数据库系统基础知识

数据库技术部分

第一章数据库系统基础知识

第二章VFP编程基础第三章表与数据库操作

第四章查询与视图第五章数据库应用系统设计第一章数据库系统基础知识

本章教学计划

目的：掌握数据、数据库管理系统等基本概念，掌握关系型数据库的模型、设计原则方法等，了解VisualFoxPro的基础知识

重点：关系模型及其运算、关系数据库设计难点：关系运算、关系数据库设计

课时：课堂讲授4课时本章纲要

1.1数据库系统概述

1.4

VisualFoxPro帮助

1.2

VisualFoxPro

系统简介

1.3VisualFoxPro项目管理器数据库的地位数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支。数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透。数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志。数据(Data)描述事物的符号记录数据库(Database)数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。数据库管理系统(DBMS)位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件数据库系统(DBS)在计算机系统中引入数据库后的系统构成数据：描述客观事物的特性及其相互联系的各类符号集合。课程中特指可以被计算机接受、存储和处理的符号集合。

数据种类：文本数据和多媒体数据。

文本：数字、字母、文字等

多媒体：图像、影像、声音、动画等

数据特点：与数据语义密不可分。1.1数据库系统概论

1.1.1数据处理基本概念数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。例如100是一个数据语义1：学生某门课的成绩语义2：某人的体重语义3：计算机学院2004级学生人数语义4：请同学给出……1.1.1数据处理基本概念

信息：经过加工处理后对数据接收者来说有价值的数据。

数据处理：对各种数据的进行收集、整理、组织、存储、维护、计算、检索、统计和传输的过程。通常也称为信息处理。1.1.1数据与数据处理基本概念例如：班主任想知道班上同学英语整体水平一组数据每个同学英语成绩平均成绩优秀率、不及格率加工信息1.1.2

数据处理技术发展历程1、人工管理阶段（1956以前）特点:(1)数据不独立

它是程序的组成部分。数据的传输和使用由程序控制完成。数据也不保存，用时随程序一起全部送入内存，用完之后全部撤出计算机。(2)程序间数据大量重复应用程序1数据1求平均分班级英语成绩程序与数据的关系求及格率班级英语成绩求优秀率班级英语成绩2、文件系统管理阶段（1956~1970）应用程序1应用程序2应用程序n物理文件1物理文件2物理文件n文件系统程序与数据的关系2、文件系统管理阶段（1956~1970）求班平均求班优秀率求个人平均班英语成绩班数学成绩个人各门成绩文件系统程序与数据的关系特点：数据与程序有一定的独立性，数据结构受应用程序制约，数据冗余度大、共享性差。3、数据库管理阶段（1970~）特点：解决了数据冗余和数据独立性问题，由数据库管理系统集中管理所有数据，从而实现了数据共享。应用程序1应用程序2应用程序N数据库管理系统DBMS数据库DB程序与数据的关系表1.1数据管理技术三个阶段的比较人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段背景应用背景科学计算科学计算、管理大规模管理硬件背景无直接存取存储设备磁盘、磁鼓大容量磁盘软件背景没有操作系统有文件系统有数据库管理系统处理方式批处理联机实时处理、批处理联机实时处理、分布处理、批处理特点数据管理者用户（程序员）文件系统数据库管理系统数据面向对象某一应用程序某一应用现实世界数据共享程度无共享，冗余度极大共享性差，冗余度大共享性高，冗余度小数据的独立性不独立，完全依赖于程序独立性差具有高度物理独立性和一定的逻辑独立性数据的结构化无结构记录内有结构、整体无结构整体结构化，用数据模型描述数据控制能力应用程序控制应用程序控制数据库管理系统提供数据安全性、完整性、并发控制和恢复数据库技术：用于解决大量数据的有效管理、存储和利用的相关技术，是计算机科学技术的一个重要分支。数据库技术基本概念：数据库、数据库应用系统、数据库管理系统及数据库系统。应用程序1应用程序2应用程序N数据库管理系统DBMS数据库DB程序与数据的关系1.1.2

数据库技术1.数据库长期储存在计算机存储设备里、有组织的、可共享的大量相互关联数据文件的集合。这些数据文件特点：■结构性，冗余最小■共享性■独立性高，可扩展1.1.2

数据库技术数据库应用系统应用开发工具数据库管理系统操作系统用户数据库用户用户数据库管理员2.数据库管理系统数据库管理系统位于用户与操作系统之间的一层系统软件，帮助用户在计算机上建立、使用和维护数据库。在操作系统支持下工作，是数据库系统的核心。数据库管理系统主要功能：■数据库定义功能提供数据定义语言（DDL），定义数据库结构描述

