[IT認證]第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本概念

1、課程學習的目標課程學習的目標 設(shè)計數(shù)據(jù)庫（表結(jié)構(gòu)和聯(lián)系）； 利用dbms操縱數(shù)據(jù)庫（用dbms的標準語言sql操縱數(shù)據(jù)庫）-熟練使用sql。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序開發(fā)不在本課程中學習數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序開發(fā)不在本課程中學習本單元主要內(nèi)容本單元主要內(nèi)容u數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用實例數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用實例u數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成u數(shù)據(jù)管理技術(shù)數(shù)據(jù)管理技術(shù)u數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型u關(guān)系數(shù)據(jù)庫基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫基本概念 學生選課數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應(yīng)用學生選課數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應(yīng)用v 成績錄入應(yīng)用程序界面成績錄入應(yīng)用程序界面模塊一模塊一 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用實例數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用實例v 學生數(shù)據(jù)庫學生數(shù)據(jù)庫思考：思考：（1）看到的數(shù)據(jù)存放在哪里？）

2、看到的數(shù)據(jù)存放在哪里？（2）數(shù)據(jù)是如何得到的？）數(shù)據(jù)是如何得到的？數(shù)據(jù)庫數(shù) 據(jù) 庫 管理系統(tǒng)dbms數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序用戶圖1-1 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的組成 模塊二模塊二 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成v 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫（database，簡稱db），是一個有結(jié)構(gòu)的、集成的、可共享的、統(tǒng)一管理的數(shù)據(jù)集合。 所謂所謂有結(jié)構(gòu)的有結(jié)構(gòu)的，指的是數(shù)據(jù)是按一定的模型組指的是數(shù)據(jù)是按一定的模型組織起來的?？椘饋淼摹Ｋ^所謂集成的集成的，是指數(shù)據(jù)庫中集中存放著企業(yè)各，是指數(shù)據(jù)庫中集中存放著企業(yè)各種各樣的數(shù)據(jù)。種各樣的數(shù)據(jù)。|集中存放的好處是：一個數(shù)據(jù)只需一個備份，重復(fù)存儲少，即消除了數(shù)據(jù)的冗余。|沒有

3、數(shù)據(jù)冗余，也就能保證數(shù)據(jù)的一致。 所謂所謂共享共享，指的是數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可以被不同指的是數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可以被不同的用戶使用。也就是說，每一個用戶可以按自己的用戶使用。也就是說，每一個用戶可以按自己的要求訪問相同的數(shù)據(jù)庫。的要求訪問相同的數(shù)據(jù)庫。 所謂所謂統(tǒng)一管理的統(tǒng)一管理的，指的是數(shù)據(jù)庫由指的是數(shù)據(jù)庫由dbms統(tǒng)一統(tǒng)一管理，任何數(shù)據(jù)訪問都是通過管理，任何數(shù)據(jù)訪問都是通過dbms來完成的。來完成的。v 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) （database management system，dbms） 是用來管理數(shù)據(jù)庫的一種商品化軟件。是用來管理數(shù)據(jù)庫的一種商品化軟件。

4、 所有訪問數(shù)據(jù)庫的請求都由dbms來完成的。 dbms提供了操作數(shù)據(jù)庫的許多命令（語言），即sql語言。 用戶發(fā)送sql命令，dbms按命令操作數(shù)據(jù)庫。 dbms 的主要功能：數(shù)據(jù)定義的功能。dbms提供數(shù)據(jù)定義語言(data definition language，ddl)。通過ddl，可以方便地定義數(shù)據(jù)庫中的各種對象。如定義students表結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)操縱的功能 。dbms提供數(shù)據(jù)操縱語言(data manipulation language，dml)。通過dml，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的基本操作，比如數(shù)據(jù)的查詢、刪除、更新等操作。 數(shù)據(jù)通信功能。數(shù)據(jù)通信功能是分布式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中最重要的功能之

5、一，它支持與操作系統(tǒng)的聯(lián)機處理、分時處理和遠程作業(yè)傳輸。 數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能。主要包括數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的輸入、刪除、更新功能；數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲、恢復(fù)功能，數(shù)據(jù)庫的重組和分析功能等。 數(shù)據(jù)庫的運行和管理功能。主要包括安全性檢查、完整性約束條件、并發(fā)控制及數(shù)據(jù)庫的維護等。v 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序是計算機專業(yè)人員利用某種數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序是計算機專業(yè)人員利用某種高級語言，為實現(xiàn)某些特定功能而編寫的程高級語言，為實現(xiàn)某些特定功能而編寫的程序，如查詢程序、報表程序等。序，如查詢程序、報表程序等。 應(yīng)用程序是用戶與數(shù)據(jù)庫之間的橋梁。應(yīng)用程序是用戶與數(shù)據(jù)庫之間的橋梁。應(yīng)用程序與應(yīng)用程序與db

