Шпаргалка по "Информатике"

1) Понятие база данных, СУБД. Определения, основные понятия.

База данных - набор сведений, хранящихся некоторым упорядоченным способом. Можно сравнить базу данных со шкафом, в котором хранятся документы. Иными словами, база данных - это хранилище данных. Сами по себе базы данных не представляли бы интереса, если бы не было систем управления базами данных (СУБД). 
 
Система управления базами данных - это совокупность языковых и программных средств, которая осуществляет доступ к данным, позволяет их создавать, менять и удалять, обеспечивает безопасность данных и т.д. В общем СУБД - это система, позволяющая создавать базы данных и манипулировать сведениями из них. А осуществляет этот доступ к данным СУБД посредством специального языка - SQL.

По характеру использования СУБД делят на однопользовательские (предназначенные для создания и использования БД на персональном компьютере) и многопользовательские (предназначенные для работы с единой БД нескольких компьютеров, объединенных в локальные сети).

 

2)  ER – модель: основные элементы, способы построения связей

Семантическое моделирование  представляет собой моделирование  структуры данных, опираясь на смысл  этих данных. В качестве инструмента  семантического моделирования используются различные варианты диаграмм сущность-связь (ER - Entity-Relationship).

 

Понятия:

Сущность - это класс однотипных объектов, информация о которых должна быть учтена в модели.

Каждая сущность должна иметь наименование, выраженное существительным  в единственном числе. Примерами  сущностей могут быть такие классы объектов как "Поставщик", "Сотрудник", "Накладная".

Каждая сущность в  модели изображается в виде прямоугольника с наименованием:

Экземпляр сущности - это конкретный представитель данной сущности.

Например, представителем сущности "Сотрудник" может быть "Сотрудник Иванов".

Экземпляры сущностей  должны быть различимы, т.е. сущности должны иметь некоторые свойства, уникальные для каждого экземпляра этой сущности.

Атрибут сущности - это именованная характеристика, являющаяся некоторым свойством сущности.

Наименование атрибута должно быть выражено существительным  в единственном числе (возможно, с  характеризующими прилагательными).

Примерами атрибутов  сущности "Сотрудник" могут быть такие атрибуты как "Табельный  номер", "Фамилия", "Имя", "Отчество", "Должность", "Зарплата" и т.п.

Ключ  сущности - это неизбыточный набор атрибутов, значения которых в совокупности являются уникальными для каждого экземпляра сущности. Неизбыточность заключается в том, что удаление любого атрибута из ключа нарушается его уникальность.

Сущность может иметь  несколько различных ключей.

Связь - это некоторая ассоциация между двумя сущностями. Одна сущность может быть связана с другой сущностью или сама с собою.

Связи позволяют по одной  сущности находить другие сущности, связанные с нею.

Например, связи между  сущностями могут выражаться следующими фразами - "СОТРУДНИК может иметь  несколько ДЕТЕЙ", "каждый СОТРУДНИК  обязан числиться ровно в одном  ОТДЕЛЕ".

Связь типа один-к-одному означает, что один экземпляр первой сущности (левой) связан с одним экземпляром второй сущности (правой). Связь один-к-одному чаще всего свидетельствует о том, что на самом деле мы имеем всего одну сущность, неправильно разделенную на две.

Связь типа один-ко-многим означает, что один экземпляр первой сущности (левой) связан с несколькими экземплярами второй сущности (правой). Это наиболее часто используемый тип связи. Левая сущность (со стороны "один") называется родительской, правая (со стороны "много") - дочерней. Характерный пример такой связи приведен на Рис. 4.

Связь типа много-ко-многим означает, что каждый экземпляр первой сущности может быть связан с несколькими экземплярами второй сущности, и каждый экземпляр второй сущности может быть связан с несколькими экземплярами первой сущности. Тип связи много-ко-многим является временным типом связи, допустимым на ранних этапах разработки модели. В дальнейшем этот тип связи должен быть заменен двумя связями типа один-ко-многим путем создания промежуточной сущности.

Каждая связь может  иметь одну из двух модальностей связи:

Рис. 6

Модальность "может" означает, что экземпляр одной сущности может быть связан с одним или несколькими экземплярами другой сущности, а может быть и не связан ни с одним экземпляром.

Модальность "должен" означает, что экземпляр одной сущности обязан быть связан не менее чем с одним экземпляром другой сущности.

Связь может иметь разную модальность с разных концов

--Реальным средством  моделирования данных является не формальный метод нормализации отношений, а так называемое семантическое моделирование.

В качестве инструмента семантического моделирования используются различные  варианты диаграмм сущность-связь (ER - Entity-Relationship).

