Основы баз данных

 
 
 
 
 
 
 
М. А. Кузниченко 
 
 
ОСНОВЫ БАЗ ДАННЫХ 

 
 
Учебно-методическое пособие 
 
 
2-е издание, стереотипное 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва 
Издательство «ФЛИНТА» 
2022 

УДК 004.65
ББК 32.97 
        К89 

 
Научный редактор 
 
Подсобляева О. В., кандидат экономических наук, доцент кафедры  
программного обеспечения Орского гуманитарно-технологического института 
(филиала) ОГУ 
 
Рецензенты 
 
Попов А. С., кандидат педагогических наук, доцент, заведующий кафедры  
программного обеспечения Орского гуманитарно-технологического института 
(филиала) ОГУ; 
 
Финк И. В., преподаватель высшей категории,  
заместитель директора по учебно-информационным технологиям ГАПОУ  
«Орский нефтяной техникум им. Героя Советского Союза  
В. А. Сорокина» 
 
 
Кузниченко М. А.  
К89   Основы баз данных : учебно-методическое пособие / М. А. Куз-
ниченко. – 2-е изд., стер. – Москва : ФЛИНТА, 2022. – 102 с. – 
ISBN 978-5-9765-5139-8. – Текст : электронный. 
 
В учебном пособии изложены теоретические основы организации реляционных 
баз данных, приведены примеры выполнения практических заданий 
по обработке табличных данных, предложен перечень практических 
заданий по разделам общепрофессиональных дисциплин, связанных с изу-
чением баз данных. 
Учебное пособие предназначено для обучающихся по специальностям 
укрупненной группы 09.00.00 Информатика и вычислительная техника. 
УДК 004.65 
ББК 32.97 
 

 
 
 
 
ISBN 978-5-9765-5139-8                                      © Кузниченко М. А., 2022 
© Издательство «ФЛИНТА», 2022 

Содержание 

 

Введение …………………………………………………………………
4

1 Инфологическое моделирование …………………………………….
6

1.1 Диаграмма «сущность-связь» …………………………………
6

1.2 Практические задания …………………………………………
13

2 Реляционная модель данных …………………………………………
16

2.1 Базовые принципы ………………………………………..........
16

2.2 Определения ……………………………………………………
17

2.3 Практические задания …………………………………………
22

3 Реляционная алгебра ………………………………………………….
23

3.1 Операции реляционной алгебры ……………………………...
23

3.2 Практические задания …………………………………………
28

4 Функциональные зависимости между атрибутами ………………… 32

4.1 Избыточное дублирование информации ………………..........
32

4.2 Типы функциональных зависимостей …………………..........
36

4.3 Практические задания …………………………………………
37

5 Теория нормализации ………………………………………………… 41

5.1 Нормальные формы ……………………………………………
41

5.2 Свойство соединения без потерь (ССБП) ……………………. 50
5.3 Алгоритм нормализации к ЗНФ ………………………………
55

5.4 Практические задания …………………………………………
56

6 Язык запросов SQL …………………………………………………… 61

6.1 Введение в SQL ………………………………………………...
61

6.2 Запрос на выборку данных ……………………………………. 63
6.3 Предикаты ……………………………………………………… 68
6.4 Вычисление в SQL-запросах …………………………….......... 69
6.5 Группировка в SQL запросах …………………………………. 71
6.6 Практические задания …………………………………………
75

7 SQL-запросы на модификацию данных ………………………..........
78

7.1 Синтаксис ………………………………………………………
78

7.2 Практические задания …………………………………………
81

8 Вложенные SQL-запросы …………………………………………….
84

8.1 Правила формирования вложенных запросов ………….......... 84
8.2 Практические задания …………………………………………
87

