Программирование на SQLдля школьников и студентов СПО

Введение в SQL

Введение в SQL
Модуль состоит из 8 тем. В конце модуля проводится промежуточная аттестация.
Цель: изучить теоретические основы баз данных и языка программирования реляционных баз данных SQL.
Задачи:

• Ознакомиться с понятием языка реляционных баз данных SQL и основами работы с базами данных.
• Изучить жизненный цикл баз данных.
• Ознакомиться с основами реляционной алгебры и реляционного исчисления
• Рассмотреть процесс проектирования баз данных и, используя полученные знания, спроектировать базу данных по представленной теме.
• Установить систему управления базами данных MySQL и клиента управления базами данных.
• Изучить типы данных SQL.
• Научиться в СУБД MySQL создавать базу данных, первые таблицы, редактировать и удалять их.
• Изучить понятие индекса и работу с ним.
• Научиться работать с основными (CRUD) операциями.

Тема 1. Понятие SQL и реляционной модели баз данных. Основы работы с данными (3 ак.ч.)

• Основные термины.
• Понятие баз данных и сферы использования баз данных.
• Модели данных: иерархическая, сетевая, реляционная.
• Понятие и типы систем управления базами данных (СУБД).
• Понятие языка реляционных баз данных SQL.
• История развития SQL.
• Роль SQLв современном мире – актуальность языка.
• Преимущества и недостатки языка.

Тема 2. Жизненный цикл базы данных (3 ак.ч.)

• Понятие жизненного цикла базы данных.
• Этапы проектирования базы данных: концептуальное, логическое и физическое проектирование.
• Стадии жизненного цикла базы данных.
• Действия, выполняемые на каждом этапе жизненного цикла базы данных.
• Модели жизненного цикла.

Тема 3. Реляционная алгебра и реляционное исчисление (3 ак.ч.)

• Терминология: отношение, атрибут, домен, кортеж, кардинальность, степень отношения.
• Свойства отношений.
• Понятие реляционной алгебры.
• Основные операции реляционной алгебры: выборка (selection), проекция (projection), декартово произведение (Cartesianproduct), объединение (union), разность множеств (setdifference).
• Дополнительные операции реляционной алгебры: соединение (join), пересечение (intersection), деление (division).
• Понятие реляционного исчисления.
• Реляционного исчисления кортежей.
• Реляционного исчисления доменов.

Тема 4. Проектирование баз данных (4 ак.ч.)

• Логические модели баз данных.
• Типы взаимосвязей в моделях баз данных: связь один к одному, связь один ко многим, связь многие ко многим.
• Виды реляционных ключей: первичный и вторичный ключ.
• Нормализация таблиц при проектировании баз данных: первая нормальная форма, вторая нормальная форма, третья нормальная форма.
• Этапы проектирования баз данных: системный анализ предметной области, инфологическое проектирование, выбор целевой СУБД, логическое проектирование, физическое проектирование.

Тема 5. Установка MySQL и клиента управления базами данных (4 ак.ч.)

• Обзор реляционных систем управления базами данных (2022 г.).
• Обзор отечественных СУБД. Обоснование выбора MySQL.
• Редакции MySQL 8.
• Установка MySQL на Windows.
• Скачивание дистрибутива.
• Установка MySQL.
• Настройка конфигурации MySQLServer.

Тема 6. Типы данных (3 ак.ч.)

• Числовые типы.
• Типы даты и времени.
• Строка (символьные и байтовые) типы.
• Пространственные типы и тип данных JSON.
• Значения типов данных по умолчанию.
• Требования к хранилищу типов данных.

Тема 7. Создание базы данных в MySQL. Создание таблицы. Модификация и удаление таблицы. Работа с индексами (6 ак.ч.)

• Создание базы данных в MySQL.
• Оператор для создания таблиц CREATE TABLE.
• Оператор для удаления таблиц DROP TABLE.
• Изменение структуры таблицы ALTER TABLE.
• Операции, выполняемые над таблицами: ADD, ALTER, CHANGE, DROP, MODIFY, RENAME.
• Добавление данных в таблицу: LOAD DATA, INSERT.
• Понятие индексирования. Преимущества и недостатки.
• Типы индексов.
• Создание индекса.
• Удаление индекса.
• Выборка данных – SELECT.

