第1章 数据库基础

第一章数据库基础与VFP编程环境基础 第一章内容提要 1 1数据库概述 1 2数据模型 1 3关系数据库 1 5VFP的功能 1 4VFP的特点 1 1数据库的基本概念 数据 数据是指存储在某一种媒体上的能够识别的物理符号数据 data 是对客观事物特征所进行的一种抽象化 符号化表示 在计算机中 存贮 处理 传输的数据必须数字化 例如 数字 字母 文字 图形 声音 动画 影像等 2 信息 信息 information 通常被认为是有一定含义的经过加工处理的 对决策有价值的数据 信息与数据在概念上是有区别的 信息是有用的数据 数据是信息的表现形式 信息是通过数据符号来传播的 数据如不具有知识性和有用性则不能称其为信息 1 1数据库的基本概念 数据处理 数据处理是指将数据转换成信息的过程数据处理对数据进行一系列加工 储存 合并 分类 计算等操作过程 即将原始数据加工成信息的过程 其目的是从大量的 杂乱的 对所需者没有意义的数据中抽取并分析出有价值的数据 例如 出生日期 年龄 退休日期 计算机管理技术经历以下几个阶段 1 人工管理阶段 2 文件系统阶段 3 数据库系统阶段4 分布式数据库系统阶段 人工管理 时期40年代中 50年代中产生的背景应用需求科学计算硬件水平无直接存取存储设备软件水平没有操作系统处理方式批处理 数据包含在处理它的程序中 时期50年代末 60年代中产生的背景应用需求科学计算 管理硬件水平磁盘 磁鼓软件水平有文件系统处理方式联机实时处理 批处理 文件系统 特点数据的管理者 文件系统 数据可长期保存数据面向的对象 某一应用程序数据的共享程度 共享性差 冗余度大数据的结构化 记录内有结构 整体无结构数据的独立性 独立性差 数据的逻辑结构改变必须修改应用程序数据控制能力 应用程序自己控制 文件系统 续 时期60年代末以来产生的背景应用背景大规模管理硬件背景大容量磁盘软件背景有数据库管理系统处理方式联机实时处理 分布处理 批处理 数据库系统 特点数据的管理者 DBMS数据库管理系统数据面向的对象 现实世界数据的共享程度 共享性高数据的独立性 高度的物理独立性和一定的逻辑独立性数据的结构化 整体结构化数据控制能力 由DBMS统一管理和控制 数据库系统 续 应用程序与数据的对应关系 数据库系统 把分散的数据文件集成化 再由专门的软件对数据进行存取 排序 分类 检索 增删 修改等处理工作进行管理 那么用户程序面向的不是数据文件 而是数据管理软件 则可以实现数据的独立性 4 分布式数据库系统 数据库系统引入分布式处理技术后产生了分布式数据库系统 数据库 DB或DataBase 数据库管理系统 DBMS 3 数据库系统 DBS 1 1 3数据库系统组成 1 数据库的基本概念 数据库 DB DataBase 以一定组织方式存放在计算机存储介质上 与应用程序彼此独立的相关数据的集合 数据库管理系统 DBMS DataBaseManagementSystem 是对数据进行定义 获取 存储 组织 操作 使用 维护和管理的系统软件 数据库管理系统是位于用户与操作系统之间一层的数据管理软件 数据库管理系统通常由三个部分组成 数据库描述语言 DDL 及其编译程序 用于描述数据库的结构 便于用户建立 修改或删除数据库的结构 数据操纵语言 DML 或查询语言及其编译或解释程序 用于对数据库的数据进行存取 检索 增加 修改和删除等基本操作 数据库管理控制程序 通过一组数据库管理例行程序实现 是数据库管理系统的核心部分 数据库的所有操作都是在这一组例行程序的统一管理控制下进行 2 数据库管理系统 DBMS是数据库系统的核心 3 数据库应用系统 数据库应用系统 DataBaseApplicationSystem 简称DBAS 使用数据库管理系统开发的应用程序 通常由数据库和数据库应用程序两部分组成 数据库应用系统 DBMS 操作系统 硬件 在数据库系统中各层次软件之间的相互关系示意图 例 财务管理系统 人事管理系统 学生管理系统 4 数据库系统 DBS DataBaseSystem 是指计算机系统引入数据库之后组成的计算机应用系统 是用来组织和存取大量数据库的管理系统 数据库系统包括的内容 1 以数据为主体的数据库 2 管理数据库的系统软件DBMS 3 支持数据库系统的计算机硬件环境和操作系统环境 4 管理和使用数据库系统的人员 即用户和数据库管理员 5 方便使用和管理系统的各种技术说明书和使用说明书DBS DB DBMS DBAS 2 数据库系统的特点 1 数据库系统对数据的管理 比起文件系统有很多优点和特征 数据共享 数据库中的数据可供多个用户共同使用 提高了数据的利用率 又防止各用户重复建立数据而增加数据冗余 如火车售票系统 数据独立性 用户应用程序与数据库中的数据文件相互独立 