数据库基础知识.ppt

1 需要学习哪些内容 2 为什么要学习这门课程 3 怎样学好这门课程 2020年1月1日星期三 数据库基础 Access2007数据库应用教程 作者 李湛 王成尧 祝铭钰 王琦等教育部文科计算机基础教学指导委员会立项教材丛书名称 高等学校文科类专业 十一五 计算机规划教材 2020年1月1日星期三 2020年1月1日星期三 第1章数据库基础知识 2020年1月1日星期三 本章内容 1 1数据库系统的基本概念1 2数据模型1 3关系数据库概述1 4数据库应用系统设计概述 为什么要用数据库存储数据 2020年1月1日星期三 我们来看一个数据存储的例子 2020年1月1日星期三 2020年1月1日星期三 1 1数据库系统的基本概念 1 1 1数据与信息1 数据1 数据是对现实生活的理性描述 尽可能地从数量上反映现实世界 也包括汇总 排序 比例 等等处理 2 数据是一系列外部环境的事实 是未经组织的数字 词语 声音和图像等 3 数据是计算机程序加工的 原料 当今计算机可以处理的图象 声音等 它都被认为是数据的范畴 4 数据泛指对客观事物的数量 属性 位置及其相互关系的抽象表示 以适合于用人工或自然的方式进行保存 传递和处理 2020年1月1日星期三 1 1数据库系统的基本概念 2 信息信息是具有时效性的有一定含义的 有逻辑的 经过加工处理的 对决策有价值的数据流 信息 数据 时间 处理 2020年1月1日星期三 1 1数据库系统的基本概念 1 1 2数据管理技术的发展人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段分布式数据库系统面向对象数据库系统 人工管理阶段 访问 访问 访问 数据1 数据2 数据n 程序1 程序2 程序n 文件系统阶段 数据1 数据2 数据n 存取方式 程序1 程序2 程序n OS 数据库系统阶段 数据1 统一存取 数据2 数据n 程序2 程序1 程序n 2020年1月1日星期三 1 1数据库系统的基本概念 1 1 3数据库系统组成1 数据库数据库是长期存储在计算机内 有组织的和可共享的数据集合 2 数据库管理系统 DBMS 数据库管理系统是专门用于管理数据库的计算机系统软件 数据库管理系统能够为数据库提供数据的定义 建立 维护 查询和统计等操作功能 并完成对数据完整性 安全性进行控制的功能 2020年1月1日星期三 1 1数据库系统的基本概念 常用的DBMS有 小型的数据库管理软件 如Foxpro和Access等 严格意义上的DBMS系统 如ORACLE SQLServer DB2等 2020年1月1日星期三 1 1数据库系统的基本概念 3 人员组成数据库管理员系统分析员数据库设计人员应用程序员用户 2020年1月1日星期三 1 2数据模型 数据模型 DataModel 是数据库系统的形式框架 是用来描述数据的一组概念和定义 包括描述数据 数据联系 数据操作 数据语义以及数据一致性的概念工具 它是数据库系统的核心和基础 2020年1月1日星期三 1 2数据模型 1 2 1数据模型的组成要素1 数据结构数据结构用于描述系统的静态特征 它从语法角度表述了客观世界中数据对象本身的结构和数据对象间的关联关系 在数据库系统中 通常按照数据模型中数据结构的类型来区分 命名各种不同的数据模型 例如层次结构 网状结构 关系结构的数据模型分别命名为层次模型 网状模型和关系模型 2020年1月1日星期三 1 2数据模型 1 2 1数据模型的组成要素2 数据操作数据操作用于描述系统的动态特征 是一组对数据库中各种数据对象允许执行的操作和操作规则组成的集合 数据操作可以是检索 插入 删除和更新等 数据模型必须定义这些操作的确切含义 操作符号 操作规则 如优先级 以及实现操作的数据库语言 2020年1月1日星期三 1 2数据模型 1 2 1数据模型的组成要素3 数据完整性约束数据完整性约束是一组完整性规则的集合 它定义了数据模型必须遵守的语义约束 也规定了根据数据模型所构建的数据库中数据内部及其数据相互间联系所必须满足的语义约束 完整性约束是数据库系统必须遵守的约束 它限定了根据数据模型所构建的数据库的状态以及状态的变化 以便维护数据库中数据的正确性 有效性和相容性 2020年1月1日星期三 1 2数据模型 1 2 2常用的数据模型按照在数据建模和数据管理中的不同作用 可以分为 一 概念数据模型是按用户的观点对数据和信息进行建模 主要用于数据库设计 最常用的概念数据模型是实体 联系模型 E R模型 2020年1月1日星期三 1 2数据模型 1 2 2常用的数据模型二 数据结构模型1 层次模型2 网状模型3 关系模型 2020年1月1日星期三 1 2数据模型 1 2 2常用的数据模型三 物理数据模型物理数据模型属于底层数据模型 通过诸如记录格式 