关系数据库基础理论

第1讲关系数据库基础理论 大量信息的产生 处理 存储 传播和使用推动了社会的进步和经济的发展 信息系统是一种以加工处理信息为主的计算机系统 数据库技术作为一种存储和使用信息的信息系统核心技术 在现在的银行 航空运输 电信业务 电子商务和其他Web应用等领域正在发挥着越来越重要的作用 本章将主要介绍数据库的基本概念 技术以及关系数据库基础理论 为用户学习SQLServer2000数据库打下扎实的基础知识 在本章中 我们将系统地学习数据库系统的概念及数据库管理系统的详细内容 还将详细学习关系型数据库的相关知识 以及关系数据库的实体内容本章学习要点 了解数据库系统的基本概念 了解关系数据模型和DBMS 掌握关系规范化的使用 1 1数据库系统的概念 计算机从诞生开始 就面临着处理大量数据的任务 使用计算机以后 数据处理的速度和规模无论相对于手工方式还是机械方式都是无可比拟的 随着数据处理量的增长 产生了数据管理技术 数据管理技术经历了人工管理 文件系统和数据库系统三个阶段 数据库管理系统 DatabaseManagementsystem简称DBMS 是指数据库系统中对数据进行管理的软件系统 它是数据库系统的核心部分我们对数据系统的一切操作包括定义查询更新以及各种控制 都是通过数据库管理系统进行的 DBMS分为两大组成部分 查询处理器和存储管理器数据库系统阶段的数据管理技术有以下特点采用数据模型 现实世界的抽象 表示复杂的数据结构有效的数据独立性数据库系统为用户提供了方便的用户接口增加了系统的灵活性数据库系统提供了四个方面的数据控制功能 数据并发控制 数据库的恢复 数据的完整性和安全性DBMS的工作模式 我们DBMS总是基于某种数据模型 根据DBMS不同 DBMS可以分成层次型 网络型 关系型 面向对象型 1 2关系数据模型 建立数据库系统离不开数据模型 模型是对现实世界的抽象 在数据库技术中我们用模型的概念描述数据结构的语意 实现对现实世界进行抽象 能表示实体类型及实体之间的联系的模型称为数据模型数据模型的种类有很多目前被广泛的应用的有两种 一种是是完全不涉及信息在计算机中的表示 只是用来描述某个特定的组织所关心的信息结构 概念数据模型 强调其语义表达能力 概念应该简单清晰易与用户理解 它是对现实世界的第一抽象 是用户和数据库设计人员之间的交流工具 其典型的代表就是著名的 实体 关系模型 另一种独立于计算机系统的数据模型 逻辑数据模型 直接面向数据库的逻辑结构 它是对现实世界的第二抽象它包括层次模型网状模型关系模型和面向对象型 关系模型是是由若干个关系模式组成的集合 关系模式的实例称为关系 每个关系实际上是一张二围的表 典型的关系数据库产品有DB2OracleSybaseSQLServer 1 2 1关系数据模型基本概念在关系数据模型中 关系可以看作是由行和列交叉组成的的二维表格 表中的一行称为一个元组 可以表识实体集中的一个实体 表中的列称为属性 给每一列起一个名称即属性名 表中的属性名不能相同 列的取值范围称为域 表中的任意两行不能相同 能唯一表识表中不同行的属性或属性组称为主键 在关系数据库中 关键码 简称为键 是关系模型的一个重要的概念 是用来标识元组的一个或几个列的属性 如果键是唯一的属性 则成为唯一键 反之有多个属性组成成为组合键 键的类型如下 1超键 在一个关系中 能唯一标识元组的属性或属性集成为关系超键2候选键 如果一个属性集能唯一标识元组 且有不含有多余的属性 那么这个属性集称为关系的侯选键 1 2关系数据模型 3主键 如果一个关系中有多个侯选键 则选择其中的一个键为关系的主键4外键 如果一个关系R中包含另一个关系S的主键所对应的属性组F 则成属性组F为关系R的外键 并称关系S为参照关系 关系R是依赖关系 为了表示关联 可以将一个关系的主键作为属性放入另外一个关系中 第二个关系中的那些属性就成为外键 1 2 2关系模型数据操作语言关系数据库的数据操作语言 DML 的语句分为查询语句和更新语句两大类 1 select语句指定的条件在一个数据库中查询的结果 返回的结果被看作记录的集合2 select into语句创建一个查询表3 insetinto语句用于向一个表添加一个或多个记录4 update语句用于创建一个更新查询 根据指定的条件更改指定的表中的字段值 当更新后不能取消这次操作5 delete语句用于创建一个删除查询6 innerjoin操作用语组合两个表中的记录 1 3关系规范化 在数据库中的每个关系都需要进行规范化 使之达到一定的规范化程度 从而提高数据的结构化 共享性 一制性和可操作性 关系模型原理的核心就是规范化概念 规范化是把数据库组织成在保持村塾数据完整性的同时最小化冗余数据的结构过程 规范化的数据库必须符合关系模型的范式规则 范式可以防止在使用数据库时出现不一制的数据 并防止数据丢失 关系一模型的范式有 第一范式 第二范式 第三范式等规范化设计的意义 简化数据库的设计过程 达到减少数据冗余 提高查询效率 范式一 1NF 包括以下指导原则1 数据组的每个属性只可以包含一个值2 关系中的每个数组必须包含相同的数量3 关系中的每个数组一定不能相同例如 红字为主键字段学生成绩表 上表中出现了同类字段 1 3关系规范化 学生成绩表 同一个字段放了多个数据 1 3关系规范化 1 3关系规范化 范式三 3NF 如果满足第二范式 而且该表中的每一个非主键字段不传递依赖于主键 就称该表满足第三范式 传递依赖 若表中有三个字段 分别为A B C 如果字段B依赖于字段A 字段C又依赖于B 则称字段C传递依赖于字段A 这时不符合第三范式 上例中的学生表中学号是主键字段 但非主键字段邮编是由另一个非主键字段住址来决定的 因此 表中存在传递依赖关系 不满足第三范式 对学生表进行分割 分成学生表和通讯录 1 3关系规范化 1 4实体 关系模型 数据库的数据模型有概念模型 其典型的代表就是著名的 试题 关系模型 E R模型 是用户和数据库设计人员之间进行交流工具 在设计数据库系统之前 我们需要使用E R图将现实中的实体之间的联系转换为概念模型 E R模型的基本元素是 实体 属性和联系 1 4 1实体实体是一个数据对象 指可以区别客观存在的事物 同一类实体就构成该对象的实体集 就是说实体集就是实体的集合 实例则是实体集中的一个特例 在E R模型中 实体用方框表示 方框内注明实体名称 通常实体集中有多个实体实例 例如 每笔定单都是销售实体中的实例1 4 2属性属性用来描述实体的特征1 4 3标识符实体实例都是由标识符来标识 用以指定和区分不同的实例实体 例如销售实体实例可以由销售编号或者销售商品名称来标识 通常情况下不会由商品名称来标识 因为可能存在多个相同商品名称的销售实例 而采用具有唯一值的销售编号来作为标识符 标识符可以由实体的一个或多个属性构成 并且标识符可以唯一 也可以不唯一 如果唯一 那么该标识符可以标识唯一一个实体实例 如果不唯一 则可以表示多个实例 一般来将销售编号是具有唯一性的标识符 而销售商品不具备唯一性 1 4实体 关系模型 1 4 4联系实体之间是通过关联进行联系的 关联集反映出实