第5章数据库系统

1、第五章第五章 数据库技术数据库技术1 5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 5.2 5.2 关系模型关系模型 5.3 5.3 关系规范化设计理论关系规范化设计理论 5.4 5.4 数据库运行管理数据库运行管理 5.5 5.5 数据仓库技术数据仓库技术 本章小结本章小结 第第五五章章 数据库技术数据库技术第五章第五章 数据库技术数据库技术2 人工管理阶段人工管理阶段 文件系统阶段文件系统阶段 数据库系统阶段数据库系统阶段随着计算机硬件和软件的发展，以及管理随着计算机硬件和软件的发展，以及管理应用的需要，数据管理经历了如下发展阶段应用的需要，数据管理经历了如下发展阶段。5.1 5.1 数据

2、库系统概论数据库系统概论第五章第五章 数据库技术数据库技术3 背景背景2020世纪世纪5050年代中期前年代中期前, ,计算机发展水平低计算机发展水平低 主要特点：主要特点：数据是程序的组成部分，修改数据必须修改数据是程序的组成部分，修改数据必须修改程序。处理时数据随程序一道送入内存，用完后全部撤出，程序。处理时数据随程序一道送入内存，用完后全部撤出，不能保留。程序和数据的关系如下：不能保留。程序和数据的关系如下： 5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 人工管理阶段人工管理阶段应用程序应用程序1应用程序应用程序2应用程序应用程序n数据组数据组1数据组数据组2数据组数据组n第五章第五章

3、数据库技术数据库技术4 背景背景2020世纪世纪5050年代后期到年代后期到6060年代中期，计算机硬件方面年代中期，计算机硬件方面出现直接存取设备磁盘，软件方面出现了操作系统出现直接存取设备磁盘，软件方面出现了操作系统 主要特点：主要特点：数据管理方面，数据被组织到文件内存储在数据管理方面，数据被组织到文件内存储在磁带、磁盘上，可以反复使用和保存。程序与数据的关系如磁带、磁盘上，可以反复使用和保存。程序与数据的关系如下：下： 5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 文件系统阶段文件系统阶段应用程序应用程序1应用程序应用程序2应用程序应用程序n数据组数据组1数据组数据组2数据组数据组n

4、文件文件管理系统管理系统第五章第五章 数据库技术数据库技术5 背景背景: :2020世纪世纪6060年代后期以来，计算机硬件方面出现大容年代后期以来，计算机硬件方面出现大容量磁盘，软件方面出现数据库管理系统量磁盘，软件方面出现数据库管理系统 主要特点：主要特点：面向全组织的复杂数据结构。数据冗余度小，面向全组织的复杂数据结构。数据冗余度小，易于扩充。程序与数据的关系如下：易于扩充。程序与数据的关系如下：5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 数据库阶段数据库阶段数据库数据库应用程序应用程序1应用程序应用程序2应用程序应用程序n 数据库数据库管理系统管理系统第五章第五章 数据库技术数据库技

5、术6数据库数据库文件文件1文件文件2文件文件n文件文件n-1记录记录1记录记录2记录记录n-1记录记录n数据项数据项1数据项数据项2数据项数据项n-1数据项数据项n.姓名、性别等姓名、性别等若干学生若干学生学生文件学生文件学生数据库学生数据库数据库组织的层次数据库组织的层次5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 数据库组织数据库组织1 1第五章第五章 数据库技术数据库技术7数据项数据项l是组成数据系统的有意义的最小基本单位。它的作是组成数据系统的有意义的最小基本单位。它的作用是描述一个数据处理对象的某些属性。用是描述一个数据处理对象的某些属性。记录记录l与数据处理的某一对象有关的一切数据

6、项构成了该与数据处理的某一对象有关的一切数据项构成了该对象的一条记录。标识记录的数据项称为关键项。对象的一条记录。标识记录的数据项称为关键项。文件文件l相关（同类）记录的集合称为文件。相关（同类）记录的集合称为文件。数据库数据库l按一定方式组织起来的逻辑相关的文件集合形成数按一定方式组织起来的逻辑相关的文件集合形成数据库。据库。5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 数据库组织数据库组织2 2第五章第五章 数据库技术数据库技术8（1）数据库）数据库DB（DataBase）以一定的组织方式存储在一起的相关文件的集合，这些数据无有害的或不必要的冗余，为多种用户服务，数据的存储独立它的程序，对

7、数据库中数据的更改与检索均按一种公用的和可控制的方法进行。（ 2 ） 数 据 库 管 理 系 统） 数 据 库 管 理 系 统 D B M S （ D a t a B a s e Management System）.数据库管理系统是一组对数据库进行管理的软件，通常包括数据定义语言及编译 程序、数据操纵语言及编译程序和数据管理程序。5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 概念概念1 1第五章第五章 数据库技术数据库技术9（3）数据库系统）数据库系统DBS（Data Base System）数据库系统是一个引进数据库管理系统，具有数据库管理功能的计算机软硬件系统。由计算机系统、数据、数据库

8、管理系统和有关人员组成。（4）数据库管理员）数据库管理员DBA（Data Base Administrator）指对数据库进行有效控制和管理的人员。（5）数据模型）数据模型数据模型是指表示现实世界中实体及实体之间联系的模型。数据模型通常分为关系模型、网状模型和层次模型三种，其中关系模型数据库是目前应用最广泛的。5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 概念概念2 2第五章第五章 数据库技术数据库技术10（1）数据描述）数据描述数据描述是数据处理中的一个重要环节。从事物的特性到计算机中的具体表示，实际上经历了三个领域：现实世界、信息世界和机器世界。现实世界、信息世界和机器世界。现实世界的数据

