Univerzitet u Nišu Elektronski fakultet Leonid Stoimenov Ime MBR N 1 STUDENT MENTOR PROFESOR Prezime Indeks Ime Prezime Ime Prezime MBR Milan Petrović 123456 Milan Ilić 654321 Aleksandar Jovanović 345612 Ime Prezime Indeks MentorMBR Petar Petrović 1111 123456 Milan Milanović 2222 654321 Jovan Jovanović 3333 654321 SELECT STUDENT.Ime, STUDENT.Prezime FROM STUDENT, PROFESOR WHERE MentorMBR=MBR AND PROFESOR.Ime=“Petar“; Edicija: Udžbenici Univerzitet u Nišu Elektronski fakultet Leonid Stoimenov Uvod u Baze podataka Edicija: Udžbenici Niš, 2013 Prof. dr Leonid Stoimenov UVOD U BAZE PODATAKA Izdavač: Elektronski fakultet u Nišu P. fah 73, 18000 Niš http://www.elfak.ni.ac.yu Recenzenti: Prof. dr Ivan Luković Prof. dr Milena Stanković Glavni i odgovorni urednik: Prof. dr Dragan Tasić Odlukom Nastavno-naučnog veća Elektronskog fakulteta u Nišu, br. 07/05- 004/13-003 od 31.10.2013., rukopis je odobren za štampu kao univerzitetski udžbenik. ISBN 978-86-6125-099-6 CIP - Каталогизација у публикацији Народна библиотека Србије, Београд Preštampavanje ili umnožavanje ove knjige nije dozvoljeno bez pismene dozvole izdavača. Tiraž: 300 primeraka  Štampa: Elektronski fakultet, Niš Predgovor Baze podataka su, po mišljenju autora, jedna od značajnijih oblasti računarstva i informatike. Posledica toga je postojanje odgovarajućih kurseva na tehničkim ali i ne- tehničkim fakultetima koji se bave različitim aspektima baza podataka – od osnovnih kurseva za početnike, do naprednih kurseva koji se bave specijalizovanim temama iz ove široke oblasti. Namena udžbenika Navedeni materijal je u skladu sa planom i programom predmeta Baze podataka na II godini osnovnih akademskih studija na Elektronskom fakultetu u Nišu i u potpunosti pokriva sve teme sa predavanja i vežbi na modulu Računarstvo i informatika. Udžbenik je namenjen studentima koji se prvi put susreću sa bazama podataka i ne zahteva nikakvo posebno predznanje osim opšteg znanja o računarstvu i informatici sa I godine studija. Udžbenik se može koristiti i na drugim modulima ovih studija. Udžbenik sadrži koncizan prikaz teorijske osnove baza podataka, brojne primere i zadatke za samostalni rad studenata. Kao takav, on predstavlja materijal za spremanje kompletnog ispita iz predmeta Baze podataka. Struktura udžbenika Udžbenik sadrži osam poglavlja i literaturu. Struktura i redosled poglavlja je takav da prati teme koje se obrađuju na predavanjima i vežbama iz uvodnog kursa Baze podataka. Svako poglavlje sadrži veliki broj primera koji treba da pomognu studentima u savladavanju gradiva. U Poglavlju 1, pod naslovom Baze podataka – osnovni pojmovi, dat je kratak pregled osnovnih pojmova iz oblasti baza podataka, pregled i poređenje dva pristupa: konvencionalne obrade zasnovane na datotekama i korišćenje baza podataka. U Poglavlju 2, pod naslovom Modeli podataka i proces projektovanja baze podataka, opisani su nivoi apstrakcije kod DBMSa, opisani modeli podataka na različitim nivoima apstrakcije i njihovi osnovni koncepti, i opisan generalni postupak projektovanja baza podataka. U Poglavlju 3, pod naslovom Konceptualno projektovanje baze podataka, prikazani su osnovni koncepti ER i EER, opisan je proces projektovanja odnosno korišćenja ovih koncepata. Dat je pregled grafičke notacije za ER i EER dijagrame, i date su preporuke za izvođenje ER i EER modeliranja. U ovom poglavlju su dati primeri projektovanja baza podataka. U Poglavlju 4, pod naslovom Relacioni model podataka, dat je prikaz koncepata relacionog modela i opis odgovarajuće terminologije. Dat je osvrt i na integritetnu komponentu ovog modela, kao i algoritam za preslikavanje ER i EER modela podataka u relacioni. U Poglavlju 5, pod naslovom Relaciona algebra, dat je pregled osnovnih operacija relacione algebre i veliki broj primera korišćenja kao i upita relacione algebre. U Poglavlju 6, pod naslovom Normalizacija i normalne forme, prikazane su funkcionalne zavisnosti i njihovo izvođenje, pojam ključa relacije, analiza šeme relacije i Uvod u baze podataka: Sadržaj normalne forme. Osim definicije normalnih formi dati su primeri testiranja, opisan je i ilustrovan primerima postupak normalizacije. U Poglavlju 7, pod naslovom Upitni jezik SQL, uz veliki broj primera i zadataka za vežbu prikazane su mogućnosti SQL jezika od naredbi za kreiranje podataka i modifikaciju šeme do naredbi za pretraživanje i manipulaciju podacima. U Poglavlju 8, pod naslovom Kreiranje korisničkih aplikacija: ADO.NET, prikazane su osnove ADO.NETa, odgovarajućih provajdera podataka i opisan je način za direktan pristup podacima. Prikazani su i primeri za kreiranje konekcije ka bazi podataka, kreiranje SQL komande i korišćenje datareaderi objekta. Online materijal Dodatni materijal kao podrška udžbeniku je dostupan studentima i može se naći na Moodle stranicama predmeta: