Міністерство освіти і науки України
Національний університет «Полтавська політехніка імені Юрія Кондратюка»
Кафедра комп’ютерних та інформаційних технологій і систем
Курсова робота
з дисципліни «Бази даних»
Пояснювальна записка
| Студента | 3 | курсу | 303-ТН | групи | |
| напряму підготовки | Комп’ютерних технологій | ||||
| спеціальності | Комп’ютерні науки | ||||
| Литвиненко А.В. | |||||
| (прізвище та ініціали) | |||||
Полтава
2023
ЗМІСТ
Вступ 3
База даних (БД) - це організована колекція даних, яка зберігається та управляється таким чином, щоб дозволити ефективний доступ, управління та оновлення цих даних. Бази даних використовуються для зберігання та організації інформації таким чином, щоб вона була легко доступною та оброблюваною. 3
Основні компоненти бази даних включають: 3
Таблиці (таблички): Таблиці представляють собою структуровані набори даних, організовані у вигляді рядків та стовпців. Кожна таблиця в базі даних містить інформацію про конкретний тип об'єкта, такий як користувачі, товари чи замовлення. 3
Запити: Запити використовуються для вибору, оновлення, вставки або видалення даних в таблицях. Вони дозволяють взаємодіяти з даними та витягувати необхідну інформацію. 3
Форми: Форми служать для введення та відображення даних. Вони спрощують взаємодію користувача з базою даних та дозволяють вводити дані в таблиці. 3
Відносини: Відносини встановлюють зв'язки між таблицями. Наприклад, відносини можуть бути визначені між таблицею користувачів і таблицею замовлень для відображення того, який користувач створив конкретне замовлення. 3
Основна інформація 4
Створення та наповнення БД 24
Висновок 35
Список використаних джерел 38
Вступ
База даних (БД) - це організована колекція даних, яка зберігається та управляється таким чином, щоб дозволити ефективний доступ, управління та оновлення цих даних. Бази даних використовуються для зберігання та організації інформації таким чином, щоб вона була легко доступною та оброблюваною.
Основні компоненти бази даних включають:
Таблиці (таблички): Таблиці представляють собою структуровані набори даних, організовані у вигляді рядків та стовпців. Кожна таблиця в базі даних містить інформацію про конкретний тип об'єкта, такий як користувачі, товари чи замовлення.
Запити: Запити використовуються для вибору, оновлення, вставки або видалення даних в таблицях. Вони дозволяють взаємодіяти з даними та витягувати необхідну інформацію.
Форми: Форми служать для введення та відображення даних. Вони спрощують взаємодію користувача з базою даних та дозволяють вводити дані в таблиці.
Відносини: Відносини встановлюють зв'язки між таблицями. Наприклад, відносини можуть бути визначені між таблицею користувачів і таблицею замовлень для відображення того, який користувач створив конкретне замовлення.
Реляційні бази даних (найпоширеніший тип) використовують мову SQL (Structured Query Language) для роботи з даними. Вони використовують табличну структуру для зберігання інформації і використовують відносини між таблицями для забезпечення цілісності та зв'язності даних. Інші типи баз даних включають NoSQL (не реляційні) бази даних, об'єктно-орієнтовані бази даних та інші.
Нормалізація та Денормалізація: Нормалізація - це процес організації даних у таблицях для уникнення аномалій та забезпечення цілісності. Денормалізація, навпаки, полягає в зменшенні нормалізації для підвищення швидкодії та оптимізації запитів.
Резервне копіювання та Відновлення: Забезпечення резервного копіювання даних для запобігання втраті та можливість відновлення бази даних до попереднього стану.
Реплікація: Використання реплікації для створення копій бази даних для забезпечення високої доступності та надійності.
Масштабованість: Масштабованість бази даних визначається її здатністю працювати ефективно при збільшенні об'єму даних та навантаження.
Хмарні Бази Даних: Хмарні бази даних надають можливість зберігання та обробки даних в хмарних сервісах, що дозволяє отримати доступ до даних з будь-якого місця за умови підключення до Інтернету.
