Лабораторные работы по дисциплине  «Б А З Ы   Д А Н Н Ы Х» 

Методические указания предназначены для подготовки студентов по специальности 22.02 «Автоматизированные системы обработки информации и управления» и включают в себя описание четырех лабораторных работ, направленных на практическое освоение языков запросов и определения данных реляционных и сетевых систем баз данных. Настоящие лабораторные работы целесообразно использовать в качестве начального цикла работ по дисциплине, предшествующего работам по концептуальному, логическому и физическому проектированию систем баз данных.

Лабораторные работы рассчитаны на выполнение на персональных ЭВМ типа IBM PC/XT, /AT в среде операционной системы MS DOS; использованы программные средства реляционной СУБД типа ORACLE и сетевой СУБД db_VISTA.

  СВЕДЕНИЯ  О ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТАХ

Настоящие лабораторные работы предназначены для практического освоения языков запросов и описания данных, а также технологии обработки информации в системах баз данных (БД), основанных на реляционном и сетевом подходах. Для обработки реляционной БД используется язык SQL, являющийся стандартом de facto среди реляционных языков запросов; для обработки сетевой БД используются языки манипулирования и описания данных на основе предложений CODASYL. Используемые языки допускают применение как в интерактивном режиме, так и в среде включающего языка программирования. SQL более удобен для диалоговой обработки, ориентирован на высокоуровневую спецификацию запроса и не требует высокой квалификации пользователя; язык сетевой БД более пригоден для использования в среде языка программирования, ориентирован на навигацию в БД и требует от программиста знания тонкостей организации данных и манипулирования ими.

Для реализации лабораторных работ на персональной ЭВМ типа IBM PC в среде операционной системы MS DOS используются две системы управления базами данных (СУБД): реляционная с языком SQL - СУБД ORACLE; сетевая на основе модели CODASYL - СУБД db_VISTA. Данные СУБД широко используются не только на персональных компьютерах, но и на больших ЭВМ, рабочих станциях и супермини-ЭВМ типа VAX.

Лабораторные работы рассчитаны на использование двух заранее спроектированных и заполненных БД - реляционной и сетевой. Предметная область и содержание БД одинаковы; способы организации и обработки данных - различны. Ниже приведена неформальная спецификация требований к информационному сод

 

 

 

 

Рис.3

 

г) для преподавателя с индивидуальным номером 70013 найти и выдать перечень должностей, занимаемых им при участии в НИРах;

д) найти и выдать фамилии и ученые звания нескольких преподавателей, имеющих лекционную нагрузку по какому-либо предмету более 80 часов;

е) найти и выдать нагрузку преподавателя с индивидуальным номером 70013: названия предметов, объемы проводимых им занятий; найти и выдать преподавателей, работающих с ним по какому-либо одному из предметов;

ж) найти и выдать фамилии и номера групп студентов, которые получали какие-либо оценки по предметам, лектором по которым был преподаватель с индивидуальным номером 70013.

Вариант 2:

а) см. запрос а) для Варианта 1;(0:259)

б) найти и выдать информацию о предметах, шифры которых изменяются в пределах «ВТ01» - «ВТ99»;

в) найти и выдать всю имеющуюся в БД информацию о предметах в алфавитном порядке по названиям предметов;

г) для предмета с шифром «ВТ07» найти и выдать все известные БД даты контроля успеваемости;

д) найти и выдать названия какого-либо предмета, лекции по которому читаются преподавателем, ведущим также лабораторные и практические занятия;

е) найти и выдать фамилии и ученые степени преподавателей, ведущих занятия по предмету с шифром «ВТ07»; найти и выдать названия предметов, лекции по которым читаются тем же преподавателем, что и лекции по «ВТ07»;

ж) найти и выдать названия НИР, в проведении которых принимают участие преподаватели, ведущие лабораторные занятия по предмету «ВТ07».

Вариант 3:

а) см. запрос а) для Варианта 1;(0:4)

б) найти и выдать информацию о студентах, номера студенческих билетов которых изменяются в пределах «833А001» - «833А999»;

в) найти и выдать всю имеющуюся в БД информацию о студентах группы 933;

г) для студента с номером студенческого билета «833А002» найти и выдать все известные БД даты контроля успеваемости и полученные оценки;

д) для какого-либо студента, участвующего в проведении НИР, выдать название и сроки ее проведения;

е) найти и выдать названия предметов, по которым студентом с номером студенческого билета «833А002» получены какие-либо оценки; найти и выдать фамилии студентов, получивших такие же оценки по тем же предметам;

ж) найти и выдать названия предметов, в проведении занятий по которым участвует преподаватель, являющийся руководителем НИР, в которой принимает участие студент с номером студенческого билета «833А002».