数据与数据之间联系，建立、修改和删除数据库。■数据库操作功能提供数据操作语言(DML)，实现数据库数据的检索、

插入、修改和删除。■数据库控制和管理功能保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用；发生故障后的系统恢复等。■数据的组织、存储和管理■其他功能DBMS与网络中其它软件系统的通信两个DBMS系统的数据转换异构数据库之间的互访和互操作数据库应用系统应用开发工具数据库管理系统操作系统用户数据库用户用户数据库管理员3.数据库应用系统是指系统开发人员利用数据库相关资源开发出来，面向某类实际应用的应用软件系统。如图书管理系统■VisualFoxpro关系数据库开发系统VisualFoxpro=数据库管理系统+应用开发工具4.数据库系统(1)、定义与组成

数据库系统是引入数据库技术后的计算机系统。由计算机系统、数据库及其描述机构、数据库管理系统、应用系统和有关人员组成的具有高度组织性的总体。数据库系统层次示意图数据库应用系统操作系统数据库硬件最终用户数据库管理员程序员1.1.2

数据库技术数据库管理系统数据库应用系统应用开发工具数据库管理系统操作系统用户数据库用户用户数据库管理员数据库系统数据库系统

(1)、定义与组成1.1.2

数据库技术(2)数据库系统的有关人员

数据库系统的有关人员包括最终用户、数据库应用系统开发人员和数据库管理员。

数据库应用系统开发人员是负责应用系统、数据库的分析、设计与开发的人员。数据库管理员DBA是管理、维护数据库系统的人员，起着联络数据库系统与用户的作用。大型数据库系统，一般配备专职DBA，微型机数据库系统，DBA一般由用户自己承担。

最终用户是通过数据库应用系统的界面来使用数据库系统的人员。4.数据库系统数据库应用系统应用开发工具数据库管理系统操作系统用户数据库用户用户数据库管理员数据库系统(3)数据库系统的有关人员数据库开发人员5数据库系统的特点1、采用特定的数据模型，实现数据共享

2、减少数据冗余，增强了数据一致性。3、具有较高的数据独立性

4、增强了数据安全性和完整性保护1.1.2

数据库技术1.1.3新型数据库系统介绍分布式数据库系统多媒体数据库系统实时数据库DBMS1DBMSiDB1DBiDDBMS….分布式数据库系统框图数据模型是对实体（客观事物、抽象事物）及实体间联系的数据描述。在数据库系统中指数据的组织方式。1.1.4数据模型数据库中数据模型应满足三个条件：(1)能比较真实地模拟现实世界；(2)容们理解；(3)便于在计算机上实现。实体名（属性名1，属性名2，‥

‥

‥属性名n）(02，男，电气06-3，23‥

‥

‥)学生(学号，性别，班级，年龄‥

‥

‥)常用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型三种。（1）层次模型用树形结构表示数据及其联系的数据模型称为层次模型。体间的联系是层次模型。例如，一个学校的机构间就是一个层次模型。1.1.4数据模型特点：（1）有且仅有一个结点无父结点，（2）其它结点有且仅有一个父结点。图1-6数据的层次模型1999级2000级2001级计算机系电子系管理系学校教师行政人员学生专业课教师数据的层次模型2006级2007级2008级信电系工商系建工系院教师行政人员学生基础课教师2005级（1）层次模型（2）网状模型用链接指针表示数据及其联系的数据模型称为网状模型。网状模型的结点间可以任意发生联系，因而能够表示各种复杂的联系。例如学院就是一个网状模型。数据的网状模型行政院系教师学生基本特点：实体之间允两种或多于两种的联系（3）关系模型用由行与列构成的二维表表示数据及其联系的数据模型称为关系模型。关系模型有如下优点：

数据结构单一关系规范化，并建立在严格的理论基础上概念简单，操作方便支持关系模型的数据库管理系统称为关系数据库管理系统，在实际中应用广泛。部门–员工–工资关系模型数据库支持的数据模型是通过层层抽象得到。1.1.4数据模型数据库设计人员数据库设计人员现实世界客观事物概念世界概念模型数据世界数据模型信息化抽象数据化抽象数据库物理模型具体实施例：实体－联系模型，语义模型

也叫逻辑模型

机器世界DBMS自动完成院人员：教师、学生、行政机构：信电系、金融系…..

