学习情境一数据库概述.ppt

1、上课啦,学习情境一 数据库概述,对于财经类的学生，数据库知识不是很好掌握。为了更好的理解数据库知识，在本学习情境中，假设你是某高校的一名学生，在学生处勤工俭学，做一名学生档案数据库管理员，你首要的任务就是建立一个用于学生档案管理的数据库。在做数据库之前，你必须完成如下任务，掌握数据库的相关理论知识。,任务1、数据库技术的发展及相关概念,1、数据处理的基本概念 （1）数据（Data） 对客观事务及其活动的抽象符号表示或存储在某一种媒体上可以鉴别的符号资料 如：学生的考试成绩85和56 （2）信息（Information） 消化理解了的数据，是对客观世界的认识，即知识 如：学生通过思考及格和不及格

2、 （3）数据处理（Data Processing） 对数据进行加工的过程或将数据转换成信息的过程 。 是指对各种形式的数据进行收集、存贮、分类、计算、加工、检索、传输和制表等处理的总称。,（4）、数据与信息的关系,数据是信息的载体，没有数据，也就没有信息，而信息则是人们通过对数据的分析与理解而得到的，是一种已经被加工成为特定形式的数据。 数据加工信息 知识的支持 （5）、数据库 就是在计算机存储设备上合理存放的相关联的数据集合，即存放数据的仓库。 请思考：数据库是对数据处理的一种技术吗？,2、数据库技术的发展 数据处理经过了三个阶段： 人工管理 文件管理 数据库管理,（1）、人工管理阶段 (4

3、0年代中-50年代中) 数据不能长期保存 应用程序本身管理数据 数据不共享 数据不具有独立性,（此时的计算机主要用于科学计算，无直接存储设备，没有操作系统，主要是批处理方式）,（2）、文件系统阶段,背景：计算机已大量用于管理。 特点：数据冗余度大；易造成数据的不一致性；程序与数据相互依赖（数据依赖）。,（3）、数据库系统阶段,背景：计算机更广泛地应用于各个领域，数据共享要求越来越强。 特点：面向全组织的复杂的数据结构；数据冗余度小、易扩充；数据和程序的独立性高；数据统一控制。 思考：现实生活中你熟悉的数据库系统有哪些？分析数据库系统的特点。,A、数据的结构化 数据结构化是数据库系统和文件系统的

4、根本区别，在同一数据数据库中的数据文件系统是有联系的，且整体服从一定的结构形式。 如： 学生档案 ：,学号,姓名,年龄,性别,课程档案：,学期成绩：,课程号,课程名,学分,教师,学号,课程号,成绩,B、数据共亨 数据共亨可跨机构、跨地域限制 C、数据独立性 数据与程序相关程度降低 D、可控冗余度 冗余度可由设计者综合考虑查询效率等因素有效控制。 E、统一的管理和控制 数据库通过数据管理系统软件包统一管理数据。,3、数据库系统基本概念 （1）数据库管理系统 什么是DBMS 数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软

5、件。 DBMS的用途 科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据 思考：你知道的DBMS有哪些？,（4）、数据库系统(DBS） 什么是数据库系统 数据库系统（Database System，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。 在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。 数据库系统的构成 由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员（和用户）构成。(思考：数据库系统包含哪些用户）,（3）、数据库应用系统（DBAS） 是用户利用数据库管理系统而开发 的应用软件。,数据库设计过程,4、 数据模型,需求分析,概念设计,实现设计,物理设计,需求说明书,E-

6、R模型,逻辑数据库结构,物理数据库结构,(关系数据库),第一阶段：需求分析 目的是分析系统的需求，该过程的主要任务是从数据库的所有用户那里收集对数据的需求和对数据处理的需求，并把这些需求写成用户和设计人员都能接受的说明书,第二阶段：概念设计 客观对象的抽象过程-两步抽象 现实世界中的客观对象抽象为概念模型； 把概念模型转换为某一DBMS支持的结构数据模型。 概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。,、概念模型中数据描述的相关概念 . 现实世界 现实世界是存在于人脑之外的客观世界。 . 信息世界 信息世界是现实世界在人们头脑中的反映。 A、实体 客观事物在信息世界中称为实体（Entity），

