第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述

1、主講:司瑞紅1.Access1.Access數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計(jì)(40(40學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)) )2.Excel2.Excel函數(shù)（函數(shù)（2020學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）3.3.課程設(shè)計(jì)（課程設(shè)計(jì)（1515學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)） AccessAccess能做什么能做什么? ?pAccessAccess是是關(guān)系型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng); ; pAccessAccess是是Office2003Office2003中的一個(gè)組件中的一個(gè)組件; ;p以以AccessAccess為例介紹數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)方法為例介紹數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)方法; ;pAccess Access 是計(jì)算機(jī)二級的考試科目是計(jì)算機(jī)二級的考

2、試科目; ;p作業(yè)提交網(wǎng)址作業(yè)提交網(wǎng)址: : 5656 用戶名用戶名: : srh_ssrh_s 密密 碼碼: : 無無Access,OracleVc,Pb,Java 民航售票系統(tǒng)民航售票系統(tǒng)第第1 1章章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 1.1 信息、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理信息、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理1.2 數(shù)據(jù)庫基本概念數(shù)據(jù)庫基本概念1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)1.4 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型1.5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫1.6 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)1.1 信息、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理信息、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理 1.信息信息(Information

3、)信息是人們對客觀世界的物質(zhì)進(jìn)行描述的信息是人們對客觀世界的物質(zhì)進(jìn)行描述的,可以在人們之間進(jìn)行傳遞的一些知識可以在人們之間進(jìn)行傳遞的一些知識.2.數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(data)為了記載信息人們使用了各種各樣的物理符號以為了記載信息人們使用了各種各樣的物理符號以及他們的總合來表示信息及他們的總合來表示信息,這些符號及其組合這些符號及其組合就是數(shù)據(jù)就是數(shù)據(jù). 3. 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理4. 數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展階段數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展階段: : 人工管理階段人工管理階段 文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階段 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng) 指對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、

4、存儲(chǔ)、加工和傳播的指對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、加工和傳播的一系列活動(dòng)的總合一系列活動(dòng)的總合 是長期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的是長期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合數(shù)據(jù)集合1.2 1.2 數(shù)據(jù)庫基本概念數(shù)據(jù)庫基本概念1. 1. 數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)庫（Database，DB）2. 2. 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System，DBMS） 對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理、位于用戶與數(shù)據(jù)庫之間對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理、位于用戶與數(shù)據(jù)庫之間的一個(gè)數(shù)據(jù)管理軟件的一個(gè)數(shù)據(jù)管理軟件 DBMS的功能的功能: :(1)(1)數(shù)據(jù)定義功能數(shù)據(jù)定義功能 它提供了數(shù)據(jù)定義語言它提供了數(shù)據(jù)定

5、義語言(Data Definition Language，DDL) 對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象進(jìn)行定義對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象進(jìn)行定義(2)(2)數(shù)據(jù)操縱功能數(shù)據(jù)操縱功能 DBMS提供了數(shù)據(jù)操縱語言提供了數(shù)據(jù)操縱語言(Data Manipulation Language，DML)來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作，如插來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作，如插入、檢索、刪除、修改等入、檢索、刪除、修改等(3)(3)數(shù)據(jù)運(yùn)行管理數(shù)據(jù)運(yùn)行管理 數(shù)據(jù)庫在建立、運(yùn)行和維護(hù)時(shí)由數(shù)據(jù)庫在建立、運(yùn)行和維護(hù)時(shí)由DBMS統(tǒng)一管統(tǒng)一管理、統(tǒng)一控制，以保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多理、統(tǒng)一控制，以保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用等用

6、戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用等(4)(4)數(shù)據(jù)庫建立和維護(hù)功能數(shù)據(jù)庫建立和維護(hù)功能 它包括數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)的輸入、轉(zhuǎn)換功能，數(shù)它包括數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)的輸入、轉(zhuǎn)換功能，數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲(chǔ)、恢復(fù)功能，數(shù)據(jù)庫的重組織功能和性據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲(chǔ)、恢復(fù)功能，數(shù)據(jù)庫的重組織功能和性能監(jiān)視、分析功能能監(jiān)視、分析功能(5)(5)數(shù)據(jù)庫通信功能數(shù)據(jù)庫通信功能 DBMS應(yīng)提供網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的數(shù)據(jù)通信功能應(yīng)提供網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的數(shù)據(jù)通信功能(1)(1)定義：定義： 指引入數(shù)據(jù)庫技術(shù)后的整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng).3. 3. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Database System，DBS） l數(shù)據(jù)庫;l數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心;l應(yīng)用系統(tǒng);l管理和使用DBS的

