Файл: Методические указания для дисциплины Управление и автоматизация баз данных описывают содержание практических, лабораторных занятий и самостоятельной работы, перечень вопросов на защиту выполненных работ.pdf

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева»
Кафедра информационных и автоматизированных производственных систем
Составитель
О. Н. Ванеев
УПРАВЛЕНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ БАЗ ДАННЫХ
Методические материалы
Рекомендовано цикловой методической комиссией специальности
СПО 09.02.07 Информационные системы и программирование в качестве электронного издания для использования в образовательном процессе
Кемерово 2018

1
Рецензенты
Сыркин И. С. – кандидат технических наук, доцент кафедры информа- ционных и автоматизированных производственных систем ФГБОУ ВО «Куз- басский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева»
Чичерин И. В. – кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой ин- формационных и автоматизированных производственных систем ФГБОУ ВО
«Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горба- чева»
Ванеев Олег Николаевич
Управление и автоматизация баз данных: методические материалы
[Электронный ресурс] для студентов специальности СПО 09.02.07 Информа- ционные системы и программирование очной формы обучения / сост. О. Н. Ванеев; КузГТУ. – Электрон. издан. – Кемерово, 2018.
Методические указания для дисциплины «Управление и автоматизация баз данных» описывают содержание практических, лабораторных занятий и самостоятельной работы, перечень вопросов на защиту выполненных работ.

КузГТУ, 2018

Ванеев О. Н., составление, 2018

2
РАБОТА №1 ПРАКТИЧЕСКАЯ. ПОСТРОЕНИЕ
БАЗЫ ДАННЫХ В СРЕДЕ ОДНОЙ ИЗ СУБД
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Получить навыки разработки баз данных в среде MS SQL
SERVER Management Studio 2008 (2012).
В связи с этим, задачами работы является изучение архитекту- ры СУБД MS SQL SERVER:

знакомство с принципом работы в среде MS SQL SERVER
Management Studio 2008 (2012);

изучение принципов создание модели базы данных на осно- ве анализа и выявления объектов предметной области;

создание базы данных в соответствии с индивидуальным заданием.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.
2.1. Общие сведения о базах данных
Базовым элементом баз данных, построенных на основе реля- ционной модели, является отношение. Отношение реализуется в среде различный СУБД как таблица.
Таким образом, таблица это объект, предназначенный для хранения информации в реляционной БД. Информация об единич- ном экземпляре данных представляется как запись (кортеж) или строка в таблице. Поля (атрибуты) объекта представляются как – столбцы в табличном виде.
Поля в реляционных базах данных характеризуются следую- щими свойствами:
1. Имя поля – идентификатор поля, по которому организуется программный доступ к нему.
2. Тип поля – тип данных, находящихся в этом поле.
Примеры типов представлен на рис. 1.1.

3
Номер
Фамилия Имя
Адрес
Дата Рожд.
1025
Иванов
Иван
Пр. Советский 10 – 23 03.02.1978 432
Петров
Петр
Ул. 40 лет октября 20 –
71 18.09.1954 972
Сидоров Сидор
Ул. Кирова 45 – 67 23.11.1985
Рис.1.1
Таблица – основной элемент базы данных
3. Размер поля – величина в байтах, выделяемая для хранения данных в поле. Например: если тип поля СТРОКОВЫЙ, а размер будет равен 10-ти, то это значит, что в ячейку такого поля нельзя будет записать строку более 10 символов. Если задать ЦЕЛЫЙ ЧИ-
СЛОВОЙ тип и установить размер в 4 байта, то числа в ячейке бу- дут принимать значения от 0 до 65535 4. Инкриментность (счетчик) – автозаполнение поля в добав- ленной записи неким значением (как правило числового целого ти- па).
5. Ключ – уникальный идентификатор, характеризующий за- пись.
6. Необходимость заполнения – если поле не обязательно для заполнения, то при добавлении записи (в случае отсутствия данных в поле) оно автоматически заполняется значением по умолчанию, если таковое имеется. Если значения по умолчанию нет, записыва- ется псевдопустое значение «NULL», которое определено в системе специальным идентификатором.
2.2. Системы управления базами данных
(СУБД). СУБД MS SQL SERVER 20XX
Система управления базами данных (СУБД). СУБД – вспомо- гательная система, обеспечивающая работу базы данных.
СУБД обеспечивает:

логически согласованную работу файлов хранящих данные;

язык манипулирования данными;

