第1章數(shù)據(jù)庫技術(shù)概論

1、Access 2010數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)人民郵電出版社第1章 數(shù)據(jù)庫技術(shù)概論u了解數(shù)據(jù)庫技術(shù)的產(chǎn)生背景與發(fā)展過程。u掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)。u理解數(shù)據(jù)模型的概念。u掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基本知識(shí)。u熟悉Access 2010的操作環(huán)境。1數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)是人們用于記錄事物情況的物理符號(hào)。信息是數(shù)據(jù)中所包含的意義。信息是經(jīng)過加工處理并對人類社會(huì)實(shí)踐和生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生決策影響的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是用來表示信息的，但并非任何數(shù)據(jù)都能表示信息；信息是加工處理后的數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)所表達(dá)的內(nèi)容。信息不隨表示它的數(shù)據(jù)形式而改變，它是反映客觀現(xiàn)實(shí)世界的知識(shí)；而數(shù)據(jù)則具有任意性，用不同的數(shù)據(jù)形式可以表示同樣的信息。1.1 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處

2、理2數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)處理是指將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過程，其基本目的是從大量的、雜亂無章的、難以理解的數(shù)據(jù)中整理出對人們有價(jià)值、有意義的數(shù)據(jù)（即信息），作為決策的依據(jù)。 數(shù)據(jù)管理是指數(shù)據(jù)的收集、組織、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)等操作，這些操作是數(shù)據(jù)處理的中心環(huán)節(jié)，是任何數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)中不可缺少的部分。數(shù)據(jù)管理的基本目的是為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、降低數(shù)據(jù)冗余、提高數(shù)據(jù)的獨(dú)立性、安全性和完整性，從而能更加有效地管理和使用數(shù)據(jù)資源。1.2.1 人工管理階段20世紀(jì)50年代中期以前，數(shù)據(jù)管理是以人工管理方式進(jìn)行的。數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)如下。(1)數(shù)據(jù)不保存 (2)由應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù) (3)數(shù)據(jù)有冗余，無法實(shí)現(xiàn)共享 (4)數(shù)據(jù)

3、對應(yīng)用程序不具有獨(dú)立性1.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展1.2.2 文件管理階段20世紀(jì)50年代后期至60年代后期，計(jì)算機(jī)開始大量用于數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)處理應(yīng)用程序利用操作系統(tǒng)的文件管理功能，將相關(guān)數(shù)據(jù)按一定的規(guī)則構(gòu)成文件，通過文件系統(tǒng)對文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存取和管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的文件管理方式。其特點(diǎn)可概括為如下兩點(diǎn)。數(shù)據(jù)可以長期保存數(shù)據(jù)對應(yīng)用程序有一定的獨(dú)立性當(dāng)數(shù)據(jù)量增加、使用數(shù)據(jù)的用戶越來越多時(shí)，文件管理便不能適應(yīng)更有效地使用數(shù)據(jù)的需要了，其癥結(jié)表現(xiàn)在3個(gè)方面。(1)數(shù)據(jù)的共享性差、冗余度大，容易造成數(shù)據(jù)不一致(2)數(shù)據(jù)獨(dú)立性差(3)數(shù)據(jù)之間缺乏有機(jī)的聯(lián)系，缺乏對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一控制和管理1.2.3 數(shù)據(jù)庫管理階段

4、20世紀(jì)60年代后期，數(shù)據(jù)管理技術(shù)在文件管理的基礎(chǔ)上發(fā)展到數(shù)據(jù)庫管理。數(shù)據(jù)庫(Database，DB)是按一定的組織方式存儲(chǔ)起來的、相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。在數(shù)據(jù)庫管理階段，由一種叫做數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(Database Management System，DBMS)的系統(tǒng)軟件來對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的控制和管理。在應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫之間保持較高的獨(dú)立性，數(shù)據(jù)具有完整性、一致性和安全性高等特點(diǎn)，并且具有充分的共享性，有效地減少了數(shù)據(jù)冗余。1.2.4 新型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展先后經(jīng)歷了層次數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫。層次數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫可以看作第1代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫可以看作第2代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。實(shí)際

5、應(yīng)用中涌現(xiàn)出的許多問題，促使數(shù)據(jù)庫技術(shù)不斷向前發(fā)展，出現(xiàn)了許多不同類型的新型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。(1)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(2)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)(3)多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(4)數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)1.3.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫及其描述機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和有關(guān)人員組成的具有高度組織性的整體。1計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)硬件是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫及運(yùn)行數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的硬件資源，主要包括計(jì)算機(jī)主機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備、輸入輸出設(shè)備及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2計(jì)算機(jī)軟件數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的軟件包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心軟件之一，它提供數(shù)據(jù)定

