第一章 数据库技术基础 模型

1、数据库简介数据库简介Visual FoxProVisual FoxPro是目前微机上优秀的数据库管理系统之一。是目前微机上优秀的数据库管理系统之一。特点：可视化特点：可视化 采用面向对象的程序设计方法采用面向对象的程序设计方法简化了应用系统的开发过程，提高了系统的模块性和紧凑简化了应用系统的开发过程，提高了系统的模块性和紧凑性。性。数据库技术数据库技术信息信息系统的一个核心技术。是一种系统的一个核心技术。是一种计算机计算机辅助辅助管理管理数据的数据的方法，它研究如何方法，它研究如何组织组织和存储数据，如何高效地获取和处和存储数据，如何高效地获取和处理数据。是通过研究数据库的结构、理数据。是通过

2、研究数据库的结构、存储存储、设计、设计、管理管理以以及应用的基本理论和实现方法，并利用这些理论来实现对及应用的基本理论和实现方法，并利用这些理论来实现对数据库中的数据进行处理、分析和理解的技术。即：数据数据库中的数据进行处理、分析和理解的技术。即：数据库技术是研究、库技术是研究、管理管理和应用数据库的一门和应用数据库的一门软件软件科学。科学。 数据库技术是现代数据库技术是现代信息信息科学与技术的重要组成部分，科学与技术的重要组成部分，是计算机数据处理与信息管理系统的核心。数据库技是计算机数据处理与信息管理系统的核心。数据库技术研究和解决了计算机信息处理过程中大量数据有效术研究和解决了计算机信息

3、处理过程中大量数据有效地组织和存储的问题，在数据库系统中减少数据存储地组织和存储的问题，在数据库系统中减少数据存储冗余冗余、实现数据共享、保障数据安全以及高效地检索、实现数据共享、保障数据安全以及高效地检索数据和处理数据。数据和处理数据。 数据库技术产生于数据库技术产生于2020世纪世纪6060年代末年代末7070年代初，其主要年代初，其主要目的是有效地目的是有效地管理管理和存取大量的数据和存取大量的数据资源资源. .数据库技数据库技术主要研究如何存储，使用和管理数据术主要研究如何存储，使用和管理数据. . 近年来，数近年来，数据库技术和计算机网络技术的发展相互渗透，相互促据库技术和计算机网络

4、技术的发展相互渗透，相互促进，已成为当今计算机领域发展迅速，应用广泛的两进，已成为当今计算机领域发展迅速，应用广泛的两大领域大领域. . 计算机数据的发展：人工管理，文件系统，数据库系计算机数据的发展：人工管理，文件系统，数据库系统、分布式数据库系统、面向对象数据库系统五个阶段。统、分布式数据库系统、面向对象数据库系统五个阶段。1.1.2 1.1.2 数据库技术的发展数据库技术的发展1 1、人工管理、人工管理2020世纪世纪5050年代中期以前年代中期以前 数据不保存数据不保存 无文件概念无文件概念 一组数据对应一个程序一组数据对应一个程序造成冗余造成冗余 没有形成完整的数据管理概念没有形成完

5、整的数据管理概念2 2、文件系统阶段、文件系统阶段2020世纪世纪5050年代后期年代后期-60-60年代中期年代中期 程序和数据具备独立性，分开存储程序和数据具备独立性，分开存储 数据可保存在磁盘上，也可重复使用数据可保存在磁盘上，也可重复使用 文件形式多样化文件形式多样化缺陷：缺陷：1 1）数据冗余大）数据冗余大 2 2）数据的不一致性）数据的不一致性3 3）程序和数据之间的独立性差）程序和数据之间的独立性差4 4）数据联系弱）数据联系弱3 3、数据库系统阶段、数据库系统阶段2020世纪世纪6060年代后期年代后期和前两个阶段相比，数据库系统的特点：和前两个阶段相比，数据库系统的特点：1

