第1章数据库系统基础知识

Access2010-数据库技术基础及应用,Access2010数据库技术基础及应用,第1页,第1章数据库系统基础知识第2章Access2010概述第3章表第4章查询第5章窗体,Access2010数据库技术基础及应用,第2页,第6章报表第7章宏第8章VBA程序设计第9章Web数据库第10章小型应用系统开发,目录,Access2010数据库技术基础及应用,第3页,第1章数据库系统基础知识,1.1数据库系统的基本概念1.2数据模型1.3关系数据库系统1.4关系数据库设计,1.1数据库系统的基本概念,Access2010数据库技术基础及应用,第4页,信息（Information）：信息是经过加工处理并对人类客观行为产生影响的数据数据（Data）：数据是信息的具体表现形式，是信息的载体。数据处理（DataProcessing）：也称信息处理，是利用计算机对数据的采集、整理、存储、分类、排序、检索、维护和传输等一系列的过程。,Access2010数据库技术基础及应用,第5页,数据管理技术的发展(三个阶段)人工管理阶段缺点：数据不能保存；数据不能共享；数据的独立性差；数据有大量冗余。文件管理阶段特点：数据由专门的软件负责管理；数据有了一定的独立性；数据能长期保存；数据文件不再只从属于一个应用程序；数据仍有一定的冗余。数据库系统管理阶段优点：数据共享程度高；数据结构化；数据高共享与低冗余；数据独立；用户接口。,1.1.2数据、数据库、数据库管理系统,1.数据数据是数据库系统研究和处理的对象，从本质上讲是描述事物的符号记录。2.数据库（Database）数据库是以一定的组织方式将关联的数据组织在一起，存放在计算机外存储器上，能为多个用户共享的数据集合。数据库系统的核心和管理对象是数据库，数据模型决定了数据库的性质。,Access2010数据库技术基础及应用,第6页,1.1.2数据、数据库、数据库管理系统,3.数据库管理系统数据库管理系统是负责数据库的定义、建立、操作、维护和管理的软件系统。4.数据库管理员从事数据库设计、维护和改善系统性能及效率方面工作的人员。5.数据库系统数据库指带有数据库的计算机应用系统。,Access2010数据库技术基础及应用,第7页,1.1.2数据、数据库、数据库管理系统,6.数据库应用系统数据库应用系统是由数据库系统再加上相关应用软件和应用界面组成。其结构如图下所示。,Access2010数据库技术基础及应用,第8页,1.1.3数据库系统发展的主要特征,在数据库技术领域，经典的数据模型数据库技术的发展经历了三代：【第一代】：层次数据模型，采用树型结构描述数据实体间的关联；网状数据模型，采用网状结构描述数据实体间的关联。【第二代】：关系数据模型，采用二维表结构描述数据实体间的关联。【第三代】：关系数据库系统（RDBS，RelationDataBaseSystem）采用关系数据模型构造的数据库系统。关系数据库系统是目前使用得最为广泛的数据库系统，Access就是其中之一。,Access2010数据库技术基础及应用,第9页,1.1.4数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构包括三级模式和两级映射三级模式分别为外模式、概念模式和内模式；外模式又称为用户模式或子模式，是某个或某几个数据库用户所看到的数据库的数据视图。内模式又称为存储模式或物理模式，是数据库中全体数据的内部表示，它描述了数据的存储方式和物理结构，即数据库的“内部视图”。概念模式又称为模式或逻辑模式，是数据库设计者综合各用户的数据，按照统一的需求构造的全局逻辑结构，是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的总体描述，是所有用户的公共数据视图。,Access2010数据库技术基础及应用,第10页,1.1.4数据库系统的体系结构数据库系统的两级映射：两级映射分别为外模式与概念模式间的映射以及概念模式与内模式间的映射。外模式与概念模式间的映射。概念模式与内模式间的映射。