Вариант 4:

а) см. запрос а) для Варианта 1;(0:13)

б) найти и выдать информацию о НИРах, шифры которых изменяются в пределах «АСОИУ-01» - «АСОИУ-99»;

в) найти и выдать всю имеющуюся в БД информацию о НИРах, упорядоченную по возрастанию стоимости работ;

г) для НИР с шифром «АСОИУ-70» найти и выдать фамилии и номера групп всех студентов, участвующих в ее проведении;

д) для какой-либо НИР, являющейся работой-компонентой, найти и выдать название комплексной НИР;

е) найти и выдать фамилии, ученые степени, должности и месячные оклады преподавателей, участвующих в проведении НИР с шифром «АСОИУ-14»; найти и выдать названия НИР, в которых участвует кто-либо из преподавателей, участвующих в НИР «АСОИУ-14»;

ж) найти и выдать названия предметов, лабораторные занятия по которым проводят преподаватели, участвующие в проведении НИР с шифром «АСОИУ-14».

Рекомендации по выполнению.

Вызовите утилиту интерактивного доступа IDA СУБД db_VISTA. Установите необходимые параметры обработки (однопользовательский режим работы, максимальное число одновременно открытых файлов - по необходимости) и откройте БД для доступа. Последовательно выполните в интерактивном режиме запросы по вариантам, зафиксируйте корректную последовательность операций обработки и используемые структуры управления, а также фрагменты информации, полученной в ответ на запрос из БД.

 

Логическая схема учебной БД для сетевой СУБД db_VISTA

 

database example{

data file «example.d01» contains system,subject,student,teacher, research,stage;

data file «example.d02» contains advancement,teaching, participation;

key  file «example.k01» contains sb_shfp,curd_num,group_num, course,tch_id,degree,rs_shfp;

key  file «example.k02» contains dept,customer,job;

 

/* Предмет */

record subject{

unique key char sb_shfp[4]               ; /* шифр                               */

char     sb_name[160]                         ; /* название                          */

int       lect_vol                                  ; /* объем лекций                 */

int       lab_vol                                               ; /* объем лабораторных      */

int       pract_vol                                ; /* объем практ./занятий     */

}

 

/* Студент */

record student{

unique key char card_num[8]                        ; /* номер студ. Билета        */

key      char     group_name[5]           ; /* номер группы                 */

key      int        course                         ; /* курс                                 */

char     std_name[30]                         ; /* фамилия                          */

char     std_surname[20]                    ; /* имя                                   */

char     std_patr_name[30]                 ; /* отчество                          */

}

 

/* Преподаватель */

record teacher{

unique key long tch_id                      ; /* личный номер                */

char     tch_name[30]                         ; /* фамилия                          */

char     tch_surname[20]                    ; /* имя                                   */

char     tch_patr_name[30]                 ; /* отчество                          */

key char degree[30];                          /* ученая степень                */

key char dept[160]                            ; /* кафедра                           */

}

 

/* Н И Р */

record research{

unique key char rs_shfp[20]              ; /* шифр                               */

char     rs_name[160]                         ; /* название                          */

long     rs_start_date                          ; /* даты начала и конца      */

long     rs_finish_date                        ; /* формат: ГГММДД          */

long     rs_price                                   ; /* стоимость                        */

key char customer[80]                                   ; /* заказчик                          */

}

 

Рис.4 ( Начало )

 

Логическая схема учебной БД для сетевой СУБД db_VISTA ( продолжение )

 

/* Этап */

record stage{

char     sg_name[80]                           ; /* название                                     */

long     sg_start_date                          ; /* даты начала и конца                  */

long     sg_finish_date                                   ; /* формат: ГГММДД                     */

long     sg_price                                  ; /* стоимость                                   */

}

 

/* Успеваемость */

record advancement{

int       mark                                       ; /* оценка                                         */

long     exam_date                              ; /* дата контроля: ГГММДД          */

char     exam_kind[40]                       ; /* вид контроля                              */

}

 

/* Проведение занятий */

record teaching{

int       tch_lect_vol                           ; /* объем лекций                             */

int       tch_lab_vol                            ; /* объем лабораторных                 */

int       tch_pract_vol                         ; /* объем практ.занятий                 */

