大学计算机基础-数据库技术

1、大学计算机基础-数据库技术 本章主要介绍数据库技术的基本概念，包括数据、数据处理、数据库、数据库管理系统以及数据库系统等，以及常用数据库管理系统和数据模型，另外还介绍数据库的设计过程及数据库在管理信息系统中的应用等内容。 1 数据库技术基本概念 数据(Data)是指人们用来反映客观世界而记录下来的可以鉴别的数字、字母或符号，可以存储在某一种媒体上。 数据是信息的载体，是描述客观事物的数字、字符或其它符号的集合。 在计算机领域，数据泛指一切能够输入计算机并被计算机程序处理的符号，可以是数值、字符、图形、声音或视频等。 1.1 数据1 数据库技术基本概念数据处理是指利用计算机对各种类型的数据进行收

2、集、存储、分类、计算或加工、检索、传输、维护的一系列操作。 随着计算机软件、硬件技术的发展，数据处理的主要工作已不再是计算，而是进行管理 。 数据库管理技术主要经历了人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统3个阶段。 1.2 数据处理1 数据库技术基本概念数据库是数据库系统的核心部分，是数据库系统的管理对象。 数据库：是指以一定的组织方式将相关的数据组织在一起，长期存放在计算机内，可为多个用户共享，而应用程序彼此独立，统一管理的数据集合。1.3 数据库1 数据库技术基本概念1.4 数据库管理系统数据库管理系统（Database Management System，DBMS）是管理数据库的软件的集

3、合，是数据库系统的核心。 1 数据库技术基本概念1.5 数据库系统 数据库系统（Database System，DBS）是指引入了数据库技术的计算机系统，包括计算机硬件、数据库、数据库管理系统及其开发工具和数据库应用程序等软件以及人员。 2 常见的数据库管理系统2.1 Access2 常见的数据库管理系统2.2 SQL Server2 常见的数据库管理系统2.3 MySQL2 常见的数据库管理系统2.3 Oracle3 数据模型面对“海量”的数据，如何管理和储存，这需要一个“模型”，按照一定的组织方式进行管理。 数据模型是对数据间联系和约束条件的全局性描述。常用的支持数据库系统的数据模型有层次

4、模型、网状模型、关系模型。数据库的性质是由数据模型决定的。 Access数据库管理系统是支持关系模型特性的，所以由Access创建的数据库为关系数据库。 3 数据模型层次模型(Hierarchical Model)是数据库阶段出现最早的数据模型。典型的层次模型数据库系统是IBM公司1969年推出的IMS数据库管理系统。层次模型以记录类型为结点的有向树，树中的结点表示记录类型，结点间的有向连线表示记录类型间的双亲-子女联系。3.1 层次模型3 数据模型网状模型(Network Model)展现现实世界的各种非层次关系。网中节点之间的联系不受层次限制 网状模型的优点是能够更为直接地描述现实世界；具

5、有良好的性能，存取效率高。其主要缺点是结构复杂，不利于扩充，不容易实现。 3.2 网状模型3 数据模型姓名性别年龄王一男24林二女22李三男21陈四女23班级姓名性别年龄01会计王一男2402网工林二女2203软工李三男2104商务陈四女23关系数据模型是由IBM公司的E.F.Codd于1970年提出的，关系模型的“关系”具有特定的含义。 层次模型描述数据之间的从属层次关系 网状模型描述数据之间的多种从属的网状关系 特指虽具有相关性而“非从属性”的平行序列数据集合关系 关系模型用二维表表示事物间的联系 3.3 关系模型表1 某学校学生信息表 表2 某学校学生分布情况表 3 数据模型关系(Rel

6、ation) 、关系模式(Relation Scheme) 、元组(Tuple)、属性(Attribute)、变域(Domain)、分量、主键(Primary Key)、外键(Foreign Key)3.3 关系模型关系模型的基本概念 4 关系数据库设计4.1 设计步骤需求分析概念设计逻辑设计数据库物理设计数据库实施数据库运行维护应用需求（信息、处理需求）需求说明概念模式逻辑模式物理模式数据库数据库设计基本步骤DBMS特性硬件、操作系统特性4 关系数据库设计需求分析是整个数据库设计过程的基础，是数据库设计的第一步。需求分析既要懂数据库技术，又要熟悉业务流程，因此要求专业人员和业务人员合作进行。