9、描述主要是对原始数据进行综合现实世界的数据描述主要是对原始数据进行综合工作工作，取出数据库系统所需要研究的数据，如各种报表、单据和查询格式等。信息世界的数据描述是人们将现实世界在人脑中信息世界的数据描述是人们将现实世界在人脑中的反映，用文字和符号表示出来的反映，用文字和符号表示出来，它需要用以下一些基本术语来实现：5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 数据描述数据描述1 1第五章第五章 数据库技术数据库技术11 实体（实体（entity）：）：是指客观存在并相互区别的事物。实体可以是具体对象，如一个教师等。也可以是抽象的概念和联系，如学生的一次选课、一次借书等。 实体集（实体集（ent

10、ity set）：）：具有相同性质的同类实体的集合。例如所有教师、所有选课等。 属性（属性（attribute）：）：实体具有的某种特性，用来描述一个实体。每个属性有一个取值范围，即值域。 标识属性：标识属性：唯一标识实体的属性集称为标识属性。例如学生实体的学号可作为学生实体的标识属性。5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 数据描述数据描述2 2第五章第五章 数据库技术数据库技术12 机器世界中其数据描述需要用到以下术语： 字段（字段（field）：）：标记实体属性的命名称为字段（或数据项）。是可命名的最小信息单位。例如学生的学号、姓名、性别、年龄等。 记录（记录（record）：）：

11、字段的有序集合称为记录。一般用一个记录描述一个实体。如一个学生记录，由有序的字段集（学号、姓名、性别、年龄）组成。 文件（文件（file）：）：同一类记录的汇集称为文件。文件是描述实体集的。例如所有学生记录组成了一个学生文件。 主键（主键（key）：）：能唯一标识文件中每个记录的字段或字段的组合，如学号可作为学生记录的主键。5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 数据描述数据描述3 3第五章第五章 数据库技术数据库技术13 现实世界、信息世界和机器世界的术语的对应关系如表2.2所示。5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 数据描述数据描述4 4第五章第五章 数据库技术数据库技术14

12、信息的转换信息的转换加工、转换加工、转换存储存储 二进制数据集合二进制数据集合结构结构机器世界机器世界加工加工转换转换DBMSDBMS数数 文件文件据据 记录记录库库 相关数据项集合相关数据项集合机器世界机器世界DBMSDBMS的数的数据模据模型型实体实体 实体集合实体集合及及 实体实体联系联系 相关属性集合相关属性集合 信息世界信息世界人人认识选择描述认识选择描述客观客观 事物类：事物类：事物事物 相关性质集合相关性质集合现实世界现实世界E-RE-R模模型型5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 数据描述数据描述5 5第五章第五章 数据库技术数据库技术15 （2）实体间的联系）实体间的

13、联系设A，B为两个包含若干个体的总体，其间建立了某种联系，其联系方式可分为三类： 一对一联系，记为一对一联系，记为1：1如果对于A中的一个实体，B中至多有一个实体与其发生联系，反之，B中的每一实体至多对应A中一个实体，则称A与B是一对一联系。火车座位与乘客之间，学校与校长之间5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 数据描述数据描述6 6第五章第五章 数据库技术数据库技术16 一对多联系，记为一对多联系，记为1：N如果对于A中的每一实体，实体B中有一个以上实体与之发生联系，反之，B中的每一实体至多只能对应于A中的一个实体，则称A与B是一对多联系。 班级与学生之间 多对多联系，记为多对多联系

14、，记为M：N如果A中至少有一实体对应于B中一个以上实体，反之，B中也至少有一个实体对应于A中一个以上实体，则称A与B为多对多联系。课程与学生之间5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 数据描述数据描述7 7第五章第五章 数据库技术数据库技术17数据模型是现实世界数据特征的抽象。数据模型是现实世界数据特征的抽象。由于计算机不可能直接处理现实世界中的具体事物，所以人们必须先把具体事物转换成计算机能够处理的数据。在先把具体事物转换成计算机能够处理的数据。在数据库中用数据模型来抽象、表示和处理现实世界数据库中用数据模型来抽象、表示和处理现实世界中的信息。中的信息。数据库系统均是基于某种数据模型的

15、，不同的数据模型实际上是提供给我们模型化信息的不同工具。数据模型是数据库系统的核心和基础。数据模型是数据库系统的核心和基础。根据模型应用的不同目的，可将模型划分为两类：概念模型划分为两类：概念模型和数据模型。模型和数据模型。5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 数据模型数据模型1 1第五章第五章 数据库技术数据库技术18（1）概念模型）概念模型主要用于描述信息世界中的数据，它是按照用户的观点来对信息建模。最常用的表示方法是实体实体-联系方联系方法法 (Entity-Relation Approach，简称简称E-R方法方法)。 矩形框，矩形框，表示实体类型。 菱形框，菱形框，表示联系类

16、型。 椭圆型框，椭圆型框，表示实体类型和联系类型的属性。对主键的属性，在属性名下画一横线。 直线，直线，表示联系类型和相关实体类型直接的联系，并在直线端部标注其种类。5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 数据模型数据模型2 2第五章第五章 数据库技术数据库技术19l实体实体（Entity）：）：是一个有着一系列显著的、易辨认的属性的对是一个有着一系列显著的、易辨认的属性的对象。象。实体可以是具体的（物体、人物等。）实体可以是具体的（物体、人物等。）实体也可以抽象的（事、概念、事物之间的联实体也可以抽象的（事、概念、事物之间的联系）系）l确定实体的指导确定实体的指导找出问题中的大模块找出

