《SQL Server 数据库技术及应用》-第1章 数据库基础知识

数据库应用学时安排：60=40(理论)+20（实验）考试课平时成绩考核：出勤（20%）+课堂表现（30%）+上机效果（30%）+实验报告（20%）数据库应用本课程内容：第1章数据库基础知识第2章关系模型与逻辑设计第3章SQLServer2012的安装与配置第4章数据库的创建与管理第5章表的创建与管理第6章数据查询第7章视图的创建与管理第8章T-SQL编程与应用第9章存储过程、触发器第10章游标第11章数据库的安全管理第12章人力资源管理系统第1章数据库基础知识认识数据库系统的组成和数据库体系结构。明确与数据库技术相关的职业技术岗位。能根据项目需求分析进行数据概念设计。培养与客户沟通的能力。第1章数据库基础知识

任务设计：1.1认识数据库系统1.2数据库设计1.3数据库概念设计1.4任务训练第1章数据库基础知识本章学习内容在数据库系统开发中的位置1.1任务1：认识数据库系统掌握数据处理、数据库、数据库管理系统和数据库系统的概念1了解数据库系统开发流程2掌握概念模型设计3任务目标：1.1.1数据管理技术的产生和发展

1．数据处理的基本概念(1)数据（Data）数据是对客观事物及其活动的抽象符号表示，是存储在某一种媒体上可以鉴别的符号资料。数据的形式可以是数字、文字、图形、图像、声音、学生档案信息和图书管理情况等。学生的考试成绩85和59

(2)信息（Information）信息是指数据经过加工处理后所获取的有用知识，是以某种数据形式表现的。数据和信息是两个相互联系但又相互区别的概念，数据是信息的具体表现形式，信息是数据的有意义的表现。学生通过思考认为成绩及格和不及格

(3)数据处理（DataProcessing）数据处理是指对数据进行加工的过程，即将数据转换成信息的过程，是对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。1.1.2数据库系统的基本概念数据处理

D文字、数字、图形、图像、声音等数字、文字数据库文件PIWordExcelPowerPointFrontPagePhotoshopC，VB.NETAccess，VFPSQLServer文档（.doc）工作簿（.xls）文稿（.ppt)网页（.html)图片（.bmp)数字、文字查询结果或报表DataInformationProcessing平日经常应用的Word文字处理、Excel表格处理和Photoshop图像处理等都是对各种数据进行收集、存储、加工的过程，即计算机数据处理。1.1.1数据管理技术的产生和发展main(){intscore;scanf("%d",&score);if(score>=60)printf("及格");elseprintf("不及格");}及格

和不及格

是否数据？分别输入8559运行结果：及格不及格1.1.1数据管理技术的产生和发展2.数据管理技术的发展阶段数据管理是指对各种数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护。数据管理技术经历了人工管理、文件系统和数据库系统3个阶段，正在向着网络化、智能化和集成化的方向发展。(1)人工管理阶段：20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算，计算机上没有专门管理数据的软件，数据由计算机或处理它的程序自行携带，程序设计依赖于数据表示。此阶段缺点：应用程序和数据之间的依赖性太强，不独立；数据集与数据集之间有重复，造成数据冗余。1.1.1数据管理技术的产生和发展（2)文件系统阶段20世纪50年代后期到60年代中期，计算机不仅用于科学计算，还大量用于管理。硬件出现了磁带和磁盘，软件出现了高级语言和操作系统。程序和数据有了一定的独立性，并且有了程序文件和数据文件。但是，数据文件是为某一特定应用服务的，修改了数据的逻辑结构就要修改相应程序，反之亦然。程序设计人员依赖于数据表示。此阶段缺点：不同的应用程序很难共享同一数据的文件，数据独立性仍然较差，数据冗余较大。1.1.1数据管理技术的产生和发展(3)数据库系统阶段20世纪70年代，应用程序和数据库之间由一个新的数据管理软件DBMS进行管理。数据库系统中数据库对数据的存储时按照同一结构进行，不同的应用程序都可以直接操作这些数据，1.1.2数据库系统的基本概念DataBase成绩管理、图书管理、人事管理ASP,C#,JavaSQLServer,Oracle