восстановление информации после сбоев;
Числовой
Строковый
Дата

4

возможность совместной (параллельной работы) нескольких пользователей с данными.
Существуют различные СУБД от разных разработчиков
ORACLE, Microsoft SQL Server, MYSQL, PostgreSQL и другие. Ка- ждая СУБД имеет несколько версий. Обычно версия соответствует развитию технологии на некоторый момент времени. Например MS
SQL Server 2017.
Microsoft SQL Server (MS SQL Server), – это масштабируемая высокопроизводительная система управления реляционными база- ми данных для платформ на базе MS Windows. Она разработана с учетом требований к современным распределенным клиент- серверным вычислениям и тесно интегрирована с серверными про- дуктами семейства Microsoft Office.
Включает в себя библиотеки и службы ядра сервера СУБД.
При установке MS SQL SERVER система представляется в виде системной службы MSSQLSERVER. Данная служба все запросы, приходящие на сервер.
Отображение службы MSSQLSERVER в диспетчере задач операционной системы показано на рисунке 1.2. В данном случае
Server EXPRESS с именем сервера EXPRESS208R2.
Рис.1.2 Служба MSSQLSERVER. В данном случае
SQL Server EXPRESS с именем сервера EXPRESS208R2
В стандартный пакет Microsoft SQL Serverвходят несколько приложений, служащих для администрирования и разработки кли- ент-серверных приложений.
Для разработки таблиц и серверных механизмов используется приложение MS SQL SERVER Management Studio (также может быть различных версий).

5
При запуске приложения открывается окно соединения при- ложения с сервером. Приложение можно использовать для работы серверами, установленными не зависимо от MS SQL SERVER
Management Studio.
CIT-208_01
Рис.1.3 Окно соединения с сервером
Для соединения с сервером необходимо знать его имя, имя за- писи, зарегистрированной на сервере и пароль для этой записи. Ес- ли используется авторизация на основе учетной записи Windows, данная учетная запись должна быть зарегистрирована на сервере БД
После соединения с сервером открывается окно приложения
MS SQL SERVER Management Studio.

6
Рис.1.4 Рабочее окно MS SQL SERVER Management Studio
Левую часть окна занимает рабочее окно обозревателя объек- тов сервера. Объекты сервера представлены в виде древовидной структуры. Корнем дерева является соединение. Management Studio может быть одновременно соединено с несколькими серверами. Ра- бота с любыми объектами сервера может осуществляться через кон- текстное меню на соответствующем узле дерева. База данных ото- бражается в виде узла Databases. В среде MS SQL Server база дан- ных содержит в себе различные типы объектов (рис. 1.5).
Рис.1.5 Объекты базы данных в среде MS SQL Server

7
Объекты базы данных в обозревателе объектов сервера сгруп- пированы в функциональные узлы. Выделяются следующие типы объектов:

Таблицы – узел «таблицы».

Представления – узел «Представления».

Программные объекты (механизмы сервера) – узел «Про- граммирование».

Объекты обеспечения безопасности – узел «Безопасность».

Диаграммы баз данных – узел «Диаграммы баз данных».
Все узлы создаются автоматически при создании базы данных.
Согласно рабатам основоположника теории реляционных баз данных Дейту [1] в базе данных выделяются структурная часть, ма- нипуляционная и целостная.
Структурная часть базы данных – таблицы базы данных или реляционные отношения содержится в узле «Таблицы». Создать но- вую таблицу можно через контекстное меню на данном узле.
Рис.1.6 Создание новой таблицы в среде
MS Management Studio
Создание таблицы подразумевает создание еѐ атрибутов
(столбцов) и присвоение имени таблицы.
После вызова команды создания таблицы в левой (рабочей об- ласти) Management Studio открывается табличная форма для созда- ния и корректировки атрибутов таблицы.

8
Рис.1.7 Работа с таблицей в режиме еѐ модификации
При создании и модификации таблицы еѐ атрибуты представ- ляются в виде строк таблицы. Каждая строка соответствует отдель- ному столбцу (атрибуту).
Для каждого столбца необходимо указать его имя и тип дан- ных. Имя можно выбрать любое, но для обеспечения простоты формирования запросов целесообразно для задания имѐн атрибутов использовать латинский шрифт и не использовать внутри имени пробелы и другие служебные символы. Пример хорошего имени столбца «NameStud» – то есть смысловые части разделяются за- главной буквой. Пример не рекомендуемого имени столбца – «Имя
Студента». При использовании такого типа имени при написании запросов их придѐтся заключать в квадратные скобки. Например
«Select [Имя Студента] from [Студенты]». Гораздо проще будет выглядеть запись той же команды при использовании рекомендо- ванных именований – «Select NameStud from Studs»
Обычно таблицы имеют некоторые идентифицирующий клю- чевой атрибут и некоторую совокупность описательных атрибутов.
При задании столбцов (атрибутов) таблицы (отношения) могут использоваться различные типы данных, предусмотренных средой конкретного СУБД, в которой производится работа, используются следующие типы данных.
Используемые типы данных представлены на рис. 1.8.

9
Рис.1.8 Задание типа данных для столбца (атрибута таблицы)
Тип данных выбирается с помощью соответствующего выпа- дающего списка.
В MS SQL Server 2008R2 объединены в следующие категории:

Точные числа.

Приблизительные числа.

Символьные строки.

Символьные строки в Юникоде.

Дата и время.

Двоичные данные.

