• Лектор
  • Корнеев Георгий Александрович
  • Telegram kgeorgiy
  • Email kgeorgiy@kgeorgiy.info
• Чат дисциплины
• Страница дисциплины
  • https://www.kgeorgiy.info/courses/dbms/
  • Презентации
  • Домашние задания
  • Список литературы
  • Список вопросов

• Реляционные базы данных
  • Моделирование данных
  • Реализация БД
  • Применение БД
• Нереляционные базы данных и NoSQL

• Описание данных
  • Физическая модель
  • Модель сущность-связь
  • Функциональные зависимости и нормальные формы
• Операции над данными
  • Реляционные алгебра и исчисление
  • Целостность и изменение данных

• Хранение данных и индексирование
• Транзакции
• Хранимые процедуры
• Оптимизация запросов
• Распределенные базы данных

• Доступ к данным
• Шаблоны работы с базами данных
• Object-Relational Mapping
• Шаблоны проектирования баз данных
• Аналитическая обработка данных

• Диаграммы сущность-связь
• Физическая модель данных
• Нормализация

• Получение данных
• Изменение данных
• Определение структуры данных
• Хранимые процедуры и функции

• Оценка планов исполнения запросов
• Специфические виды запросов
• Аналитические функции
• NoSQL

• Домашние задания
• Разбор примеров на практике
• Разбор домашних заданий

• Теория
  • Вопрос
  • Задача
• Практика
  • Контрольная по запросам
  • Проект
  • Задача
• Карма
  • До ±1 балл

• Дейт К. Введение в системы баз данных
• Уидом Д., Ульман Д. Основы реляционных баз данных
• Гарсиа-Молина Г., Ульман Д., Уидом Д. Системы баз данных полный курс
• Gulutzan P., Pelzer T. SQL-99 complete, really

• Фаулер М. Архитектура корпоративных программных приложений
• Эмблер С. В., Садаладж П. Дж. Рефакторинг баз данных. Эволюционное проектирование
• Garcia-Molina H., Ullman J., Widom J. Database System Implementation

• Схема базы данных
  • Что хранится
  • Как хранится
  • Права доступа
• Данные

  • 1 000 записей
  • 1 000 000 записей
  • 1 000 000 000 записей
  • 1 000 000 000 000 записей
• Какая аналогия с ООП?

  • Классы и экземпляры

• Простые
  • Целое число
  • Дата
  • Фамилия
• Структурированные

  • Адрес
  • Телефон

• Сущности
  • Студент
  • Группа
  • Предмет
• Связи сущностей

  • Студент учится в группе
  • Оценка студента по предмету

• На отдельные значения
  • Возраст – целое положительное число
  • Вероятность – вещественное число от 0 до 1
• На записи

  • Начало интервала меньше его конца
• На наборы записей

  • Номера паспортов не повторяются
• На связи данных

  • Студент учится ровно в одной группе

• Структура
  • Заголовок (названия столбцов)
  • Данные (просто текст)
• Пример

  ФИО,Предмет,Оценка
  Гайнуллин И.Л.,ВведПрог,5
  Гайнуллин И.Л.,Парадигмы,5
  Багринцев А.А.,ВведПрог,5
  Багринцев А.А.,Python,4
  

• Структура
  • Заголовок (названия столбцов, типы и длины)
  • Данные (записи одинаковой структуры)
• Пример

  ФИО            Предмет     Оценка
  String, 15     String, 12  Number, 1
  Гайнуллин И.Л. ВведПрог    5
  Гайнуллин И.Л. Парадигмы   5   
  Багринцев А.А. ВведПрог    5
  Багринцев А.А. Python      4
  

• Достоинства
  • Простота чтения
• Недостатки
  • Сложность поиска
  • Сложность обработки
  • Сложность хранения данных разных типов
  • Нет проверки целостности
• Реализации
  • Данные на перфокартах
  • dBase
  • Excel / LibreOffice Calc

