\documentclass[a4paper, final]{article}
%\usepackage{literat} % Нормальные шрифты
\usepackage[14pt]{extsizes} % для того чтобы задать нестандартный 14-ый размер шрифта
\usepackage{tabularx}
\usepackage[T2A]{fontenc}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage[russian]{babel}
\usepackage{amsmath}
\usepackage[left=25mm, top=20mm, right=20mm, bottom=20mm, footskip=10mm]{geometry}
\usepackage{ragged2e} %для растягивания по ширине
\usepackage{setspace} %для межстрочного интервала
\usepackage{moreverb} %для работы с листингами
\usepackage{indentfirst} % для абзацного отступа
\usepackage{moreverb} %для печати в листинге исходного кода программ
\usepackage{pdfpages} %для вставки других pdf файлов
\usepackage{tikz}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{afterpage}
\usepackage{longtable}
\usepackage{float}



% \usepackage[paper=A4,DIV=12]{typearea}
\usepackage{pdflscape}
% \usepackage{lscape}

\usepackage{array}
\usepackage{multirow}

\renewcommand\verbatimtabsize{4\relax}
\renewcommand\listingoffset{0.2em} %отступ от номеров строк в листинге
\renewcommand{\arraystretch}{1.4} % изменяю высоту строки в таблице
\usepackage[font=small, singlelinecheck=false, justification=centering, format=plain, labelsep=period]{caption} %для настройки заголовка таблицы
\usepackage{listings} %листинги
\usepackage{xcolor} % цвета
\usepackage{hyperref}% для гиперссылок
\usepackage{enumitem} %для перечислений

\newcommand{\specialcell}[2][l]{\begin{tabular}[#1]{@{}l@{}}#2\end{tabular}}


\setlist[enumerate,itemize]{leftmargin=1.2cm} %отступ в перечислениях

\hypersetup{colorlinks,
    allcolors=[RGB]{010 090 200}} %красивые гиперссылки (не красные)

% подгружаемые языки — подробнее в документации listings (это всё для листингов)
\lstloadlanguages{ SQL}
% включаем кириллицу и добавляем кое−какие опции
\lstset{tabsize=2,
    breaklines,
    basicstyle=\footnotesize,
    columns=fullflexible,
    flexiblecolumns,
    numbers=left,
    numberstyle={\footnotesize},
    keywordstyle=\color{blue},
    inputencoding=cp1251,
    extendedchars=true
}
\lstdefinelanguage{MyC}{
    language=SQL,
%    ndkeywordstyle=\color{darkgray}\bfseries,
%    identifierstyle=\color{black},
%    morecomment=[n]{/**}{*/},
%    commentstyle=\color{blue}\ttfamily,
%    stringstyle=\color{red}\ttfamily,
%    morestring=[b]",
%    showstringspaces=false,
%    morecomment=[l][\color{gray}]{//},
    keepspaces=true,
    escapechar=\%,
    texcl=true
}

\textheight=24cm % высота текста
\textwidth=16cm % ширина текста
\oddsidemargin=0pt % отступ от левого края
\topmargin=-1.5cm % отступ от верхнего края
\parindent=24pt % абзацный отступ
\parskip=5pt % интервал между абзацами
\tolerance=2000 % терпимость к "жидким" строкам
\flushbottom % выравнивание высоты страниц


% Настройка листингов
\lstset{
    language=SQL,
    extendedchars=\true,
    inputencoding=utf8,
    keepspaces=true,
    % captionpos=b,
}

\begin{document} % начало документа
    


    % НАЧАЛО ТИТУЛЬНОГО ЛИСТА
    \begin{center}
        \hfill \break
        \hfill \break
        \normalsize{МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ\\
            федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»\\[10pt]}
        \normalsize{Институт компьютерных наук и кибербезопасности}\\[10pt] 
        \normalsize{Высшая школа технологий искусственного интеллекта}\\[10pt] 
        \normalsize{Направление: 02.03.01 <<Математика и компьютерные науки>>}\\
        
        \hfill \break
        \hfill \break
        \hfill \break
        \hfill \break
        \large{Отчет по лабораторным работам}\\
        \large{<<Теоретические основы баз данных>>}\\
        \hfill \break
        
