数据库的基本操作PPT

学习要点理解数据库基础、熟悉关系数据库的基本原理掌握关系数据库的设计方法了解SQLServer的数据库概念掌握数据库的创建和维护方法,2.1-2.2节,2.4节,2.5-2.6节（重点）,第二章数据库的基本操作,2.3节,2.1数据库基础,2.1.1数据库的发展,数据管理：对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题数据管理技术的发展过程,数据管理技术的发展动力应用需求的推动计算机硬件的发展计算机软件的发展,2.1数据库基础,2.1.1数据库的发展,数据库技术产生的催产剂阿波罗登月1969年，IBM公司受托为阿波罗登月计划进行数据支持，出品世界第一款数据库软件-IMS,2.1数据库基础,2.1.2数据库的基本概念数据（Data）,数据的作用：数据是数据库中存储的基本对象数据的定义：描述事物的符号记录数据的种类：文字、图形、图象、声音、数字、语言等,学生档案中的学生记录（李明，男，1994，江苏，信息工程学院，2014.9.01）数据的语义：学生姓名、性别、出生年份、籍贯、所在院系、入学时间数据的解释：李明是个大学生，1994年出生，江苏人，2014年考入信息工程学院,2.1数据库基础,2.1.2数据库的基本概念数据库（Database,DB）,数据库是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合,数据库的特征：数据按一定的数据模型组织、描述和储存；可为各种用户共享；冗余度较小；数据独立性较高；易扩展。,2.1数据库基础,2.1.2数据库的基本概念数据库管理系统（DBMS）,数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件(图1.2)DBMS的用途：科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。,(核心功能),2.1数据库基础,2.1.2数据库的基本概念数据库系统（DBS）,特点数据的管理者：DBMS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,优点：降低数据的冗余度，节省存储空间避免数据间的不一致性使系统易于扩充,物理独立性：指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。逻辑独立性：指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。,实现的是数据的真正结构化数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释数据可以变长数据的最小存取单位是数据项,什么是数据库系统数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。,2.1数据库基础,2.1.3数据库系统的构成,它由数据库、数据库管理系统、数据库应用系统、用户（程序员、最终用户和数据库管理员）构成。,图1.2数据库在计算机中的地位,2.1数据库基础,2.1.3数据库系统的构成,2.2关系数据库的基本原理,数据模型就是对现实世界的模拟。在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。数据模型分为两类概念模型：按用户的观点对现实数据的抽象结构数据模型：从计算机的角度对现实数据的抽象,2.2.1数据模型,2.2关系数据库的基本原理,2.2.1数据模型,1.概念模型用于信息世界的建模，也是数据库设计人员与用户之间交流的语言。不依赖于具体的计算机系统和某一DBMS的模型。,2.2关系数据库的基本原理,2.2.1数据模型概念模型,实体（Entity）：客观存在并可相互区别的事物。可以是具体的人、事、物或抽象的概念。如：学生，教材，课程等属性（Attribute）：实体所具有的某一特性。一个实体可以由若干个属性来刻画。如：学号，姓名，性别等码（Key）：唯一标识实体的属性。如：学号或姓名（无重名时）域（Domain）：属性的取值范围。如：性别的域为男，女联系（Relationship）：指实体之间的相互关联一个联系中涉及的实体的个数称为联系的元。元为2的联系是最普遍的联系，通常被称为二元联系。可分为一对一联系（1:1）、一对多联系（1:n）和多对多（m:n）。,2.2关系数据库的基本原理,2.2.1数据模型概念模型,两个实体型间的联系一对一联系（1:1）：如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多有一个实体与之联系，且反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一联系，记为1:1。如班级与正班长之间的联系。一对多联系（1：n）：如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，则称实体集A与实体集B有一对多联系，记为1:n。如班级与学生之间的联系。多对多联系（m:n）：如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实体（m0）与之联系，则称实体集A与实体B具有多对多联系，记为m:n。