FOI Nastava - Teorija baza podataka

Sadržaj se učitava...

FOI Nastava

apps

mdi-login

Teorija baza podataka

Database Theory
2022/2023

5 ECTSa

Organizacija poslovnih sustava 1.3 (OPS)
Informatika u obrazovanju 1.3 (IUO)
Informacijsko i programsko inženjerstvo 1.3 (IPI)
Baze podataka i baze znanja 1.3 (BPBZ)

Katedra za teorijske i primijenjene osnove informacijskih znanosti

1. semestar

Osnovne informacijemdi-information-variant

Izvođači nastavemdi-account-group

Nastavni plan i programmdi-clipboard-text-outline

Model praćenjamdi-human-male-board

Ispitni rokovimdi-clipboard-check-outline

Rasporedmdi-calendar-clock

Konzultacijemdi-account-voice

Izvođenje kolegija

Studij	Semestar	Obavezan
Organizacija poslovnih sustava 1.3 (OPS)	3	izborni
Informatika u obrazovanju 1.3 (IUO)	3	izborni
Informatika u obrazovanju 1.3 (IUO)	1	izborni
Informacijsko i programsko inženjerstvo 1.3 (IPI)	3	izborni
Informacijsko i programsko inženjerstvo 1.3 (IPI)	1	izborni
Baze podataka i baze znanja 1.3 (BPBZ)	1	obavezan
Organizacija poslovnih sustava 1.3 (OPS)	1	izborni

Cilj kolegija

Cilj predmeta Teorija baza podataka je upoznati studente s teorijom i praktičnom primjenom koja je temelj za izgradnju sustava za upravljanje: relacijskim bazama podataka, temporalnim bazama podataka, aktivnim bazama podataka, deduktivnim bazama podataka (bazama znanja), poopćenim bazama podataka, polustrukturiranim (graf) bazama podataka, objektno-orijentiranim bazama podataka i sustavima za strujanje podataka. Studenti će biti upoznati s novim trendovima i otvorenim problemima naprednih baza podataka. Prezentacija uključuje preciznu karakterizaciju pojmova i njihovih odnosa kao i praktičnu primjenu koncepata kroz laboratorijske vježbe i studentske projekte.

Preduvjeti

Kolegij nema definirane preduvjete

Norma kolegija

Predavanja

30 sati

Vježbe u praktikumu

30 sati

Nastavnik	Uloga na kolegiju	Oblik nastave	Tjedana	Sati	Grupa
Schatten Markus	Nositelj	Predavanja Vježbe u praktikumu	12 15	2 2	1 2
Okreša Đurić Bogdan	Suradnik	Vježbe u praktikumu	15	2	1
Peharda Tomislav	Suradnik	Vježbe u praktikumu	15	2	2
Maleković Mirko	Izvođač	Predavanja	3	2	1
Peroković Mario	Vanjski suradnik

Sadržaj predavanja

Relacijske baze podataka
Simbolička logika za baze podataka. Relacijska algebra. Zavisnosti u relacijskim bazama podataka. Implikacijski problem. Formalni sustavi. Normalne forme
Parcijalne baze podataka
Uvod. Tipovi parcijalnih relacija. Relacijski operatori nad parcijalnim relacijama.Tipovi logičkih posljedica i njihov odnos.
Temporalne baze podataka
Uvod. Intervalno proširenje relacijskog modela. Relacijski operatori u temporalnim bazama podataka.
Deduktivne baze podataka
Uvod. Sintaksa i semantika. Reprezentacija deduktivne baze podataka u Datalogu. Tipovi pravila. Minimalni model. Računanje nerekurzivnih pravila. Računanje rekurzivnih pravila.Sigurnost pravila. Negacija. Stratifikacija deduktivne baze podataka. Rekurzija u SQL-u.
Poopćene relacijske baze podataka
Uvod. Particijska normalna forma. Relacijski operatori nad poopćenim relacijama.
Objektno-orijentirane i objektno relacijske baze podataka
Objektno-orijentirani model podataka. Klase. Objekti. Identitet objekta. Metode. Polimorfizam. Naslijeđivanje.
Polustrukturirane baze podataka i podatkovni grafovi
Polustrukturirani model podataka. Podatkovni graf. Graf sheme. Upiti nad podatkovnim grafovima. Pravilni izrazi putanja. Mapiranje i reduciranje.