• Представление данных
  • Файл – одна запись
  • Каталоги – подчиненные записи
• Пример
  • Гайнуллин И.Л./Данные – ФИО, группа, адрес, etc
  • Гайнуллин И.Л./Оценки/ВведПрог – 5
  • Гайнуллин И.Л./Оценки/Парадигмы – 5
  • Багринцев А.А./Данные – ФИО, группа, адрес, etc
  • Багринцев А.А./Оценки/ВведПрог – 5
  • Багринцев А.А./Оценки/Python – 4

• Достоинства
  • Структурирование данных
  • Простота реализации
• Недостатки
  • Сложно извлекать требуемые данные
  • Нет проверки целостности
  • Большое количество файлов
• Реализации
  • FATx, ExtX, NTFS, APFS
  • DOM

• Предложена и реализована IBM в 1966
• Представление данных
  • Дерево записей
  • Отношения родитель – ребенок

• Достоинства
  • Проверка целостности записей и отношений
  • Последовательное расположение записей
  • Эффективность реализации
• Недостатки
  • Представление только древовидных данных
  • Нет отношения многие-ко-многим
• Реализации
  • IBM Information Management System
  • Windows registry

• Предложена CODASYL в 1969
• Представление данных
  • Ориентированный граф записей
  • Отношения владелец – запись

• Достоинства
  • Представление всех типов связей
  • Возможность описания структуры
  • Эффективность реализации
• Недостатки
  • Сложность реализации
  • Жесткое ограничение структуры
• Реализации
  • Integrated Data Store
  • Integrated Database Management System
  • (Turbo)IMAGE

• Предложена Э. Ф. Коддом в 1969
• Структура
  • Данные хранятся в таблицах
  • Проверка целостности заданных связей
  • Связи задаются в запросах

• Достоинства
  • Представление всех типов связей
  • Гибкая структура данных
  • Математическая модель
• Недостатки
  • Сложность реализации
  • Сложность представления иерархических данных
  • Сложность составления эффективных запросов
• Реализации
  • Oracle Database
  • SQLite

• Предложена в 1985
• Структура
  • Сущность – объект
  • Связь – поле
  • Ограничения целостности – определение объекта

• Достоинства
  • Простота представления объектов
  • Гибкая структура данных
  • «Логичное» направление ссылок
• Недостатки
  • Сложность реализации
  • Сложность миграции схемы
  • Малая распространенность
• Реализации
  • Oracle Database Objects
  • ObjectDB

• Предложен в 1998
• Типы
  • Документ-ориентированные
  • Ключ-значение
  • Табличные и столбчатые
  • Графовые

• Представление данных
  • Ключ
  • Произвольное значение

• Представление данных
  • Слабоструктурированные документы
    • XML
    • JSON
  • Выборка по свойствам

    {
         "firstName": "Ильдар",
         "lastName": "Гайнуллин",
         "contests": [
             {
                 "name": "NERC 2025",
                 "solved": 9
             }, …
         ], …
    }
    

• Табличные
  • Одна большая таблица
  • Хранится построчно
• Столбчатые
  • Одна большая таблица
  • Хранится по столбцам
• Графовые
  • Граф объектов
  • Данные в узлах
  • Данные на ребрах

• Достоинства
  • Большой выбор
  • Гибкость
  • Скорость работы
• Недостатки
  • Множество вещей делается в коде
  • Нет оптимизатора
  • Легко ошибиться

• Oracle (Oracle)
• Особенности
  • Высокая пропускная способность
  • Невысокая скорость обновления
  • Очень большая
  • Широко распространена в бизнес-среде
• http://www.oracle.com/database/

• DB2 (IBM)
• Особенности
  • Ориентация на «большие» машины
  • Мало распространена в России
  • Неполная совместимость с SQL
  • Большое внимание обработке ошибок
• http://www.ibm.com/db2

• SQL Server (Microsoft)
• Особенности
  • Работа под Windows
  • Масштабируемость
• http://www.microsoft.com/sqlserver

