طراحی پایگاه داده‌ها

Database Design

شماره درس: ۴۰۳۸۴	تعداد واحد: ۳
مقطع: کارشناسی	نوع درس: نظری
پیش‌نیاز: ساختمان داده‌ها و الگوریتم‌ها	هم‌نیاز: –

اهداف درس

در این درس دانشجویان با مفاهیم مدل‌سازی معنایی داده‌ها و طراحی پایگاه داده‌ها آشنا می‌شوند و در انتهای ترم انتظار می‌رود که دانشجویان با مفاهیمی که در ریزموارد به آن‌ها اشاره شده است، آشنایی کامل پیدا کرده باشند.

ریز مواد

مشی پایگاهی و سیستم‌های پایگاهی (۳ جلسه)
- معرفی درس
- تعریف پایگاه داده‌ها
- مشی فایلینگ و مشی پایگاهی
- عناصر محیط پایگاه داده
- انواع معماری سیستم پایگاهی (متمرکز، مشتری-خدمتگزار، توزیع‌شده)
- اجزای سیستم مدیریت پایگاه داده رابطه‌ای (RDBMS، OLTP)
مدل‌سازی معنایی داده‌ها با روش ER و ERR (۴ جلسه)
- موجودیت
- صفت
- ارتباط
- نمودار ER و EER
- انواع دام‌ها
- تکنیک‌های تخصیص، تعمیم، تجزیه، ترکیب و تجمیع
- ویژگی‌های روش مدل‌سازی معنایی
اصول طراحی پایگاه داده‌ها (۲ جلسه)
- اشنایی با ساختار جدولی و پایگاه داده جدولی
- روش طراحی بالا به پایین (تبدیل مدل‌سازی معنایی به طراحی منطقی)
مقدمات پیاده‌سازی و SQL (۳ جلسه)
- زبان پایگاه داده‌ی جدولی (SQL)
- آشنایی مقدماتی با دستورات DDL و DCL
- اشنایی با دستورات DML
- SQL توکار در زبان‌های برنامه‌سازی
- پیاده‌سازی تراکنش
- پرس‌وجوی پارامتری (Parameterized Query)
معماری سه‌سطحی پایگاه داده‌ها (۳ جلسه)
- معماری سه‌سطحی ANSI، دید (نمای) ادراکی
- دید داخلی و دید خارجی
- تبدیلات بین سطوح
- انواع شاخص در سطح داخلی (B-Tree، B+-Tree و Hash)
- عملیات از دید خارجی در پایگاه داده‌ها و مشکلات مربوطه
- استقلال داده‌ای فیزیکی و منطقی
مفاهیم اساسی مدل داده‌ای رابطه‌ای (۲ جلسه)
- مولفه‌های مدل داده‌ای در مدل رابطه‌ای
- رابطه و مفاهیم مربوطه
- کلید در مدل رابطه‌ای
- مروری بر اصول طراحی پایگاه داده‌های رابطه‌ای
جامعیت در مدل رابطه‌ای (۲ جلسه)
- ؛ قواعد جامعیت عام (C1 و C2)
- قواعد جامعیت یا محدودیت‌های کاربری
- مکانیزم‌های اعمال قواعد جامعیت کاربری شامل اظهار (Assertion) و رهانا (Trigger)
عملیات در پایگاه رابطه‌ای (۳ جلسه)
- جبر رابطه‌ای
- حساب رابطه‌ای
تئوری وابستگی و ارتقاء سطح نرمال‌سازی رابطه‌ها (۳ جلسه)
- مفاهیمی از تئوری وابستگی
- شرح صورت‌های نرمال (تا سطح BCNF، بقیه سطوح مطالعه انفرادی)
- تجزیه مطلوب
امنیت پایگاه داده‌ها (۱ جلسه)
- مدیریت کاربران
- احراز اصالت
- کنترل دسترسی
- رمزنگاری داده‌ها
سیستم‌های مدیریت پایگاه داده غیررابطه‌ای (NoSQL DBMS) (۲ جلسه)
- دلایل استفاده از پایگاه داده‌های غیررابطه‌ای (NoSQL)
- تئوری CAP
- پایگاه داده‌های کلید-مقدار، ستون-محور، گراف-محور و سند-محور
(اختیاری) مقدمه‌ای بر انباره داده (Data Warehouse) (۱ جلسه)
- معرفی انباره داده، OLAP

توجه: از مرحله معرفی ساختارهای داده‌ای جدولی و پس از آن، هرجا که لازم باشد، از SQL برای ارائه مثال استفاده می‌شود. دانشجو بایستی از هفته سوم و همروند با پیشرفت درس، SQL را مطالعه کند.

ارزیابی

آزمون: آزمون‌های میان‌نیم‌سال (۳۰ درصد نمره) و پایان‌نیم‌سال (۳۵ درصد نمره)
تمرین: (۱۷٪ کل نمره)
پروژه: (۱۳٪ کل نمره)
کوییز و فعالیت‌های کلاسی (۵٪ کل نمره)

مراجع

سید محمد تقی روحانی رانکوهی، "مفاهیم بنیادی پایگاه داده‌‌‌ها"، ویراست چهارم، ۱۳۹۰.

R. Elmasri, S. Navathe. Fundamentals of Database Systems. 8th Edition, Pearson, 2019.
A. Silberschatz, H. F. Korth, S. Sudarshan. Database System Concepts. 6th Edition, McGraw-Hill, 2010.
C. J. Date. An Introduction to Database Systems 8th Edition, Pearson, 2003.
T. Connolly, C. Begg. Database Systems. 6th Edition, Pearson, 2014.
R. Ramakrishnan, J. Gehrke. Database Management Systems. 4th Edition, McGraw-Hill, 2014.