Інтеграція з Іншими Системами: Бази даних часто інтегруються з іншими системами, такими як CRM (Customer Relationship Management), ERP (Enterprise Resource Planning), для обміну та використання даних.
Ці аспекти вказують на різноманітні аспекти та функції баз даних, які забезпечують їхню ефективність та універсальність у сучасних технологічних середовищах.
Основна інформація
Ранні Етапи:
Концепції баз даних почали формуватися в 1950-х роках разом із зростанням використання комп'ютерів. Перші системи управління даними використовувалися для організації та збереження об'ємних даних.
Модель Систем Файлів:
У 1960-1970 роках почали розвиватися системи управління файлами, які забезпечували структуроване зберігання даних. Однак ці системи були складними для управління та обміну інформацією між користувачами.
Модель Реляційних Баз Даних:
В 1970 році Едгар Кодд вперше представив теорію реляційних баз даних, яка лягла в основу стандартів SQL (Structured Query Language). Ця модель використовує табличну структуру та відносини між таблицями для зберігання даних.
Розширення Функціональності:
В 1990-2000 рр. бази даних отримали нові можливості, такі як тригери, процедури, визначення індексів та додаткові типи даних. Розвивалися системи для великих обсягів даних та високої доступності.
Етап Об'єктно-Реляційних Баз Даних:
Об'єктно-реляційні бази даних поєднували переваги реляційних та об'єктно-орієнтованих систем, дозволяючи зберігати складні об'єкти та спадкування. Цей період характеризувався розширенням можливостей SQL та додатком нових функцій.
Рост Біг Даних та NoSQL:
З зростанням обсягів даних було розроблено та впроваджено NoSQL бази даних для ефективної роботи з великими обсягами неструктурованих даних.
Децентралізовані та Блокчейн Бази Даних:
Розробка технологій блокчейн дозволяє створювати децентралізовані бази даних, де кожен блок даних має підпис попереднього блоку, забезпечуючи цілісність та невіддільність даних.
Розширення Можливостей Штучного Інтелекту:
Штучний інтелект стає неодмінною частиною багатьох баз даних, де алгоритми машинного навчання та глибокого навчання використовуються для аналізу та винесення рішень на основі даних.
Розвиток Швидких та Інтерактивних Запитань:
Сучасні бази даних акцентують на оптимізації швидкості виконання запитів, надаючи можливість для швидкої та інтерактивної роботи з великими обсягами даних.
Інтеграція з Блокчейн-Технологіями:
Деякі бази даних розглядають можливості інтеграції з блокчейн-технологіями для створення розподілених та надійних систем зберігання даних.
Автоматизовані Системи Управління Базами Даних (DBMS):
Тенденція до автоматизації управління базами даних для спрощення адміністрування, моніторингу та оптимізації роботи баз.
Розвиток Інтернету 5G та Реального Часу:
Інтернет 5G відкриває нові можливості для обробки та передачі даних в режимі реального часу, що впливає на розвиток баз даних для ефективної обробки потокових даних.
Екосистема Open Source та Розширюваність:
З'являється більше open source рішень та екосистем, які дозволяють розробникам розширювати та модифікувати функціональність баз даних під свої потреби.
Розвиток Quantum-Safe Криптографії:
З урахуванням потенційних загроз квантового обчислювання виникає потреба в розробці систем квантово-стійкої криптографії для захисту даних.
Постійна Оптимізація та Автоматизація Запитань:
Тренд до постійної оптимізації запитань та автоматизації рутинних операцій у базах даних для забезпечення ефективності та продуктивності.
Застосування Blockchain у Сферах Поза Фінансами:
Застосування технології блокчейн розширюється на інші сфери, такі як логістика, охорона здоров'я, галузі, де децентралізована та надійна система зберігання даних є важливою.
Зростання Адаптивних та Самооптимізуючих Баз Даних:
Виникла потреба в системах, які можуть самостійно оптимізувати свою роботу, адаптуючись до змін у завданнях та навантаженні.
Ці нові напрямки дозволяють базам даних ефективно адаптуватися до сучасних викликів та вдосконалюв
Завдання курсової роботи
Теоретичне завдання: Як вирішуються проблеми зі зміною схеми у документ-орієнтованих базах даних?
