Databázové systémy. Přednáška 1

Transkript

1 Databázové systémy Přednáška 1

2 Vyučující Ing. Martin Šrotýř, Ph.D. K614 Místnost: K311 Telefon: Konzultační hodiny: Dle domluvy

3 Databázové systémy 14DATS 3. semestr rozsah: 1+1, zimní semestr zakončení: klasifikovaný zápočet počet kreditů: 2

4 Obsah předmětu Základní pojmy Normální formy Vazby Datová integrita Základy relační algebry Nerelační databáze

5 Harmonogram předmětu Sudý týden Lichý týden Téma Úvod, základní pojmy, ER model Normální formy, kandidátní klíče Modelování vztahů Datová integrita + základy relační algebry Relační vs. Nerelační databáze Datová kvalita, GUI, opakování, diskuse Test teorie

6 Podmínky zápočtu Písemný test z teorie / možnost opravy (nejpozději do ) Max. 10b (min. 5b) 5 otázek po 2b Realizace praktické databáze Zodpovědět dotazy nad databází 3 možné pokusy Max. 10b (min. 5b) Ve zkouškovém období vypsané termíny

7 Bodové ohodnocení - stupnice A B C D E bodů bodů bodů bodů bodů

8 Literatura Skripta DATABÁZOVÉ SYSTÉMY PRO DOPRAVNÍ APLIKACE ČVUT, FD, Jeřábek, Kaliková, Kalika, Krčál, Krčálová, 2010 Internet Přednášky / cvičení Sharepoint H: Weby vyučujících

9 Organizace semestru Docházka přednášek nepovinná Docházka cvičení nepovinná Písemka: / Kontrola semestrální práce (cvičení) Další změny vyhrazeny info přes MMS Dotazy

10 Databázové systémy

11 Co je relační databáze? Nástroj pro efektivní a spolehlivé ukládání informací a manipulace s nimi efektivita + spolehlivost: ochrana dat před nahodilou ztrátou či poškozením data nesmí spotřebovávat víc prostředků, než je nezbytně nutné schopnost načtení dat rozumným způsobem a za přijatelné rychlosti

12 Terminologie relačních databází Databázový systém Aplikaci tvoří formuláře a sestavy, s nimiž pracuje uživatel Db.stroj není součástí databáze Databáze obsahuje fyzickou implementaci schématu a dat Prostor problému je dobře definovaná část reálného světa Datový model je myšlenkový popis daného prostoru problému Databázové schéma popisuje datový model vůči databázi

13 Prostor problému

14 Terminologie Prostor problému - modelovaná část reálného světa. Pozor na nutné omezení na konkrétní, dobře definovanou množinu objektů a jejich vzájemných vztahů.

15 Datový model entity, atributy, domény a vztahy Entita Zákazník Jméno Příjmení Adresa Telefon Entita Prodejce Jméno Příjmení Zařazení Plat Doména atributu Barva: červená zelená modrá Entita Produkty Číslo produktu Kategorie Váha Barva Váha: kg

16 Terminologie Datový model - myšlenkový (konceptuální) popis prostoru problému. Definice entit, atributů, omezení entit, popis vztahů mezi entitami např. E-R model (Entity Relationship Diagram)

17 Diagram entit a vztahů (E-R diagram) Objednávka Zaměstnanec pořídí objednávku Datum obj. Č.obj. Č.prodejce Zaměstnanec Zákazník Příjmení Č.zaměstn. Jméno

18 Terminologie Databázové schéma - definice fyzického rozvržení systému tzn. seznam implementovaných tabulek a pohledů (jde opět o myšlenkové schéma tzn. datový model vyjádřený v pojmech, pomocí kterých je již popisujeme vůči db.stroji = relační model dat

19

20 Terminologie Databáze - jakmile db.stroji vysvětlíme, jak mají data vypadat, stroj vytvoří určité fyzické objekty, do nichž se ukládají data.!! Databáze = sjednocení vytvořené struktury a vlastních dat!! Tj. fyzické tabulky, definované pohledy, dotazy, procedury a pravidla pro ochranu dat.

21 Terminologie Databázový stroj - mechanismus, provádějící vlastní fyzickou manipulaci s daty - ukládání na disk a opětovné načtení

22 Terminologie Aplikace - Skládá se z formulářů a sestav, s nimiž pracuje uživatel Jaký produkt si dnes koupíte?

23 Modely pro ukládání a manipulaci s daty Relační model dat Hierarchický model dat Hvězdicový model dat Síťový model dat atd.