Диаграммы сущность-связь позволяют использовать наглядные графические обозначения для моделирования сущностей и их взаимосвязей.

Различают концептуальные и физические ER-диаграммы. Концептуальные диаграммы не учитывают особенностей конкретных СУБД. Физические диаграммы строятся по концептуальным и представляют собой прообраз конкретной базы данных. Сущности, определенные в концептуальной диаграмме становятся таблицами, атрибуты становятся колонками таблиц (при этом учитываются допустимые для данной СУБД типы данных и наименования столбцов), связи реализуются путем миграции ключевых атрибутов родительских сущностей и создания внешних ключей.

При правильном определении сущностей, полученные таблицы будут сразу  находиться в 3НФ. Основное достоинство  метода состоит в том, модель строится методом последовательных уточнений первоначальных диаграмм.

3) Реляционные модели.

В математических дисциплинах  понятию «таблица» соответствует  понятие «отношение» (relation). Таблица  отражает объект реального мира –  сущность,а каждая ее строка отражает конкретный экземпляр сущности. Каждый столбец имеет уникальное для таблицы имя. Строки не имеют имен, порядок их следования не определен, а количество логически не ограничено. Одним из основных преимуществ РМД является однородность (каждая строка таблицы имеет один формат). Пользователь сам решает вопрос, обладают ли соответствующие сущности однородностью. Этим решается проблема пригодности модели. Основные элементы РМД показаны на рис. 13.

Отношение представляет собой двумерную  таблицу, содержащую некоторые данные. Сущность – объект любой природы, данные о котором хранятся в БД. Атрибуты – свойства, характеризующие сущность (столбцы). Степень отношения – количество столбцов. Схема отношения – список имен атрибутов, например, СОТРУДНИК (№, ФИО, Год рождения, Должность, Кафедра). Домен – совокупность значений атрибутов отношения (тип данных). Кортеж – строка таблицы. Кардинальность (мощность) – количество строк в таблице.

Рис 13. Элементы реляционной  модели

Первичный ключ – это атрибут, уникально идентифицирующий строки отношения. Первичный ключ из нескольких атрибутов называется составным. Первичный ключ не может быть полностью или частично пустым (иметь значение null). Ключи, которые можно использовать в качестве первичных, называются потенциальными или альтернативными ключами. Внешний ключ – это атрибут (атрибуты) одной таблицы, который может служить первичным ключом другой таблицы. Является ссылкой на первичный ключ другой таблицы (рис. 14).

Рис 14. Связь отношений

Отношения СТУДЕНТ (ФИО, Группа, Специальность) и ПРЕДМЕТ (Назв Пр, Часы) связаны отношением СТУДЕНТ_ПРЕДМЕТ (ФИО, Назв Пр, Оценка), в котором внешние ключи ФИО и Назв_Пр образуют составной ключ.

 

4) Операция создания базы данных Синтаксис

CREATE DATABASE [IF NOT EXISTS] db_name [CHARACTER SET charset] [COLLATE collation];

db_name

- Имя, которое  будет присвоено создаваемой  базе данных.

IF NOT EXISTS

- Если не указать  этот параметр, то при попытке  создания базы данных с уже существующим именем, возникнет ошибка выполнения команды.

CHARACTER SET, COLLATE

- Используется  для задания стандартной кодировки  таблицы и порядка сортировки.

Если при создании таблицы эти параметры не указываются, то кодировка и порядок сортировки вновь создаваемой таблицы берутся из значений, указанных для всей базы данных. Если задан параметр CHARACTER SET, но не задан параметр COLLATE, то используется стандартный порядок сортировки. Если задан параметр COLLATE, но не заданCHARACTER SET, то кодировку определяет первая часть имени порядка сортировки в COLLATE.

Кодировка, заданная в CHARACTER SET, должна поддерживаться сервером (latin1 или sjis), а порядок сортировки должен быть допустимым для текущей кодировки.

5) Операция создания таблиц. Синтаксис

 

CREATE TABLE table_name (

column_name1 data_type,

column_name2 data_type,

column_name3 data_type,

....

)

 

6)  Хранимые процедуры.

Храни́мая процеду́ра — объект базы данных, представляющий собой набор SQL-инструкций, который компилируется один раз и хранится на сервере. Хранимые процедуры очень похожи на обыкновенные процедуры языков высокого уровня, у них могут быть входные и выходные параметры и локальные переменные, в них могут производиться числовые вычисления и операции над символьными данными, результаты которых могут присваиваться переменным и параметрам. В хранимых процедурах могут выполняться стандартные операции с базами данных (как DDL, так и DML). Кроме того, в хранимых процедурах возможны циклы и ветвления, то есть в них могут использоваться инструкции управления процессом исполнения.