7、各類人員，可以分為：包括：包括：終端用戶（End User） 又分為操作層、管理層和決策層應(yīng)用程序員（Application Programmer） 依DBS的功能需求，設(shè)計(jì)、編寫和測試應(yīng)用系統(tǒng)的程序模塊系統(tǒng)分析員(System Analyst) 負(fù)責(zé)應(yīng)用系統(tǒng)的需求分析和規(guī)范說明，確定系統(tǒng)的基本功能、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)、以及軟硬件的配置，并組織整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)。數(shù)據(jù)庫管理員（Dadabase Administrator，DBA） 負(fù)責(zé)建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)低冗余、共享性高； 數(shù)據(jù)獨(dú)立性高； 邏輯獨(dú)立性（2 2）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn) 物理獨(dú)立性有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能。數(shù)據(jù)的

8、安全性（security）控制 數(shù)據(jù)的完整性(integrity)控制并發(fā)（concurrency）控制 數(shù)據(jù)恢復(fù)（recovery） 數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性: : 當(dāng)數(shù)據(jù)的總體邏輯結(jié)構(gòu)改變時(shí)，數(shù)據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)不變，由于應(yīng)用程序是依數(shù)據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)編寫的，所以應(yīng)用程序不必修改，從而保證了數(shù)據(jù)與程序間的邏輯獨(dú)立性。 例如，在原有的記錄類型之間增加新的聯(lián)系，或在某些記錄類型中增加新的數(shù)據(jù)項(xiàng)，均可確保數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。 數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性:當(dāng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變時(shí),數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)不變，從而應(yīng)用程序也不必改變。 例如，改變存儲(chǔ)設(shè)備和增加新的存儲(chǔ)設(shè)備,或改變數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)組織方式，

9、均可確保數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。針對實(shí)際問題開發(fā)的面向用戶的系統(tǒng), 如： 民航售票系統(tǒng) 財(cái)務(wù)管理系統(tǒng) 銀行管理系統(tǒng)4. 4. 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)（Database Application System，DBAS） 數(shù)據(jù)庫: 強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng): 是管理數(shù)據(jù)庫的工具軟件; 如：Oracle, Access, SQL Server;數(shù)據(jù)庫系統(tǒng): 強(qiáng)調(diào)的則是一個(gè)整體系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng): 依實(shí)際問題開發(fā)的面向用戶的系統(tǒng).四個(gè)概念區(qū)別四個(gè)概念區(qū)別: :u模式模式u外模式外模式u內(nèi)模式內(nèi)模式1.3 1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)2.2.內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)( (三級模

10、式結(jié)構(gòu)三級模式結(jié)構(gòu)) )1.1.外部體系結(jié)構(gòu)外部體系結(jié)構(gòu)集中式集中式DBS文件服務(wù)器式文件服務(wù)器式DBS客戶客戶/服務(wù)器式服務(wù)器式DBS 分布式分布式DBS應(yīng)用應(yīng)用1 1應(yīng)用應(yīng)用2 2外模式外模式1 1應(yīng)用應(yīng)用3 3應(yīng)用應(yīng)用4 4外模式外模式2 2應(yīng)用應(yīng)用5 5應(yīng)用應(yīng)用6 6外模式外模式3 3模式模式內(nèi)模式內(nèi)模式用戶級用戶級數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫概念級概念級數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫 物理級物理級數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫 外 模 式外 模 式 / /模式映像模式映像模式模式/ /內(nèi)模內(nèi)模式映像式映像數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)(1) 模式(概念模式或邏輯模式) 是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有

11、用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。 定義模式時(shí)不僅要定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)(例如記錄由哪些數(shù)據(jù)項(xiàng)構(gòu)成，數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字、類型、取值范圍等)，而且要定義與數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性、完整性要求，定義這些數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。(2) 外模式(子模式或用戶模式) 它是數(shù)據(jù)庫用戶能看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是用戶的數(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。(3) 內(nèi)模式(存儲(chǔ)模式或物理模式) 是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的描述，是數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的保存方式（如:記錄的存儲(chǔ)方式是順序存儲(chǔ)、還是按照B樹結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)；索引按照什么方式組織；數(shù)據(jù)是否壓縮存儲(chǔ)，是否加密等）。一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)內(nèi)模式。 三個(gè)模式反映數(shù)據(jù)庫的三種不同的層面