数据库中的数据存取是由数据库管理系统管理 表现了物理独立性 每个用户使用的数据可以有各自的逻辑结构 表现了数据的逻辑独立性 2 数据库系统的特点 2 数据冗余少 数据在数据库中统一组织 集中管理 数据不再是面向单一用户 而是面向系统而共用 减少冗余 还防止数据的不一致性 数据结构化 在数据库中数据是有结构的 包括数据的物理结构和逻辑结构 都由数据库管理系统管理 数据结构化便于数据之间 记录之间 数据表之间建立关联 1 2数据模型 1 2 1基本概念 1 2 2实体间联系 1 2 3数据模型简介 1 数据模型人们经常以 模型 来刻画现实世界的实际事物 数据模型是指反映客观事物及客观事物间联系的数据组织形式 1 实体 是客观事物存在并可相互区分的事物 对应于数据库中的记录 如 教师 学生 选修课程 2 实体集 即若干具有相互关系的实体的集合 对应于数据库文件 所有学生 3 属性 实体所具有的某一方面的特性 对应于数据库中的字段 学号 姓名 4 联系 实体之间的对应关系 反映了现实事物之间的相互联系 1 2 1基本概念 两个实体之间的联系方式 1 一对一联系 简记为1 1 如公司与经理 a 2 一对多联系 简记为1 n 如班级与学生 b 3 多对多联系 简记为m n 如图书与读者 c c a b VFP系统数据表之间的关系归结为 1 一对一关系 如果表A中的一个记录在表B中只有一个记录与它对应 而表B中的一个记录在表A中也只有一个记录和它对应 则它们就是一对一关系 2 一对多关系 如果表A中的每一个记录在表B中能找到多个记录与它对应 而在表B中的一个记录在表A中只能找到一个记录与之对应 则它们为一对多关系 3 多对多关系 如果表A中的每一个记录在表B中可找到多个记录与之对应 而表B中的每一个记录在表A中也可找到多个记录与之对应 则它们为多对多关系 3计算机领域的数据模型 计算机领域的数据模型有层次模型 网状模型 关系模型和面向对象模型 1 层次模型 hierarchicalmodel 层次模型是用树形结构来表示实体之间的联系模型 倒置树以结点与连线组成 根结点在上 层次最高 子结点在下 逐层排列 层次模型的示例如图 2 网络模型 在网络模型 networkmodel 中 每一个结点都可以与其它任一结点建立联系 网络模型可以表示较复杂的数据结构 即可以表示数据间的纵向关系与横向关系 这种数据模型在概念上 结构上都比较复杂 操作上也有很多不便 网络模型示例 3 关系模型 用二维表格数据来表示实体之间的联系模型 称为关系模型 RelationalModel 一个二维表对应一个关系 注 关系模型通过关键字表示实体间联系 学生考试成绩总表 1 3关系数据库 自20世纪80年代以来 新推出的数据库管理系统几乎都是基于关系模型 VisualFoxPro就是一种关系数据库管理系统 1 3 1基本概念关系的首行称为 属性 其他各行称为 元组 表中每一行描述一个实体 称作 记录 各行的每一列表示各实体的不同属性 称作 字段 或数据项 一个关系对应于一个数据表 1 关系与表在VisualFoxPro中 一个关系就是一个 表 每个表对应一个磁盘文件 表文件的扩展名为 DBF 2 属性与字段一个关系有很多属性 即实体的属性 对应二维表中的列 垂直方向 每一个属性有一个名字 称为属性名 在VisualFoxPro中 属性表示为表中的 字段 属性名即为字段名 3 关系模式与表结构对关系的描述称为关系模式 一个关系模式对应一个关系的结构 其格式为 关系名 属性名1 属性名2 属性名n 在VisualFoxPro中对应的表结构为 表名 字段名1 字段名2 字段名n 4 元组与记录在一个表格 一个关系 中 行 水平方向 称为 元组 在VisualFoxPro中 元组表示为表中的 记录 5 域域是属性取值的范围 不同的属性有不同的取值范围 即不同的域 如成绩的取值范围是0 100 逻辑型属性的取值只能是 T 真 或 F 假 6 码与关键字用来区分不同元组 实体 的属性或属性组合 称为码 在VisualFoxPro中对应的概念是关键字 关键字是字段或字段的组合 用于在表中唯一标识记录 如果表中的某个字段不是本表的关键字 而是另外一个表中的关键字 则称该字段为外部关键字 7 关系模型与数据库从集合论的观点来看 一个关系模型就是若干个有联系的关系模式的集合 一个关系模式是命名的属性集合 另外 关系是元组的集合 元组是属性值的集合 在VisualFoxPro中 把相互之间存在联系的表放到一个数据库中统一管理 例如 在订货管理数据库中可以包含订单表和客户表 数据库文件的扩展名为 DBC 1 3 2数据完整性数据完整性是指数据库中数据的正确性和一致性 或相容性 数据完整性用来防止数据库中存在不合法的数据 防止错误的数据进入数据库中 数据完整性可以分为实体完整性 