如课程与学生之间的联系。,2.2关系数据库的基本原理,2.2.1数据模型概念模型,两个实体型间联系（3类）:,2.2关系数据库的基本原理,2.2.1数据模型概念模型的表示方法,实体-联系表示方法（E-R图）,实体名,属性名,联系名,2.2.1数据模型E-R图实例,2.2关系数据库的基本原理,实例2：根据以下描述，为某百货公司设计E-R模型。百货公司管辖若干连锁商店，每家商店经营若干商品，每家商店有若干职工，但每个职工只能服务于一家商店。实体型“商店”的属性有：店号、店名、店址、店经理。实体型“商品”的属性有：商品号、品名、单价、产地。实体型“职工”的属性有：工号、姓名、性别、工资。在联系中应反映职工参加某商店工作的开始时间、商店销售商品的月销售量。,2.2关系数据库的基本原理,完整的实体-联系图,2.2.1数据模型E-R图实例,2.2.1数据模型E-R图练习,2.2关系数据库的基本原理,实例3：对某公司的销售业务有如下描述：一个客户可以下多个订单，一张订单只属于一个客户；一张订单有多个订单项目，一个订单项目只属于一张订单；一个订单项目中只包含一种产品，一种产品可以出现在多个订单项目中。请根据理解画出该业务的E-R图。,实体及其联系图,2.2.1数据模型E-R图练习,2.2关系数据库的基本原理,实例4：假设要建立一个企业数据库，该企业有多个下属单位，每个单位有多个职工，一个职工仅隶属于一个单位，且一个职工仅在一个工程中工作，但一个工程中有很多职工参加工作，有多个供应商为各个工程供应不同设备。请设计E-R图。单位的属性有：单位名，电话。职工的属性有：职工号，姓名，性别。设备的属性有：设备号，设备名，产地。供应商的属性有：姓名，电话。工程的属性有：工程名，地点。,姓名,单位,职工,隶属,职工号,姓名,性别,电话,单位名,单位号,1,*,工程,完整的实体-联系图,工作,*,1,供应商,设备,供应,*,*,*,工程号,地点,供应商号,电话,设备号,设备名,产地,2.2关系数据库的基本原理,2.2.1数据模型结构数据模型,常用的数据模型层次模型用“树结构”来表示数据之间的联系；网状模型是用“图结构”来表示数据之间的联系；关系模型是用“二维表”来表示数据之间的联系。满足条件：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。,满足条件：有且仅有一个无双亲节点，这个节点称为“根节点”。其他节点有且仅有一个双亲。,目前最重要的一种模型。SQLServer就是一种典型的基于关系模型的数据库管理系统。,2.2关系数据库的基本原理,2.2.2关系型数据库系统概述,最重要的一种数据模型。也是目前主要采用的数据模型。1970年由美国IBM公司SanJose研究室的研究员E.F.Codd提出。在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。,2.2关系数据库的基本原理,2.2.2关系型数据库系统概述,关系（Relation）：一个关系对应通常说的一张二维表元组（Tuple）：表中的一行即为一个元组属性（Attribute）：表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性名,主码（PK）：表中的一列的值唯一标识一个行。域（Domain）：属性的取值范围关系模式：对关系的描述关系名（属性1，属性2，属性n）如：学生（学号，姓名，年龄，性别，系别，年级）,2.2关系数据库的基本原理,2.2.2关系型数据库系统概述,关系型数据库的性质：关系中属性是最小的。关系中同一属性的所有属性值具有相同的数据类型。关系中的属性名不能重复。关系的属性位置从左到右出现的顺序无关紧要。关系中任意两个元组不能完全相同。关系中的元组从上到下出现的顺序无关紧要。关系操作：集合运算为根据的集合操作方式，操作对象和结果都是集合选择：选择满足条件的元组，从行的角度进行运算投影：从关系R中选择若干属性组成新的关系，从列的角度进行运算连接：两个关系的笛卡尔乘积中选择满足条件的元组，从行的角度进行运算,2.2关系数据库的基本原理,2.2.2关系型数据库系统概述,关系的完整性：由关系的完整性规则来定义，完整性规则是对关系的某种约束。完整性约束由如下三种。实体完整性规则：若属性A是基本关系R的主码，则属性A不能为空。空值的含义为“未知”，而不是0或空字符串。参照完整性规则：若属性F是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码相对应，则对于R中的每个元组在F上的值必须满足：取空值或者等于S中的某个元组的主码值。用户自定义完整性：针对某些具体要求来定义的约束条件。,2.2关系数据库的基本原理,2.2.3关系模型的规范化,范式：就是一种规则序列，这些规则可以简化数据库的设计。范式的级别越高，其数据库的设计越有效。第一范式（1NF）在关系模式R中的每一个具体关系R中，如果每个属性值都是不可再分的最小数据单元，则称R是第一范式关系。（去除重复的组）Eg：学生（学号，姓名，性别，系名，入学时间，家庭成员）分解：学生（学号，姓名，性别，系名，入学时间）家庭（学号，家庭成员，亲属关系）,2.2关系数据库的基本原理,2.2.3关系模型的规范化,2.