6、ms交互，交互，dbms訪問訪問db。v 用戶用戶q用戶是使用數(shù)據(jù)庫的人員。用戶是使用數(shù)據(jù)庫的人員。q可分為：應(yīng)用程序員（應(yīng)用程序）、最終用可分為：應(yīng)用程序員（應(yīng)用程序）、最終用戶（終端用戶、一般用戶）、數(shù)據(jù)庫管理員。戶（終端用戶、一般用戶）、數(shù)據(jù)庫管理員。q應(yīng)用程序員開發(fā)應(yīng)用程序應(yīng)用程序員開發(fā)應(yīng)用程序,應(yīng)用程序通過應(yīng)用程序通過dbms訪問數(shù)據(jù)庫。訪問數(shù)據(jù)庫。q最終用戶使用應(yīng)用程序來訪問數(shù)據(jù)庫。最終用戶使用應(yīng)用程序來訪問數(shù)據(jù)庫。q數(shù)據(jù)庫管理員負責數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全控制與數(shù)據(jù)庫管理員負責數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全控制與正常運行。利用正常運行。利用dbms提供的各種工具訪問提供的各種工具訪問數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫。

7、注意注意：用戶的劃分沒有嚴格的界限。應(yīng)用程序員、最終用戶、dba都可以利用dbms產(chǎn)品提供的客戶端工具（應(yīng)用程序）訪問數(shù)據(jù)庫。 模塊三模塊三 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的比較數(shù)據(jù)管理技術(shù)的比較1 .人工管理階段人工管理階段在20世紀50年代中期以前，計算機主要用于科學計算，外部存儲器只有磁帶、卡片和紙帶等，還沒有磁盤等直接存取存儲設(shè)備。軟件只有匯編語言，還沒有數(shù)據(jù)管理方面的軟件出現(xiàn)。數(shù)據(jù)處理的方式基本是批處理。 人工管理系統(tǒng)存在的缺點：人工管理系統(tǒng)存在的缺點：數(shù)據(jù)不保存。 數(shù)據(jù)管理不方便。 以程序為核心。 數(shù)據(jù)面向應(yīng)用。2. 文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階段 文件系統(tǒng)是一個系統(tǒng)軟件。文件系統(tǒng)是一個系統(tǒng)軟件。 文件系

8、統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的方法：把數(shù)據(jù)組文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的方法：把數(shù)據(jù)組織成一個個文件，通過管理文件，達織成一個個文件，通過管理文件，達到管理數(shù)據(jù)的目的。到管理數(shù)據(jù)的目的。 一個文件就是一組邏輯相關(guān)的數(shù)據(jù)一個文件就是一組邏輯相關(guān)的數(shù)據(jù) 文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)示例：文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)示例： 文件系統(tǒng)管理數(shù)存在的缺點文件系統(tǒng)管理數(shù)存在的缺點數(shù)據(jù)是分離的。文件之間彼此分離，不共享。數(shù)據(jù)是分離的。文件之間彼此分離，不共享。 存在數(shù)據(jù)冗余。不同應(yīng)用程序使用不同的數(shù)據(jù)存在數(shù)據(jù)冗余。不同應(yīng)用程序使用不同的數(shù)據(jù)文件，即使共同的數(shù)據(jù)，也必須分別建立自己文件，即使共同的數(shù)據(jù)，也必須分別建立自己的文件。重復(fù)存放，冗余度大。的文件。重復(fù)存

9、放，冗余度大。 數(shù)據(jù)獨立性差。應(yīng)用程序與文件緊密結(jié)合。文數(shù)據(jù)獨立性差。應(yīng)用程序與文件緊密結(jié)合。文件結(jié)構(gòu)改變，應(yīng)用程序也改變。件結(jié)構(gòu)改變，應(yīng)用程序也改變。數(shù)據(jù)難以按用戶的需要表示。因為在文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)難以按用戶的需要表示。因為在文件系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)缺乏邏輯結(jié)構(gòu)。中，數(shù)據(jù)缺乏邏輯結(jié)構(gòu)。3. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)模型組織。數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)模型組織。所有數(shù)據(jù)實行集中存放，即存放在數(shù)據(jù)庫中，所有數(shù)據(jù)實行集中存放，即存放在數(shù)據(jù)庫中，一個數(shù)據(jù)庫就是所有相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。一個數(shù)據(jù)庫就是所有相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。集中管理：由一個軟件集中管理：由一個軟件dbms實行統(tǒng)一管理。實行統(tǒng)一管理。應(yīng)用程序應(yīng)用程序通過通過d

