数据库基础详细概述(ppt 81页).ppt

Access数据库基础和应用教程，第一章数据库基础概述，第一章，数据库和应用程序是计算机科学的重要分支。数据库技术应用很快，应用很广，目前在许多单位的正常工作中离不开数据库。数据库基本概述，第一章数据库基本概述，本章的主要内容，关闭，1.1数据管理开发概述1.2数据库系统概述1.3数据模型1.4关系数据库1.5关系计算1.6数据库设计概述，1.1数据管理开发概述，自世界上第一台电子数字计算机(计算机)诞生以来，数据管理从低级手动管理到高级数据库、数据仓库、高级数据库，1.1.1数据和数据处理，数据是描述事物的符号记录(例如，“硫酸”、“95”)。数据也可以称为存储在某种介质上并被识别的物理符号。数据可以包括数字、字符、字符和其它特殊字符组成的文本格式，也可以包括数字后可以存储在计算机上的多媒体格式，如图像、图形、图像、声音和动画。数据处理是将数据处理变成信息的过程。信息是根据需要处理数据而获得的结果。1.1.1数据和数据处理(续)，信息对数据接收方有意义。例如，“黄山”“95”只是简单的资料，没有具体的意义。黄山同学们本学期英语期末考试成绩95分是有意义的信息。另外，这是一条有意义的信息，即“旅游景点黄山的门票为每人95元”。1.1数据管理开发概述(续)，数据管理技术开发阶段1.1.2手动管理(外部存储只有磁带、卡和磁带，没有磁盘)，1.1.3文件系统阶段文件仅存储数据，不存储文件记录的结构说明信息。所有操作(例如创建、访问、查询、插入、删除和修改文档)都是使用过程完成的。1.1.4数据库系统、1.1数据管理开发概述(续)、1.1.5分布式数据库系统分布式数据库将数据库技术与网络技术相结合，分布式计算主要体现在客户机/服务器模型和分布式数据库体系结构两个方面。1.1.6面向对象的数据库系统将面向对象的技术与数据库技术相结合，生成面向对象的数据库系统。1.1.7数据仓库数据仓库是支持管理决策过程的面向主题、集成、稳定、随时间变化的数据集合。1.1.8数据挖掘数据挖掘(也称为数据库中的知识发现)是从数据库中获取有效、新、潜在、有用且最终可理解的模式(注：模式也称为知识)的复杂过程。1.2.1数据库数据库(Database，简称DB)是长期存储在计算机内部的有组织、可共享和统一管理的相关数据的集合。数据库中的数据按特定数据模型进行组织、描述和存储，冗馀度低，数据独立性高，可扩展性高。数据库中的数据不仅可以针对特定的应用程序，还可以针对多个用户、多个应用程序共享的各种应用程序。例如：图书馆管理数据库、财务管理数据库、学生管理数据库。简要说明1.2数据库系统，1，数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)是数据库系统的核心软件，主要负责用户对数据库基本任务的支持，数据库的建立、运行和维护的集成管理，以及集成控制。注：用户不能直接访问数据库，只能通过DBMS操作数据库。1.2.2数据库管理系统，2 .数据库管理系统功能，(1)数据定义功能DBMS提供了数据定义语言(DDL)，用户可以在其中定义数据库的结构、数据之间的连接等。具体来说，DDL允许您定制数据库的外部模式、方案、内部模式、所有级别的方案间映射和相关约束条件。、数据库管理系统的功能(续)、(2)数据操作功能DBMS提供了数据操作语言(DML)，用于完成用户对数据库的各种操作要求，例如插入、修改、删除、检索等基本操作。DML分为两种类型：主机DML和自行掌握进度的DML。托管DML本身不能独立使用，必须嵌入基本语言(例如c、Cobol等高级语言)。自主DML(也称为自包含DML)是一种交互式命令语言，可以独立使用。(3)数据库执行控制功能DBMS提供了data control language(DCL)，以便对数据库进行并发控制、安全检查和完整性约束检查。他们在数据库运行时监视有关数据库的各种操作、控制管理数据库资源、处理多个用户的并发操作等。(4)数据库维护功能DBMS还提供了用于维护已建立数据库的实用程序，如转储和恢复数据库、重新配置和重新配置数据库，以及监视和分析数据库性能。(5)数据库通信功能DBMS还提供了在网络环境中实现数据通信功能的通信相关实用程序。