记录顺序和存取路径等表示信息 描述数据在数据库系统中的实际存储方式 存取路径是一个特殊的结构 用于在数据库文件中有效地搜索一个特定的数据库记录 概念数据模型 2020年1月1日星期三 1 实体的描述 实体 客观存在并且可以相互区别的事物 实体的属性 实体所具有的特性 不同实体是由其属性的不同而被区分的 实体的码 能唯一地标识实体的属性 例 2006111001 白雪 女 02 25 88 物理学 代表学生名册中的一个具体人 即一个学生实体 其中每一个细节就是这个学生实体一个某方面的属性 实体型 属性的集合表示一种实体的类型 称为实体型 例 学生 学号 姓名 性别 出生日期 专业 实体集 同类型的实体的集合 称为实体集 学生实体集 一对一联系 one to onerelationship 一个实体集中的实体只与另一个实体集中的一个实体有关系 反之亦然 一对多联系 one to manyrelationship 实体集A中的实体可能会与实体集B中的多个实体有关系 而实体集B中的实体只与实体集A中的一个实体有关系 2 实体型间联系及联系的种类 多对多联系 many to manyrelationship 一个实体集中的实体可能会与另一个实体集中的多个实体有关系 反之亦然 如 图书与读者之间存在多对多的联系 学生和课程之间也是多对多联系 2 实体型间联系及联系的种类 E R模型 E R模型的基本图素 1 实体 用矩形表示 矩形框内写出实体型的名称 2 联系 用菱形表示 菱形框内标出联系名 并用无向边分别与有关实体型连接起来 同时在无向边旁标上联系的类型 1 1 1 n或m n 3 属性 用椭圆形框表示 并用无向边将其与相应的矩形连接起来 绘制E R模型的步骤如下 1 确定实体 2 确定各实体的属性 3 确定实体间联系 4 确定各联系的属性 用E R图表示的学生实体及属性 E R模型 1 1模型 一对一 E R模型 1 n模型 一对多 E R模型 M N模型 多对多 2020年1月1日星期三 图1 1E R图示例 学生管理系统的E R模型 用E R图表示的课程实体 学生实体 参考书实体 书库实体之间的联系 鉴于篇幅 本例省去了各实体的属性 2020年1月1日星期三 E R模型对几种特殊的实体联系的表示 1 表示三个以上的实体集之间的联系 图1 2三元联系的E R图 2020年1月1日星期三 2 表示一个实体集内部的联系图1 3实体集内部联系 E R模型对几种特殊的实体联系的表示 2020年1月1日星期三 3 表示二个实体集之间的多种联系 图1 4实体之间的多种联系 E R模型对几种特殊的实体联系的表示 练一练 某商店欲开发一个供货管理系统 该商店有多家供货商 每个供货商可以供应不同商品 每种商品也可以由多家供货商供应 商品按种类放在相应的仓库中 请为其设计ER模型 2020年1月1日星期三 公司名称 供应数量 2020年1月1日星期三 如何划分实体及其属性 一是作为实体属性的事物本身没有再需要刻画的特征而且和其它实体没有联系 二是属性的一个值可以和多个实体对应 而不是相反 2020年1月1日星期三 图1 5班级的两种处理方法 2020年1月1日星期三 如何划分实体和联系 描述发生在实体集之间的行为时 最好用联系 2020年1月1日星期三 如何划分实体的属性和联系的属性 一是发生联系的实体的标识属性应作为联系的默认属性 二是和联系中的所有实体都有关的属性应作为联系的属性 用E R图表示的课程实体 学生实体 参考书实体 书库实体之间的联系 鉴于篇幅 本例省去了各实体的属性 数据结构模型之关系模型 2020年1月1日星期三 1 2数据模型 3 关系模型目前 关系模型是数据库领域中目前最重要的一种数据模型 自20世纪80年代以来 计算机厂商推出的DBMS几乎都支持关系模型 关系模型采用二维表来表示 简称表 表1 1学生登记表 关系模型就是二维表的结构 每个二维表就是一个关系 关系模型是由若干个二维表格组成的集合 实体 二维表联系 二维表 3 关系模型 关系模型示例 学生关系 学生 课程关系 课程关系 特点 1 描述一致性 2 可以直接表示多对多的联系 3 关系规范化 4 数据基础严密 5 概念简单 操作方便 2020年1月1日星期三 1 3关系数据库概述 1 3 1关系的特点和类型1 关系数据库1 数据表通常是一个由行和列组成的二维表 每一个数据表分别说明数据库中某一特定的方面或部分的对象极其属性 2 数据表中的行通常叫做记录或元组 它代表众多具有相同属性的对象中的一个 3 数据表中的列通常叫做字段或属性 它代表相应数据库中存储对象的共有的属性 例 学籍管理数据库 表1学生关系 记录 元组 属性 字段 数据表结构 2020年1月1日星期三 1 3关系数据库概述 二维表一般具有下面几个性质 1 元组个数有限性 表中的元组个数是有限的 