        % \hfill \break
        \hfill \break
    \end{center}
    
    \small{ 
        \begin{tabular}{lrrl}
            \!\!\!Студент, & \hspace{2cm} & & \\
            \!\!\!группы 5130201/20102 & \hspace{2cm} & \underline{\hspace{3cm}} &Тищенко А. А. \\\\
            \!\!\!Преподаватель & \hspace{2cm} &  \underline{\hspace{3cm}} &  Попов С. Г. \\\\
            &&\hspace{4cm}
        \end{tabular}
        \begin{flushright}
            <<\underline{\hspace{1cm}}>>\underline{\hspace{2.5cm}} 2024г.
        \end{flushright}
    }
    
    \hfill \break
    % \hfill \break
    \begin{center} \small{Санкт-Петербург, 2024} \end{center}
    \thispagestyle{empty} % выключаем отображение номера для этой страницы
    
    % КОНЕЦ ТИТУЛЬНОГО ЛИСТА
    \newpage
    
    \tableofcontents


    \newpage
    
    \section*{Введение}
    
    \addcontentsline{toc}{section}{Введение}
    В данном отчёте описан результат выполнения лабораторных работ, расширяющих функциональные возможности базы данных для проведения соревнований по стрельбе из лука, которая была разработана в течение предыдущего семестрового курса «Теоретические основы баз данных».
    В ходе выполнения лабораторных работ изучены и реализованы в СУБД: представление, событийная модель (триггеры), права доступа, процедуры, функции и транзакции.

    \newpage
    
    \section {Постановка задачи}
    В ходе прохождения данного курса необходимо выполнить пять лабораторных работ.

    \begin{enumerate}
        \item Создать представление, инкапсулирующее запрос. Написать запрос, использующий в себе представление.
        \item Написать триггеры, автоматизирующие сбор статистической информации о количестве соревнований, в которых участвовал каждый судья.
        \item Создать двух пользователей. Первый должен иметь доступ только на просмотр представления из первого задания. Второй также должен уметь редактировать таблицы, участвующие в запросе представления.
    \end{enumerate}

    \newpage
    \section {Лабораторные работы}
    \subsection{Работа 1: Создание представлений}
    \textbf{Задача:} Разработать представление для хранения запроса внутри СУБД.

    \textbf{Формулировка задачи:} Посчитать для каждого спортсмена число заявок и число серий. Представление выдает только идентификатор спортсмена, число его заявок на соревнования и число серий выстрелов. Использовать представление в другом запросе.
    
    Сделано представление sportsman\_requests\_series\_count, которое хранит запрос, выполняющий поставленную задачу. В представлении участвуют таблицы \texttt{sportsman}, \texttt{participant\_request} и \texttt{shot\_series}. Код запроса для создания представления представлен в листинге~\ref{lst:view1}.

    \begin{figure}[h]
        \centering
        \includegraphics[width=0.4\linewidth]{img/view_result.png}
        \caption{Первые десять записей в представлении \texttt{sportsman\_requests\_series\_count}.}
        \label{fig:view}
    \end{figure}

    \begin{lstlisting}[mathescape=true, language=SQL, caption={Запрос для создания представления \texttt{sportsman\_requests\_series\_count}.}, label={lst:view1}]
    create view
        sportsman_requests_series_count as
    select
        s.id_sportsman,
        count(distinct pr.id_participant_request) as pr_count,
        count(ss.id_shot_series) as ss_count
    from
        sportsman as s
        left join participant_request as pr 
            on s.id_sportsman = pr.id_sportsman
        left join shot_series as ss 
            on pr.id_participant_request = ss.id_participant_request
    group by
        s.id_sportsman;
\end{lstlisting}
        
    Получившееся представление представлено на Рис.~\ref{fig:view}.

    Также был составлен пример запроса, в котором используется представление \texttt{sportsman\_requests\_series\_count}, его код представлен в листинге~\ref{lst:view2}. В этом запросе выбираются 10 самых активных с точки зрения участия в соревнованиях спортсменов из клуба <<ЛК Парадокс Лучника>>. К исходному представлению также добавляются дополнительные столбцы с данными спортсмена из таблицы \texttt{sportsman}. Результат выполнения этого запроса представлен на Рис.~\ref{fig:view_query}.

    \begin{lstlisting}[mathescape=true, language=SQL, caption={Код примера запроса, в котором используется представление \texttt{sportsman\_requests\_series\_count}.}, label={lst:view2}]
    select
        srsc.id_sportsman,
        s.name,
        s.category,
        srsc.pr_count,
        srsc.ss_count
    from
        sportsman_requests_series_count as srsc
        join sportsman as s on srsc.id_sportsman = s.id_sportsman
    where
        s.gender = 'Мужчина'
        and s.club = 'ЛК Парадокс Лучника'
    order by
        srsc.pr_count desc
    limit 10;
\end{lstlisting}

    \begin{figure}[h]
        \centering
        \includegraphics[width=1\linewidth]{img/view_query.png}
        \caption{Первые десять записей результата выполнения запроса с участием представления \texttt{sportsman\_requests\_series\_count}.}
        \label{fig:view_query}
    \end{figure}
    