http://cs.elfak.ni.ac.rs/nastava. Plan i program predmeta Baze podataka, koji se sluša na II godini studija u u letnjem semestru, može se naći na Web-u, na adresi: http://www.elfak.ni.ac.rs, na stranici koja se odnosi na Akreditaciju 2013.godine. Zahvalnica Autor se zahvaljuje recenzentima ovog praktikuma, prof.dr Ivanu Lukoviću i prof.dr Mileni Stanković, na trudu koji su uložili čitajući ovaj praktikum, zapažanjima, primedbama i koristnim sugestijama, koje su svakako doprinele kvalitetu ovog praktikuma. Takođe, autor se zahvaljuje svojim saradnicima dr Aleksandru Stanimiroviću i Milošu Bogdanoviću koji su svojim dugogodišnjim radom uradili mnogo toga da ovaj kurs bude popularan među studentima, a posebno na trudu koji su uložili u pisanju poslednja dva poglavlja ovog materijala. Na kraju, ali sa najviše emocija, autor se zahvaljuje prof.dr Slobodanki Đorđević- Kajan, profesorki Elektronskog fakulteta u penziji, koja je najzaslužnija za uvođenje ovog i drugih srodnih kurseva, i koja je bitno uticala na oblikovanje tema koje su prezentirane i u ovom udžebniku. U Nišu, avgust 2013. godine Autor vi Sadržaj 1 BAZE PODATAKA – OSNOVNI POJMOVI ............................................................. 1 1.1 PODACI I INFORMACIJE ...................................................................................... 1 1.2 KONVENCIONALNI SISTEMI U ODNOSU NA BAZE PODATAKA ............................. 2 1.3 SISTEM BAZA PODATAKA .................................................................................. 4 1.4 ŠTA JE BAZA PODATAKA? .................................................................................. 5 1.5 ŠTA JE SISTEM ZA UPRAVLJANJE BAZAMA PODATAKA? ..................................... 8 1.6 TIPOVI SISTEMA BAZA PODATAKA ................................................................... 11 1.7 ZANIMLJIVOSTI: ISTORIJAT DBMSA ............................................................... 13 2 MODELI PODATAKA I PROCES PROJEKTOVANJA BAZE PODATAKA .... 15 2.1 NIVOI APSTRAKCIJE U DBMS-U ...................................................................... 15 2.2 MODELI PODATAKA ........................................................................................ 17 2.3 PROJEKTOVANJE BAZE PODATAKA .................................................................. 18 3 KONCEPTUALNO PROJEKTOVANJE BAZE PODATAKA .............................. 23 3.1 ENTITETI, TIP ENTITETA I SKUP ENTITETA........................................................ 24 3.1.1 Atributi ................................................................................................... 26 3.1.2 Ključ tipa entiteta .................................................................................. 32 3.2 POVEZNICI, SKUP POVEZNIKA I TIP POVEZNIKA ............................................... 34 3.3 OGRANIČENJA NAD TIPOM POVEZNIKA ............................................................ 40 3.4 SLABI TIP ENTITETA ........................................................................................ 46 3.5 PREGLED GRAFIČKE NOTACIJE ER DIJAGRAMA ............................................... 47 3.6 PRIMERI KONCEPTUALNOG MODELIRANJA ...................................................... 49 3.6.1 Preporuke kod modeliranja ................................................................... 56 3.7 EER MODEL ................................................................................................... 57 3.7.1 Koncepti EER modela podataka ............................................................ 57 3.7.2 Notacija i primeri korišćenja koncepata EER modela........................... 59 4 RELACIONI MODEL PODATAKA ......................................................................... 65 4.1 OSNOVE RELACIONOG MODELA PODATAKA .................................................... 65 4.2 KONCEPTI RELACIONOG MODELA PODATAKA ................................................. 66 4.3 DOMENI, ATRIBUTI, TORKE I RELACIJE ............................................................ 66 4.3.1 Svojstva šeme relacije i relacije ............................................................ 70 4.4 KLJUČ ŠEME RELACIJE ..................................................................................... 70 4.4.1 Pregled terminologije za ključeve.......................................................... 72 4.5 ŠEMA I POJAVA RELACIONE BAZE PODATKA .................................................... 73 4.5.1 Predstavljanje šema relacione baze podataka ....................................... 75 4.6 OGRANIČENJA U RELACIONOM MODELU.......................................................... 76 4.6.1 Specifikacija ograničenja u DBMSu ...................................................... 78 4.7 OPERACIJSKA KOMPONENTA ........................................................................... 