,Access2010数据库技术基础及应用,第11页,1.2数据模型,E-R模型层次模型网状模型关系模型面向对象模型,Access2010数据库技术基础及应用,第12页,返回,1.2数据模型,数据模型是面向数据库全局逻辑结构的描述，包括数据结构、数据操作和数据约束条件。支持数据库系统的常用数据模型有4种：层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型。,Access2010数据库技术基础及应用,第13页,1.2.1E-R模型,Access2010数据库技术基础及应用,第14页,E-R模型将现实世界转化成实体、联系、属性等基本概念，以及它们之间的联接关系。实体用矩形表示，框内标注实体名字；属性用椭圆形表示，框内标注属性名，用线段连接属性框与实体框；联系用菱形表示，在框内标注联系名，用线段连接联系框和实体框，同时在连线段上标注联系的类型。,1.2.2层次模型,层次模型（HierarchicalModel）是通过从属关系来表示数据间的联系。它是数据库系统中最早采用的模型。其主要特征如下：只有一个无父结点的根结点；根结点以外的子结点，向上只有一个父节结点，向下可有若干子结点。,Access2010数据库技术基础及应用,第15页,Access2010数据库技术基础及应用,第16页,1.2.3网状模型,网状模型（NetworkModel）是层次模型的扩展，它表示多个从属关系的层次结构。其主要特征如下：有一个以上的结点无父结点；至少有一个结点有多个的父结点。,Access2010数据库技术基础及应用,第17页,Access2010数据库技术基础及应用,第18页,1.2.4关系模型,1.关系模型（RelationalModel）中是有特定含义的“二维表”。2.主要特征如下：关系中每一分量(数据项)不可再分；每一列的分量是同属性的，即数据类型相同；各行的顺序可以任意，各列的顺序也可以任意；关系中不允许有相同的列，也不允许有相同的行。,Access2010数据库技术基础及应用,第19页,Access2010数据库技术基础及应用,第20页,Access2010数据库技术基础及应用,第21页,某人才管理中心人才档案表,1.2.5面向对象数据模型,面向对象数据模型最基本的概念是对象、类和事件；对象是指客观存在的某一事物；对象的外部(静态)特征是对象属性；对象的行为(动态)是在对象上操作的方法；共享同一属性集和方法集的所有对象构成了类；客观世界中的所有行动都是由对象发出且能够被某些对象感受到，我们把这样的行动称为事件;面向对象数据模型的优点是能表达复杂的实体关系，缺点是模型复杂，运用困难。,Access2010数据库技术基础及应用,第22页,1.3关系数据库系统,1.3.1关系模型的基本概念1.3.2关系模型的组成1.3.3关系运算的基本概念1.3.4关系数据库管理系统的功能1.3.5常见的关系数据库管理系统及分类1.3.6关系数据库管理系统Access,Access2010数据库技术基础及应用,第23页,1.3.1关系模型的基本概念(p11),1关系一个关系就是一张二维表，通常将一个没有重复行，重复列的二维表看成一个关系，每个关系都有一个关系名。2元组表的每一行为一个元组（也称为记录），它是一组字段的信息的集合。如学生表中学号“00150226”等每一行的信息。3属性表的每一列为一个属性（也称为字段），如学生表中的学号、姓名、性别等共计8个字段。4域属性的取值范围称为域。如学生表的性别属性的取值范围是“男”或“女”。,Access2010数据库技术基础及应用,第24页,5.主码或主关键字主关键字也叫主键，是惟一标识表中记录的字段或字段的组合。如学生表中的学号可作为主关键字，它能惟一标识表中的每一条记录，即表中不能有两个相同的学号出现。6关系模式关系名及关系中的属性集合构成关系模式，一个关系模式对应一个关系的结构。关系模式的格式为：关系名（属性名1，属性名2，属性名3，属性名n）如学生表的关系模式为：学生（学号，姓名，性别，民族，出生日期，籍贯，系号，照片）。选课表的关系模式为：选课（学号，课程号，成绩）。,Access2010数据库技术基础及应用,第25页,1.3.2关系模型的组成,关系模型由关系数据结构、关系操作和关系完整性约束三部分组成。