域完整性和参照完整性 1 实体完整性实体完整性是指数据库表的每一行都有一个唯一的标识 完整性规则是指表中的每一行在组成码 关键字 的列上不能有空值或重复值 否则就不能起到唯一标识行的作用 2 域完整性域完整性是指数据库数据取值的正确性 它包括数据类型 精度 取值范围以及是否允许空值等 3 参照完整性参照完整性是指数据库中表与表之间存在码 关键字 与外码 外部关键字 的约束关系 利用这些约束关系可以维护数据的一致性或相容性 即在数据库的多个表之间存在某种参照关系 关系的性质 每一列中的数据具有相同的数据类型 不同的列可以有相同的取值集合 域 但必须有不同的名字 属性名 行和列的排列次序是无关紧要的 关系中的每个数据项是不可再分的数据单位 如下表 关系中的各行是不同的 即任意两个记录不能完全相同 1 3 3对关系数据库的要求关系的规范化 应变换成 专门的关系运算 选择 筛选 过滤 选择是对数据表中在一定记录范围内 选择符合某一条件的记录进行操作 可以使用命令中的范围 条件子句 或者通过SETFILTERTO或for命令实现 例 SETFILTERTO性别 男 SETFILTERTO 取消选择投影 投影是对数据表中的某些字段进行操作 是通过命令中的FIELD子句 或者使用SETFIELDSTO实现 SETFIELDSTO姓名 性别SETFIELDSTOALL 取消投影连接 联接 Join 连接 联接 运算是从两个关系的笛卡尔积中选择满足一定连接条件的元组集合 用命令JOIN或SETRELATION实现 1 3关系数据模型和关系运算 选择和投影举例 选择关系 系名 计算机系 选择关系 课程 VFP程序设计 投影关系 姓名 课程 1 3关系数据模型和关系运算 连接举例 连接关系 编号 03004 1 4VisualFoxPro的特点 简单 易学 易用 1 快速完成应用任务 2 一致的用户界面 使用方便的工具栏 3 不编程而建立应用程序界面 4 用项目管理器统一管理工作 VisualFoxPro6 0系统的安装和启动 4 退出VFP6 0的方法 菜单栏中的 文件 退出 单击关闭窗口按钮 在命令窗口中键入 quit 命令窗口 它是VFP系统命令执行 编辑的窗口 在 窗口 菜单下 选择 隐藏 可关闭命令窗口 选择 命令窗口 或按Ctrl F2可弹出命令窗口 状态行 用于显示某一时刻的管理数据的工作状态 1 6配置VisualFoxPro 安装VFP后 可以根据需要定制开发环境 默认路径的设置 SETDEFAULTTOD WH1234 CURDIR 查看当前默认路径 1 6 4恢复VisualFoxPro环境CLEARALLCLOSEALLCLEARPROGRAM说明 CLEARALL从内存中移去所有对象 按顺序关闭所有私有数据工作期以及其中的临时表 CLOSEALL正确执行后 关闭所有打开的数据库 表以及临时表 CLEARPROGRAM清除最近执行程序的程序缓冲区 1 8VisualFoxPro的工作方式 VFP的工作方式分为交互方式与程序方式两种 1 8 1交互方式在VFP中 有两种交互方式 命令方式和可视化操作方式 1 8 2程序方式VFP的最有力的功能需要通过程序方式实现 VisualFoxPro6 0的主要性能指标 1 1 4 4VisualFoxPro6 0的主要性能指标 2 VisualFoxPro6 0的主要性能指标 3 习题1 一 选择题1 在下列四个选项中 不属于基本关系运算的是 A 连接B 投影C 选择D 排序2 如果一个班只能有一个班长 而且一个班长不能同时担任其他班的班长 班级和班长两个实体之间的关系属于 A 一对一联系B 一对二联系C 多对多联系D 一对多关系3 VisualFoxPro支持的数据模型是 A 层次数据模型B 关系数据模型C 网状数据模型D 树状数据模型4 用二维表格来表示实体与实体之间联系的数据模型称为 A 实体 联系模型B 层次模型C 网状模型D 关系模型5 数据库 DB 数据库系统 DBS 数据库管理系统 DBMS 三者之间的关系是 A DBS包括DB和DBMSB DBMS包括DB和DBSC DB包括DBS和DBMSD DBS就是DB 也就是DBMS 6 数据库系统与文件系统的主要区别是 A 数据库系统复杂 而文件系统简单B 文件系统不能解决数据冗余和数据独立性问题 而数据库系统可以解决C 文件系统只能管理程序文件 而数据库系统能够管理各种类型的文件D 文件系统管理的数据量较少 而数据库系统可以管理庞大的数据量7 VisualFoxPro6 0是一种关系型数据库管理系统 所谓关系是指 A 各条记录中的数据彼此有一定的关系B 一个数据库文件与另一个数据库文件之间有一定的关系C 数据模型符合满足一定条件的二维表格式D 数据库中各个字段之间彼此有一