УМКД. БД. и эксперт УМКД+. Учебнометодический комплекс по дисциплине базы данных и экспертные системы
 Скачать 1.37 Mb.
|
Проектирование простых формПлан СРСП (2 часа). 1.Обзор пройденного материала 2.Зависимости между атрибутами. Частичная зависимость. Многозначная зависимость. План СРС (2часа). Взаимно независимые атрибуты. Выявление зависимости между атрибутами. 6 неделя Тема занятий: Первая Нормальная Форма. План лекции (1 час). Первая Нормальная Форма. Вторая Нормальная Форма. Третья Нормальная Форма. Четвёртая Нормальная Форма. Теорема Фейджина. План лабораторного занятия(1 час) Создание многотабличных форм План СРСП (2 часа). 1.Обзор пройденного материала 2.Первая Нормальная Форма. Вторая Нормальная Форма. План СРС (2 часа). Четвёртая Нормальная Форма. Теорема Фейджина. 7 неделя Тема занятий: Пятая Нормальная. План лекции (1 час) Пятая Нормальная Форма. Внутренняя организация реляционных СУБД. Компоненты контроллера БД. Архитектура MS Access. План лабораторного занятия(1 час) Создание панели управления приложения Формирование пояснений на основе знаний План СРСП (2 час) 1.Обзор пройденного материала 2.Внутренняя организация реляционных СУБД План СРС (2 час). Компоненты контроллера БД. Архитектура MS Access. 8 неделя Тема занятий: Язык реляционных баз данных. План лекции (1 час). Введение в SQL. Типы данных, определяемые в стандарте SQL. Операторы обработки данных. Операторы определения данных. План лабораторного занятия(1 час) Проектирование простых отчетов План СРСП (2часа). 1.Обзор пройденного материала 2.Типы данных, определяемые в стандарте SQL План СРС (2 часа). Операторы обработки данных. Операторы определения данных. 9 неделя Тема занятий: Синтаксис предложений языка SQL. План лекции (1 час). Синтаксис инструкции SELECT. Имя столбца. Выражения. Операции. План лабораторного занятия(1 час) Основы программирования на Visual Basic План СРСП (2 часа). 1.Обзор пройденного материала 2.Синтаксис инструкции SELECT План СРС (2 часа). Имя столбца. Выражения. Операции. 10 неделя Тема занятий: Синтаксис предложения FROM.. План лекции (1 час). Синтаксис предложения GROUP BY .Синтаксис предложения HAVING. Синтаксис предложения IN. Синтаксис операции JOIN План лабораторного занятия(1 час) Основы программирования на Visual Basic План СРСП (2часа). 1.Обзор пройденного материала 2.Синтаксис предложения HAVING. План СРС (2 часа). Синтаксис предложения IN. Синтаксис операции JOIN 11 неделя Тема занятий: Синтаксис предложения ORDER BY. План лекции (1 час). Синтаксис предложения ORDER BY. Таблицы в SQL. План лабораторного занятия(1 час) Разработка средств вывода отчетов План СРСП (2часа). 1.Обзор пройденного материала 2.Синтаксис предложения ORDER BY. Таблицы в SQL. План СРС (2 часа). Синтаксис предложения ORDER BY. Таблицы в SQL. 12 неделя Тема занятий: Запросы с использованием единственной таблицы. План лекции (1 час). Использование предложения SELECT. Выборка без использования фразы WHERE (простая выборка). Использование IN в SELECT WHERE. Использование BETWEEN … AND…. План лабораторного занятия(1 час) Разработка средств вывода отчетов План СРСП (2 часа). 1.Обзор пройденного материала 2.Использование предложения SELECT. План СРС (2 часа). Выборка без использования фразы WHERE (простая выборка). Использование IN в SELECT WHERE. Использование BETWEEN … AND…. 13 неделя Тема занятий: Использование IN в SELECT WHERE. План лекции (1 час). Агрегирование данных. Функции без использования GROUP BY. План лабораторного занятия(1 час) Решение типовых задач с использованием Visual Basic План СРСП (2 часа). 1.Обзор пройденного материала 2.Агрегирование данных. План СРС (2 часа). Функции без использования GROUP BY. 14 неделя Тема занятий: Автоматизация приложений с помощью Visual Basic. План лекции (1 час). Стандартные модули. Модули форм. Модули отчетов. План лабораторного занятия(1 час) Решение типовых задач с использованием Visual Basic План СРСП (2 часа). 1.Обзор пройденного материала 2. Модули форм. План СРС (2 часа). 1.Модули отчетов. 2.Фильтрация записей в форме по значению, выбранному из списка другой формы. 