（1）关系数据结构。在关系数据库中，表与表的关系有三种：一对一关系、一对多关系、多对多关系。（2）关系操作。关系操作采用集合操作方式，即操作的对象和结果都是集合。常用的关系操作包括如下两类：查询操作：选择、投影、连接、除、并、交、差等。数据维护操作：增加、删除、修改操作。（3）关系完整性约束。关系模型中的完整性是指数据库中数据的正确性和一致性。,Access2010数据库技术基础及应用,第26页,1.3.3关系运算的基本概念,1传统的集合运算（1）并设有两个相同的结构关系R和S，R和S的并是由R和S这两个关系的元组组成的集合，表示为RS。例如，有两个相同的结构学生表1、学生2，分别存放两个班的学生信息，将学生2的学生记录追加到学生表表1的学生记录后面就是两个关系的并集。（2）差设有两个相同的结构关系R和S，R与S的差是由属于R但不属于S的元组组成的集合，即差运算的结果是从R中去掉S中也有的元组，表示为RS。例如，设有一个选修了英语的学生表，一个选修了数学的学生表。求选修了英语，但没有选修数学的学生，就应当进行差运算。,Access2010数据库技术基础及应用,第27页,传统的集合运算交，积,（3）交设有两个相同的结构关系R和S，R与S的交是由既属于R又属于S的元组组成的集合，表示为RS。交运算的结果是R和S中共同的元组。例如，设有一个选修了英语的学生表，一个选修了数学的学生表。求既选修了英语，又选修了数学的学生，就应当进行交运算。（4）笛卡儿积设关系R和S的元（列）数分别为r和s。定义R和S的笛卡儿积是一个（r+s）元（列）的元组集合，每个元组的前r个分量（属性值）来自R的一个元组，后s个分量来自S的一个元组，记为RS。若R有m个元组，S有n个元组，则RS有mn个元组（行）。,Access2010数据库技术基础及应用,第28页,传统的集合运算例子,R,S,R-S,RS,RS,RS,差、并、交、积集合运算示例,并,差,交,积,r列,s列,n行,m行,mn行,r+s列,r列,s列,Access2010数据库技术基础及应用,第29页,关系运算的基本概念_2,2专门的关系运算（关系操作）（5）选择选择操作是指从关系中选出那些满足条件的记录，即从二维表的行中查找记录。例如，从学生表中找出籍贯是北京的同学，所进行的操作就是选择操作。（6）投影投影操作是指从关系中选出所需的若干字段，即从二维表的列中选择字段。例如，从学生表中找出所有同学的学号、姓名、性别、出生日期，所进行的操作就是投影操作。,Access2010数据库技术基础及应用,第30页,7.联接（连接）联接操作是将两个关系横向拼接成一个新的关系，新关系中包含满足条件的记录。例如，从学生表和学生选课表中按对应学号相同的条件给出学生的学号、姓名、性别、课程号、成绩，所进行的操作就是联接操作。,关系运算的基本概念_2,Access2010数据库技术基础及应用,第31页,1.3.4关系数据库管理系统的功能,数据定义功能数据处理功能数据控制功能数据维护功能,Access2010数据库技术基础及应用,第32页,1.3.5常见的关系数据库管理系统分及类,关系数据库系统分为以下三类：半关系型系统基本关系型系统完全关系型系统,Access2010数据库技术基础及应用,第33页,1.3.6关系数据库管理系统Access,Access是MicrosoftOffice的重要组成部分，是目前流行的关系数据库管理系统。Access把数据库引擎的图形用户界面和软件开发工具相结合，具有多用户管理功能，支持事务处理、数据压缩、备份和恢复功能，保障数据安全性。Access具有良好的二次开发支持特性。,Access2010数据库技术基础及应用,第34页,关系术语_表之间的联系,关系数据库由至少一个或多个数据表组成，各数据表之间可建立相互联系而又相互独立。如下图所示。,Access2010数据库技术基础及应用,第35页,1.4关系数据库设计,1.4.1关系的键1.4.2数据库关系完整性设计1.4.3数据库规范化设计1.4.2Access数据库应用系统设计实例,Access2010数据库技术基础及应用,第36页,1.4.1关系的键,1候选键如果某个字段的值能惟一标识表中一个记录，这个字段就被称为候选键。