计算机课件-数据库设计基础.ppt

1,二级公共基础知识,程序设计基础软件工程算法与数据结构数据库设计基础,数据库技术的根本目标是解决数据共享问题,数据管理技术的发展（三个阶段）,人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段高级数据库阶段,闫加磊,2,数据库的基本概念,数据库(DB)：是一个结构化的数据集合，具有统一的结构形式并存放于统一的存储介质内，是多种应用数据的集成，并可被各个应用程序共享。,数据库系统的内部结构体系,三级模式模式外模式内模式,二级映像外模式模式映像模式内模式映像,3,三级模式,模式（全局逻辑）模式也称逻辑模式或概念模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。是数据库数据在逻辑级上的视图。一个数据库只有一个模式。外模式（局部逻辑）外模式也称用户模式，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。外模式通常是模式的子集。一个数据库可以有多个外模式。内模式（全局物理）内模式也称存储模式，一个数据库只有一个内模式。它是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。,p174,4,二级映象,外模式模式映象对应于同一个模式可以有任意多个外模式。对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式模式映像，它定义了该外模式与模式之间的对应关系。模式内模式映象数据库中只有一个模式，也只有一个内模式，所以模式内模式映像是惟一的，它定义了数据库的全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。,5,数据库系统的三级模式结构及两级映像,数据模型*概念数据模型是事物特征的抽象。是将事物从现实世界的转到机器世界表示的一个中间层次。*描述内容数据结构数据操作数据约束,6,数据模型的分类（按不同的应用层次）,概念模型E-R模型逻辑模型层次模型(p179)网状模型关系模型面向对象模型物理模型,E-R模型的基本概念*实体：现实世界中的事物*实体集：同一类实体的集合*属性：事物的特性*联系：现实世界中事物间的关系一对一的联系一对多（多对一）联系多对多联系,7,实体名,属性名,矩形框表示实体型,椭圆形表示属性,菱形表示联系,联系名,连接实体型与联系类型，也可用于表示实体与属性的联系,E-R图的图示法：,E-R图的设计过程*实体集定义*联系定义*连接实体集和联系*属性分配,8,例:学生选修课程,学生,课程,选课,ER图的设计过程,返回,9,关系模型,关系：一个关系就是一个二维表。元组：二维表（关系）中的每一行。对应在表中为记录。属性：二维表（关系）中的每一列。对应在表中为字段。数据项：记录中某个属性的值属性域：属性的取值范围。如：性别只能取“男”和“女”。键或码(关键字)：唯一标识一元组的属性或属性的集合。候选键主键外键或外码：如果一个表的字段不是本表的主键，而是另外一个表的主键，这个字段（属性）就称为外键。,记录,字段,主键,10,关系模型,主键,主键,11,关系模型中的二维表要满足：,表中元组个数有限元组个数有限性表中元组均不相同元组的唯一性元组的次序可以交换元组的次序无关性元组的分量是不可分割基本数据项元组分量的原子性表中的属性名各不相同属性名唯一性属性的次序可以任意交换属性次序无关性不同表中的同一属性具有相同的属性域属性域的同一性,12,关系模型中的数据约束,（1）实体完整性约束约束关系的主键中属性值不能为空值；（2）参照完全性约束不允许关系引用不存在元组（3）用户定义的完整性约束在具体数据环境和应用环境中由用户自己设置的约束，它反映了具体应用中数据的语义要求。,13,关系模型中的数据操纵,数据插入数据删除数据修改数据查询,用于查询的关系运算*专门的关系运算*投影*选择*连接/自然连接传统的集合运算*并*交*差*笛卡尔乘积,14,从列的角度进行的运算,例：输出学生关系R中的学生姓名及所在系。,学号姓名系名年龄S1ACS20S2BCS21S3CMA19S4DCI19S5EMA20S6FCS22,(a),(R),关系R上的投影是从R中选择若干属性列组成新的关系。,投影,(R),15,在关系R中选择满足给定条件的元组。