15 неделя Тема занятий: Экспертные системы и системы искусственного интеллекта План лекции (1 час). История искусственного интеллекта. Классификация ИИС. Данные. Знания. Свойства знаний. Классификация знаний. Модели представления знаний. Семантические сети. Экспертные системы. Структура. Области применения. Требования к системе и эксперту. Классификация, этапы и средства разработки экспертных систем. Интеллектуальные пакеты прикладных программ. Машины логического вывода в интеллектуальных информационных системах. Искусственный нейрон, нейронные сети. Классификация. План лабораторного занятия(1 час) Использование объекта Recordset Представление неопределенности знаний и данных План СРСП (2часа). 1 Свойства знаний. 2.Классификация знаний. 3. Модели представления знаний. Семантические сети. 4.Экспертные системы. Структура. Области применения. 5. Требования к системе и эксперту. Классификация, этапы и средства разработки экспертных систем. План СРС (2 часа). 1.Интеллектуальные пакеты прикладных программ. 2.Машины логического вывода в интеллектуальных информационных системах. 3.Искусственный нейрон, нейронные сети. Классификация. Список литературы Основная литература: Аймичева Г.И., Акимова С.М. Учебный курс «Microsoft Access 2000», 2002.-354с. Астахова И.Ф. SQL в примерах и задачах. – Мн., 2002.-425с. Джудит С. Боуман Практическое руководство SQL. – М., 2001.-561с. Карпова Т. «Базы данных: модели, разработка, реализация» Учебник для вузов 1-е изд. 2002 – 304 с. Келли Д. Самоучитель Access 2000. СПб: Издательство «Питер», 2001. Крёнке Д. Теория и практика построения баз данных. 9-е изд. – СПб.: Питер, 2005 – 859 с.: ил. – (Серия «Классика computer science»). Нортон Дж., Андерсен В. Разработка приложений в Access 97. СПб: Издательство «Питер», 1999.-572с. Сорокин А. В. Delphi. Разработка баз данных. - СПб.: Питер, 2005. -754с. Хомоненко А.Д., Цыганков В.М, Мальцев М.Г. Базы данных: Учебник для высших учебных заведений / Под ред. Проф. А.Д.Хомоненко. – 4-е изд., доп. и перераб. – СПб.: КОРОНА принт, 2004. – 736 с. Дополнительная литература: Дарахвелидзе П. Г., Марков Е. П. Программирование в Delphi 7. — СПб.: БХВ-Питербург, 2003.-649с. Малыхина М.П. Базы данных: основы, проектирование, использование. - СПб.: БХВ - Петербург,2004.–512с. Мамаев Е.В. Microsoft SQL Server 2000. – СПб.: БХВ – Петербург, 2005. – 1280 с. Мишенин А.И. Теория экономических информационных систем. - М., 1999.-758с. Мансурова М.Е. Компьютерное окружение: Учебное пособие. – Алматы: Издательство ТОО «PRINTS», 2004.-824с. 6.Хомоненко А.Д. Delphi 7 Учебник для высших учебных заведений / Под ред. проф. А.Д. Хомоненко. – 4-е изд., доп. и перераб. – СПб.: КОРОНА принт, 2004.-651с. Содержание основных тем курса Лекция № 1 Тема: Базы данных и файловые системы Исторически сложилось 2 направления использования вычислительной техники: 1.Проведение вычислительных задач, решение сложных математических задач, которые нельзя выполнить вручную. Появились первые внешние носители на магнитных лентах, которые обеспечивали последовательный доступ. Магнитные барабаны – произвольный доступ (небольшой объем памяти). Магнитные ленты имели больший объем памяти, но доступ по времени был очень длительный. Магнитные диски совместили: появилась возможность хранить большие объемы информации и получать быстрый доступ к ним. Революционным подходом стала разработка централизованной системы управления файлами. Файл - поименованная область внешней памяти, в которую можно записывать и считывать данные. Правила именования файла, строка данных файла зависит от конкретной системы управления файлами и от типа файла. Система управления файлами берет на себя решение задач: Распределение внешней памяти. Отображение имен файлов. Соответствующие адреса внешней памяти. Обеспечение доступа к данным. Структура файла: Во всех современных компьютерах основными устройствами внешней памяти являются магнитные диски с подвижными головками. Они служат для хранения файлов. Такие магнитные диски представляют собой пакеты магнитных пластин, между которыми на рычаге двигается несколько магнитных головок. Шаг движения пакета головок является дискретным и каждому положению пакета головок логически соответствует цилиндр магнитного диска. На каждой поверхности цилиндр высекает дорожку так, что каждая поверхность содержит число дорожек равное числу цилиндров. При разметке диска (то есть специальных действий, предшествующих использованию диска), каждая дорожка размечается на одно и то же количество блоков так, чтобы в каждый блок можно было записать по максимуму одно и тоже число байт. Таким образом, для произведения обмена с магнитным диском на уровне аппаратуры нужно указать: Номер цилиндра. Номер поверхности. Номер блока на соответствующей дорожке. Число байтов, которые необходимо записать от начала блока. 