Тема 8. CRUD операции (6 ак.ч.)

• Понятие операций CRUD: CREATE, READ, UPDATE и DELETE.
• Операторы Insert (создание записей), Select (чтение записей), Update (редактирование записей), Delete (удаление записей).

Промежуточная аттестация (4 ак. часа)

Запросы в SQL

Модуль состоит из 5 тем. В конце модуля проводится промежуточная аттестация.
Цель: освоить умение создавать условия манипулирования данными путем использования оператора SELECT, соединения таблиц и группировки данных.
Задачи:

• Рассмотреть основные операторы SQL.
• Ознакомиться с оператором SELECT и запросами на выборку данных.
• Изучить вспомогательные функции SQL и группировку данных.
• Рассмотреть способы соединения таблиц и виды связей.
• Ознакомиться с понятием и структурой подзапросов.

Тема 1. Основные операторы SQL (7 ак.ч.)

• SELECT и запросы на выборку данных
• Арифметические операторы.
• Операторы сравнения.
• Полная выборка.
• Выбор конкретных столбцов.
• Логические операторы.
• Дополнительные элементы запроса: DISTINCT, COUNT, WHERE, (предикатыIN, OR, BETWEEN, LIKE) ORDERBY, MIN, MAX, AVG, NULL.

Тема 2. Вспомогательные функции в SQL (7 ак.ч.)

• Функция для подсчета символов LENGTH.
• Функция вырезания и возвращения символов LEFT, RIGHT, SUBSTRING, MID, SUBSTRING_INDEX.
• Функция поиска и замены частей строки REPLACE.
• Поиск по строке POSITION, LOCATE и INSTR.
• Функции дополнения строки до нужного размера LPAD, RPAD.
• Функции REVERSE, REPEAT, TRIM, LTRIM, RTRIM, SPACE, LCASE (LOWER), UCASE (UPPER).

Тема 3. Группировка данных (4 ак.ч.)

• Ограничение выборки LIMIT.
• Группировка результатов GROUP BY.
• Фильтрация результатов группировки HAVING.
• Сложение строк при выборке CONCAT, CONCAT_WS, GROUP_CONCAT.
• Объединение данных из нескольких таблиц в одну UNION.
• INTERSECT, EXCEPT.

Тема 4. Соединение таблиц и виды связей (9 ак.ч.)

• Понятие соединения таблиц.
• ОперацияJOIN и ее виды: INNERJOIN, LEFTJOIN и RIGHTJOIN, FULLJOIN, CROSSJOIN.
• Соединение более двух таблиц.
• Многотабличные запросы.

Тема 5. Подзапросы (5 ак.ч.)

• Понятие подзапроса.
• Операция EXISTS.
• Подзапросы с несколькими строками и одним столбцом – ANY, SOME, ALL.

Промежуточная аттестация (4 ак. часа)

Процедуры, функции и циклы

Модуль состоит из 5 тем. В конце модуля проводится промежуточная аттестация.
Цель изучения процедур, функций и циклов в SQL заключается в том, чтобы научиться использовать эти конструкции для решения сложных задач в базах данных.

Основные задачи изучения процедур, функций и циклов в SQL:

• Упрощение и оптимизация запросов.
• Автоматизация и стандартизация процессов.
• Расширение функциональности.
• Обеспечение безопасности данных.
• Обеспечение эффективности работы с данными.

Тема 1. Поиск текста (4 ак.ч.)

• Описание и лексика операторов LIKE, NOTLIKE.
• Расширенные регулярные выражения REGEXP и NOT REGEXP, RLIKE и NOT RLIKE.
• Использование логических операторов ИЛИ (OR), И (AND).
• Применение рассмотренных операторов для удаления данных таблицы.

Тема 2. Процедуры, функции и триггеры (13 ак.ч.)

