Стажировка-2015. Разработка. Занятие 2. Основы реляционных баз данных

Стажировка-2015

Основы реляционных баз данных

Занятие 2


База данных – определений много, в основном, по признакам (логическая связанность, обработка на ЭВМ и т.д.)

Определения


Система управления базами данных (СУБД) – программная система для создания и управления базами данных



Реляционная модель – модель, основанная на реляционной алгебре (алгебра отношений на кортежах)



Примеры реляционных СУБД:1. Oracle2. Postgres3. MySQL4. MS SQL5. SQLite



Схема реляционной БД:1. Таблицы – физическое представление отношений (столбцы – атрибуты, строки – кортежи)

Реляционные БД


Схема реляционной БД:2. Внешние файлы – для больших объемов данных (чаще бинарных) 3. Индексы – уникальные, поисковые4. Ограничения - первичные и внешние ключи, формульные



Программный код в реляционных СУБД:1. Триггеры – для реакции на события2. Хранимые процедуры и функции – произвольные алгоритмы обработки данных



Первичный ключ (primary key):основной ключ таблицы, уникальный как следствие, может быть простым и составным (несколько столбцов)



Внешний ключ (foreign key):столбцы таблицы, значения которых являются подмножеством первичного ключа другой таблицы



Нормальная форма:набор свойств отношений, для уменьшения логической противоречивости данных (1-НФ, 2-НФ, 3-НФ – самая распространенная)



Department:idname

Пример БД в 3-й нормальной форме


Group:idnamedepartment_id



Chair:idnamedepartment_id



Student:idfirst_namelast_namegroup_idchair_id



Structured query language (SQL) – язык написания запросов к реляционной БД

SQL


Варианты SQL:1. ANSI SQL 2. Oracle-диалект (Oracle SQL)3. Postgres-диалект4. MySQL-диалект

SQL


Data description language (DDL):1. create/drop – database, table, index, constraint 2. alter – database, table, index, constraint

SQL


Все дальнейшие примеры для выполнения на MySQL 5.x



Создание БД:create database `omsu` character set utf8collate utf8_general_ci;

SQL


Таблица «Факультет»:

create table `Department`( id int(20) not null, name varchar(50) not null, primary key(id)) engine=InnoDB character set=utf8;

SQL


Индекс на таблицу «Факультет»:

create unique index `Department_unique` on Department(name);

SQL


Таблица «Группа»:

create table `Group`( id int(20) not null, name varchar(50) not null, department_id int(20) not null, primary key(id), foreign key (department_id) references Department(id)) engine=InnoDB character set=utf8;

SQL


Индекс на таблицу «Группа»:

create unique index `Group_unique` on Group(department_id, name);

SQL


Data modeling language (DML):1. insert/update/delete – модификация данных 2. select – построение множества кортежей по декларативному запросу (query)

SQL


Вставка в таблицу «Факультет»:

insert into Department(id, name)values (1, ‘ИМИТ’), (2, ‘Физический’);

SQL


Вставка в таблицу «Группа»:

insert into Group(id, name, department_id)values (1, ‘ММ-01’, 1), (2, ‘Ф-05-О’, 2), (3, ‘МП-01’, 1);

SQL


Запрос к таблице «Факультет»:

select name from Department;

ИМИТФизический

SQL


Запрос к таблице «Группа»:

select g.*from Group g inner join Department d on g.department_id = d.idwhere d.name = ‘ИМИТ’;

1, ММ-013, МП-01

SQL


Структура запроса:select <описание кортежа>from <список таблиц>[where <условия на исходные>][group by <список столбцов>][having <условия на группировку>]][order by <список столбцов>]

SQL


Пример:select d.name, count(g.id)from Group g inner join Department d on g.department_id = d.idwhere d.name like ‘%И%’group by d.namehaving count(g.id) > 1order by d.name;

ИМИТ, 2

SQL


Соединение таблиц – получение декартова произведения таблиц, ограниченного условием соединения

Соединения


Пример:

select *from Group g, Department dwhere g.department_id = d.id;

1, ММ-01, 1, ИМИТ2, ФФ-01-О, 2, Физический3, МП-01, 1, ИМИТ



Алгоритмы соединения таблиц:1. вложенными циклами (nested loops) – самый универсальный2. хэшированием3. слиянием сортированных списков



Виды соединений:

1. внутреннее – inner join2. внешнее – outer join 2.1 левое – left join 2.1 правое – right join 2.3 полное – full join3. перекрестное – cross join (то же, что ‘,’ в примере выше)



Пример:

select c.namefrom Student s right join Chair c on s.chair_id = c.idwhere s.chair_id is null;

При отсутствии нужной строки в таблице «Студент», на ее месте будет кортеж из null



Подзапрос:вложенный запрос в другом запросе, может быть внутри любого DML-оператора

Подзапросы


Результат подзапроса в where используется:1. в операциях сравнения (скаляр)2. принадлежность/не принадлежность кортежа множеству – in/not in3. непустота/пустота множества – exists/not exists



Пример:

select c.namefrom Chair cwhere not exists ( select null from Student s where s.chair_id = c.id);



Операции с результатами запросов:1. distinct – исключение повторов2. union [all] - объединение3. intersect – пересечение4. except – исключение строк 2-го множества из 1-го



Минусы нормализации – изменения состава атрибутов приводят к изменениям структуры таблиц и существующих данных, соединения таблиц медленны

Денормализация БД


Денормализация – снижение уровня нормализации чаще всего за счет сохранения результата соединения таблиц



Student:idfirst_namelast_namegroup_idchair_namedepartment_name



Минус денормализации – может быть избыточность данных, может нарушиться целостность при модификации данных



Среди преимуществ называются:1. отсутствие схемы данных и миграций2. возможности горизонтального масштабирования

Однако зачастую недостатки все портят (о них позже)

NoSQL БД


Использование JSON в реляционных БД – совмещаем гибкость и надежность

Подробнее позже

Современные тенденции


Для дальнейшего изучения:1. хорошие упражнения по SQL2. хорошие лекции по БД


http://sql-ex.ru/learn_exercises.php?Lang=0

http://www.lektorium.tv/lecture/?id=13352


Email: [email protected]: anna_tarasenkoWeb: 7bits.ru

Вопросы?

http://7bits.ru/

Education

Стажировка-2015. Разработка. Занятие 2. Основы реляционных баз данных