МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»

 

Кафедра Юнеско по НИТ

 

Рабочая программа по курсу

 

“Компьютерные науки”

 

для специальности 010101 «Математика»

 

 

 

Факультет

Математический

Курс

2

Семестр

4

Лекции

36 часов

Лаб. занятия

36 часов

Экзамен

4 семестр

Всего часов

72 часа

 

 

Составитель: доцент, к.ф.-м.н. Стуколов С.В.

 

 

 

 

 

 

Кемерово, 2008г.

 

Рабочая программа дисциплины “Компьютерные науки” Федерального компонента цикла ЕН.Ф.01 составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности «математика»

 

 


1.Пояснительная записка

Рабочая программа соответствует Государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по специальности «математика».

Курс знакомит студентов с фундаментальными понятиями баз данных и систем управления базами данных, а также с принципами проектирования баз данных.

Актуальность и причины ведения учебной дисциплины обусловлены использованием реляционных баз данных практически во всех информационных системах.

Студенты второго курса уже имеют навыки работы в Windows и приложениях под Windows. В связи с этим обучение языку SQL в приложении SQL+ не вызывает затруднений. Так как студенты уже получили необходимые сведения и знания по алгебре множеств и математической логике, то на основании этих знаний легко усваивается теоретический материал курса.

В рамках курса рассматриваются различные классы систем управления базами данных, особое внимание уделяется реляционным базам данных. В лекционном курсе излагаются основные понятия и методы организации реляционных баз данных и манипулирования ими, а также описываются базовые подходы к проектированию реляционных баз данных. Вводится понятие реляционной модели данных, обсуждаются структурная, манипуляционная и целостная составляющие модели. Обсуждаются важные аспекты теории баз данных, связанные с функциональными зависимостями. Описываются процесс проектирования реляционных баз данных на основе принципов нормализации, а также подходы к проектированию реляционных баз данных с использованием диаграммных семантических моделей данных.

На лабораторных занятиях, проходящих в компьютерных классах, студенты изучают операторы языка SQL, выполняют семестровое занятие по созданию собственной БД.

Цель курса:

 изучение теоретических основ проектирования баз данных, характеристик современных СУБД, языковых средств, средств автоматизации проектирования БД, современных технологий организации БД, а также приобретение навыков работы в среде конкретных СУБД.

В результате изучения дисциплины студенты должны

знать:

основные понятия и подходы к построению БД, языки описания и манипулирования данными, технологии организации БД.

уметь:

построить модель предметной области и создать соответствующую ей базу данных, организовать ввод информации в базу данных, формулировать запросы к БД, получать результатные документы,

владеть навыками:

 работы в конкретной СУБД (Oracle).

 

 


2.Тематический план

 

Курс "Математический анализ"
Специальность 01.01.01
 математика

 N

Название и содержание разделов, тем, модулей

Общий объем в час.

лекций

лабор.

Формы  контроля

 

Третий семестр

 

 

 

Семестровое задание

1

Базы данных и файловые системы

2

2

0

 

2

Функции СУБД. Организация нереляционных БД (инвертированные списки, иерархические и сетевые). 

2

2

0

 

3

Базовые понятия реляционной модели данных

2

2

0

 

4

Целостность реляционных данных

2

2

0

 

5

Базисные средства манипулирования реляционными данными: реляционная алгебра и реляционное исчисление.

4

4

0

 

6

Элементы языка SQL.

42

6

36

Контрольные работы

7

Нормальные формы отношений

4

4

0

 

8

Семантические модели БД. ER – моделирование

4

4

0

Коллоквиум по темам 1-8

9

Транзакции и целостность баз данных

2

2

0

 

10

Параллельная работа транзакций

2

2

0

 

11

Журнализация БД.  Восстановление БД после сбоев

2

2

0

 

12

СУБД в архитектуре “клиент - сервер”.  Распределенные БД.

2

2

0

 

13

Пример проектирования конкретной БД.

2

2

0

 

 

 

72

36

36

экзамен

 

3. Содержание дисциплины

План лекционных занятий

 

1.  Базы данных и файловые системы.

Понятия “база данных”, ”система управления базами данных”. Основные отличия от файловых систем.  Назначение и функции базы данных. Потребности информационных систем.

2.  Функции СУБД. Организация нереляционных БД (инвертированные списки, иерархические и сетевые).

Основные функции СУБД, типовая организация СУБД. «Нереляционные» базы данных. Их сильные и слабые стороны.  

3.  Базовые понятия реляционной модели данных

Основные части реляционной модели данных: структурная, целостная, манипуляционная. Типы данных, домены, кортежи, атрибуты, отношения. Свойства отношений.

4.  Целостность реляционных данных.

Null-значения. Первичный и внешний ключи. Целостность сущностей. Целостность по ссылкам.  Общие принципы поддержания целостности данных в реляционной модели. 