12、： 模式：表示概念級數(shù)據(jù)庫，體現(xiàn)數(shù)據(jù)庫操作的接口層； 內(nèi)模式：表示物理級數(shù)據(jù)庫，體現(xiàn)數(shù)據(jù)庫操作的存儲(chǔ)層； 外模式：表示用戶級數(shù)據(jù)庫，體現(xiàn)數(shù)據(jù)庫操作的用戶層。 以職工管理數(shù)據(jù)庫為例，說明三級模式和數(shù)據(jù)庫的三種層面。 職工數(shù)據(jù)庫包含職工基本情況和工資情況，可看作是從物理數(shù)據(jù)庫中抽象出來的概念數(shù)據(jù)庫。編編號號 姓姓名名 出出生生日日 期期 性性別別 文文化化程程 度度 編編號號 崗崗位位工工 資資 浮浮動(dòng)動(dòng)工工 資資 其其他他工工 資資 扣扣款款小小 計(jì)計(jì) 01001 蔡武 1947-10-1 男 本科 01001 2100 500 200 10 01002 張玉德 1952-12-1 男 大專 0

13、1002 1100 500 200 20 01003 朱平 1949-10-1 女 大專 01003 2000 500 200 30 01004 張輝春 1965-6-1 男 本科 01004 1400 500 200 40 02001 陳玉茜 1948-2-1 女 中專 02001 1200 500 200 50 02002 張一燕 1951-6-1 女 大專 02002 1320 500 200 60 在數(shù)據(jù)庫中： 要了解“文化程度”是“大專”的職工基本情況,結(jié)果如左表； 要了解職工的崗位工資情況,結(jié)果如右表； 把它們看作是用戶數(shù)據(jù)庫，是概念數(shù)據(jù)庫的一個(gè)個(gè)子集。編號編號 姓名姓名 出生日期

14、出生日期 性別性別 文化程度文化程度 編號編號 姓名姓名 崗位工資崗位工資 01002 張玉德 1952-12-1 男 大專 01001 蔡武 2100 01003 朱平 1949-10-1 女 大專 01002 張玉德 1100 02002 張一燕 1951-6-1 女 大專 01003 朱平 2000 01004 張輝春 1400 02001 陳玉茜 1200 02002 張一燕 1320 存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的職工數(shù)據(jù)庫便是物理數(shù)據(jù)庫外模式模式映射 它定義了外模式與模式之間的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)模式改變時(shí)，由DBA對各個(gè)外模式模式的映象作相應(yīng)改變，可以使外模式保持不變，從而應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)

15、據(jù)的邏輯獨(dú)立性。模式內(nèi)模式映射 它定義了數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變了，由DBA對模式內(nèi)模式映象作相應(yīng)改變，使模式保持不變，從而保證了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。 (4) 模式間的映射 三級模式之間的聯(lián)系是通過二級映射來實(shí)現(xiàn)的1.4 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型u模型模型: :是現(xiàn)實(shí)世界特征的模擬和抽象，如航模、車模。在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個(gè)工具來抽象、表示和處理現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)和信息。u數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型: :分成兩個(gè)層次,概念模型和實(shí)施模型（數(shù)據(jù)模型）它應(yīng)滿足：能比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界能比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界容易為人所理解容易為人所理解便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)1.4.1 1

16、.4.1 基本概念基本概念u客觀對象的抽象過程客觀對象的抽象過程-兩步兩步 現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對象抽象為概念模型（信息模型)； 把概念模型轉(zhuǎn)換為某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。 現(xiàn)實(shí)世界認(rèn)識抽象信息世界 概念模型 機(jī)器世界DBMS支持的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換 現(xiàn)實(shí)世界認(rèn)識抽象信息世界 概念模型 機(jī)器世界DBMS支持的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換 現(xiàn)實(shí)世界認(rèn)識抽象信息世界 概念模型 機(jī)器世界DBMS支持的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換 現(xiàn)實(shí)世界認(rèn)識抽象信息世界 概念模型 機(jī)器世界DBMS支持的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換信息世界 概念模型對象實(shí)體關(guān)系1.4.2 概念模型概念模型 概念模型用于信息世界的建模，是對現(xiàn)實(shí)世界的第一層抽象，是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的有利工具。1、