17、问题中的大模块问题陈述中的名词问题陈述中的名词5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 E-RE-R图中的名词解释图中的名词解释第五章第五章 数据库技术数据库技术20l属性（属性（Attribute）实体的特性实体的特性,它描述了实体的一个部分。它描述了实体的一个部分。一个实体可由若干个属性来刻画。一个实体可由若干个属性来刻画。l 如学生（学号，姓名，性别，如学生（学号，姓名，性别，）l主码（主码（Key）：）：唯一标识实体的属性集。唯一标识实体的属性集。l 如：学号为学生的主码。如：学号为学生的主码。l确定属性的指导确定属性的指导可能将名词当作属性可能将名词当作属性,但不应将其和实体混淆

18、但不应将其和实体混淆.5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 E-RE-R图中的名词解释续图中的名词解释续第五章第五章 数据库技术数据库技术21两个实体之间的联系可用图2.5来描述。5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 数据模型数据模型3 3第五章第五章 数据库技术数据库技术225.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 数据模型数据模型4 4第五章第五章 数据库技术数据库技术23维修商维修商设备设备维修维修名称名称地址地址电话号电话号设备号设备号类型类型地点地点实体实体关系关系实体属性实体属性MIS, Robert A. Schultheis5.1 5.1 数据库系统概论数据

19、库系统概论 E-RE-R模型示例模型示例1 1第五章第五章 数据库技术数据库技术24班级班级成绩成绩组成组成学生学生学生人数学生人数选修选修课程课程讲授讲授教师教师参考书参考书1nnm1nm5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 E-RE-R模型示例模型示例2 2第五章第五章 数据库技术数据库技术25学生学生学号学号姓名姓名性别性别年龄年龄班级班级班级编号班级编号 所属专业系所属专业系课程课程课程号课程号课程名课程名学分学分教师教师教师号教师号姓名姓名性别性别年龄年龄职称职称参考书参考书书号书号书名书名内容提要内容提要价格价格5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 E-RE-R模型

20、示例模型示例3 3第五章第五章 数据库技术数据库技术26图书图书作者作者写作写作出版社出版社类别类别页数页数ISBNISBN书名书名姓名姓名出生地出生地身份证号身份证号定稿时间定稿时间价格价格MN5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 E-RE-R模型示例模型示例4 4第五章第五章 数据库技术数据库技术27MN5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 E-RE-R模型示例模型示例5 5第五章第五章 数据库技术数据库技术28MN教师教师课题课题研究研究所在所在学院学院出生出生日期日期职称职称教师号教师号姓名姓名课题课题名称名称课题号课题号开始时间开始时间教研室教研室课题课题来源来源课题

21、课题经费经费承担承担工作量工作量5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 E-RE-R模型示例模型示例6 6第五章第五章 数据库技术数据库技术29图书图书借阅者借阅者借还借还出版社出版社类别类别价格价格书号书号书名书名姓名姓名单位单位借书证号借书证号借阅时间借阅时间可借可借数量数量MLN采购采购数量数量单价单价供应商供应商供应商供应商编号编号供应商供应商名称名称可借阅可借阅数量数量已借阅已借阅数量数量总数量总数量L还书还书时间时间5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 E-RE-R模型示例模型示例7 7第五章第五章 数据库技术数据库技术30 数据模型是按照计算机系统的观点对数据建模，

22、主要用于机器世界中对数据库管理系统的实现，它主要包括层次模型、网状模型等、关系模层次模型、网状模型等、关系模型。型。5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 数据模型数据模型5 5（2）数据模型）数据模型第五章第五章 数据库技术数据库技术31层次模型：层次模型：用数型结构表示实体类型和实体间联系的数据模型，如图2.7所示。M1为第一层，M2和M3为第二层，M4、M5和M6为第三层，共三个层次。 网状模型：网状模型：用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型，如图2.8所示。在图2.8中，S1与P1、P2、P3的联系，P2与S1、S2的联系呈现交错的网型。5.1 5.1 数据库系统概论数

23、据库系统概论 数据模型数据模型6 6第五章第五章 数据库技术数据库技术32关系模型：关系模型：用二维表格结构表达实体集及实体间联系的数据模型，如表2.3所示。 5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 数据模型数据模型7 7第五章第五章 数据库技术数据库技术33面向全组织的复杂的数据结构面向全组织的复杂的数据结构 ，数据冗余度小，易扩充，数据冗余度小，易扩充 学生选课记录学生选课记录学生基本记录学生基本记录学号学号性别性别姓名姓名系别系别年龄年龄政治面貌政治面貌籍贯籍贯家庭出身家庭出身日期日期地点地点学历名学历名课程名课程名学号学号 学分学分日期日期奖惩条目奖惩条目姓名姓名与本人关系与本人

24、关系详细情况详细情况课程号课程号课程名课程名学生人事记录学生人事记录学生学籍记录学生学籍记录奖惩情况记录奖惩情况记录家庭成员记录家庭成员记录学生学学生学籍管理籍管理学生档学生档案管理案管理学生选学生选课管理课管理5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 特点特点1 1第五章第五章 数据库技术数据库技术34 实现数据实现数据共共享享 减少数据的冗余度减少数据的冗余度 数据的一致性和完整性好数据的一致性和完整性好 数据和程序之间的独立性好数据和程序之间的独立性好 有较高的数据安全性有较高的数据安全性 并发控制性好并发控制性好5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 特点特点2 2第五章第五

