- •Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "поволжский государственный университет сервиса (пвгус)"
- •Учебно-методический комплекс дисциплины
- •Содержание
- •Введение
- •Рабочая учебная программа дисциплины
- •1.1. Цели и задачи дисциплины
- •1.2.Структура и объем дисциплины
- •1.3. Содержание дисциплины Распределение фонда времени по темам и видам занятий
- •1.4. Требования к уровню освоения дисциплины и формы текущего и промежуточного контроля
- •Перечень вопросов для подготовки к зачету по дисциплине «Информатика»
- •1.5. Содержание индивидуальной работы студента (под руководством преподавателя)
- •2. Учебно-методическое пособие
- •2.1. Конспект лекций
- •Тема 1. Информация и информационные процессы
- •1.1. Системы, образованные взаимодействующими элементами, состояния элементов, обмен информацией между элементами, сигналы
- •1.2 Меры и единицы представления, измерения и хранения информации
- •Синтаксическая мера информации
- •Семантическая мера информации
- •Прагматическая мера информации
- •Единицы измерения информации.
- •1.3 Системы счисления
- •Формы представления чисел
- •Двоичная система счисления
- •Правила выполнения простейших арифметических действий.
- •1.4. Основные понятия алгебры логики. Логические основы эвм.
- •Тема 2. Информационные модели и системы
- •2.1. Информационная модель объекта
- •2.2. Алгоритм и его свойства. Структура алгоритма.
- •Тема 3.Средства и технологии создания и преобразования информационных объектов
- •3.1. Текстовые процессоры
- •3.2. Электронные таблицы
- •3.3. Базы данных
- •Виды моделей данных
- •Классификация баз данных
- •Реляционные базы данных
- •Основные понятия реляционных баз данных
- •3.4. Графические редакторы
- •Тема 4. Компьютер как средство автоматизации информационных процессов
- •4.1. История развития эвм. Понятие и основные виды архитектуры эвм
- •4.2. Состав и назначение основных элементов персонального компьютера. Центральный процессор. Системные шины и слоты расширения
- •4.3. Запоминающие устройства: классификация, принцип работы, основные характеристики
- •4.4. Устройства ввода/вывода данных, их разновидности и основные характеристики
- •4.5. Классификация программного обеспечения. Виды программного обеспечения и их характеристики.
- •4.6. Системное программное обеспечение.
- •4.7. Защита информации.
- •Вредоносные программы
- •Классификация антивирусных программ
- •Тема 5. Средства и технологии обмена информацией с помощью компьютерных сетей (сетевые технологии)
- •5.1. Локальные компьютерныесети.
- •5.2. Базовые сетевые топологии
- •5.3. Сетевое оборудование
- •5.4. Глобальные сети эвм.
- •История
- •Адресация в Интернете
- •5.5. Поисковые информационные системы
- •Тема 6. Основы социальной информатики.
- •2.3. Лабораторный практикум по дисциплине Распределение тем лабораторных занятий по времени
- •Содержание лабораторных занятий лабораторная работа №1. « кодирование информации»
- •Кодирование символьной информации
- •Кодирование графических изображений
- •Лабораторная работа №2. «информация и энтропия»
- •Лабораторная работа №3. «позиционные системы счисления»
- •Краткие теоретические сведения:
- •Формы представления чисел
- •Двоичная система счисления
- •Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления
- •Взаимное преобразование двоичных, восьмеричных и шестнадцатеричных чисел
- •Двоично-десятичная система счисления
- •Лабораторная работа №4. «проектирование алгоритмов. Блок-схема алгоритма»
- •Лабораторная работа №5. «основные приемы работы в microsoft word»
- •Интересное предложение
- •Образец формул
- •Лабораторная работа №6. «Технология создания электронных таблиц в ms Excel»
- •Функции ms Excel
- •Задания для выполнения:
- •Лабораторная работа №7. «основы обработки реляционных баз данных средствами
- •1. 2. Задания для самостоятельной работы
- •Лабораторная работа №8. «Логические основы функционирование эвм»
- •Логические элементы
- •Лабораторная работа №9. «Основы работы с MathCad»
- •Лабораторная работа №10. «информационная безопасность. Основы криптографии»
- •Тулыио целзио тсдизло
- •Современные алгоритмы шифрования
- •Лабораторная работа №11. «Создание одноранговой сети»
- •Требования к оформлению и защите лабораторных работ
- •3. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
- •3.1. Перечень основной и дополнительной литературы
- •3.2 Методические рекомендации для преподавателя
- •3.3. Методические указания студентам по изучению дисциплины