    Созданное представление нельзя обновлять напрямую, а попытки его обновить приведут к ошибке, которая демонстрируется на Рис.~\ref{fig:insert_error}. Изменить данные представления можно только изменив исходные таблицы, которые в нём участвуют. 

    \begin{figure}[h]
        \centering
        \includegraphics[width=1\linewidth]{img/insert_error.png}
        \caption{Результат попытки изменения данных напрямую через представление \texttt{sportsman\_requests\_series\_count}.}
        \label{fig:insert_error}
    \end{figure}


    \subsection{Работа 2: Событийная модель, триггеры}
    \textbf{Задача:} Разработать триггер, производящий манипуляции над БД при добавлении, удалении и обновлении данных.

    \textbf{Формулировка задачи:} Необходимо вести статистику о том, в скольки соревнованиях участвовал каждый судья. Событийная модель должна поддерживать актуальность данных в таблицах со статистикой при изменении данных.
    
    Для выполнения поставленной задачи, была создана отдельная таблица для сохранения статистики. Код запроса для её создания представлен в листинге~\ref{lst:trigger-table}.

    \begin{lstlisting}[mathescape=true, language=SQL, caption={Код запроса для создания таблицы \texttt{judge\_statistics}.}, label={lst:trigger-table}]
    create table judge_statistics (
        id_judge integer primary key,
        competition_count integer not null default 0,
        foreign key (id_judge) references judge(id_judge)
    );
\end{lstlisting}

    Данные в таблице \texttt{judge\_statistics} должны изменяться при изменении таблиц \texttt{judge} и \texttt{judge\_request}. Список созданных для этого триггеров представлен ниже.

    \begin{enumerate}
        \item \texttt{after\_judge\_insert}
            \begin{itemize}
                \item \textbf{Срабатывает при} добавлении новых судей в таблицу \texttt{judge}.
                \item \textbf{Действие:} добавляет нового судью в \texttt{judge\_statistics}.
                \item \textbf{Код:} листинг~\ref{lst:trigger1}.
            \end{itemize}
\begin{lstlisting}[mathescape=true, language=SQL, caption={Код запроса для создания триггера \texttt{after\_judge\_insert} и функции \texttt{update\_statistics\_on\_judge\_insert}.}, label={lst:trigger1}]
create or replace function update_statistics_on_judge_insert()
returns trigger as $$
begin
    insert into judge_statistics (id_judge, competition_count)
    values (new.id_judge, 0);
    return new;
end;
$$ language plpgsql;

create trigger after_judge_insert
after insert on judge
for each row
execute function update_statistics_on_judge_insert();
\end{lstlisting}
        \item \texttt{after\_judge\_delete}
            \begin{itemize}
                \item \textbf{Срабатывает при} удалении судей из таблицы \texttt{judge}.
                \item \textbf{Действие:} удаляет судей из \texttt{judge\_statistics}.
                \item \textbf{Код:} листинг~\ref{lst:trigger2}.
            \end{itemize}
\begin{lstlisting}[mathescape=true, language=SQL, caption={Код запроса для создания триггера \texttt{after\_judge\_delete} и функции \texttt{update\_statistics\_on\_judge\_delete}.}, label={lst:trigger2}]
create or replace function update_statistics_on_judge_delete()
returns trigger as $$
begin
    delete from judge_statistics where id_judge = old.id_judge;
    return old;
end;
$$ language plpgsql;

create trigger after_judge_delete
after delete on judge
for each row
execute function update_statistics_on_judge_delete();
\end{lstlisting}
        \item \texttt{after\_judge\_request\_insert}
            \begin{itemize}
                \item \textbf{Срабатывает при} добавлении заявки судьи на участие в соревновании в таблицу \texttt{judge\_request}.
                \item \textbf{Действие:} увеличивает на единицу счётчик с количеством соревнований \\ в \texttt{judge\_statistics} для судьи, от имени которого была добавлена заявка.
                \item \textbf{Код:} листинг~\ref{lst:trigger3}.
            \end{itemize}
\begin{lstlisting}[mathescape=true, language=SQL, caption={Код запроса для создания триггера \texttt{after\_judge\_request\_insert} и функции \texttt{update\_statistics\_on\_judge\_request\_insert}.}, label={lst:trigger3}]
create or replace function update_statistics_on_judge_request_insert()
returns trigger as $$
begin
    update judge_statistics
    set competition_count = competition_count + 1
    where id_judge = new.id_judge;
    return new;
end;
$$ language plpgsql;