,例：输出关系R中计算机科学系CS的学生,学号姓名系名年龄S1ACS20S2BCS21S3CMA19S4DCI19S5EMA20S6FCS22,(a),(R),(R),选择,从行的角度进行的运算,16,通过两个字段的值的比较进行连接用来连接的两个字段要用相同的域,连接,R1,R2,连接的结果,R1|X|R2,CD,17,两个关系间有公共字段通过公共字段的值相等进行连接,自然连接,R1,R2,R1和R2自然连接的结果,18,两个分别为n列和m列的关系R和S的笛卡尔积是一个(n+m)列的元组的集合。元组的前n列是关系R的一个元组，后m列是关系S的一个元组。若R有k1个元组，S有k2个元组，则关系R和关系S的广义笛卡尔积有k1k2个元组。记做：RS,笛卡尔乘积,19,设关系R和关系S具有相同的列n（即两个关系都有n个属性），且相应的属性取自同一个域，则关系R与关系S的并由属于R或属于S的元组组成。其结果关系仍为n目关系。记作：RS,并运算,20,c2,b2,a1,c1,b2,a2,C,B,A,R1R2,设关系R和关系S具有相同的列n（即两个关系都有n个属性），且相应的属性取自同一个域，则关系R与关系S的交由既属于R又属于S的元组组成。其结果关系仍为n目关系。记作：RS,交运算,21,差运算,设关系R和关系S具有相同的目n，且相应的属性取自同一个域，则关系R与关系S的差由属于R而不属于S的所有元组组成。其结果关系仍为n目关系。记作：RS,数据库的设计,数据库设计的两种方法：（1）面向数据：以信息需求为主，兼顾处理需求；（2）面向过程：以处理需求为主，兼顾信息需求。,22,数据库的生命周期,需求分析阶段概念设计阶段逻辑设计阶段物理设计阶段数据库实施阶段数据库运行和维护阶段,23,数据库需求分析方法,结构化分析方法结构化分析（简称SA）方法用自顶向下、逐层分解的方式分析系统。用数据流图表达数据和处理过程的关系。对数据库设计来讲，数据字典是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果。面向对象的方法,24,数据库的概念设计,集中式模式设计法是一种统一的模式设计方法，它根据需求由一个统一机构或人员设计一个综合的全局模式，适用于小型或不复杂的单位或部门。视图集成设计法将一个单位分解成若干部分，先对每个部分做局部设计，建立各部分的视图，然后再集成，最终形成全局模式，是一种由分散到集中的方法，过程复杂但能较好反映需求，适用于大型与复杂的单位。,分析数据间的内在关联，在此基础上建立一个数据的抽象模型。数据库概念设计的方法有以下两种:,25,数据库的逻辑设计,数据的逻辑设计主要工作是将E-R图转换成关系模型。,转换后,视图设计次序自顶向下由底向上由内向外,26,学生实体,课程实体,选课联系,27,数据库系统的组成,数据库（DB）数据库管理系统（DBMS）软件系统（开发工具/应用系统）人（数据库管理员/用户）硬件系统,其中，数据库管理系统(DBMS)是数据库系统的核心。,p175,28,数据库管理系统（DBMS）的功能,（1）数据定义（2）数据操纵（3）数据库运行管理（4）数据组织、存储、管理（5）数据库的建立和维护（6）数据的通信功能,p176,29,DBMS提供的数据库语言,为完成以上六个功能，数据库管理系统提供以下的数据语言：（1）数据定义语言：负责数据的模式定义与数据的物理存取构建；（2）数据操纵语言：负责数据的操纵，如查询与增、删、改等；（3）数据控制语言：负责数据完整性、安全性的定义与检查以及并发控制、故障恢复等。,30,DBMS对数据库的保护包括,安全性控制完整性控制并发性控制数据库恢复,31,数据库系统的主要特点,数据的集成性数据的高共享性、低冗余性数据独立性高逻辑独立性物理独立性数据统一管理与控制数据的结构化及灵活的存取方式可以存取数据库中的某一个数据项、一组数据项、一个记录或一组记录,32,数据库设计基础历年考题,2004.9(8)数据库系统的核心是(B)A)数据模型B)数据库管理系统C)软件工具D)数据库(9)下列叙述中正确的是(C)A)数据库系统是一个独立的系统，不需要操作系统的支持B)数据库设计是指设计数据库管理系统C)数据库技术的根本目标是要解决数据共享的问题D)数据库系统中，数据的物理结构必须与逻辑结构一致(10)下列模式中，能够给出数据库物理存储结构与物理存取方法的是(A)A)内模式B)外模式C)概念模式D)逻辑模式,33,(18)下述关于数据库系统的叙述中正确的是。(A)A.数据库系统减少了数据冗余B.数据库系统避免了一切冗余C.数据库系统中数据的一致性是指数据类型的一致D.数据库系统比文件系统能管理更多的数据,34,(67)数据处理的最小单位是_C_。A.数据B.数据元素C.数据项D.