大学计算机基础第5章课件

第5章数据库基础5.1数据库系统概述5.2

数据模型5.3关系模型5.4关系数据库5.5常见关系数据库管理系统简介1

数据管理主要面向非数值数据的处理问题，这类数据的特点是数据量大，数据处理的内容主要是数据的分类、组织、编码、存储、检索和维护等。随着计算机技术的不断发展，数据管理一共经历了下面三个阶段。5.1数据库系统概述一、数据管理技术的发展21、人工管理阶段（50年代中期以前）32、文件系统阶段（50年代中期至60年代中期）43、数据库系统阶段（60年代后期以来）（1）数据结构化（2）数据的共享性高、冗余度低、易扩充（3）数据独立性高（4）数据由DBMS统一管理和控制5二、数据库系统的组成

组成：数据库、硬件支持系统、软件支持系统、应用程序和有关人员。1、数据库

数据库是以一定的数据模型进行组织，长期存放在外存储器（如硬盘）上的一组可共享的相关数据集合。6二、数据库系统的组成2、硬件支持系统

存储和运行数据库所需的计算机硬件设备。7二、数据库系统的组成3、软件支持系统软件支持系统主要包括数据库管理系统DBMS（是数据库系统的核心）、操作系统和应用开发工具等。不同的DBMS其功能、规模、价格是不同的，但一般都具有下面三个功能：数据定义功能，数据操纵功能（查询、修改、插入、删除等）、数据库管理和控制功能。84、应用系统5、有关人员主要包括：数据库管理员、系统分析员、数据库设计人员、应用程序员和用户。二、数据库系统的组成9与传统的文件系统相比，数据库系统具有以下特点：1.数据结构化2.数据共享性高，冗余度低3.程序和数据具有比较高的独立性4.为用户提供了良好的接口5.统一和管理控制数据6.系统灵活，易于扩充三、数据库系统的特点10从DBMS角度来看，数据库系统通常采用三级模式结构，这是数据库管理系统内部的系统结构。数据库的体系结构是数据库的一个总框架，它是一种三级模式和二级映像结构。四、数据库系统的体系结构11数据库的体系结构应用程序1应用程序2外模式B外模式A内模式概念模式模式/内模式映象数据库数据库管理系统OS应用程序3应用程序4应用程序5外模式/模式映象A外模式/模式映象B12（1）三级模式1．概念模式（ConceptualSchema）2．外部模式（ExternalSchema）3．内部模式（InternalSchema）13（1）三级模式

概念模式：又称模式，是数据库设计者综合所有用户数据，按照统一的观点构成的全局逻辑结构。外部模式：又称子模式或用户模式。是用户与数据库的接口，也是应用程序可见的数据描述。内部模式：又称物理模式或存储模式。用来记录数据库在存储介质上的安排与存储方式。14（2）二级映像外模式/模式映像：

它表达了用户数据库和概念数据库之间的对应关系。模式/内模式映像：它表达了概念数据库和物理数据库之间的对应关系。151.银行业务系统2.超市销售系统3.学校教学管理系统4.图书管理系统

六、数据库技术的发展（自学）五、数据库系统的应用16模型：现实世界特征的模拟和抽象。数据模型：现实世界数据特征的抽象。作用：

将现实世界中存在的事物以及事物之间的联系抽象出来，加以描述、处理，用以提供有用信息。5.2数据模型一、数据模型的概念17现实世界数据抽象为数据模型的过程：现实世界概念模型数据模型客观事物及其联系抽象抽象信息世界计算机世界18

概念模型是从现实世界到计算机世界的一个中间层次，是一种信息世界的模型。

特点：使用简单的概念，清晰的表达方式来直观表达应用对象及语义的关联，便于用户理解。且使所描述的问题和具体的计算机无关。概念模型的表示方法之一：E-R数据模型，即实体—联系数据模型。二、概念模型191.概念模型涉及的基本概念（1）实体：客观世界中存在的且可相互区分的事物。（2）属性：实体或联系所具有的性质。（3）码：唯一标识实体的属性集。（4）域：属性的取值范围。201.概念模型涉及的基本概念（5）实体型：具有相同属性的实体必然具有共同的特征和特性。用实体名和属性名的集合来抽象刻画同类实体，成为实体型。（6）实体集：同型实体的集合。（7）联系：现实世界中事物之间的联系抽象到信息世界反映为实体之间的各种联系。21联系一对一联系(1:1)