9 SQL-запросы на создание таблиц ……………………………………
89

9.1 Синтаксис ………………………………………………………
89

9.2 Практические задания …………………………………………
94

10 Защита информации в базах данных ……………………………….
96

Библиографический список …………………………………………….
100

ВВЕДЕНИЕ 
 
Предметом учебно-методического пособия являются базы дан-
ных, без основательного знакомства с которыми в наше время невоз-
можно быть не только квалифицированным программистом, но даже 
и грамотным пользователем персональных компьютеров. 
Как показывает опыт, знания основ баз данных являются фун-
даментом для освоения множества профессиональных дисциплин бу-
дущих программистов. Поэтому важно сформировать у обучающихся 
профессиональные навыки и компетенции по эффективному управ-
лению данными. Это в первую очередь касается дисциплин профес-
сионального цикла «Базы данных», «Технология разработки и защи-
ты баз данных», «Основы проектирования баз данных», «Управление 
и автоматизация баз данных». 
В пособии не рассматривается какая-либо конкретная система 
управления базами данных (СУБД), излагаемый материал в равной 
степени относится к любой современной системе. Знание концепту-
альных основ проектирования баз данных и организации запросов 
позволит будущему специалисту IT-сферы свободно ориентироваться 
в большом многообразии современных СУБД, с которыми ему при-
дется столкнуться в своей профессиональной деятельности. 
Весь материал в методическом пособии разбит на девять глав, в 
каждой из которых сначала приводятся краткие теоретические сведе-
ния по рассматриваемой теме и примеры решения задач, а затем – 
практические задания, которые студенты могут выполнять на практи-
ческих занятиях совместно с преподавателем или самостоятельно.  
Первая глава посвящена одному из начальных этапов разработ-
ки приложений баз данных – построению инфологической модели 
будущей базы данных в виде диаграммы «сущность-связь». 
Вторая глава содержит основы реляционной модели данных, ба-
зовые принципы, понятия и определения.  
В третьей главе рассматривается один из базовых механизмов 
манипулирования данными – реляционная алгебра. Приводятся опи-

сание каждой операции реляционной алгебры и наглядное их приме-
нение к наборам данных.  
Четвёртая глава посвящена изучению функциональных зависи-
мостей между атрибутами отношения, что лежит в основе теории 
нормализации и влияет существенным образом на ликвидацию избыточности 
хранения данных. 
В пятой главе излагаются принципы теории нормализации, на 
которых основан классический подход к проектированию реляционных 
баз данных. Рассматриваются нормальные формы, их ограничения, 
а также алгоритм приведения схемы отношения к третьей нормальной 
форме.  
Шестая глава содержит описание основ языка реляционных баз 
данных SQL, а именно подробно описана организация запросов на 
выборку данных: синтаксис, основные инструкции, допустимые 
стандартом предикаты, возможности использования вычисляемых 
столбцов, группировка и сортировка. 
Запросы, приводящие к изменению хранимой информации, 
называются запросами на модификацию. Их синтаксис, возможности 
и примеры использования приведены в седьмой главе пособия. 
Правила организации и ограничения вложенных SQL-запросов 
содержатся в восьмой главе. Приведены наглядные примеры формирования 
разнообразных вложенных запросов. 
В девятой и десятой главах изложен материал по администрированию 
базы данных средствами языка SQL: создание базы данных, 
создание и модификация таблиц, удаление таблиц и другие механизмы. 

Все темы дополнены списком практических заданий, что позволяет 
студентам закрепить теоретические знания. 

 
 
 
 
 

1 ИНФОЛОГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 
 
1.1 Диаграмма «сущность-связь» 
 
Разработка базы 
данных предполагает 
интеграцию 
данных, 
предназначенных для решения нескольких прикладных задач разных 
пользователей. Соответственно, при интеграции данных должны учитываться 
требования к данным каждого пользователя, основанные на 
его представлении о данных и связях между ними. Далее эти требования 
должны обобщаться в единое представление, которое и будет 
служить основой для построения единой базы данных (рис. 1.1). 
 