Практичне завдання: Мережа кав'ярень із кавою, клієнтами та замовленнями.
Постановка задачі
Теоретична постановка задачі:
В документ-орієнтованих базах даних (Document-Oriented Databases) зміна схеми може бути складною, оскільки вони розроблені для зберігання даних у вигляді документів, таких як JSON або BSON. Зазвичай, коли потрібно змінити схему у такій базі даних, можуть виникати наступні проблеми:
Зміна великих обсягів даних: При додаванні, вилученні або зміні структури документів у великих обсягах можуть виникнути проблеми зі швидкістю та продуктивністю бази даних.
Неоднорідність даних: Якщо структура документів змінюється, може виникати неоднорідність у даних, що може ускладнити їх обробку та запити.
Вплив на існуючі документи: Зміна схеми може вплинути на існуючі документи, змінюючи їхню структуру або роблячи деякі дані недоступними або застарілими.
Підтримка сумісності з додатками: Якщо база даних використовується додатками чи програмним забезпеченням, необхідно впевнитися, що зміни не порушать сумісність і не вплинуть на їх роботу.
Зміна схеми в документ-орієнтованих базах даних є важливим аспектом розвитку системи. Під час вирішення проблеми зі зміною схеми в таких базах даних виникають ряд викликів, які потрібно врахувати:
Аналіз впливу зміни: Перш ніж вносити зміни до схеми бази даних, необхідно ретельно проаналізувати їх потенційний вплив на існуючі дані та додатки, які використовують ці дані. Це включає оцінку можливих ризиків для існуючих функцій та ефективності роботи системи.
Стратегія міграції: Важливо розробити стратегію міграції, що включає план змін до схеми та процес перенесення даних. Це може включати підготовку інструментів для конвертації та перетворення існуючих даних у новий формат схеми.
Забезпечення сумісності та доступності: Під час зміни схеми необхідно впевнитися, що дані залишаються доступними та сумісними з додатками, що використовують ці дані. Це може вимагати внесення змін у програмне забезпечення для його адаптації до нової схеми.
Тестування та верифікація: Надійність та цілісність даних після зміни схеми потребує ретельного тестування. Необхідно провести тестування для переконання у правильності перетворень даних та відсутності помилок після внесення змін.
Забезпечення резервного копіювання: Перед внесенням змін до схеми, варто створити резервну копію бази даних для уникнення втрат і можливості відновлення до попереднього стану у разі непередбачених проблем.
Документація та комунікація: Важливо документувати всі зміни у схемі бази даних та їхній вплив на систему. Крім того, комунікація з усіма зацікавленими сторонами є ключовою для успішної реалізації змін та уникнення можливих непорозумінь.
Загальною метою є плавне внесення змін у схему бази даних з мінімальним впливом на функціональність системи та її користувачів.
Оптимізація процесу зміни: Створення механізмів для мінімізації часу зміни схеми та збереження продуктивності системи під час цього процесу. Це включає вдосконалення алгоритмів конвертації даних, що дозволяють швидше та ефективніше виконувати перетворення даних у новий формат.
Моніторинг та планування ризиків: Важливо стежити за ризиками, пов'язаними зі зміною схеми, та розробити план дій для врегулювання можливих проблем. Це включає в себе регулярний моніторинг процесу зміни схеми та планування можливих кроків у разі виникнення проблем або непередбачених ситуацій.
Практична постановка задачі для мережі кав'ярень:
Уявімо мережу кав'ярень, де кожна кав'ярня веде базу даних про свої клієнтів, замовлення та доступну каву. Задачі можуть бути наступними:
Створення бази даних: Розробити структуру бази даних для кав'ярень, яка включає дані про клієнтів (особисті дані, історія замовлень), асортимент кави (види, ціни, наявність) та інформацію про замовлення (що замовлено, коли, де).
Управління замовленнями: Розробити систему для обробки та зберігання замовлень клієнтів: додавання нових замовлень, зміна та видалення існуючих замовлень.
Аналіз даних: Реалізувати можливість аналізу даних щодо популярних замовлень, популярних видів кави, а також аналізу поведінки клієнтів.