24 Relační model dat Vychází z matematických principů odvozených z teorie množin a predikátové logiky definuje: strukturu dat (způsob,jakým je možné data reprezentovat) integritu dat (způsob ochrany dat) manipulaci s daty (operace,které můžeme nad daty provádět)

25 Vlastnosti relačních db. systémů Všechna data se dají reprezentovat v pravidelně uspořádaných strukturách s řádky a sloupci = relace Všechny hodnoty v databázi jsou skalární (v každé konkrétní pozici se vyskytuje právě jedna hodnota) operace v db se provádí vždy nad celou relací, výsledkem je jiná relace = uzávěr

26 Relační model - pokračování Model neurčuje, jak mají být data fyzicky implementována, jde o pomyslnou reprezentaci dat Relace může mapovat fyzickou tabulku, ale též může vyjadřovat pouze určitá vypočtená pole, která se fyzicky nikam neukládají

27 Relace = množina záznamů relací může být cokoliv, co je uspořádáno do struktury řádků a sloupců a co obsahuje skalární hodnoty existence relace je nezávislá na její fyzické reprezentaci

28 Vektor souřadnic Relace - příklad Atribut Záhlaví Produkt: Cena (Kč): Hmotnost (kg): Spínací špendlík Nášivka Opasek Tělo Boty

29 Relace Jeden řádek = vektor hodnot (souřadnic) Počet řádků = kardinalita relace Sloupec ve vektoru souřadnic = atribut Počet atributů v relaci = stupeň relace Obor hodnot = druh dat, které atribut prezentuje

30 Relace Relace je v podstatě množina, tj. prvky množiny jsou jednoznačně identifikovatelné, tzn. že nesmí obsahovat 2 či více stejných záznamů (řádků) Relace je neuspořádaná (čísla řádků nemají smysl) Podmínkám relace vyhovuje i prázdná relace

31 Datový model: E-R model (Entity Relationship Diagram) Myšlenkový popis daného prostoru problému Základní prvky: entity atributy domény (obory hodnot) vztahy

32 Entity Entita = objekt reálného světa, který je schopen nezávislé existence a je jednoznačně odlišitelný od ostatních objektů, tedy: entita je cokoliv, o čem v systému potřebujeme uchovávat nějaké informace seznam entit patří k první fázi návrhu datového modelu

33 Entity - pokračování Sestavení seznamu entit: rozhovory s klientem, prohlídka dokumentace, formulářů, výkazů, atd. seznam entit nutno prověřit, aby byl úplný a konzistentní (pozor na:opakované E, dvojice E) možnost definování podtypů entit konkrétní (např. výrobky) x abstraktní entity (např. vztahy)

34 Atributy O každé entitě evidujeme určité skutečnosti = tzv. atributy entity Př.: ENTITA: Zákazník ATRIBUTY: Jméno Adresa Povolání Stav

35 Strategie návrhu entit a jejich atributů Začít požadovaným výsledkem a neudělat návrh složitější, než musí nezbytně být Na jaké otázky má databáze odpovídat? Výsledný model musí být natolik flexibilní, aby dokázal odpovědět i na otázky kladené v budoucnu Cenou za vysokou flexibilitu bývá vyšší složitost systému

36 Strategie návrhu - pokračování Hledejte výjimky (výjimečné situace) umět identifikovat všechny výjimky systém je třeba navrhnout tak, aby co nejvíce výjimek dokázal zvládnout sám bez obtěžování uživatele vypustit nepravděpodobné výjimky z důvodu velké nákladnosti zpracování (např. šlechtické tituly)

37 Strategie návrhu - pokračování Správně rozlišit ENTITY a ATRIBUTY Př. Adresa může být modelována jako jediná entita s atributy : ulice, PSČ, město, stát,.. Nebo můžeme každou položku modelovat jako samostatnou entitu.

38 Domény Doména = obor hodnot, popisuje typ dat, které daný atribut reprezentuje Obor hodnot tvoří množinu všech přípustných platných hodnot, které smí atribut obsahovat Obor hodnot - logický pojem (např. věk, vzdělání) Datový typ - fyzický pojem (např. text, číslo)

39 Domény - pokračování Obor hodnot (doména) je spojení datového typu a validačního (ověřovacího) pravidla, které ověřuje platnost hodnoty. Typově kompatibilní domény = mají vzájemně porovnatelné hodnoty!! Ani Microsoft Jet ani SQL Server nemají vestavěnu podporu domén, znají pouze datové typy tzn. umožní porovnat nesprávné údaje

40 Vztahy Tj. vztahy definované mezi entitami = asociace mezi entitami Stupeň vztahu = počet entit účastnících se vztahu (unární, binární, ternární) Vztah mezi 2 entitami (binární): 1:1 (př. zaměstnanec x výplatní páska) 1: více (př. zaměstnanec x faktury) více : více (př. student x předmět, zam. x klient)

41 Účast entity ve vztahu 1. Úplná - pokud entita nemůže existovat bez účasti ve vztahu 2. Částečná - entita může existovat i bez účasti ve vztahu Př.: Zaměstnanec -- Prodejce Zaměstanec může být i něčím jiným, jeho účast ve vztahu s prodejcem je nepovinná Ale prodejce je vždy zaměstnancem, jeho účast je povinná

42 Diagram entit a vztahů (E-R diagram) Objednávka Zaměstnanec pořídí objednávku Datum obj. Č.obj. Č.prodejce Zaměstnanec Zákazník Příjmení Č.zaměstn. Jméno

43 E-R diagram: vysvětlivky Jedna Více Nula nebo jedna Nula nebo více

44 E-R diagram: vysvětlivky ENTITA VZTAH ATRIBUT

45 KONEC