create trigger after_judge_request_insert
after insert on judge_request
for each row
execute function update_statistics_on_judge_request_insert();
\end{lstlisting}
    \item \texttt{after\_judge\_request\_delete}
    \begin{itemize}
        \item \textbf{Срабатывает при} удалении заявки судьи на участие в соревновании из таблицы \texttt{judge\_request}.
        \item \textbf{Действие:} уменьшает на единицу счётчик с количеством соревнований \\ в \texttt{judge\_statistics} для судьи, от имени которого была добавлена заявка.
        \item \textbf{Код:} листинг~\ref{lst:trigger4}.
    \end{itemize}
\begin{lstlisting}[mathescape=true, language=SQL, caption={Код запроса для создания триггера \texttt{after\_judge\_request\_delete} и функции \texttt{update\_statistics\_on\_judge\_request\_delete}.}, label={lst:trigger4}]
create or replace function update_statistics_on_judge_request_delete()
returns trigger as $$
begin
    update judge_statistics
    set competition_count = competition_count - 1
    where id_judge = old.id_judge;
    return old;
end;
$$ language plpgsql;

create trigger after_judge_request_delete
after delete on judge_request
for each row
execute function update_statistics_on_judge_request_delete();
\end{lstlisting}
\item \texttt{after\_judge\_request\_update}
\begin{itemize}
    \item \textbf{Срабатывает при} изменении заявки судьи на участие в соревновании в таблице \texttt{judge\_request}.
    \item \textbf{Действие:} уменьшает на единицу счётчик с количеством соревнований для \\ в \texttt{judge\_statistics} для судьи, от имени которого была добавлена заявка.
    \item \textbf{Код:} листинг~\ref{lst:trigger5}.
\end{itemize}
\begin{lstlisting}[mathescape=true, language=SQL, caption={Код запроса для создания триггера \texttt{after\_judge\_request\_update} и функции \texttt{update\_statistics\_on\_judge\_request\_update}.}, label={lst:trigger5}]
create or replace function update_statistics_on_judge_request_update()
returns trigger as $$
begin
    -- уменьшение счётчика у старого судьи
    update judge_statistics
    set competition_count = competition_count - 1
    where id_judge = old.id_judge;

    -- увеличение счётчика у нового судьи
    update judge_statistics
    set competition_count = competition_count + 1
    where id_judge = new.id_judge;

    return new;
end;
$$ language plpgsql;

create trigger after_judge_request_update
after update on judge_request
for each row
execute function update_statistics_on_judge_request_update();
\end{lstlisting}
\end{enumerate}

После создания таблицы \texttt{judge\_statistics} и всех триггеров, база данных была заполнена заново с помощью скрипта, разработанного ещё в прошлом семестре, для того, чтобы таблица содержала актуальные данные. Первые десять строк таблицы \texttt{judge\_statistics} демонстрируются на Рис.~\ref{fig:judge_stat}.

\begin{figure}[h]
   \centering
   \includegraphics[width=0.35\linewidth]{img/judge_stat.png}
   \caption{Первые десять записей в таблице \texttt{judge\_statistics}.}
   \label{fig:judge_stat}
\end{figure}


\subsection{Работа 3: Разграничение прав доступа}
\textbf{Задача:} Создать пользователей и предоставить им различные права доступа к представлению и таблицам, которые в нём участвуют.

\textbf{Формулировка задачи:} Создать пользователя \texttt{readonly\_user}  и \texttt{edit\_user}. Выдать первому права только на чтение данных из представления, созданного ранее. Второму также выдать права на редактирование всех таблиц, участвующих в этом представлении. Сравнить результаты различных операций с этими таблицам от имени этих пользователей.