 
 
Рис. 1.1 Обобщение представления пользователей о данных 
 
Обобщение представлений всех пользователей о данных называется 
концептуальной 
моделью 
или 
схемой 
базы 
данных 
(БД). Концептуальная модель представляет информационное описание 
предметной области с учетом логических взаимосвязей, поэтому 
её еще называют инфологической (информационно-логической) моделью. 
В модели отсутствуют какие-либо понятия, связанные с ЭВМ, 
памятью ЭВМ, способами размещения данных в памяти ЭВМ, и, по 
сути, это модель только предметной области. 
Для создания базы данных и работы с ней используется система 
управления базами данных (СУБД). Каждая конкретная СУБД под-

держивает определенный вид данных (форматов записей и отноше-
ний), называемый моделью данных СУБД. 
Следующий этап разработки базы данных предполагает выбор 
представления концептуальной модели с помощью модели данных 
конкретной СУБД. Полученное 
таким 
образом 
представле-
ние концептуальной 
модели называется логической 
моделью БД. 
Или, другими словами, логическая модель – это концептуальная схе-
ма, специфицированная в языке конкретной СУБД. Логическая мо-
дель представляет данные и элементы данных вне зависимости от их 
содержания и среды хранения. Далее разработчик системы средства-
ми 
СУБД 
отображает 
полученную 
логическую 
мо-
дель БД в память ЭВМ и определяет методы доступа. Получен-
ное представление данных в памяти ЭВМ называется внутренним 
представлением или структурой хранения. Прикладные программы 
работают с логической моделью, причем каждому пользователю 
представляется подмножество этой логической модели (подсхема), 
отражающее 
его представление о предметной 
области. 
Каж-
дая прикладная программа «видит» и обрабатывает только те данные, 
которые необходимы именно ей. 
Модель данных – это инструмент для представления данных в 
базе данных. Данные становятся моделью, когда обретают некоторую 
структуру. Это зависит от требований предметной области. Предмет-
ная область – это часть реального мира, функции которой полностью 
или частично автоматизируются с помощью программного приложе-
ния или информационной системы. 
Этапы разработки приложения базы данных: 
1) Сбор информации о предметной области: изучение докумен-
тации, входной и выходной информации, должностных инструкций 
сотрудников. Результат – техническое задание. 
2) Инфологическое моделирование: описание организации дан-
ных, информацию о которых следует хранить и обрабатывать в рам-
ках технического задания. 

3) Выбор СУБД: обоснование выбора СУБД, которая будет ис-
пользоваться как инструмент хранения и управления данными в соот-
ветствии с техническим заданием. 
4) Построение схемы базы данных: создание таблиц и связей 
между ними в терминах выбранной СУБД, решение вопросов огра-
ничения целостности данных. 
5) Программная реализация: разработка и отладка программного 
приложения базы данных в соответствии с техническим заданием. 
6) Тестирование: итоговое тестирование программного прило-
жения на соответствие требованиям сформулированным в техниче-
ском задании. 
7) Ввод в эксплуатацию. 
Рассмотрим этап инфологического моделирования, целью кото-
рого является обеспечение наиболее естественных для человека спо-
собов сбора и представления той информации, которую предполага-
ется хранить в базе данных. Основными конструктивными элемента-
ми инфологических моделей являются сущности, связи между ними и 
их свойства (атрибуты). 
Сущность – любой различимый объект, информацию о котором 
необходимо хранить в базе данных. Необходимо различать такие по-
нятия, как тип сущности и экземпляр сущности. Понятие тип сущно-
сти относится к набору однородных личностей, предметов, событий 
или идей, выступающих как целое. Экземпляр сущности относится к 
конкретной вещи в наборе. Например, типом сущности может быть 
Город, а экземпляром – Москва, Орск. 
Атрибут – поименованная характеристика сущности. Его 
наименование должно быть уникальным для конкретного типа сущ-
ности. Атрибуты используются для определения того, какая инфор-
мация должна быть собрана о сущности. Первичный ключ – мини-
мальный набор атрибутов, по значениям которых можно однозначно 
найти требуемый экземпляр сущности. 