- •3.4. Методические указания для выполнения кОнтрольной работы
- •Варианты заданий для выполнения контрольной работы
- •3.5. Материально-техническое и программное обеспечение дисциплины
- •3.6. Программное обеспечение
- •Поволжский государственный университет сервиса
- •Поволжский государственный университет сервиса
- •Приложение 1
Реляционные базы данных
Э.Ф.Коддом (E.F.Codd) в 1970 впервые сформулировал основные понятия и ограничения реляционной модели. Цели создания реляционной модели формулировались следующим образом:
обеспечение более высокой степени независимости от данных. Прикладные программы не должны зависеть от изменений внутреннего представления данных, в частности от изменений организации файлов, переупорядочивания записей и путей доступа;
создание прочного фундамента для решения семантических вопросов, а также проблем непротиворечивости и избыточности данных. В частности, в статье Кодда вводится понятие нормализованных отношений, т.е. отношений без повторяющихся групп;
расширение языков управления данными за счет включения операций над множествами.
Коммерческие системы на основе реляционной модели данных начали появляться в конце 70-х – начале 80-х годов. В настоящее время существует несколько сотен типов различных РСУБД как для мейнфреймов, так и для микрокомпьютеров, хотя многие из них не полностью удовлетворяют точному определению реляционной модели данных. Примерами РСУБД для персональных компьютеров являются СУБД Access и FoxPro фирмы Microsoft, Paradox и Visual dBase фирмы Borland, а также R:Base фирмы Microrim.
Благодаря популярности реляционной модели многие нереляционные системы теперь обеспечиваются реляционным пользовательским интерфейсом, независимо от используемой базовой модели.
Кроме того, позже были предложены некоторые расширения реляционной модели данных, предназначенные для наиболее полного и точного выражения смысла данных, для поддержки объектно-ориентированных, а также для поддержки дедуктивных возможностей.
Основы реляционной алгебры
Реляционная модель основана на математическом понятии отношения,физическим представлением которого является таблица.Дело в том, что Кодд, будучи опытным математиком, широко использовал математическую терминологию, особенно из теории множеств и логики предикатов.
Отношение – это плоская таблица, состоящая из столбцов и строк.
В любой реляционной СУБД предполагается, что пользователь воспринимает базу данных как набор таблиц. Однако следует подчеркнуть, что это восприятие относится только к логической структуре базы данных, т.е. ко внешнему и концептуальному уровням. Подобное восприятие не относится к физической структуре базы данных, которая может быть реализована с помощью различных структур.
Атрибут- это поименованный столбец отношения.
В реляционной модели отношения используются для хранения информации об объектах, представленных в базе данных. Отношение обычно имеет вид двумерной таблицы, в которой строки соответствуют отдельным записям, а столбцы - атрибутам. При этом атрибуты могут располагаться в любом порядке, независимо от их переупорядочивания, отношение будет оставаться одним и тем же, а потому иметь тот же смысл.
Домен– это набор допустимых значений для одного или нескольких атрибутов.
Домены представляют собой мощный компонент реляционной модели. Каждый атрибут реляционной базы данных определяется на некотором домене. Домены могут отличаться для каждого из атрибутов, но два и более атрибутов могут определяться на одном и том же домене.
Понятие домена имеет большое значение, поскольку благодаря ему пользователь может централизованно определять смысл и источник значений, которые могут получать атрибуты. В результате при выполнении реляционной операции системе доступно больше информации, что позволяет ей избежать семантически некорректных операций. Например, бессмысленно сравнивать название улицы с номером телефона, даже если для обоих этих атрибутов определениями доменов являются символьные строки. Но, например, помесячная арендная плата объекта недвижимости и количество месяцев, в течение которых он сдавался в аренду, принадлежат разным доменам (первый атрибут имеет денежный тип, а второй – целочисленный). Однако умножение значений из этих доменов является допустимой операцией. Как следует из этих двух примеров, обеспечить полную реализацию понятия домена совсем непросто, а потому во многих РСУБД они поддерживаются не полностью, а лишь частично.