17、概念模型中的基本概念 (1)(1)實(shí)體：實(shí)體：客觀存在并可相互區(qū)別的事物。 如一個(gè)工廠、一幅畫，還可以是抽象的概念，如某人參加的一個(gè)討論，同學(xué)的一次選課等。 (2)屬性：實(shí)體所具有的某方面的特性。 一個(gè)學(xué)生實(shí)體可用學(xué)號、姓名、性別等屬性來描述。 屬性有“型”和“值”之分： “型”即為屬性名，如“姓名”； “值”即為屬性的具體內(nèi)容，如“張三”。 (3)鍵：唯一標(biāo)識實(shí)體的屬性或?qū)傩约Q為鍵。 如學(xué)生的學(xué)號可以作為學(xué)生實(shí)體的鍵，但學(xué)生的姓名有可能有重名，不能作為學(xué)生實(shí)體的鍵。 (4)域：屬性的取值范圍稱為該屬性的域。 如姓名的域?yàn)樽址希詣e的域?yàn)椤澳小焙汀芭薄?(5)實(shí)體型：用實(shí)體名及屬性名

18、集合來抽象和刻畫同類實(shí)體，稱為實(shí)體型。 如學(xué)生(學(xué)號,姓名,年齡,性別,系)就是一個(gè)實(shí)體型(6)實(shí)體集:同類型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。 如所有的學(xué)生信息就構(gòu)成實(shí)體集。 (7)聯(lián)系 現(xiàn)實(shí)世界中:事物內(nèi)部以及事物之間是有聯(lián)系的，信息世界中:反映為實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體之間的聯(lián)系。實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實(shí)體的各屬性之間的聯(lián)系，而實(shí)體之間的聯(lián)系通常是指不同實(shí)體集之間的聯(lián)系。2、兩個(gè)實(shí)體間聯(lián)系的類型 (1)一對一聯(lián)系（1:1） 設(shè)有實(shí)體集A和實(shí)體集B 對A中每一個(gè)實(shí)體,在B中至多有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱A與B為一對一的聯(lián)系(1:1)。 如班級與班長具有1:1聯(lián)系。 (2)一對多聯(lián)系（1:n）

19、A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有幾個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，反之，對于B中每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中至多只有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱A與B為一對多聯(lián)系(1:n)。 如班級與學(xué)生有1:n聯(lián)系.(3)多對多聯(lián)系（m:n） 對A中的每一個(gè)實(shí)體，在實(shí)體集B中有多個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，反之,對于B中的每一個(gè)實(shí)體，在A中也有m個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱A與B具有多對多聯(lián)系，記為m:n。 如一個(gè)學(xué)生可以選修多門課程，一門課程可以被多名學(xué)生選修, 則學(xué)生與課程m:n聯(lián)系。3、概念模型的表示方法: 實(shí)體-聯(lián)系(Entity-Relationship)方法，即E-R圖是最廣泛使用的概念模型設(shè)計(jì)方法。(1) 矩形-表示實(shí)體型,矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名

20、(2) 橢圓-表示屬性,并用連線將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來(3) 菱形-表示聯(lián)系,菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名， 并注明聯(lián)系的類型（1:1、1:n或m:n） 教師管理 E-R圖編號編號姓名姓名性別性別學(xué)歷學(xué)歷職稱職稱課程課程m教師教師講授講授n1系部系部聘任聘任n聘任時(shí)間1.4.3 實(shí)施模型（數(shù)據(jù)模型）實(shí)施模型（數(shù)據(jù)模型） 實(shí)施模型是按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)建模，與實(shí)施模型是按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)建模，與具體的具體的DBMS有關(guān)，側(cè)重于數(shù)據(jù)和聯(lián)系的表示或存有關(guān)，側(cè)重于數(shù)據(jù)和聯(lián)系的表示或存儲(chǔ)方法。儲(chǔ)方法。 分類分類: 層次模型：層次模型：用“樹結(jié)構(gòu)”來表示實(shí)體之間的聯(lián)系； 網(wǎng)狀模型：網(wǎng)狀模型：是用“圖結(jié)構(gòu)

