数据库技术及应用课件.ppt

1、数据库技术及应用,矿物2007,学习内容：,1、掌握数据库相关的基本概念 2、了解数据管理技术发展的各个阶段 3、了解数据库管理系统的发展 4、掌握数据库系统的体系结构,第一章 绪 论,1.1 基本概念,1.数据,2.数据库,5.数据库系统,3.数据库管理系统,4.数据库应用系统,DB,DBMS,应用程序1,应用程序2,用户1,用户2,图1.1 数据库系统构成,DBA,开发工具,程序员,系统分析员,学生信息， 课程信息,Oracle数据库,学生管理程序,教务管理程序,学生处,教务处,图1.1 数据库系统构成,DBA,VB程序,程序员,系统分析员,数据库,操作系统,DBMS，开发工具软件,应用程

2、序,图1.2 数据库的软硬件结构,硬件,DB,1.2数据管理技术发展过程,人工管理阶段,文件系统阶段,数据库系统阶段,程序1,程序2,程序n,数据1,数据n,数据2,图1.4 人工管理阶段程序与数据间的联系,程序1,程序2,程序n,文件1,文件n,文件2,存取方案,图1.5 文件系统阶段程序与数据间的联系,DBMS,数据3,数据1,数据2,程序1,程序2,程序n,图1.6 数据库系统阶段程序与数据间的联系,图1.7 文件记录学生信息,F1,F2,F3,F1 学生处,F2 教务处,F3 卫生院,图1.8 数据库记录学生信息,图1.9 单用户结构数据库体系结构,图1.10 主从式结构数据库体系结构

3、,DB,DB,图1.11 分布式结构数据库体系结构,DB,网络,DB,客户机,服务器,图1.12 集中式客户机/服务器结构数据库体系结构,DB,客户机,服务器,图1.13 分布式客户机/服务器结构数据库体系结构,DB,图1.15 三级模式结构,图书信息,作者著书信息,出版社出书信息,外模式,模式,内模式,图1.16 三级模式结构例子,第三章 实体联系模型,学习目标,掌握数据概念模型的相关概念及其E-R模型表示方法；掌握 数据模型概念及其组成要素；了解常用的三种数据模型；掌握 关系模型及其基本概念；掌握关系代数的运算。,学习重点,数据及其三要素；概念模型及其E-R表示方法；关系模型 基本概念；关

4、系的基本运算。,学习难点,概念模型的E-R表示方法；关系的基本运算。,2.1 概念模型,2.1.1 基本概念,1.实体,2.属性,3.码,4.域,5.实体型,6.实体集,2.1.2 实体之间联系,1.两个实体集之间的联系,（1）1:1 联系,（2）1:n 联系,（3）m:n 联系,班长,任职,班级,1,1,班级,学习,学生,1,n,学生,选修,课程,m,m,2.两个以上实体集间的联系,（1）1:1 联系,学生,拥有,身份证,1,1,学生证,1,（2）1:n 联系,教师,指导,毕业生,1,m,设计题目,n,（3）m:n 联系,厂家,生产,产品,m,n,零件,p,3. 实体内部的联系,夫妻,人,（

5、1）1:1 联系,（2）1:n 联系,（3）m:n 联系,1,1,父子,人,1,n,选修课,课程,m,n,2.1.3 概念模型表示方法（E-R模型法),教师,开课,学生,课程,选修,教师号,职称,性别,姓名,学号,姓名,性别,年龄,分数,课程号,课程名,选课管理E-R图,m,n,n,m,讲授,m,n,练习题：,1、某大学下设若干学院，每个学院有多个系，每个系 有多名教师，每名教师都属于且只能属于一个系。一个 教师可以参与一个或多个横向或纵向项目，每个项目只 有一个负责人，同一个项目可以有多个教师参与，教师 也可以不参与任何一个项目。学院的信息包括编号、名 称、人数和建立日期等，系的信息包括系名

