大学数据库原理与应用(ACCESS)-朱定善-大学教学资料课件PPT
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大学数据库原理与应用(ACCESS)-朱定善-大学教学资料课件PPT,大学,数据库,原理,应用,利用,运用,access,朱定善,教学,资料,课件,ppt
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21世纪高职高专创新精品规划教材,数据库原理与应用（Access）,朱定善 熊丽华 主编,第一章 数据库知识,本章学习目标 随着计算机技术的发展，计算机应用已从早期的科学计算、过程控制进入到目前的数据信息处理，并已成为计算机应用的主要领域之一。而在数据信息处理过程中，并不需要进行复杂的计算，如一间学校的学生信息管理，一个单位的人事档案管理，一个大型百货商店的商品管理（进、销、存管理）等，它们主要是从事大量数据的存储、查找、统计等工作。若要有效地使用保存在计算机系统中的大量数据，必须严格合理的对这些数据进行组织、存储、维护等，这一切都离不开数据库技术。,数据库技术是研究数据库结构、存储、设计和使用的一门软件科学，是进行数据管理和处理的技术。在信息社会里，信息已成为各行各业的重要财富资源，以数据库为核心的信息系统已成为企业或组织生存和发展的重要条件。数据库技术已成为计算机科学与工程技术领域的重要研究方向之一，也日益成为计算机与工程技术人员应掌握的必不可少的知识与技能。通过本章的学习，应掌握数据库的基本理论、数据模型、关系数据库的特点、关系的规范化概念、关系数据库的设计等内容。,11数据库基本概念,数据库技术所涉及到许多概念，主要包括信息、数据与数据处理，数据库、数据库管理管理系统及数据库系统。,111信息、数据与数据处理,1信息 信息是现实世界事物的存在方式或运动状态的反映。泛指通过各种方式传播、可被感受的声音、文字、图像、符号等表示的某一特定事物的消息、情报或知识。它具有可感知、可存储、可加工、可传递和可再生等特点。,2数据 数据是指存储在某一媒体上能识别的物理符号，是反映客观事物特性的记录。数据的概念包括两个方面：一是所反映的事物特性的数据内容；二是存储在某一种媒体上的数据形式。数据形式可以是多种多样的，如某人的出生日期是“1984年10月28日”，也可表示为“84/10/28”，其含义没有改变。,从信息处理的角度来看，任何事物的特性都是通过数据来表示的，数据经过加工处理后，使其具有知识性，并对人类活动产生决策作用，从而形成信息。用数据符号表示信息通常有三种形式：数值型数据，即客观事物的定量符号，如金额、数量、单价的多少等；字符型数据即对客观事物进行定性记录的符号，如学号、姓名、电话等；特殊型数据，如图形、图像、动画、影像、声音等多媒体数据。从计算机的角度看，数据泛指那些可以被计算机接受并能被计算机处理的符号。,3数据处理 数据处理又称为信息处理。实际上就是利用计算机对各种类型的数据进行处理，并将其转换成信息的过程。它包括对数据的采集、整理、存储、分类、排序、检索、维护、加工、统计和传输等一系列的操作过程。数据处理的目的是从大量的、原始的数据中获得所需的资料并提取有用的数据成份，作为行为和决策的依据。, 人工管理方式 人工管理方式出现在计算机应用于数据管理的初期（20世纪40年代末期到50年代中期以前）。由于没有必要硬件环境的支持，外存储器只有卡片、纸带、磁带，没有像磁盘这样的可以随机访问、直接存储的外存储器设备。软件方面也没有专门管理数据的软件，数据由计算机或处理它的程序进行携带。数据管理任务，包括存储结构、存取方法、输入输出方式等完全由程序设计人员负责完成。这种管理方式下，用户的应用程序与数据之间相互结合不可分割，当数据有所改变时，程序也随之改变，独立性差；各程序间的数据不能传递，共享性差，既不方便，也不安全，编程效率极低。, 文件管理方式 文件管理方式即把有关的数据组织成一个文件（20 世纪50年代后期至60年代后期），这种数据文件可以脱离程序而独立存在，由一个专门的文件管理系统对其实施统一管理。文件管理系统是一个独立的系统软件，它是应用程序与数据文件间的一个接口。在这种管理方式下，应用程序通过文件管理系统对数据文件中的数据进行加工处理。应用程序的数据具有一定的独立性，解决了人工管理方式下的数据独立性差的缺点。但数据文件仍高度依赖于其对应的应用程序，不能被多个应用程序通用，同一个数据可能出现在多个文件中，这样不仅浪费存储空间，更严重的是由于不能对数据文件作统一修改，容易造成数据的不一致性。, 数据库管理方式 数据库系统管理方式（20世纪60年代后期开始）即对所有的数据实行统一规划管理，形成一个数据中心，构成一个数据仓库，数据库中的数据能够满足所有用户的需要，供不同用户共享。在这一管理方式下，应用程序不再只与一个孤立的数据文件相对应，可以取整体数据集中的某个子集作为逻辑文件与其对应，通过数据库管理系统实现逻辑文件与物理文件之间的映射。在数据库管理系统环境下，应用程序对数据的管理和访问灵活方便，而且数据与应用程序之间完全独立，使程序的编制质量和效率都有所提高；由于数据文件间可以建立关联关系，数据的冗余大大减少，数据共享性显著增强。, 分布式数据库系统方式 分布式数据库系统是数据库技术与和计算机网络技术结合的产物。网络技术的发展为数据库提供了分布运行环境，从主机-终端体系结构发展到客户/服务器系统结构。分布式数据库系统既可以把全局数据模式按数据来源和用途，合理分布在系统的多个节点上，使大部分数据可以就地存取，而用户不感到的分布，即物理上分布、逻辑上集中的分布式数据库结构（紧密型）；又可把多个集中式数据库系统通过网络连接起来，各节点上的计算机可以利用网络通信功能访问其他节点上的数据资源，即物理上、逻辑上分布的分布式数据库结构（松散型）。, 面向对象数据库系统方式 面向对象数据库系统是数据库技术与面向对象程序设计相结合的产物。面向对象数据库系统是面向对象方法在数据库系统中的实现和应用，它既是一个面向对象的系统，又是一个数据库系统。,112 数据库系统,数据库系统是指引进数据库技术后的计算机系统。实现有组织地、动态地存储大量相关数据，提供数据处理和信息资源共享的便利手段。数据库系统由数据库、数据库管理系统、数据库应用系统、数据库管理员用户和计算机系统的软、硬件平台组成。其组成结构如图1-1所示。,图1-1 数据库系统层次结构示意图,1 数据库 数据库是以一定的组织方式将相关的数据组织在一起存放在计算机存储器上的一组组相关数据的集合。 数据库中的数据往往不像文件系统那样，只面向某一项特定应用，而是面向多种应用，可以被多个用户、多个应用程序共享。例如人才交流中心的人才档案数据库，他可以在国际互连网（Internet）上供用户浏览。