Код запросов для создания пользователей и выдачи им необходимых прав представлен в листинге~\ref{lst:users}. По мимо стандартных прав на операции \texttt{insert}, \texttt{update}, \texttt{delete}, пользователю \texttt{readonly\_user} также необходимо предоставить права \texttt{usage} и \texttt{select} для объектов последовательностей, связанных с редактируемыми таблицами. Это особенность СУБД PostgreSQL, в которых последовательности выделены в отдельные объекты базы данных и, соответственно, для работы с ними необходимо явно предоставить пользователю права. Последовательности используются в PostgreSQL для автоинкрементных полей, в первую очередь для первичных ключей таблиц. Также обоим пользователем необходимо предоставить права на использование схемы базы данных, без этого разрешения пользователь даже при наличии прав на отдельные объекты внутри схемы не сможет к ним получить доступ.

\begin{lstlisting}[mathescape=true, caption={Код запросов для создания пользователей и выдачи им определённых прав.}, label={lst:users}]
create user readonly_user with password '123';
grant usage on schema public to readonly_user;
grant select on sportsman_requests_series_count to readonly_user;

create user edit_user with password '123';
grant usage on schema public to edit_user;
grant select on sportsman_requests_series_count to edit_user;
grant select, insert, update, delete on sportsman to edit_user;
grant select, insert, update, delete on participant_request to edit_user;
grant select, insert, update, delete on shot_series to edit_user;
grant usage, select on sequence sportsman_id_sportsman_seq to edit_user;
grant usage, select on sequence participant_request_id_participant_request_seq to edit_user;
grant usage, select on sequence shot_series_id_shot_series_seq to edit_user;
\end{lstlisting}


\begin{table}[h!]
    \centering
    \caption{Варианты действий и соответствующих запросов для проверки прав пользователей.}
    \footnotesize
    \begin{tabularx}{\textwidth}{|c|X|X|}
    \hline
    \textbf{№} & \textbf{Действие} & \textbf{Код запроса} \\
    \hline
    1 & Просмотр содержимого представления & \specialcell{select * from \\ sportsman\_requests\_series\_count} \\
    \hline
    2 & Изменение данных через представление & \specialcell{insert into sportsman\_requests\_series\_count \\ (id\_sportsman, pr\_count, ss\_count) \\ values (100, 50, 25)} \\
    \hline
    3 & Чтение данных из таблицы, несвязанной с представлением & \specialcell{select * from judge} \\
    \hline
    4 & Чтение данных из таблицы \texttt{sportsman} & \specialcell{select * from sportsman} \\
    \hline
    5 & Чтение данных из таблицы \texttt{participant\_request} & \specialcell{select * from participant\_request} \\
    \hline
    6 & Чтение данных из таблицы \texttt{shot\_series} & \specialcell{select * from shot\_series} \\
    \hline
    7 & Добавление данных в таблицу \texttt{participant\_request} & \specialcell{insert into shot\_series (score, photo, \\ id\_participant\_request, id\_result\_in\_stage,\\ id\_judge\_request)
    values (10, \\'path/to/photo.jpg', 16784, 67368, 3403);} \\
    \hline
    8 & Добавление данных в таблицу, несвязанную с представлением & \specialcell{insert into judge (name, category, region,\\ federation) 
    values ('Иван Иванов',\\ '1 категория', 'Санкт-Петербург',\\ 'Федерация');} \\
    \hline
    \end{tabularx}
\end{table}

\begin{table}[h!]
    \centering
    \caption{Сравнение результатов действий, выполненных от пользователей \texttt{readonly\_user} и \texttt{edit\_user}.}
    \footnotesize
    \begin{tabularx}{\textwidth}{|c|X|X|}
    \hline
    \textbf{№} & \textbf{readonly\_user} & \textbf{edit\_user} \\
    \hline
    1 & Successfully run. & Successfully run. \\
    \hline
    2 & ОШИБКА:  вставить данные в представление "sportsman\_requests\_series\_count" нельзя. & ОШИБКА:  вставить данные в представление "sportsman\_requests\_series\_count" нельзя. \\
    \hline
    3 & ОШИБКА:  нет доступа к таблице judge. & ОШИБКА:  нет доступа к таблице judge. \\
    \hline
    4 & ОШИБКА:  нет доступа к таблице sportsman. & Successfully run. \\
    \hline
    5 & ОШИБКА:  нет доступа к таблице participant\_request. & Successfully run. \\
    \hline
    6 & ОШИБКА:  нет доступа к таблице shot\_series. & Successfully run. \\
    \hline
    7 & ОШИБКА:  нет доступа к таблице judge. & INSERT 0 1 \\
    \hline
    8 & ОШИБКА:  нет доступа к таблице judge. & ОШИБКА:  нет доступа к таблице judge. \\
    \hline
    \end{tabularx}
\end{table}

\end{document}