第一章 数据库基础.ppt

1、第一章 数据库基础,2020/8/5,第一章 数据库基础,Contents,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.1 数据、信息与数据处理,1.1.1 数据与信息,信息：事物状态及运动方式的反映。 数据：指存储在某一媒体上能够被识别的符号。 数据是具象的，而信息是抽象的；数据承载信息，信息符号化即是数据。 信息不随它数据形式的不同而改变。 数据的形式多样，有类型的区分。,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.1 数据、信息与数据处理,1.1.2 数据处理（信息处理） 数据处理：将各种类型的数据转换成信息的过程。,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.2 数据管理技术的发展,数据管理

2、技术的发展与计算机软硬件的发展息息相关,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.2 数据管理技术的发展,人工管理阶段 主要特点： 数据没有独立性，数据与程序相互依赖。 数据冗余度极大且不能长期保存。 数据不能共享，从而导致了冗余。 没有专门的管理软件,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.2 数据管理技术的发展,文件管理阶段 主要特点： 数据没有完全独立。 数据冗余度依然较大。 数据的共享性较差。 数据不能被集中管理。,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.2 数据管理技术的发展,数据库系统 主要特点： 实现了数据的结构化。 实现了数据共享。 实现了数据独立。 实现了数据统一控制。,

3、2020/8/5,第一章 数据库基础,1.3 数据库系统基本概念,数据库（Data Base，DB） 按一定的组织形式存储在一起的相互关联的数据集合。 其中的数据是按照某种数据模型组织起来的。数据库不仅包含数据本身，还包括相关事物之间的联系。 数据库具有数据的结构化、独立性、共享性、冗余量小、安全性、完整性和并发控制等基本特点。,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.3 数据库系统基本概念,数据库管理系统（Data Base Management System，DBMS） 负责数据库的定义、建立、操纵、管理和维护的一种计算机软件，是数据库系统的核心部分。 常见的数据库管理系统,2020/8

4、/5,第一章 数据库基础,1.3 数据库系统基本概念,数据库应用系统（Data Base Application System，DBAS） 是在DBMS支持下根据实际问题开发出来的数据库应用软件。一个DBAS通常由数据库和应用程序两部分组成，它们都需要在DBMS支持下开发。 数据库系统（Data Base System，DBS） 指计算机系统引入数据库后的系统构成，是一个具有管理数据库功能的计算机软硬件综合系统。,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.3 数据库系统基本概念,数据库系统的组成,开发人员,理解系统组成之余，也要注意几个各部分的包含层次。,DBA,DBS,DBAS,DB,DBM

5、S,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.3 数据库系统基本概念,数据库系统的数据模式,数据库系统的三级模式是数据的三个级别的抽象，使用户能够逻辑地、抽象地处理数据而不必关心数据在计算机中的表示及存储。,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.3 数据库系统基本概念,数据库系统可分为三级模式，从外到内依次为外模式、模式和内模式。 内模式：内模式又称为存储模式，是对数据库物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。一个数据库只有一个内模式。 模式：模式也称逻辑模式或概念模式，是对数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。一个数据库只能有一个模式。 外模式

6、：外模式又称子模式或用户模式，是数据库用户和数据库系统的接口，是数据库用户看到的数据视图，是对数据库中局部数据的逻辑结构和特征的描述，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。一个应用程序只能有一个外模式，一个数据库可以有多个外模式。,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.3 数据库系统基本概念,为了实现三级模式的联系和转换，数据库管理系统在三级模式之间提供了两层映像：外模式/模式映像和模式/内模式映像。从而实现数据独立性。 模式/内模式映像：定义数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。当数据库的物理存储结构改变时，只需要修改模式与内模式之间的对应关系，即可保持模式不变，实现数据和程序的物理独立

7、性。 外模式/模式映像：定义外模式与模式之间的对应关系。当数据库的全局逻辑结构改变时，只需要修改外模式与模式之间的对应关系，而不必修改局部逻辑结构，即保证外模式不变，从而相应的应用程序也不必修改，实现数据和程序的逻辑独立性。,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.4 数据模型,数据模型是对现实世界数据特征的抽象，是用来描述数据的结构和联系的一组概念和定义，是数据库的核心内容，分为概念数据模型和逻辑数据模型两个层次。 总结两个核心,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.4 数据模型,概念数据模型是面向客观世界、面向用户的模型。实体联系（E-R）模型是常用的概念模型。 E指实体（Entit

8、y）：客观存在并可相互区分的事物称为实体。例如，一个学生、一门课程、一支铅笔、一部电影、一个部门等都是实体。（客观世界是由实体组成的） 属性（Attribute）：实体的特性成为属性。一个实体可以由若干属性刻画，属性的取值称为属性值。 R指联系（Relationship）：联系是实体集之间关系的抽象表示，是对实现世界中事物之间关系的描述。 （实体之间是必然有联系的） 联系抽象后可归结为一对一（1:1）、一对多（1:n）、多对多三种联系（n:m）,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.4 数据模型,E-R图中规定： 用矩形表示实体（等同于表） 用椭圆形表示实体的属性（等同于表中字段） 用菱形