,2数据库管理系统 为了让多种应用程序并发地使用数据库中具有最小冗余度的共享数据，必须使数据与程序具有较高的独立性。这就需要一个软件系统对数据实行专门管理，提供安全性和完整性等统一控制机制，方便用户以交互命令或程序方式对数据库进行操作。我们称这个软件系统为数据库管理系统（DBMS ）。数据库管理系统是数据库系统的核心。一般来说，数据库管理系统应具备如下功能：, 数据库定义功能 数据库管理系统提供了建立数据库框架，定义数据库中的对象功能。根据此功能，用户可以根据需要在计算机系统中建立自己的数据库，并在数据库存储数据。, 数据操作功能 对数据进行检索和查询是数据库的主要应用，数据库管理系统向用户提供“数据操作语言”，支持用户对数据库中的数据进行查询、更新等操作。, 数据库控制功能 数据库管理系统可以完成对数据库的安全性控制、完整性控制、多用户环境下的并发控制等各方面的控制。, 数据库的管理功能 数据库管理功能可以完成数据库的数据备份、恢复和转储功能。, 数据库通信功能 在分布式数据库或提供网络操作功能的数据库中，数据库管理系统还必须提供数据库的通信功能。 随着计算机技术的发展及计算机应用领域的拓宽，数据库技术得到了很大的发展。数据库管理系统也层出不穷。目前有如下几种常用的典型的数据库管理系统。, Oracle：Oracle是Oracle公司的数据库产品。它是世界著名的商品化关系数据库管理系统。, Sybase：Sybase公司是较早采用客户/服务器技术的数据库厂商。Sybase数据库可以运行在Unix、Windows NT、 Novell等操作系统平台上，支持标准的关系数据库语言SQL，使用客户/服务器模式，采用了开放的体系结构，能够实现网络环境下各节点上的数据库的互访操作。Sybase还拥有十分著名的数据库应用开发工具PowerBuilder，能够快速开发基于客户/服务器的图形化数据库应用。, Informix：Informix是美国Informix软件公司的产品，是一个应用广泛的著名的关系数据库管理系统，它具有独立性强、查询功能齐全、使用方便和易于扩充等优点。可以在Unix、Windows、Windows NT、Netware、Macintosh等多种操作系统环境下运行。, SQL Server：SQL Serve是Microsoft公司推出的适用于大型网络环境的数据库管理系统，它一经推出后，很快得到广大用户的积极响应，并迅速占领了NT环境下的数据库领域，成为数据库市场上的一个重要产品。它采用客户机/服务器或浏览器/服务器设计结构模式，支持分布式数据库结构，具有动态数据存储机制和数据转换服务，并支持Internet的工作环境，包括数据发布、支持XML、电子邮件等。, Access：Access数据库管理系统是Microsoft开发的另一个数据库管理系统。是一个功能强大、方便灵活、适用于个人单机环境下使用的关系型数据库管理系统，同时还提供了一个完整的数据库应用开发工具，可用于开发适合于特定的数据库管理的Windows应用程序。它不仅可用于小型数据库管理，供单机使用，也能与工作站、数据库服务器或主机上的各种数据库互相连接，并可用于建立客户/服务器应用程序中的工作站部分。,3.数据库应用系统 数据库应用系统（DBAS-DataBase Application System）是指系统开发人员利用数据库管理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，通常由数据库和应用程序两部分组成。如以数据库为基础的应用于财务核算的财务管理系统、学生成绩管理系统、教学管理系统、人事档案管理系统、商品信息管理系统等等。无论是面向内部业务和管理的管理信息系统，还是面向外部，提供信息服务的开放式信息系统，从实现技术角度而言，都是以数据库为基础和核心的计算机应用系统。,4数据库管理员与数据库用户 数据库管理员专门从事数据库的规划、设计、使用与维护等工作。数据库用户是指数据库的最终用户，他们可以使用自己开发的应用程序访问数据库，也可以使用数据库系统提供的接口访问数据库。,5计算机系统软件、硬件平台 在数据库系统中，软件包括操作系统（如Windows）、开发工具（如VB）和接口软件（如ODBC）；硬件平台包括计算机和计算机网络，他是数据库系统赖以存在的基础。,113 数据库系统的特点,数据库系统主要有如下特点：, 数据共享 这是数据库系统区别于传统数据管理系统的最大特点之一，也是数据库系统先进性的很重要表现。 共享是指多用户、多种应用互相覆盖地共享数据集合。当前所有用户可同时存取数据库中的数据。这些数据可以是数据库中的部分数据或相互交叉重叠的数据，也可以是文件级、记录级、数据项级的数据。, 面向全组织的数据结构化 数据库系统不再像文件系统那样从属于特定的应用，而是面向整个组织来组织数据，常常是按某种数据模型（有关数据模型在后面章节有详细介绍），将整个组织的全部数据组织成为一个结构化的数据整体。它不仅描述了数据本身的特性，也描述了数据与数据之间的种种关系，这使数据库能描述复杂的数据结构。 全组织的数据结构化，有利用于实现数据共享，它使数据不是面向应用（程序），而是面向系统。这样，系统的弹性大、可扩充，在系统中加入部分数据，就可以适应新的应用需要。, 具有较高的数据独立性 数据库的重要牲特征就是数据独立于应用程序而存在。数据与程序相互独立、互不依赖，这大大简化了应用程序的设计与维护的工作量。, 减少冗余度 数据共享、结构化和数据独立性的优点使数据存储不必重复，不仅可以节省存储空间，而且从根本上保证了数据的一致性。从理论上讲，数据存储完全不重复，即冗余为零。, 统一的数据控制功能 数据库可以被多个用户或应用程序共享，即对数据的存取往往是并发的（多个用户或应用程序在某时刻同时存取某个数据）。为保证数据库中的数据安全和完整，数据库管理系统必须提供以下四个数据控制功能, 数据并发访问控制功能：当多个用户或应用程序同时存取或修改数据库中的某个数据时，可能会发生互相干扰而得到错误结果，并使数据库的完整性遭到破坏，因此必须对多用户的并发操作加以控制和协调。, 数据安全控制功能：数据安全控制功能是指采取一定安全保密措施，确保数据库中的数据不被非法用户存取，防止造成数据丢失、破坏或被盗。, 数据完整性控制功能：数据完整性控制功能是指数据正确性、有效性和相容性。正确性是指数据的合法性；有效性是指数据是否在定义的有效范围内；相容性是指表示同一个事实的两个数据应相同。系统提供必要的功能，保证数据库中的数据在输入、修改过程中始终符合原来的定义和规定。, 数据恢复：当系统发生故障造成数据丢失或对数据库操作发生错误时，系统能进行应急处理，并把数据恢复到正确的状态。