计算机二级C语言辅导 公共基础知识 第4章.ppt

第四章数据库设计基础 主要内容 计算机数据管理的发展数据库系统数据模型关系数据库关系代数及关系运算SQL查询命令数据库设计基础ACCESS简介过关练习 数据 信息与数据处理 数据 存储在某种媒体上的用来描述事物的能够识别的物理符号 如文字 数字 图形 声音 视频等 信息 一种已经被加工为特定形式的数据 对人们而言是可理解 可用于指导决策的数据 数据处理 对数据进行收集 组织 存储 加工和播等工作 是将数据转换为信息的过程 如 数据挖掘 三者之间的关系 数据是信息的载体和具体表现形式 信息不随着数据形式的变化而变化 信息 数据 数据处理 计算机数据管理 数据处理中最重要的问题就是数据管理 包括如何对数据分类 组织 编码 存储 检索和维护 随着计算机软 硬件的不断升级 数据管理经历了以下几个阶段 4 2数据库系统 数据库相关概念数据库 指存储在计算机内 有组织 可共享的数据集合 它不仅包括数据本身 而且包括相关数据之间的联系 数据库管理系统 DBMS 一种系统软件 用于数据库的建立 使用和维护 如Access SQLServer FoxPro Oracle Dbase DB2 MySQL Sybase等待数据库应用系统 系统开发人员利用数据库系统资源开发的面向某一类实际应用的软件系统 由数据库系统 应用软件 应用 DBMS的主要功能数据定义数据操纵数据库运行管理数据组织 存储和管理数据库的建立和维护数据通信接口 DBMS的组成部分数据定义语言 DDL 及其编译处理程序数据操纵语言 DML 及其编译程序数据库运行控制程序实用程序 注 数据库管理系统是数据库系统的核心软件 数据库相关概念 数据库系统 引入了数据库技术后的计算机系统 由5部分构成 硬件系统 数据库集合 DB 数据库管理系统 DBMS 数据库管理员 DBA 用户 数据库系统的特点 实现数据共享 减少数据冗余 数据与特定应用分离 集中存放 共同使用 减少冗余 但无法避免一切冗余 采用特定的数据模型 利用模型表达客观事物之间的联系 从而对数据进行有效管理 具有较高的数据独立性 数据相对应用程序而言具有更好的独立性 即数据与程序相互不依赖性 有统一的数据控制功能 不同应用程序采用统一的方式访问 控制数据库中的数据 完整性 安全性 并发等等 注 数据库系统最本根是解决数据共享问题 数据独立性分类 物理独立性 数据的物理结构 包括存储结构 存取方式等 的改变 如存储设备的更换 物理存储的更换 存取方式改变等都不影响数据库的逻辑结构 从而不致引起应用程序的变化 逻辑独立性 数据库总体逻辑结构的改变 如修改数据模式 增加新的数据类型 改变数据间联系等 不需要相应修改应用程序 数据库系统的内部结构体系 为了有效地组织 管理数据 数据库采用三级模式结构 内模式 模式和外模式组成 即由物理级 概念级和用户级组成 数据库系统的内部结构体系 内模式 InternalSchema 又称物理模式 具体描述数据在外部存储器上如何组织存储 内模式反映了数据库的存储方式 模式 Schema 又称逻辑模式或概念模式 是对数据库中数据的整体逻辑结构和特征的描述 是全体用户公共的数据视图 外模式 ExternalSchema 是用户的数据视图 与某一应用有关的数据的逻辑表示 外模式是模式的一个子集 故又称为子模式 包含模式中允许特定用户使用的那部分数据 三者之间的关系 模式是内模式的逻辑表示 内模式是模式的物理实现 外模式则是模式的部分抽取 数据库系统的两级映射 概念模式 内模式的映射 实现了概念模式到内模式之间的相互转换 当数据库的存储结构发生变化时 通过修改相应的概念模式 内模式的映射 使得数据库的逻辑模式不变 其外模式不变 应用程序不用修改 从而保证数据具有很高的物理独立性 外模式 概念模式的映射 实现了外模式到概念模式之间的相互转换 当逻辑模式发生变化时 通过修改相应的外模式 逻辑模式映射 使得用户所使用的那部分外模式不变 从而应用程序不必修改 保证数据具有较高的逻辑独立性 4 3数据模型 数据模型基本概念 数据模型 反映实体及其实体间联系的数据组织的结构和形式 是数据库管理系统用来表示实体及其联系的方法 是从现实世界到机器世界的一个中间层次 数据模型所描述的三部分内容 数据结构 数据结构是所研究的对象类型的集合 描述系统的静态特性 数据操作 对数据库中各种对象允许执行的操作集合 描述系统的动态特性 数据的约束条件 