ApplicationSystem

DevelopmentToolsDBMSOperatingSystemUSERWINDOWS裸机HardWare1.1.2数据库系统的基本概念1.数据库系统（DataBaseSystem，DBS）构成（1）基本组成硬件（HardWare，HW）系统操作系统（OperatingSystem，OS）数据库（DataBase，DB）数据库管理系统（DataBaseManagemnentSystem，DBMS）数据库应用系统的开发工具及相关接口软件（DevelopmentTools，TOOLS）数据库应用系统（DBApplicationSystem，DBAS）用户（User）数据库用户数据库管理员：DataBaseAdministrator，DBA数据库分析师：DataBaseDesigner/Analyst，DBD应用程序员：ApplicationProgrammer终端用户：EndUser1.1.2数据库系统的基本概念1.1.2数据库系统的基本概念（2）数据库系统的网络结构MainFrame大型数据库大型数据库是由一台性能很强的计算机（称为主机或者数据库服务器）负责处理庞大的数据，用户通过终端机与大型主机相连，以存取数据。本地小型数据库在用户较少、数据量不大的情况下，可使用本地小型数据库。小型数据库一般是由个人建立的个人数据库。通常的DBMS有Access和FoxPro等。分布式数据库是为了解决大型数据库反应慢的问题而提出的，它是由多台数据库服务器组成。数据可来自不同的服务器。客户机/服务器数据库在客户机/服务器数据库的网格中，数据库的处理可分为两个系统，即客户机（Client）和数据库服务器（DataBaseServer），前者运行数据库应用程序，后者运行全部或者部分数据库管理系统。在客户机上的数据应用程序将该请求通过网络发给服务器，数据库服务器进行搜索，并将用户查询所需的数据返回给客户机。1.1.2数据库系统的基本概念2.数据库体系结构

1.1.2数据库系统的基本概念提示：数据库的存储结构分为逻辑存储结构和物理存储结构两种。数据库的逻辑存储结构指的是数据库是由哪些性质的信息所组成的，SQLServer的数据库不仅仅只是数据的存储，所有与数据处理操作相关的信息都存储在数据库中。实际上，SQLServer的数据库是由诸如表、视图、索引等各种不同的数据库对象所组成，它们分别用来存储特定信息并支持特定功能，构成数据库的逻辑存储结构。数据库的物理存储结构则是讨论数据库文件在磁盘中是如何存储的，数据库在磁盘上是以文件为单位存储的，由数据库文件和事务日志文件组成的，一个数据库至少应该包含一个数据库文件和一个事务日志文件。1.1.2数据库系统的基本概念逻辑独立性物理独立性二级存储映象三级模式SQLSERVER数据库对象

Transact-SQLDDL外模式

视图（VIEW）CREATEVIEW模式基本表（TABLE）CREATETABLE内模式

数据库（DATABASE）

CREATEDATABASE1.1.2数据库系统的基本概念3.数据库管理系统的功能

（1）数据定义数据库的定义功能。DBMS提供数据定义语言（DataDefinitionLanguage，DDL）定义数据库的三级结构、二级映像，定义数据的完整性约束、保密限制等约束。

（2）数据操作数据库的操作功能。DBMS提供数据操作语言（DataManipulationLanguage，DML）实现对数据的操作。基本的数据操作有两类：检索（查询）和更新（包括插入、删除、更新）。