6、1、数据结构化、数据结构化2 2、数据共享性高，冗余性低，易扩充、数据共享性高，冗余性低，易扩充3 3、数据独立性高、数据独立性高4 4、数据由、数据由DBMSDBMS统一管理和控制统一管理和控制4 4、分布式数据库系统、分布式数据库系统分布式数据库系统是数据库技术和计算机网络技术紧分布式数据库系统是数据库技术和计算机网络技术紧密结合的产物。密结合的产物。5 5、面向对象数据库系统、面向对象数据库系统面向对象的程序设计面向对象的程序设计技术与数据库技术相结合的产物技术与数据库技术相结合的产物. .面向对象数据库系统的主要特点是具有面向对象数据库系统的主要特点是具有面向对象技术面向对象技术的封装

7、性和继承性的封装性和继承性, ,提高了软件的可重用性提高了软件的可重用性. .概念什么是数据？什么是数据？ 数据是一种未经加工的原始资料。数字、文字、符号、图数据是一种未经加工的原始资料。数字、文字、符号、图像都是数据。数据是客观对象的表示，而信息是数据的内容和像都是数据。数据是客观对象的表示，而信息是数据的内容和解释。信息可以离开信息系统而独立存在，也可以离开信息系解释。信息可以离开信息系统而独立存在，也可以离开信息系统的各个组成和阶段而独立存在；而数据的格式往往与计算机统的各个组成和阶段而独立存在；而数据的格式往往与计算机系统有关。系统有关。 记载客观事物的状态、特征、特性的符号。记载客观

8、事物的状态、特征、特性的符号。 例：某人的出生日期例：某人的出生日期“19881988年年6 6月月2525日日”或是或是 “88/06/25”88/06/25”什么是数据库？什么是数据库？ 数据库（数据库（Data BaseData Base）是数据库系统的核心和管理对）是数据库系统的核心和管理对象。象。 所谓所谓数据库数据库，就是以一定的组织方式将相关的数据组，就是以一定的组织方式将相关的数据组织在一起，存放在计算机外存储器上形成的，能为多个织在一起，存放在计算机外存储器上形成的，能为多个用户共享的，与应用程序彼此独立的一组相关数据的集用户共享的，与应用程序彼此独立的一组相关数据的集合。合

9、。 以文件的形式组织，包括一个或多个文件，可被多个以文件的形式组织，包括一个或多个文件，可被多个用户共享，是数据库系统的重要组成部分。用户共享，是数据库系统的重要组成部分。库中信息，可以按以下内容组织：库中信息，可以按以下内容组织： 字符：最小存取单位字符：最小存取单位 字段：最小访问单位字段：最小访问单位 记录：由一个或多个字段组成的数据单位记录：由一个或多个字段组成的数据单位 文件：存放在存储介质上的一组记录文件：存放在存储介质上的一组记录 什么是数据库管理系统？什么是数据库管理系统？ 数据库管理系统（数据库管理系统（DataBase Management SystemDataBase M

10、anagement System，简称简称DBMSDBMS）是位于用户与数据库之间的接口，用于管是位于用户与数据库之间的接口，用于管理数据的计算机软件，它的职能是有效地理数据的计算机软件，它的职能是有效地组织和存储组织和存储数据、获取和管理数据数据、获取和管理数据，接受和完成用户提出的访问，接受和完成用户提出的访问数据的各种请求数据的各种请求 什么是数据库系统？什么是数据库系统？ 数据库系统是指数据库系统是指拥有数据库技术后拥有数据库技术后的计算机的计算机系统。系统。 数据库系统是由计算机硬件（主机、键盘数据库系统是由计算机硬件（主机、键盘等）、数据库集合（操作系统等）、数据库管理等）、数据库

11、集合（操作系统等）、数据库管理系统及相关软件、数据库管理员和用户。是具有系统及相关软件、数据库管理员和用户。是具有高度组织性的总体。高度组织性的总体。在数据库系统中在数据库系统中, ,硬件、软件和有关人员之间的层次关系：硬件、软件和有关人员之间的层次关系：操作系统硬件数据库管理系统数据库应用系统开发人员数据库管理员最终用户数据库系统层次关系示意图数据库系统层次关系示意图 在文件系统中，数据在整体上是没有结构的；数据在文件系统中，数据在整体上是没有结构的；数据库系统则不同，在同一数据库中的数据文件是有联系库系统则不同，在同一数据库中的数据文件是有联系的，且在整体上服从一定的结构形式。（模型：层次