21、”來表示實(shí)體之間的聯(lián)系； 關(guān)系模型：關(guān)系模型：是用“二維表”來表示實(shí)體之間的聯(lián)系。 關(guān)系模型建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念基礎(chǔ)上，結(jié)構(gòu)簡單、清晰，是數(shù)據(jù)模型的主流。 區(qū)別在于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同，即實(shí)區(qū)別在于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同，即實(shí)體之間聯(lián)系的表示方式不同體之間聯(lián)系的表示方式不同1.5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫1.5.1 1.5.1 關(guān)系模型和基本術(shù)語關(guān)系模型和基本術(shù)語 1 1、關(guān)系模型、關(guān)系模型 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 關(guān)系操作集合關(guān)系操作集合 關(guān)系完整性約束關(guān)系完整性約束 關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一張二維表關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一張二維表, ,由行和列組成。由行和列組成。 2 2、基本術(shù)語、基本術(shù)語(1)(1)關(guān)系關(guān)系(

22、Relation):(Relation): 一個(gè)關(guān)系就是一張二維表。一個(gè)關(guān)系就是一張二維表。(2)(2)元組元組(Tupple(Tupple): ):表中的一行稱為元組表中的一行稱為元組( (記錄記錄) )， 是構(gòu)成關(guān)系的一個(gè)實(shí)體。是構(gòu)成關(guān)系的一個(gè)實(shí)體。 (3) (3)屬性屬性( (Attribute): ):表中的一列即為一個(gè)屬性表中的一列即為一個(gè)屬性( (字段字段) )，第一行，第一行列出的是屬性名列出的是屬性名( (字段名字段名) )。 (4)(4)域域( (Domain) )：屬性的取值范圍。屬性的取值范圍。 (5)(5)分量分量( (Component) )：元組中的一個(gè)屬性值。元組

23、中的一個(gè)屬性值。 關(guān)系模型要滿足的規(guī)范條件關(guān)系模型要滿足的規(guī)范條件: :關(guān)系的每一個(gè)分量必須是一個(gè)不關(guān)系的每一個(gè)分量必須是一個(gè)不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，即不允許表中還有表。可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，即不允許表中還有表。(6)(6)關(guān)系模式關(guān)系模式(Relation Schema)：對關(guān)系的描述對關(guān)系的描述. . 表示為：表示為：關(guān)系名（屬性關(guān)系名（屬性1 1，屬性，屬性2 2，屬性，屬性n n）(7)(7)關(guān)系數(shù)據(jù)庫：關(guān)系數(shù)據(jù)庫：以關(guān)系模型為基礎(chǔ)創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫稱為關(guān)系以關(guān)系模型為基礎(chǔ)創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫。(8)(8)候選關(guān)鍵字候選關(guān)鍵字: : 關(guān)系中的某個(gè)屬性組關(guān)系中的某個(gè)屬性組( (一個(gè)或幾個(gè)屬性的集

24、一個(gè)或幾個(gè)屬性的集合合) )，它可以唯一標(biāo)識一個(gè)元組，這個(gè)屬性組稱為候選，它可以唯一標(biāo)識一個(gè)元組，這個(gè)屬性組稱為候選關(guān)鍵字。關(guān)鍵字。(9)(9)主關(guān)鍵字主關(guān)鍵字: : 一個(gè)關(guān)系中可能有多個(gè)侯選關(guān)鍵字一個(gè)關(guān)系中可能有多個(gè)侯選關(guān)鍵字, ,選定其中選定其中一個(gè)作為主關(guān)鍵字一個(gè)作為主關(guān)鍵字( (主碼或主鍵主碼或主鍵) )。(10)(10)外部關(guān)鍵字外部關(guān)鍵字: : 如果一個(gè)屬性組不是所在關(guān)系的關(guān)鍵字如果一個(gè)屬性組不是所在關(guān)系的關(guān)鍵字, ,但但是是其他關(guān)系的關(guān)鍵字，則該屬性組稱為外部關(guān)鍵字，是是其他關(guān)系的關(guān)鍵字，則該屬性組稱為外部關(guān)鍵字，也稱為外碼或外鍵。也稱為外碼或外鍵。(11)(11)主屬性主屬性:

25、 : 主碼的諸屬性稱為主屬性。主碼的諸屬性稱為主屬性。1.5.2關(guān)系的數(shù)學(xué)定義關(guān)系的數(shù)學(xué)定義 1 1、域、域 域是一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。域是一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。 例如教師職稱的集合例如教師職稱的集合 助教助教, ,講師講師, ,副教授副教授, ,教授教授 就是一個(gè)域。就是一個(gè)域。2 2、笛卡兒積、笛卡兒積D1,D2D1,D2，,Dn,Dn為一組域?yàn)橐唤M域, ,那么那么D1,D2,DnD1,D2,Dn的笛卡兒積為：的笛卡兒積為：D1D1D2D2DnDn(d1,d2,dn)|diDi,i(d1,d2,dn)|diDi,i=1,2,n=1,2,n 其中每一個(gè)元素其中每一個(gè)元素(