Элементами отношения являются кортежи, или строки, таблицы. Кортеж– это строка отношения. Кортежи могут располагаться в любом порядке, при этом отношение будет оставаться тем же самым, а значит, и иметь тот же смысл.
Описание структуры отношения вместе со спецификацией доменов и любыми другими ограничениями возможных значений атрибутов иногда называют его заголовком(или содержанием(intension)). Обычно оно является фиксированным, до тех пор пока смысл отношения не изменяется за счет добавления в него дополнительных атрибутов. Кортежи называются расширением (extension), состоянием (state) или телом отношения, которое постоянно меняется.
Степень отношенияопределяется количеством атрибутов, которое оно содержит.
Отношение только с одним атрибутом имеет степень 1 и называется унарным(unary) отношением (или 1-арным кортежем). Отношение с двумя атрибутами называется бинарным(binary), отношение с тремя атрибутами – тернарным(ternary), а для отношений с большим количеством атрибутов используется термин n-арный(n-ary). Определение степени отношения является частью заголовка отношения.
Количество содержащихся в отношении кортежей называется кардинальностью отношения. Эта характеристика меняется при каждом добавлении или удалении кортежей. Кардинальность является свойством тела отношения и определяется текущим состоянием отношения в произвольно взятый момент.
Альтернативная терминология. Терминология, используемая в реляционной модели, порой может привести к путанице, поскольку помимо предложенных терминов существует еще один. Отношение в нем называется таблицей, кортежи – записями (records), а атрибуты – полями (fields). Эта терминология основана на том факте, что физически СУБД может хранить каждое отношение в отдельном файле. В табл. 6.1. показаны соответствия, существующие между упомянутыми выше группами терминов.
Таблица 6.1. Альтернативные варианты терминов в реляционной модели
Вариант1 |
Вариант2 |
Отношение |
Таблица |
Кортеж |
Запись |
Атрибут |
Поле |
Далее в пособии могут использоваться термины из обоих вариантов.
Фундаментальные свойства отношений (таблиц)
Отношение обладает следующими характеристиками:
оно имеет имя, которое отличается от имен всех других отношений;
каждая ячейка отношения содержит только атомарное (неделимое) значение;
каждый атрибут имеет уникальное имя;
значения атрибута берутся из одного и того же домена;
порядок следования атрибутов не имеет никакого значения;
каждый кортеж является уникальным, т.е. дубликатов кортежей быть не может;
теоретически порядок следования кортежей в отношении не имеет никакого значения. (Однако практически этот порядок может существенно повлиять на эффективность доступа к ним.)
Большая часть свойств отношений происходит от свойств математических отношений реляционной алгебры:
Поскольку отношение является множеством, то порядок элементов не имеет значения. Следовательно, порядок кортежей в отношении несущественен.
В множестве нет повторяющихся элементов. Аналогично, отношение не может содержать кортежей-дубликатов.
Как и при вычислении декартового произведения множеств с простыми однозначными элементами (например, целочисленными значениями), каждый элемент в каждом кортеже должен иметь единственное значение. Однако математическое отношение не нуждается в нормализации. Кодд предложил запретить наличие повторяющихся групп с целью упрощения реляционной модели данных.
В математическом отношении порядок следования элементов в кортеже имеет значение. Например, допустимая пара значений (1, 2) совершенно отлична от допустимой пары (2, 1). Это утверждение неверно для отношений в реляционной модели, где специально оговаривается, что порядок атрибутов несущественен. Дело в том, что заголовки столбцов однозначно определяют, к какому именно атрибуту относится данное значение. Следствием этого факта является положение о том, что порядок следования заголовков столбцов в заголовке отношения несущественен. Однако, если структура отношения уже определена, то порядок элементов в кортежах тела отношения должен соответствовать порядку имен атрибутов.