}

 

/* Участие */

record participation{

char     job[80]                                               ; /* научная должность                    */

long     prt_start_date                         ; /* даты включения и завер-          */

long     prt_finish_date                       ; /* шения: ГГММДД                       */

int       month_salary                          ; /* месячный оклад                         */

}

 

/* Перечень предметов */

set subject_list{

order               ascending                                           ;

owner             system                                                ;

member           subject            by sb_name                ;

}

 

/* Перечень студентов */

set student_list{

order               ascending                                           ;

owner             system                                                ;

member           student                       by group_num                        ;

}

 

/* Перечень преподавателей */

set teacher_list{

order               ascending                                           ;

owner             system                                                ;

Рис.4 ( Продолжение )

Логическая схема учебной БД для сетевой СУБД db_VISTA ( продолжение )

 

member           teacher                        by dept          ;

}

 

/* Перечень Н И Р */

set research_list{

order               descending                             ;

owner             system                                    ;

member           research           by rs_price      ;

}

 

/* По предмету студенты */

set subject_to_students{

order               last                                          ;

owner             subject                                    ;

member           advancement                          ;

}

 

/* Студент по предметам */

set student_to_subjects{

order               last                                          ;

owner             student                                               ;

member           advancement                          ;

}

 

/* По предмету преподаватели */

set subject_to_teachers{

order               descending                             ;

owner             subject                                    ;

member           teaching          by tch_lect_vol;

}

 

/* Преподаватель по предметам */

set teacher_to_subjects{

order               descending                             ;

owner             teacher                                               ;

member           teaching          by tch_lect_vol;

}

 

/* Участники студенты */

set students_in_research{

order               last                                          ;

owner             research                                  ;

member           student                                               ;

}

 

 

Рис.4 ( Продолжение )

 

Логическая схема учебной БД для сетевой СУБД db_VISTA ( окончание )

 

/* Компоненты Н И Р */

set parts_of_research{

order               descending                                         ;

owner             research                                              ;

member           research           by rs_price                  ;

}

 

/* Этапы Н И Р */

set stages_of_research{

order               ascending                                           ;

owner             research                                  ;           ;

member           stage               by sg_start_date         ;

}

 

/* Руководство */

set management{

order               last                                                     ;

owner             teacher                                                           ;

member           research                                              ;

}

 

/* Преподаватель в НИРах */

set teacher_in_researches{

order               last                                                     ;

owner             teacher                                                           ;

member           participation                                       ;

}

 

/* Преподаватели в НИР */

set research_to_teacher{

order               last                                                     ;

owner             research                                              ;

member           participation                                       ;

}

ис.4 ( Окончание )

 

При подготовке к лабораторной работе по литературе следует иметь ввиду, что терминология, принятая в db_VISTA, несколько отличается от терминов, используемых CODASYL. Ниже приведены наиболее важные термины-синонимы: структурная диаграмма (диаграмма Бахмана, сетевая диаграмма), сингулярный набор (системный набор, SYSTEM-набор), ключ БД (адрес БД).

Пример: найти и выдать фамилии преподавателей, читающих лекции по предметам, по которым студент с номером студенческого билета 833А002 получил отличные оценки.

/* Булевские переменные faili принимают значение «истина» в случае

завершения поиска в БД неудачей */

/* Поиск и получение сведений о студенте с номером билета 833А002 */

Record_find( STUDENT , student.card_num=’833А002’ );

Record_get;

print( student.card_num , student.std_name );

 

/* Назначение найденной записи о студенте текущим владельцем типа

набора СТУДЕНТ ПО ПРЕДМЕТАМ*/

 

Currency_owner_record( STUDENT_TO_SUBJECTS );

 

/* Поиск первого члена типа набора СТУДЕНТ ПО ПРЕДМЕТАМ текущего владельца */

 

Set_first( STUDENT_TO_SUBJECTS );

while not( fail1 ) begin

Record_get;

if advancement.mark=5 then begin

 

/* Назначение текущей записи текущим членом типа набора

ПО ПРЕДМЕТУ СТУДЕНТЫ*/

 

Currency_member_record( SUBJECT_TO_STUDENTS );

 

/* Поиск владельца текущего члена типа набора ПО ПРЕДМЕТУ СТУДЕНТЫ */

 

Set_owner( SUBJECT_TO_STUDENTS );

 

/* Назначение текущей записи текущим владельцем типа набора

ПО ПРЕДМЕТУ ПРЕПОДАВАТЕЛИ */

 

