• Κωδικός: 5305
• Εξάμηνο: Εξαμ. Γ
• Τύπος: Μάθημα Επιστημονικής Περιοχής (ΜΕΠ)
• Κατηγορία: Μάθημα Ειδικής Υποδομής (ΜΕΥ)
• Είδος: Υποχρεωτικό (Υ)

• Διδ. Μονάδες: 6
• Ώρες/εβδ. (Θ/ΑΠ/Ε): 3 / 0 / 2
• Φόρτος εργασίας: 180
• Διδάσκοντες: Δέρβος Δημήτριος, Ουγιάρογλου Στέφανος
• Δικτυακός τόπος: http://moodle.teithe.gr/course/view.php?id=1246

1) ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Το μάθημα συνιστά μία εισαγωγή στις βασικές αρχές της μοντελοποίησης των δεδομένων και στο σχεδιασμό μιας σχεσιακής βάσης δεδομένων. Επιμέρους στόχους του μαθήματος συνιστούν
(α) η γνώση των βασικών μεθόδων μοντελοποίησης μιας εφαρμογής σχεσιακής βάσης δεδομένων κατά το στάδιο του σχεδιασμού της (σχεσιακό μοντέλο, διάγραμμα οντοτήτων συσχέτισης – ER),
(β) η κατανόηση και η εφαρμογή της μεθοδολογίας της κανονικοποίησης με διάσπαση για την κατασκευή του σχεσιακού μοντέλου μιας εφαρμογής,
(γ) η κατανόηση της σημασίας της υποστήριξης των διαφόρων τύπων περιορισμών που αφορούν στην ακεραιότητα των δεδομένων στο υπό σχεδιασμό σύστημα,
(δ) η κατανόηση και η χρήση στην πράξη του κώδικα SQL στην υλοποίηση μιας βάσης δεδομένων,
(ε) η γνώση των βασικών τελεστών της άλγεβρας των σχέσεων (πινάκων),
(στ) ο υπολογισμός του αποτελέσματος ενός αιτήματος ανάκτησης πληροφορίας από σχεσιακή βάση δεδομένων είτε με τη σύνταξη κατάλληλης παράστασης τελεστών σχεσιακής άλγεβρας, είτε με τη σύνταξη πρότυπου κώδικα SQL στο περιβάλλον ενός σύγχρονου σχεσιακού συστήματος διαχείρισης βάσεων δεδομένων (RDBMS).

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής / τρια θα είναι σε θέση να:

• • Γνωρίζει τη μεθοδολογία των διαγραμμάτων οντότητας/συσχέτισης (ER)

• • Εφαρμόζει τη μεθοδολογία της κανονικοποίησης με διάσπαση για την κατασκευή του σχεσιακού μοντέλου ενός πληροφοριακού συστήματος, μάλιστα: σε συνδυασμό με τον μετασχηματισμό από/προς ισοδύναμο διάγραμμα ER με στόχο την επιτυχή αποσφαλμάτωση του φυσικού σχήματος σχεσιακής βάσης δεδομένων στο στάδιο της μοντελοποίησης του τελευταίου

• • Διακρίνει και εκτιμά την ανάγκη επένδυσης χρόνου και ενέργειας στο στάδιο της κατασκευής του μοντέλου ενός υπό ανάπτυξη σχήματος σχεσιακής βάσης δεδομένων

• • Περιγράφει την ύπαρξη εργαλείων μοντελοποίησης και ανάδρομης μηχανικής (reverse engineering) σχεσιακών σχημάτων βάσεων δεδομένων, όπως το IBM Data/Design Studio, ο DB Designer, κ.α.

• • Εκτιμά τη σημασία της ύπαρξης του προτύπου SQL

• • Υπολογίζει τις απαντήσεις σε δεδομένες ερωτήσεις/αιτήματα συντάσσοντας τον κατάλληλο κώδικα SQL ο οποίος δικεπραιώνει την επιθυμητή επεξεργασία επί του περιεχομένου της βάσης δεδομένων

• • Διακρίνει τη διαφορά μεταξύ του διαδικαστικού (procedural) τύπου σύνταξης κώδικα επεξεργασίας δεδομένων που αποθηκεύονται σε σχεσιακούς πίνακες από το μη διαδικαστικού (non procedural) τύπου κώδικα

• • Δημιουργεί/παράγει ένα ολοκληρωμένο σχήμα σχεσιακής βάσης δεδομένων το οποίο, εκτός από τις κανονικοποιημένες δομές των πινάκων/σχέσεων που το συναποτελούν, συμπεριλαμβάνει ένα σύνολο μηχανισμών αυτόματης υποστήριξης περιορισμών οι οποίοι αφορούν στην ακεραιότητα των προς διαχείριση δεδομένων της υπό ανάπτυξη εφαρμογής

• • Εκτιμά τη σημασία της σύνταξης και της χρήσης κώδικα αποθηκευμένων διαδικασιών (stored procedures)