83 4.8 PREGLED TERMINOLOGIJE OSNOVNIH KONCEPATA .......................................... 83 4.9 PRESLIKAVANJE ER/EER MODELA U RELACIONI MODEL ................................ 84 5 RELACIONA ALGEBRA ........................................................................................... 91 Uvod u baze podataka: Sadržaj 5.1 SELEKCIJA ....................................................................................................... 92 5.2 PROJEKCIJA ..................................................................................................... 94 5.3 PREIMENOVANJE ............................................................................................. 96 5.4 OPERACIJE RELACIONE ALGEBRE IZ TEORIJE SKUPOVA ................................... 96 5.5 Θ-SPOJ .......................................................................................................... 100 5.6 FUNKCIJE AGREGACIJE .................................................................................. 103 5.7 PRIMERI UPITA U RELACIONOJ ALGEBRI ........................................................ 103 6 NORMALIZACIJA I NORMALNE FORME ......................................................... 109 6.1 FUNKCIONALNE ZAVISNOSTI ......................................................................... 109 6.2 IZVOĐENJE FUNKCIONALNIH ZAVISNOSTI ...................................................... 112 6.2.1 Zatvarač skupa funkcionalnih zavisnosti ............................................. 112 6.2.2 Zatvarač skupa atributa ....................................................................... 114 6.3 KLJUČ ŠEME RELACIJE ................................................................................... 115 6.4 ANALIZA ŠEME RELACIONE BAZE PODATAKA ................................................ 120 6.5 NORMALNE FORME I NORMALIZACIJA ........................................................... 124 6.5.1 Prva normalna forma .......................................................................... 125 6.5.2 Druga normalna forma (2NF) ............................................................. 127 6.5.3 Treća normalna forma (3NF) .............................................................. 131 6.5.4 Boyce-Codd-ova normalna forma (BCNF) .......................................... 134 6.5.5 Denormalizacija .................................................................................. 138 7 UPITNI JEZIK SQL .................................................................................................. 141 7.1 BAZA PODATAKA PREDUZEĆE ................................................................... 142 7.2 SQL NAREDBE ZA KREIRANJE PODATAKA ..................................................... 144 7.2.1 Tipovi podataka ................................................................................... 144 7.2.2 Ograničenja kolone ............................................................................. 148 7.2.3 Ograničenja tabele .............................................................................. 150 7.3 MODIFIKACIJA ŠEME RELACIONE BAZE PODATAKA ....................................... 154 7.3.1 Brisanje tabele ..................................................................................... 154 7.4 PRETRAŽIVANJE PODATAKA .......................................................................... 156 7.4.1 Naredba SELECT ................................................................................ 156 7.4.2 Kaluzule SELECT i FROM .................................................................. 157 7.4.3 Klauzula WHERE ................................................................................ 159 7.4.4 Klauzula ORDER BY ........................................................................... 165 7.4.5 Aritmetičke funkcije ............................................................................. 166 7.4.6 Funkcije za rad sa stringovima ............................................................ 168 7.4.7 Funkcije agregacije ............................................................................. 169 7.5 NAPREDNE KLAUZULE SELECT NAREDBE I SPAJANJE TABELA ..................... 170 7.5.1 Spajanje tabela .................................................................................... 170 7.5.2 Dekartov proizvod (cross-join) ............................................................ 172 7.5.3 Unutrašnji spoj (inner-join) ................................................................. 172 7.5.4 Levi spoljašnji spoj (left-outer join)..................................................... 173 7.5.5 Desni spoljašnji spoj (right-outer join) ............................................... 174 7.5.6 Potpuni spoljašnji spoj (full-outer join) ............................................... 