数据库系统及VisualF.ppt

第1章 数据库系统基础知识,1.1 数据处理与数据管理技术 1.2 数据库系统的组成 1.3 数据库系统的模式结构 1.4 数据模型 1.5 关系数据库标准语言SQL 1.6 数据库设计基础 1.7 主流的DBMS产品简介,1.1 数据管理技术的发展,数据：凡是能被计算机处理的就称为计算机的数据. 文字数字图片声音影片等. 信息：加工后有用的数据.,1.1 数据管理技术的发展,什么是数据处理 是指对数据进行收集、存储、加工和传播等一系列工作。（将数据转换成信息的过程） 什么是数据管理 数据处理的中心问题是数据管理 数据管理是对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护.,1.1 数据管理技术的发展,1.1.1 人工管理阶段 20世纪50年代中期之前 1.1.2 文件系统阶段 20世纪50年代到60年代中期 1.1.3 数据库系统阶段 20世纪60年代后期以来,一、人工管理阶段,计算机主要用于科学计算，数据完全由程序员人工进行管理，程序与数据在同一个程序文件中 数据是面向应用程序的，一组数据只对应一个应用程序，数据不能被多个应用程序共享,二、文件系统阶段,数据以文件形式长期存储在辅助存储器中，有相应的软件进行管理 数据可以被多个应用程序重复使用 缺点：数据文件相互独立、缺乏联系，数据冗余度大，数据无集中管理，安全性差,三、数据库系统阶段,采用数据模型表示复杂的数据结构，数据冗余明显减少，可实现数据共享 有较高的数据独立性 提供了数据安全性、完整性等管理与控制功能 统一管理和控制数据，为用户提供了方便的用户接口,1.2 数据库系统的组成,1.2.1 数据库(DB) 数据库，顾名思义是存放数据的仓库。只不过这个仓库是在计算机存储设备上，而且数据是按一定的格式存放的。 数据库的特征 数据按一定的数据模型组织、描述和储存 可为各种用户共享 减少冗余 数据独立性较高 易扩展,1.2 数据库系统的组成,1.2.2 数据库管理系统(DBMS) 数据库管理系统是用于建立、使用和维护数据库的系统软件，是一个介于用户与操作系统之间的系统软件，是数据库系统中的重要组成部分。 Visual FoxPro就是一种在微机上运行的数据库管理系统.,1.2 数据库系统的组成,1.2.3 应用程序 应用程序是面向最终用户的、利用数据库系统资源开发出来的、面向某一类实际应用的应用软件系统。如:人事管理系统,图书管理系统。,1.2 数据库系统的组成,1.2.4 数据库管理员(DBA) 数据库的建立、使用和维护等工作仅靠DBMS远远不够，还要有专门的人员来完成，这些人被称为数据库管理员。 数据库管理员是控制数据整体结构的一组人员，负责数据库系统的正常运行，承担创建、监控和维护数据库结构的责任。,1.3 数据库系统的模式结构,外部层:各个用户看到的数据库 内部层：机器看到的数据库 概念层：数据库管理员看到的数据库,1.4 数据模型,1.4.1 数据模型概述,数据如何存储到计算机中 首先将现实世界中的客观对 象抽象为概念模型； 然后把概念模型转换为某一 DBMS支持的结构模型。 概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。,概念模型和结构模型,概念模型是按照用户的观点对数据建模，是对现实世界的第一层抽象，是用户和数据库设计人员之间进行交流的工具。长期以来，在数据库设计中广泛使用的概念模型是E-R模型。 结构模型强调数据是如何在数据库中描述的。数据模型（结构模型）主要有层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型。在目前流行的DBMS产品中，数据模型主要采用关系模型和面向对象的关系模型。,1.4.2 E-R模型,1、实体（Enity） 客观存在并且可以相互区别的事物 实体可以是具体的对象，如学生、一堂课等。也可以是抽象的对象，如一次借书，老师与系的工作关系等。 具有相同性质（特征）的实体的集合称为实体集。,2、属性（Attribute） 实体所具有的某一特性称为属性。 如学生实体可以由学号、姓名、性别、出生年月等属性组成。,3、联系（Relationship） 联系是实体集之间关系的抽象表示。 例如，学生实体集与成绩实体集之间存在 “考试”联系。