,12 数据模型,数据模型是数据库系统的核心，它规范了数据库中数据的组织形式，表示了数据与数据之间的联系，具有联系性的相关数据总是按照一定的组织关系排列，从而构成一定的结构，对这种结构的描述就是数据模型。数据模型是数据库管理系统用来表示实体与实体间联系的方法。一个数据模型应正确反映出数据之间存在的整体逻辑关系。,121实体的描述,1 实体 客观存在并且可以相互区别的事物称为实体。实体可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念或联系。如职工、学生、教师、课程就是具体的实体，而学生的选课、教师的授课、产品的订货、一次的比赛等也是实体，它们是抽象实体。,2实体的属性 每个实体都具有一定的特征或性质，这样我们才能根据实体的特征来区分一个个实体。比如图书馆图书的总编号、分类号、书名、作者、单价、出版社等都是图书实体具有的特征。我们把实体所具有的特征称为属性。一个实体可以用若干个属性来描述，如学生的学号、姓名、性别、出生日期、所在系、专业、爱好、家庭住址等，把这些属性组合起来就描述了某学生的全部特征。,3实体型与实体集 属性值的集合表示一个实体，而属性的集合表示一个实体的类型称为实体型。同类型的实体型的集合称为实体集。如学生实体集中，（2003010301、吴明、男、0/12/28、计算机）表示学生档案实体集中的一个具体学生。在关系数据库中用二维表用来存放同一类实体，如学生档案表，商品信息表等。,122 实体间的联系,实体间的对应关系称为联系。它反映现实世界事物之间的相互联系。如学生选课实体中的学号必须是学生档案实体中存在的学号，这种联系就是实体间的联系。它们间的联系通常分为三种类型：,1一对一联系 若一个实体集中的一个实体与另一个实体集中的一个实体发生关系，同样另一个实体集中的一个实体也与该实体集中的一个实体发生关系，则这两个实体集间的联系被定义为一对一联系。 如一个班级和正班长两个实体间的联系就是一对一有联系。一个班只有一个正班长，一个正班长不能在其它班同时当正班长。,在Access中，一对一关系表现为A表中的每条记录只与B表中的一条记录相关联；同样，B表中的每条记录也只与A表中的一条记录相关联。,2一对多联系 班级实体与学生实体间的关系就是一对多联系。一个班可以有多个学生，而一个学生只能属于一个班。学生与图书的联系也是一对多关系，一个同学可以借多本图书，而一本图书只能给一个学生借阅。 在Access中，一对多联系表现为A表中的每一条记录与B表中的多条记录相联系。,3多对多联系 学生实体与课程实体的关系为多对多联系。一个学生可能学多门课程，同时一门课程可以有多个学生选。 在Access中，多对多联系表现为一个表中的多个记录在相关的表中同样有多个记录与其相匹配。即A表中的一个记录可与B表中的多个记录对应，同样B表中的一个记录也可以与A表中的多个记录对应。,123 E-R模型的表示方法,E-R模型又称为实体关系模型，它由实体、属性和关系组成，三者结合表示现实世界，形成概念模型。 实体型：用矩形表示，矩形内标明实体名称。 属性：用椭圆表示，椭圆内标明属性名称，用无向线将属性与实体连起来。 关系：用菱形表示，菱形内标明属性联系名称，用无向线与有关实体连接起来，并在无向线上标明关系类型。 例如，教学管理中的学生选课概念模型的E-R图可用图1-2表示。,图1-2 学生选课管理E-R图,学生选课管理设计的实体如下： 学生 属性有学号、姓名、性别、出生日期、班级名称。 课程 属性有课程号、课程名称、课程性质、学时数、学分。 教师 属性有教师编号、姓名、性别、出生日期、学历、职称。 这些实体之间的联系如下： 一个教师可以讲授多门课程，一门课程也可以由多个教师来讲授。 一个学生可以选修多门课程，一门课程也可以被多个学生选修。,124 数据模型,数据模型是反映客观事物及客观事物间联系的数据组织的结构和形式。任何一个数据库管理系统都是基于某种数据模型的。数据库管理系统所支持的数据模型分为三种：层次模型、网状模型、关系模型。因此，使用支持某种特定数据模型的数据库管理系统开发出来的应用系统也相应称为层次型数据库系统、网状型数据库系统、关系型数据库系统。,1层次模型 层次模型表示数据间的从属关系结构，层次模型实际上是由若干个代表实体之间一对多联系的基本层次联系组成的有向树结构。层次像一棵倒置的树一样，根结点在上，层次最高；子结点在下，逐层排列，如图1-3所示。主要有如下特征：,图1-3 层次模型示例, 仅有一个无双亲的根结点（图1-3中的电子信息系就是根结点）。 根结点以外的子结点，向上仅有一个父结点，向下有多个子结点，即一对多联系。 支持层次数据模型的数据库管理系统称为层次型数据库管理系统，在这种系统中建立的数据库是层次型数据库。层次模型不能直接表示出多对多的联系。,2网状模型 用网状模型表示实体及其之间联系的模型称为网状模型。网中的每一结点代表一个实体类型。网状模型突破了层次模型的两点限制，其主要特征如下： 允许结点有多于一个的父结点。 可以有一个以上的结点没有父结点。 网状模型可以表示较复杂的数据结构，即可以表示数据间的纵向关系与横向关系。这种数据模型在概念上、结构上都比较复杂，操作上也很多不便。 图1-4是网状模型示例图。每一个联系都代表实体之间一对多的联系，用单向或双向环形链接指针来具体实现这种联系。如果选课的人数很多，链接将变得相当复杂。网状模型的主要优点是表示多对多的联系，具有较大的灵活性，但这种灵活性是以数据结构复杂化为代价的。,支持网状数据模型的数据库管理系统称为网状型数据库管理系统，在这种系统中建立的数据库是网状型数据库。,图1-4 网状模型示例, 关系模型 关系模型是以关系数学理论为基础的。广义地说，任何数据模型都描述一定事物数据之间的关系。层次模型描述数据之间的从属关系；网状模型描述数据之间的多种从属关系。关系模型的“关系”虽然也适用于这种广义的理解，但同时又特指那种虽具有相关性而非从属性的平行的数据之间按照某种排列的集合关系。 例如，假设如下数据记录：20070101，赵文，男，计算机应用，1988-2-28，是，500，广东；20070102，徐逸华，男，计算机应用，1987-6-7，是，630，河南等。这两组数据之间是平行的，从层次从属角度看也是无关系的，但如果我们知道他们是表示的是学生基本信息的话，就可把它们以建立成一个关系（一张二维表），如表1-1所示。,表1-1学生基本信息表,表中的这些数据虽然是平行的，不代表从属关系，但它们构成了某学校学生基本信息的属性关系结构。表1-1其实就是关系模型。表格中的每一项都可以看成独立的数据项，它们共同构成了关系的全部内容。关系数据库以其完备的理论基础、简单的模型、说明性的查询语言和使用方便等优点得到广泛的应用。,13 关系数据库,关系模型对数据库的理论和实践产生了很大的影响。