Currency_owner_record( SUBJECT_TO_TEACHERS );

 

/* Поиск первого члена типа набора ПО ПРЕДМЕТУ ПРЕПОДАВАТЕЛИ

текущего владельца*/

 

Set_first( SUBJECT_TO_TEACHERS );

while not( fail2 ) begin

Record_get;

if teaching.tch_lect_vol > 0 then begin

 

/* Назначение текущей записи текущим членом типа набора

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ПО ПРЕДМЕТАМ */

 

Currency_member_record( TEACHER_TO_SUBJECTS );

/* Поиск владельца текущего члена типа набора ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ПО ПРЕДМЕТАМ */

 

Set_owner( TEACHER_TO_SUBJECTS );

Record_get;

print( teacher.tch_name )

end

 

/* Поиск следующего члена типа набора ПО ПРЕДМЕТУ ПРЕПОДАВАТЕЛИ

текущего владельца */

 

Set_next( SUBJECT_TO_TEACHERS )

end

end

 

/* Поиск следующего члена типа набора СТУДЕНТ ПО ПРЕДМЕТАМ текущего

владельца */

Set_next( STUDENT_TO_SUBJECTS )

end

 

Содержание отчета: для каждого запроса: исходная формулировка запроса; текст запроса: операции над сетевой БД включаются в текст программы обработки БД на некотором универсальном языке программирования или псевдоязыке; для наиболее сложных запросов - блок-схема программы обработки БД; фрагмент информации, полученной в ответ на запрос.

Лабораторная работа N 4

ОБНОВЛЕНИЕ СЕТЕВОЙ БАЗЫ ДАННЫХ   C O D A S Y L

Цель работы:

1          Разработка и реализация запросов на обновление учебной базы данных (БД) на основе сетевого языка манипулирования данными;

2          Практическое освоение языков описания и манипулирования данными на основе предложений CODASYL.

Задание:

Для всех вариантов: выполнить операции добавления, модификации и удаления информации, указанной в пп. 1-а, 2-а и 3-а соответствующего варианта лабораторной работы N 2.

Рекомендации по выполнению и содержание отчета: см. соответствующий материал по лабораторной работе N 3.

Рекомендуемая литература

1.         Грей П. Логика, алгебра и базы данных. - М., Машиностроение, 1989. - 359с.

2.         Дейт К. Руководство по реляционной СУБД DB2. - М., Финансы  и статистика, 1988. - 320с.

3.         Уэйт М., Прата С., Мартин Д. Язык Си: руководство для начинающих. М., Мир, 1988. - 512с.

4.         Олле Т.В. Предложения КОДАСИЛ по управлению базами данных. - М., Финансы и статистика, 1981. - 286с.

5.         Ульман Дж. Основы систем баз данных. - М., Финансы и статистика,1983. - 334с.

6.         Цехановский В.В., Яковлев С.А. Автоматизированные банки данных. Л., ЛЭТИ, 1984.

7.         Цикритзис Д., Лоховски Ф. Модели данных. - М., Финансы и статистика, 1985. - 344с.

 

Приложение

Основные функции интерактивной обработки базы данных сетевой СУБД db_VISTA

Последовательность команд меню	Название функции		Краткое описание
Администрирование БД
Open	Открытие БД		Открывается выбранная БД с одним из возможных типов доступа: ·      разделяемый (многопользовательский); ·      привилегированный; ·      однопользовательский.
Access	Доступ к открытой БД		Вызывается меню команд доступа к БД (см.далее).
Initialize	Инициализация БД		Инициализируется БД, открытая для привилегированного доступа; разрушается содержимое БД.
Close	Закрытие БД		Закрывается открытая БД.
Parameters	Назначение параметров обработки		Назначаются параметры, в т.ч. путь к файлам БД, максимальное число открытых файлов и пр.
Quit	Выход		Выход из утилиты интерактивной обработки БД.
Манипулирование записями
Access Record			Вызывается меню команд обработки записи.
Доступ по ключевому полю
Scan		Просмотр записей по ключу	Для указанного ключа просматриваются и отображаются значения экземпляров соотв. типа записи.
Find		Поиск записей по ключу	Для указанного ключа и его значения отыскивается и отображается соотв. запись.
Next		Поиск следующей записи по ключу	Для указанного ключа отыскивается и отображается запись, ассоциированная со следующим значением ключа.
Prev		Поиск предыдущей записи по ключу	Для указанного ключа отыскивается и отображается запись, ассоциированная с предыдущим значением ключа.
Доступ по адресу БД
Get		Получение записи по адресу БД	Отображается запись, расположенная по указанному адресу БД.
Обработка записи
Enter		Ввод записи	Вводится запись с помощью команд меню Отображение/Ввод.
Modify		Модификация текущей записи	Модифицируется текущая запись с помощью команд меню Отображение/Ввод.
Delete		Удаление текущей записи	Удаляется текущая запись с помощью команд меню Отображение/Ввод.