2. Применение вычислительной техники для решения информационных задач. Информационные системы, которые начинали предъявлять свои требования по эффективной организации памяти: уменьшение времени доступа, быстрый поиск. Файлы разных типов: произвольного доступа, последовательного доступа, бинарные. Особенности работы с этими файлами возлагаются на прикладную программу. Появление информационных систем потребовало развития новых методов работы с памятью. Это было связано со сложной структурой данных. Эти данные в информационных системах меняются. Развитие информационных систем показывает, что возникают задачи автоматизации подхода к работе с этой информацией. База данных представляет собой совокупность записей, расположенных в таблице. Поля записей имеют различные типы. Лекция№2 Тема: Функции СУБД. Типовая организация СУБД. К числу основных функций СУБД относятся: Непосредственное управление данными во внешней памяти. Управление буферами оперативной памяти. Управление транзакциями. Ж  урнализация.Поддержка языков БД. (1) Обеспечение необходимых структур внешней памяти как для хранения данных непосредственно входящих в БД, так и для служебных целей (для ускорения доступа к данным). (2) СУБД работает с БД больших размеров (больше оперативной памяти). Скорость доступа к БД будет существенно зависеть от времени обращения к внешней памяти. Способом реального увеличения скорости является буферизация данных в оперативной памяти и в развитых СУБД поддерживается собственный набор буферов оперативной памяти с собственной дисциплиной замены буфера. (3) Транзакция – процедура обращения к БД и получение ответа. Последовательность операций над БД, рассматриваемой СУБД как единое целое. Либо транзакция успешно выполняется СУБД и фиксируется изменение БД, либо ни одно из этих изменений не отражается на состоянии БД. Транзакции обеспечивают поддержание логической целостности баз данных. Транзакциям присущи 3 свойства: Атомарность (выполняет все входящие в транзакцию операции или не одной). Сериализуемость (отсутствует взаимное влияние выполняемых в одно и тоже время транзакций). Долговечность (даже крах системы не приводит к утратам зафиксированных результатов транзакций). Под сериализацией параллельно выполняющихся транзакций понимается такой порядок планирования работы, при котором суммарный эффект смеси транзакций эквивалентен эффекту последовательного их выполнения. Сериальный план выполнения смеси транзакций это такой план, который обеспечивает выполнение смеси транзакций для каждого пользователя, по инициативе которого образована транзакция и при этом присутствие других транзакций остается незамеченным. Существует несколько способов реализации алгоритмов сериализации. Эти алгоритмы основаны на синхронизации захватов объектов баз данных. (4) Одним из основных требований, которые предъявляются к СУБД, является надежность хранения информации во внешней памяти. Под надежностью хранения данных СУБД понимается, что СУБД должна быть в состоянии восстановить данные в последнее согласованное состояние после любого аппаратного или программного сбоя. Есть несколько подходов к повышению надежности СУБД. Первый из них связан с состоянием избыточности хранения данных. Для этих целей используется журнал изменения баз данных. Журнал – особая часть системы управления БД, которая недоступна пользователям и поддерживается с особой тщательностью. Иногда ведется 2 журнала, которые располагаются на дисках. В разных СУБД изменения БД журнализуются на разных уровнях. Иногда запись в журнале соответствует некоторой логической операции изменения БД, а иногда внутренние операции модификации страницы внешней памяти. В некоторых системах поддерживаются оба метода. В