成为当今最主要的数据库模型。关系数据库是若干个依照关系模型设计的数据表的集合。也就是说，关系数据库是由若干张完成关系模型设计的二维表组成，所有关系数据库实际上就是二维表。 在关系数据库中，每一个表都具有相对的独立性，这一独立性的唯一标志是数据表名字，称为表名。也就是说，每一个数据表是靠自已的表名与其他表保持独立，他们同属一个数据库文件中。数据库中不允许有重名的数据表，因为对数据表中数据的访问是通过表名来实现的。关系数据库中各个数据表的独立，使用户在使用数据表的数据时，可以简捷、方便地存取传输。下面介绍关系数据库系统的基本概念。,131 关系模型,1关系术语 关系（表） 一个关系就是一张二维表，每个关系都有一个关系名（表名）。其格式为： 表名（字段名1，字段名2，字段名n）。表1-1所示的“学生”关系的关系模式可表示为“学生（学号、姓名、性别、专业、出生日期）”。 元组（记录） 二维表中每一行称为一个元组（除第一行外），也称为一个记录。如表1-1包含多个元组（多个记录）。,属性（字段） 二维表每一列称为属性，每一列有一个属性名（字段名），是数据库中可以命名的最小逻辑数据单位。如“学生”表有学号、姓名、性别、专业、出生日期等字段名。在建立表结构时都要确定每个字段的字段、数据类型和宽度。 域 域属性说明字段的取值范围。如表1-1中的“入学成绩”字段的取值范围可能是0900间。而“姓名”字段的值可以取任意字符。 关键字 其值能惟一标识关系中每一个元组的字段或字段集。如表1-1中的“学号”可作为标识一条记录的关键字，而“姓名”字段则不能作为起唯一标识作用的关键字，因为它可能有同名。, 外部关键字 如果表中的一个字段不是本表的主关键字或侯选关键字，而是另一个表的主关键字或侯选关键字，该字段称为外部关键字。,2关系的特点 虽然说关系模型是一张二维表，但并不是日常工作中所有的表都满足关系模型，在关系模型中对关系有一定的要求，必须具有如下特点： 数据表中不能有相同的字段，而且每个字段必须是不能再分割的数据单元，即表中不能再包含表。表1-2不是二维表，不能直接作为关系存放。因为基础课、专业课还可再分为高等数学、工程数学、英语；计算机应用、C语言、网络基础，而去掉基础课、专业课项就可以了，如表1-3所示。,表1-2 学生成绩表, 数据表中不允许有完全相同的记录，即冗余。 数据表中记录的次序无关紧要。即任意交换两行的位置并不影响数据的实际含义。正如我们所说的“排名不分先后“。 数据表中列的次序无关紧要。任意交换两列的位置也不影响数据的实际含义。如表1-1中的出生日期和专业，那一项在前都没有关系。,3关系规范化 关系规范化的基本思想是逐步消除数据依赖关系中不合适的部分，并使依赖于同一个数学模型的数据达到有效地分离。关系规范化理论认为，关系数据库中的每一个关系都需要进行规范化，使其达到一定的规范化程度，从而提高数据的结构化、一致性和可操作性。 关系数据库中的关系必须满足一定要求，按满足不同程度要求的关系称为不同范式。满足最低要求的称为第一范式，简称1NF，在第一范式中进一步满足一些要求的称为第二范式，其余范式依此类推。第一范式是关系数据库的关系模式应满足的最起码的条件。,(1)第一范式（1NF） 第一范式的关系应满足的基本条件是每个元组中的每一个分量是不可再分割的数据。例如，表1-2所示的关系不符合第一范式（因为基础课和专业课还可以分成高等数学、工程数学等），表1-3是在表1-2的基础上经过规范化处理后，满足第一范式。,表1-3学生成绩表,(2)第二范式（2NF） 第二范式是指这种关系不仅满足第一范式，而且所有非主属性完全依赖于其主关键字。例如表1-4表示的关系虽然满足第一范式，但不满足第二范式，因为它的非主属性不完全依赖于由学号和课程号组成的主关键字，即姓名和性别只依赖于学号，课程名也只依赖于课程号。这种关系会引起数据冗余和更新异常，当添加新的课程时，可能缺少相应的学号，导致无法添加；当删除某学生信息时，可能会引起课程数据的丢失。只能将其分解为多个2NF关系模式。,表1-4 学生与课程表,可将表1-4分解为如下3个2NF关系。 学生关系：学号、姓名、性别。 课程关系：课程号、课程名。 学生选课关系：学号、课程号。,(3)第三范式（3NF） 第三范式是指任何一种关系不仅满足第二范式，而且它的任何一个非主属性都不依赖于任何主关键字。如表1-5所示的关系满足第二范式，但不满足第三范式。因为班主任姓名依赖于班级号（班级号唯一确定该班的班主任姓名），班主任电话又依赖于班主任姓名，即班主任电话传递依赖于班级号。这种关系也存在数据冗余和更新异常问题。,表1-5班级与班主任表,必须将其分解为下列两关系，才能消除传递依赖关系，满足第三范式。 班级关系：班级号、系部名、人数、班主任姓名。 班主任关系：班主任姓名、班主任电话。 第三范式消除了插入、删除异常和数据冗余、修改复杂等问题，已经是比较规范的关系。关系的规范可划分为6个等级，除上述的三种范式外，还有BC范式、第四范式、第五范式。通常情况下，只要把关系规范到第三范式标准就可以满足要求，并非是关系规范的等级越高就越好。,132 关系运算,对关系数据库进行查询时，要找到需要的数据，就要对关系进行一定的关系运算。关系的基本运算分为两类：一类是传统的集合运算（并、交、差等运算），另一类是专门的关系运算（选取、投影和连接等关系运算）。,1传统的集合运算 并（RS） 两个相同结构关系的并是由属于两个关系的元组组成的集合。如，有两个“学生”关系R、S，分另存放两个班的学生基本信息，把第二个班的学生记录追加到第一个班的学生记录后面就是这两个关系的并集。,差（R-S） 设有两个相同结构的关系R和S，R差S的结果是由属于R但不属于S的元组组成的集合，即差运算的结果是从R中去掉S中也有的元组。例如，在选修课程时，每个学生都可以选修多门课程，形成一张选修ACCESS课程的表和一张选修VB课程的表，如果要查找选修了ACCESS课程而没有选修VB课程的同学，其操作就是关系的差。,交（RS）课程 两个相同结构的关系R和S，它们的交的结果是既属于R又属于S的元组的集合，交运算的结果是R和S的共同元组。例，在选修ACCESS和VB课程的表中找出既选修了ACCESS又选修了VB的同学，就得采用关系交。,2专门的关系运算 选取（选择） 在指定的关系（表）中，按给定的条件选取其中的若干个元组（记录）组成一个新的关系（二维表），称为选取运算（即选出满足条件的若干行）。选取是从行的角度进行的运算，即从水平方向抽取记录。经过选择运算得到的结果可以形成新的关系，其关系模式不变，但其中的元组是原关系的一个子集。例如，在表中1-1找出“计算机应用”专业的“男”同学的记录，所进行的查询操作就是选取运算。其运算结果如表1-6所示.。