26、d1,d2,dn(d1,d2,dn) )叫做一個(gè)叫做一個(gè)n n元組元組, , 元組中的每一個(gè)值元組中的每一個(gè)值didi叫做一個(gè)分量。叫做一個(gè)分量。例如設(shè)：例如設(shè)：D1=張三張三,李四李四,王五王五 D2=講師講師,教授教授則則D1D2=(張三張三,講師講師), (張三張三,教授教授),(李四李四,講師講師), (李四李四,教授教授),(王五王五,講師講師),(王五王五,教授教授) 笛卡兒積可表示為一張二維表。笛卡兒積可表示為一張二維表。張三張三講師講師張三張三教授教授李四李四講師講師李四李四教授教授王五王五講師講師王五王五教授教授笛卡兒積笛卡兒積D1D1D2D2DnDn的任何一個(gè)子集稱為在域的

27、任何一個(gè)子集稱為在域D1,D2,DnD1,D2,Dn上的關(guān)系。上的關(guān)系。關(guān)系是笛卡兒積的有限子集，所以關(guān)系也是一個(gè)二維表關(guān)系是笛卡兒積的有限子集，所以關(guān)系也是一個(gè)二維表3 3、關(guān)系定義、關(guān)系定義4 4、關(guān)系的性質(zhì)、關(guān)系的性質(zhì)關(guān)系是一張二維表，但并不是所有的二維表都是關(guān)系。關(guān)系是一張二維表，但并不是所有的二維表都是關(guān)系。關(guān)系應(yīng)具有以下性質(zhì)：關(guān)系應(yīng)具有以下性質(zhì)：(1)(1)每一列中的分量是同一類型的數(shù)據(jù)每一列中的分量是同一類型的數(shù)據(jù), ,來自同一個(gè)域來自同一個(gè)域; ; (2)(2)不同的列要給予不同的屬性名不同的列要給予不同的屬性名; ; (3)(3)列的順序無所謂，即列的次序可以任意交換列的順序

28、無所謂，即列的次序可以任意交換; ; (4)(4)任意兩個(gè)元組不能完全相同任意兩個(gè)元組不能完全相同; ; (5)(5)行的順序無所謂，即行的次序可以任意交換行的順序無所謂，即行的次序可以任意交換; ; (6)(6)每一個(gè)分量都必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。每一個(gè)分量都必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。 教師編號教師編號姓名姓名性別性別工作時(shí)間工作時(shí)間01張樂張樂男男1969-11-1010趙希明趙希明女女1983-1-2511李小平李小平男男1963-5-1912王新王新女女1967-12-31.5.3 1.5.3 關(guān)系模型的完整性約束關(guān)系模型的完整性約束 實(shí)體完整性和參照完整性統(tǒng)稱為關(guān)系完整性規(guī)則。實(shí)體完整性和

29、參照完整性統(tǒng)稱為關(guān)系完整性規(guī)則。實(shí)體完整性實(shí)體完整性對主鍵的約束對主鍵的約束參照完整性參照完整性對外鍵的約束對外鍵的約束用戶定義完整性用戶定義完整性1 1、實(shí)體完整性、實(shí)體完整性 實(shí)體完整性規(guī)則：實(shí)體完整性規(guī)則： 若屬性若屬性A A是基本關(guān)系是基本關(guān)系R R的主屬性，則屬性的主屬性，則屬性A A不能取空值。不能取空值。 例如學(xué)生關(guān)系：例如學(xué)生關(guān)系：學(xué)生學(xué)生( (學(xué)號學(xué)號，姓名，性別，班級，姓名，性別，班級) ) 學(xué)號是主關(guān)鍵字學(xué)號是主關(guān)鍵字, ,不能為空值不能為空值, ,也不能有重復(fù)值也不能有重復(fù)值 例如學(xué)生選課關(guān)系：例如學(xué)生選課關(guān)系：學(xué)生選課學(xué)生選課( (學(xué)號學(xué)號, ,課程編號課程編號, ,