6、義、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)庫建立和維護(hù)及通信等功能。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須運(yùn)行在相應(yīng)的系統(tǒng)平臺(tái)上，有操作系統(tǒng)和相關(guān)系統(tǒng)軟件的支持。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)是指系統(tǒng)開發(fā)人員利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)資源開發(fā)出來的、面向某一類實(shí)際應(yīng)用的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。3數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫是指數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中按照一定的方式組織的、存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)設(shè)備上的、能為多個(gè)用戶共享的、與應(yīng)用程序相互獨(dú)立的相關(guān)數(shù)據(jù)集合。它不僅包括描述事物的數(shù)據(jù)本身，而且還包括相關(guān)事物之間的聯(lián)系。4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的有關(guān)人員數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的有關(guān)人員主要有3類：最終用戶、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)人員和數(shù)據(jù)庫管理員(Database Administrator，DBA)。1.3.2 數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)體系

7、數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)是三級模式結(jié)構(gòu)及二級映射，三級模式包括外模式、概念模式和內(nèi)模式，二級映射則分別是概念模式/內(nèi)模式的映射及外模式/概念模式的映射。這種三級模式與二級映射構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)體系，如圖所示。1數(shù)據(jù)庫的三級模式(1)概念模式概念模式又稱邏輯模式，或簡稱為模式，對應(yīng)于概念級。它是由數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)者綜合所有用戶的數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一的觀點(diǎn)構(gòu)造的全局邏輯結(jié)構(gòu)，是對數(shù)據(jù)庫中全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的總體描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖(全局視圖)。(2)外模式外模式又稱子模式或用戶模式，對應(yīng)于用戶級。它是某個(gè)或某幾個(gè)用戶所看到的數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。外模式是從概念模式

8、導(dǎo)出的一個(gè)子集，包含概念模式中允許特定用戶使用的那部分?jǐn)?shù)據(jù)。(3)內(nèi)模式內(nèi)模式又稱存儲(chǔ)模式或物理模式，對應(yīng)于物理級。它是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示或底層描述，是數(shù)據(jù)庫最低一級的邏輯描述，它描述了數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的存儲(chǔ)方式和物理結(jié)構(gòu)，對應(yīng)著實(shí)際存儲(chǔ)在外存儲(chǔ)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)庫。2三級模式間的二級映射為了實(shí)現(xiàn)這3個(gè)抽象級別的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在三級模式之間提供了二級映射，正是這二級映射保證了數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)具有較高的物理獨(dú)立性和邏輯獨(dú)立性。(1)概念模式/內(nèi)模式的映射(2)外模式/概念模式的映射1.3.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，每一個(gè)數(shù)據(jù)庫都是為某一應(yīng)用領(lǐng)域服務(wù)的，這些應(yīng)用彼

9、此之間都有著密切的聯(lián)系。因此，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中不僅要考慮某個(gè)應(yīng)用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，還要考慮整個(gè)組織(多個(gè)應(yīng)用)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這種數(shù)據(jù)組織方式使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化了，這就要求在描述數(shù)據(jù)時(shí)不僅要描述數(shù)據(jù)本身，還要描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。2數(shù)據(jù)共享性高、冗余度低數(shù)據(jù)共享是指多個(gè)用戶或應(yīng)用程序可以訪問同一個(gè)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供并發(fā)和協(xié)調(diào)機(jī)制，保證在多個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)訪問、存取和操作數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)時(shí)，不產(chǎn)生任何沖突，從而保證數(shù)據(jù)不遭到破壞。數(shù)據(jù)冗余既浪費(fèi)存儲(chǔ)空間，又容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)不一致等問題。3具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)獨(dú)立性是指應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間相互獨(dú)立。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，因?yàn)椴捎昧藬?shù)據(jù)庫的三級模式結(jié)構(gòu)，