（3）数据库运行控制数据库的保护功能。DBMS提供数据控制语言（DataControlLanguage，DCL）实现对数据库的控制。

（4）数据字典（DataDictionary，DD）有关数据的数据描述。数据库系统中存放三级结构定义的数据库称为数据字典（DD），数据库的逻辑结构、完整性约束和物理储存结构均保存在数据字典中。对数据库的操作都要通过DD才能实现。DD中还存放数据库运行时的统计信息，例如记录个数、访问次数等。1.1.3数据模型数据（data）是描述事物的符号记录。模型（Model)是现实世界的抽象。数据模型（DataModel）是数据特征的抽象，是数据库管理教学形式框架。数据库系统中用以提供信息表示和操作手段的形式构架。数据模型的三要素：系统的静态特征（数据结构）动态特征（数据操作）数据完整性约束1.1.3数据模型（1）概念数据模型（ConceptualDataModel）（2）逻辑数据模型（LogicalDataModel）（3）物理数据模型（PhysicalDataModel）提示：在概念数据模型中最常用的是ER模型、扩充的E-R模型、面向对象模型及谓词模型。在逻辑数据类型中最常用的是层次模型、网状模型、关系模型。1.1.3数据模型数据模型1.1.3数据模型

1.概念数据模型：实体-联系模型实体是客观世界中存在的且可相互区分的事物。实体可以是人也可以是物；可以是具体事物也可以是抽象概念。例如：职工、学生、课程、教师等都是实体。同一类实体的所有实例就构成该对象的实体集。实体集是实体的集合；实例是实体集中的某个特例。1.1.3数据模型

客观世界中的事物彼此间往往是有联系的。例如，教师与课程间存在“教”的联系，而学生与课程间则存在“学”的联系。联系可分为以下三类：（1）一对一联系（1：1）例如：班级与班长、观众与座位、病人与床位。（2）一对多联系（1：n）例如：班级与学生、公司与职员、省与市。（3）多对多联系（m:n）例如：教师与学生、学生与课程、工厂与产品。1.1.3数据模型实体-联系模型可用ER图来表示，E-R图提供了表示实体、属性和联系的方法。实体：用用矩形框表示，矩形框内写明实体名。属性：用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来。联系也是可以有属性的。联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别于实体相连，同时注明联系的类型。1.1.3数据模型2、逻辑数据模型层次模型一种树型结构，某大学就是树根（根节点），各部门是树枝（树节点）。网状模型数据记录将组成网中的节点，而记录和记录之间的关系组成节点之间的连线，从而构成一个复杂的网状结构。1.1.3数据模型2、逻辑数据模型利用二维表格表示数据间的联系，把二维表可看作一个关系，每一行称为一条记录，每一列称为一个字段。这种存储结构的数据模型是目前市场上使用最广泛的数据模型。1.2任务2：数据库设计理解数据库设计步骤2了解数据库设计方法1任务目标：1.2.1数据库设计方法

由于信息结构复杂，应用环境多样，在相当长的一段时期内，数据库设计主要采用手工试凑法，缺乏科学理论依据和工程方法的支持，依赖于设计人员的经验和水平，从而难以保证工程的质量，增加了系统维护的代价。规范法设计从本质上看仍然属于手工设计方法，其基本思想是过程迭代和逐步求精。目前常用的实用化和产品化的数据库设计工具软件有Oracle公司推出的Design2000和，Sybase公司的PowerDesigner，这些工具软件能自动或辅助设计人员完成数据库设计过程中的很多任务，但使用起来还都属于规范法设计方法。