30、學(xué)年學(xué)年, ,學(xué)期學(xué)期, ,成績成績) ) ( (學(xué)號學(xué)號, ,課程編號課程編號) )共同構(gòu)成主關(guān)鍵字，因此學(xué)號和課程編號都不共同構(gòu)成主關(guān)鍵字，因此學(xué)號和課程編號都不能為空值，而且學(xué)號和課程編號這個(gè)整體不能有重復(fù)值。能為空值，而且學(xué)號和課程編號這個(gè)整體不能有重復(fù)值。2 2、參照完整性、參照完整性 參照完整性規(guī)則：參照完整性規(guī)則：若屬性若屬性( (或?qū)傩越M或?qū)傩越M)F)F是基本關(guān)系是基本關(guān)系R R的外鍵，它與的外鍵，它與關(guān)系關(guān)系S S的主關(guān)鍵字的主關(guān)鍵字K K相對應(yīng)相對應(yīng), ,則對于關(guān)系則對于關(guān)系R R中每個(gè)元組在中每個(gè)元組在F F上的值必上的值必須為須為: : 或者取空值或者取空值(F(F的每

31、個(gè)屬性值均為空值的每個(gè)屬性值均為空值); ); 或者等于或者等于S S中某個(gè)元組的主關(guān)鍵字的值中某個(gè)元組的主關(guān)鍵字的值。 例例: R: : R: 學(xué)生學(xué)生( (學(xué)號學(xué)號, ,姓名姓名, ,專業(yè)號專業(yè)號, ,年齡年齡) ) S: S: 專業(yè)專業(yè)( (專業(yè)號專業(yè)號, ,專業(yè)名專業(yè)名) )被參照關(guān)系被參照關(guān)系外碼外碼(F)外碼定義外碼定義: : 設(shè)設(shè)F F 是基本關(guān)系是基本關(guān)系R R的一個(gè)或一個(gè)屬性組的一個(gè)或一個(gè)屬性組, ,但不是關(guān)系但不是關(guān)系R R的的碼碼, ,如果如果F F與基本關(guān)系與基本關(guān)系S S的主碼的主碼KsKs相對應(yīng)相對應(yīng), ,則則F F是基本關(guān)系是基本關(guān)系R R的外碼的外碼. .稱稱R

32、 R為參照關(guān)系為參照關(guān)系, ,S S為被參照關(guān)系為被參照關(guān)系 3 3、用戶定義的完整性、用戶定義的完整性 是與應(yīng)用密切相關(guān)的數(shù)據(jù)完整性的約束是與應(yīng)用密切相關(guān)的數(shù)據(jù)完整性的約束. . 例如：限定屬性的取值范圍，學(xué)生成績的取值必須在例如：限定屬性的取值范圍，學(xué)生成績的取值必須在01000100，性別的取值必須是性別的取值必須是 男男, ,女女 。1.6 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)：關(guān)系代數(shù)：是一種抽象的查詢語言，是關(guān)系數(shù)是一種抽象的查詢語言，是關(guān)系數(shù)據(jù)操縱語言的一種傳統(tǒng)表達(dá)方式，通過對關(guān)系據(jù)操縱語言的一種傳統(tǒng)表達(dá)方式，通過對關(guān)系的運(yùn)算來表達(dá)查詢要求的。的運(yùn)算來表達(dá)查詢要求的。關(guān)系代數(shù)的關(guān)系代數(shù)的運(yùn)算

33、對象運(yùn)算對象是關(guān)系，運(yùn)算結(jié)果也是關(guān)是關(guān)系，運(yùn)算結(jié)果也是關(guān)系。系。關(guān)系代數(shù)的分類：關(guān)系代數(shù)的分類：傳統(tǒng)的集合運(yùn)算和專門的關(guān)傳統(tǒng)的集合運(yùn)算和專門的關(guān)系運(yùn)算。系運(yùn)算。1.6.1 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算傳統(tǒng)的集合運(yùn)算 設(shè)設(shè)R和和S均是均是n元關(guān)系元關(guān)系(元數(shù)相同元數(shù)相同),且兩個(gè)關(guān)系屬性的性質(zhì)相同。且兩個(gè)關(guān)系屬性的性質(zhì)相同。下面以下面以教師教師A和和教師教師B兩個(gè)關(guān)系為例兩個(gè)關(guān)系為例,來說明傳統(tǒng)的集合運(yùn)算來說明傳統(tǒng)的集合運(yùn)算: 并運(yùn)算、交運(yùn)算和差運(yùn)算。并運(yùn)算、交運(yùn)算和差運(yùn)算。教師編號教師編號姓名姓名性別性別工作時(shí)間工作時(shí)間0101張樂張樂男男1969-11-101969-11-101010趙希明趙希明女女19