12、、的，且在整体上服从一定的结构形式。（模型：层次、网状、条件）网状、条件） 共享是数据库系统的目的，也是他的重要特点。一共享是数据库系统的目的，也是他的重要特点。一个库中的数据不仅可为同一企业或机构之内的各个部个库中的数据不仅可为同一企业或机构之内的各个部门所共享，也可为不同单位、地域甚至不同国家的用门所共享，也可为不同单位、地域甚至不同国家的用户所共享。而在文件系统中，数据一般是由特定的用户所共享。而在文件系统中，数据一般是由特定的用户所专用的。户所专用的。在文件系统中，数据和应用程序相互依赖，一方的改变总是要影响另一方的改变。数据库系统则力求减小这种相互依赖，实现数据的独立性。事物之间的关

13、系：事物之间的关系： 一对一联系一对一联系 一对多联系一对多联系 多对多联系多对多联系(1) 实体 记录记录客观存在并可相互区别的事物称为实体。具体事件（一个教师、一个学生、一个部门），抽象事件（教师教的某一课程、学生选修某一课等）。(2) 实体属性 字段字段实体所具有的某一特性称为属性。一个实体可以由若干个属性来刻画。 (3) 域属性的取值范围称为该属性的域。 (4) 实体型用实体名及其属性名集合来描述的同类实体称为实体型(5) 实体集同一类型实体的集合称为实体集 表表(6) 联系现实世界中事物内部以及事物之间的联系。在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系。实体内部的联系通常是指组

14、成实体的各属性之间的联系。实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系。1.1.一对一联系（一对一联系（1 1：1 1） 如果对于实体集如果对于实体集A A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B B中有且只有一个实体与之联系，反之亦然，则中有且只有一个实体与之联系，反之亦然，则称实体集称实体集A A与实体集与实体集B B具有一对一联系。具有一对一联系。AB2.2.一对多联系（一对多联系（1 1：n n） 如果对于实体集如果对于实体集A A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B B中有中有多个实体与之联系，反之，对于实体集多个实体与之联系，反之，对于实体集B B中的每一个中的每一个

15、实体，实体集实体，实体集A A中至多只有一个实体与之联系，则称中至多只有一个实体与之联系，则称实体集实体集A A与实体集与实体集B B具有一对多联系。具有一对多联系。AB3.3.多对多联系（多对多联系（m m：n n） 如果对于实体集如果对于实体集A A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B B中有多个中有多个实体与之联系，而对于实体集实体与之联系，而对于实体集B B中的每一个实体，实体中的每一个实体，实体集集A A中也有多个实体与之联系，则称实体集中也有多个实体与之联系，则称实体集A A与实体集与实体集B B具有多对多联系。具有多对多联系。AB数据模型数据模型 1 1、数据模型的定义

16、、数据模型的定义 各个数据对象以及他们之间存在的相互关系的描述，称为数据模各个数据对象以及他们之间存在的相互关系的描述，称为数据模型，数据模型是数据库系统的核心和基础。型，数据模型是数据库系统的核心和基础。 常见的数据模型有常见的数据模型有3 3类：层次模型、网状模型和关系模型类：层次模型、网状模型和关系模型。 层次模型层次模型 层次模型表示数据间的从属关系结构，是一种以记录某一事物层次模型表示数据间的从属关系结构，是一种以记录某一事物的类型为根结点的结构。的类型为根结点的结构。 层次模型象一棵倒置的树，根结点在上，层次最高；子结点在层次模型象一棵倒置的树，根结点在上，层次最高；子结点在下，逐

17、层排列。下，逐层排列。班长小组长小组长学生1学生2学生3学生4学生1层次模型层次模型层次模型优点：层次清晰、构造简单、易于实现1:1和1:M的实体联系。 采用层次模型来设计的数据库称为层次数据库。 网状模型网状模型 网状模型是层次模型的扩展，表示多个从属关系的层次结构，呈现一种交叉关系的网络结构。网状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。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。用以实体型为结点的有向图来表示各实体及它们之间的联系。 其特点是：其特点是：（1 1）允许一个以上的结点无父结点。）允许一个以上的结点无父结点。（2