 

 

Последовательность команд меню	Название функции	Краткое описание
Манипулирование набором
Set		Вызывается меню команд обработки набора
Навигация с использованием наборов
Scan	Просмотр набора	Для указанного типа набора просматриваются и отображаются все записи-члены, связанные с текущим владельцем набора
Owner	Просмотр текущего владельца	Для указанного типа набора отыскивается владелец текущей записи
First	Поиск первого члена	Для указанного типа набора отыскивается первый член, связанный с текущим владельцем
Next	Поиск следующего члена	Отыскивается следующий член набора, если ранее использовался поиск первого или предыдущего членов.
Last	Поиск последнего члена	Для указанного типа набора отыскивается последний член, связанный с текущим владельцем
Prev	Поиск предыдущего члена	Отыскивается предыдущий член набора, если ранее использовался поиск последнего или следующего членов.
Обработка набора
Connect	Включение записи в набор	Текущая запись включается в набор текущего владельца указанного типа набора.
Discon	Исключение записи из набора	Текущая запись исключается из набора текущего владельца указанного типа набора.
Total	Отображение числа членов набора	Отображается число членов, входящих в набор текущего владельца указанного типа набора.
Обработка таблицы текущих
Currency		Вызывается меню команд обработки таблицы текущих
Изменение текущего владельца
Owner Record	на текущую запись	БД-адрес текущего владельца указанного типа набора заменяется на БД-адрес текущей записи
Owner Owner	на текущего владельца	БД-адрес текущего владельца предварительно указанного типа набора заменяется на БД-адрес текущего владельца указываемого типа набора.
Owner Member	на текущего члена	БД-адрес текущего владельца предварительно указанного типа набора заменяется на БД-адрес текущего члена указываемого типа набора.

 

 

 

Последовательность команд меню	Название функции	Краткое описание
Owner Change	на адрес БД	БД-адрес текущего владельца указанного типа набора заменяется на непосредственно указываемый БД-адрес.
Изменение текущего члена
Member Record	на текущую запись	БД-адрес текущего члена указанного типа набора заменяется на БД-адрес текущей записи.
Member Owner	на текущего владельца	БД-адрес текущего члена предварительно указанного типа набора заменяется на БД-адрес текущего владельца указываемого типа набора.
Member Member	на текущего члена	БД-адрес текущего члена предварительно указанного типа набора заменяется на БД-адрес текущего члена указываемого типа набора.
Member Change	на адрес БД	БД-адрес текущего члена указанного типа набора заменяется на непосредственно указываемый БД-адрес.
Изменение текущей записи
Record Owner	на текущего владельца	БД-адрес текущей записи заменяется на БД-адрес текущего владельца указываемого типа набора.
Record Member	на текущего члена	БД-адрес текущей записи заменяется на БД-адрес текущего члена указываемого типа набора.
Record Change	на адрес БД	БД-адрес текущей записи заменяется на непосредственно указываемый БД-адрес.
Прочие операции с текущими
Auto_set	Переключение автоматического включения	Включается/выключается режим автоматического включения нового вводимого экземпляра записи во все возможные типы наборов всех текущих владельцев.
Display	Отображение таблицы текущих	Отображаются сведения из таблицы текущих: для текущей записи тип записи и БД-адрес; для каждого набора - БД-адреса текущего владельца и текущего члена.

C О Д Е Р Ж А Н И Е

Общие сведения о лабораторных работах                                                                                              3

Лабораторная работа N 1. Поиск в реляционной базе данных с использованием языка SQL 5

Лабораторная работа N 2. Обновление реляционной базы данных с использованием языка SQL                                                                                                                                                         11

Лабораторная работа N 3. Поиск в сетевой базе данных на основе модели CODASYL      13

Лабораторная работа N 4. Обновление сетевой базы данных на основе модели CODASYL         21

Библиографический список                                                                                                                     21

Приложение. Основные функции интерактивной обработки базы данных сетевой СУБД db_VISTA                                                                                                                                     22