,1.4.3关系模型,关系模型的数据结构 关键字 关系运算 关系的规范化 关系模型的完整性,1.关系模型的数据结构,在关系模型中用二维表来表示实体集，通过外部关键字来表示实体间联系。 二维表的首行称为“属性”（字段），其他各行称为“元组”（记录），每个元组表示一个实体。 二维表的数据结构可以用关系模式来描述。,关系模式,关系模式的描述形式: 其中:R为关系模式名，即二维表名。 Ai（1in）是二维表中的列名。,R（A1,A2,Ai,An）,2.关键字（1）,超关键字：二维表中能唯一确定记录的一个字段或几个字段的组合被称为“超关键字”，超关键字虽然能唯一确定记录，但是它所包含的字段可能是有多余的。 候选关键字：如果一个超关键字中去掉其中任何一个字段后，不再能唯一确定记录，则称它为候选关键字。,关键字（2）,主关键字：候选关键字可能有多个，从候选关键字中可以选出一个作为主关键字，对表中的每个记录来说，主关键字必须包含一个不同于其他记录的唯一的值 外部关键字,关系运算的分类 传统的集合运算（并、差、交等） 专门的关系运算（选择、投影、联接等）,3.关系运算,关系运算（1）并 并RS ： R和S具有相同的模式结构，且其对应的属性取自同一个域（称R和S是“并相容”的） 并操作结果，由属于R或属于S的元组共同组成（取消重复的元组）,举例 R:运动队，S：书法社,R,S,RS = 参加了运动队 或参加了书法 社的同学,关系运算（2）差 差 对R和S的要求： 要求R和S是“并相容”的。 R-S ： 操作结果，由属于R但不属于S的所有元组组成,举例 R:运动队，S：书法社,R,S,R-S = 参加了运动队 但没有参加书 法社的同学,关系运算（3）交 交 对R和S的要求： 要求R和S是“并相容”的。 RS ： 操作结果，由既属于R而且又属于S的所有元组组成,举例 R:运动队，S：书法社,R,S,R S = 既参加了运动队 又参加了书法社 的同学,关系运算（4）选择 Restrict(抽行):根据条件从已知关系中抽出符合要求的相关元组或行。 称为选择（Selection） 选择运算是从行的角度进行的运算,举例,学生表（Student）,查询信息系（IS系）全体学生,结果为：,信息系（IS系）全体学生,关系运算（5）投影 Project(抽列):从已知关系中抽出所指的属性或列 投影操作主要是从列的角度进行运算,关系运算（6）联接 联接运算是根据给定的联接条件将两个关系模式拼成一个新的关系。联接条件中将出现两个关系中的公共属性名，或有相同语义的属性。,4.关系的规范化,关系是一种规范化了的二维表，具有如下性质： 属性值是原子的，不可分解的 二维表中的每一列具有唯一的字段名 二维表中不允许出现完全相同的两行 二维表中行的顺序、列的顺序均可任意交换,5.关系模型的完整性,域完整性规定了属性的取值范围 实体完整性要求任一元组的主关键字的值不能为空值，且必须在所属的关系中唯一 参照完整性,1.5 关系数据库标准语言SQL,数据库语言：是由数据库管理系统（DBMS）所提供的语言，使用这种语言用户可以对数据库进行各种各样的操作。 关系数据库语言：是一种非过程语言，对用户而言，只要说明“做什么”，指出需要何类数据，至于“如何做”由系统来实现。,SQL语言,SQL是为关系数据库提供的数据库语言，SQL包括了所有对数据库的操作，使用SQL语言可实现数据库应用过程中的全部活动。 SQL是一种基于关系代数和关系演算的语言，由于使用方便、功能齐全、简单易学，很快得到了普遍应用。,SQL语言,数据定义 数据查询 数据更新 SQL的视图,1.数据定义,SQL提供数据定义语言（DDL）。 定义基本表的SQL语句形式如下： CREATE TABLE （ 完整性约束条件） 除了定义基本表，SQL的DDL还包括修改基本表结构、删除基本表等语句,2.数据查询,数据库查询是数据库的核心操作。SQL语言设计了SELECT 查询语句，它的形式为: SELECT A1,A2,An FROM R1,R2,Rm WHERE F GROUP BY 列名序列 ORDER BY 列名排序,3.数据更新,为了修改数据库中的数据，SQL提供了插入数据、修改数据和删除数据的三类语句。,4.SQL的视图,视图是DBMS所提供的一种以用户模式观察数据库中数据的重要机制。视图可由基本表或其