18、2）一个结点可以有多于一个的父结点。）一个结点可以有多于一个的父结点。 一句话：一句话：集合间存在两种或多种联系集合间存在两种或多种联系关系模型每一个每一个二二维表维表称为一个称为一个关系关系，每个关系均，每个关系均有一个有一个名字名字，称为，称为关系名关系名。例如例如右表的关系名是右表的关系名是“人事档案表人事档案表”。记录号姓名性别年龄婚否工资1周华男25T12002王强男33T17003李玫女23F800 关系数据库系统结构：关系数据库系统结构： 如某学院有：机电工程系、计算机系、化学工程系如某学院有：机电工程系、计算机系、化学工程系每个每个系通过系代码、系名、系地址、系电话、教研室设置

19、等数据来描系通过系代码、系名、系地址、系电话、教研室设置等数据来描述。表示关系数据库要采用线性表形式组织数据。述。表示关系数据库要采用线性表形式组织数据。 每个系下设若干个教研室，如机电工程系下设应用电子、自动控制、每个系下设若干个教研室，如机电工程系下设应用电子、自动控制、机械制造、制图等教研室；计算机系下设软件工程、计算机应用等教研机械制造、制图等教研室；计算机系下设软件工程、计算机应用等教研室；化学工程系下设无机化工、有机化工等教研室。每个教研室有室代室；化学工程系下设无机化工、有机化工等教研室。每个教研室有室代码、室名、室电话等数据表现其属性。码、室名、室电话等数据表现其属性。 教研室

20、负责管理教师和学生教研室负责管理教师和学生假设应用电子教研室有何、王、假设应用电子教研室有何、王、李等老师，有李等老师，有A1A1、B1B1、C1C1等学等学生；自动控制教研室有寸、黄、生；自动控制教研室有寸、黄、陈等老师，有陈等老师，有A2A2、B2B2、C2C2、D2D2等学生，等等。教师用职工号、等学生，等等。教师用职工号、姓名、性别等描述，学生用学姓名、性别等描述，学生用学号、姓名、性别等描述。则有号、姓名、性别等描述。则有表表3 3和表和表4 4 每一个表称为一个关系；表的每每一个表称为一个关系；表的每一行称为一条记录，代表一个实体；一行称为一条记录，代表一个实体；表的每一列称为字段

21、或数据项，代表的每一列称为字段或数据项，代表实体的一个属性。表实体的一个属性。同时涉及两个方向关系时可采用线性表结构。例如，作如下设计：在前同时涉及两个方向关系时可采用线性表结构。例如，作如下设计：在前面所举各表基础上增加课程表包括课程号、课程名、开课单位等，结构面所举各表基础上增加课程表包括课程号、课程名、开课单位等，结构如表如表1-51-5所示。所示。 再设计一个如表再设计一个如表1-61-6所示成绩表将表所示成绩表将表1-41-4和表和表1-51-5联系起来。联系起来。 1.2.2 数据模型的有关概念 数据模型（Data Model）是数据库系统中用于提供信息表示和操作手段的构架。 概念

22、模型主要用于表示数据的逻辑特性，如实体、属性和联系。最常见概念模型是实体-联系（E-R）模型。 实施模型：侧重于数据的表达方式和数据库结构的实现方法，主要有层次模型，网状模型和关系模型。三种数据模型：1、 层次数据模型有且仅有一个结点无父结点，即树根其他结点有且仅有一个父结点2、网状模型允许结点有多于一个的父结点可以有一个以上的节点没有父结点3、关系数据模型：用二维表来表示实体以及实体之间的联系的模型称为关系模型。一些术语：关系、元组、属性、值域、主码、外码关系运算1、传统集合运算（并，交，差）仓库号城市面积WH1WH2WH3北京上海广州370500200仓库号城市面积WH2WH3WH4上海广州武汉500200180仓库A仓库B仓库号城市面积WH1WH2WH3WH4北京上海广州武汉370500200180仓库号城市面积WH2WH3上海广州500200仓库号城市面积WH1北京370仓库A仓库B仓库A-仓库B仓库A仓库B2、专门的关系运算（选择，投影，连接） 仓库号城市面积WH1WH2WH3北京上海广州370500200（1）选择仓库号 =“WH3”(仓库A)（2）投影仓库号，面积（仓库A）仓库号城市面积WH3广州200仓库号面积WH1WH2WH3370500200仓库A3、连接仓库号城市面积WH1WH2WH3WH5北京上海广州合肥3705002