Файл: Механика и математическое моделирование самара издательство Самарского университета 2021.pdf

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЕВА»
(САМАРСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
М.М. КРИКУНОВ, А.Н. ПОРУЧИКОВ
ОСНОВЫ БАЗ ДАННЫХ
Рекомендовано редакционно-издательским советом федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева» в качестве учебного пособия для обучающихся по основной образовательной программе высшего образования по направлению подготовки 01.03.03 Механика и математическое моделирование
САМАРА
Издательство Самарского университета
2021

УДК 004.6(075)
ББК 32.973.2-018.2я7
К820
Рецензенты: д-р техн. наук, проф. Н. Н. В а с и н, канд. техн. наук, доц. И. В П о т а п о в
Крикунов, Михаил Михайлович
К820 Основы баз данных: учебное пособие / М.М. Крикунов, А.Н. Поручиков. –
Самара: Издательство Самарского университета, 2021. – 84 с.
ISBN 978-5-7883-1671-0
В пособии кратко и в доступной форме излагаются основы теории баз данных. Основное внимание уделяется вопросам создания и использования реляционных баз данных, являющихся на сегодняшний день наиболее распространёнными.
Предназначено для обучающихся по направлению подготовки
01.03.03 Механика и математическое моделирование при изучении дисциплины
«Базы данных», а также может быть полезно по другим специальностям, при изучении дисциплин «Базы данных» и «Управление данными».
Подготовлено на кафедре теоретической механики Самарского университета.
УДК 004.6(075)
ББК 32.973.2-018.2я7
ISBN 978-5-7883-1671-0
© Самарский университет, 2021

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................ 4 1. ВВЕДЕНИЕ В СУБД ..................................................................................... 5 2. ИНФОРМАЦИОННО-ЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ БАЗЫ ДАННЫХ....... 9 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ ................................................... 17 4. ЗАПРОСЫ НА ВЫБОРКУ ......................................................................... 27 5. ЗАПРОСЫ НА ИЗМЕНЕНИЕ .................................................................... 45 6. ФОРМЫ ........................................................................................................ 62 7. ОТЧЕТЫ ....................................................................................................... 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................... 79
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................... 80
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ТИПЫ И РАЗМЕРЫ ПОЛЕЙ ....................................... 81
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФУНКЦИЙ ............ 83

4
ВВЕДЕНИЕ
Развитие средств вычислительной техники и информационных технологий обеспечило возможности для создания и широкого применения автоматизированных информационных си- стем (АИС) разнообразного назначения. Разрабатываются и внедряются информационные си- стемы управления хозяйственными и техническими объектами, модельные комплексы для науч- ных исследований, системы автоматизации проектирования и производства, всевозможные тре- нажеры и обучающие системы. Различают АИС, основанные на знаниях, и АИС, основанные на данных. К первым можно отнести, например, экспертные системы (ЭС), интеллектуальные си- стемы поддержки принятия решений (СППР) и т.п. Ко вторым – всевозможные прикладные си- стемы, которые сейчас активно используются и на предприятиях, и в учреждениях. Такие при- кладные системы применяются очень широко, и в рамках данного курса наше внимание будет сосредоточено именно на системах, которые основаны на данных. База данных (БД) является моделью предметной области информационной системы. В пособии кратко и в доступной форме излагаются основы теории баз данных; основное внимание уделяется вопросам создания и ис- пользования реляционных баз данных, являющихся на сегодняшний день наиболее распростра- нёнными. В качестве основной СУБД для реализации обучения выбрана MS Access 2013.
Пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки бакалавров «Механика и математическое моделирование» при изуче- нии дисциплины «Базы данных»; пособие может быть полезно для студентов, обучающихся по другим специальностям, при изучении дисциплин «Базы данных» и «Управление данными».
Учебное пособие является частью учебно-методического комплекса по дисциплине «Базы данных», включающего в себя методические указания к лабораторным работам, а также тесто- вые материалы.