1.2.1数据库设计方法规范方法设计中著名的有新奥尔良（NewOrleans）方法，它将数据库设计分为四个阶段：需求分析（分析用户需求)、概念设计（信息分析和定义）、逻辑设计（设计实现）和物理设计（物理数据库设计）。其后，S.B.Yao等将数据库设计分为5个步骤。I.R.Palmer主张将数据库设计当成一步步的过程并采用一些辅助手段实现每一过程。基于E-R模型的数据库设计方法、基于3NF（第三范式）的设计方法和基于抽象语法规范的设计方法，都是在数据库设有一定的难度和复杂度。1.2.2数据库设计步骤需求分析阶段这一阶段是计算机人员（系统分析员）和用户共同收集数据库所需要的信息内容和用户对处理的要求进行分析，以书面形式确定下来，作为以后验证系统的依据。在分析用户需求时，要确保用户目标的一致性。需求分析是整个设计过程的基础，是最困难、最耗费时间的一步。需求分析做得不好，甚至会导致整个数据库设计返工重做。概念设计阶段根据需求分析的结果，形成独立于机器特点、独立于各个DBMS产品的概念模型（信息世界），用ER图来描述。数据库概念设计的基本方法将在1.3节中重点介绍。逻辑设计阶段将概念设计ER图转换成具体DBMS产品支持的数据模型，如关系模型（基本表），形成数据库的模式，并对数据进行优化处理。然后根据用户处理的要求，以及安全性的考虑，在基本表（TABLE）的基础上建立必要的视图（VIEW），形成数据库的外模式。1.2.2数据库设计步骤物理设计阶段在物理设计阶段，根据DBMS特点和处理的需要，对逻辑设计的关系模型进行物理存储安排并设计索引，形成数据库（DataBase）的内模式。数据库实施阶段运用DBMS提供的数据语言、工具及宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库，编制与调试应用程序，组织数据入库，并进行试运行。数据库运行和维护阶段数据库应用系统经过运行后即可投入正式运行。在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价、调整与修改。1.3任务3：数据库概念设计掌握具体数据库系统概念设计2掌握数据库概念设计的方法1任务目标：1.3.1数据库概念设计方法1.概念设计的一般步骤（1）初始化工程。这个阶段的任务从目的描述和范围描述开始，确定建模目标，开发建模计划，组织建模队伍，收集源材料，制定约束和规范。其中收集源材料是这个阶段的重点。通过调查和观察结果，由业务流程、原有系统的输入输出、各种报表、收集的原始数据形成基本数据资料表。（2）定义实体。实体集合的成员都有一个共同的特征和属性集，可以从收集的源材料—基本数据资料表中直接或间接标识出大部分实体。根据源材料名字表中表示物的术语及具有“代码”结尾的术语，如客户代码、代理商代码、产品代码等将其名词部分代表的实体标识出来，从而初步找出潜在的实体，形成初步实体表。（3）定义联系。根据实际的业务需求、规则和实际情况确定连接关系、关系名和说明，确定关系类型，即确定是标识关系、非标识关系（强制的或可选的）还是分类关系。如果子实体的每个实例都需要通过和父实体的关系来标识，则为标识关系，否则为非标识关系。在非标识关系中，如果每个子实体的实例都与而且只与一个父实体关联，则为强制的，否则为非强制的。如果父实体与子实体代表的是同一个现实对象，那么它们为分类关系。1.3.1数据库概念设计方法1.概念设计的一般步骤（4）定义主码。为实体标识候选码属性，以便唯一识别每个实体，再从候选码中确定主码。为了确定主码和关系的有效性，通过非空规则和非多值规则来保证，即一个实体的二个属性不能是空值，也不能在同一个时刻有一个以上的值。（5）定义属性。从源数据表中抽取说明性的名词开发出属性表，确定属性的所有者。定义非主码属性，检查属性的非空及非多值规则。此外，还要检查完全依赖函数规则和非传递依赖规则，保证一个非主码属性必须依赖于整个主码且仅仅是依赖于主码。以此得到至少符合关系理论的第三范式。（6）定义其它对象和规则。定义属性的数据类型、长度、精度、非空、默认值和约束规则等。定义触发器、存储过程、视图、角色、同义词和序列等对象信息。1.3.1数据库概念设计方法2.设计E-R图的过程（1）设计局部E-R图。