第一章 数据库基本知识2009-10-31

null数据库应用系统组成数据库应用系统组成编程教学内容的组织：教学内容的组织：数据库基本理论（第1章） 数据库应用技术 Access数据库系统（第2章） 创建数据库 （第3-4章） 数据库应用组件 （第5-9章） null第一章 数据库系统概论1.1 什么是数据库系统？1.1 什么是数据库系统？1. 超市信息管理系统2.银行信息管理系统 3.电子商务网站 1.2 数据库基本概念1.2 数据库基本概念1.2 .1 数据库系统组成数据库系统的组成部分：数据库系统的组成部分：1、数据库 P2 2、数据库管理系统 （DBMS） 3、硬件和软件 4、数据库管理员（DBA） 5、数据库应用 数据库系统的基本术语数据库系统的基本术语数据库（DB）：存储在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度，较高的数据独立性和易扩展性，可为各种用户共享。 数据库管理系统（DBMS）：用于操作数据库的软件产品。有关系型、层次型、网状型和对象型。 数据库系统（DBS）：计算机硬件、软件、数据库、数据库应用程序构成的系统。 注： DBS包括DBMS和DB。 1.2.2 DBMS 的主要功能* 数据定义功能 * 数据操纵功能 * 数据管理功能 数据库控制功能 并发控制 数据库的恢复控制* 数据完整性控制* 数据安全性控制* 数据库的维护功能 * 1.2.2 DBMS 的主要功能** Access演示 数据库系统的特点 数据库系统的特点（1）数据冗余小、共享性高 （2）数据独立性高 （3）数据控制功能强 数据冗余少: 共享和 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 优化 数据冗余少: 共享和设计优化 数据库系统（DBS）的数据管理方法*数据独立性*数据独立性数据独立性是指应用程序与数据相互独立。 有两层含义： （1）物理数据独立性是DB物理结构改变，不影响DB的整体逻辑结构、用户的逻辑结构和应用程序； （2）逻辑数据独立性是DB的整体逻辑结构改变，不影响用户的逻辑结构和应用程序。 （P3页）nullnull逻辑数据 独立性物理数据 独立性转换转换外模式 （子模式）模式内模式 （物理模式）null数据控制功能强数据控制功能强数据安全性控制 数据完整性控制 指数据的正确性、有效性和相容性 包括（1）实体完整性 （2）参照完整性 （3）用户自定义完整性 并发控制 数据恢复 1.3 数据库的模型的概念 比喻： 建楼房 1.3 数据库的模型的概念 比喻： 建楼房 nullnullnull三个层次：都要用DDL语言定义，定义之后称为模式。nullnull数据库的联系创建教学数据库的实例创建教学数据库的实例进入ACCESS 创建教学数据库 创建学生、教师、课程和成绩 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 建立表之间的联系 创建成绩单查询，null1.3 数据库系统的体系结构null各模式之间的关系： 逻辑模式是内模式的逻辑表示，内模式是逻辑模式的实现。 外模式是逻辑模式的部分提取。 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 与对比null数据库的结构分为三个层次数据的抽象过程1.4 数据模型1.4 数据模型 模型：在韦伯斯特词典中把模型定义成“对不能直 接观察的事物进行形象的描述和模拟”。 换句话说，模型是对客观世界中复杂对象的抽象描述。数据模型：在数据库领域中，用数据模型描述数据的整体结构和语义，包括数据的结构、数据的性质、数据之间的联系、完整性约束条件，以及某些数据变换规则。null三级抽象： 概念设计描述—根据用户的需求设计数据库的概念结构，以 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 的形式，表达对用户需求所涉及事物的理解。 逻辑设计描述--根据概念设计的结果设计数据库的逻辑结构，计算机的表达方式和实现方法。 物理设计描述--存储介质、存取方法。 这三者之间的关系见下图 1.2 数据描述null 1.4.2 概念模型 1.4.2 概念模型（1）实体：可以相互区别的客观事物，用户工作环境中所涉及的事物，将要搜集和存储的数据对象。 （2）实体集：相同性质的同类实体的集合。 （3）属性：实体的特性，属性有取值范围称为域。 （4）键：能够惟一标识实体的属性（或属性组）。 （5）联系：实体之间的联系。 （6）型和值：实体的型和值null2. 联系的类型 ： （1）一对一联系 对于不同类型实体集A和B，如果A中的一个实体最多与B中的一个实体相联系，反之亦然，则称A与B之间存在一对一联系，常记作1:1。 例如：一张床位只能分配给一个学生，且一个学生只能占用一张床位。实体集学生与床位之间是1:1联系。学生null （2）一对多联系 如果A中的一个实体可以与B中的任意个实体相联系，而B中的一个实体至多与A中的一个实体相联系，则称A与B之间存在一对多联系，常记作1:M。学生班级1班级2班级3null （3）多对多联系 如果A中的一个实体可以与B中的任意个实体相联系，反之亦然，则称A与B之间存在多对多联系，常记作 M:N 。学生C1C2C3C4判断联系类型的方法判断联系类型的方法双向法null1.概念模型特点： （1）数据库的整体逻辑结构，是企业管 理人员对整个企业组织的全面描述。 （2）从用户需求观点出发对数据库建模。 （3）与软硬件无关。 （4）数据库设计人员与用户之间沟通的工具。 1.4.2 概念模型的特点及其设计2.概念模型设计—ER模型2.概念模型设计—ER模型 常用实体联系模型（ER）表示概念模型。 ER模型有三个基本元素： 例如，学校教学系统的ER图如下：1.4.3 实施模型（逻辑模型） 1.4.3 实施模型（逻辑模型） 在数据库中数据的存储结构，即实现存储数据和数据之间联系的方法。主要有层次、网络、关系和对象4种数据模型。逻辑模型主要有三种逻辑模型主要有三种1.层次模型 2.网状模型 3.关系模型.1 层次数据模型.1 层次数据模型倒置树1.用树型（层次）结构表示实体型及实体间的联系。 2. 树中节点是记录类型。 3.每个非根节点只有一个父节点。 4.父与子节点之间是1：N联系。层次模型实现 数据联系的方法*层次模型实现 数据联系的方法*层次模型记录之间的联系通过指针实现。*2. 网状模型2. 网状模型1.用有向图结构表示实体型及实体间的联系。 2.有向图的节点是记录型。 3.用箭头表示记录型之间1：N联系。网状模型实现 数据联系的方法*网状模型实现 数据联系的方法*网状模型记录之间的联系通过指针实现。* 3.关系模型3.关系模型 关系模型是用二维表表达实体集。一个关系模型由若干个关系模式组成，关系模式相当于记录型，它的实例称为关系。 数据联系实现方法的区别 关系数据库以多个独立存储的表构成一个逻辑整体。这个逻辑整体的组成元素（表）之间的联系是“松散”的，表与表之间是由公共属性实现联系的。当表的存储地址、内容发生变化，都不会影响这种联系。 数据联系实现方法的区别1.5 关系数据库 1.5 关系数据库 关系模型是用二维表格表示实体集，用关键码表示实体之间联系的数据模型。1、关系模型null基本术语： 关系中的行称为元组 关系中的列称为属性 属性取值范围称为域 关系模式： 学生（学号，姓名，性别，出生--，系编号） 关系模型由若干个关系模式组成，关系模式相当于记录型，它的实例称为关系。 null侯选关键字：能够唯一标识元组的属性 （或属性组），也称侯选键。 主键：选作元组标识的侯选键。 外键：如果关系模式R中属性K是关系模式R1的主键，则K在R中称为外键。null一个关系元组3一个属性一个属性元组2关系的实例：学生表主键关系模式元组1元组4学生关系有5个属性，有4个元组。 null关系模式： （学号，姓名，性别，出生--，系编号） 关系模式的实例称为关系：1.5.2 关系的性质1.5.2 关系的性质关系中每个属性值都是不可分解的 同一关系中不允许出现重复的属性名 关系中不允许出现重复元组** 元组（行）的顺序无关紧要 属性（列）的顺序无关紧要1.5.3关系模型联系的实现方法1.5.3关系模型联系的实现方法主键外键关系数据库联系的实现方法关系数据库联系的实现方法系（系编号，系名称，地址） 教工（教工号，姓名，系编号） 课程（课程号，课程名，系编号） 学生（学号，姓名，系编号） 任课（教工号，课程号） 选修（课程号，学号，分数）教学数据库由6个关系模式组成：null教工关系数据模型的整体逻辑结构在Access中创建数据库在Access中创建数据库1、启动Access 2、创建一个MIS数据库 3、创建6个表 4、创建联系null一个表一个记录一个字段一个字段一个记录ACCESS中的术语主键null术语之间的对照关系1.5.4 关系模型的三类完整性规则 1.5.4 关系模型的三类完整性规则 1. 