25、章 数据库技术数据库技术35 数据库（数据库（DatabaseDatabase）：）：以一定组织方式存储的相以一定组织方式存储的相关文件的集合。关文件的集合。 数据库管理系统：数据库管理系统：用户与数据库之间的一层数据用户与数据库之间的一层数据管理软件，提供访问数据库的方法，数据库的建管理软件，提供访问数据库的方法，数据库的建立、数据的组织、查询、立、数据的组织、查询、操纵、操纵、控制等功能。控制等功能。数据库数据库数据库管理系统数据库管理系统应用系统应用系统用户用户5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 构成构成第五章第五章 数据库技术数据库技术36 数据库管理系统定义数据库管理系统定

26、义: 是指用户与操作系统之间的一层数是指用户与操作系统之间的一层数据管理软件，它为用户应程序提供访问数据库的方法，据管理软件，它为用户应程序提供访问数据库的方法，包括数据库的建立、查询、更新及各种数据控制。包括数据库的建立、查询、更新及各种数据控制。 数据库管理系统功能：数据库管理系统功能： 数据定义：数据定义：模式、子模式模式、子模式 数据操纵：数据操纵：更新、查询更新、查询 数据组织、存储：数据组织、存储：内模式内模式 数据库建立：数据库建立：数据加载，数据转换数据加载，数据转换 数据库运行管理：数据库运行管理：安全性、完整性、并发控制、数据安全性、完整性、并发控制、数据库恢复、数据库内部

27、维护等库恢复、数据库内部维护等5.1 5.1 数据库系统概论数据库系统概论 功能功能第五章第五章 数据库技术数据库技术37 关系模型的主要术语：记录：一行称为一条记录。属性（数据项）：一列称为一个属性。主码（主关键字）：一个或一个以上属性组成，唯一标识一条记录。关系模式：对关系的描述，关系的名称（属性1，属性2，属性n）w 数据的逻辑结构是一张二维表。数据的逻辑结构是一张二维表。w 每一个关系是一张二维表，每一个关系是一张二维表， 相当于一个文件。相当于一个文件。w 实体的联系通过关系进行描述。实体的联系通过关系进行描述。5.2 5.2 关系模型关系模型 数据结构数据结构1 1第五章第五章 数

28、据库技术数据库技术38学生登记表，学生登记表，Students属性名属性名（列名）（列名）元组元组（记录）（记录）关系模型的数据结构是个二维表关系模型的数据结构是个二维表学号学号姓名姓名性别性别系别系别年龄年龄籍贯籍贯95001李勇李勇男男计算机计算机20江苏江苏95002刘晨刘晨女女信息信息19山东山东95003王名王名女女数学数学18北京北京95004张立张立男男计算机计算机19北京北京 95700杨晓冬杨晓冬男男计算机计算机21山西山西属性（列）属性（列）主码主码5.2 5.2 关系模型关系模型 数据结构数据结构2 2第五章第五章 数据库技术数据库技术39(1)ER图中每个图中每个实体实

29、体，均转换为一个，均转换为一个关系关系，该关系包括对应实体的全部属性，并确定出该关系包括对应实体的全部属性，并确定出该关系的关键字。该关系的关键字。(2) 对于对于“联系集联系集”，根据联系方式不同，采，根据联系方式不同，采取不同手段以使被它联系的实体所对应的关取不同手段以使被它联系的实体所对应的关系彼此实现某种联系。系彼此实现某种联系。5.2 5.2 关系模型关系模型E ER R图向关系数据模型的转换图向关系数据模型的转换1 1第五章第五章 数据库技术数据库技术405.2 5.2 关系模型关系模型E ER R图向关系数据模型的转换图向关系数据模型的转换2 2 ER图向关系数据模型的转换过程示

30、意图图向关系数据模型的转换过程示意图第五章第五章 数据库技术数据库技术41（4）ER图的转换规则图的转换规则将将E-R图转换成相应的表图转换成相应的表l表是行和列的集合，实体被表示成表的形式。表是行和列的集合，实体被表示成表的形式。l用列标题表示实体的属性用列标题表示实体的属性l用行表示关于实体的实际数据用行表示关于实体的实际数据（5）关于表和属性的命名规则）关于表和属性的命名规则属性名和表名中不能包含空格属性名和表名中不能包含空格表名对实体的描述应该是有意义的。表名对实体的描述应该是有意义的。l如如 student(cStuID,cStuName,nStuAge,)表名只能描述一个主题表名只

31、能描述一个主题5.2 5.2 关系模型关系模型E ER R图向关系数据模型的转换图向关系数据模型的转换3 3第五章第五章 数据库技术数据库技术42l转换举例一转换举例一厂长（厂长（厂长号厂长号，厂号厂号，姓名，年龄），姓名，年龄）工厂（工厂（厂号厂号，厂名，地点），厂名，地点）第五章第五章 数据库技术数据库技术43l转换举例二转换举例二仓库（仓库（仓库号仓库号，地点，面积），地点，面积）产品（产品（货号货号，品名，价格，品名，价格，仓库号仓库号，数量），数量）第五章第五章 数据库技术数据库技术44l转换举例三转换举例三学号学号姓名姓名年龄年龄学生学生课程号课程号课程名课程名学时数学时数课程课程