6、，系的人数 和联系电话等。教师的信息包括工作证号、姓名、性别 、年龄、职称、学位和家庭住址等。项目的信息包括编 号、题目、开始日期、时限、经费等。,2、某大学一学院的教务科记录着本学院可以开设的所有课程信息，包括编号、名称、学时、学分等。每个课程有零门或多门先修课程，一个课程也可以作为零门或多门其他课程的先修课程。每门课程可以作为一个整体讲授，也可以分成几个主题分别讲授。每个主题的信息包括主题编号、名称、学时数等。 3、大学里的每个研究生和博士生都有自己的导师，研究生的导师可以是副教授或教授，博士生的导师必须是教授。不是所有教授或副教授都带研究生或博士生。研究生的信息包括学号、姓名、年龄、录取

7、类别等，博士生的信息包括学号、姓名、性别、年龄、婚姻状况和是否在职等。教授的信息包括工作证号、姓名、年龄、性别、是否博导、晋升日期等，副教授的信息包括工作证号、姓名、年龄等。,5.3.1 关系代数,1. 选择运算,学生（学号，姓名，性别，年龄，院系号）,2. 投影运算,3.并运算( rUs),r,s,r,s,rUs,4.笛卡尔积( rs),r,s,rs,学生表,课程表,学生表X课程表,5、差（rs),6.交 rs,R,S,r,s,rs,7. 连接运算,r,s,r.院系号=s.院系号,r,s,（1） 连接,r,s,r,s,r.院系号 s.院系号,r,s,r,s,r.成本=s.售价,（2）自然连接

8、,r,s,8、外连接,学生表 r,选课表 s,r.学号=s.学号,（1）左连接,（2）右连接,学生表 r,选课表 s,r.学号=s.学号,（3）全连接,学生表 r,选课表 s,r.学号=s.学号,练习题,一、选择题：,1、通常所说的数据库系统（DBS）、数据库管理系统（DBMS）和数据库 （DB）三者之间的关系是 （ ）,A、 DBMS包含DB和DBS B、 DB包含DBMS和DBS C、 DBS包含DBMS和DB D、三者无关,2、在数据库的三级模式结构中，描述数据库全局逻辑结构和特性的是：,A、 外模式 B、 内模式 C、 存储模式 D、模式,3、一般的，一个数据库系统的外模式：,A、 只

9、能有一个 B、 最多只能有一个 C、 至少两个 D、可以有多个,4、模式和内模式：,A、 只能有一个 B、 最多只能有一个 C、 至少两个 D、可以有多个,5、DBMS是：,A、 操作系统的一部分 B、 在操作系统支持下的系统软件 C、 一种编译程序 D、应用程序系统,6、下列3个模式之间存在的映像关系正确的是：,A、 外模式/内模式 B、 外模式/模式 C、 外模式/外模式 D、模式/模式,7、数据库三级模式体系结构的划分，有利于保持数据库的：,A、 数据独立性 B、 数据安全性 C、 结构规范性 D、操作可行性,8、数据库系统的数据独立性是指：,A、 不会因为数据的数值变化而影响应用程序

10、B、不会因为系统数据存储结构与数据逻辑结构的变化而影响应用程序 C、不会因为存储策略的变化而影响存储结构 D、不会因为某些存储结构的变化而影响其他的存储结构,9、数据库管理系统通常提供授权功能来控制不同用户访问数据的权限，这 主要是为了实现数据库的：,A、 可靠性 B、一致性 C、完整性 D、安全性,10、在数据库体系结构中，数据库存储的改变会引起内模式的改变。为使数 据库的模式保持不变，从而不必修改应用程序，必须通过改变模式与内模式 之间的映像来实现。这样，使数据库具有：,A、 数据独立性 B、逻辑独立性 C、物理独立性 D、操作独立性,11、不同实体是根据（ ）区分的。,A、 代表的对象

11、B、名字 C、属性多少 D、属性的不同,12、一个数据库系统必须能表示实体和联系，联系有关的实体有（ ）,A、 0 B、1 C、2 D、1个或1个以上,13、E-R模型是数据库设计的工具之一，它一般适用于建立数据库的（ ）,A、 概念模型 B、结构模型 C、物理模型 D、逻辑模型,14、若D1=a1,a2,a3,D2=b1,b2,b3,则D1XD2集合中共有元祖（ ）个,A、6 B、8 C、9 D、12,15、在关系数据库系统中，一个关系相当于（ ）,A、 一张二维表 B、一条记录 C、一个关系数据库 D、一个关系代数运算,16、关系数据库中的候选键是指：,A、 能唯一决定关系的字段 B、不可