,表1-6选取运算结果, 投影 在指定的关系中，选取部分字段（列或属性）后组成一个新关系，称为投影运算（即选择若干列，除去其他列）。投影是从列的角度进行的运算，相当于对关系进行垂直分解。例如，在表1-1关系中对学号、姓名和性别进行投影，得到的新关系中只包括三个字段，如表1-7所示。,表1-7投影运算结果, 连接（联接） 连接运算是在两个关系中取满足指定字段间一定条件的那些元组，组成一个新关系（即两张表按一定条件合成一张新表）。 选取和投影运算的操作对象是一张表，相当于对二维表进行切割。连接运算的操作对象是两张二维表。如果对多张二维表连接，则先进行两两连接。,14 数据库设计基础,数据库设计是指针对一个数据库应用问题，应构造几个关系模式，每个关系由哪些属性组成，即如何构造适合于它的数据模式，这是关系数据库逻辑设计的问题。而要为了高效迅速地创建一个结构合理、功能完善的数据库，就必须掌握数据库设计的一些基本步骤和设计方法。,141 数据库设计的基本原则,1关系数据库的设计应遵循多表少字段的原则 一个表描述一个实体或实体间的一种联系。可以将一个复杂的表根据需要分成若干个相对独立的小表，这样可使数据的组织工作和维护工作简单。例如，在学生信息数据库中，我们把它分成三个独立的表，分别是“学生信息”表、“成绩”表和“课程”表。,2尽量避免在表间出现重复字段 除保证表中有反映与其他表之间存在联系的外部关键字外，应尽量避免在表之间出现重复字段。目的是使数据的冗余尽可能地减少。例如，在课程表中有课程号和课程名称字段，在成绩表中只要有课程号字段即可，而没必要再设课程名称字段。,3表中的字段必须是原始数据和基本数据元素 表中的数据不应包括可通过计算得到的“二次数据”或多项数据的给合。例如，在学生基本信息表中已有出生日期字段，就不应再设年龄字段，因为年龄可通过简单的日期运算函数得到。,4表与表之间的联系应通过相同的主关键字建立。 例如，学生信息表与学生成绩表间可通过学号字段建立联系。,142数据库设计的基本过程,数据库设计的好坏，将直接影响到日后对数据库的操作。如能设计出一个结构合理的数据库，会给后面的数据库管理打下良好的基础。下面是数据库设计的基本过程。,1需求分析 需求分析是指分析用户的需求，包括信息需求和处理要求。信息需求指用户要从应用系统中得到信息的内容与性质，即在数据库中应存储什么数据。处理需求则是用户要完成什么样的处理，对处理的响应时间有什么要求，采用什么样的处理方式。,2确定需要的表和各表的字段 根据需求分析，确定数据库中所包含的表及相应的结构，这是数据库设计过程中技巧性最强的一步。表和字段的设计都应遵循数据库设计的原则。,3确定关系 设计数据库的目的实质上是设计出满足实际应用需求的实际关系模型。确定关系模型的目的是使表结构合理，不仅能存储所需要的实体信息，而且还能反映出实体间客观存在的关系。即确定一个表中的数据和其他表中的数据有何真正意义上的关联。如学生基本信息表与学生成绩表的联系、课程表与学生成绩表的联系是一对多联系。,4设计求精 设计求精是设计一个好数据库的关键和保障。在数据库设计的每一阶段的后期都要经过用户的确认，如不能满足要求，则要返回前面的一个阶段或几个阶段进行调整和修改，整个过程实际上是一个不断返回修改、调整的迭代过程。,21世纪高职高专创新精品规划教材数据库原理与应用（Access）朱定善 熊丽华 主编第一章 数据库知识本章学习目标 随着计算机技术的发展，计算机应用已从早期的科学计算、过程控制进入到目前的数据信息处理，并已成为计算机应用的主要领域之一。而在数据信息处理过程中，并不需要进行复杂的计算，如一间学校的学生信息管理，一个单位的人事档案管理，一个大型百货商店的商品管理（进、销、存管理）等，它们主要是从事大量数据的存储、查找、统计等工作。若要有效地使用保存在计算机系统中的大量数据，必须严格合理的对这些数据进行组织、存储、维护等，这一切都离不开数据库技术。 数据库技术是研究数据库结构、存储、设计和使用的一门软件科学，是进行数据管理和处理的技术。在信息社会里，信息已成为各行各业的重要财富资源，以数据库为核心的信息系统已成为企业或组织生存和发展的重要条件。数据库技术已成为计算机科学与工程技术领域的重要研究方向之一，也日益成为计算机与工程技术人员应掌握的必不可少的知识与技能。通过本章的学习，应掌握数据库的基本理论、数据模型、关系数据库的特点、关系的规范化概念、关系数据库的设计等内容。 11数据库基本概念 数据库技术所涉及到许多概念，主要包括信息、数据与数据处理，数据库、数据库管理管理系统及数据库系统。 111信息、数据与数据处理1信息 信息是现实世界事物的存在方式或运动状态的反映。泛指通过各种方式传播、可被感受的声音、文字、图像、符号等表示的某一特定事物的消息、情报或知识。它具有可感知、可存储、可加工、可传递和可再生等特点。 2数据 数据是指存储在某一媒体上能识别的物理符号，是反映客观事物特性的记录。数据的概念包括两个方面：一是所反映的事物特性的数据内容；二是存储在某一种媒体上的数据形式。数据形式可以是多种多样的，如某人的出生日期是“1984年10月28日”，也可表示为“84/10/28”，其含义没有改变。 从信息处理的角度来看，任何事物的特性都是通过数据来表示的，数据经过加工处理后，使其具有知识性，并对人类活动产生决策作用，从而形成信息。用数据符号表示信息通常有三种形式：数值型数据，即客观事物的定量符号，如金额、数量、单价的多少等；字符型数据即对客观事物进行定性记录的符号，如学号、姓名、电话等；特殊型数据，如图形、图像、动画、影像、声音等多媒体数据。从计算机的角度看，数据泛指那些可以被计算机接受并能被计算机处理的符号。3数据处理 数据处理又称为信息处理。实际上就是利用计算机对各种类型的数据进行处理，并将其转换成信息的过程。它包括对数据的采集、整理、存储、分类、排序、检索、维护、加工、统计和传输等一系列的操作过程。数据处理的目的是从大量的、原始的数据中获得所需的资料并提取有用的数据成份，作为行为和决策的依据。 人工管理方式 人工管理方式出现在计算机应用于数据管理的初期（20世纪40年代末期到50年代中期以前）。由于没有必要硬件环境的支持，外存储器只有卡片、纸带、磁带，没有像磁盘这样的可以随机访问、直接存储的外存储器设备。软件方面也没有专门管理数据的软件，数据由计算机或处理它的程序进行携带。数据管理任务，包括存储结构、存取方法、输入输出方式等完全由程序设计人员负责完成。这种管理方式下，用户的应用程序与数据之间相互结合不可分割，当数据有所改变时，程序也随之改变，独立性差；各程序间的数据不能传递，共享性差，既不方便，也不安全，编程效率极低。 文件管理方式 文件管理方式即把有关的数据组织成一个文件（20 世纪50年代后期至60年代后期），这种数据文件可以脱离程序而独立存在，由一个专门的文件管理系统对其实施统一管理。