5
1. ВВЕДЕНИЕ В СУБД
БАЗА ДАННЫХ - ОСНОВА ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Информационная система – совокупность определенным образом организованных данных
(база данных – БД) и комплекса аппаратно-программных средств хранения и манипулирования данными (система управления – СУ).
Назначение базы данных
База данных является хранилищем данных в виде файла данных на внешних носителях.
Назначение системы управления
Системы управления базами данных (СУБД, DBMS Database Management System) обеспе- чивают:
1. Создание БД.
2. Хранение БД.
3. Защиту данных.
4. Обновление БД:

добавление данных;

редактирование данных;

удаление данных.
5. Манипулирование данными:

упорядочение данных;

отбор данных;

выдача отчетов.
6. Создание приложений.
Структура СУБД
Структура СУБД показана ниже (Рисунок 1). Минимальной единицей информации в базе данных является байт, система управления может быть представлена в виде оболочки (компиля- тор или интерпретатор). Исполняемый файл может быть реализован с помощью специализиро- ванных языков программирования.

6
СУБД
БД
СУ
Файл данных
Исполняемый
файл
(*.exe, *.com)
Запись
Языки программиро вания
Оболочки
Байт
Поле
Интерпрета торы
Компилято- ры
Рисунок 1 – Структура СУБД
Типы БД в зависимости от модели данных
Используемый тип базы данных зависит от модели данных, которые мы хотим в ней раз- местить (Рисунок 2).
Рисунок 2 – Типы БД в зависимости от модели данных

7
РЕЛЯЦИОННАЯ БАЗА ДАННЫХ
Реляционная база данных (РБД) – это набор связанных таблиц. К базам данных реляцион- ного типа относится СУБД Access.
Основные термины и понятия РБД
В реляционных базах данных используется следующая терминология:
1. Таблица – хранилище данных.
2. Записи – строки таблицы.
3. Поля – столбцы таблицы.
4. Имена полей – имена столбцов таблицы.
5. Ключ – уникальное поле или совокупность полей таблицы, позволяющее одно- значно идентифицировать запись. Каждая таблица РБД должна иметь ключ, кото- рый называется первичным ключом.
Отличия таблицы реляционной базы данных от электронной таблицы
Таблицы реляционной базы данных похожи на электронные таблицы, однако есть и суще- ственные отличия:

база данных состоит из нескольких связанных таблиц;

все имена полей в таблице уникальные;

для каждого поля заранее определен тип и размер данных, а также другие свой- ства;

нет полей с вычисляемыми значениями;

все записи одинаковы по структуре.
Объекты базы данных
База данных состоит из объектов, взаимодействующих между собой:
1. Таблицы – каждая таблица описана своей структурой и связями с другими таблицами.
2. Запросы – позволяют выполнять любую обработку данных.

8 3. Формы – позволяют организовать просмотр, ввод, редактирование информации в нуж- ном виде, а также обеспечить работу в системе за счет элементов управления.
4. Отчеты – позволяют выдать на печать информацию из БД в нужном виде.
5. Макросы – позволяют автоматизировать работу с базой данных.
Взаимодействие объектов базы данных
Исходные данные хранятся в таблицах, затем они обрабатываются в запросах, которые со- здают новые виртуальные таблицы. Результаты обработки исходных данных отображаются на экране в формах или на экране и бумаге в отчетах (Рисунок 3).
Рисунок 3 – Взаимодействие объектов базы данных
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Назовите правильную последовательность основных составляющих базы данных.
2. Укажите основные типы баз данных.
3. Перечислите основные объекты базы данных Access.
4. Какая модель данных соответствует СУБД Access?
5. Назовите правильный порядок создания базы данных.