12、改动的专用保留字 C、关键的很重要的字段 D、能唯一标识元组的属性或属性组,17、在关系R(R#,RN,S#)和S(S#,SN,SD)中，R的主码是R#，S的主码是S#，则 S#在R中称为：,A、 外码 B、候选键 C、主码 D、超码,18、把关系看成二维表，则下列说法不正确的是：,A、 表中允许出现相同的行 B、表中不允许出现相同的行 C、行的次序可以交换 D、列的次序可以交换,19、有两个关系R和S，分别包含15个和10个元组，则在RUS，R-S,R S中不 可能出现的元组数目情况是：,A、 15，5，10 B、18，7，7 C、21，11，4 D、25，15，0,20、参加差运算的两个关

13、系( ),A、 属性个数可以不相同 B、属性个数必须相同 C、一个关系包含另一个关系的属性 D、属性名必须相同,21、两个关系在没有公共属性时，其自然连接操作表现为：,A、 结果为空关系 B、笛卡尔积操作 C、等值连接操作 D、无意义的操作,22、对一个关系做投影操作后，新关系的元数个数（ ）原来关系的元数 个数。,A、 小于 B、小于或等于 C、等于 D、大于,23、选取关系中满足某个条件的元组的关系代数运算称为（ ）,A、 选中运算 B、选择运算 C、投影运算 D、搜索运算,二、设计E-R图,1、某医院病房计算机管理中需如下信息: 科室：科名、科地址、科电话、医生姓名 病房：病房号、床位数

14、、所属科室名 医生：姓名、职称、所属科室名、年龄、工作证号 病人：病历号、姓名、性别、诊断医生、病房号 其中，一个科室有多个病房、多个医生，一个病房只能属于一个科室，一个 医生只属于一个科室，但可负责多个病人的诊治，一个病人的主治医生只有 一个。一个病房可以住多个病人。,2、学校有若干个系，每个系有若干名教师和学生；每个教师可以教授若干门 课程，并参加多个项目；每个学生可以同时选修多门课程。各个实体的属性 如下： 系（系编号，系名，系主任） 教师（教师编号，教师姓名，职称） 学生（学号，姓名，性别，班号） 项目（项目编号，名称，负责人） 课程（课程编号，课程名，学分） 请设计该实体联系模型。,

15、三、关系代数计算,1、设有关系R和S,计算R S、R S和,BC,R,S,2、设有关系R和S,R,S,计算R-S、R US、RXS,第七章 关系数据库的规范化理论,7.1更新异常问题,7.2 函数依赖,7.3 范式,7.3.1 1NF,7.3.2 2NF,解决方法：,7.3.3 3NF,7.3.4 BCNF,化成3NF范式：,例：下表是否属于BCNF范式？,化成BCNF范式：,练习 1 已知某书店有如下关系表所示,问题 :(1)该关系表为第几范式? (2)分解关系为更高一级的范式,m,m,练习 2 已知如下实体联系模型，请转化成关系模型，并判断该 范式属于第几范式，然后化成更高级范式。,借阅,

16、第九章 SQL语言,学习目标,掌握SQL语法,学习重点,SQL的数据定义，数据操纵，数据控制的功能,学习难点,SQL检索数据的功能,9.1 数据库查询,SELECT DISTINCT *|目标列,目标列 AS 新列名 FROM 表名 ,表名 WHERE 条件表达式 GROUP BY 列名,列名 HAVING 条件表达式 ORDER BY 列名 ASC|DESC ,列名ASC|DESC ,9.1.1 简单查询,Product,order,orderdetail,3.2.1 单表查询,1.简单查询,(1) 查询表中的一列或多列,SELECT 列名1,列名2 FROM 表名,(2) 查询表中所有信息