层次、网状、关系实体－联系模型（Ｅ－Ｒ模型）用符号和文字描述的客观事物的联系。实体名属性名联系名实体间联系的类型一对一一对多多对多学系主任任职１１学系教师任职１m教师班级教学mn教学学系教师任职名称主任工号性别班级名称人数1.1.5关系数据库

关系数据库是支持关系数据模型的数据库系统，现在普遍使用的数据库系统都是关系数据库系统。1、关系数据库术语关系一个关系就是一表。通常将一个没有重复行和重复列的二维表看成一个关系，每个关系都有一个关系名。在VisualFoxPro中，一个关系对应于一个表文件，其扩展名为.dbf。1.1.5关系数据库

1、关系数据库术语关系描述格式关系名（属性名1，属性名2，‥

‥

‥属性名n）在VFP中以下表结构表示关系表名（字段名1，字段名2，‥

‥字段名n）员工表的关系模式可以表示为：员工表（员工编号、姓名、性别、婚否、职称、工作日期、部门编号、工资级别、每一列不可再分列取值范围称为域不允相同的行或相同的列每一行称为一条记录(实体、元组)每一列称为一个属性或字段第一行称为字段名员工表（员工编号、姓名、性别、婚否、职称、工作日期、部门编号、工资级别、记录(record)

二维表的每一行在关系中称为记录，或者成为元组、实体，是用于描述一实体相关属性值的集合。属性（字段field）

二维表的每一列在关系中称为属性。每个属性都有一个属性名，属性值是各个元组属性的取值。在VisualFoxPro中，一个属性对应表中一个字段，属性名对应字段名，属性值对应于各个记录的字段值。域

属性的取值范围称为域。域作为属性值的集合，其类型与范围是由属性的性质及其所表示的意义确定。同一属性只能在相同域中取值。1、关系数据库术语关键字关系中能惟一区分、确定不同记录的属性或属性组合，称为该关系的一个关键字。单个属性组成的关键字称为单关键字，多个属性组合的关键字称为组合关键字。要强调的是，关键字的属性值不能取“空值”，空值即不能确定的值。1、关系数据库术语主关键字若在多个关键字中选定一个作为当前唯一标识记录的依据，则该关键字称为的主关键字。关系中主关键字是惟一的。候选关键字除去主关键字外，剩余的关键字称为候选关键字。外部关键字

某关系中某个属性或属性组合并非关键字，但却是另一个关系的主关键字，称此属性或属性组合为本关系的外部关键字。关系之间的联系是通过外部关键字实现的。1、关系数据库术语主关键字：员工编号候选关键字：姓名+工作日期（组合关键字）外部关键字：部门号，部门表的主关键字部门(部门号，部门名称，负责人，联系电话)

关系必须规范化，属性不可再分割，表中每一列属性都不能再细分。在同一关系中不允相同的字段名。不允复的列。在同一关系中行、列次序无关紧要。行行次序交换、列列次序交换不会改变关系模式。一关系中不能有相同的记录，即冗余。2、关系性质1.1.5关系数据库

未规范化的关系会出现数据冗余、存储异常(插入、删除、更新)部门–员工–工资关系模型工资管理库中表之间的关系数据库应用系统应用开发工具数据库管理系统操作系统用户数据库用户用户数据库管理员数据库系统数据库技术：用于解决大量数据的有效管理、存储和利用的技术功能：数据的独立性、安全性、完整性和共享性元素名称：记录、属性（字段）、字段名关系规范化：属性不可再分、字段名不能相同记录不能相同，次序无关，

主键不能为空等主关键字：员工编号候选关键字：姓名+外部关键字：部门号，部门表的主关键字部门(部门号，部门名称，负责人，联系电话)3、常用关系运算

选择、投影和联结（1）选择：选择运算是从表中查找符合指定条件的记录构成新表的操作。从行的角度水平抽取。（2）投影：从表中选取若干个属性组成新表的操作。从列的角度垂直分解。1.1.5关系数据库

3、常用关系运算

选择、投影和联结（3）联接：将两个表中的若干属性拼接成一个新表的操作，对应的新表中，包含满足联接条件的所有记录。联接运算是表的横向结合。1.1.5关系数据库

职工（职工号，姓名，性别，部门号，职称¨¨）新表（职工号，姓名，职称，基本工资，奖金）联结条件：职工.职工号=工资.职工号工资（职工号，姓名，基本工资，奖金，津贴¨¨）3、常用关系运算