• MySQL (MySQL, Sun, Oracle)
• Особенности
  • GPL
  • Различные форматы хранения БД
  • Неполная поддержка SQL
• https://www.mysql.com/
• MariaDB
  • https://mariadb.org/

• PostgreSQL (Berkeley U, PostgreSQL)
• Особенности
  • BSD License
  • Непосредственная поддержка связей
  • Объектные расширения
• https://www.postgresql.org/

• Firebird (Borland, Firebird)
• Особенности
  • Оригинальная лицензия
  • Допускает встраивание
• http://www.firebirdsql.org/

• SQLite (sqlite.org)
• Особенности
  • Public Domain
  • Не поддерживает целостность
  • Ограниченная реализация SQL-92
  • In-memory mode
  • Компактна
• http://www.sqlite.org/

• Derby (Cloudscape, IBM, Apache)
• Особенности
  • Apache License
  • Pure Java
  • Особенности DB2
  • In-memory mode
• http://db.apache.org/derby/

• HyperSQLDB (hsqldb.org)
• Особенности
  • BSD License
  • Pure Java
  • Не поддерживает транзакции
  • In-memory mode
• http://hsqldb.org/

• Access (Microsoft)
• Особенности
  • Проприетарная
  • Совмещение СУБД и RAD
  • «Встраиваемые приложения»
• http://office.microsoft.com/access

• Structured Query Language
• Стандартизован ISO
  • Поддерживается почти всеми
  • Не поддерживается никем

• SQL 1
• Возможности
  • Простые запросы
  • Простые соединения
  • Контроль доступа
  • Курсоры

• SQL 2
• Возможности
  • Новые типы соединений
  • Динамические запросы
  • Уровни изоляции транзакций
  • Call Level Interface

• SQL 3
• Особенности
  • Новая структура стандарта
  • Необязательные требования
  • Логический тип данных
  • Object Language Binding, SQLJ

• Дополнения
  • XML
  • Генераторы последовательностей
  • Автогенерируемые значения
  • Управление слиянием данных
  • Оконные функции

• SQL:2006, SQL:2008
  • Поддержка XQuery
  • Много мелочей
• SQL:2011
  • Темпоральные данные
• SQL:2016
  • JSON
  • Регулярные выражения
  • Форматирование дат и времени
• SQL:2023
  • Property Graph Queries

• Создание базы данных

  create database CTD;
  

• Смена базы данных

  use CTD;
  

create table Groups (
    group_id int,
    group_no char(6)
);
create table Students (
    student_id int,
    name varchar(50),
    group_id int
);

insert into Groups
    (group_id, group_no) values
    (1, 'M3432'),
    (2, 'M3342');
insert into Students
    (student_id, name, group_id) values
    (1, 'Mikhail Kornilovich', 1),
    (2, 'Ivan Laptev', 1),
    (3, 'Olga Kudashova', 2);

• Список групп

  • select group_id, group_no from Groups;
    

• Список студентов

  • select student_id, name, group_id from Students;
    

• Список студентов и групп

  • select name, group_no from Students natural join Groups;
    

  • select Students.name, Groups.group_no
        from Students
             inner join Groups
             on Students.group_id = Groups.group_id;
    

• Михаил Корнилович в M3342
• Переведём

  • По student_id

    update Students
        set group_id = 2
        where student_id = 1;
    

  • По name

    update Students
        set group_id = 2
        where name = 'Mikhail Kornilovich';
    

• Добавить

  • insert into Groups (group_id, group_no) values
        (1, 'M3431');
    

• Почему это плохо?
  • Дубли
  • Противоречия
• Удалить противоречия

  • delete from Groups where group_no = 'M3431';
    

• Запретить

  • alter table Groups
        add constraint group_id_unique unique (group_id);
    

• Проверить

• Добавить

  • update Students set group_id = 5 where student_id = 2;
    

• Почему это плохо?
  • Потеря информации
  • Противоречия
• Удалить противоречия

  • update Students set group_id = 1 where student_id = 2;
    

• Запретить

  • alter table Students add foreign key (group_id)
        references Groups (group_id);
    

• Проверить