1.2.3数据库系统，1 .数据库系统的配置数据库系统(DataBaseSystem，DBS)表示引入数据库技术后的计算机系统。数据库系统实际上是一个集合，通常由以下五个部分组成：(1)数据库(DB)。(2)数据库管理系统(DBMS)和相关软件。(3)计算机硬件系统。(4)数据库管理员(DadaBaseAdministrator，DBA)。全面负责数据库系统的构建、维护、管理和控制。(5)用户。2，数据库系统的特性，(1)低重复数据，高共享。(2)数据独立性高。数据的独立性包括逻辑独立性和物理独立性。数据的逻辑独立性确保了数据和程序之间的逻辑独立性，因为数据的整体逻辑结构发生更改时，数据的本地逻辑结构不会发生更改，应用程序是根据数据的本地逻辑结构编写的，应用程序不需要修改。例如，向某些原始记录类型添加新数据项，而应用程序不需要进行修改以反映数据的逻辑独立性。数据的物理独立性意味着，即使数据的存储结构发生变化，数据的逻辑结构也不会发生变化，因此应用程序也不需要更改。如果更改存储设备(例如，更改磁盘以存储数据库)，则无需修改应用程序以反映数据的物理独立性。(3)具有集成数据控制功能。数据控制功能通常包括数据的安全控制、数据的完整性控制和并发控制。请注意数据库(DB)、数据库管理系统(DBMS)和数据库系统(DBS)这三个概念。数据库强调数据。数据库管理系统是管理数据库的工具软件。数据库系统强调整个系统。数据库系统(DBS)包括数据库(DB)和数据库管理系统(DBMS)。数据库应用系统是系统开发者利用数据库系统的资源为实际应用的特定类型的用户开发的软件系统。例如银行的业务管理系统、仓库管理系统、财务管理系统、飞机票务管理系统、教务管理系统等。根据1.2.4数据库应用程序系统、1.2.5数据库系统的第三级和第二级映射结构、美国国家标准协会和标准计划和要求委员会的建议，数据库系统的内部体系结构是第三级和第二级映射结构三阶段模式分别是概念模式、外部模式和内部模式。二级映射分别是概念模式和内部模式之间的映射，以及外部模式和概念模式之间的映射。1 .数据库系统的三级模式(1)外部模式也称为子模式或用户模式。数据库用户查看和使用的本地数据逻辑结构的说明，它是数据库用户的数据视图，是与应用程序相关的数据的逻辑表示。一个概念模型可以有多个外部模式，每个用户只对与其相关的外部模式感兴趣，因此不仅可以屏蔽大量相关信息，还可以帮助确保数据库中数据的机密性和保护。DBMS通常提供适当的外部纲要资料定义语言(外部纲要DDL)来定义外部纲要。(2)概念模式概念模型也称为模式。数据库的全局数据逻辑结构的说明。这是所有用户(应用)的公共数据视图。定义模式时，需要定义数据的逻辑结构(例如，数据记录由哪些数据项组成，数据项的名称、类型和值范围等)，以及数据相关的安全性和完整性要求，以定义这些数据之间的连接。DBMS通常是概念样式的说明，提供适当的纲要资料定义语言(纲要DDL)来定义纲要。(3)内部模式内部模式也称为存储或物理模式，是数据库物理存储结构和物理存储方法的说明，是数据存储在存储介质上的方式。例如，数据是按顺序存储还是按b树结构存储。内部模式对最终用户是透明的，但其设计直接影响数据库的性能。DBMS是内部方案的说明，该方案通常提供相应的内部方案数据定义语言(内部方案DDL)来定义内部方案。一个数据库只有一种内部模式。2 .数据库系统的二级映射数据库系统的三级模式之间的连接是通过二级映射实现的。当然，实际的映射转换操作是由DBMS执行的。(1)外部模式与概念模式之间的映射外部模式与概念模式(即外部模式/概念模式映射)之间的映射定义了外部模式与概念模式之间的对应关系。外部模式是用户的本地模式，概念模式是全局模式。概念模式更改时，数据库管理员更改单个外部模式/概念模式映射时，外部模式保持不变，从而无需修改应用程序，并确保了数据的逻辑独立性。(2)概念模式与内部模式之间的映射概念模式与内部模式之间的映射(即概念模式/内部模式映射)定义了数据全局逻辑结构与物理存储结构之间的对应关系。当数据库的存储结构发生更改(例如，更改其他磁盘以存储数据库)时，数据库管理员对概念/内部模式映射进行相应更改，不会更改概念模式，从而确保数据的物理独立性。1.3数据模型，数据是实际符号的抽象，数据模型是数据要素的抽象。