5.  Базисные средства манипулирования реляционными данными: реляционная алгебра и реляционное исчисление.

Реляционная алгебра и реляционное исчисление.  Основные и специальные операции реляционной алгебры.  Замкнутость операций.  Условия совместности реляционных операций.

6.  Элементы языка SQL.

Операторы SQL. Операторы определения объектов БД, операторы манипулирования данными. Структура SELECT-запроса. Реализация операций реляционной алгебры средствами SQL.

7.  Нормальные формы отношений.

Этапы разработки БД, критерии оценки качества логической модели данных. Функциональные зависимости. Аномалии обновления. Первая, вторая и третья  нормальные формы. Декомпозиция без потерь.

Нормальные формы более высоких порядков: нормальная форма Бойса-Кодда, четвертая и пятая нормальные формы. Алгоритм нормализации отношений.

8.  Семантические модели БД. ER – моделирование.

Семантическая и физическая модели базы данных.  Модель Чена.  Стандартные элементы ER-диаграмм.  Нормальные формы и модель сущность-связь. Пример разработки простой ER-модели.

9.  Транзакции и целостность баз данных.

Определение транзакции. Классификация ограничений транзакций.

10.            Параллельная работа транзакций.

Проблемы параллельной работы транзакций. Методы борьбы с проблемами параллельной работы транзакций.

11.            Журнализация БД.  Восстановление БД после сбоев.

Журнализация выполнения транзакций СУБД. «Жесткие» и «мягкие» сбои.  Архивация и восстановление базы данных.

12.            СУБД в архитектуре “клиент - сервер”.  Распределенные БД.

Архитектура «клиент-сервер». Распределенные базы данных. Распределенные транзакции.

13.            Пример проектирования конкретной БД.

Анализ предметной области в рамках поставленной задачи.  С чего начать проектирование базы данных?  ER-диаграмма и структуры таблиц – реализация модели базы данных.  Скрипты.  Как сдавать семестровую работу?

 

План лабораторных занятий

1.     Введение в программу SQL*Plus.                                    2 часа

2.     Введение в структурированный язык запросов SQL.     2 часа

3.     Выборка данных (выборка всех строк таблицы).           2 часа

4.     Выборка данных (ограничения на количество выбираемых строк).                                                                                            4 часа

5.     Встроенные функции языка SQL.  Однострочные функции.  Групповые функции.                                                4 часа

6.     Выборка данных из нескольких таблиц.                         2 часа

7.     Выборка данных с помощью подзапросов.                    2 часа

8.     Определение переменных времени выполнения в среде SQL*Plus.                                                                                    2 часа

9.     Создание таблиц.                                                              2 часа

10.            Манипулирование данными в таблицах.                    2 часа

11.            Работа с транзакциями.                                                         2 часа

12.            Словарь базы данных ORACLE.                                          2 часа

13.            Изменение таблиц и ограничений                               2 часа

14.            Последовательности, представления, индексы.          2 часа

15.            Разработка учебной БД.                                                        4 часа

Итого         :         36 часов

 

5. Учебно-методические материалы по дисциплине

Учебники, учебные пособия и монографии

1.     Мейер М. Теория реляционных баз данных. М.: Мир, 1987. - 608 с.

2.     Дейт К. Введение в системы баз данных. М.: Наука, 1980

3.     Ульман Д. Основы систем баз данных. - М.: Финансы и статистика, 1983. - 334 с.

4.     Хансен Г., Хансен Д. Базы данных: разработка и управление. Пер. с англ. – М.: БИНОМ, 2000. 704с.

5.     Грабер М. SQL. Справочное руководство. – М.: Лори, 2001. 643с.

6.     Гудов А.М., Шмакова Л.Е. Введение в язык структурированных запросов SQL / Учебное пособие. – Кемерово, Кемеровский госуниверситет, 2001.- 118с.

7.     Кириллов В.В. Структуризованный язык запросов (SQL). - СПб.: ИТМО, 1994. - 80 с.

8.     Кириллов В.В. Основы проектирования реляционных баз данных. Учебное пособие. - СПб.: ИТМО, 1994. - 90 с.

 

 

Электронные учебные пособия

1. Гудов А.М. Введение в язык структурированных запросов SQL http://oldunesco.kemsu.ru/metod/sql/index.html

2. Зеленков Ю.А. Введение в базы данных. http://www.mstu.edu.ru/education/materials/zelenkov/toc.html

3. Пушников А.Ю. Введение в системы управления базами данных

http://citforum.ru/database/dblearn/index.shtml

4. Кузнецов С.Д. Основы современных баз данных

http://citforum.ru/database/osbd/contents.shtml

5. Кузнецов С.Д. Введение в реляционные базы данных

http://www.intuit.ru/department/database/rdbintro/

6. Полякова Л.Н. Основы SQL

http://www.intuit.ru/department/database/sql/