7、需求分析阶段主要是对数据库应用系统所要处理的对象进行全面了解，大量收集支持系统目标实现的各类基础数据以及用户对数据库信息的要求、对基础数据进行加工处理的需求、对数据库安全性和完整性的要求。4.2 需求分析(1)4 关系数据库设计信息要求：每个学校是以学院为单位进行管理的，学院又分为系，系分为教研室，教研室聘请教师，系开设班级，学生按专业分班，学生学习的课程都有一个成绩。其中，涉及到的信息，学院有“学院编号、学院名称、院长姓名、电话、地址”；系有“系编号、系名称、系主任、电话、教研室个数”、教研室有“教研室编号、教研室名称、教师人数”；教师有“教师编号、姓名、性别、职称”；班级有“班级编号、班级

8、名称、班级人数、班长姓名、专业”；学生有“学号、姓名、性别、出生年月、籍贯”；课程有“课程编号、课程名、学时、学分、学期、教室”。处理要求：对学院、系、教研室、教师、班级、学生、成绩等进行管理(包括增加、修改、删除)；打印学生成绩报表。安全性要求：鉴于信息的敏感性，要求按照不同身份对不同信息进行管理或者对信息进行保护。例如进入时先“登录”。完整性要求：一个学院有多个系；一个系有多个教研室，但只有一个系主任；一个教研室有多个老师；一个系有多个班；一个班有多个学生，但每个学生只能属于某个班；学生可以选修多门课，但每门课学生只有一个成绩，每门课可以被多个学生选修，每门课可以由多个教师授课。4.2 需

9、求分析(2)“学生信息管理系统”4 关系数据库设计概念设计的目标是产生反映全部组织需求信息的数据库概念结构，即概念模式。概念模型的名词术语：实体(Entity)；属性(Attribute);实体型(Entity Type);实体集(Entity Set);键(Key);联系(Relationship)。概念模型用实体-联系模型表示，简称E-R模型(Entity-Relationship Model)，而E-R模型用E-R图表示 。在E-R图中实体型用矩形框来表示，框内标明实体名称；属性用椭圆框表示，框内标明属性名称，并用无向边与相应实体连接起来，属性为键的用下划线表示；联系用菱形框表示，框内标

10、明联系名，也用无向边分别与相关实体连接起来，无向边上还标明联系的类型。4.3 概念设计(1)4 关系数据库设计4.3 概念设计(2)“学生信息管理系统”4 关系数据库设计逻辑设计的任务是将概念模型转换为特定DBMS所支持的数据模型，并对其进行优化。转换规则（略） 4.4 逻辑设计“学生信息管理系统”学院(学院编号、学院名称、院长姓名、电话、地址)系(系编号、系名称、系主任、电话、教研室个数、学院编号)教研室(教研室编号、教研室名称、教师人数、系编号)教师(教师编号、姓名、性别、职务、教研室编号)班级(班级编号、班级名称、班级人数、班长姓名、专业、系编号)学生(学号、姓名、性别、出生年月、籍贯、

11、班级编号)课程(课程编号、课程名、学时、学分、学期、教师编号、教室)选修成绩(学号、课程编号、成绩)4 关系数据库设计数据库物理设计是根据DBMS和计算机系统所提供的手段，为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构，即物理模式，包括存储结构和存取方法等。字段名字段类型字段长度小数点索引类型学号文本11主索引姓名文本4性别文本2出生年月日期籍贯文本10班级编号整型4.5 物理设计“学生信息管理系统”表3 “学生”关系的物理设计4 关系数据库设计数据库实施是根据逻辑设计和物理设计的结果，在计算机上建立起实际数据库结构、装入数据、测试和试运行的过程。 建立实际数据库结构 装入试验数据对应用程序进

12、行测试 装入实际数据，进入试运行状态 4.6 数据库实施“学生信息管理系统”对“学生”表进行实施 4 关系数据库设计维护数据库的安全性与完整性 、监测并改善数据库性能 、必要时对数据库进行重组和重构 。4.7 运行和维护“学生信息管理系统”加入“登录”机制和设置密码 5 数据库在管理信息系统中的应用管理信息系统(Management Information System)就是用计算机来执行管理功能的一种信息系统。5.1 管理信息系统5 数据库在管理信息系统中的应用正确的决策必须对大量的有关信息进行全面的科学分析，因此，一个管理信息系统要求能在短期内尽快地处理大量的各类信息，这样就对系统中大量数据的组织，存储、联系提出了较高的要求。数据库作为一个管理信息系统的核心部分就是必不可少的了。数据库系统是管理信息系统的核心，也是衡量管理信息系统的标准。可以这么说，数据库系统在管理信息系统中的地位就好像发动机在飞机中的地位一样。 5.2 数据库系统与管理信息系统5 数据库在管理信息系统中的应用5.3 实现“学生管理信息系统”(1)增加一些其它的功能，例如“登录”，“学生信息查询”，“系信息管理”，“班级信息管理”等模块。 5 数据库在管理信息系统中