数据结构(68)下列有关数据库的描述，正确的是_C_。A.数据库是一个DBF文件B.数据库是一个关系C.数据库是一个结构化的数据集合D.数据库是一组文件(80)下列说法中，不属于数据模型所描述的内容的是(C)A.数据结构B.数据操作C.数据查询D.数据约束,35,(13)数据模型反映的是(A)A)事物本身的数据和相关事物之间的联系B)事物本身所包含的数据C)记录中所包含的全部数据D)记录本身的数据和相关关系(4)如果一个工人可管理多个设备，而一个设备只被一个工人管理，则实体“工人”与实体“设备”之间存在_一对多_关系。(5)关系数据库管理系统能实现的专门关系运算包括选择、连接和_投影_。,36,2005.4(9)数据独立性是数据库技术的重要特点之一。所谓数据独立性是指(D)A)数据与程序独立存放B)不同的数据被存放在不同的文件中C)不同的数据只能被对应的应用程序所使用D)以上三种说法都不对(10)用树形结构表示实体之间联系的模型是(C)A)关系模型B)网状模型C)层次模型D)以上三个都是(12)假设数据中表A与表B建立了一对多关系，表B为多的一方，则下述说法中正确的是(A)A)表A中的一个记录能与表B中的多个记录匹配B)表B中的一个记录能与表A中的多个记录匹配C)表A中的一个字段能与表B中的多个字段匹配D)表B中的一个字段能与表A中的多个字段匹配(4)在关系数据库中，把数据表示成二维表，每一个二维表称为_关系_。,37,2005.9(8)数据库设计的根本目标是要解决(A)A)数据共享问题B)数据安全问题C)大量数据存储问题D)简化数据维护(9)设有如下关系表：则下列操作中正确的是(B)A)T=RSB)T=RSC)T=RSD)T=R/S,38,(10)数据库系统的核心是(B)A)数据模型B)数据库管理系统C)数据库D)数据库管理员(11)将两个关系拼接成一个新的关系，生成的新关系中包含满足条件的元组，这种操作称为(C)A)选择B)投影C)连接D)并(12)如果表A中的一条记录与表B中的多条记录相匹配，且表B中的一条记录与表A中的多条记录相匹配，则表A与表B存在的关系是(D)A)一对一B)一对多C)多对一D)多对多(1)数据管理技术发展过程经过人工管理、文件系统和数据库系统3个阶段，其中数据独立性最高的阶段是_数据库系统_。,39,2006.4(8)“商品”与“顾客”两个实体集之间的联系一般是(D)A)一对一B)一对多C)多对一D)多对多(9)在E-R图中，用来表示实体的图形是(A)A)矩形B)椭圆形C)菱形D)三角形(10)数据库DB、数据库系统DBS、数据库管理系统DBMS之间的关系是(C)A)DB包含DBS和DBMSB)DBMS包含DB和DBSC)DBS包含DB和DBMSD)没有任何关系(11)常见的数据模型有三种，它们是(B)A)网状、关系和语义B)层次、关系和网状C)环状、层次和关系D)字段名、字段类型和记录,40,(3)在关系模型中，把数据看成是二维表，每一个二维表称为一个_关系_。(5)数据独立性分为逻辑独立性与物理独立性。当数据的存储结构改变时，其逻辑结构可以不变，因此，基于逻辑结构的应用程序不必修改，称为_物理独立性_。2006.9(4)在数据库系统中，用户所见的数据模式为(B)A)概念模式B)外模式C)内模式D)物理模式(5)数据库设计的四个阶段是：需求分析、概念设计、逻辑设计和(D)A)编码设计B)测试阶段C)运行阶段D)物理设计,41,(11)下列实体的联系中，属于多对多联系的是(A)A)学生与课程B)学校与校长C)住院的病人与病床D)职工与工资(12)在关系运算中，投影运算的含义是(B)A)在基本表中选择满足条件的记录组成一个新的关系B)在基本表中选择需要的字段(属性)组成一个新的关系C)在基本表中选择满足条件的记录和属性组成一个新的关系D)上述说法均是正确的(3)一个关系表的行称为_记录_。,42,2007.4(8)在下列关系运算中，不改变关系表中的属性个数但能减少元组个数的是(B)A)并B)交C)投影D)笛卡儿乘积(10)下列叙述中错误的是(A)A)在数据库系统中，数据的物理结构必须与逻辑结构一致B)数据库技术的根本目标是要解决数据的共享问题C)数据库设计是指在已有数据库管理系统的基础上建立数据库D)数据库系统需要操作系统的支持(11)在关系数据库中，能够惟一地标识一个记录的属性或属性的组合，称为(A)A)关键字B)属性C)关系D)域(12)在现实世界中，每个人都有自己的出生地，实体“人”与实体“出生地”之间的联系是(B)A)一对一联系B)一对多联系C)多对多联系D)无联系,43,(14)在关系运算中，选择运