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第一章数据库基础知识,唐燕2007.7,1.1数据库基础知识1.2关系数据库1.3数据库设计基础1.4SQL基本命令1.5Access简介1.6启动和关闭Access,1.1数据库基础知识,1.1.1计算机数据管理的发展一、数据与数据处理数据存储在某一媒体上能够识别的物理符号。一方面：是描述事物特性的数据内容；另一方面：是存储在某一种媒体上的数据形式。数据处理将数据转换成信息的过程。信息处理：为了产生信息而处理数据。,数据可以是数字、文字、字母、声音、动画，声音等等。使用计算机存储数据；使用软件管理数据；使用应用程序加工数据。,1.1.1计算机数据管理的发展,二、计算机数据管理数据管理对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护。计算机数据管理的发展过程：1.人工管理（20世纪50年代中期以前）硬件：外存只有纸带、卡片、磁带。没有可以随机访问，直接存取的外存设备。软件：没有操作系统，没有专门处理数据的软件，数据由处理或计算它的程序自行携带。数据管理（存储结构、存取方法、输入/输出方式）由程序设计人员负责。,在人工管理阶段，程序与数据之间的一一对应关系，如下图所示：特点：数据与程序不具有独立性。数据不能长期保存。一个程序中的数据无法被其他程序使用，数据之间存在冗余。,应用程序1,应用程序1,应用程序2,应用程序n,数据集1,数据集2,数据集n,1.1.1计算机数据管理的发展,2.文件系统（50年代后期60年代中期）硬件：有了外存。（硬盘、磁鼓）软件：出现了高级语言和操作系统。操作系统中有了专门的数据管理软件，即文件系统。特点：数据和程序有了一定的独立，数据和程序分开存储，有了程序文件和数据文件的区别。数据文件保存在外存，可多次存取。缺点：数据和程序相互依赖，数据冗余严重，数据不能统一修改。,文件系统阶段，应用程序和数据之间的对应关系：,应用程序1,应用程序2,应用程序n,文件1,文件2,文件n,存取方法,1.1.1计算机数据管理的发展,3.数据库系统（60年代后期以来）数据库技术的主要目的是有效的管理和存取大量的数据资源。数据库管理系统DBMS（DataBaseManagementSystem）为数据库的建立、使用和维护而配置的软件。1968年，IBM研发了层次模型数据库IMS；1969年，数据系统语言协会研发了网状数据库系统DBTG；1970年，IBM研究出关系数据库理论。,1.1.1计算机数据管理的发展,特点：提高了数据的共享性；减小数据的冗余，提高数据的一致性和完整性；提供数据与应用程序的独立性，减少应用程序开发和维护代价。,应用程序1,应用程序2,应用程序n,数据库管理系统DBMS,数据库DataBase,图1.1数据库系统数据与应用程序的关系,表1.1数据库管理三个阶段的比较,1.1.1计算机数据管理的发展,4.分布式数据库系统数据库技术与网络通信技术相结合，产生了分布式数据库系统。C/S（client/server）结构一：物理上分布、逻辑上集中的分布式结构。二：物理上分布、逻辑上分布的分布式结构。5.面向对象数据库系统数据库技术与面向对象技术相结合。,DB1,DB3,DB2,服务器1,服务器2,服务器3,网络,客户,客户,客户,图1.2一个分布式数据库系统,1.1.2数据库系统,一、有关数据库的概念1.数据（Data）描述事物的符号记录。文字、图形、图像、声音等都是数据。2.数据库（DataBase）,结论：数据库可以有一张或多张数据表组成。可以删除添加数据表，或者删除添加每个张表中的数据。,1.1.2数据库系统,3.数据库应用系统系统开发人员利用数据库系统开发的某一类实际应用的软件系统。例如：学生管理系统人事管理系统图书管理系统等等。4.数据库管理系统（DataBaseManagerSystem，DBMS）用来开发、建立、使用、维护数据库的软件。例如：Access、VisualFoxPro、Oracle、SqlServer、MySql等等。5.数据库系统（DataBaseSystem，DBS）数据库系统由5部分组成：硬件系统、数据库集合、数据库管理系统及相关软件、数据库管理员（DataBaseAdministrator，DBA）和用户。,1.1.2数据库系统,二、数据库系统的特点1.实现数据共享，减少数据冗余2.采用特定的数据模型3.