Прочие типы данных.
Точные числа:
 int – целые.
 tinyint – малые целые.
 smallint – малые целые.
 bigint – большие целые.
 numeric, decimal – числа с фиксированной точностью.
 bit – битовые числа.
 smallmoney, money – для работы с денежными величинами.
 float real – приблизительные числа
Типы данных для работы с датой и временем представлены следующими: date, datetimeoffset, datetime2, smalldatetime, datetime,
time.
Символьные строки:
 char
 varchar
 text
 char [ ( n ) ]

10
 nchar
 nvarchar
 ntext
 nchar [ ( n ) ]
Двоичные данные:
 binary
 varbinary
 image
Прочие типы данных:
сursor, timestamp, hierarchyid, uniqueidentifier, sql_variant, xml, table
Можно также определять собственные типы данных в Tran-
sact-SQL или Microsoft.NET Framework. Псевдонимы типов данных
основываются на системных типах. Дополнительные сведения о
псевдонимах типов данных см. в разделе
Внесение, изменить данных в таблице можно в среде Manage- ment Studio через команду «Изменить первые 200 строк», вызы- ваемую через контекстное меню на редактируемой таблице.
Рис.1.9 Вызов таблицы для изменения и внесения данных
Рис.1.10 Вид таблицы вызванной для внесения данных и редактирования

11 3. ЗАДАНИЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ
Создать и заполнить данными таблицы в соответствие с вари- антом задания.
Вариант 1.
 Студенты (Номер зачѐтки, Фамилия студента, Имя студента).
 Состав учебных группы (Наименование группы, Номер за- чѐтки студента).
Вариант 2.
 Товары (наименование товара, код товара).
 Состав покупки (номер покупки, код товара, количество).
Вариант 3.
 Учебные предметы (наименование предмета, код предмета).
 Расписание (наименование группы, код предмета, дата нача- ла).
 Кафедры университета (наименование кафедры, код кафед- ры).
 Учебные аудитории (номер аудитории, код кафедры).
Таблицы заполнить данными в среде MS Management Studio.
4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что такое база данных?
2. Базовые свойства реляционных отношений.
3. Что такое ключ реляционного отношения?
4. Как задаются связи между реляционными отношениями?

12
РАБОТА №2 ПРАКТИЧЕСКАЯ. ПОСТРОЕНИЕ СХЕМЫ
И СЛОВАРЯ БАЗЫ ДАННЫХ
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Целью работы является получение практических навыков раз- работки схемы базы данных.
Задачами работы, обеспечивающими выполнение цели, являя- ются:

изучение принципов и получение практических навыков;

выявления отношений в заданной предметной области;

определение атрибутов отношений;

выявление связей отношений;

отображение связей отношений на диаграмме базы данных.
2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Схема базы данных (от англ. Database schema) – еѐ структура, описанная на формальном языке, поддерживаемом СУБД. В реля- ционных базах данных схема определяет таблицы, поля в каждой таблице (обычно с указанием их названия, типа, обязательности), и ограничения целостности (первичный, потенциальные и внешние ключи и другие ограничения).
Схемы в общем случае хранятся в словаре данных. Хотя схема определена на языке базы данных в виде текста, термин часто ис- пользуется для обозначения графического представления структуры базы данных.
Основными объектами графического представления схемы яв- ляются таблицы и связи, определяемые внешними ключами.
Выявление отношений в базе данных. В качестве отношений реляционной базы данных отображаются объекты предметной об- ласти, обеспечивающие получение информации, определенной в требованиях к системе.
Для выявления сущностей предметной области необходимо еѐ проанализировать и выявить объекты, обладающие свойствами, на основе которых может быть получена информация, определѐнная в требованиях для базы данных. Состав объектов должен быть доста-

13 точным, но не избыточным. Обычно выделяются объекты опера- тивные и справочные.
Оперативные объекты содержат некоторую текущую инфор- мацию, они часто обновляются. Это могут быть данные о единич- ной покупке, например:
таблицаПокупка(покупатель, товар, количествоТовара).
Справочные объекты содержат информацию, которая может использоваться в качестве значений атрибутов для оперативных объектов. Например, данные о товаре:
таблицаТовар(Наименование, цена, производитель).
Атрибуты справочных таблиц могут определяться значениями, других справочных таблиц, например атрибут производитель в таб- лице таблицаТовар может определятся значениями таблицы:
таблицаПроизводитель(Наименование, номерСчёта, юрАд-
рес).
Для выявленных отношений устанавливаются атрибуты и тре- бования к ним.
Для каждого отношения необходимо сформулировать бизнес – правила соответствующей предметной области.
Бизнес – правила характеризуют поведение объекта в пред- метной области, значение его атрибутов.
Необходимо проанализировать атрибуты, выявленные для от- ношений, на предмет их атомарности. Не атомарный атрибут подра- зумевает некоторое множество составных атрибутов, а, следова- тельно, его можно представить в виде другого отношения.
Например:
Студент – объект, выполняющий обучение на предметах.
Характеризуется:
фамилией, именем, отчеством (отдельные атрибуты типа
строка);
номером зачетной книжки (атрибут целого типа).
Студент обучается на учебном курсе (учебный курс – это
отдельное отношение, так как может иметь свои характеристи-
ки).
Для выявленных объектов и их атрибутов необходимо выявить бизнес правила, определяющие требования целостности сущности, то есть обязательность значения данного атрибута, уникальность значения данного атрибута, его допустимые значения.