некоторых системах поддерживаются оба метода. Во всех случаях поддерживается стратегия, упреждающая записи в журнал. Самая простая ситуация по восстановлению – индивидуальный откат транзакций. При мягком сбое во внешней памяти, основной части БД, могут находиться объекты, модифицированные транзакциями. Могут отсутствовать объекты, модифицированные транзакцией, которые в момент сбоя завершились. При соблюдении протоколов упреждающей стратегии записи во внешней памяти журнала должна гарантированно находиться запись, относящаяся к модификации объектов. Цель процесса восстановления в этом случае будет сводиться к следующим действиям: первоначально производится откат незавершенных транзакций, а потом повторно воспроизводятся те операции завершенных транзакций, результаты которых не отображены во внешней памяти. Для восстановления БД после жесткого сбоя используют журнал и архивную копию БД. Архивная копия БД - это полная копия БД к моменту заполнения журнала. К сохранению журнала предъявляются повышенные требования. ( 5 ) В ранних СУБД одновременно поддерживалось несколько языков. Выделялись два языка: язык определения схем БД (SDL) и язык манипулирования данных (DML). SDL – Schema Definition Language DML – Data Manipulation Language SDL служил главным образом для определения логической структуры БД, которой она представлялась пользователю. DML содержал набор операторов манипулирования данными. В современной СУБД поддерживается как правило единый интегрированный язык, который содержит все необходимые средства для работы с БД начиная от ее создания и обеспечивающая пользовательский интерфейс. Стандартным является SQL. SQL – Structured Query Language Язык SQL сочетает преимущества языков SDL и DML и реализует их функции. SQL содержит специальные средства определения ограничения целостности БД. Ограниченные целостности хранятся в специальных таблицах каталогов. Обеспечение контроля целостности БД производится на языковом уровне. При компиляции операторов модификации БД компилятор SQL на основании имеющихся в БД ограничений целостности генерирует программный код. Лекция №3 Тема: Архитектура БД Архитектура БД тесно связана с архитектурой информационных систем. В настоящее время перспективной архитектурой является архитектура клиент – сервер. Эта архитектура предполагает наличие компьютерной сети и включает корпоративную БД. Классификация СУБД. К СУБД относятся следующие виды программных комплексов: Полнофункциональные Серверы БД Клиенты БД Средства разработки программ работы с БД Полнофункциональные СУБД представляют собой традиционные системы управления БД, которые первоначально создавались для больших машин, а потом их перенесли на мини-машины и персональные. Из числа современных БД, находящихся в эксплуатации, полнофункциональные СУБД являются самыми многочисленными и мощными. MS Access относит к этим БД. (1) Полнофункциональные БД характеризуются развитым интерфейсом, который позволяет с помощью команд меню выполнять основные действия с БД. Меню БД: Создать и модифицировать структуры таблиц; Вводить данные; Формировать запросы; Разрабатывать отчеты, выводить их на печать. Для создания отчетов и запросов не обязательно программирование. Удобно пользоваться языком QBE (формировки и запросов по образцу). Некоторые системы имеют в качестве вспомогательных и дополнительных средств средства проектирования и средства case-технологии. (2) Серверы БД предназначены для организации центров обработки данных в сетях ЭВМ. Количество данных сетей возрастает. Серверы БД реализуют функции управления БД, запрашиваемые другими клиентскими программами обычно с помощью языка программирования SQL. Пример SQL-серверных БД – MS SQL Server. (3) В роли клиентских программ для серверов БД в общем случае могут использоваться различные программы - полнофункциональные СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры, программы электронной почты. При этом элементы пары клиент-сервер могут принадлежать одному или разным производителям программного обеспечения. (4) Средства разработки программ работы с БД могут использоваться для создания разновидностей следующих программ: Клиентских; Серверов БД и их отдельных компонентов; Пользовательских