32、学习学习M MN N学生（学生（学号学号，姓名，年龄），姓名，年龄）课程（课程（课程号课程号，课程名，学时数），课程名，学时数）成绩成绩学习（学习（学号学号，课程号课程号，成绩），成绩）第五章第五章 数据库技术数据库技术45综上所述建立一个数据库可分为四个歩骤：确定实体和主关键字确定实体之间的联系为每个关系确定信息用数据定义语言创建数据库5.2 5.2 关系模型关系模型综述综述第五章第五章 数据库技术数据库技术46结构化查询语言结构化查询语言（Structured Query Language，SQL）是一种功能强大的数据库语言，用于完成数是一种功能强大的数据库语言，用于完成数据库的操作任务。

33、如数据更新、检索。据库的操作任务。如数据更新、检索。SQL功能功能SQL命令命令数据定义数据定义 CREATE，DROP，ALTER数据更新数据更新 INSERT，UPDATE，DELETE数据查询数据查询 SELECT数据控制数据控制 GRANE，REVOKE5.2 5.2 关系模型关系模型 数据操作数据操作第五章第五章 数据库技术数据库技术47SELECT * FROM students WHERE Department=计算机计算机 S_no S_name S_gender Department Age Place 95001 李勇李勇 男男 计算机计算机 20 江苏江苏 95004 张

34、立张立 男男 计算机计算机 19 北京北京 95700 杨晓冬杨晓冬 男男 计算机计算机 21 山西山西 UPDATE students SET Age=20 WHERE S_no =95004INSERT INTO students VALUES(95060, 王英王英,女女 ,物物理理, 19,浙江浙江)5.2 5.2 关系模型关系模型 数据操作示例数据操作示例第五章第五章 数据库技术数据库技术485.2 5.2 关系模型关系模型 完整性约束完整性约束 实体完整性：实体完整性：若属性若属性A A是基本关系是基本关系R R的主属性，则属性的主属性，则属性A A不不能取空值能取空值 参照完整性

35、：参照完整性：若属性（或属性组）若属性（或属性组）F F是基本关系是基本关系R R的外码，的外码，它与基本关系它与基本关系S S的主码的主码KsKs相对应（基本关系相对应（基本关系R R和和S S不一定是不一定是不同的关系），则对于不同的关系），则对于R R中每个元组在中每个元组在 F F上的值必须为：上的值必须为： 或者取空值（或者取空值（F F的每个属性值均为空）的每个属性值均为空） 或者等于或者等于S S中某个元组的主码值中某个元组的主码值 用户定义的完整性：用户定义的完整性： 针对某一具体关系数据库的约束条件，针对某一具体关系数据库的约束条件，反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义

36、要求反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求返回返回第五章第五章 数据库技术数据库技术49数据关系规范化理论：数据关系规范化理论：定义了五种规范化模式定义了五种规范化模式 （Normal Form，NF，简称范式），简称范式） 范式表示的是数据关系模式的规范化程度，也范式表示的是数据关系模式的规范化程度，也即满足某些约束条件的关系模式。即满足某些约束条件的关系模式。 在五种范式中，通常只用到前三种。在五种范式中，通常只用到前三种。5.3 5.3 关系规范化设计理论关系规范化设计理论 概念概念第五章第五章 数据库技术数据库技术50学号学号姓名姓名年龄年龄系别系别系主系主任任课程成绩课程成绩

37、课程号课程号成绩成绩S1赵亦赵亦17计算机计算机刘伟刘伟C190S1赵亦赵亦17计算机计算机刘伟刘伟C282S2钱尔钱尔18信息信息王平王平C384S3刘思佳刘思佳17信息信息王平王平C2681NF，First NF元组中每一个分量都必须是元组中每一个分量都必须是不可分割的不可分割的数据项。数据项。不符合规范不符合规范约束条件约束条件5.3 5.3 关系规范化设计理论关系规范化设计理论 举例举例1 1第五章第五章 数据库技术数据库技术51学号学号姓名姓名年龄年龄系别系别系主系主任任课程号课程号成绩成绩S1赵亦赵亦17计算机计算机刘伟刘伟C190S1赵亦赵亦17计算机计算机刘伟刘伟C282S2钱

38、尔钱尔18信息信息王平王平C384S3刘思佳刘思佳17信息信息王平王平C268处理后符合规处理后符合规范约束条件范约束条件5.3 5.3 关系规范化设计理论关系规范化设计理论 举例举例1 11NF，First NF元组中每一个分量都必须是元组中每一个分量都必须是不可分割的不可分割的数据项。数据项。第五章第五章 数据库技术数据库技术52学号学号姓名姓名年龄年龄系别系别系主系主任任课程课程号号成绩成绩S1赵亦赵亦17计算机计算机刘伟刘伟C190S1赵亦赵亦17计算机计算机刘伟刘伟C282S2钱尔钱尔18信息信息王平王平C384S3刘思佳刘思佳17信息信息王平王平C2682NF，Second NF不

39、仅满足第一范式，而且所有非主属性不仅满足第一范式，而且所有非主属性完全依赖于完全依赖于其主码。其主码。主码为学号和课程号，而姓名仅依主码为学号和课程号，而姓名仅依赖于学号，与课程号无关，非主属赖于学号，与课程号无关，非主属性对主码是部分依赖性对主码是部分依赖5.3 5.3 关系规范化设计理论关系规范化设计理论 举例举例2 2第五章第五章 数据库技术数据库技术53学学号号姓名姓名年年龄龄系别系别系主系主任任S1赵亦赵亦17计算机计算机刘伟刘伟S2钱尔钱尔18信息信息王平王平S3刘思佳刘思佳17信息信息王平王平学学号号课程课程号号成成绩绩S1C190S1C282S2C384S3C268将表进行分解