第二范式（2NF）关系当中的每一个非主属性都必须完全依赖于主键（简化实体的设计，避免出现大量的数据冗余）Eg：商品订单（商品编号，客户编号，订单编号，数量，价格）分解：订单（订单编号，客户编号）订单明细（商品编号，订单编号，数量，价格）,3.第三范式（3NF）关系模式中的主键X、属性组Y及属性组Z若不具有这样的关系：XY,YZ则称此关系模式满足第三范式。（去掉主码外有关联关系的属性，即所有非主码的属性之间不能有从属关系）Eg：学生（学号，姓名，所在系编号，系名称，系地址）学号所在系编号，所在系编号系名称，所在系编号系地址分解：学生（学号，姓名，系编号）系（系编号，系名称，系地址）,2.2关系数据库的基本原理,2.2.4E-R模型到关系模型的转换,1.一对一联系转换方法：将联系与任意一端实体所对应的关系模型合并，在关系模式的属性中加入另一个实体的主码和联系实体本身的属性。2.一对多联系转换方法：将该联系与n端实体所对应的关系模式合并。合并时需要在n端实体的关系模式的属性中加入一端实体的主码和联系实体本身的属性。3.多对多联系转换方法：将联系装换为一个关系模式。与该实体相连的各实体的主码和联系本身的属性装换为关系属性，关系模式的主码为各实体主码的组合。,2.3关系数据库的设计,2.3.1数据库的设计原则,目标：在BDMS的支持下，按照应用系统需求，设计一个结构合理、使用方便的且效率较高的数据库系统。数据库设计涉及的两个方面：1.数据库结构设计：从应用的数据结构角度对数据库的设计。由于数据的结构是静态的，因此，数据库的结构设计又称为数据库的静态结构设计。过程：现实世界中事物之间的联系E-R图表示汇总概念结构模型关系结构模型,2.数据库结构设计：根据应用系统用户的行为对数据库的设计，行为指的是数据查询统计、事务处理等。由于用户的行为是动态的，因此数据库的行为设计又称为数据库的动态设计。过程：现实世界的数据数据流图和数据字典表示系统的功能结构和数据库结构,1、需求说明,2、概念结构设计,3、逻辑结构设计,2.3.2数据库的设计步骤,需求分析概念设计逻辑设计物理设计数据库实施运行维护,概念模型E-R图练习,实例5：某工厂生产若干产品，每种产品由特定数量的各种不同零件组成，有的零件可以用在不同产品上。每种零件由特定数量的各种不同的原材料制成，不同零件所用的材料可以相同。这些零件按照所属的不同产品分别放在仓库中，原材料按照类别放在若干仓库中，一个仓库中只存放一类原材料。将零件及原材料存放到仓库时分别记录存储量。产品的属性包括产品号，产品名；零件的属性包括零件号，零件名；原材料的属性包括原材料号，原材料名，类别；仓库的属性包括仓库号，仓库名。请画出E-R图，注明属性和联系类型。将E-R图转换为关系模型。,实体及其联系图,产品的属性包括产品号，产品名；零件的属性包括零件号，零件名；原材料的属性包括原材料号，原材料名，类别；仓库的属性包括仓库号，仓库名。,概念模型E-R图练习,实例6：某公司的业务特点主要包含以下几个方面的内容:公司下设几个部门,如技术部,财务部,工程部(1)每个部门承担多个工程项目,每个工程项目属于一个部门(2)每个部门有多个职工,每个职工只属于一个部门(3)一名职工可能参与多个工程项目,每个工程允许多名职工参与(4)每个部门有一个经理,一个经理只能负责一个部门.同时需要注意的是,经理也是职工(5)一名职工可能有多种技能,某种技能可能被多名职工掌握根据上述业务特点,画出E-R图。将E-R图转换为关系模型。,部门,工程项目,承担,1,*,实体及其联系图,工作,*,*,技能,掌握,*,*,负责,1,1,职工,隶属,n,1,概念模型E-R图练习,1、学校中有若干系，每个系有若干班级和教研室，每个教研室有若干教员，其中有的教授和副教授每人各带若干研究生，每个班有若干学生，每个学生选修若干课程，每门课可由若干学生选修。学生选修每门课程后都有成绩。系的属性：系编号，系名；班级的属性：班级编号，班级名；教研室的属性：教研室编号，教研室名；学生的属性：学号，姓名，学历；课程的属性：课程编号，课程名；教员的属性：职工号，姓名，职称。,完整的实体-联系图,指导,1,n,成绩,概念模型E-R图练习,2、设有一局部应用，包括三个实体“科室”，“医生”，“病人”，且有以下事实：每位医生属于且仅属于一个科室；每个科室可以聘用若干医生，对每个医生聘用时存有聘用期限和聘用日期；一个病人可以由不同的医生为其诊断，每个医生可以为若干病人诊治，每次诊断存有就诊日期。科室的属性：科室代码，科室名称；医生的属性：工号，姓名和职称；病人的属性：姓名、年龄、工作单位。设计E-R图，注明属性和联系类型。将E-R图转换为关系模型。,科室,医生,聘用,工号,姓名,职称,科室名称,科室代码,1,*,病人,完整的实体-联系图,诊断,*,*,病历号,年龄,工作单位,*,就诊日期,聘用期限,聘用日期,姓名,概念模型E-R图练习,3、请设计一个图书馆数据库，此数据库中对每个借阅者保存读者记录，包括：读者号，姓名，地址，性别，年龄，单位。对每本书存有：书号，书名，作者，出版社。对每本被借出的书存有读者号、借出日期和应还日期。要求：用E-R图画出此学校的概念模型，注明属性和联系类型。将E-R图转换为关系模型。,读者,书,借阅,书号,书名,作者,地址,姓名,读者号,*,*,年龄,性别,单位,出版社,应还日期,借出日期,E-R图向关系模型的转换例,按照上述规则，转换结果可以有多种，其中的一种如下(蓝色字体为外键)学生（学号，姓名，年龄，性别，系号）课程（课