17、,SELECT * FROM 表名,(3) 去掉重复行,SELECT DISTINCT 列名1,列名2 FROM 表名,(4) 计算查询,SELECT 列名1,列名2,表达式1 as 列名3,表达式2 as 列名4 FROM 表名,2 WHERE查询,(1) 条件查询,SELECT 列名1,列名2 FROM 表名 WHERE 条件(=,=,),SELECT列名1,列名2 FROM 表名 WHERE 列名 NOT BETWEEN 值1 AND 值2,(3) NI 查询,SELECT 列名1,列名2 FROM 表名 WHERE 列名 NOT IN( 值1, 值2 ),(4) NOT IS 查询,S

18、ELECT 列名1,列名2 FROM 表名 WHERE 列名 NOT IS 表达式,(4) LIKE 查询,SELECT 列名1,列名2 FROM 表名 WHERE 列名LIKE 匹配字符,(1) 条件查询,(2) NOT BETWEEN AND 查询,3.排序查询(ORDER BY),SELECT 列名1,列名2 FROM 表名 ORDER BY 列名 ASC/DESC,4.分组查询(GROUP BY),SELECT 列名1,列名2 ,函数 FROM 表名 GROUP BY 列名 HAVING 条件,3.2.2 多表查询,1.内连接查询,格式1: SELECT 表1.列1, 表2.列2 FR

19、OM 表名1 , 表名2 WHERE 表名1.列1 = 表名2.列2,格式2: SELECT 别名1.列1, 别名.列2 FROM 表名1 别名 , 表名2 别名 WHERE 别名1.列1 = 别名2.列2,3.2.2 连接查询,1.内连接查询,学生表,选课表,按学号内连接结果,2.外连接查询,(1)左连接 SELECT 别名1.列1, 别名2.列2 FROM 表名1 别名1 LETF OUTER JOIN 表名2 别名2 ON 条件,(2)右连接 SELECT 别名1.列1, 别名2.列2 FROM 表名1 别名1 RIGHT OUTER JOIN 表名2 别名2 ON 条件,2.外连接(左

20、连接,右连接)查询,学生表,选课表,按学号外连接结果,学生表,选课表,所有课程的选择情况,课程表,2.自连接查询,部门表,部门表,自连接结果,3.复合连接查询,学生表,选课表,多个表连接结果,课程表,学生表,3.2.3 子查询(嵌套查询),求年龄最大的学生,学生表,选课表,选修数学课的学生号和姓名,课程表,3.2.3 子查询,学生表,选课表,选修01号课程的学生号和姓名,3.2.3 相关子查询(EXISTS),学生表,求数学系的学生和年龄大于20的学生信息,3.2.5 集合查询,(1)UNION查询(并操作),学生表,求数学系的学生且年龄等于19的学生信息,3.2.4 集合查询,(2)INTE

21、RSECT查询,学生表,求数学系的学生且年龄不等于19的学生信息,3.2.4 集合查询,(3)EXCEPT 查询,3.3 数据更新,3.3.1数据插入(INSERT),格式: INSERT INTO 表名(列名1,列名2, ) VALUES(常量1,常量2, );,1.插入一个元组,格式: INSERT INTO 表名(列名1,列名2, ) 子查询;,2.插入一个子查询结果,学生表,插入一个元组,学生表,插入一个元组,3.3 数据更新,3.3.2 数据修改(UPDATE),格式: UPDATE 表名 SET 列名1=表达式1,字段2=表达式2, WHERE 条件,学生表,1.修改一个元组,修改

22、0001号学生姓名,学生表,2.修改多个元组,修改所有学生的政治面貌,学生表,选课表,3.子查询的更新,数学系的学生成绩改为0,学生表,选课表,所有学生数学课成绩为0,课程表,3.3 数据更新,3.3.3 数据删除(DELETE),格式: DELETE FROM 表名 WHERE 条件,学生表,删除一个元组,1.删除一个元组,学生表,删除表中所有元组,1.删除表中所有元组,学生表,选课表,3.子查询的删除,删除数学系学生选课记录,3.4 视图,视图是从一个或几个基本表（或视图）导出的表，它与基本表不同，是一个虚表，只放视图定义，不存放对应的数据，数据仍在原来的基本表中。 基本表中数据发生变化，