7、它是现实世界中任何可区分、识别的事物。实体可以是具体的人或物（如：计算机），也可以是抽象概念（如：交通法规）。,B、属性 实体具有许多特性，实体所具有的特性称为属性（Attribute）。（如：一件衣服有：颜色、尺寸、面料等属性）一个实体可用若干属性来刻画。每个属性都有特定的取值范围即值域（Domain），值域的类型可以是整数型、实数型、字符型等。 C、实体型和实体集 属性值的集合表示一个实体，而属性的集合表示一种实体的类型，称为实体型。 性质相同的同类实体的集合称实体集。如：一个班的学生。 D、 码(key) 唯一标识实体集中每个实体的属性或属性集称为实体的码。如：学生的学号。,E、 联系（

8、Relationship） 现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界 中反映为实体内部的联系和实体之间的联系 实体型间联系 一对一联系（1:1） 一对多联系（1:n） 多对多联系（m:n）,实体联系示意 建立实体模型的一个主要任务就是要确定实体之间的联系。常见的实体联系有3种：一对一联系、一对多联系和多对多联系。如图下所示。,概念模型的表示方法,概念模型的表示方法很多，最常用的实体联系方法(E-R方法) 用E-R图来描述现实世界的概念模型 E-R方法也称为E-R模型,E-R模型 基本构件 实体：矩形 联系：菱形 属性：椭圆形 相连关系：连接线,案例：学院成绩管理系统概念设计。 根据系统需

9、求分析得到学生实体，属性有学号（主码）、姓名、性别、出生日期和专业等。课程实体，属性有课程号（主码）、课程名和学分等。学生与课程实体之间通过选课建立联系，并派生出新的属性成绩。假定一门课程有若干名学生选修，而一名学生可以选修多门课程，课程和学生之间具有多对多的联系。学生选修课程局部E-R图如右图 示。,第三阶段： 实现设计 实现设计阶段主要目的是将E-R模型转换为某一特定的DBMS能够接受的逻辑模式即数据模型。 具体实现的数据模型是根据一定的规则从概念模型转化而来的，它决定了数据库中数据之间联系的表达方式。实现模型必须既能表示实体集的信息，又能表示实体集间的联系。数据模型主要有如下三种： 层次

10、模型（Hierarchical Model） 网状模型(Network Model ) 关系模型(Relational Model) 数据结构：表,、层次数据模型 层次模型是用树型结构来表示实体集以及实体间联系的，只能表示一对多的关系。层次模型优点是不同层次之间关联直接简单，缺点是横向关系难以建立，数据可能会重复出现，造成管理维护的不便。层次模型的特点： 有且仅有一个结点无父结点，这个结点即为树的根； 其它结点有且仅有一个父结点。,层次模型示意图,、网络数据模型 网状数据库模型将每个记录当成一个结点，结点和结点之间可以建立联系，形成一个复杂的网状结构,学生2,学生1,学生3,学生n,课程1,课

11、程2,课程n,网络数据库模型的优点是避免了数据的重复性，缺点是关联性比较复杂，数据库关联性的维护非常麻烦,、关系数据模型,最重要的一种数据模型。也是目前主要采用的数据模型 1970年由美国IBM公司San Jose研究室的研究员E.F.Codd提出 关系数据模型用二维表格形式来表示实体集及其之间的关系。每个二维表称为一个“关系”(对应一个实体集)。表的每一行称为一个元组(对应一个实体)。表的每一列称为一个属性。,关系数据模型的数据结构,在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。,说明：有E-R图转换成关系数据模型的方法在下一任务详细介绍,第四阶段：物理设计 此阶段的目

12、的在于确定数据库的存储结构，主要任务包括：确定数据库文件和索引文件的记录格式和物理结构，选择存取方法，决定访问路径和外存储器的分配策略等，不过这些工作大部分可由DBMS来完成，仅有一小部份工作由设计人员来完成，如：物理设计应确定字段类型和数据库文件的长度,1、关系模型的基本概念 关系（Relation） 一个关系对应通常说的一张表。 元组（Tuple） 表中的一行即为一个元组，也称为记录。 属性（Attribute） 表中的一列即为一个属性，也称为字段，给每一个属性起一个名称即属性名。 域（Domain） 属性的取值范围。,任务2、 关系数据库,主键（Primary Key） 是由一个或一组字