Масштабування та оптимізація: Забезпечити можливість масштабування бази даних при рості кількості кав'ярень та обсягу даних, а також оптимізувати запити для швидкого доступу до інформації.
Забезпечення безпеки: Гарантувати безпеку та конфіденційність особистих даних клієнтів та надійність зберігання інформації про замовлення.
Сумісність з додатками та інтеграція: Забезпечити сумісність бази даних з різними додатками, які використовуються в мережі кав'ярень, такими як додатки для замовлення онлайн або програми лояльності для клієнтів.
Управління запасами та постачанням: Розробити систему для ведення обліку запасів кави та інших продуктів, автоматизації процесу замовлення нових запасів в разі необхідності та взаємодії з постачальниками.
Система рекомендацій та персоналізований сервіс: Реалізувати алгоритми для надання рекомендацій клієнтам на основі їхніх попередніх замовлень, вподобань та поведінки.
Мобільний додаток та онлайн-система замовлення: Розробити мобільний додаток для зручного замовлення кави та інших продуктів, інтегровану з системою бази даних, що дозволяє клієнтам замовляти та оплачувати товари онлайн.
Управління програмою лояльності: Розробити систему програми лояльності для клієнтів кав'ярень, яка буде враховувати їхні покупки, надавати знижки чи бонуси та стимулювати повторні відвідування.
Аналіз витрат та ефективності: Створити засоби для аналізу витрат на запаси, продуктивності роботи кожної кав'ярні та оцінки ефективності маркетингових кампаній.
Підтримка резервного копіювання та відновлення даних: Забезпечити систему резервного копіювання, яка регулярно зберігатиме дані для уникнення втрат у разі виникнення проблем з базою даних.
Розв'язання цих практичних задач вимагатиме ретельного проектування структури бази даних, її розгортання, налаштування та постійного удосконалення з урахуванням потреб мережі кав'ярень та їх клієнтів.
Розділ 1 Теоретичне питання: Як вирішуються проблеми зі зміною схеми у документ-орієнтованих базах даних?
Проблеми зі зміною схеми в документ-орієнтованих базах даних вирішуються через ретельне планування, аналіз впливу змін, вдосконалення процесів та міграції даних. Ось деякі основні способи вирішення цих проблем:
Аналіз впливу змін: Перш ніж вносити зміни до схеми бази даних, необхідно провести детальний аналіз їхнього потенційного впливу. Це включає оцінку впливу на існуючі дані, відносини між об'єктами, функціональність системи та продуктивність.
Створення плану міграції: Розроблення чіткого плану дій для впровадження змін в схему бази даних. Це може включати створення інструментів для конвертації даних зі старого формату у новий, а також поетапне впровадження змін з мінімізацією впливу на роботу системи.
Забезпечення сумісності та доступності: Під час зміни схеми, важливо гарантувати сумісність нової схеми з існуючими додатками або системами, які використовують ці дані. Це може вимагати адаптації додатків до нової схеми та забезпечення безперебійної роботи системи.
Тестування та верифікація: Після внесення змін необхідно провести ретельне тестування для переконання у коректності перетворень даних та відсутності помилок. Це допоможе виявити можливі проблеми та забезпечити високу якість даних у новій схемі.
Моніторинг та підтримка: Після впровадження змін в схему бази даних, важливо забезпечити постійний моніторинг та підтримку системи. Це допомагає вчасно виявляти та вирішувати проблеми, які можуть виникнути внаслідок змін в схемі.
Загальна мета полягає в тому, щоб забезпечити плавну та безпечну зміну схеми бази даних, мінімізувати вплив на роботу системи та користувачів, зберігаючи цілісність даних та функціональність системи.
Зміна схеми в документ-орієнтованих базах даних також вирішується за допомогою наступних підходів:
Оптимізація процесу зміни: Створення ефективних методів та інструментів для зміни схеми з мінімальними втратами часу та ресурсів. Це може включати розробку автоматизованих скриптів для перетворення даних та інструментів, які дозволяють швидше та безпечніше впроваджувати зміни.
1 2 3