40、为两个将表进行分解为两个满足满足2NF的关系模式的关系模式5.3 5.3 关系规范化设计理论关系规范化设计理论 举例举例2 22NF，Second NF不仅满足第一范式，而且所有非主属性不仅满足第一范式，而且所有非主属性完全依赖于完全依赖于其主码。其主码。第五章第五章 数据库技术数据库技术54学号学号姓名姓名年龄年龄系别系别系主任系主任S1赵亦赵亦17计算机计算机刘伟刘伟S2钱尔钱尔18信息信息王平王平S3刘思佳刘思佳17信息信息王平王平学学号号课程课程号号成成绩绩S1C190S1C282S2C384S3C268NF，Third NF不仅满足第二范式，不仅满足第二范式，而且任何一个非主属性都而

41、且任何一个非主属性都不传递于不传递于任何主关键字。任何主关键字。系主任列通过系别传系主任列通过系别传递依赖于主码学号，递依赖于主码学号，不满足不满足3NF要求要求5.3 5.3 关系规范化设计理论关系规范化设计理论 举例举例3 3第五章第五章 数据库技术数据库技术55学号学号姓名姓名年龄年龄系别系别S1赵亦赵亦17计算机计算机S2钱尔钱尔18信息信息S3刘思佳刘思佳17信息信息系别系别系主任系主任计算机计算机刘伟刘伟信息信息王平王平学学号号课程课程号号成成绩绩S1C190S1C282S2C384S3C268NF，Third NF不仅满足第二范式，不仅满足第二范式，而且任何一个非主属性都而且任何

42、一个非主属性都不传递于不传递于任何主关键字。任何主关键字。处理后符合规处理后符合规范约束条件范约束条件5.3 5.3 关系规范化设计理论关系规范化设计理论 举例举例3 3返回返回第五章第五章 数据库技术数据库技术56 数据库的安全性数据库的安全性是指保护数据库防止非法使用是指保护数据库防止非法使用数据库造成数据泄漏、更改或破坏。从技术方数据库造成数据泄漏、更改或破坏。从技术方面，数据库安全模型如下：面，数据库安全模型如下：应用系统应用系统DBMS OSDB用户标识用户标识和鉴定和鉴定存取控制存取控制操作系统操作系统安全保护安全保护密码存储密码存储亦可以同时利用数据库的审计功能保障数据库的安全性

43、亦可以同时利用数据库的审计功能保障数据库的安全性5.4 5.4 数据库运行管理数据库运行管理 安全性安全性第五章第五章 数据库技术数据库技术575.4 5.4 数据库运行管理数据库运行管理 完整性完整性1 1 数据库的完整性数据库的完整性指数据的指数据的正确性正确性和和相容性相容性 加在数据库中数据之上的语义约束条件称为加在数据库中数据之上的语义约束条件称为完完整性约束条件。整性约束条件。 DBMSDBMS必须提供一种必须提供一种机制机制来检查数据库中的数据，来检查数据库中的数据，看其是否满足语义规定的约束条件看其是否满足语义规定的约束条件第五章第五章 数据库技术数据库技术58（1）（2）（3

44、）（4） （5）（6）静态列级约束静态列级约束静态元组约束静态元组约束静态关系约束静态关系约束动态关系约束动态关系约束动态元组约束动态元组约束动态列级约束动态列级约束列列元组元组关系关系静态静态动态动态对一个列的取值域的对一个列的取值域的约束（数据类型等）约束（数据类型等）规定组成一个元组的各规定组成一个元组的各个列之间的约束关系个列之间的约束关系各元组间或若干关系各元组间或若干关系间存在的各种约束间存在的各种约束修改列时应满足修改列时应满足的约束条件的约束条件修改某个元组的值时，新旧修改某个元组的值时，新旧值间该满足的约束条件值间该满足的约束条件加在关系变化前后加在关系变化前后状态上的限制条

45、件状态上的限制条件5.4 5.4 数据库运行管理数据库运行管理 完整性完整性2 2完整性约束条件完整性约束条件第五章第五章 数据库技术数据库技术59 完整性控制机制完整性控制机制 定义功能：定义功能：提供定义完整性约束条件的机制提供定义完整性约束条件的机制 检查功能：检查功能：检查用户发出的操作请求是否违背了检查用户发出的操作请求是否违背了完整性约束条件完整性约束条件 执行功能：执行功能：如果发现用户的操作请求使数据违背如果发现用户的操作请求使数据违背了完整性约束条件，则采取一定的动作来保证数了完整性约束条件，则采取一定的动作来保证数据的完整性据的完整性5.4 5.4 数据库运行管理数据库运行

46、管理 完整性完整性3 3第五章第五章 数据库技术数据库技术60 数据库是个共享资源，为了提高数据库的利用率，数据库是个共享资源，为了提高数据库的利用率，应允许多个用户应允许多个用户并行地同时使用，并行地同时使用，但这样就会产但这样就会产生多个用户程序并发存取同一个数据的情况，如生多个用户程序并发存取同一个数据的情况，如果不加以控制就可能破坏数据库的一致性果不加以控制就可能破坏数据库的一致性 并发控制并发控制就是在多用户并发使用数据库时，保障就是在多用户并发使用数据库时，保障数据的正确、有效、相容数据的正确、有效、相容5.4 5.4 数据库运行管理数据库运行管理 并发控制并发控制第五章第五章 数