Связь – ассоциирование двух или более сущностей. Одно из ос-
новных требований к организации базы данных – это обеспечение 
возможности отыскания одних сущностей по значениям других, для 
чего необходимо установить между ними определенные связи. 
При построении инфологических моделей можно использовать 
язык ER-диаграмм (от англ. Entity-Relationship, т. е. сущность-связь). 
В них сущности изображаются помеченными блоками, атрибуты – 
помеченными овалами, а связи между ними – ненаправленными реб-
рами, над которыми может проставляться степень связи (1 или буква, 
заменяющая слово "много") и необходимое пояснение. 
Между двумя сущностям А и В возможны три вида связей.  
 
Типы связей между сущностями 
 
1) Связь ОДИН-К-ОДНОМУ (1:1): в каждый момент времени 
каждому экземпляру сущности А соответствует 1 или 0 экземпляров 
сущности В (рис. 1.2). 
 
 
  1 
  1 
 
 
 
 
      1         1 
 
 
Рис. 1.2 Связь «один-к-одному» 
 
Одному сотруднику соответствует его анкетная информация: 
место рождения, паспортные данные, ИНН, диплом об образовании и 
другое. Эту редко используемую информацию имеет смысл выделить 
в отдельную таблицу. 
2) Связь ОДИН-КО-МНОГИМ (1:М): одному экземпляру сущности 
А соответствуют 0, 1 или несколько экземпляров сущности В 
(рис. 1.3). 
 
 
 

A
B
Сотрудник
Анкета

1      М 
 
 
 
 
  1 
   М  
 
 
 
 
Рис. 1.3 Связь «один-ко-многим» 
 
Квартира может пустовать, в ней может жить один или несколько 
жильцов. 
3) Связь МНОГИЕ-КО-МНОГИМ (1:М): одному экземпляру 
сущности А может соответствовать несколько экземпляров сущности 
В и, наоборот, одному экземпляру сущности В   может соответствовать 
несколько экземпляров сущности А (рисунок 1.4). 
 
   
   М  
 
М 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
М 
 
     М 
 
 
 
Рис. 1.4 Связь «многие-ко-многим» 
 
Один поставщик может поставлять несколько позиций товаров, 
и один товар может поставляться разными поставщиками. Такая 
связь реализуется опосредованно через промежуточную сущность, 
например, «Поставка». 
Для выявления связей между сущностями необходимо, как минимум, 
определить сами сущности. Но это не простая задача, так как 
в разных предметных областях один и тот же объект может быть 
сущностью, атрибутом или ассоциацией.  
 
 
 
 

A
B
Квартира
Жилец

A
B
АВ

Поставщик
Товар
Поставка

Классификация сущностей 
 
К. Дейт определяет четыре вида сущностей: стержневые, характеристические, 
обозначающие и ассоциативные.  
Стержневая сущность (стержень) – это независимая от других 
сущность, используется для хранения справочных данных, которые 
будут использоваться в других сущностях. 
Характеристическая сущность (характеристика) – это связь вида «
многие-к-одной» или «одна-к-одной» между двумя сущностями. 
Единственная цель характеристики в рамках рассматриваемой предметной 
области состоит в описании или уточнении некоторой другой 
сущности. 
Обозначающая сущность (обозначение) – это связь вида «многие-
к-одному» или «один-к-одному» между двумя сущностями и отличается 
от характеристики тем, что не зависит от обозначаемой 
сущности. 
Ассоциативная сущность (ассоциация) – это связь между двумя 
и более сущностями вида «многие-ко-многим» со стороны «-ко-
многим». На рисунке 1.5 показаны блоки изображения этих сущностей. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 1.5 Графическое представление сущностей 
 
Рассмотрим пример построения инфологической модели базы 
данных «Кафе», где должна храниться информация о блюдах, их 
ежедневном потреблении, продуктах, из которых приготавливаются 

стержень 
характеристика 


обозначение


ассоциация