选择、投影和联结（3）联接：将两个表中的若干属性拼接成一个新表的操作，对应的新表中，包含满足联接条件的所有记录。联接运算是表的横向结合。1.1.5关系数据库

职工（职工号，姓名，性别，部门号，职称¨¨）部门（部门号，部门名称，部门电话，负责人）新表（职工号，姓名，性别，部门名称）联结条件：职工.部门号=部门.部门号4、关系的完整性约束

关系完整性是为保证数据库中数据的正确性和相容性，对关系模型提出的某种约束条件或规则。完整性通常包括实体完整性、域完整性和参照完整性。其中实体完整性和参照完整性，是关系模型必须满足的完整性约束条件。1.1.5关系数据库

（1）实体完整性（行）指表中的主关键字不能取“空值”。表中记录要满足用户定义记录有效性约束。（2）域完整性（列）

字段有效性约束。（3）参照完整性（表间关系）定义建立关系之间联系的主关键字与外部关键字引用的约束条件4、关系的完整性约束

职工（职工号，姓名，性别，部门号，职称¨¨）部门（部门号，部门名称，部门电话，负责人）1.1.6关系数据库设计步骤

1、设计原则（1）概念单一

一表只能描述一个实体或者实体间的一种联系。（2）避免各表中出现重复字段，反映与其他表联系的外部关键字除外。（3）表中的字段是最小基本元素，字段值尽量都是原始数据。特殊情况下可有计算字段，但必保证数据同步更新。（4）用外部关键字保证关联表之间的联系。职工（职工号，姓名，性别，部门号，职称¨¨）工资（职工号，姓名，基本工资，奖金，津贴,实发工资）1.1.6关系数据库设计步骤

需求分析确定需要的表确定表所需字段确定联系优化设计2、设计步骤需改进(1)．需求分析根据实际情况，分析数据需求与处理需求，确定数据库的设计目的，确定数据库中需要存储哪些信息及建立哪些对象。职工信息管理系统管理工资反映职工信息管理图书反映部门信息1.1.6数据库设计步骤

3、设计举例(2)．确定数据库中需要的表确定数据库中的表就是把需求信息划分为各个独立的实体，每个实体设计为数据库中的一个表。如职工表、图书表、工资表、部门表等。每个表只能包含关于一个实体的的信息，每个表必须具有关系数据库的特点。职工数据管理系统职工工资图书部门3、设计举例部门职工从属借阅图书工资领取(3)．确定表中需要的字段确定在每一个表中需要存储的字段，字段的数据类型和主关键字，即建立表的结构。确定字段时应注意以下几点：（1）每个字段要直接与实体相关。（2）字段必须是原始数据，数据是不可再分项（3）每个表必须有主关键字。职工（职工号，姓名，性别，部门号，职称¨¨）部门（部门号，部门名称，部门电话，负责人）工资（职工号，基本工资，奖金，津贴¨¨）图书（图书编号，分类号，书名，¨¨）3、设计举例(4)．确定表间关系数据表之间的关系有三种：a.一对一关系一对一关系是指A表中的一条记录只能对应B表中的一条记录，并且B表中的一条记录也只能对应A表中的一条记录。例如职工表与工资表。职工（职工号，姓名，性别，部门号，职称¨¨）工资（职工号，基本工资，奖金，津贴¨¨）2、设计步骤职工工资领取１１AB(4)．确定表间关系b.一对多关系一对多关系是指A表中的一条记录能对应B表中的多条记录，但是B表中的一条记录只能对应A表中的一条记录。例如部门表与职工表，职工表中的部门号起连接作用。职工（职工号，性别，部门号，职称¨¨）部门（部门号，部门名称，部门电话，负责人）2、设计步骤部门职工从属１nABc.多对多关系多对多关系是指A表中的一条记录能对应B表中的多条记录，而B表中的一条记录也可以对应A表中的多条记录。例如职工表与图书表之间。为了避免重复存储，又要保持多对多的关系，可以建立一（纽带表），把多个多对多联系分为两个一对多的联系，例如建立借阅表。职工（职工号，姓名，性别，部门号，职称¨¨）图书（图书编号，分类号，书名，¨¨）借阅（职工号，图书编号，借阅日期）1.1.6数据库设计步骤