一个关系中可能有多个候选键，如学生表中的“学号”和“系号”都是候选键。2主关系键主关键字也叫主键，是惟一标识表中记录的字段或字段的组合。如学生表中的学号可作为主关键字，它能惟一标识表中的每一条记录，即表中不能有两个相同的学号出现。,Access2010数据库技术基础及应用,第37页,1.4.1关系的键,3主属性与非主属性主属性：包含在主关系键中的各个属性。非主属性：不包含在任何候选键中的属性。4外部关系键外部关系键也叫外码，用来与另一个关系进行联接的字段，且是另一个关系中的主关键字。,Access2010数据库技术基础及应用,第38页,1.4.2关系的完整性,关系模型的完整性规则是对关系的一种约束条件。1实体完整性实体完整性规则：关系中主键不能取空值和重复的值。空值就是“不知道”或“不确定”值。如在学生表中，学号不能取空值，否则就无法说明一个学生的信息。如选课（学号、课程号、成绩）表中，学号、课程号都为主键，则学号、课程号都不能取空值。2参照完整性参照完整性规则是定义外键与主键之间的引用规则。如学生表中的“系号”字段是该表的外键，在系科表中是主键，在学生表中该字段的值只能取“空”或系科表中系号的其中值之一。,Access2010数据库技术基础及应用,第39页,1.4.2关系的完整性,3用户定义的完整性实体完整性和参照完整性适合于任何关系数据库。用户定义的完整性是针对某一具体数据库的约束条件，由应用环境决定。不同的关系数据库系统根据其应用环境的不同，还需要一些特殊的约束条件，用户定义的完整性就是针对某一具体关系数据库的约束条件。如选课表中的成绩的取值只能在0100之间。,40,1.4.3数据库规范化设计,规范化的基本思想是消除关系模式中的数据冗余，避免数据插入、更新、删除时发生异常现象。关系规范化就是对数据库中的关系模式进行分解，将不同的概念分散到不同的关系中，使得每个关系的任务单纯而明确，达到概念的单一化。因此就要求关系数据库设计出来的关系模式要满足规范的模式，即“范式”(NormalForm,NF)。范式其实就是约束条件。,41,1.4.3数据库规范化设计,1.第一范式（1NF）：若关系模式中每一个属性都是不可再分的基本数据项，则称这个关系属于第一范式。在任何一个关系数据库中，第一范式（1NF）是对关系模式的基本要求，不满足第一范式（1NF）的数据库就不是关系数据库。2.第二范式（2NF）：如果关系模式属于第一范式，并且每个非主属性都完全依赖于任意一个候选关键字，则称这个关系属于第二范式。第二范式（2NF）要求数据库表中的每个记录或行必须可以被唯一地区分。（不相同）3.第三范式（3NF）：如果关系模式属于第二范式，且表中不包含在其它表中已包含的非主关键字信息，则称这个关系属于第三范式。,42,1.4.4Access数据库应用系统设计实例,数据库设计的步骤设计数据库可以分为以下4个阶段：1需求分析阶段设计数据库首先必须准确了解与分析用户的需求，包括数据需求与处理需求。数据需求是指用户需要从数据库中获得信息的内容与性质，由此可以明确数据库中需要存储什么样的数据。处理需求是指用户需要完成什么处理功能。,Access2010数据库技术基础及应用,第43页,数据库的设计方法,2概念结构设计阶段概念结构设计阶段主要是对用户需求进行综合、归纳和抽象。形成一个独立于具体的数据库管理系统的概念模型。即对数据进行抽象，确定实体、实体的属性、标识实体的关键字以及实体之间的联系，并用ER图表示出来。,Access2010数据库技术基础及应用,第44页,数据库的设计方法,3逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段主要是考虑实现数据库管理系统所支持的数据模型的类型。目前广泛使用的数据库管理系统是基于关系数据模型的，所以逻辑结构设计阶段的任务就是把概念结构设计阶段所得到的ER图转换为关系数据模型。（1）实体的转换把每一个实体型转换为一个关系模式，实体的属性就是关系的属性，实体的关键字就是关系的关键字。(即用二维表表示),Access2010数据库技术基