47、据库技术数据库技术61 数据库运行过程中因可能发生的事务故障，系数据库运行过程中因可能发生的事务故障，系统故障，介质故障而使数据库遭到破坏。在数统故障，介质故障而使数据库遭到破坏。在数据库遭到破坏时可用恢复技术恢复数据库据库遭到破坏时可用恢复技术恢复数据库 数据库恢复所用的术是数据库恢复所用的术是转储转储和记录和记录日志文件日志文件 转储：转储：DBADBA将整个数据库复制到磁带或另一个磁将整个数据库复制到磁带或另一个磁盘上保存起来的过程。转储的数据文件称为后盘上保存起来的过程。转储的数据文件称为后援副本援副本 日志文件：日志文件：用来记录事务对数据库的更新操作用来记录事务对数据库的更新操作的

48、文件的文件5.4 5.4 数据库运行管理数据库运行管理 恢复恢复1 1第五章第五章 数据库技术数据库技术62数据转储分类数据转储分类 转储状态转储状态 动态转储动态转储 静态转储静态转储转储转储 海量转储海量转储 动态海量转储动态海量转储 静态海量转储静态海量转储方式方式 增量转储增量转储 动态增量转储动态增量转储 静态增量转储静态增量转储5.4 5.4 数据库运行管理数据库运行管理 恢复恢复2 2第五章第五章 数据库技术数据库技术63登记日志文件登记日志文件正常运行正常运行静态转储静态转储运行事务运行事务TaTbTf登记日志文件登记日志文件介质故障恢复介质故障恢复重装后援副本重装后援副本Tb

49、利用日志文件恢复事务利用日志文件恢复事务继续运行继续运行故障恢复点故障恢复点5.4 5.4 数据库运行管理数据库运行管理 恢复恢复3 3返回返回第五章第五章 数据库技术数据库技术645.5 5.5 数据仓库技术数据仓库技术 产生背景产生背景1 1 数据库系统作为数据管理手段，主要用于事务处理数据库系统作为数据管理手段，主要用于事务处理 尽管数据库在事务处理方面的应用获得了巨大的成功，尽管数据库在事务处理方面的应用获得了巨大的成功，但它对分析处理但它对分析处理 的支持一直不能令人满意的支持一直不能令人满意 OLTP面对的是操作人员和低层管理人员，面对的是操作人员和低层管理人员，OLAP 面对面对

50、的是决策人员和高层管理人员，因而数据的特点和处的是决策人员和高层管理人员，因而数据的特点和处理明显不同理明显不同 事务处理与分析处理具有极不相同的性质，直接使用事务处理与分析处理具有极不相同的性质，直接使用事务处理环境来支持事务处理环境来支持OLAP是极困难的是极困难的第五章第五章 数据库技术数据库技术65OLTP进出仓登录进出仓登录与记账与记账增加一条新的生产线，增加一条新的生产线，更改产品单价更改产品单价更改顾客信用更改顾客信用销售订单录入销售订单录入产品数据库存数据销售数据数据库：面向业数据库：面向业务的数据组织务的数据组织事事务务处处理理OLAP产品数据顾客数据供应商数据数据仓库：面向

51、数据仓库：面向主题的数据组织主题的数据组织每种物料保持多少每种物料保持多少安全库存最佳？安全库存最佳？上个月有多少产品的上个月有多少产品的销售额超过销售额超过10000元？元？决决策策支支持持5.5 5.5 数据仓库技术数据仓库技术 产生背景产生背景2 2第五章第五章 数据库技术数据库技术66 OLTP数据数据 OLAP数据数据原始数据原始数据 导出数据导出数据细节数据细节数据 综合性或提炼性数据综合性或提炼性数据当前数据当前数据 历史数据历史数据可更新可更新 不可更新，但周期性刷新不可更新，但周期性刷新一次处理的数据量小一次处理的数据量小 一次处理的数据量大一次处理的数据量大面向应用，事务驱

52、动面向应用，事务驱动 面向分析，分析驱动面向分析，分析驱动面向操作人员，支持日常操作面向操作人员，支持日常操作 面向决策人员，面向决策人员， 支持管理需要支持管理需要 OLAP与与OLTP数据比较数据比较5.5 5.5 数据仓库技术数据仓库技术 产生背景产生背景3 3第五章第五章 数据库技术数据库技术67 数据仓库：数据仓库：是一个用于更好地支持企业或组织的决策是一个用于更好地支持企业或组织的决策分析处理、面向主题的、集成的、不可更新的、随时间分析处理、面向主题的、集成的、不可更新的、随时间不断变化的数据的集合不断变化的数据的集合 主题：主题：是一个抽象的概念，在逻辑意义上它是对应企业是一个抽

53、象的概念，在逻辑意义上它是对应企业中某一宏观分析领域所涉及的分析对象中某一宏观分析领域所涉及的分析对象 面向主题的数据组织方式：面向主题的数据组织方式：是在较高层次上对分析是在较高层次上对分析对象所涉及的企业的各项数据，以及数据之间的联系对象所涉及的企业的各项数据，以及数据之间的联系5.5 5.5 数据仓库技术数据仓库技术 数据仓库定义数据仓库定义第五章第五章 数据库技术数据库技术68外部数据外部数据经营数据经营数据注：资料来源见讲义经营数据经营数据外部数据外部数据加加载载管管理理器器查查询询管管理理器器仓库管理器仓库管理器抽取抽取装载装载引导引导搜索搜索整理整理 转换转换 备份备份数据数据信