具有较高的数据独立性4.有统一的数据控制功能,数据库应用系统,数据库管理系统,操作系统,1.1.2数据库系统,三、数据库管理系统数据库应用系统数据库管理系统操作系统,硬件,最终用户,专业用户,数据库管理员,图1.3数据库系统层次示意图,1.1.2数据库系统,一般，DBMS的功能主要有以下6个方面：1.数据定义2.数据操纵3.数据库运行管理4.数据组织、存储和管理5.数据库的建立和维护6.数据通信接口通常，DBMS由以下4个部分组成1.数据定义语言DDL及其翻译处理程序2.数据操纵语言DML及其编译（或解释）程序3.数据库运行控制程序4.实用程序,1.1.3数据模型,一、实体描述1.实体客观存在并相互区别的事物称为实体。实际的或者抽象的。例如：学生，老师，课程，学生选课，借阅图书等。2.实体的属性描述实体的特性称为属性。（表中的字段）例如：学生（学号，姓名，性别，年龄，班级）图书（总编号，分类号，书名，作者，单价）学生选课（学号，课程号，学分，成绩）,1.1.3数据模型,3.实体集和实体型属性值的集合表示一个实体，属性的集合表示一种实体的类型，称为实体型。同类型的实体的集合，称为实体集。（Access中用表来表示）例如：学生（学号，姓名，性别，年龄，班级）-一个实体型。全体学生-实体集。（S0407799，李明，男，20，护理07）-具体的一个学生实体。总结：数据库中的表就是实体集，表中的字段就是实体的属性，每一个记录表示一个实体。,1.1.3数据模型,二、实体间的联系及种类1.一对一联系（one-to-onerelationship)例如：学校与正校长之间存在一对一联系。2.一对多联系（one-to-manyrelationship)例如：系与学生之间存在一对多的联系。教研室与老师之间的一对多的联系。3.多对多联系（many-to-manyrelationship)例如：学生和课程之间存在多对多的联系，一个学生可以选修多门课程，一门课程可以有多名学生选修。图书与读者之间也是多对多的联系。,1.1.3数据模型,三、数据数据模型简介数据库管理系统支持的传统数据模型分种：层次模型、网状模型和关系模型。.层次数据模型最早出现的数据模型，用树型结构表示实体与实体之间的联系。在数据库中，要满足以下两个条件：（）有且仅有一个节点无双亲，这个节点称为“根节点”。（）其他节点有且仅有一个双亲。优点：直观，易理解缺点：不能直接表示多对多的联系。,系,教研室,学生,老师,系,学生,1.1.3数据模型,网状数据模型在数据库中，网状模型满足以下条件：（）允许一个以上的节点无双亲。（）一个节点可以有多于一个的双亲。,R1,R2,R3,R1,R4,R2,R3,R5,L1,L1,L2,L5,L4,L3,(a),(b),学生,课程,选课,L1,L2,图1.4学生/选课/课程的网状数据库模型,1.1.3数据模型,关系数据模型关系数据模型，用二维表结构来表示实体与实体之间的联系的模型。在关系数据库中，每一个关系都是一个二维表，实体以及实体之间的联系都用称为“关系”的二维表来表示。,1.2.1关系数据模型,用二维表的形式表示实体和实体间联系的数据模型。一、关系术语在Access中，一个“表”就是一个关系。1.关系一个关系就是一个二维表，每一个关系有一个关系名。对关系的描述称为关系模式。关系结构：关系名（属性名1，属性名2，属性名3，.，属性名n）在Access中，关系名就是二维表的表名。表的结构：表名（字段名1，字段名2，字段3，.，字段名n）例：教师表（编号，姓名，性别，工作时间，政治面貌，学历）,1.2.1关系数据模型,2.元组在一个二维表中，水平方向的行称为元组，每一行是一个元组。元组对应表中的一个具体的记录。元组-记录3.属性二维表中垂直方向的列称为属性，每一列有一个属性名。属性就是二维表中的字段。属性-字段4.域属性的取值范围。,关系,元组（记录）,属性（字段）,域,1.2.1关系数据模型,5.关键字其值能够唯一地标识元组的属性或属性的组合。Access中，就是字段或字段的组合。主关键字候选关键字6.外部关键字如果表中的一个字段不是本表的主关键字，而是另外一个表的主关键字和候选关键字，这个字段（属性）就称为外部关键字。,候选关键字,主关键字,从候选关键字中挑选一个做为主关键字。,关键字,关键字,外关键字,1.2.1关系数据模型,二、关系的特点1.关系必须规范化2.在同一个关系中不能出现相同的属性名。3.关系中不允许有完全相同的元组。