Sadržaj seminara/vježbi

Vježba 1
Funkcije u PostgreSQL-u (sintaksa, semantika, primjeri).
Vježba 2
Aktivne baze podataka (sintaksa, semantika, primjeri).
Vježba 3
Temporalne baze podataka (sintaksa, semantika, primjeri).
Vježba 4
Poopćene baze podataka (sintaksa, semantika, primjeri).
Vježba 5
Objektno-relacijske baze podataka (sintaksa, semantika, primjeri).
Vježba 6
Deduktivne baze podataka (sintaksa, semantika, primjeri).
Vježba 7
Objektno-orijentirane baze podataka (sintaksa, semantika, primjeri).
Vježba 8
Polustrukturirane baze podataka i XML (sintaksa, semantika, primjeri).
Vježba 9
Integracija heterogenih baza podataka i strujanje podataka – primjeri

Ishodi učenja kolegija

Konceptualno i logički oblikovati naprednu NoSQL bazu podataka koristeći odgovarajuće upitne jezike (npr. napredniji SQL, mapiranje i reduciranje, Cypher i sl.) i sustave za upravljanje podacima.
Logički oblikovati naprednu bazu podataka koristeći tehnike normalizacije.
Transformirati deduktivnu bazu podataka u konvencionalnu relacijsku bazu podataka.
Implementirati bazu podataka temeljem konceptualnog, logičkog i/ili fizičkog modela u odgovarajućem jeziku za rad s bazama podataka (npr. SQL, XML, JSON, Cypher, Datalog i sl.) .
Kritički vrednovati tehnologije za rad s heterogenim, distribuiranim, polustrukturiranim i nestrukturiranim podacima, odnosno strujanjem podataka.
Oblikovati model distribuirane baze podataka koristeći odgovarajuće jezike za modeliranje podataka i uzimajući u obzir specifičnosti arhitekture sustava.
Oblikovati model upravljanja podacima, koordinacije, razmjene poruka i interakcije u inteligentnom informacijskom sustavu koristeći odgovarajuće metode i tehnike (npr. distribuirane baze podataka, sustavi razmjene poruka, sustavi strujanja podataka i sl.).
Konfigurirati i spojiti na odgovarajuća sučelja repozitorije podataka, informacija i znanja s pripadnim metapodacima.
Osmisliti organizaciju velikih skupova podataka, informacija i znanja koristeći podatkovne infrastrukture primjerene postavljenom problemu (npr. relacijske baze podataka, NoSQL baze podataka, skladišta podataka, jezera podataka, baze znanja, ontologije i sl.).
Oblikovati logički model baza podataka i/ili baza znanja za velike skupove podataka (npr. normalizirana shema relacijske baze podataka ili graf shema polustrukturirane baze podataka i sl.).
Razumjeti logičke osnove baza podataka
Riješiti implikacijski problem za funkcijske, višeznačne i zavisnosti spoja
Transformirati deduktivnu bazu podataka u konvencionalnu relacijsku bazu podataka primjenom pravila za računanje pravila pomoću relacijske algebre
Transformirati relacijski izraz u ekvivalentan relacijski izraz primjenom kataloga relacijskih operatora
Formulirati upite u upitnim jezicima za različite tehnologije baza podataka i baza znanja (npr. SQL, SPARQL, XPath/XQuery i sl.) korištenjem funkcija mapiranja i reduciranja i drugih funkcija višeg reda za JSON i druge polustrukturirane podatke.