175 7.5.7 Klauzule GROUP BY i HAVING ......................................................... 178 7.5.8 Kombinovanje rezultata više SQL upita .............................................. 181 7.5.9 Ugnježdeni upiti ................................................................................... 185 viii Uvod u baze podataka: Sadržaj 7.5.10 Pseudo kolona ROWNUM ................................................................... 189 7.5.11 Klauzula CONNECT BY...START WITH ............................................. 191 7.6 SQL NAREDBE ZA MANIPULACIJU PODACIMA ............................................... 192 7.6.1 Dodavanje novih podataka .................................................................. 193 7.6.2 Ažuriranje podataka ............................................................................ 196 7.6.3 Brisanje podataka ................................................................................ 198 7.7 NAREDBE ZA RAD SA POGLEDIMA ................................................................. 200 7.8 NAREDBE ZA RAD SA INDEKSIMA .................................................................. 203 8 KREIRANJE KORISNIČKIH APLIKACIJA: ADO.NET .................................... 205 8.1 OSNOVE ADO.NET-A ................................................................................... 205 8.2 ADO.NET DATA PROVIDER-I ....................................................................... 206 8.3 DIREKTAN PRISTUP PODACIMA KORIŠĆENJEM ADO.NET-A ......................... 209 8.4 KREIRANJE KONEKCIJE KA BAZI PODATAKA .................................................. 209 8.5 KREIRANJE SQL KOMANDE........................................................................... 210 8.6 KORIŠĆENJE DATAREADER OBJEKTA ............................................................ 211 8.7 KORIŠĆENJE BEZKONEKCIONOG SLOJA ADO.NET-A ZA PRISTUP PODACIMA 216 9 LITERATURA ........................................................................................................... 223 ix Uvod u baze podataka: Sadržaj Spisak slika Slika 1-1. Konvencionalni sistem zasnovan na datotekama ............................... 2 Slika 1-2. Obrada zasnovana na bazama podataka ............................................. 4 Slika 1-3. Komponente sistema baza podataka ................................................... 5 Slika 1-4. Tabela u bazi podataka sa označenom vrstom i kolonom .................. 7 Slika 1-5. Međusobna povezanost podataka u bazi podataka ............................. 7 Slika 1-6. Personalni sistem baza podataka ....................................................... 11 Slika 1-7. Enterprise sistem baza podataka ....................................................... 12 Slika 2-1. Arhitektura tri šeme DBMSa ............................................................. 16 Slika 2-2. Faze projektovanja baza podataka ..................................................... 20 Slika 3-1. Konceptualno projektovanje baze podataka ...................................... 23 Slika 3-2. Grafička notacija za tip entiteta ......................................................... 26 Slika 3-3. Predstavljanje atributa u ER dijagramu ............................................. 28 Slika 3-4. Složeni (kompozitni) atributi u ER dijagramu .................................. 30 Slika 3-5. Grafička notacija za izvedeni atribut ................................................. 30 Slika 3-6. Grafička notacija za viševrednosni atribut ........................................ 31 Slika 3-7. Grafička notacija za prikaz tipa entiteta i njegovih atributa .............. 33 Slika 3-8. Grafička notacija za tip poveznika .................................................... 34 Slika 3-9. Ternarni tip poveznika SNABDEVA ................................................ 36 Slika 3-10. Neke pojave tipa poveznika RADI-NA .......................................... 36 Slika 3-11. Neke pojave tipa poveznika RUKOVODI ..................................... 37 Slika 3-12. Neke pojave tipa poveznika JE_RUKOVODILAC ....................... 37 Slika 3-13. Neke pojave rekurzivnog tipa poveznika U-BRAKU .................... 38 Slika 3-14. Neke pojave ternarnog tipa poveznika SNABDEVA .................... 38 Slika 3-15. Prikaz uloge u ER modelu .............................................................. 39 Slika 3-16. Označavanje kardinaliteta .............................................................. 41 Slika 3-17. Veza 1:N između tipova entiteta RADNO-MESTO i RADNIK .... 42 Slika 3-18. ER dijagram sa označenim kardinalitetima tipa poveznika............ 42 Slika 3-19. Označavanje participacije za tip veze RASPOREĐEN ................. 43 Slika 3-20. Označavanje participacije za tip veze RADI-U .............................. 43 Slika 3-21. Označavanje strukturalnih ograničenja .......................................... 45 x