4.在一个关系中元组的次序无关紧要。5.在一个关系中列的次序无关紧要。三、实际关系模型一个具体的关系模型由若干个关系模式组成。Access中，一个数据库包含多个表。数据库文件就对应一个实际的关系模型。,例1.1学校职工管理数据库中教师工资关系模型和公共字段的作用。（数据库中演示）例1.2教学管理中学生表选课表课程表关系模型。（数据库中演示）,1.2.2关系运算,关系的基本运算有两类：一类：传统的集合运算（并、差、交等）一类：专门的关系运算（选择、投影、联接）一、传统的集合运算进行并、差、交际和运算的两个关系必须具有相同的关系模式，即元组有相同的结构。1.并（）两个相同结构的关系的并，是两个关系的元组的集合。例1：两个结构相同的学生关系R、S，分别存放两个班的学生，RS就是将第二个班级的学生记录追加到第一个班级的学生记录后面。,1.2.2关系运算,2.差（）设有两个相同结构的关系R和S，R-S是属于R但是不属于S的元组组成的集合。例如：选修高等数学的学生关系R，选修大学语文的学生关系S，R-S就是选修了高数但是没有选修大学语文的学生记录组成的关系。3.交（）设有两个相同结构的关系R和S，RS是既属于关系R又属于关系S的元组组成的集合。交运算的结果是R和S的共同元组。例如：选修高等数学的学生关系R，选修大学语文的学生关系S，RS就是既选修了高数又选修大学语文的学生记录组成的关系。,1.2.2关系运算,二、专门的关系运算1.选择从关系中找出满足给定条件的元组的操作称为选择。选择的条件以逻辑表达式给出，使逻辑表达式的值为真的元组将被选取。对行进行操作。2.投影从关系模式中指定若干属性组成新的关系称为投影。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。,1.2.2关系运算,3.联接联接运算将两个关系模式按一定的条件拼接成一个更宽的关系模式。联接条件中将出现两个表中的公共属性名，或者具有相同的语义，可比的属性。联接结果是满足条件的所有记录。投影和选择是对一个二维表进行操作，联接对两个表进行操作。4.自然联接联接中有两种最常用的联接，一种是等值联接，一种是自然联接。等值联接-按照字段值对应相等为条件进行的联接。自然联接-去掉重复属性的等值联接。,1.3数据库设计基础,1.3.1数据库设计步骤一.设计原则1.关系数据库的设计遵从概念单一化“一事一地”的原则；2.避免在表之间出现重复字段；3.表中的字段必须是原始字段和基本数据元素；4.用外部关键字保证有关联的表之间的联系；,1.3.1数据库设计步骤,二.设计步骤1.需求分析；2.确定需要的表；3.确定所需字段；4.确定联系；5.设计求精。,1.3.2数据库设计过程,一.需求分析1.信息需求；2.处理需求；3.安全性与完整性需求；二.确定需求的表三.确定所需的字段1.每个字段直接和表的实体相关；2.以最小的逻辑单位存储信息；3.表中的字段必须是原始数据；4.确定主关键字字段；,1.3.2数据库设计过程,四.确定联系1.一对多联系；2.多对多联系；3.一对一联系；五.设计求精1.是否遗忘了字段？2.是否存在大量空白的字段？3.是否有包含了同样字段的表？4.表中是否带有大量不属于某实体的字段？5.是否在某个表中重复输入同样的信息？6.是否为每个表选择了合适的主关键字？7.是否有字段很多而记录很少的表，并且很多记录的字段值为空？,1.4SQL基本命令,1.4.1SQL简介SQL（StructureQueryLanguage，结构化查询语言）包含了数据定义（dataDefintion）、查询（DataQuery)、操纵（DataManipulation）和控制（DataControl）4种功能。SQl语言是数据库的主流语言。基本表-本身独立存在的表。视图-从一个或几个基本表中导出的表。它本身不独立存储在数据库中，视图是虚表。,1.4.2SQL基本语句,SELECT语句的一般格式：SELECTALL/DISTINCT*|FROMWHEREORDERBYASC|DESC；说明：表示在实际的语句中要采用实际需要的内容进行替代。：表示可以根据需要进行选择，也可以不选。|：表示多项选项只能选其中之一。:表示必选项。,1.4.2SQL基本语句,ALL：表示检索所有符合条件的元组，默认值为ALL。DISTINCT：表示检索要去掉重复组的所有元组。*：表示检索的结果为整个元组，即包括所有的列。条件表达式中常用的关系运算符：=,=,LikeLik