文件管理系统是一个独立的系统软件，它是应用程序与数据文件间的一个接口。在这种管理方式下，应用程序通过文件管理系统对数据文件中的数据进行加工处理。应用程序的数据具有一定的独立性，解决了人工管理方式下的数据独立性差的缺点。但数据文件仍高度依赖于其对应的应用程序，不能被多个应用程序通用，同一个数据可能出现在多个文件中，这样不仅浪费存储空间，更严重的是由于不能对数据文件作统一修改，容易造成数据的不一致性。 数据库管理方式 数据库系统管理方式（20世纪60年代后期开始）即对所有的数据实行统一规划管理，形成一个数据中心，构成一个数据仓库，数据库中的数据能够满足所有用户的需要，供不同用户共享。在这一管理方式下，应用程序不再只与一个孤立的数据文件相对应，可以取整体数据集中的某个子集作为逻辑文件与其对应，通过数据库管理系统实现逻辑文件与物理文件之间的映射。在数据库管理系统环境下，应用程序对数据的管理和访问灵活方便，而且数据与应用程序之间完全独立，使程序的编制质量和效率都有所提高；由于数据文件间可以建立关联关系，数据的冗余大大减少，数据共享性显著增强。 分布式数据库系统方式 分布式数据库系统是数据库技术与和计算机网络技术结合的产物。网络技术的发展为数据库提供了分布运行环境，从主机-终端体系结构发展到客户/服务器系统结构。分布式数据库系统既可以把全局数据模式按数据来源和用途，合理分布在系统的多个节点上，使大部分数据可以就地存取，而用户不感到的分布，即物理上分布、逻辑上集中的分布式数据库结构（紧密型）；又可把多个集中式数据库系统通过网络连接起来，各节点上的计算机可以利用网络通信功能访问其他节点上的数据资源，即物理上、逻辑上分布的分布式数据库结构（松散型）。 面向对象数据库系统方式 面向对象数据库系统是数据库技术与面向对象程序设计相结合的产物。面向对象数据库系统是面向对象方法在数据库系统中的实现和应用，它既是一个面向对象的系统，又是一个数据库系统。 112 数据库系统 数据库系统是指引进数据库技术后的计算机系统。实现有组织地、动态地存储大量相关数据，提供数据处理和信息资源共享的便利手段。数据库系统由数据库、数据库管理系统、数据库应用系统、数据库管理员用户和计算机系统的软、硬件平台组成。其组成结构如图1-1所示。图1-1 数据库系统层次结构示意图1 数据库 数据库是以一定的组织方式将相关的数据组织在一起存放在计算机存储器上的一组组相关数据的集合。 数据库中的数据往往不像文件系统那样，只面向某一项特定应用，而是面向多种应用，可以被多个用户、多个应用程序共享。例如人才交流中心的人才档案数据库，他可以在国际互连网（Internet）上供用户浏览。2数据库管理系统 为了让多种应用程序并发地使用数据库中具有最小冗余度的共享数据，必须使数据与程序具有较高的独立性。这就需要一个软件系统对数据实行专门管理，提供安全性和完整性等统一控制机制，方便用户以交互命令或程序方式对数据库进行操作。我们称这个软件系统为数据库管理系统（DBMS ）。数据库管理系统是数据库系统的核心。一般来说，数据库管理系统应具备如下功能： 数据库定义功能 数据库管理系统提供了建立数据库框架，定义数据库中的对象功能。根据此功能，用户可以根据需要在计算机系统中建立自己的数据库，并在数据库存储数据。 数据操作功能 对数据进行检索和查询是数据库的主要应用，数据库管理系统向用户提供“数据操作语言”，支持用户对数据库中的数据进行查询、更新等操作。 数据库控制功能 数据库管理系统可以完成对数据库的安全性控制、完整性控制、多用户环境下的并发控制等各方面的控制。 数据库的管理功能 数据库管理功能可以完成数据库的数据备份、恢复和转储功能。 数据库通信功能 在分布式数据库或提供网络操作功能的数据库中，数据库管理系统还必须提供数据库的通信功能。随着计算机技术的发展及计算机应用领域的拓宽，数据库技术得到了很大的发展。数据库管理系统也层出不穷。目前有如下几种常用的典型的数据库管理系统。 Oracle：Oracle是Oracle公司的数据库产品。它是世界著名的商品化关系数据库管理系统。 Sybase：Sybase公司是较早采用客户/服务器技术的数据库厂商。Sybase数据库可以运行在Unix、Windows NT、 Novell等操作系统平台上，支持标准的关系数据库语言SQL，使用客户/服务器模式，采用了开放的体系结构，能够实现网络环境下各节点上的数据库的互访操作。Sybase还拥有十分著名的数据库应用开发工具PowerBuilder，能够快速开发基于客户/服务器的图形化数据库应用。 Informix：Informix是美国Informix软件公司的产品，是一个应用广泛的著名的关系数据库管理系统，它具有独立性强、查询功能齐全、使用方便和易于扩充等优点。可以在Unix、Windows、Windows NT、Netware、Macintosh等多种操作系统环境下运行。 SQL Server：SQL Serve是Microsoft公司推出的适用于大型网络环境的数据库管理系统，它一经推出后，很快得到广大用户的积极响应，并迅速占领了NT环境下的数据库领域，成为数据库市场上的一个重要产品。它采用客户机/服务器或浏览器/服务器设计结构模式，支持分布式数据库结构，具有动态数据存储机制和数据转换服务，并支持Internet的工作环境，包括数据发布、支持XML、电子邮件等。 Access：Access数据库管理系统是Microsoft开发的另一个数据库管理系统。是一个功能强大、方便灵活、适用于个人单机环境下使用的关系型数据库管理系统，同时还提供了一个完整的数据库应用开发工具，可用于开发适合于特定的数据库管理的Windows应用程序。它不仅可用于小型数据库管理，供单机使用，也能与工作站、数据库服务器或主机上的各种数据库互相连接，并可用于建立客户/服务器应用程序中的工作站部分。 3.数据库应用系统 数据库应用系统（DBAS-DataBase Application System）是指系统开发人员利用数据库管理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，通常由数据库和应用程序两部分组成。如以数据库为基础的应用于财务核算的财务管理系统、学生成绩管理系统、教学管理系统、人事档案管理系统、商品信息管理系统等等。无论是面向内部业务和管理的管理信息系统，还是面向外部，提供信息服务的开放式信息系统，从实现技术角度而言，都是以数据库为基础和核心的计算机应用系统。4数据库管理员与数据库用户 数据库管理员专门从事数据库的规划、设计、使用与维护等工作。数据库用户是指数据库的最终用户，他们可以使用自己开发的应用程序访问数据库，也可以使用数据库系统提供的接口访问数据库。