Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники, 2007, 290с.
Для студентов специальности I-40 02 01 «Вычислительные машины, системы и сети» всех форм обучения.
Предметом изучения курса «Базы данных, знаний и экспертные системы» являются два основных направления представления и обработки информации в современных компьютерных системах: системы баз данных и системы искусственного интеллекта. Цель изучения данного курса – получение и систематизация знаний об основных идеях и методах работы с данными и знаниями.
Основу курса лекций составляют теоретические сведения, без знания которых невозможно практически грамотно использовать современные компьютерные системы данных направлений.
В рамках систем баз данных, предлагаются к изучению такие основные вопросы как:
модели представления данных;
методы проектирования баз данных;
специализированные языки обработки данных SQL и QBE;
методы параллельного выполнения транзакций и методы защиты данных;
методы организации баз данных на низком уровне.
В рамках систем искусственного интеллекта, рассмотрены такие основные направления как:
модели представления знаний;
методы выделения знаний;
проектирование и эксплуатация экспертных систем;
языки систем искусственного интеллекта.
Содержание лекционного курса:
Предисловие
Системы баз данных.
Файловые системы. Системы баз данных. Трехуровневая архитектура ANSI-SPARC. Независимость от данных.
СУБД
История развития СУБД (становление и поколения). Функции СУБД. Компоненты СУБД. Архитектура многопользовательских СУБД. Преимущества и недостатки СУБД.
Проектирование БД.
Задачи проектирования БД. Общая методология проектирования БД.
Модели данных.
Определение и классификация моделей данных. Концептуальные модели данных. Семантическое моделирование данных. ER-модель (модель типа «сущность-связь» или «объект/отношение»). Концепции ER-модели. Структурные ограничения ER-модели . Проблемы ER-моделирования. EER-модель (Расширенная ER-модель).
Логические модели данных
Иерархическая модель данных. Сетевая модель данных. Реляционная модель данных. Реляционные объекты данных (структура). Домены. Отношения. Представления. Целостность реляционных данных. Потенциальные ключи. Внешние ключи. Ссылочная целостность. NULL-значения. Третье средство обеспечения общей целостности в реляционной модели. Реляционные операторы. Реляционная алгебра. Реляционное исчисление. Связь реляционного исчисления и реляционной алгебры. Перевод ER-диаграммы в реляционную модель данных. Нормализация реляционных данных. Избыточность данных и аномалии обновления. Функциональные зависимости. Нормальные формы и схемы выполнения нормализации. Недостатки и пути развития реляционной модели. Недостатки традиционных реляционных систем. Объектно-реляционные СУБД. Нереляционные СУБД третьего поколения.
Физические модели данных
Основные понятия физического хранения данных. Последовательные неупорядоченные и упорядоченные файлы. Хешированные файлы. Индексы.
Языки баз данных.
SQL - общие сведения. Язык DDL SQL. Идентификаторы, типы данных, скалярные операторы. Создание структуры и объектов БД. Язык DML SQL. Оператор выборки данных SELECT. Общий формат оператора выборки. Секция WHERE - фильтр строк данных по условию. Обобщающие (агрегатные) функции. Группирующие запросы (секция GROUP BY). Секция ORDER BY – сортировка результатов запроса. Подзапросы. Многотабличные запросы. Операторы UNION, INTERSECT и EXCEPT. Операторы изменения содержимого БД. Добавление (вставка) новых данных в таблицу. Изменение данных в таблице. Удаление данных из таблицы.
QBE
Транзакции.
Основные определения. Параллельное выполнение транзакций. Проблемы параллельного выполнения транзакций. Пессимистические методы параллельного выполнения транзакций. Метод блокировок. Метод временных отметок. Оптимистические методы параллельного выполнения транзакций. Реализация изолированности транзакций средствами SQL. Восстановление данных. Влияние сбоев и отказов на БД. Средства защиты данных. Методы восстановления данных.
Интеллектуальные системы.
Искусственный интеллект. Этапы и направления развития интеллектуальных систем. Экспертные системы.
Знания.
Модели представления знаний. Модель на базе логики. Семантические сети. Фреймовые модели. Продукционные модели. Приобретение знаний. Работа с качественными знаниями.
Языки интеллектуальных систем.
РЕФАЛ.