54、息信息分析决策分析决策事实数据事实数据维度数据维度数据集合数据集合数据元数据元数据数据仓库概念图数据仓库概念图5.5 5.5 数据仓库技术数据仓库技术 数据仓库概念数据仓库概念第五章第五章 数据库技术数据库技术69元元数数据据早期细节级早期细节级当前细节级当前细节级轻度综合级轻度综合级高度综合级高度综合级源数据经过综源数据经过综合后首先进入合后首先进入当前细节级当前细节级当前细节级当前细节级 数据数据进行的综合进入进行的综合进入轻度综合级轻度综合级轻度综合级数据进一步轻度综合级数据进一步综合进入高度综合级综合进入高度综合级老化的数据进老化的数据进入早期细节级入早期细节级关于数据关于数据的数据的

55、数据5.5 5.5 数据仓库技术数据仓库技术 数据组织数据组织第五章第五章 数据库技术数据库技术70 数据集市是相当于部门级数据仓库的、小型的、面向部数据集市是相当于部门级数据仓库的、小型的、面向部门或工作组的数据仓库门或工作组的数据仓库 不同的数据集市可以按业务来组织，也可以按照数据仓不同的数据集市可以按业务来组织，也可以按照数据仓库的主题或数据的地理分布来组织库的主题或数据的地理分布来组织 数据集市中一般包含有关某一特定业务领域的数据，如数据集市中一般包含有关某一特定业务领域的数据，如人力资源、财务、销售、市场等人力资源、财务、销售、市场等 不同的数据集市可以分布在不同的物理平台上，也可以

56、不同的数据集市可以分布在不同的物理平台上，也可以逻辑的分布于统一物理平台上逻辑的分布于统一物理平台上5.5 5.5 数据仓库技术数据仓库技术 数据集市数据集市1 1第五章第五章 数据库技术数据库技术71全局数据仓库全局数据仓库数据再抽取与集成数据再抽取与集成采购系统采购系统销售系统销售系统库存系统库存系统人事系统人事系统财务系统财务系统数据抽取数据抽取数据集市数据集市5.5 5.5 数据仓库技术数据仓库技术 数据集市数据集市2 2第五章第五章 数据库技术数据库技术72数据仓库层数据仓库层多维分析工具多维分析工具数据挖掘工具数据挖掘工具可视化工具可视化工具最终用户最终用户数据仓库工具层数据仓库工

57、具层5.5 5.5 数据仓库技术数据仓库技术 数据仓库系统结构数据仓库系统结构第五章第五章 数据库技术数据库技术73 多维分析的基本分析动作多维分析的基本分析动作 切片：切片：在多维数组的某一维上选定一位成员在多维数组的某一维上选定一位成员 切块：切块：在多维数组的某一维上选定某一区间的维成员在多维数组的某一维上选定某一区间的维成员 旋转：旋转：改变一个报告或页面显示的维方向改变一个报告或页面显示的维方向 多维分析工具多维分析工具 多维查询工具：多维查询工具：如如 Business Objects (Business Analyzer) 多维处理工具：多维处理工具：如如 Powerplay,

58、Commander 和和 Pablo 以及以及 Essbase、 Dss Agent、lightship等等 面向对象的产品：面向对象的产品：Information Advantage等等5.5 5.5 数据仓库技术数据仓库技术 多维分析多维分析第五章第五章 数据库技术数据库技术74A A型型1.51.5匹变频空调匹变频空调4 4季度季度徐汇门店徐汇门店销售收入销售收入100100万元万元可以对主题进行分析：可以对主题进行分析：时间维时间维产产品品维维门店维门店维100100销售收入销售收入中档百货店在中档百货店在1212月份月份1.51.5匹变频空调是销售高峰，匹变频空调是销售高峰，数量达到

59、年平均的三倍。数量达到年平均的三倍。5.5 5.5 数据仓库技术数据仓库技术 多维分析示例多维分析示例第五章第五章 数据库技术数据库技术75 与数据仓库密切相关的是与数据仓库密切相关的是商务智能商务智能或商业智能。或商业智能。Business Intelligent，BI 商务智能技术将商业活动数据转化为有用信息，商务智能技术将商业活动数据转化为有用信息， 进而提炼知识，支持商业活动分析决策。进而提炼知识，支持商业活动分析决策。 商务智能主要有：商务智能主要有： 数据挖掘技术：数据挖掘技术： 根据数据的相似性找出数据相关性的技术。根据数据的相似性找出数据相关性的技术。 在线分析技术：在线分析技

60、术： 对历史数据动态分类和统计而产生信息。对历史数据动态分类和统计而产生信息。5.5 5.5 数据仓库技术数据仓库技术 商务智能商务智能1 1第五章第五章 数据库技术数据库技术76商务智能的主要作用有三个方面：商务智能的主要作用有三个方面： 规律探索：规律探索：在以往事实数据中获取知识，如：在以往事实数据中获取知识，如： 找出不同客户群对产品喜好的变化规律。找出不同客户群对产品喜好的变化规律。 机会发现：机会发现：对数据做扫描式分析和预测，如：对数据做扫描式分析和预测，如： 发现目前不起眼但将看好的某类产品或服务。发现目前不起眼但将看好的某类产品或服务。 问题识别：问题识别：使使企业及时采取对