10、bms訪問數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)分離。訪問數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)分離。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)示例：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)示例： 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)特點：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)特點：數(shù)據(jù)是集成的、共享的。數(shù)據(jù)是集成的、共享的。數(shù)據(jù)冗余度低。數(shù)據(jù)冗余度低。數(shù)據(jù)獨立性好。數(shù)據(jù)獨立性好。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，易于按用戶的視圖表示。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，易于按用戶的視圖表示。模塊四模塊四 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念數(shù)據(jù)庫（database，db）數(shù)據(jù)庫是統(tǒng)一管理并長期儲存在計算機內(nèi)有結(jié)構(gòu)的大量共享的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（database managements system，dbms）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是位于用戶與操作之間的一層數(shù)據(jù)管理

11、軟件。數(shù)據(jù)庫在建立、運用和維護時由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一控制。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（database system dbs）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫之后的系統(tǒng)構(gòu)成，一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應(yīng)用程序和用戶構(gòu)成。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獨立性為什么具有數(shù)據(jù)獨立性？ 答：三級模式結(jié)構(gòu)。什么是三級模式結(jié)構(gòu)？ 答：如下圖所示。數(shù)據(jù)庫的三級模式：外模式、概念模數(shù)據(jù)庫的三級模式：外模式、概念模式（模式）、內(nèi)模式。式（模式）、內(nèi)模式。內(nèi)模式是數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)、內(nèi)模式是數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)、存儲方法、存取策略等的描述，也稱存儲方法、存取策略等的描述，也稱物理模式、存儲模式

12、。物理模式、存儲模式。概念模式是數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)概念模式是數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)的描述，的描述，也稱模式、概念結(jié)構(gòu)。也稱模式、概念結(jié)構(gòu)。外模式是單個用戶用到的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)外模式是單個用戶用到的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的描述，通常也稱視圖、子模式。的描述，通常也稱視圖、子模式。實際的物理數(shù)據(jù)庫與內(nèi)模式對應(yīng)，用戶實際的物理數(shù)據(jù)庫與內(nèi)模式對應(yīng)，用戶使用外模式。使用外模式。二級映射二級映射即外模式到模式的轉(zhuǎn)換，表示為即外模式到模式的轉(zhuǎn)換，表示為“外模式外模式/模式模式”映射，模式到內(nèi)模式的轉(zhuǎn)換，映射，模式到內(nèi)模式的轉(zhuǎn)換，表示為表示為“模式模式/內(nèi)模式內(nèi)模式” 映射。映射。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（d

13、bms），不僅提供三級），不僅提供三級模式的定義語言，而且還提供了三級模式之模式的定義語言，而且還提供了三級模式之間相互轉(zhuǎn)換的機制，即二級映射機制。間相互轉(zhuǎn)換的機制，即二級映射機制。外模式外模式/模式映射模式映射，定義了外模式到模式，定義了外模式到模式之間的對應(yīng)關(guān)系。是在外模式中定義的。之間的對應(yīng)關(guān)系。是在外模式中定義的。模式模式/內(nèi)模式映射內(nèi)模式映射，定義了模式到內(nèi)模式，定義了模式到內(nèi)模式之間的對應(yīng)關(guān)系。在模式中描述的。之間的對應(yīng)關(guān)系。在模式中描述的。模塊五 數(shù)據(jù)模型1、數(shù)據(jù)模型概念、數(shù)據(jù)模型概念數(shù)據(jù)模型就是現(xiàn)實世界的模擬。在數(shù)據(jù)庫中通常使用數(shù)據(jù)模型來抽象表示和處理現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)和信息。數(shù)