Ishodi učenja programa

Primijeniti etička načela, zakonsku regulativu i norme koje se koriste u struci
Procijeniti uvjete za primjenu suvremenih informacijskih i komunikacijskih tehnologija (IKT), savjetovati druge u primjeni IKT-a te u zadanom kontekstu odrediti utjecaj na pojedinca, organizaciju i društvo.
Modelirati probleme iz područja informacijskih i poslovnih sustava korištenjem matematičkih metoda, metoda razvoja informacijskih sustava i koncepata planiranja, upravljanja i poslovanja
Analizirati uvjete, donositi odluke, savjetovati druge te primijeniti odluke u zadanom kontekstu rješavanja problema iz područja informacijskih i poslovnih sustava
Vrednovati učinkovitost uvođenja i korištenja programskih rješenja i pripadajuće infrastrukture za konkretne problemske domene
Voditi interdisciplinarni tim i raditi u takvom timu te razviti planove upravljanja karijerom za sebe i članove tima uključujući elemente cjeloživotnog učenja i razvoj kompetencija poduzetnosti
Svrsishodno komunicirati na hrvatskom i stranom jeziku, unaprijediti komunikaciju sa svim dionicima (klijentima, korisnicima i kolegama) uz primjenu odgovarajuće terminologije uključujući popularizaciju suvremenih informatičkih trendova i tema
Primijeniti odgovarajuće metode i tehnike projektiranja, planiranja, razvoja i uvođenja složenog informacijskog sustava u suvremenim razvojnim okolinama
Optimizirati procese poslovnog sustava organizacije u suradnji sa stručnjacima odabirom metoda i koncepata planiranja, upravljanja organizacijom i analize poslovanja
Oblikovati softversku arhitekturu složenog informacijskog sustava, odabrati i postaviti njegovu odgovarajuću tehnološku platformu i sigurnosne mehanizme te programirati dijelove složenog sustava
Utvrditi uvjete za primjenu ključnih informacijskih tehnologija, procijeniti njihov učinak i u zadanom kontekstu donositi odluke i davati savjete vezano uz upravljanje IT uslugama i resursima
Analizirati uvjete za primjenu, savjetovati i u zadanom kontekstu donositi odluke vezane uz metodološke pristupe razvoju organizacijskih i informacijskih sustava
Osmsliti projekt učinkovitog unapređenja poslovnog sustava u osnovnim vertikalnim područjima uz korištenje suvremenih IKT, realizirati takav projekt vlastitim razvojem ili izborom odgovarajućeg standardnog softvera
Analizirati objekte poslovnog sustava te postaviti formalni model objektnog sustava kao temelj izgradnje informacijskog sustava.
Dizajnirati i izgraditi sustav temeljen na distribuiranim bazama podataka i velikim izvorima znanja korištenjem tehnika izgradnje velikih i distribuiranih podatkovnih sustava i razrješavanja konflikata između kompetitivnih izvora znanja.
Izgraditi računalni sustav za pohranu podataka i znanja uključujući digitalne arhive.
Predložiti poboljšanja poslovnog sustava temeljem optimiziranog modela poslovnih procesa i poslovnih pravila.
Modelirati i izgraditi analitički podatkovni sustav skladišta podataka i višedimenzionalnih kocaka temeljen na postojećem transakcijskom sustavu.
Izgraditi i optimizirati model procesa, klasa podataka i poslovnih pravila poslovnog sustava te predložiti poboljšanja poslovnog sustava.
Modelirati i izgraditi sustave temeljene na znanju i sustave za podršku u odlučivanju.
Identificirati potrebe za strategijskim i upravljačkim promjenama u organizacijama
Primijeniti metode upravljanja životnim ciklusom informacijskog sustava organizacije te osmisliti i primijeniti suvremene strategije nastupa na tržištu informatičkih proizvoda i usluga
Definirati elemente strategijskog kontinuuma i primijeniti metode strategijskog upravljanja uz potporu informacijsko komunikacijske tehnologije.
Razviti i validirati sustav mjerenja organizacijske učinkovitosti uz primjenu IKT
Analizirati tržište primjenom informacijsko-komunikacijskih tehnologija
Analizirati poslovne procese te preporučiti i primijeniti odgovarajuće informacijske i komunikacijske tehnologije za unapređenje poslovnih procesa
Prezentirati razvoj i organizaciju odgojno-obrazovnih sustava, povijest informatike i računarstva, ustroj odgojno-obrazovnog procesa, društvenu uvjetovanost odgojno-obrazovne prakse i primijeniti suvremene odgojno-obrazovne koncepcije
Organizirati nastavni proces uključujući i poučavanje upotrebom tehnologije i u kriznim uvjetima te osmisliti postupke za upravljanje procesom učenja i poučavanja uz primjenu odrednica djelovanja i ponašanja ljudske jedinke i dinamike grupe
Artikulirati nastavni sat primjenjujući primjerene nastavne metode i oblike rada, didaktičke principe i nastavna sredstva
Voditi pedagošku dokumentaciju, ispitivanje, ocjenjivanje i vrednovanje u skladu sa zakonskom regulativom i kriterijima osobne i profesionalne etičnosti
Poučavati učenike primjeni različitih oblika učenja, samovrednovanju i samoreguliranom učenju
Upravljati razrednim odjeljenjem, i surađivati s roditeljima i drugim strukturama unutar i izvan odgojno-obrazovne institucije
Primijeniti i sukreirati suvremene računalne sustave u dizajnu obrazovnog informacijskog sustava u nastavi u skladu s pedagoškim i metodičkim principima te ih popularizirati sukladno trendovima i potrebama
Primijeniti principe proceduralnog programiranja, interneta, weba, stolnih aplikacija u kontekstu rješavanja problema iz realnog svijeta
Formulirati problem iz realnog svijeta u smislu problemskog zadatka u informatici te ga znati riješiti i rješenje evaluirati
Izvoditi proces poučavanja u multikulturalnim i multietničkim sredinama i drugim posebnim uvjetima (treća dob, centri izvrsnosti …)
Strukturirati i procjenjivati osobna i profesionalna iskustva (razvijati refleksivnu praksu) uključujući cjeloživotno učenje

