Базы данных

1. Понятие базы данных

База данных (БД) — организованная совокупность взаимосвязанных данных, хранящаяся и обрабатываемая с помощью системы управления базами данных (СУБД).

СУБД — программное обеспечение для создания, ведения и обработки баз данных (MS Access, PostgreSQL, MySQL, SQLite).

2. Реляционная модель данных

Реляционная база данных — БД, в которой данные представлены в виде прямоугольных таблиц (отношений).

Основные понятия:

• Отношение — таблица
• Кортеж — строка таблицы (запись)
• Атрибут — столбец таблицы (поле)
• Домен — множество допустимых значений атрибута (тип данных)

Пример: таблица «Ученики»

id (PK)	Фамилия	Имя	Класс	Год_рождения
1	Иванов	Иван	9А	2009
2	Петрова	Анна	9Б	2009
3	Сидоров	Пётр	9А	2010

Здесь id — первичный ключ (Primary Key, PK). Каждое значение уникально и не может быть NULL.

3. Ключи и связи

Первичный ключ

Поле (или набор полей), однозначно идентифицирующее запись. Свойства:

• Уникальность (нет двух записей с одинаковым значением)
• Неизменность (значение не меняется со временем)
• Минимальность (достаточно полей для уникальности)

Внешний ключ

Поле в таблице, ссылающееся на первичный ключ другой таблицы. Обеспечивает ссылочную целостность.

Типы связей

Один-к-одному (1:1) — одной записи в таблице A соответствует одна запись в таблице B.

Один-ко-многим (1:M) — одной записи в таблице A соответствует много записей в таблице B. Самый распространённый тип.

Многие-ко-многим (M:N) — многим записям в A соответствует много записей в B. Реализуется через промежуточную таблицу.

Пример: связь «один-ко-многим»

Таблица «Классы»:

id (PK)	Название	Кабинет
1	9А	204
2	9Б	207

Таблица «Ученики» (внешний ключ класс_id):

id (PK)	Фамилия	класс_id (FK)
1	Иванов	1
2	Петрова	2
3	Сидоров	1

Значение класс_id в таблице «Ученики» должно существовать в столбце id таблицы «Классы» — это и есть ссылочная целостность.

4. Нормализация

Нормализация — процесс устранения избыточности данных. Основные правила (нормальные формы):

Первая нормальная форма (1НФ):

• Каждая ячейка содержит одно значение (атомарность)
• Все значения в столбце одного типа
• Каждая запись уникальна (есть первичный ключ)

Вторая нормальная форма (2НФ):

• Находится в 1НФ
• Каждый неключевой атрибут функционально полно зависит от первичного ключа

Третья нормальная форма (3НФ):

• Находится в 2НФ
• Нет транзитивных зависимостей (неключевые атрибуты не зависят от других неключевых)

Пример нарушения нормализации

Ученик	Предметы	Учитель
Иванов	Математика, Физика	Петров

Нарушение 1НФ: в ячейке «Предметы» несколько значений. Исправление:

Ученик	Предмет	Учитель
Иванов	Математика	Петров
Иванов	Физика	Петров

5. Основы SQL

SQL (Structured Query Language) — язык запросов к реляционным БД.

SELECT — выборка данных

SELECT фамилия, имя FROM ученики;

WHERE — фильтрация

SELECT * FROM ученики WHERE класс = '9А';

ORDER BY — сортировка

SELECT * FROM ученики ORDER BY фамилия ASC;
-- ASC — по возрастанию, DESC — по убыванию

Пример сложного запроса

SELECT ученики.фамилия, классы.название
FROM ученики
JOIN классы ON ученики.класс_id = классы.id
WHERE классы.кабинет = 204
ORDER BY ученики.фамилия;

6. Решение задач ОГЭ на базы данных

Типовая задача: дан фрагмент БД, требуется определить результат запроса.

Пример: Даны две таблицы:

Таблица «Кружки»:
| id | Название          | Руководитель |
|----|-------------------|-------------|
| 1  | Робототехника     | Смирнов     |
| 2  | Программирование  | Кузнецов    |
| 3  | Шахматы           | Иванова     |

Таблица «Участники»:
| id | Фамилия  | Кружок_id |
|----|----------|-----------|
| 1  | Иванов   | 1         |
| 2  | Петрова  | 2         |
| 3  | Сидоров  | 1         |
| 4  | Кузнецов | 3         |

Сколько участников в кружке «Робототехника»? Решение: id кружка «Робототехника» = 1. В таблице «Участники» с кружок_id = 1 — две записи (Иванов, Сидоров). Ответ: 2.

7. Важно!

• Первичный ключ — уникальный идентификатор записи. Не может быть NULL.
• Внешний ключ — ссылка на первичный ключ другой таблицы. Обеспечивает целостность данных.
• Нормализация уменьшает избыточность, но может снижать скорость запросов (нужен баланс).
• В задачах ОГЭ внимательно определяйте, какие таблицы связаны и по какому полю.
• SQL-запросы в ОГЭ обычно проверяют понимание SELECT, WHERE и JOIN.