14、據(jù)模型分成兩個不同的層次，分別為概念模型和數(shù)據(jù)模型。 （一）概念模型概念模型也稱為信息模型，它是按用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模。概念模型不依賴于某一個dbms支持的數(shù)據(jù)模型。概念模型可以轉(zhuǎn)換為計算機上某一特定的dbms支持的特定數(shù)據(jù)模型。 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型是按計算機系統(tǒng)的觀點對數(shù)據(jù)建模，是嚴格定義的一組概念的集合。數(shù)據(jù)模型主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型等模型。這些概念精確地描述了系統(tǒng)的靜態(tài)特性、動態(tài)特性和完整性約束條件。 數(shù)據(jù)模型通常由下面3個部分組成。1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要用于描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性。研究與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對象，例如關(guān)系模型中的域、屬性、關(guān)系等。2數(shù)據(jù)操作 數(shù)據(jù)

15、庫主要包括查詢和更新（包括插入、刪除、修改）兩大類操作。數(shù)據(jù)模型必須定義這些操作的確切含義、操作符號、操作規(guī)則（如優(yōu)先級）以及實現(xiàn)操作的語言。3數(shù)據(jù)的約束條件 數(shù)據(jù)的約束條件是一組完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和儲存規(guī)則，用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。此外，數(shù)據(jù)模型還應(yīng)該提供定義完整性約束條件的機制。 數(shù)據(jù)模型的一些術(shù)語數(shù)據(jù)模型的一些術(shù)語1實體（entity）：客觀存在并可相互區(qū)別的事物，稱為實體。例如：一個學生、一門課程等。2實體集（entity set）：性質(zhì)相同的同類實體的集合，稱為實體集。所有的學生

16、、所有的教師等。3屬性（attribute）：實體所具有的特征，稱為屬性。每個屬性都有一個值域，其類型可以使整數(shù)型、字符型、日期型等等。4關(guān)系（relation）：獨立的實體相互之間的聯(lián)系。如學生和課程存在學習關(guān)系、學生和班級存在屬于關(guān)系等。5鍵（key）：能唯一標識每個實體的屬性或者屬性的組合，稱為實體的鍵。比如，學生的學號這個屬性，可以作為學生實體的鍵。 模塊六 關(guān)系數(shù)據(jù)庫概述 一、關(guān)系模型及其特點 （一）關(guān)系模型概述關(guān)系模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中最重要的一種模型，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表。關(guān)系模型是使用表格來描述實體之間的關(guān)系，二維表中的列（字段、數(shù)據(jù)項）就是屬性，列的值稱為屬性值，

17、屬性值的取值范圍為值域（domain），每一行數(shù)據(jù)稱為一個記錄（元組）。關(guān)系模型示例見表1-1。二、關(guān)系數(shù)據(jù)庫 二、關(guān)系數(shù)據(jù)庫二、關(guān)系數(shù)據(jù)庫（一）關(guān)系數(shù)據(jù)庫的定義關(guān)系數(shù)據(jù)庫是相互關(guān)聯(lián)的表或者關(guān)系的集合。關(guān)系數(shù)據(jù)庫是用二維表格來組織和存放數(shù)據(jù)的，一個二維表就是一個關(guān)系。 （二）鍵的概念 1主鍵（primary key）。是指表中的某一列或幾列的組合，該列或列的組合的值惟一地標識一行記錄。例如，student表中的student_id（學號）就是該表的主鍵。 2外鍵（foreign key ）。是指一個表中含有與另一個表的主鍵相同的列組，那么該列組稱為外鍵。一個表可能有多個外鍵。外鍵也是由一個或多

18、個列組成的。 3公共鍵（common key）。是指關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，如果兩個表中具有相同的列或列組，則這個列或列組稱為這兩個表的公共鍵。 模塊七 sqlserver數(shù)據(jù)庫的基本概念 一、sql server數(shù)據(jù)庫對象 sql server數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)、表以及其他數(shù)據(jù)庫對象的集合。table：存放各種實體數(shù)據(jù)的集合。constraint：強制實施數(shù)據(jù)完整性的一種方法。default：用戶若沒給出明確的列值，系統(tǒng)自動給出的數(shù)據(jù)值。rule：當向表的某一列插入或更新數(shù)據(jù)時的取值范圍規(guī)則。 index：實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速檢索、并強制實現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性的一種存儲結(jié)構(gòu)。view：查看數(shù)據(jù)庫中一個或多個表或視圖中數(shù)據(jù)的一種方法。procedure：一組預(yù)先編譯好的、能實現(xiàn)特定數(shù)據(jù)操作功能的sql代碼集。 trigger：一種特殊的存儲過程，在用戶向表中插入、更新或刪除數(shù)據(jù)時自動執(zhí)行。 二、sql serve