局部E-R图设计从需求分析数据流图和需求文档出发确定实体和属性，并根据数据流图中表示的对数据的处理确定实体之间的联系。（2）综合成初步E-R图。局部E-R图设计完成之后，将所有的局部E-R图综合成全局概念结构。初步E-R图不仅要支持所有的局部E-R模式，而且必须合理地表示一个完善、一致的数据概念结构。一般可以使同一个实体只出现一次，进行两两合并，当然还要消除合并带来的一些属性、命名和结构的冲突，便可产生总体E-R图。（3）优化成基本E-R图。初步E-R图是在对现实世界进行调查研究之后综合出来的全局和整体概念模型，但并不一定是最优的。需要经过仔细分析找出潜在的数据冗余，再根据应用需求确定是否消除冗余的属性或者冗余的联系。1.3.2教务管理系统数据库概念设计1．需求分析（1）绘制教务管理部门组织结构图。组织结构是用户企业流程与信息的载体，对分析人员理解企业的业务、确定系统范围具有良好的帮助，取得用户的组织结构图，是需求分析步骤中的基础工作之一。1.3.2教务管理系统数据库概念设计1．需求分析（2）绘制系统用例图。通过收集资料，并对资料进行分析整理，绘制出教务管理系统用例图。拓展知识用例图属于建模语言UML的静态建模机制，主要用来图示化系统的主用事件流程，用来描述客户的需求，即用户希望系统具备的完成一定功能的动作——软件的功能模块，是设计系统分析阶段的起点，设计人员根据用户的需求来创建和解释用例图，用来描述软件应具备哪些功能及这些模块之间的调用关系。1.3.2教务管理系统数据库概念设计1．需求分析（1）绘制教务管理部门组织结构图。组织结构是用户企业流程与信息的载体，对分析人员理解企业的业务、确定系统范围具有良好的帮助，取得用户的组织结构图，是需求分析步骤中的基础工作之一。1.3.2教务管理系统数据库概念设计（3）了解系统功能需求。根据系统需求分析，教务管理系统完成的主要功能有学籍管理、教务管理、教材管理三部分。学籍管理：用于学生信息的添加、修改、删除。教务管理：包含成绩管理和课程管理两个子功能，分别用于成绩和课程添加、修改、删除。教材管理：用于教材信息的添加、修改、删除。（4）细读数据字典。针对教务管理系统的需求，通过对业务流程和数据流程的分析，总结出需要以下信息。学生信息：学号、姓名、性别、出生日期、专业等。课程信息：课程编号、课程名、学时、学分等。选课信息：学号、课程号、成绩等。教材信息：教材编号、教材名、出版社、价格等。1.3.2教务管理系统数据库概念设计2．数据库概念设计根据教务管理系统的需求分析，进行概念设计。定义实体。根据需求分析，找出数据实体。教务管理系统中存在学生、课程、教材三个实体。定义联系。根据需求分析，找出数据实体与实体间的联系。仔细分析可知，学生和课程之间存在选课的联系。一名学生可以选修多门课程，一门课程可以被多名学生所选修，那么学生和课程之间的选课联系是多对多的，并且派生出成绩作为联系的属性。课程和教材之间存在选用的联系。假设一门课程选用一种教材，一种教材可被多门课程所选用，那么教材和课程之间的选用关系是一对多。定义主码。根据需求分析，找出数据实体的主码。实体学生的主码为学号，实体课程的主码为课程编号。定义属性。根据需求分析，找出数据实体的属性。根据需求分析的数据字典可以得到实体学生有学号、姓名、性别、出生日期、专业等。实体课程有课程编号、课程名、学时和学分等。ER模型设计。1.3.2教务管理系统数据库概念设计学生选课局部ER图1.3.2教务管理系统数据库概念设计教师授课局部ER图1.3.2教务管理系统数据库概念设计教务管理系统综合ER图1.3.3图书管理系统数据库概念设计1.需求分析（1）图书管理部门组织结构图1.3.3图书管理系统数据库概念设计1.需求分析（2）图书管理系统用例图1.3.3图书管理系统数据库概念设计1.需求分析（3）了解系统功能需求。根据系统需求分析，图书管理系统完成的主要功能有图书信息管理、图书借阅管理、读者信息管理、读者类型管理四部分。图书信息管理：用于添加、修改、删除图书信息。图书借阅管理：用于添加、修改、删除读者借阅图书信息。读者信息管理：用于添加、修改、删除读者信息。读者类型管理：用于添加、修改、删除读者类型信息。（4）细读数据字典。针对图书管理系统的需求，通过对业务流程和数据流程的分析，总结出需要一下信息。图书信息：图书编