数据的约束条件是一组完整性规则的集合 保证数据的正确 有效和相容 数据模型分类 概念数据模型 简称概念模型 是对客观世界复杂事物的结构描述及它们之间的内在联系的刻画 概念模型主要有 E R模型 实体联系模型 扩充的E R模型 面向对象模型及谓词模型等 逻辑数据模型 又称数据模型 是一种面向数据库系统的模型 该模型着重于在数据库系统一级的实现 逻辑数据模型主要有 层次模型 网状模型 关系模型 面向对象模型等 不同数据模型对应不同数据库系统 物理数据模型 又称物理模型 它是一种面向计算机物理表示的模型 实体概念描述 实体 客观存在且相互区别的事物 即可以是实际事物也可以是抽象事物 如学生 课程是实体 而学生选课也是实体 实体属性 用来描述实体的某方面特性的属性 如学生可以用学号 姓名 系别 班级等属性来描述 实体型 属性的集合表示一种实体的类型 称为实体型 实体集 属性值集合表示一个实体 同类型实体集合称为实体集 ACCESS中的对应关系 表 存放同一类实体 则为实体集 字段 属性 记录 实体 实体间联系及三种类型 联系 实体之间的对应关系 描述了现实事物之间的相互关联 一对一联系 1 1 如学校与校长的关系 即表A中的一条记录只与表B中一条记录联系 反之如此 一对多联系 1 n 如学校与学生的关系 即表A中的一条记录与表B中多条记录联系 多对多联系 m n 如课程与学生的关系 即表A中的一条记录与表B中多条记录联系 反之如此 实体 关系 E R 模型 利用标准图例来描述实体及实体间的联系 概念模型 矩形 实体椭圆 属性菱形 联系箭头方表示一 常用的三种逻辑数据模型 层次数据模型 有且仅有一个节点无双亲 根节点 其他节点仅有一个双亲 树型结构 便于描述一对多的关系 网状数据模型 允许一个以上的节点无双亲 一个节点可以有一个以上的双亲 常用的三种数据模型 关系数据模型 以关系代数为基础 数据用二维表表示 二维表就是关系 4 4关系数据库 关系数据模型基本术语 关系 二维表 关系模式 对关系的描述 对应着一个关系结构 表示为 关系名 属性名1 属性名2 属性名n ACCESS中的表 表名 字段名1 字段名2 字段名n 元组 二维表中 水平方向的行称为元组 即一条记录就是一个元组 属性 二维表中的列 ACCESS中属性用字段来表示 域 属性的取值范围 如文本 数字 日期等 关系数据模型基本术语 关键字 候选码 能唯一标识一个元组的属性或属性集合 一个表中可以有多个关键字 主关键字 主码 选择一个合适的候选码作为表的主关键字 来标识每一个元组 一个表只有一个主关键字 外部关键字 表中的一个字段不是本表的关键字 而是另一个表的关键字或候选关键字 关系术语示例 由下列图标中指出对应的关系 关系模式 元组 属性 域 关键字 外部关键字 A B C 关系的特点 关系必须规范化 即模型中每个关系模式都应满足一定的要求 一般要求属性是不可再分的原子数据 表中不再包含表 同一关系中不能出现同名属性 关系中不允有完全相同的元组 关系中元组次序无关紧要 关系中属性次序无关紧要 关系中的数据约束 保证数据的完整性 一致性 相容性 实体完整性约束 关系的主键中属性值不能为空值 因为主键是唯一决定元组的 如为空值则其唯一性就成为不可能的了 参照完整性约束 关系之间相互关联的基本约束 不允许关系引用不存在的元组 即在关系中的外键要么是所关联关系中实际存在的元组 要么为空值 用户定义的完整性约束 反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求 例如某个属性的取值范围在0 100之间等 4 5关系代数及关系运算 用户需要利用查询从关系数据库中找到感兴趣的数据时 需要对多个关系 表 进行运算 关系运算以关系代数为基础 关系的基本运算分为两类 传统集合运算 并 交 差 笛卡尔积 专门关系运算 选择 投影 连接 传统集合运算 并 设关系R和S有相同的结构 则R S由属于R或属于S的元组组成 例 交 设关系R和S有相同的结构 则R S由既属于R又属于S的元组组成 例 差 设关系R和S有相同的结构 则R S由属于R但不属于S的元组组成 例 笛卡尔积 设n元关系R和m元关系S 则R S是一个n m元组的集合 注意 R和S关系的结构不必相同 例 专门的关系运算 选择 F R 从关系中选择满足一定条件的元组 投影 A R 从关系中选择若干属性列组成新的关系 连接 从两个关系的笛卡尔积中选取满足一定条件的元组 