5计算机系统软件、硬件平台 在数据库系统中，软件包括操作系统（如Windows）、开发工具（如VB）和接口软件（如ODBC）；硬件平台包括计算机和计算机网络，他是数据库系统赖以存在的基础。 113 数据库系统的特点数据库系统主要有如下特点： 数据共享 这是数据库系统区别于传统数据管理系统的最大特点之一，也是数据库系统先进性的很重要表现。 共享是指多用户、多种应用互相覆盖地共享数据集合。当前所有用户可同时存取数据库中的数据。这些数据可以是数据库中的部分数据或相互交叉重叠的数据，也可以是文件级、记录级、数据项级的数据。 面向全组织的数据结构化 数据库系统不再像文件系统那样从属于特定的应用，而是面向整个组织来组织数据，常常是按某种数据模型（有关数据模型在后面章节有详细介绍），将整个组织的全部数据组织成为一个结构化的数据整体。它不仅描述了数据本身的特性，也描述了数据与数据之间的种种关系，这使数据库能描述复杂的数据结构。 全组织的数据结构化，有利用于实现数据共享，它使数据不是面向应用（程序），而是面向系统。这样，系统的弹性大、可扩充，在系统中加入部分数据，就可以适应新的应用需要。 具有较高的数据独立性 数据库的重要牲特征就是数据独立于应用程序而存在。数据与程序相互独立、互不依赖，这大大简化了应用程序的设计与维护的工作量。 减少冗余度 数据共享、结构化和数据独立性的优点使数据存储不必重复，不仅可以节省存储空间，而且从根本上保证了数据的一致性。从理论上讲，数据存储完全不重复，即冗余为零。 统一的数据控制功能数据库可以被多个用户或应用程序共享，即对数据的存取往往是并发的（多个用户或应用程序在某时刻同时存取某个数据）。为保证数据库中的数据安全和完整，数据库管理系统必须提供以下四个数据控制功能 数据并发访问控制功能：当多个用户或应用程序同时存取或修改数据库中的某个数据时，可能会发生互相干扰而得到错误结果，并使数据库的完整性遭到破坏，因此必须对多用户的并发操作加以控制和协调。 数据安全控制功能：数据安全控制功能是指采取一定安全保密措施，确保数据库中的数据不被非法用户存取，防止造成数据丢失、破坏或被盗。 数据完整性控制功能：数据完整性控制功能是指数据正确性、有效性和相容性。正确性是指数据的合法性；有效性是指数据是否在定义的有效范围内；相容性是指表示同一个事实的两个数据应相同。系统提供必要的功能，保证数据库中的数据在输入、修改过程中始终符合原来的定义和规定。 数据恢复：当系统发生故障造成数据丢失或对数据库操作发生错误时，系统能进行应急处理，并把数据恢复到正确的状态。12 数据模型 数据模型是数据库系统的核心，它规范了数据库中数据的组织形式，表示了数据与数据之间的联系，具有联系性的相关数据总是按照一定的组织关系排列，从而构成一定的结构，对这种结构的描述就是数据模型。数据模型是数据库管理系统用来表示实体与实体间联系的方法。一个数据模型应正确反映出数据之间存在的整体逻辑关系。121实体的描述1 实体 客观存在并且可以相互区别的事物称为实体。实体可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念或联系。如职工、学生、教师、课程就是具体的实体，而学生的选课、教师的授课、产品的订货、一次的比赛等也是实体，它们是抽象实体。2实体的属性 每个实体都具有一定的特征或性质，这样我们才能根据实体的特征来区分一个个实体。比如图书馆图书的总编号、分类号、书名、作者、单价、出版社等都是图书实体具有的特征。我们把实体所具有的特征称为属性。一个实体可以用若干个属性来描述，如学生的学号、姓名、性别、出生日期、所在系、专业、爱好、家庭住址等，把这些属性组合起来就描述了某学生的全部特征。 3实体型与实体集 属性值的集合表示一个实体，而属性的集合表示一个实体的类型称为实体型。同类型的实体型的集合称为实体集。如学生实体集中，（2003010301、吴明、男、0/12/28、计算机）表示学生档案实体集中的一个具体学生。在关系数据库中用二维表用来存放同一类实体，如学生档案表，商品信息表等。122 实体间的联系 实体间的对应关系称为联系。它反映现实世界事物之间的相互联系。如学生选课实体中的学号必须是学生档案实体中存在的学号，这种联系就是实体间的联系。它们间的联系通常分为三种类型：1一对一联系 若一个实体集中的一个实体与另一个实体集中的一个实体发生关系，同样另一个实体集中的一个实体也与该实体集中的一个实体发生关系，则这两个实体集间的联系被定义为一对一联系。 如一个班级和正班长两个实体间的联系就是一对一有联系。一个班只有一个正班长，一个正班长不能在其它班同时当正班长。 在Access中，一对一关系表现为A表中的每条记录只与B表中的一条记录相关联；同样，B表中的每条记录也只与A表中的一条记录相关联。2一对多联系 班级实体与学生实体间的关系就是一对多联系。一个班可以有多个学生，而一个学生只能属于一个班。学生与图书的联系也是一对多关系，一个同学可以借多本图书，而一本图书只能给一个学生借阅。 在Access中，一对多联系表现为A表中的每一条记录与B表中的多条记录相联系。3多对多联系 学生实体与课程实体的关系为多对多联系。一个学生可能学多门课程，同时一门课程可以有多个学生选。 在Access中，多对多联系表现为一个表中的多个记录在相关的表中同样有多个记录与其相匹配。即A表中的一个记录可与B表中的多个记录对应，同样B表中的一个记录也可以与A表中的多个记录对应。123 E-R模型的表示方法 E-R模型又称为实体关系模型，它由实体、属性和关系组成，三者结合表示现实世界，形成概念模型。实体型：用矩形表示，矩形内标明实体名称。属性：用椭圆表示，椭圆内标明属性名称，用无向线将属性与实体连起来。 关系：用菱形表示，菱形内标明属性联系名称，用无向线与有关实体连接起来，并在无向线上标明关系类型。 例如，教学管理中的学生选课概念模型的E-R图可用图1-2表示。图1-2 学生选课管理E-R图 学生选课管理设计的实体如下： 学生 属性有学号、姓名、性别、出生日期、班级名称。 课程 属性有课程号、课程名称、课程性质、学时数、学分。 教师 属性有教师编号、姓名、性别、出生日期、学历、职称。 这些实体之间的联系如下： 一个教师可以讲授多门课程，一门课程也可以由多个教师来讲授。 一个学生可以选修多门课程，一门课程也可以被多个学生选修。124 数据模型 数据模型是反映客观事物及客观事物间联系的数据组织的结构和形式。任何一个数据库管理系统都是基于某种数据模型的。数据库管理系统所支持的数据模型分为三种：层次模型、网状模型、关系模型。因此，使用支持某种特定数据模型的数据库管理系统开发出来的应用系统也相应称为层次型数据库系统、网状型数据库系统、关系型数据库系统。