SQL

1. Основы БАЗ данных и SQL

ОСНОВЫ БАЗ ДАННЫХ
И SQL
Преподаватель IT-ЛЭТИ: Тюлюбаев Артем Андреевич

2. План лекции

ПЛАН ЛЕКЦИИ
o Что такое база данных и зачем она нужна?
o OLTP и OLAP
o Реляционные базы данных: таблицы, связи, ключи
o Колоночные базы данных
o Введение в SQL: язык для «разговора» с БД
o Объединение таблиц (JOIN) — самая важная операция

3. Базы данных

БАЗЫ ДАННЫХ
o База данных – это упорядоченная, структурированная
совокупность данных, управляемая СУБД (системой
управления базами данных).
o Ключевые свойства:
o Постоянное хранение
o Структурированность: Данные организованы по
моделям (реляционная, документная и т.д.)
o Целостность: Обеспечение правильности и
непротиворечивости данных (констрейнты)
o Управление доступом: Разграничение прав (ACID,
RBAC)
o Эффективный доступ: Быстрый поиск и
манипуляция данными через языки запросов (SQL)

4. Типы баз данных

ТИПЫ БАЗ ДАННЫХ
OLTP (Online Transaction Processing) и OLAP (Online Analytical Processing)
Транзакция в базе данных (БД) — это последовательность
одной или нескольких операций с данными, которые
выполняются как единое целое.
Атомарность — это свойство транзакций, которое
гарантирует, что все операции внутри транзакции либо
завершаются успешно, либо не выполняются вообще.
Принцип ACID - Atomicity, Consistency, Isolation, Durability

5. Oltp и olap субд

OLTP И OLAP СУБД
o Реляционные (SQL). Данные в таблицах (строках и колонках) со строгой
схемой. Связи через ключи. (PostgreSQL, MySQL, Oracle).
o Колоночные. Данные хранятся по колонкам, а не по строкам.
Эффективны для аналитики. (ClickHouse).

6. Реляционные базы данных

РЕЛЯЦИОННЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ
o Структура. Таблицы (отношения),
состоящие из строк и колонок.
o Схема (Schema). Четко определенная
перед началом работы. Типы данных,
ограничения, связи.
o Целостность данных (Data Integrity).
Обеспечивается через механизмы:
o ACID-транзакции
o Ограничения (Constraints):
PRIMARY KEY, FOREIGN KEY,
UNIQUE, NOT NULL, CHECK

7. Нормальные формы

НОРМАЛЬНЫЕ ФОРМЫ
o Нормальная форма — требование, предъявляемое к структуре таблиц в теории реляционных баз
данных для устранения из базы избыточных функциональных зависимостей между атрибутами
(полями таблиц).
o Отношение находится в 1НФ, если все его атрибуты являются простыми, все используемые домены
должны содержать только скалярные значения. Не должно быть повторений строк в таблице.

8.

ПЕРВАЯ НОРМАЛЬНАЯ ФОРМА
o Отношение находится в 1НФ, если все его атрибуты являются простыми,
все используемые домены должны содержать только скалярные значения.
Не должно быть повторений строк в таблице.

9. Нормальные формы

НОРМАЛЬНЫЕ ФОРМЫ
o Отношение находится во 2НФ, если оно находится в 1НФ и каждый не
ключевой атрибут неприводимо зависит от Первичного Ключа(ПК).
o Неприводимость означает, что в составе потенциального ключа
отсутствует меньшее подмножество атрибутов, от которого можно также
вывести данную функциональную зависимость.

10.

ВТОРАЯ НОРМАЛЬНАЯ ФОРМА
o Отношение находится во 2НФ, если оно находится в 1НФ и каждый не
ключевой атрибут неприводимо зависит от Первичного Ключа(ПК).

11. Нормальные формы

НОРМАЛЬНЫЕ ФОРМЫ
o Отношение находится в 3НФ, когда находится во 2НФ и каждый не
ключевой атрибут нетранзитивно зависит от первичного ключа. Проще
говоря, второе правило требует выносить все не ключевые поля,
содержимое которых может относиться к нескольким записям таблицы в
отдельные таблицы.

12. Третья нормальная форма

ТРЕТЬЯ НОРМАЛЬНАЯ ФОРМА
o Отношение находится в 3НФ, когда находится во 2НФ и каждый не
ключевой атрибут нетранзитивно зависит от первичного ключа. Проще
говоря, второе правило требует выносить все не ключевые поля,
содержимое которых может относиться к нескольким записям таблицы в
отдельные таблицы.

13. Колоночные базы данных

КОЛОНОЧНЫЕ БАЗЫ ДАННЫХ
Преимущества (Почему это быстро для аналитики?)
o Сверхбыстрое агрегирование: SUM, AVG, COUNT
выполняются за один проход по колонке
o Эффективное сжатие: Данные в одной колонке однотипны, что
позволяет применять мощные алгоритмы сжатия
o Векторизованная обработка: Операции выполняются не над одной ячейкой, а над целыми массивами
(колонками), оптимально используя кэш CPU
o Предикатная фильтрация: Быстрое отсечение нерелевантных данных по условию WHERE
Недостатки и ограничения
o Медленные точечные операции: Получение всей строки по ключу (SELECT * WHERE id = 123) требует сборки
из множества колонок.
o Неэффективность для OLTP задач: Тяжелые и медленные операции UPDATE/DELETE отдельных строк.
o Сложность со вставками: Запись одной строки означает запись в конец каждого столбца.

14. Язык запросов sql

ЯЗЫК ЗАПРОСОВ SQL
Группы команд (DDL, DML, DCL, TCL):
o DDL (Data Definition Language): Определение структуры.
CREATE, ALTER, DROP
o DML (Data Manipulation Language): Манипуляция данными.
SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE
o DCL (Data Control Language): Управление доступом. GRANT,
REVOKE.
o TCL (Transaction Control Language): Управление транзакциями.
BEGIN, COMMIT, ROLLBACK

15. Структура sql запроса

СТРУКТУРА SQL ЗАПРОСА
SELECT [DISTINCT] column1, AGG_FUNC(column2)
FROM table1
[JOIN table2 ON ...]
WHERE condition
GROUP BY column1
HAVING condition
ORDER BY column1 [ASC|DESC]
LIMIT count;

16. Виды Join

ВИДЫ JOIN

17. Оконные функции

ОКОННЫЕ ФУНКЦИИ
Проблема: Как выполнить вычисления над группой строк (окном), не сворачивая их в одну, как в GROUP BY?
FUNCTION_NAME(column) OVER (
[PARTITION BY partition_column]
[ORDER BY order_column [ROWS|RANGE frame]]
) AS new_column_name
Ключевые компоненты:
PARTITION BY: Разбивает данные на группы (окна). Аналог GROUP BY, но без свертки.
ORDER BY внутри OVER: Определяет порядок строк в окне и логику скользящего окна.
Фрейм: ROWS BETWEEN N PRECEDING AND CURRENT ROW.
Популярные функции:
Ранжирование: ROW_NUMBER(), RANK(), DENSE_RANK().
Аналитические: LAG(), LEAD() (доступ к соседним строкам).
Агрегатные: SUM(...) OVER(), AVG(...) OVER().

18. Рубрика открытый микрофон

РУБРИКА ОТКРЫТЫЙ МИКРОФОН