2、设计步骤职工图书借阅mnAB(5)．优化设计重新检查设计方案，找出任何可能存在的不足之处，并进行及时的修改。1.1.6数据库设计步骤

3、设计举例职工数据管理系统职工工资图书部门部门职工从属借阅图书工资领取借阅１n１１nm（5）优化设计职工（职工号，姓名，性别，部门号，职称¨¨）部门（部门号，部门名称，部门电话，负责人）工资（职工号，基本工资，奖金，津贴¨¨）图书（图书编号，分类号，书名，¨¨）借阅（职工号，图书编号，借阅日期）职工数据管理系统职工工资图书部门部门职工从属借阅图书工资领取借阅１n１１nm1、VFP是什么？（1）VFP是运行于WindowsNT平台的32位关系数据库开发系统。（2）VFP是桌面数据库(小型数据库)开发系统。（3）VFP支持面向过程和面向对象编程。总体特点：可以快速方便的开发桌面数据库应用系统。等同软件：Access（VBA语言）1.2.1VisualFoxPro介绍1.2

VisualFoxPro6.0系统简介

1、VFP是什么？（4）VFP开发的数据库应用系统举例应用程序=人机界面+数据库后台+报表+其他VFP相应开发工具：数据库设计工具编程环境菜单、窗体、表单、报表设计工具1.2.1VisualFoxPro介绍主流DBMS产品Oracle:使用最为广泛的大型关系数据库DB2:IBM公司Sybase:Sybase公司MS-SQLSERVER:微软公司，适用于Windows平台Mysql:代码开源的小型数据库Access:MSOffice套件的组件之一，属于小型可视化的关系数据库。VisualFoxpro2、用户界面1.2.1VisualFoxPro介绍VisualFoxPro启动界面系统菜单工具栏主窗口状态栏命令窗口“工具栏”对话框2、用户界面1.2.1VisualFoxPro介绍3、VisualFoxPro操作方式VisualFoxPro系统为用户提供了几种操作方式，用户可以根据需要选择合适的操作方式。菜单操作方式系统的能可以通过菜单操作来实现，以直观、简便、可视化方式完成对系统的操作。菜单方式的优点是直观、操作简单，但操作环节多，操作环节多，步骤繁琐，因而速度较慢，效率不高。1.2.1VisualFoxPro介绍命令操作方式命令操作是在命令窗口中逐条输入命令，直接操作指定对象的操作方式。命令操作优点是能够直接使用系统的各种命令和函数，有效操纵数据库。但是用户与机器交互多，导致执行速度慢。程序工作方式程序工作方式是将命令序列存入程序文件，用户需要时，只要运行程序文件就可实现程序功能。程序工作效率高，而且程序逻辑可重复执行。通过运行程序，为用户提供友好的操作界面，以达到操作目的。3、操作方式1.2.1VisualFoxPro介绍1.2.2VisualFoxPro的用户界面1、系统菜单VisualFoxPro6.0的菜单栏中共有八个系统菜单。（1）“文件”菜单该菜单包括新建、打开、保存、另存、关闭等操作。其中“新建”命令可以创建不同类型的文件。（2）“编辑”菜单该菜单包括撤消、重做、剪切、复制、粘贴、选择性粘贴等操作，主要提供编辑功能。（3）“显示”菜单该菜单是一个菜单项个数会动态变化的菜单。刚进入VisualFoxPro6．0，只有“工具栏”一项，随着操作的不同具有不同的菜单项。（4）“格式”菜单该菜单用来控制文本的显示效果，包括改变字体和字体大小、改变行间距、文本行的缩进、设置成注释或撒消注释等操作。（5）“工具”菜单该菜单用于设置系统选项、运行向导、跟踪和调试源代码等。“向导”命令可以提供给用户各种向导。运行“代码范围分析器”命令，用于记录程序执行情况的代码范围、日志文件。“选项”对话框（6）“程序”菜单该菜单用于运行查询、报表、标签、程序等文件以及对程序文件的编译等。（7）“窗口”菜单该菜单用于排列和管理多个窗口，包括操纵窗口、激活命令窗口和其他窗口。（8）“帮助”菜单如果安装了VisualStudio6．0中的产品MSDN(或选择安装了其中的VisualFoxPro6．0部分)，就可使用“帮助”菜单中的各项，并支持在任意时刻按下F1键以获取联机帮助。2、工具栏

VisualFoxPro6.0提供具。选择“显示”菜单中“工具栏”命令将打开“工具栏”对话框。用户可以在这个对话框中选择要使用的工具栏。系统默认显示“常用”工具栏，其他工具栏在用户进行相关操作时才被自动打开或由用户选择后打开。“工具栏”对话框3、命令窗口（1）命令窗口的打开与隐藏

VisualFoxPro启动后，命令窗口被自动设置为活动窗口，在窗口左上角出现插入光标，等待用户键入命令。