23、从视图中查询出的数据也随着变化了。 视图可以和基本表一样被查询、删除，也可在其基础上再定义新视图，但对视图的更新有一定的限制。,现有图书管理数据库的三个关系模式： 图书（总编号，分类号，书名，作者，出版单位，单价） 读者 （借书证号，单位，姓名，性别，职称，地址） 借阅 （借书证号，总编号，借书日期） 1.创建图书、读者和借阅三个基本表的表结构： 2.在三个表中分别插入以下所给元组：,Mis数据库练习题,图书表,读者表,借阅表,1)找出姓李的读者姓名和所在单位。 2)列出图书库中所有藏书的书名及出版单位。 3)查找高等教育出版社的 所有图书及单价，结果按单价降序 排序。 4)查找价格介于10元

24、和20元之间的图书，并按单价升序排序。 5)查找书名以计算机打头的所有图书和作者。 6)检索同时借阅了总编号为445501和449901两本书的借书 证号。 7)查找所有借了书的读者的姓名及所在单位。 8)找出李某所借图书的所有图书的书名及借书日期。 9)查询1997年10月以后借书的读者借书证号、姓名和单位。 10)找出借阅了FoxPro大全一书的借书证号。,11)找出与赵正义在同一天借书的读者姓名、所在单位及借 书日期 。 12)查询1997年7月以后没有借书的读者借书证号、姓名及 单位。 13)求科学出版社图书的最高单价、最低单价、平均单价。 14)求信息系当前借阅图书的读者人次数。 1

25、5)求出各个出版社图书的最高价格、最低价格和册数。 16)分别找出各单位当前借阅图书的读者人数。 17)找出当前至少借阅了2本图书的读者及所在单位。 18)分别找出借书人次超过1人次的单位及人次数。 19)找出藏书中各个出版单位的册数、价值总额。 20)查询经济系是否还清所有图书,第四章 规范化理论,4.1问题的提出,4.2规范化理论,定义1 设R是属性集U上的关系模式，X,Y是U的子集， X能确定Y，则称Y函数依赖于X，记作XY，如果X不能确 定Y，则记作X Y,4.2.1函数依赖,定义2 在R中，如果XY，并且对于X的任何一个真 子集X,都有X Y,则称Y对X完全函数依赖,记作X Y,f,

26、定义3 在R中，如果XY，Y X,YZ,则称Z对X传递 函数依赖,4.2.2范式,第一范式:关系R中每一个分量是不可分的数据项,则关系 R 1NF,第二范式:若R1NF,且每个非主属性完全依赖于码,则 R2NF,第三范式:若R2NF,且每个非主属性不传递依赖于码,则 R3NF,例 4.1 已知某书店有如下关系表所示,问题 :(1)该关系表为第几范式? (2)是否存在操作异常? (3)分解关系为更高一级的范式,例 4.2 在一个公司的信息库中有部门、职工、生产科研项 目、办公室信息等数据。对每个部门，数据库中包含部门 号（唯一的），预算费用以及此部门部长的职工号（唯一 的）。对每个部门，还有关于

27、此部门的全部职工，生产科研 项目以及办公室的信息。职工信息包括：职工号、他所参加 的生产科研项目号、他所在办公室的电话号、曾担任过的职 务以及担任每一职务时的工资历史。生产科研项目包括：项 目号和预算费。办公室信息包括办公室号（唯一的）、面积 、办公室中全部的电话号码以及每部电话的负责人。,问题：把这个信息库中的数据表示成满足3NF的关系,第五章 数据库设计,5.1 数据库设计内容 数据库设计包含两方面的内容：结构特性设计和行为特性设计。 结构特性设计是指根据给定的应用环境进行数据库模式的设计。 行为特性设计是指应用程序设计。 5.2数据库设计特点 （1）数据库设计是涉及多学科的综合技术 计算

28、机科学的基础知识和程序设计技术 数据库的基本知识和数据库设计技术 软件工程的原理和方法 应用领域的知识 （2）数据库设计是硬件、软件相结合 （3）数据库设计具有反复性、试探性、应分步进行 （4）数据库设计需要将结构设计和行为设计密切结合,1、需求分析,2、概念结构设计,3、逻辑结构设计,4、物理结构设计,5、数据库实施,6、数据库运行和维护,5.3 数据库设计步骤：,5.3.1 需求分析,业务知识研究,指定调研计划,形成功能模块， 需求文档（DFD,DD),调查组织机 构总体情况,调查各部门 业务活动,明确用户需求,确定系统边界,图5.1 需求分析的过程,系统名称,功 能 模 块 11,功 能