13、段组成，这些字段的值对每条记录来说必须是唯一的。每张表必须有一个主键，并且主键值不能为空（Null）如学生表中可以选择学生编号字段做主键。 外键（Foreign Key） 数据表之间的关联是由键值匹配来确定的。 如果表中的一个字段是另一个表的主键字段，那么这个字段在本表中被称为外键。 关系模式 对关系的描述 关系名（属性1，属性2，属性n） 如：学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级）,2、关系的基本性质 （1）关系必须规范化，字段不可再分割。 规范化是指关系模型中每个关系模式都必须满足一定的要求，最基本的要求是关系必须是一张二维表，每个属性值必须是不可分割的最小数据单元，即表中不能再包含表。

14、 （2）在同一关系中不允许出现相同的属性名。 （3）关系中不允许有完全相同的元组(记录)。 （4）在同一关系中元组及属性的顺序可以任意。 以上是关系的基本性质，也是衡量一个二维表格是否构成关系的基本要素。,3、关系运算 1）.传统的集合运算（并、差、交等） 2）.专门的关系运算（选择、投影、联接） 传统的集合运算 进行并、差、交集合运算的两个关系必须是具有相同的关系模式，既结构相同。 并 两个相同结构关系的并是由属于这两个关系的元组（记录）组成的集合。 差(R-S) 关系R和关系S，是有属于R而不属于S的元组组成的集合，从R中去掉S中也有的元组。 交 关系R和关系S，既属于R又属于S的元组组成

15、的集合。,专门的关系运算 选择运算 是从指定的关系中取满足给定条件的若干元 组以构成一个新关系的运算。 【例1-1】：关系 R 如图所示，求A=a(R) 。,投影运算 是从指定的关系中选取指定的若干字 段从而构成一个新关系的运算。 【例1-2】：关系R如图所示，求A,C(R)。,连接运算 是选取若干个指定关系中的字段，且满足给定条件的元组从左至右连接，从而构成一个新关系的运算。其中，条件是由常数、字段名及其通过相应的比较运算符和逻辑运算符连接形成的运算式。 【例1-3】关系R和关系S分别如图所示，求RS。,R,S,4、E-R图转换成关系数据库,一个实体转换为一个关系模式，实体的属性就是关系的属

16、性，实体的码就是关系的码。,一对一 将联系与任意端实体所对应的关系模式合并，加入另一端实体的码和联系的属性。 例如：实体学校（学校编号，名称） 与校长（校长编号，姓名）之间的任职联 系是1：1的联系。,学校（学校编号，名称） 校长（校长编号，姓名，学校编号，任职日期）,一对多 将联系与n端实体所对应的 关系模式合并，加入1端实体的码 和联系的属性。 例如：图书实体和读者类型实体的联系 是1:n的。,属于类型（R） 借阅数量 n:1,Reader(RID,Rname, TypeID, Lendnum ) ReaderType(TypeID, Typename,LimitNum, LimitDay

17、s),多对多 将联系转换成一个关系模式。该联系相连的各实体的码和联系本身的属性转换为关系的属性。 例如：教务管理中选课的E-R模型如图所示，学生和课程的联系是多对多的。,选课（R） 成绩 n:m,SC(SID, CID,Grade) Student(SID,Sname,Sex,Birthday,Specialty) Course(CID, Cname,Credit）,案例：请将左侧E-R图转换成关系数据库,数量,任务三、Access数据库,Access是Microsoft公司著名的办公套装软件Office中的组件之一。Access 2003也是Microsoft公司推出的一款较新的优秀数据库管

18、理软件，目前已经获得相当广泛的应用。它是在Windows 2000或Windows XP环境下运行的一种关系数据库管理系统，同其他关系型数据库系统相比，Access的功能非常强大而操作简单，可以帮助用户轻而易举地建立数据库应用系统。 在Access中，建立数据库管理系统比用其他编程语言 来实现显得更容易简单，它甚至不需要用户编写太复杂的 程序，只通过一定步骤的操作就能构造出实用的数据库管 理系统，避免复杂的代码编写和程序调试。功能强大，操 作简单，这正是Access 的明显优势之一。,1、 Access的特点 方便快捷的可视化工具和向导 。 与其他Office 组件高度集成，数据共享。 不编程就能实现操作的自动化。 功能强大的编程语言。 连接网络数据库。 创建Web页。 支持