10、保證了數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的獨(dú)立性。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變時(shí)，不影響數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，這樣保證了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。在全局邏輯結(jié)構(gòu)改變時(shí)，不影響用戶的局部邏輯結(jié)構(gòu)及應(yīng)用程序，這樣就保證了數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。4有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供了一套有效的數(shù)據(jù)控制手段，包括數(shù)據(jù)安全性控制、數(shù)據(jù)完整性控制、數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制和數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)等，增強(qiáng)了多用戶環(huán)境下數(shù)據(jù)的安全性和一致性保護(hù)。 在數(shù)據(jù)庫技術(shù)中，用數(shù)據(jù)模型(Data Model)來對現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象和表示。1.4 數(shù)據(jù)模型1.4.1 數(shù)據(jù)抽象的過程 數(shù)據(jù)模型是對現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行抽象和轉(zhuǎn)換的結(jié)果，這一過程如圖所示。1對現(xiàn)實(shí)世界的抽象計(jì)算機(jī)處理的對象是

11、現(xiàn)實(shí)世界中的客觀事物，在對其實(shí)施處理的過程中，首先應(yīng)了解和熟悉現(xiàn)實(shí)世界，從對現(xiàn)實(shí)世界的調(diào)查和觀察中抽象出大量描述客觀事物的事實(shí)，再對這些事實(shí)進(jìn)行整理、分類和規(guī)范，進(jìn)而將規(guī)范化的事實(shí)數(shù)據(jù)化，最終實(shí)現(xiàn)由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲(chǔ)和處理。2觀念世界中的概念模型概念模型的特征是按用戶需求觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，表達(dá)了數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，是系統(tǒng)用戶對整個(gè)應(yīng)用項(xiàng)目涉及的數(shù)據(jù)的全面描述。概念模型主要用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，它獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)時(shí)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。概念模型的表示方法很多，目前較常用的是E-R模型。3機(jī)器世界中的邏輯模型和物理模型在選定數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)后，就要將E-R圖表示的概念模型轉(zhuǎn)換為具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的邏輯模型。通常

12、，也把數(shù)據(jù)的邏輯模型直接稱為數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中主要的邏輯模型有層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型。物理模型是對數(shù)據(jù)最底層的抽象，用以描述數(shù)據(jù)在物理存儲(chǔ)介質(zhì)上的組織結(jié)構(gòu)，與具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和硬件有關(guān)。1.4.2 概念模型1實(shí)體與實(shí)體集實(shí)體(Entity)是現(xiàn)實(shí)世界中任何可以相互區(qū)分和識(shí)別的事物，它可以是能觸及的客觀對象，還可以是抽象的事件。性質(zhì)相同的同類實(shí)體的集合稱為實(shí)體集(Entity Set)。2屬性每個(gè)實(shí)體都具有一定的特征或性質(zhì)，這樣才能區(qū)分一個(gè)個(gè)實(shí)體。實(shí)體的特征稱為屬性(Attribute)，一個(gè)實(shí)體可用若干屬性來刻畫。能唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性或?qū)傩约Q為實(shí)體標(biāo)識(shí)符。3類型與值屬

13、性和實(shí)體都有類型(Type)和值(Value)之分。屬性類型就是屬性名及其取值類型，屬性值就是屬性所取的具體值。屬性類型是個(gè)變量，屬性值是變量所取的值，而值域是變量的取值范圍。實(shí)體類型就是實(shí)體的結(jié)構(gòu)描述，通常是實(shí)體名和屬性名的集合。具有相同屬性的實(shí)體，有相同的實(shí)體類型。實(shí)體值是一個(gè)具體的實(shí)體，是屬性值的集合。4實(shí)體間的聯(lián)系(1)一對一聯(lián)系如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中至多只有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有一對一聯(lián)系，記為1 1。(2)一對多聯(lián)系如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中可以有多個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，反之，對于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中至多只

14、有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B有一對多聯(lián)系，記為1 n。(3)多對多聯(lián)系如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中可以有多個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，而對于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中也可以有多個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B之間有多對多聯(lián)系，記為m n。5E-R圖E-R圖是用一種直觀的圖形方式建立現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體及其聯(lián)系模型的工具，也是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的一種基本工具。E-R圖用矩形框表示現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體，用菱形框表示實(shí)體間的聯(lián)系，用橢圓形框表示實(shí)體和聯(lián)系的屬性。下圖用來表示讀者實(shí)體和圖書實(shí)體的多對多聯(lián)系模型。1.4.3 邏輯模型1層次模型層次模型(Hierarchical Model)用