Литература.
Для студентов специальности I-40 02 01 «Вычислительные машины, системы и сети» всех форм обучения.
Предметом изучения курса «Базы данных, знаний и экспертные системы» являются два основных направления представления и обработки информации в современных компьютерных системах: системы баз данных и системы искусственного интеллекта. Цель изучения данного курса – получение и систематизация знаний об основных идеях и методах работы с данными и знаниями.
Основу курса лекций составляют теоретические сведения, без знания которых невозможно практически грамотно использовать современные компьютерные системы данных направлений.
В рамках систем баз данных, предлагаются к изучению такие основные вопросы как:
модели представления данных;
методы проектирования баз данных;
специализированные языки обработки данных SQL и QBE;
методы параллельного выполнения транзакций и методы защиты данных;
методы организации баз данных на низком уровне.
В рамках систем искусственного интеллекта, рассмотрены такие основные направления как:
модели представления знаний;
методы выделения знаний;
проектирование и эксплуатация экспертных систем;
языки систем искусственного интеллекта.
Содержание лекционного курса:
Предисловие
Системы баз данных.
Файловые системы. Системы баз данных. Трехуровневая архитектура ANSI-SPARC. Независимость от данных.
СУБД
История развития СУБД (становление и поколения). Функции СУБД. Компоненты СУБД. Архитектура многопользовательских СУБД. Преимущества и недостатки СУБД.
Проектирование БД.
Задачи проектирования БД. Общая методология проектирования БД.
Модели данных.
Определение и классификация моделей данных. Концептуальные модели данных. Семантическое моделирование данных. ER-модель (модель типа «сущность-связь» или «объект/отношение»). Концепции ER-модели. Структурные ограничения ER-модели . Проблемы ER-моделирования. EER-модель (Расширенная ER-модель).
Логические модели данных
Иерархическая модель данных. Сетевая модель данных. Реляционная модель данных. Реляционные объекты данных (структура). Домены. Отношения. Представления. Целостность реляционных данных. Потенциальные ключи. Внешние ключи. Ссылочная целостность. NULL-значения. Третье средство обеспечения общей целостности в реляционной модели. Реляционные операторы. Реляционная алгебра. Реляционное исчисление. Связь реляционного исчисления и реляционной алгебры. Перевод ER-диаграммы в реляционную модель данных. Нормализация реляционных данных. Избыточность данных и аномалии обновления. Функциональные зависимости. Нормальные формы и схемы выполнения нормализации. Недостатки и пути развития реляционной модели. Недостатки традиционных реляционных систем. Объектно-реляционные СУБД. Нереляционные СУБД третьего поколения.
Физические модели данных
Основные понятия физического хранения данных. Последовательные неупорядоченные и упорядоченные файлы. Хешированные файлы. Индексы.
Языки баз данных.
SQL - общие сведения. Язык DDL SQL. Идентификаторы, типы данных, скалярные операторы. Создание структуры и объектов БД. Язык DML SQL. Оператор выборки данных SELECT. Общий формат оператора выборки. Секция WHERE - фильтр строк данных по условию. Обобщающие (агрегатные) функции. Группирующие запросы (секция GROUP BY). Секция ORDER BY – сортировка результатов запроса. Подзапросы. Многотабличные запросы. Операторы UNION, INTERSECT и EXCEPT. Операторы изменения содержимого БД. Добавление (вставка) новых данных в таблицу. Изменение данных в таблице. Удаление данных из таблицы.
QBE
Транзакции.
Основные определения. Параллельное выполнение транзакций. Проблемы параллельного выполнения транзакций. Пессимистические методы параллельного выполнения транзакций. Метод блокировок. Метод временных отметок. Оптимистические методы параллельного выполнения транзакций. Реализация изолированности транзакций средствами SQL. Восстановление данных. Влияние сбоев и отказов на БД. Средства защиты данных. Методы восстановления данных.
Интеллектуальные системы.
Искусственный интеллект. Этапы и направления развития интеллектуальных систем. Экспертные системы.
Знания.
Модели представления знаний. Модель на базе логики. Семантические сети. Фреймовые модели. Продукционные модели. Приобретение знаний. Работа с качественными знаниями.
Языки интеллектуальных систем.
РЕФАЛ.
Литература.