1层次模型 层次模型表示数据间的从属关系结构，层次模型实际上是由若干个代表实体之间一对多联系的基本层次联系组成的有向树结构。层次像一棵倒置的树一样，根结点在上，层次最高；子结点在下，逐层排列，如图1-3所示。主要有如下特征：图1-3 层次模型示例 仅有一个无双亲的根结点（图1-3中的电子信息系就是根结点）。 根结点以外的子结点，向上仅有一个父结点，向下有多个子结点，即一对多联系。 支持层次数据模型的数据库管理系统称为层次型数据库管理系统，在这种系统中建立的数据库是层次型数据库。层次模型不能直接表示出多对多的联系。 2网状模型 用网状模型表示实体及其之间联系的模型称为网状模型。网中的每一结点代表一个实体类型。网状模型突破了层次模型的两点限制，其主要特征如下： 允许结点有多于一个的父结点。 可以有一个以上的结点没有父结点。 网状模型可以表示较复杂的数据结构，即可以表示数据间的纵向关系与横向关系。这种数据模型在概念上、结构上都比较复杂，操作上也很多不便。 图1-4是网状模型示例图。每一个联系都代表实体之间一对多的联系，用单向或双向环形链接指针来具体实现这种联系。如果选课的人数很多，链接将变得相当复杂。网状模型的主要优点是表示多对多的联系，具有较大的灵活性，但这种灵活性是以数据结构复杂化为代价的。 支持网状数据模型的数据库管理系统称为网状型数据库管理系统，在这种系统中建立的数据库是网状型数据库。 图1-4 网状模型示例 关系模型 关系模型是以关系数学理论为基础的。广义地说，任何数据模型都描述一定事物数据之间的关系。层次模型描述数据之间的从属关系；网状模型描述数据之间的多种从属关系。关系模型的“关系”虽然也适用于这种广义的理解，但同时又特指那种虽具有相关性而非从属性的平行的数据之间按照某种排列的集合关系。 例如，假设如下数据记录：20070101，赵文，男，计算机应用，1988-2-28，是，500，广东；20070102，徐逸华，男，计算机应用，1987-6-7，是，630，河南等。这两组数据之间是平行的，从层次从属角度看也是无关系的，但如果我们知道他们是表示的是学生基本信息的话，就可把它们以建立成一个关系（一张二维表），如表1-1所示。 表1-1学生基本信息表 表中的这些数据虽然是平行的，不代表从属关系，但它们构成了某学校学生基本信息的属性关系结构。表1-1其实就是关系模型。表格中的每一项都可以看成独立的数据项，它们共同构成了关系的全部内容。关系数据库以其完备的理论基础、简单的模型、说明性的查询语言和使用方便等优点得到广泛的应用。13 关系数据库 关系模型对数据库的理论和实践产生了很大的影响。成为当今最主要的数据库模型。关系数据库是若干个依照关系模型设计的数据表的集合。也就是说，关系数据库是由若干张完成关系模型设计的二维表组成，所有关系数据库实际上就是二维表。 在关系数据库中，每一个表都具有相对的独立性，这一独立性的唯一标志是数据表名字，称为表名。也就是说，每一个数据表是靠自已的表名与其他表保持独立，他们同属一个数据库文件中。数据库中不允许有重名的数据表，因为对数据表中数据的访问是通过表名来实现的。关系数据库中各个数据表的独立，使用户在使用数据表的数据时，可以简捷、方便地存取传输。下面介绍关系数据库系统的基本概念。 131 关系模型1关系术语 关系（表） 一个关系就是一张二维表，每个关系都有一个关系名（表名）。其格式为：表名（字段名1，字段名2，字段名n）。表1-1所示的“学生”关系的关系模式可表示为“学生（学号、姓名、性别、专业、出生日期）”。 元组（记录） 二维表中每一行称为一个元组（除第一行外），也称为一个记录。如表1-1包含多个元组（多个记录）。属性（字段） 二维表每一列称为属性，每一列有一个属性名（字段名），是数据库中可以命名的最小逻辑数据单位。如“学生”表有学号、姓名、性别、专业、出生日期等字段名。在建立表结构时都要确定每个字段的字段、数据类型和宽度。 域 域属性说明字段的取值范围。如表1-1中的“入学成绩”字段的取值范围可能是0900间。而“姓名”字段的值可以取任意字符。关键字 其值能惟一标识关系中每一个元组的字段或字段集。如表1-1中的“学号”可作为标识一条记录的关键字，而“姓名”字段则不能作为起唯一标识作用的关键字，因为它可能有同名。 外部关键字 如果表中的一个字段不是本表的主关键字或侯选关键字，而是另一个表的主关键字或侯选关键字，该字段称为外部关键字。2关系的特点 虽然说关系模型是一张二维表，但并不是日常工作中所有的表都满足关系模型，在关系模型中对关系有一定的要求，必须具有如下特点： 数据表中不能有相同的字段，而且每个字段必须是不能再分割的数据单元，即表中不能再包含表。表1-2不是二维表，不能直接作为关系存放。因为基础课、专业课还可再分为高等数学、工程数学、英语；计算机应用、C语言、网络基础，而去掉基础课、专业课项就可以了，如表1-3所示。 表1-2 学生成绩表 数据表中不允许有完全相同的记录，即冗余。 数据表中记录的次序无关紧要。即任意交换两行的位置并不影响数据的实际含义。正如我们所说的“排名不分先后“。 数据表中列的次序无关紧要。任意交换两列的位置也不影响数据的实际含义。如表1-1中的出生日期和专业，那一项在前都没有关系。3关系规范化 关系规范化的基本思想是逐步消除数据依赖关系中不合适的部分，并使依赖于同一个数学模型的数据达到有效地分离。关系规范化理论认为，关系数据库中的每一个关系都需要进行规范化，使其达到一定的规范化程度，从而提高数据的结构化、一致性和可操作性。 关系数据库中的关系必须满足一定要求，按满足不同程度要求的关系称为不同范式。满足最低要求的称为第一范式，简称1NF，在第一范式中进一步满足一些要求的称为第二范式，其余范式依此类推。第一范式是关系数据库的关系模式应满足的最起码的条件。(1)第一范式（1NF） 第一范式的关系应满足的基本条件是每个元组中的每一个分量是不可再分割的数据。例如，表1-2所示的关系不符合第一范式（因为基础课和专业课还可以分成高等数学、工程数学等），表1-3是在表1-2的基础上经过规范化处理后，满足第一范式。 表1-3学生成绩表(2)第二范式（2NF） 第二范式是指这种关系不仅满足第一范式，而且所有非主属性完全依赖于其主关键字。例如表1-4表示的关系虽然满足第一范式，但不满足第二范式，因为它的非主属性不完全依赖于由学号和课程号组成的主关键字，即姓名和性别只依赖于学号，课程名也只依赖于课程号。这种关系会引起数据冗余和更新异常，当添加新的课程时，可能缺少相应的学号，导致无法添加；当删除某学生信息时，可能会引起课程数据的丢失。只能将其分解为多个2NF关系模式。表1-4 学生与课程表可
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