9、表示实体联系（等同于外键） 用直线连接各个形状，对于实体间的关系，还要在直线旁进行标注,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.4 数据模型,例1-1：画出学生选课子系统E-R图 学生（学号，姓名，性别，身份证号，班级） 课程（课程号，课程名，课时数，学分） 选课（学号，课程号，上课地点，上课时间）,学生,学号,姓名,性别,身份证号,学号,选课,上课地点,上课时间,学号,课程号,M,N,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.4 数据模型,教务管理系统E-R图,补充作业：画出学生住宿子系统的E-R图 提示：该系统可由学生、宿舍两实体组成；实体的属性及实体间的联系自己定义。,2020/8/5

10、,第一章 数据库基础,1.4 数据模型,逻辑数据模型是一种面向数据库系统（面向计算机系统）的模型，主要用于DBMS的具体实现。常见的逻辑数据模型包括层次模型、网状模型和关系模型等。,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.4 数据模型,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.4 数据模型,注意：一个关系就是一张二维表；而一张二维表不一定是一个关系。,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.5 关系数据库,关系数据库是依照关系模型设计的若干二维数据表文件的集合。在Visual FoxPro中，一个关系数据库由若干个数据表组成，每个数据表又是由若干个记录组成，每个记录由若干个数据项组成。一个

11、关系的逻辑结构就是一张二维表。这种用二维表的形式表示实体和实体之间联系的数据模型称为关系数据模型。,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.5 关系数据库,关系：一个关系就是相关数据组成的一个二维表。每个都有一个关系名，即表名，如学生表、课程表。如前图 元组：二维表中水平方向的行称为元组，每一行是一个元组。在Visual FoxPro中，一行称为一个记录。如图 属性：二维表中垂直方向的列称为属性，每一列有一个属性名。在Visual FoxPro中，一列称为一个字段。如图 域：指表中属性的取值范围。Visual FoxPro中，一个字段的取值范围通过一个字段的宽度定义。 分量：元组中的一个属性

12、值。如图,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.5 关系数据库,候选码：表中的某个属性或属性组合，其值可惟一确定一个元组。一个关系可以有多个候选码。如图 主码（主关键字）：从候选码中，选择一个作为主码。一个关系只有一个主码。如图 外码（外关键字）：如果关系中的一个属性不是本关系的主码或候选码，而是另外一个关系的主码或候选码，则该属性称为外码。如下图,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.5 关系数据库,在这两张表中，“书目编号”字段是图书库存表的主码，而是图书销售表的外码,在这两张表里，哪个属性是主码，哪个属性是外码？,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.5 关系数据库,主属性：

13、包含在任何一个候选码中的属性。如图 非主属性：不包含在任何候选码中的属性。如图 关系模式：对关系的描述。一个关系模式对应一个关系的结构。其格式为： 关系名（属性名1，属性名2，属性名3，属性名n）,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.5 关系数据库,1.5.2 关系规范化 关系规范化的目的是为了消除数据依赖中不合适的部分，是每张表具有独立的属性，同时又依赖于共同的关键字。 根据满足规范的条件不同，可以划分为6个等级，通常在解决一般性问题时，只要把数据表规范到第三个范式标准就可以满足需要。 第一范式：在一个关系中消除重复字段，且各字段都是不可再分的基本数据项。 第二范式：若关系模型属于第一

14、范式，且关系中所有非主属性完全依赖于码。 第三范式：若关系模型属于第二范式，且关系中所有非主属性直接依赖于码。,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.5 关系数据库,1.5.3 关系运算 为满足实际需要，经常需要对关系进行特定的关系运算操作。基本的关系运算有选择、投影和连接三种。关系运算的结果仍然是一个关系。 选择运算：从关系中找出满足条件的元组（记录）。选择运算是一种横向的操作。结果的结构与原结构相同。如图 投影运算：从关系中选取若干个属性组成一个新的关系。投影运算是一种纵向操作。如图 连接运算：将两个关系通过共同的属性名（字段名）连接成一个新的关系。连接运算可以实现两个关系的横向合并，在新的关系中反映出原来两个关系之间的联系。,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.5 关系数据库,1.5.4 关系数据库（自学） 1.5.5 关系完整性 数据库系统在运行的过程中，经常出现数据输入错误、程序错误、使用者的误操作、非法访问等问题，易造成数据错误或混乱，为保证数据的正确有效，需要建立完整性的约束机制来加以控制。 关系的完整性是指关系中的数据及具有关联关系的数据间必须遵循的制约条件和依存关系，以保证数据的正确性、有效性和相容性。关系的完整性主要包括实体完整性、域完整性和参照完整性。,2020/8/5,第一章 数据库基础,1.5 关系数据库,实体完整性是指关系中