9
2. ИНФОРМАЦИОННО-ЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ БАЗЫ ДАННЫХ
ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БАЗЫ ДАННЫХ
1. Построение информационно-логической модели (ИЛМ).
2. Разработка БД средствами СУБД:

создание базы данных;

разработка приложения.
ПОСТРОЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
Определение предметной области
Предметная область – это множество взаимосвязанных объектов, представляющих интерес с точки зрения решаемой задачи.
Предметная область отражается в названии БД.
Например, предметной областью может являться покупка товаров.
Объекты предметной области
Предметная область состоит из взаимосвязанных объектов.
Объектами нашей предметной области являются товары и покупатели. Отдельные эле- менты объекта называют экземплярами, например, экземплярами объекта Товары являются от- дельные товары.
Объектам предметной области в базе данных соответствуют таблицы. В нашем примере в базе данных Покупка товаров будут таблицы Товары и Покупатели.
Определение атрибутов
Каждый объект описывается набором атрибутов. Атрибут объекта – значимая с точки зрения решаемой задачи характеристика (свойство, параметр) объекта. В таблице базы данных атрибуты размещаются в полях, имена полей соответствуют названию атрибута.
Атрибутами наших объектов являются:
1. ТОВАРЫ: Наименование, Категория, Описание, Производитель, Дата поставки, Количе- ство, Цена поставки, Единица измерения, Скидка %.
2. ПОКУПАТЕЛИ: Покупатель, Адрес, Телефон, Физическое лицо.

10
Выделение задач, решаемых в предметной области
В нашей предметной области Покупка товаров необходимо решать следующие задачи:

учет товара;

учет покупателей;

учет покупок.
Информационно-логическая модель
ИЛМ изображается в виде схемы, на которой прямоугольники – это объекты, а линии, свя- зывающие объекты – это отношения между объектами. Одинарная стрелка на линии связи обо- значает один экземпляр, двойная стрелка – несколько экземпляров. В нашем случае имеется два объекта:
Связи (отношения) между объектами ИЛМ могут быть разных типов:

один к одному – одному экземпляру первого объекта соответствует один экземпляр второго объекта.

один ко многим – одному экземпляру первого объекта соответствует несколько эк- земпляров второго объекта.

многие к одному – нескольким экземплярам первого объекта соответствует один эк- земпляр второго объекта.

многие ко многим – нескольким экземплярам первого объекта соответствует не- сколько экземпляров второго объекта.

11
Рассмотрим отношения между объектами нашей предметной области:

отношении Товары-Покупатели. Один и тот же товар могут купить несколько покупате- лей – связь один ко многим:

отношение Покупатели-Товары. Один и тот же покупатель может купить несколько това- ров – связь многие к одному:

совместим две схемы и получим ИЛМ предметной области. Получится связь многие ко многим:
Такая схема отношений означает, что каждый покупатель в объекте Покупатели встреча- ется столько раз, сколько товаров он купил. Точно также, каждый товар в объекте Товары встре- чается столько раз, сколько покупателей купили этот товар. Таким образом, один и тот же товар описан в объекте Товары много раз, как и каждый покупатель в объекте Покупатели. Реализа- ция таких объектов в реляционной базе данных недопустима, так как приводит к повторяемости одних и тех же значений атрибутов в каждом экземпляре объектов Товары и Покупатели.
Преобразование ИЛМ в соответствии с требованиями реляционной СУБД
В реляционной базе данных недопустимы отношения многие ко многим, поэтому ликвиди- руем такие отношения за счет введения дополнительного объекта Покупки:
Обратим внимание на то, что объекты Товары и Покупатели – это реально существующие объекты, а объект Покупки – это описание взаимодействия между покупателями и товарами, т.е. описание процесса взаимодействия покупателя с товаром.

12
Определим атрибуты объекта Покупки:

наименование товара;

покупатель;

количество;

цена покупки;

дата покупки.
Пример отношений в предметной области Сессия, где студенты и преподаватели – это ре- ально существующие объекты,а сессия – это процесс взаимодействия студентов и преподавате- лей:
Результаты построения ИЛМ
Результатом построения ИЛМ является:
1. Определение предметной области.
2. Определение задач.
3. Определение объектов.
4. Определение атрибутов объектов.
5. Построение отношений между объектами.
Терминология ИЛМ
При описании информационно-логической модели используется следующая терминоло- гия:

предметная область;

объект;

атрибуты;

задачи;

отношения.