Хранимые процедуры похожи на определяемые пользователем функции (UDF). Основное различие заключается в том, что пользовательские функции можно использовать как и любое другое выражение в SQL запросе, в то время как хранимые процедуры должны быть вызваны с помощью функции CALL:

CALL процедура(…)

или

EXECUTE процедура(…)

Хранимые процедуры  могут возвращать множества результатов, то есть результаты запроса SELECT. Такие  множества результатов могут  обрабатываться, используя курсоры, другими сохраненными процедурами, возвращая указатель результирующего множества, либо же приложениями. Хранимые процедуры могут также содержать объявленные переменные для обработки данных и курсоров, которые позволяют организовать цикл по нескольким строкам в таблице. Стандарт SQL предоставляет для работы выражения IF, LOOP, REPEAT, CASE и многие другие. Хранимые процедуры могут принимать переменные, возвращать результаты или изменять переменные и возвращать их, в зависимости от того, где переменная объявлена.

Реализация хранимых процедур варьируется от одной СУБД к другой.

CREATE PROCEDURE calc

@first [int],

@sec [int],

@ret [int] output

AS

BEGIN 

SET @ret=@first+@sec

END

GO

 

 

Use Ludi

Declare @answer int

exec calc 3,6,

@answer Output

Select ‘Сумма двух чисел равна:’,@answer

 

7)  

Триггеры DML — это хранимые процедуры особого типа, автоматически вступающие в силу, если происходит событие языка обработки данных DML, которое затрагивает таблицу или представление, определенное в триггере. События DML включают инструкции INSERT, UPDATE или DELETE. Триггеры DML могут использоваться для предписания бизнес-правил и правил целостности данных, выполнения запросов к другим таблицам и включения сложных инструкций Transact-SQL.Триггер и инструкция, при выполнении которой он срабатывает, считаются одной транзакцией, которую можно откатить назад внутри триггера. При обнаружении серьезной ошибки (например, нехватки места на диске) вся транзакция автоматически откатывается назад.

Преимущества триггеров DML

 

Триггеры DML аналогичны ограничениям в том, что могут предписывать целостность сущностей или целостность домена. Вообще говоря, целостность сущностей должна всегда предписываться на самом нижнем уровне с помощью индексов, являющихся частью ограничений PRIMARY KEY и UNIQUE или создаваемых независимо от ограничений. Целостность домена должна быть предписана через ограничения CHECK, а ссылочная целостность — через ограничения FOREIGN KEY. Триггеры DML наиболее полезны в тех случаях, когда функции ограничений не удовлетворяют функциональным потребностям приложения.

В следующем списке приведено сравнение триггеров DML с ограничениями и указано, в чем триггеры DML имеют преимущества.

• Триггеры DML позволяют каскадно проводить изменения через связанные таблицы в базе данных; но эти изменения могут осуществляться более эффективно с использованием каскадных ограничений ссылочной целостности. Ограничения FOREIGN KEY могут проверить значения столбца только на предмет точного совпадения со значениями другого столбца, за исключением случаев, когда с помощью предложения REFERENCES задаются каскадные ссылочные действия.
• Для предотвращения случайных или неверных операций INSERT, UPDATE и DELETE и реализации других более сложных ограничений, чем те, которые определены при помощи ограничения CHECK.

В отличие от ограничений CHECK, DML-триггеры могут ссылаться на столбцы других таблиц. Например, триггер может использовать инструкцию SELECT для сравнения вставленных или обновленных данных и выполнения других действий, например изменения данных или отображения пользовательского сообщения об ошибке.

• Чтобы оценить состояние таблицы до и после изменения данных и предпринять действия на основе этого различия.
• Несколько DML-триггеров одинакового типа (INSERT, UPDATE или DELETE) для таблицы позволяют предпринять несколько различных действий в ответ на одну инструкцию изменения данных.
• Ограничения могут сообщать об ошибках только с помощью соответствующих стандартных системных сообщений. Если для пользовательского приложения требуются более сложные методы управления ошибками и, соответственно, пользовательские сообщения, то необходимо использовать триггер.
• При использовании триггеров DML может произойти откат изменений, нарушающих ссылочную целостность, что приводит к запрету модификации данных. Подобные триггеры могут применяться при изменении внешнего ключа в случаях, когда новое значение не соответствует первичному ключу. Обычно в указанных случаях используются ограничения FOREIGN KEY.
• Если в таблице триггеров существуют ограничения, то их проверка осуществляется между выполнением триггеров INSTEAD OF и AFTER. В случае нарушения ограничений выполняется откат действий триггеров INSTEAD OF, а триггер AFTER не срабатывает.