». Типы наборов. Включение и удаление данных. Достоинства и недостатки модели.
Тема 5. Реляционная модель. Краткий обзор реляционной модели. Реляционные основы проектирования. Основные понятия и определения. Структуры данных в виде наборов отношений. Нормализация отношений. Достоинства и недостатки модели.
Тема 6. Терминология реляционных моделей.
Теоретико-множественные операции над данными: объединение, пересечение, разность и декартово произведение. Специальные реляционные операции: селекция, проекция, соединение и деление.
Тема 7. Реляционная целостность.
Специальные правила, обеспечивающие целостность данных. Модели данных и языки запросов. Механизм, обеспечивающий автоматический контроль соответствия данныхустановленным условиям (или ограничениям). Приоритет над триггерами, правилами и значениями по умолчанию. Ограничение на значение NULL, проверочные ограничения, ограничение уникальности (уникальный ключ), ограничение первичного ключа и ограничение внешнего ключа.
Тема 8. Реляционные языки.
Дается определение структурированного языка запросов SQL. Приводится классификация команд SQL: определение структуры базы данных, манипулирование данными, выборка данных, управление данными, команды администрирования данных и управления транзакциями. Дается понятие выражения и оператора в SQL. Язык запросов SQL в реляционных и пост-реляционных системах. Объектные и дедуктивные языки запросов. Языки запросов для слабоструктурированных данных. Значение высокоуровневых языков запросов.
Тема 9. Представления реляционной модели.
Реляционная модель данных: определение, основные операции реляционной алгебры, эквивалентность языков запросов. Теория нормализации. Связи. Типы связей.
Тема 10. СУБД как реляционная модель.
Вводится понятие базы данных, реляционной базы данных, СУБД. Определяется место языка SQL в разработке информационных систем, организованных на основе технологии клиент-сервер. Приводится определение основных объектов базы данных: таблиц, представлений, индексов, ограничений, правил, хранимых процедур, функций пользователя, триггеров. Дается описание учебной базы данных. Рассматриваются поддерживаемые в SQL типы данных и преобразование типов. Описывается создание пользовательских типов данных.
Практические занятия (семинары)
Таблица 3. Практические занятия
| № | № раздела дисциплины | Наименование тем |
| Инфологическая модель данных | ||
| Модель данных «Сущность-связь» | ||
| Данные и ЭВМ. Модели данных | ||
| Сетевая модель данных | ||
| Иерархическая модель данных | ||
| Реляционный подход | ||
| Языки манипулирования данными | ||
| Реляционная модель данных |