приложений. Обычно разработки программ первого и второго видов малочисленны. По характеру использования СУБД делят на персональные и многопользовательские. Персональные СУБД обеспечивают возможность создания персональных БД и недорогих приложений, работающих с ними. Персональные приложения могут выступать в качестве клиентской части многопользовательской СУБД. Многопользовательские СУБД включают сервер БД и клиентскую часть и, как правило, могут работать в неоднородной вычислительной среде с разными ЭВМ и ОС. К многопользовательским СУБД относятся Oracle и Informix. По используемой модели данных СУБД как и БД классифицируются на иерархические, сетевые, объектно-ориентированные, реляционные и т.д. Некоторые могут относиться сразу к нескольким видам, т.е. они поддерживают несколько моделей данных. С точки зрения пользователя СУБД реализует функции хранения, изменения (пополнения, редактирования и удаления) и обработки информации, а так же разработки и получения различных выходных элементов. Для работы с хранящейся в БД информацией СУБД предоставляет программным пользователям следующие два типа языков: язык описания данных и язык манипулирования данными. Введение в реляционные БД Реляционная модель данных некоторой предметной области – это набор отношений, которые изменяются во времени. При создании информационной системы совокупность отношений позволяет хранить данные об объектной области и моделировать связи между ними.
Отношение является важнейшим понятием и представляет собой двумерную таблицу, содержащую некоторые данные. Сущность есть объект любой природы, данные о которой хранятся в БД. Данные о сущностях хранятся в отношении. Атрибуты представляют собой свойства, характеризующие сущность. В структуре таблицы каждый атрибут именуется и ему соответствует заголовок столбца таблицы. Математические отношения можно описать следующим образом: D1, D2, … , Dn. Тогда отношение R есть множество упорядоченных картежей  Dk. k=1,n. dk – атрибут, Dk – домен отношения R.Таблица «Сотрудник»
Формально если представить атрибуты отношения, то получится новое отношение. Если это реляционная БД, то перестановка не приводит к образованию нового отношения. Домен представляет собой множество всех возможных значений определенного атрибута отношения. Отношение «Сотрудник» включает 4 домена – ФИО, Отдел, Должность, Дату рождения. Каждый домен образует значение одного типа данных. Например, числового или символьного. Отношение «Сотрудник» содержит 3 картежа. Картеж рассматриваемого отношения состоит из четырех элементов, каждый из которых выбирается из соответствующего домена. Каждому картежу соответствует строка таблицы. Схема отношения представляет собой список имен атрибутов. Множество собственных картежей отношения часто называют отношением содержимого или телом отношения. Первичным ключом называют атрибут отношений, который однозначно идентифицирует каждый из его картежей. Ключ может быть составным (сложным), т.е. состоять из нескольких атрибутов. Каждое отношение имеет комбинацию атрибутов, которая может служить ключом. Существование этой комбинации гарантируется тем, что отношение - это множество, которое не содержит одинаковых элементов (картежей). Ключи обычно используются для достижения следующих целей: Исключение дублирования значений ключевых атрибутов. Остальные атрибуты в расчет не берутся. Для упорядочивания картежей. Ускорение работы с картежами отношения. Организация связывания таблицы. Пусть в отношении R1 имеется не ключевой атрибут А, значения которого являются значениями ключевого атрибута В отношения R2. Тогда говорят, что отношение R1 является внешним ключом. Поскольку не всякой таблице можно поставить соответствие отношения, рассмотрим условия, выполнение которых позволяет таблицу считать отношением. Все строки таблицы должны быть уникальными, т.е. не может быть строк, содержащих одинаковые первичные ключи. Имена столбцов таблицы должны быть различны, а значения их – простыми. Не допустима группа значений в одном столбце одной строки. Все строки одной таблицы должны иметь одну структуру, которая соответствует именам и типам столбцов. Порядок размещения строк в таблице может быть произвольным. Лекция №4 |