2 元组的唯一性 二维表中的元组各不相同 3 元组次序的无关性 二维表中元组的次序可以任意交换 4 元组分量的原子性 二维表中元组分量是不可分割的数据项 5 属性名的唯一性 二维表中的属性名各不相同 6 属性的次序无关性 二维表中的属性与次序无关 可任意交换 7 分量值域的同一性 二维表中的属性分量属于同一值域 2020年1月1日星期三 1 3关系数据库概述 以二维表为基本结构所建立的模型称为关系模型 关系模型要求关系必须是规范化的 即要求关系必须满足一定的规范条件 其中最基本的一条是 关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项 即不允许表中还有表 2020年1月1日星期三 1 3关系数据库概述 2 主键与外键在二维表中 用来唯一标识一个元组的某个属性或属性组合称为该表的键或码 也称关键字 关键字的值必须唯一 一个关系中 关键字的值不能为空 如果一个二维表中存在多个关键字或码 它们称为该表的候选关键字或候选码 在候选关键字中指定一个关键字作为用户使用的关键字称为主关键字或主码 二维表中某个属性或属性组合虽不是该表的关键字或只是关键字的一部分 但却是另外一个表的关键字时 称该属性或属性组合为这个表的外部关键字或外键 2020年1月1日星期三 1 3关系数据库概述 3 关系模型的数据操作1 数据查询 2 数据插入 3 数据删除 4 数据修改 2020年1月1日星期三 1 3关系数据库概述 1 3 2关系的完整性约束1 实体完整性 EntityIntegrity 约束条件 2 参照完整性 ReferentialIntegrity 约束条件 3 用户定义的完整性约束条件 1 实体完整性 保证表中记录的唯一性 即在表中不允许出现重复记录 在Access中利用主键或候选键来保证记录的唯一性 主键既不能取空值Null 也不能有重复值 例如 在学生表中字段 学号 作为主键 其值不能为空值Null 也不能有两条记录的学号相同 2 参照完整性 参照完整性是相关联的两个表之间的约束 当输入 删除或更新表中记录时 保证各相关表之间数据的完整性 例如 如果在学生表和成绩表之间用学号建立关联 学生表是主表 成绩表是从表 那么 在向成绩表中输入一条新记录时 系统要检查新记录的学号是否在学生表中已存在 如果存在 则允许执行输入操作 否则拒绝输入 以保证输入记录的合法性 外部关键字关系中某个属性或属性组合并非关键字 但却是另一个关系的主关键字 称此属性或属性组合为本关系的外部关键字 也叫外键 关系之间的联系是通过外部关键字实现的 3 用户定义的完整性 域完整性是针对某一具体字段的数据设置的约束条件 Access中提供定义和检验域完整性的方法 例如 可以将 性别 字段定义为分别取两个值 男 或 女 将 成绩 字段值定义为O 100之间 将概念模型转换为关系模型 原则1 每个实体集转换为一个关系 实体集中的实体的属性成为该关系的属性 实体的码成为该关系的候选关键字 每个实体由该关系的一个元组表示 原则2 每个m n联系转换成一个关系 与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性转换为关系的属性 与该联系相连的各实体的码的组合成为关系的主键 将概念模型转换为关系模型 原则3 1 n联系不再转换为一个关系 可以与n端对应的关系合并 把1端的实体的码和联系本身的属性加入到n端的实体转换成的关系中 将概念模型转换为关系模型 原则4 1 1联系不再转换为一个关系 可以与任意一端对应的关系合并 即把其中一端的实体的码和联系本身的属性加入到另一端的实体转换成的关系中 将概念模型转换为关系模型 某超市系统业务关系的E R图转换为关系模式 对应E R图中的每一个实体 分别建立一个关系 关系所包含的属性包括所对应实体的全部属性 如 仓库 仓库号 地址 电话 商店 商店编号 店名 地址 经理 商品 商品编号 商品名 规格 单价 收银员 工号 姓名 性别 顾客 顾客编号 姓名 地址 70 对E R图中每个1 n联系 分别让 1 的一方的关键字及 联系 的属性插入 n 的一方 1 的一方的关键字作为外部关键字 如 收银员 工号 姓名 性别 商店编号 聘期 某超市系统业务关系的E R图转换为关系模式 71 对E R图中的每个m n联系 则为这些联系分别建立一个关系 关系的属性包括与该联系连接的所有 多 方实体的关键字及该联系自身的全部属性 如 进货 仓库号 商店编号 商品编号 销售 商品编号 顾客编号 某超市系统业务关系的E R图转换为关系模式 公司名称 供应数量 练一练 2020年1月1日星期三 1 3关系数据库概述 1 3 3关系运算 传统的集合运算 专门的关系运算 交 并 差 笛卡儿积 1 选择 Select 依据一定的条件选择若干个符合条件的