15、樹形結(jié)構(gòu)來表示實(shí)體及其之間的聯(lián)系。根據(jù)樹形結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，建立數(shù)據(jù)的層次模型需要滿足如下兩個(gè)條件。有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒有父結(jié)點(diǎn)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)即根結(jié)點(diǎn)。其他結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)父結(jié)點(diǎn)。2網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型(Network Model)用以實(shí)體類型為結(jié)點(diǎn)的有向圖來表示各實(shí)體及其之間的聯(lián)系。其特點(diǎn)如下?？梢杂幸粋€(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無父結(jié)點(diǎn)。至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)的父結(jié)點(diǎn)。3關(guān)系模型關(guān)系模型(Relational Model)用二維表格來表示實(shí)體及其相互之間的聯(lián)系。在關(guān)系模型中，把實(shí)體集看成一個(gè)二維表，每一個(gè)二維表稱為一個(gè)關(guān)系。每個(gè)關(guān)系均有一個(gè)名字，稱為關(guān)系名。關(guān)系模型是由若干個(gè)關(guān)系模式(Relational Schema)組成

16、的集合，關(guān)系模式就相當(dāng)于前面提到的實(shí)體類型，它的實(shí)例稱為關(guān)系(Relation)。1.5.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基本概念1關(guān)系通常將一個(gè)沒有重復(fù)行、重復(fù)列，并且每個(gè)行列的交叉點(diǎn)只有一個(gè)基本數(shù)據(jù)的二維表格看成一個(gè)關(guān)系。二維表格包括表頭和表中的內(nèi)容，相應(yīng)地，關(guān)系包括關(guān)系模式和記錄的值，表包括表結(jié)構(gòu)(記錄類型)和表的記錄，而滿足一定條件的規(guī)范化關(guān)系的集合，就構(gòu)成了關(guān)系模型。1.5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基本知識(shí)關(guān)系是一種規(guī)范化了的二維表格。在關(guān)系模型中，對關(guān)系作了種種規(guī)范性限制，關(guān)系具有以下6條性質(zhì)。關(guān)系必須規(guī)范化，每一個(gè)屬性都必須是不可再分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。每一列中的分量是同一類型的數(shù)據(jù)，來自同一個(gè)域。在同一關(guān)系中不允許

17、出現(xiàn)相同的屬性名。關(guān)系中不允許有完全相同的元組。在同一關(guān)系中元組的次序無關(guān)緊要。在同一關(guān)系中屬性的次序無關(guān)緊要。2元組二維表格的每一行在關(guān)系中稱為元組(Tuple)，相當(dāng)于表的一條記錄(Record)。二維表格的一行描述了現(xiàn)實(shí)世界中的一個(gè)實(shí)體。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，行是不能重復(fù)的，即不允許兩行的全部元素完全對應(yīng)相同。3屬性二維表格的每一列在關(guān)系中稱為屬性(Attribute)，相當(dāng)于記錄中的一個(gè)字段(Field)或數(shù)據(jù)項(xiàng)。每個(gè)屬性有一個(gè)屬性名，一個(gè)屬性在其每個(gè)元組上的值稱為屬性值，因此，一個(gè)屬性包括多個(gè)屬性值，只有在指定元組的情況下，屬性值才是確定的。同時(shí)，每個(gè)屬性有一定的取值范圍，稱為該屬性的值域

18、。同樣，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，列是不能重復(fù)的，即關(guān)系的屬性不允許重復(fù)。屬性必須是不可再分的，即屬性是一個(gè)基本的數(shù)據(jù)項(xiàng)，不能是幾個(gè)數(shù)據(jù)的組合項(xiàng)。4關(guān)鍵字關(guān)系中能唯一區(qū)分、確定不同元組的單個(gè)屬性或?qū)傩越M合，稱為該關(guān)系的一個(gè)關(guān)鍵字。關(guān)鍵字又稱為鍵或碼(Key)。單個(gè)屬性組成的關(guān)鍵字稱為單關(guān)鍵字，多個(gè)屬性組合的關(guān)鍵字稱為組合關(guān)鍵字。需要強(qiáng)調(diào)的是，關(guān)鍵字的屬性值不能取“空值”，因?yàn)椤翱罩怠睙o法唯一地區(qū)分、確定元組。所謂“空值”，就是“不知道”或“不確定”的值。關(guān)系中能夠作為關(guān)鍵字的屬性或?qū)傩越M合可能不是唯一的。凡在關(guān)系中能夠唯一區(qū)分、確定不同元組的屬性或?qū)傩越M合，稱為候選關(guān)鍵字(Candidate Key)。