• • Εκτιμά τη σημασία της σύνταξης και της χρήσης όψεων (views) επί επιλεγμένου υποσυνόλου του πληροφοριακού περιεχομένου της βάσης δεδομένων και είναι σε θέση να διακρίνει τις όψεις μέσω των οποίων καθίσταται δυνατή η ενημέρωση των αντίστοιχων πραγματικών δεδομένων στη βάση

• • Εξηγεί τη σημασία της ύπαρξης και τη χρήση στην πράξη των δομών ευρετηρίασης (indexing) του πληροφοριακού περιεχομένου μιας σχεσιακής βάσης δεδομένων

• • Εξηγεί και εκτιμά τη σημασία της απόφασης για τη δημιουργία ή/και την κατάργηση ευρετηρίων σε μία σχεσιακή βάση δεδομένων στο στάδιο της αρχικής υλοποίησής της και αργότερα, στο στάδιο της παραγωγικής λειτουργίας και της συντήρησής της

2) ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

• • Μοντέλα Δεδομένων: Φυσικό και Λογικό Μοντέλο του RDBMS, η Μεθοδολογία Οντότητας/Συσχέτισης (ER), το Ενισχυμένο Μοντέλο Οντότητας-Συσχέτισης (EER), Άλλα Μοντέλα Δεδομένων

• • Κανονικοποίηση: Διάσπαση και Σύνθεση, Συναρτησιακές Εξαρτήσεις, Πρώτη, Δεύτερη και Τρίτη Κανονικές Μορφές (1NF, 2NF, 3NF), Μετασχηματισμός του Κανονικοποιημένου Σχήματος σε Σχήμα Σχεσιακών Πινάκων και Αντίστροφα, Κύριο και Ξένο Κλειδί, Αναφορική Ακεραιότητα των Δεδομένων

• • Σχεσιακή Άλγεβρα: Επεξεργασία των Δεδομένων σε Σχεσιακό Περιβάλλον, Σχεσιακή Άλγεβρα και Σχεσιακός Λογισμός, οι Τελεστές της Σχεσιακής Άλγεβρας, Βασικοί και Σύνθετοι Τελεστές, Χρηστικά Αιτήματα και Παραστάσεις Σχεσιακής Άλγεβρας

• • Δομημένη Γλώσσα Αιτημάτων (SQL): Το πρότυπο SQL. Υλοποίηση του σχεσιακού σχήματος, περιορισμοί ακεραιότητας των δεδομένων, η συνιστώσα CONSTRAINT, εναύσματα και διασφαλίσεις, περιορισμοί πεδίου ορισμού. Παραδείγματα Βασικών Περιπτώσεων Διατύπωσης Χρηστικών Αιτημάτων σε Κώδικα SQL. Φυσικές και εξωτερικές συζεύξεις πινάκων, διαίρεση, εμφωλευμένος αναδρομικός κώδικας SQL, όψεις και ενημερωσιμότητα του περιεχομένου της ΒΔ μέσω των όψεων.

• • Αποθηκευμένες Διαδικασίες: Δημιουργία, Αποθήκευση στον διακομιστή της Βάσης Δεδομένων, και επαναληπτική χρήση μέσα από Περιβάλλοντα ΣΔΒΔ και προγραμματιστικά περιβάλλοντα τρίτης γενιάς

• • Οργάνωση των Δεδομένων στο Εσωτερικό Επίπεδο: Εισαγωγή στην Ευρετηριοποίηση, Εναλλακτικά Σχήματα Καταχώρησης Δεδομένων στο Ευρετήριο, Συγκροτημένα και Μη Συγκροτημένα Ευρετήρια, Αραιά και Πυκνά Ευρετήρια, Κύρια και Δευτερεύοντα Ευρετήρια, Απλό και Σύνθετο Κλειδί Αναζήτησης, Δενδρικά Ευρετήρια ISAM και B+, Διατήρηση του Ισοζυγισμένου κατά την Ενημέρωση, η Δημιουργία ενός Ευρετηρίου στην SQL.

3) ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ και ΜΑΘΗΣΙΑΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ – ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ

ΤΡΟΠΟΣ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ

Στην τάξη και στο εργαστήριο

ΧΡΗΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Διαθεσιμότητα επιλεγμένων διαλέξεων του μαθήματος σε μορφοποίηση ψηφιακού βίντεο, μέσω του εξυπηρετητή Video on Demand του τμήματος.
Χρήση περιβάλλοντος εικονικής μηχανής (virtual machine) της διεθνούς σύμπραξης DBTechNet με προ-εγκατεστημένο λογισμικό διαφόρων (ελεύθερων) συστημάτων RDBMS: IBM DB2 Express-C, Oracle Express, PostgreSQL, MySQL.
Εξάσκηση στη χρήση του κώδικα SQL σε διάφορα περιβάλλοντα κατασκευαστών RDBMS μέσω της διαδραστικής πλατφόρμας SQLZoo (www.sqlzoo.net)
Υποστήριξη της μαθησιακής διαδικασίας μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας Moodle.