如果对于实体集A中的每一个实体，B中至多有一个实体与之有联系，反之亦然，则称A、B有1：1联系。如：班级与班长校长与学校二元联系：只有两个实体集参与的联系AB联系名1122一对多联系(1:m)

设有两个实体集A、B，若A中每个实体与B中任意个实体（包括零个）相联系，而B中每个实体至多和A中一个实体有联系，则称A和B是1：m联系。如：班级与学生系部与教师AB联系名1m23多对多联系(m:n)

若两个实体集A、B中的每一个实体都和另一个实体集中任意个实体（包括零个）有联系，则称A、B是m：n联系。如：教师与学生学生与课程AB联系名mn24矩形：表示实体集椭圆：表示实体和联系的属性菱形：表示联系连线：用于连接

实体集与属性

联系与属性

联系与实体实体集名属性名联系名2.E-R图E-R图表示方法25学生课程学号姓名出生年月系别性别成绩选课nm课程号课程名学时开课时间学生选课系统E-R图26三、数据模型的分类

数据模型是直接面向计算机系统中数据的逻辑结构。根据实体集之间的不同结构，常分为以下四种类型：（1）层次模型：用树型（层次）结构表示（2）网状模型：用网络结构表示

（3）关系模型：用二维表结构表示（4）面向对象模型275.3关系模型关系模型由三个部分组成：

关系模型的数据结构关系操作关系完整性约束28一、关系模型的数据结构关系模型的数据结构包括：关系模型的逻辑结构关系模型的存储结构29

1、关系模型的逻辑结构关系模型是用二维表结构表示实体集之间的联系的数据模型。把数据组织成二维表的形式，这种表格称为关系。一、关系模型的数据结构30数学96-06-20男周光明01140104建筑97-11-08女王丽01150103信息97-07-10男张强01150102计算机96-10-16男李明01140101系别出生日期性别姓名学号关系：二维表元组：行；记录属性：列；字段关键字：唯一确定主键：主关键字域：属性的取值范围。分量：元组中一个属性值。关系模式：对关系的描述，如：

学生(学号，姓名，性别，出生日期，系别)312、关系模型的性质1）同一属性的数据具有同质性。2）属性值必须是不可分的数据项。3）同一关系的属性具有不能重复性。4）关系中任意两个元组不能相同。5）关系中元组的顺序可以任意交换。6）关系中列的顺序可以任意交换。323、关系模型的存储结构在支持关系模型的数据库物理结构中，关系以文件形式存储。二维表与操作系统中的文件对应。33关系代数的运算可分成两类：

传统的集合运算专门的关系运算二、关系操作(查询、更新）341、传统的集合运算

（1）并：两个关系的并运算是将两个关系中的所有元组构成一个新的关系。并运算要求两个关系具有相同的模式结构。如果关系R和关系S，它们具有相同的模式结构，则称R和S是“并相容”的。二、关系操作(查询、更新）35ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1RABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1SABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1a1b3c2R∪S注意：并运算的结果必须消除重复的元组36ABCa1b1c1R—S（2）差：设关系R和S并相容，其差操作结果生成一个新的关系，该关系由属于R但不属于S的元组组成。ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1RABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1S37ABCa1b2c2a2b2c1R∩S（3）交：设关系R和S并相容，其交操作结果关系中的元组由既属于R又属于S的元组组成。ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1RABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1S38（4）广义笛卡尔积：设关系R和S分别具有p和q个属性，R和S的广义笛卡尔积是一个具有（p+q）个属性的元组集合，每一个元组的前p个属性来自R的一个元组，后q个属性来自S的一个元组。广义笛卡尔积记为RxS。39ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1RABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1SR.AR.BR.CS.AS.BS.Ca1b1c1a1b2c2a1b1c1a1b3c2a1b1c1a2b2c1a1b2c2a1b2c2a1b2c2a1b3c2a1b2c2a2b2c1a2b2c1a1b2c2a2b2c1a1b3c2a2b2c1a2b2c1RxS402、专门的关系运算（1）选择