Osnovna literatura

Maleković, M., Schatten, M., Teorija i primjena baza podataka, Fakultet organizacije i informatike, 2017.
(O2) Date, C. J., Logic and Databases, Trafford Publishing, 2007.

Dopunska literatura

(D1) Abiteboul, S., R. Hull, V. Vianu, Foundations of Databases, Addison-Wesley, 2002.
(D2) Date, C. J., An Introduction to Database Systems, Addison-Wesley, 2007.
(D3) Date, C. J., H. Darwen, N. A. Lorentzos, Temporal Data and the Relational Model, Morgan Kaufman, 2003.
(D4) Garcia-Molina, H., J. D. Ullman, J. Widom, Database Systems, Pearson Prentice Hall, 2009.
(D5) Connoly, T., C. Begg, R. Holowczak, Business Database Systems, Addison Wesley, 2008.
(D6) Maleković, Mirko; Čubrilo, Mirko; Rabuzin, Kornelije. Logical Consequences in Partial Knowledge Bases // Towards Intelligent Engineering and Information Technology / Imre J. Rudas, Janos Fodor, Janusz Kacprzyk (ur.). Berlin Heidelberg : Springer-Verlag, 2009. Str. 377-388.

Slični kolegiji

Imperial College, London, Department of Computing, Databases;
Stanford University, Department of Computer Science, Database Theory;
University of Massachusetts, Databases;
University of Southern California – San Diego, Foundations of Databases;
University of Maryland, Department of Computer Science, Database Design.

Redoviti studenti

Izvanredni studenti

U kalendaru ispod se nalaze konzultacije predmetnih nastavnika, no za detalje o konzultacijama možete provjeriti na profilu pojedinog predmetnog nastavnika.