19、在候選關(guān)鍵字中選定一個(gè)作為關(guān)鍵字，稱為該關(guān)系的主關(guān)鍵字或主鍵(Primary Key)。關(guān)系中主關(guān)鍵字是唯一的。5外部關(guān)鍵字如果關(guān)系中某個(gè)屬性或?qū)傩越M合并非本關(guān)系的關(guān)鍵字，但卻是另一個(gè)關(guān)系的關(guān)鍵字，則稱這樣的屬性或?qū)傩越M合為本關(guān)系的外部關(guān)鍵字或外鍵(Foreign Key)。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，用外部關(guān)鍵字表示兩個(gè)表之間的聯(lián)系。1.5.2 關(guān)系運(yùn)算將關(guān)系與二維表進(jìn)行比較可以看出兩者存在簡單的對應(yīng)關(guān)系，關(guān)系模式對應(yīng)一個(gè)二維表的表頭，而關(guān)系的一個(gè)元組就是二維表的一行。在很多時(shí)候，甚至不加區(qū)別地使用這兩個(gè)概念。1傳統(tǒng)的關(guān)系運(yùn)算(1)并(Union)設(shè)R和S同為n元關(guān)系，且相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域，則R和S

20、的并也是一個(gè)n元關(guān)系，記作RS。RS包含了所有分屬于R和S或同屬于R和S的元組。因?yàn)榧现胁辉试S有重復(fù)元素，因此，同時(shí)屬于R和S的元組在RS中只出現(xiàn)一次。 (2)差(Difference)設(shè)R和S同為n元關(guān)系，且相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域，則R和S的差也是一個(gè)n元關(guān)系，記作RS。RS包含了所有屬于R但不屬于S的元組。(3)交(Intersection)設(shè)R和S同為n元關(guān)系，且相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域，則R和S的交也是一個(gè)n元關(guān)系，記作RS。RS包含了所有同屬于R和S的元組。實(shí)際上，交運(yùn)算可以通過差運(yùn)算的組合來實(shí)現(xiàn)，如ABA(AB)或B(BA)。(4)廣義笛卡爾積設(shè)R是一個(gè)包含m個(gè)元組的j元關(guān)系，S是

21、一個(gè)包含n個(gè)元組的k元關(guān)系，則R和S的廣義笛卡爾積是一個(gè)包含mn個(gè)元組的jk元關(guān)系，記作RS，并定義RS(r1，r2，rj，s1，s2，sk)|(r1，r2，rj)R且s1，s2，skS即RS的每個(gè)元組的前j個(gè)分量是R中的一個(gè)元組，而后k個(gè)分量是S中的一個(gè)元組。例1-1 設(shè)R(a1，b1，c1)，(a1，b2，c2)，(a2，b2，c1)，S(a1，b2，c2)，(a1，b3，c2)，(a2，b2，c1)，求RS，RS，RS，RS。根據(jù)運(yùn)算規(guī)則，有如下結(jié)果。RS(a1，b1，c1)，(a1，b2，c2)，(a2，b2，c1)，(a1，b3，c2)RS(a1，b1，c1)RS(a1，b2，c2)

22、，(a2，b2，c1)RS(a1，b1，c1，a1，b2，c2)，(a1，b1，c1，a1，b3，c2)，(a1，b1，c1，a2，b2，c1)，(a1，b2，c2，a1，b2，c2)，(a1，b2，c2，a1，b3，c2)，(a1，b2，c2，a2，b2，c1)，(a2，b2，c1，a1，b2，c2)，(a2，b2，c1，a1，b3，c2)，(a2，b2，c1，a2，b2，c1)RS是一個(gè)包含9個(gè)元組的6元關(guān)系。2專門的關(guān)系運(yùn)算(1)選擇(Selection)設(shè)R(a1，a2，an)是一個(gè)n元關(guān)系，F(xiàn)是關(guān)于(a1，a2，an)的一個(gè)條件，R中所有滿足F條件的元組組成的子關(guān)系稱為R的一個(gè)選擇，

23、記作F(R)，并定義F(R)(a1，a2，an)|(a1，a2，an)R且(a1，a2，an)滿足條件F簡言之，對R關(guān)系按一定規(guī)則篩選一個(gè)子集的過程就是對R施加了一次選擇運(yùn)算。)()(211miiiAAARR，miiiAAA，21miiiAAA，21)()(21RmiiiAAA，(2)投影(Projection)設(shè)RR(A1，A2，An)是一個(gè)n元關(guān)系，i1，i2，im是1，2，n的一個(gè)子集，并且i1i2im，定義即(R)是R中只保留屬性的新的關(guān)系，稱(R)是R在屬性上的一個(gè)投影，通常記作通俗地講，關(guān)系R上的投影是從R中選擇出若干屬性列組成新的關(guān)系。(3)連接(Join)連接是從兩個(gè)關(guān)系的笛卡