选择运算是从关系中选择满足条件的元组组成一个新关系，是从行的角度进行的水平操作。例如：用选择操作可在学生登记表中找出所有计算机系的学生。计算机96-10-16男李明01140101系别出生日期性别姓名学号412、专门的关系运算（2）投影投影运算是从关系的属性中选择属性列，由这些属性列组成一个新关系。例如，在学生登记表中找出所有学生的学号和姓名，可以对学生登记表做投影操作。周光明01140104王丽01150103张强01150102李明01140101姓名学号42（3）连接连接操作是将不同的两个关系连接成为一个新关系。它是从两个关系的广义笛卡尔积中选取属性值满足一定条件的元组。

连接后的新关系是一个包含原有关系所有列的新关系。连接运算中最为常用的连接：等值连接、自然连接。43等值连接：连接运算符为“=”的连接为等值连接。它是从两个关系的广义笛卡尔积中选取属性值相等的那些元组。ABCa1b15a1b26a2b38a2b412RBEb13b27b310b32b52SR.AR.BR.CS.BS.Ea1b15b13a1b26b27a2b38b310a2b38b32等值连接关系R和S，连接条件为R.B=S.B44

自然连接：是一种特殊的等值连接，它要求两个关系中进行比较的必须是相同的属性组，并且在结果中把重复的属性去掉。ABCa1b15a1b26a2b38a2b412RBEb13b27b310b32b52SABCEa1b153a1b267a2b3810a2b382自然连接关系R和S45自然连接与等值连接的比较：ABCa1b15a1b26a2b38a2b412RBEb13b27b310b32b52SABCEa1b153a1b267a2b3810a2b382自然连接关系R和SR.AR.BR.CS.BS.Ea1b15b13a1b26b27a2b38b310a2b38b32等值连接关系R和S46（1）实体完整性：关系的主码不能取空值（2）参照完整性：实现表与表之间的联系，将一个表的主码作为数据之间联系的纽带放在另一个表中，在另一个表中起联系作用的属性称为外码。（3）用户定义的完整性：针对一个具体关系数据库的约束条件，如表中属性的取值范围要求前后一致等。三、关系完整性约束47将E-R图转换为关系模型，实际上就是将实体、实体的属性和实体间的联系转换为关系模型。四、由E-R图向关系模型的转换E-R图关系模型DBMS48转换方法:（1）一个实体转换为一个关系，实体的属性就是关系的属性，实体的码就是关系的码。（2）实体间的联系也转换为关系。

转换的规则比较复杂，略。49例：将图5-8所示的学生选课系统E-R图转换为关系模型。图5-8中有两个实体（学生和课程）和一个联系（选课）图5-11Access数据库模式定义窗口50图5-12学生关系实例（S）图5-13课程关系实例（C）51图5-14选课关系实例（CS）52关系数据库是采用关系模型组成的数据库。

模型简单数据独立性高有坚实的理论基础(用数学方法研究数据库的结构和定义)5.4关系数据库一、关系数据库的特点53基本步骤:－需求分析－概念结构设计－逻辑结构设计－物理结构设计－数据库实施－数据库运行和维护二、关系数据库的设计54（1）SQL的发展及其特点

SQL（结构化查询语言）是一种介于关系代数与关系演算之间的语言，其功能集数据定义、数据操纵和数据控制于一体，是目前关系数据库的标准语言。

SQL是一种高度非过程语言。二、关系数据库标准语言SQL简介55（2）SQL的主要功能SQL包括数据定义语言、数据操纵语言和数据控制语言，其主要功能：①数据定义功能；②数据操纵功能；③数据控制功能。56AccessOracleSQLServerDB2MySQLSybaseVisualFoxPro5.5常见关系数据库管理系统简介571.Access

Access是Microsoft公司推出的Office系列办公软件中的组件之一,是目前流行的桌面数据库管理系统。主要适用于中小型应用系统。主要特点:

存储方式单一；操作简便、使用方便；兼容多种数据库格式；嵌入VBA编程语言；具有Web网页发布功能；可应用于客户／服务器方式582.FoxPro

VisualFoxPro是一种小型关系数据库管理系统。它是一种可视化的数据库管理系统，也是面向对象的应用程序编程工具。使用简单，易于掌握。

593.Oracle

Oracle是当前世界上应用最广泛、功能最强大、可用性最高的数据库管理系统，适用于大型数据库应用系统。

主要特点:（1）具有完整的数据管理功能（2）提供分布式数据库能力（3）可兼容性（4）可移植性（5）可连接性（6）提供功能齐全的数据库开发工具60

4.SQLServer

SQLServer是