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Ι. Γραπτή τελική εξέταση (60%) στο θεωρητικό μέρος του μαθήματος που περιλαμβάνει:
– Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής
– Ασκήσεις που αφορούν στην εφαρμογή της μεθοδολογίας της κανονικοποίησης με διάσπαση
– Σχεδιασμός διαγράμματος ER και χρήση του τελευταίου
για την αποσφαλμάτωση του κανονικοποιημένου σχήματος σχεσιακής βάσης δεδομένων
– Ασκήσεις επί των συναρτησιακών εξαρτήσεων
– Ασκήσεις μετασχηματισμού αιτημάτων επεξεργασίας δεδομένων που διατυπώνονται με κώδικα SQL από/προς ισοδύναμες παραστάσεις σχεσιακής άλγεβρας
– Ασκήσεις επί της ενημερωσιμότητας ή μη περιπτώσεων όψεων επί των δεδομένων μιας σχεσιακής βάσης
– Ασκήσεις επί της εκτίμησης της αναγκαιότητας ύπαρξης ή μη ευρετηρίου(-ων) σε συγκεκριμένες περιπτώσεις χρήσης σχήματος σχεσιακής βάσης δεδομένων

ΙΙ. Εξάσκηση στο εργαστήριο (40%)
– Ασκήσεις για πρακτική εξάσκηση, σε εβδομαδιαία βάση
– Εξέταση προόδου (υποχρεωτική) με συντελεστή βαρύτητας 50% στον υπολογισμό του βαθμού του εργαστηριακού μέρους του μαθήματος.: ασκήσεις σύνταξης κώδικα SQL σε περισσότερα του ενός περιβάλλοντα RDBMS (IBM DB2 Express-C, Oracle Express, PostgreSQL και MySQL)
– Τελική εξέταση στο εργαστηριακό μέρος του μαθήματος (συντελεστής βαρύτητας: 50%) με ασκήσεις σύνταξης κώδικα SQL, αποθηκευμένων διαδικασιών σε περισσότερα του ενός περιβάλλοντα RDBMS (IBM DB2 Express-C, Oracle Express, PostgreSQL και MySQL). Προαιρετική συμμετοχή των φοιτητών που παρακολουθούν το θεωρητικό μέρος του μαθήματος στην εξέταση προόδου του εργαστηριακού του μέρους και συνυπολογισμός του βαθμού της προόδου μόνον θετικά (bonus) με συνταλεστή βαρύτητας 20% στην εξαγωγή του βαθμού του θεωρητικού μέρους του μαθήματος.

Το ως άνω σχήμα αξιολόγησης στο θεωρητικό και στο εργαστηριακό μέρος του μαθήματος γνωστοποιείται στους ενδιαφερόμενους φοιτητές (α) μέσω της ιστοσελίδας του τμήματος, (β) μέσω των σελίδων του μαθήματος στην ηλεκτρονική πλατφόρμα Moodle, και (γ) με ανακοινώσεις στη διάρκεια των πρώτων διαλέξεων και συναντήσεων στο εργαστήριο κατά την έναρξη του κάθε ενός ακαδημαϊκού εξαμήνου.

4) ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ-ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

α) Ελληνική
– R. Ramakrishnan και J. Gehrke, Συστήματα Διαχείρισης Βάσεων Δεδομένων, 3η έκδοση, Εκδόσεις Τζιόλα, Θεσσαλονίκη 2012
– R. Elmasri και S.B. Navathe, Θεμελιώδεις Αρχές Συστημάτων Βάσεων Δεδομένων, (6η έκδοση αναθεωρημένη), Εκδόσεις Εκδόσεις ‘Δίαυλος’, Αθήνα 2012
– J.D. Ullman, J. Widom, Βασικές Αρχές για τα Συστήματα Βάσεων Δεδομένων, Εκδόσεις ‘Κλειδάριθμος’, Αθήνα 2008
– Ι. Μανωλόπουλος, Α. Παπαδόπουλος, Συστήματα Βάσεων Δεδομένων: Θεωρία και Πρακτική Εφαρμογή, Εκδόσεις Νέων Τεχνολογιών, Αθήνα 2006
– T. Connolly, C. Begg, και A. Strachan, Συστήματα Βάσεων Δεδομένων: Μια πρακτική προσέγγιση στο σχεδιασμό, υλοποίηση και διεύθυνση, τόμοι Α και Β, Εκδόσεις Ίων, Αθήνα 2001
– Χ. Σκουρλάς, Σχεσιακές Βάσεις Δεδομένων, Εκδόσεις Νέων Τεχνολογιών, Αθήνα 2000
– Δ.Α. Δέρβος, Μαθήματα Βάσεων Δεδομένων, τόμος Α!, Εκδόσεις Τζιόλα, Θεσσαλονίκη 1995
β) Διεθνής

• • T. Connolly, C. Begg, Database Systems: A Practical Approach to design, Implementation, and Management, 5th Edition, Addison Wesley, 2010

• • R. Elmasri και S.B. Navathe, Fundamentals of Database Systems, 5th Edition, Addison-Wesley 2006

• • R. Ramakrishnan και J. Gehrke, Database Management Systems, 3rd Edition, Mc Graw-Hill, 2002

• • J.D. Ullman, J. Widom, A First Course in Database Systems, Prentice-Hall, 2007