24、爾積中選取屬性間滿足一定條件的元組，記作其中A和B分別為R和S上維數(shù)相等且可比的屬性組，是比較運(yùn)算符。連接運(yùn)算從R和S的笛卡爾積RS中選取(R關(guān)系)在A屬性組上的值與(S關(guān)系)在B屬性組上值滿足比較關(guān)系的元組。 RS連接運(yùn)算中有兩種最為重要也最為常用的連接，一種是等值連接，另一種是自然連接。為“”的連接運(yùn)算稱為等值連接，它是從關(guān)系R與S的笛卡爾積中選取A和B屬性值相等的那些元組。自然連接是一種特殊的等值連接，它要求在結(jié)果中把重復(fù)的屬性去掉。一般的連接操作是從行的角度進(jìn)行運(yùn)算，但自然連接還需要取消重復(fù)列，所以是同時(shí)從行和列的角度進(jìn)行運(yùn)算。例1-2 一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫由職工關(guān)系E和工資關(guān)系W組成，關(guān)系

25、模式如下。E(編號(hào)，姓名，性別)W(編號(hào)，基本工資，標(biāo)準(zhǔn)津貼，業(yè)績津貼)寫出實(shí)現(xiàn)以下功能的關(guān)系運(yùn)算表達(dá)式。查詢?nèi)w男職工的信息。查詢?nèi)w男職工的編號(hào)和姓名。查詢?nèi)w職工的基本工資、標(biāo)準(zhǔn)津貼和業(yè)績津貼。1.5.3 關(guān)系的完整性約束在關(guān)系模型中，數(shù)據(jù)完整性包括實(shí)體完整性(Entity Integrity)、參照完整性(Referential Integrity)及用戶自定義完整性(User defined Integrity)3種。1實(shí)體完整性現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體是可區(qū)分的，即它們具有某種唯一性標(biāo)識(shí)。相應(yīng)地，關(guān)系模型中以主關(guān)鍵字作為唯一性標(biāo)識(shí)。實(shí)體完整性就是指關(guān)系的主屬性不能取“空值”，并且不允許兩個(gè)

26、元組的關(guān)鍵字值相同。也就是一個(gè)二維表中沒有兩個(gè)完全相同的行，因此實(shí)體完整性也稱為行完整性。2參照完整性設(shè)F是關(guān)系R的一個(gè)或一組屬性，但不是關(guān)系R的關(guān)鍵字，如果F與關(guān)系S的主關(guān)鍵字Ks相對應(yīng)，則稱F是關(guān)系R的外部關(guān)鍵字，并稱關(guān)系R為參照關(guān)系(Referencing Relation)，關(guān)系S為被參照關(guān)系(Referenced Relation)或目標(biāo)關(guān)系(Target Relation)。參照完整性規(guī)則就是定義外部關(guān)鍵字與主關(guān)鍵字之間的引用規(guī)則，即對于R中每個(gè)元組在F上的值必須取“空值”或等于S中某個(gè)元組的主關(guān)鍵字值。3用戶自定義完整性實(shí)體完整性和參照完整性適用于任何關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。除此之外，不

27、同的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)根據(jù)其應(yīng)用環(huán)境的不同，往往還需要一些特殊的約束條件，用戶自定義完整性就是針對某一具體關(guān)系數(shù)據(jù)庫的約束條件，它反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語義要求，如規(guī)定關(guān)系中某一屬性的取值范圍。1.6.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本步驟考慮數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)全過程，可以將數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分為6個(gè)階段：需求分析、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫實(shí)施、數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)。1需求分析階段需求分析的任務(wù)是通過詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對象(組織、部門、行業(yè)等)，充分了解用戶單位目前的工作狀況，明確用戶的各種需求，然后在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能。1.6 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)2概念設(shè)計(jì)階段將需求分析得到的用戶需求

28、抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過程就是概念設(shè)計(jì)，它是整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在需求分析階段所得到的應(yīng)用需求應(yīng)該首先抽象為概念模型，以便更好、更準(zhǔn)確地用某一數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這些需求。概念模型是各種邏輯模型的共同基礎(chǔ)，它比邏輯模型更獨(dú)立于機(jī)器、更抽象，從而更加穩(wěn)定。描述概念模型的有力工具是E-R圖。3邏輯設(shè)計(jì)階段數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)是將概念模型轉(zhuǎn)換為邏輯模型，也就是被某個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型，并對轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行規(guī)范化處理。關(guān)系數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)由一組關(guān)系模式組成，因而，從概念模型結(jié)構(gòu)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換就是將E-R圖轉(zhuǎn)化為關(guān)系模型的過程。4物理設(shè)計(jì)階段數(shù)據(jù)庫在物理設(shè)備上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方法稱為數(shù)