29、 模 块 12,功 能 模 块 21,功 能 模 块 22,图5.7 系统功能模块,功能模块1,功能模块2,功能模块3,功能模块4,功 能 模 块 31,功 能 模 块 32,功 能 模 块 41,功 能 模 块 42,数据的源点或终点,流动数据,5.3 数据流图(DFD)使用的符号,数据处理,读者,读者信息判断,图书库存查询,读者借书,借阅记录查询,读者还书,借阅信息,该书全部借出,借书/还书处理的数据流图,无效信息提示,读者信息,图书信息,借阅记录,借阅,借书,1,m,1,m,5.3.2 概念结构设计（系统E-R图）,1、局部概念模型设计（局部E-R图）,根据局部分析找出局部实体,注意每一

30、个实体的属性不可再分。如果联系建立在实体之间，那么其中的一个实体不应该再表示为另一个实体的属性。,教师,姓名,性别,职称,教师,评定,职称,住房,姓名,性别,分配,n,1,1,1,1、全局概念模型设计（系统E-R图）,（1）识别局部概念模型间的冲突,第一类冲突：命名冲突,第二类冲突：模型结构冲突,如：同一个实体，其属性个数不同 学生（学号，姓名，性别，生日，家庭住址）； 学生（学号，姓名，性别，班级号）； 学生（学号，姓名，性别，出生年月）；,解决办法：取三个实体的并集，同时消除命名冲突,结果为：学生（学号，姓名，性别，出生年月，家庭住址，班级号）；,第三类冲突：值域冲突,（2）修改局部模型，

31、解决第一步中发现的冲突,（3）局部模型合并，建立全局模型,借阅记录（记录号，图书号，读者号，书名，借阅时间， 还书时间，是否还书）,图书信息（图书号，类别ID，类别名，类别说明，出版社ID， 出版社名，出版社地址，书名，作者，价格，索书号，时间， 简介，库存）,读者信息（读者号，姓名，密码，性别，职称，单位， 专业，年级，电话，地址）,5.3.3 逻辑结构设计（E-R图向关系模型转换）,借阅记录表（记录号，图书号，读者号，书名，借阅时间， 还书时间，是否还书）,图书信息表（图书号，类别ID，出版社ID，书名，作者， 价格，索书号，时间，简介，库存）,读者信息表（读者号，姓名，密码，性别，职称，

32、单位， 专业，年级，电话，地址）,图书分类信息表（类别ID,类别名，类别说明）,出版社信息表（出版社ID，出版社名，出版社地址),关系规范化：,（1）如果两个实体之间是1：1的联系,工号,年龄,性别,姓名,部门名,部门号,经理,部门,管理,1,1,转换方法：将两个实体转换为两个关系模式，再将各自的关键字插入对方,经理（工号，部门号，姓名，性别，年龄）,部门（部门号，工号，部门名）,仓库号,面积,地点,品名,货号,仓库,产品,存储,1,m,转换方法：将“1”的一方关键字插入“m”一方实体对应的关系中作为外部关键字，同时把联系的属性也一并插入“m”方对应的关系中,（2）如果两个实体之间是1：m的联系,价格,数量,仓库（仓库号，地点，面积）,产品（货号，品名，仓库号，价格，数量）,转换方法：在这个实体所对应的关系中多设一个属性，用来表示与该个体 相联系的上级个体的关键字,（3）如果一个实体内部是1：m的联系,工号,年龄,性别,姓名,评价,职工,领导,1,m,职工（工号，姓名，性别，领导工号，评价）,（1）如果两个实体之间是m:n的联系,学号,年龄,性别,姓名,课程名,课程号,学生,课程,选修,m,m,转换方法：为联系单独建立一个关系，用来联系双方实体，该关系的属性中 至少要包括被它所联系的双方实体的