• Понятие процедур и функций.
• Синтаксис хранимых функции и процедур.
• Команды для работы с хранимыми подпрограммами.
• Комментарии к синтаксису хранимых функции и процедур.
• Инструкция IF NOT EXISTS, [NOT] DETERMINISTIC, COMMENT.
• Операторы BEGIN и END.
• Аргументы IN, OUT, INOUT, RETURNS.
• Характеристика SQLSECURITY.
• Инструкция DEFINER.
• Оператор RETURN.
• Вызов функций и процедур.
• Ограничения на хранимые функции.
• Понятие триггера.
• Синтаксис создания триггера.
• Удаление триггера

Тема 3. Циклы (4 ак.ч.)

• Ознакомиться с основами циклов в SQL, включая их синтаксис, основные типы циклов и их применение в запросах базы данных.
• Изучить оператор LOOP и понять, как он работает.
• Изучить оператор REPEAT и научиться создавать и использовать циклы типа REPEAT в SQL.
• Изучить оператор WHILE и понять, как он работает.

Тема 4. View и Case в SQL (6 ак.ч.)

• Понятие представления (VIEW).
• Преимущества использования представлений.
• Ограничения представлений в MySQL.
• Создание представлений.
• Алгоритмы представлений.
• Обновляемые представления.
• Функции CASE, IF, IFNULL, COALESCE

Тема 5. Импорт данных (5 ак.ч.)

• Основы импорта данных: понятие, причины и необходимость импорта данных в SQL.
• Форматы файлов данных: описание основных форматов файлов данных, которые можно импортировать в SQL, таких как CSV, TXT, Excel и другие.
• Импорт данных из текстовых файлов.
• Импорт данных из Excel.
• Импорт данных с помощью ETL-инструментов.
• Импорт данных из веб-страниц.
• Импорт данных из файлов XML и JSON.
• Импорт данных с помощью SQL-запросов.

Промежуточная аттестация (4 ак. часа)

Создание базы данных (индивидуальное задание для каждого слушателя)

Модуль состоит из 5 тем. В конце модуля проводится промежуточная аттестация.
Целью данного модуля является самостоятельное проектирование и разработка базы данных слушателями для применения знаний и умений, полученных в результате прохождения предыдущих модулей (по руководством тьютора).

Задачи:

• Изучить работы оконных функций.
• Освоить основы работы с транзакциями и блокировками.
• Самостоятельно спроектировать базу данных.
• Создать базу данных в СУБД MySQL, внести в базу информацию и создать связи между таблицами.
• Создать View-запросы и представление базы данных.

Тема 1. Использование оконных функций (4 ак.ч.)

• Введение в оконные функции: обзор понятий, определений и основных принципов работы с оконными функциями.
• Функции агрегации и оконные функции: разница между ними и примеры использования.
• Работа с разделительными строками.
• Работа с пустыми значениями. Использование оконных функций для группировки данных по различным критериям.
• Использование оконных функций для ранжирования данных: сортировка, выборка и фильтрация данных с помощью оконных функций.

Тема 2. Работа с транзакциями и блокировками (5 ак.ч.)

• Транзакции: определение и основные принципы работы.
• Управление транзакциями в MySQL: команды START TRANSACTION, COMMIT и ROLLBACK.
• Уровни изоляции транзакций: READ UNCOMMITTED, READ COMMITTED, REPEATABLE READ и SERIALIZABLE.
• Блокировки в MySQL: определение и основные принципы работы.
• Уровни блокировок: SHARE, EXCLUSIVE, READиWRITE.
• Различные типы блокировок в MySQL: блокировка таблицы, блокировка строки, блокировка чтения и блокировка записи.
• Конфликты блокировок: детектирование, предотвращение и разрешение.

Тема 3. Проектирование базы данных (3 ак.ч.)

• Операторы LOOP, REPEAT и WHILE
• Проектирование базы данных по одной из тем, предложенной преподавателем.

Тема 4. Создание базы данных и таблиц. Заполнение данными. Создание связей между таблицами (9 ак.ч.)

• Создание баз данных слушателями в MySQL.
• Создание таблиц.
• Заполнение таблиц данными.
• Создание связей между таблицами

Тема 5. Создание View-запросов и представление базы данных (7 ак.ч.)

• Создание View-запросов.
• Определение полей и фильтров.
• Создание представлений базы данных.
• Настройка прав доступа.
• Тестирование и оптимизация.

Промежуточная аттестация (4 ак. часа)