29、據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，它依賴于給定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。為一個(gè)給定的邏輯模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用要求的物理結(jié)構(gòu)的過程，就是數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)。5數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段完成數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)之后，就要用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)定義語言和其他實(shí)用程序?qū)?shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)結(jié)果嚴(yán)格地描述出來，成為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以接收的源代碼，再經(jīng)過調(diào)試產(chǎn)生目標(biāo)代碼，然后就可以組織數(shù)據(jù)入庫了，這就是數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段。數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段包括兩項(xiàng)重要的工作，一是數(shù)據(jù)的載入，二是應(yīng)用程序的編碼和調(diào)試。6數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)經(jīng)過試運(yùn)行合格后，數(shù)據(jù)庫開發(fā)工作就基本完成，即可投入正式運(yùn)行了。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，對數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)進(jìn)行評價(jià)、調(diào)整、修

30、改等維護(hù)工作是一個(gè)長期的任務(wù)，也是設(shè)計(jì)工作的繼續(xù)和提高。在數(shù)據(jù)庫運(yùn)行階段，對數(shù)據(jù)庫經(jīng)常性的維護(hù)工作主要是由數(shù)據(jù)庫管理員完成的，它包括數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)、數(shù)據(jù)庫的安全性與完整性控制、數(shù)據(jù)庫性能的分析和改造、數(shù)據(jù)庫的重組織與重構(gòu)造。1.6.2 E-R模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)化(1)1 1聯(lián)系的轉(zhuǎn)化(2)1 n聯(lián)系的轉(zhuǎn)化(3)m n聯(lián)系的轉(zhuǎn)化1.5.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)實(shí)例某大學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng)的E-R圖如圖所示。將5個(gè)實(shí)體及2個(gè)m n聯(lián)系轉(zhuǎn)化成7個(gè)關(guān)系模式，具體結(jié)構(gòu)如下。學(xué)生(學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生年月，專業(yè)名稱)課程(課程編號(hào)，課程名稱，課程類別，學(xué)分)選課(學(xué)號(hào)，課程編號(hào)，成績)教師(教師號(hào)，姓名，性別，職稱

31、，學(xué)院名稱)授課(教師號(hào)，課程編號(hào)，上課教室)學(xué)院(學(xué)院名稱，網(wǎng)址，教師人數(shù))專業(yè)(專業(yè)名稱，成立年份，專業(yè)簡介)1.7.1 Access的發(fā)展Access誕生于20世紀(jì)90年代初期，歷經(jīng)多次升級改版，其功能越來越強(qiáng)，而操作越來越直觀方便。2010年6月，Microsoft Office 2010正式在中國發(fā)布，這是Microsoft公司推出的新一代辦公軟件，其中Microsoft Access 2010是其中的重要組件。Access 2010是Access的較新版本，與原來的版本相比，Access 2010除了繼承和發(fā)揚(yáng)了以前版本功能強(qiáng)大、界面友好、操作方便等優(yōu)點(diǎn)外，在界面的易操作性方面、數(shù)

32、據(jù)庫操作與應(yīng)用方面進(jìn)行了很大改進(jìn)。1.7 Access 2010操作基礎(chǔ)1.7.2 Access 2010的啟動(dòng)與退出1Access 2010的安裝通過執(zhí)行Microsoft Office 2010安裝盤上的setup.exe文件來啟動(dòng)安裝過程，然后按照系統(tǒng)提示，逐步進(jìn)行操作即可。2Access 2010的啟動(dòng)(1)使用“開始”菜單啟動(dòng)Access 2010(2)使用快捷方式啟動(dòng)Access 2010(3)使用已有的數(shù)據(jù)庫文件啟動(dòng)Access 2010啟動(dòng)Access 2010之后，屏幕顯示Access 2010的啟動(dòng)窗口，也稱作Microsoft Office Backstage視圖，如圖所