有两种形式 等值连接 自然连接 等值连接 R S A B 从R和S的笛卡尔积中选择A B属性值相等的元组 注 A B是属性集合 自然连接 R S 要求A B属性组必须相同 并在结果中去掉重复的属性列 4 6SQL查询命令 SQL 结构化查询语言 是一种介于关系代数与关系演算之间的语言 其功能包括查询 操纵 定义和控制4个方面 是一个通用 功能极强的关系数据库语言 目前已成为关系数据库的标准语言 大多数数据库均用SQL作为共同的数据存取语言和标准接口 使不同数据库系统之间的互操作有了共同的基础 SQL两个基本概念 基本表 basetable 本身独立存在的表 一个关系对应一个表 而一个基本表对应一个存储文件 视图 view 从一个或几个基本表或其它视图导出来的表 本身并不独立存储数据 系统只保存视图的定义 是一个虚表 SQL语言支持关系数据库三级模式结构 外模式 视图和部分基本表 模式 基本表 内模式 存储文件 SQL基本语句 注意 ACCESS不直接支持SQL的数据定义和视图 也不直接支持SQL的授权控制 这些操作通过VBA代码利用DAO 数据访问对象 进行 SQL基本语句 数据库查询是数据库的核心操作 SQL语言提供了SELECT语句进行数据库的查询 该语句具有灵活的使用方式和丰富的功能 SELECT的基本语法 SELECT ALL DISTINCT FROM WHERE GROUPBY HAING ORDERBY ASC DESC 其中表示在实际的语句中要采用所需内容进行代替 表示可以根据需要进行选择 也可以不选 表示必选项 SELECT相关说明 Select 查询目标属性名 也可是计算字段From 查询目标表名及where子句的条件中涉及的所有关系名 Where 查询目标必须满足的条件 其可由以下内容组成 like NOT LIKE 查找指定的属性列值与相匹配的元组 可以是一个完整的字符串 也可以含有通配符 和 其中 匹配零个或多个字符 匹配任意单个字符 SELECT相关说明 SELECT示例 Student表由学号 Sno 姓名 Sname 性别 Ssex 年龄 Sage 所在系 Sdept 5个属性组成 可记为 Student Sno Snome Ssex Sage Sdept 其中Sno为主码 SELECT FROMStudent SELECTSname Sdept SageAS年龄FROMStudentWHERESageBETWEEN20AND23 SELECTSname SsexFROMStudentWHERESdeptIN IS MA CS SELECTSname Sno SsexFROMStudentWHERESnameLIKE 刘 SELECTSnameFROMStudentWHERESdept IS ORSdept MA ORSdept CS SELECT FROMStudentORDERBYSdept StageDESC 其它示例 CREATETABLE课程 课程编号TEXT 课程名称TEXT CREATEINDEXNewIndexON课程 课程编号 CREATEVIEW学生视图ASSELECT FROM学生 DROPTABLER DROPINDEXNewIndex DROPVIEW学生视图 INSERTINTO课程 课程编号 课程名称 VALUES 101 计算机基础 UPDATE学生SET年龄 年龄 1 DELETE FROM学生WHERE年龄 17 4 7数据库设计基础 数据库设计是数据库应用的核心 其基本任务 根据用户对象的信息需求 处理需求和数据库的支持环境设计出数据模式 两种基本设计方法 面向数据的方法 以信息需求为主 兼顾处理需求 面向过程的方法 以处理需求为主 兼顾信息需求 数据库设计的6个阶段 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计 物理结构设计 应用程序设计 数据库运行与维护 需求分析 要准确了解并分析用户对系统的需要和要求 弄清系统要达到的目标和实现的功能 调查的重点是 数据 和 处理 数据流图 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 概念设计 概念结构设计阶段是整个数据库设计的关键 其目标是产生一个反映信息需求的 独立于具体DBMS的概念模型 概念模型可以用实体联系模型 E R模型 表示 逻辑结构设计 将概念结构