数据模型描述了三个方面：数据结构、数据操作和数据约束条件。数据模型是从现实世界到机器世界的中间层。现实世界中的事物反映了人的愤怒。人们将这些事物抽象成不依赖特定计算机系统、不依赖特定DBMS的一种概念模型，然后将该概念模型转换成由计算机的DBMS支持的数据模型。数据模型为1 .概念数据模型概念数据模型包括三类：数据库用户的实际数据模型和概念模型。概念模型主要用于说明真实世界的概念化结构。数据库设计者可以在设计的早期阶段摆脱计算机系统和DBMS的特定技术问题，专注于分析数据和数据之间的关联。概念模型与特定计算机平台无关，与特定DBMS无关。2 .逻辑数据模型逻辑数据模型也称为数据模型。逻辑数据模型主要用于描述数据库中数据的表示方法以及数据库结构的实现方法。计算机实际支持的数据模型和与特定DBMS相关的数据模型。这包括层次数据模型、网格数据模型、关系数据模型、面向对象的数据模型等。3.物理数据模型物理数据模型也称为物理模型，是计算机物理表示的模型。物理数据模型是计算机中表示数据物理结构的数据模型，是描述存储介质中数据组织结构的数据模型。1.3.1概念模型E-R模型，概念模型是客观世界和面向用户的模型。概念模型也称为信息模型。概念模型是根据用户的观点，对客观复杂的事物的结构和事物之间的内部关系进行概念说明，而不管事物和连接如何存储在数据库中。换言之，概念模型独立于特定数据库管理系统(DBMS)，与特定计算机平台无关。概念模型是整个数据模型的基础。本文仅介绍应用最广泛的概念模型设计方法E-R方法设计概念模型。1 .概念模型的基本概念(1)实体客观存在，可以相互区分的东西称为实体。实体可以是特定的人、事、物，也可以是抽象的概念或联系。例如，老师、课、书、作业、考试等。(2)属性说明实体的特性称为属性。一个实体可以表征为一个学生对象具有学号、名字、性别、出生日期等特性的多个属性。属性具有属性名称和属性值，且属性的具体值称为属性值。例如，为学生的性别属性选择“女性”值。其中，“性别”是属性名，“女性”是属性值。(3)关键字唯一标识实体的属性或属性的组合称为关键字。例如，学生的学编号可以是学生实体的关键字，但学生名称可以有重复的名称，因此不能是学生实体的关键字。(4)域属性的值范围称为该属性的域。例如，学号字段是8个数字字符串的集合，性别字段是“男性”和“女性”。(5)实体类型属性的集合指示称为实体类型的实体类型。例如，学生(学号、名字、性别、出生日期)是实体形式。属性值集合表示实体。例如，属性值集(02091001、Li nan、女性、1986-01-12)表示特定学生。(6)与对象集类型相同的对象集合称为对象集。例如，对于学生对象，所有学生都是一组对象。2，两个实体之间的连接在现实世界中，事物内部和事物之间的连接在概念模型中反映为实体内部的连接和实体之间的连接。实体内部的连接通常表示构成实体的每个属性之间的连接，实体之间的连接通常表示一组不同实体之间的连接。两个对象之间的连接可以分为三种类型：(1) 1对1连接(1:1)如果对象集a中的一个对象与图元集b中的一个对象相对应，或相反，对象集a和对象集b将记录为1对1连接，133601。例如，一所学校只有一名校长，一名校长只能管理一所学校。(2)一对多连接(1:n)对象集a中的每个对象对应于对象集b中的多个对象。相反，对于对象集b中的每个对象，如果对象集a中只有一个对象，则对象集a和对象集b将记录为一对多连接，1:n。例如，学校的一个学科有多个专业，一个学科只属于一个学科。(3)多对一多连接(m:n)对于实体集a中的每个实体，如果实体集b中有多个实体，相反，对于实体集b中的每个实体，如果实体集a与实体集b之间的多对一连接记录为m 3360n。例如，一个学生可以选择多个科目，一个科目可以选择多个学生。3，E-R方法E-R方法(即实体-联系方法)是最广泛使用的概念数据模型设计方法，使用E-R图描述实际概念数据模型。E-R方法的说明如下：(1)实体(类型)实体(类型)为矩形，矩形框包含实体名称。(2)属性属性显示为椭圆，属性名称显示为椭圆，并使用连接将其与相应的实体相关联。(3)连接环以菱形显示，菱形框上写有连接名称，连接旁边标有连接的连接类型(如1:1、1:n或m