33、示。但使用第(3)種方法，即雙擊Access 2010數(shù)據(jù)庫文件圖標(biāo)啟動(dòng)Access 2010，這時(shí)進(jìn)入的界面是Access 2010主窗口。3Access 2010的退出在Access 2010窗口中，選擇“文件”“退出”菜單命令。單擊Access 2010窗口右上角的“關(guān)閉”按鈕。雙擊Access 2010窗口左上角的控制菜單圖標(biāo)；或單擊控制菜單圖標(biāo)，從打開的菜單中選擇“關(guān)閉”命令；或按組合鍵AltF4。右鍵單擊Access 2010窗口標(biāo)題欄，在打開的快捷菜單中，選擇“關(guān)閉”命令。1.7.2 Access 2010工作窗口1 Access 2010啟動(dòng)窗口(1)“文件”菜單命令“文件”菜

34、單命令是對數(shù)據(jù)庫文件進(jìn)行各種操作及對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)置的命令。(2)快速訪問工具欄快速訪問工具欄中的命令始終可見，可將最常用的命令添加到此工具欄中。通過快速訪問工具欄，只需一次單擊即可訪問命令。默認(rèn)的快速訪問工具欄包括“保存”、“恢復(fù)”和“撤消”命令。可以自定義快速訪問工具欄，以便將經(jīng)常使用的命令加入其中。還可以選擇顯示該工具欄的位置和最小化功能區(qū)。單擊快速訪問工具欄右側(cè)的下拉箭頭，將彈出“自定義快速訪問工具欄”菜單，選擇“其他命令”菜單項(xiàng)，彈出“Access選項(xiàng)”對話框中的“自定義快速訪問工具欄”界面，如圖所示。在其中選擇要添加的命令，然后單擊“添加”按鈕。若要?jiǎng)h除命令，在右側(cè)的列表中選擇該命令

35、，然后單擊“刪除”按鈕。也可以在列表中雙擊該命令實(shí)現(xiàn)添加或刪除。完成后單擊“確定”按鈕。也可以選擇“文件”“選項(xiàng)”菜單命令，然后在彈出的“Access選項(xiàng)”對話框的左側(cè)窗格中選擇“快速訪問工具欄”選項(xiàng)進(jìn)入“自定義快速訪問工具欄”設(shè)置界面。2. Access 2010主窗口在Access 2010的啟動(dòng)窗口，提供了創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫的導(dǎo)航，當(dāng)選擇新建空白數(shù)據(jù)庫，或新建Web數(shù)據(jù)庫，或在選擇某種模板后，就正式進(jìn)入Access 2010主窗口，如圖所示。(1)功能區(qū)功能區(qū)的組成Access 2010功能區(qū)是一個(gè)橫跨在Access 2010主窗口頂部的帶狀區(qū)域，它由選項(xiàng)卡、命令組和各組的命令按鈕3部分組成。單

36、擊選項(xiàng)卡可以打開此選項(xiàng)卡所包含的命令組以及各組相應(yīng)的命令按鈕。在Access 2010中，主要的選項(xiàng)卡包括“文件”、“開始”、“創(chuàng)建”、“外部數(shù)據(jù)”和“數(shù)據(jù)庫工具”，每個(gè)選項(xiàng)卡都包含多組相關(guān)命令。有些命令組的右下角有一個(gè)“對話框啟動(dòng)器”按鈕，單擊該按鈕可以打開相應(yīng)的對話框或任務(wù)窗格。上下文選項(xiàng)卡可以根據(jù)所選對象狀態(tài)的不同而自動(dòng)顯示或關(guān)閉，具有智能特性，給用戶的操作帶來很大方便。功能區(qū)的操作在Access 2010中，執(zhí)行命令的方法有多種。一般可以單擊功能區(qū)選項(xiàng)卡，再在相關(guān)命令組中單擊相關(guān)命令按鈕。也可以使用與命令關(guān)聯(lián)的鍵盤快捷方式，如果用戶知道早期Access版本中所用的鍵盤快捷方式，那么也可以在Access 2010中使用此快捷方式。此外，按下并釋放Alt鍵，將顯示命令的訪問鍵，此時(shí)按下所提示的鍵也可以執(zhí)行相應(yīng)的命令。上下文選項(xiàng)卡除標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng)卡之外，Access 2010還有上下文選項(xiàng)卡，即根據(jù)正在進(jìn)行操作的對象以及正在執(zhí)行的操作的不同而在標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng)卡旁邊出現(xiàn)的選項(xiàng)卡。上下文選項(xiàng)卡可以根據(jù)所選對象狀態(tài)的不同而自動(dòng)顯示或關(guān)閉，具有智能特性，給用戶的操作帶來很大方便。(2)導(dǎo)航窗格導(dǎo)航窗格的組成導(dǎo)航窗格按類別和組對數(shù)據(jù)庫對象進(jìn)行組織。