实体完整性：关系的主键不能取空值（NULL）。 2. 参照完整性：外键必须是被参照关系主键的有效值，或者是“空值”。 即不允许引用与当前关系相联系的另一个关系中不存在的元组。 导师 研究生 学号 姓名 性别 教工号 99103 田玉兵 男 101 99210 姚立立 女   99213 曲海 男 1001 允许为空值不允许是非法值。在Access中创建数据库在Access中创建数据库1、打开MIS数据库 2、创建关系 3、输入数据 4、观察错误！！3.用户定义完整性规则3.用户定义完整性规则数据类型、大小和取值范围 有效性规则 非空约束 其他 在Access中创建数据库在Access中创建数据库1、打开MIS数据库 2、表设计视图 3、设计有效性规则 4、尝试效果nullnull分析：每个学生选修一门课程就要有4个多余的数据项，而每一门课程有一个学生选修就要有2个数据项重复，即每选一门课有6个重复的数据项。 假设一个学生要选择30门课程，且一门课程有50个学生选修，重复的数据为：6*30*50=9000数据库设计数据库设计为了解决这个重复的问题，数据库的存储结构是将这三个主题的数据分别单独存储成3个表，用外键实现表之间数据联系（即数据的对应关系），null 学号 姓名 性别 出生-- 籍贯 2004101001 江利利 女 1981-3-9 天津 2004101025 何光明 男 1981-2-19 北京 2004101034 李长江 男 1980-4-15 北京学生1.6 关系代数1.6 关系代数并运算 交 差 笛卡儿积 选择 投影 联接 null并运算 设关系R和S的属性数目（n列）相同，且相应的属性取自同一个域，则关系R与S的并是由属于R或属于S的元组组成的新关系。其结果是具有n个属性的关系，且消除重复元组。通常并运算表达式记作：R∪S。 P142. 交运算2. 交运算设关系R和S具有相同数目的属性（n列），且相应的属性取自同一个域，则关系R与S的交是由既属于R又属于S的元组构成的新关系。记作：R∩S。 3. 差运算3. 差运算设关系R和S具有相同数目的属性（n列），且相应的属性取自同一个域，则关系R与S的差是由属于R而不属于S的元组构成的新关系。记作：R-S。4. 笛卡儿积 4. 笛卡儿积 关系R与关系S的笛卡儿积记成：R×S，若R有m个属性，S有n个属性，则R×S是一个具有（m + n）个属性的关系，且R×S元组的前m列是R的一个元组，后n列是S的一个元组。如果R有i个元组，S有j个元组，则R×S有（i×j）个元组。null 假设有关系R、S如图所示。 A B C a1 b1 c2 a2 b2 c2 a3 b1 c4 A D E a1 d1 e2 a2 d2 e3R×S的元组数是3×2 R×S的属性数是3+3×=R×SRS1.6.2 专门的关系运算1.6.2 专门的关系运算选择 投影 联接 null选择-从关系中选择某些符合条件元组构成的新关系，水平分割。记作：σF（R），其中F是条件表达式。例如，从旅客关系中选择性别等于“女”的元组构成一个新关系。旅客新关系σ性别=“女”（旅客）null2、投影—从关系中选择若干属性构成的新关系，消除重复列。垂直分割。 记作：∏B，C（R）或 ∏2，3（R）例如，从旅客表中选择姓名和性别2列构成一个新关系。旅客新关系∏姓名，性别（旅客）或 ∏3，4（旅客）3、联接是笛卡儿积、选择和投影组合运算。3、联接是笛卡儿积、选择和投影组合运算。 联接类型： （1）内联接 （2) 自然联接 （3）左外联接 （4）右外联接 （5）全外联接（4）自然连接 以公共属性（或属性组）相等为连接条件，且结果关系中消除重复的属性的连接，称为自然连接，记作 R ⋈ S 。 设有关系R(A,B,C,D)和S(A,B,E,F), 则 R ⋈ S 等价表达式是: R ⋈ S ≡ ∏A,C,E,F(σR.A=S.A ⋀ R.B=S.B (R×S)) 计算过程: (1) R×S (笛卡儿积) (2) σR.A=S.A ⋀ R.B=S.B (选择) (3) ∏A,C,E,F (投影) （4）自然连接 null假设有关系R × S如图所示, 求 R ⋈ S 。R×SRS (1) 计算R×Snull2.依据条件 进行选择操作 3.进行投影操作 null