34、83-1-251983-1-251111李小平李小平男男1963-5-191963-5-19教師編號教師編號姓名姓名性別性別工作時(shí)間工作時(shí)間1111李小平李小平男男1963-5-191963-5-193030沈核沈核男男1957-10-191957-10-193131李龍吟李龍吟男男1990-5-261990-5-26教師教師A教師教師B1、并運(yùn)算、并運(yùn)算 (RS：由屬于：由屬于R或或S的元組組成的元組組成)將兩個(gè)關(guān)系的所有元組組成一個(gè)新的關(guān)系將兩個(gè)關(guān)系的所有元組組成一個(gè)新的關(guān)系, ,若有完全相若有完全相同的元組同的元組, ,只留一個(gè)。只留一個(gè)。 教師編號教師編號姓名姓名性別性別工作時(shí)間工作時(shí)

35、間0101張樂張樂男男1969-11-101969-11-101010趙希明趙希明女女1983-1-251983-1-251111李小平李小平男男1963-5-191963-5-193030沈核沈核男男1957-10-191957-10-193131李龍吟李龍吟男男1990-5-261990-5-262 2、交運(yùn)算、交運(yùn)算( (RS：由既屬于：由既屬于R又屬于又屬于S的元組組成的元組組成)將兩個(gè)關(guān)系中公共元組組成一個(gè)新的關(guān)系。將兩個(gè)關(guān)系中公共元組組成一個(gè)新的關(guān)系。 教師編號教師編號姓名姓名性別性別工作時(shí)間工作時(shí)間1111李小平李小平男男1963-5-191963-5-193、差運(yùn)算、差運(yùn)算(R

36、S)由屬于由屬于R,R,但不屬于但不屬于S S的元組組成一個(gè)新的關(guān)系。的元組組成一個(gè)新的關(guān)系。教師編號教師編號姓名姓名性別性別工作時(shí)間工作時(shí)間0101張樂張樂男男1969-11-101969-11-101010趙希明趙希明女女1983-1-251983-1-254 4、集合的廣義笛卡兒積運(yùn)算、集合的廣義笛卡兒積運(yùn)算 設(shè)設(shè)R R和和S S是兩個(gè)關(guān)系是兩個(gè)關(guān)系, ,如如R R是是mm元關(guān)系元關(guān)系, ,有有i i個(gè)元組個(gè)元組,S,S是是n n元關(guān)系元關(guān)系, ,有有j j個(gè)元組個(gè)元組, , 則笛卡兒積則笛卡兒積R RS S是一個(gè)是一個(gè)m+nm+n元關(guān)系元關(guān)系, ,有有i ij j個(gè)元組。個(gè)元組。教師編

37、號教師編號姓名姓名03020101150302010115張智軍張智軍03020101290302010129梁宵梁宵課程編號課程編號課程名稱課程名稱學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)0101高級語言程序設(shè)計(jì)高級語言程序設(shè)計(jì)68680202高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)70700303商務(wù)應(yīng)用商務(wù)應(yīng)用6060教師編號教師編號姓名姓名課程編號課程編號課程名稱課程名稱學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)302010115302010115張智軍張智軍0101高級語言程序設(shè)計(jì)高級語言程序設(shè)計(jì)6868302010115302010115張智軍張智軍0202高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)7070302010115302010115張智軍張智軍0303商務(wù)應(yīng)用商務(wù)應(yīng)用606030201

38、0129302010129梁宵梁宵0101高級語言程序設(shè)計(jì)高級語言程序設(shè)計(jì)6868302010129302010129梁宵梁宵0202高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)7070302010129302010129梁宵梁宵0303商務(wù)應(yīng)用商務(wù)應(yīng)用6060關(guān)系：R 關(guān)系：SRS1.6.2專門的關(guān)系運(yùn)算專門的關(guān)系運(yùn)算 有有4 4種種: : 選擇、投影、連接和除運(yùn)算。選擇、投影、連接和除運(yùn)算。1 1、選擇運(yùn)算、選擇運(yùn)算 從指定的關(guān)系中選擇出滿足指定條件的元組組成一個(gè)新從指定的關(guān)系中選擇出滿足指定條件的元組組成一個(gè)新關(guān)系，記作：關(guān)系，記作： （R R） 其中其中:是選擇運(yùn)算符，是選擇運(yùn)算符，R R是關(guān)系名。是關(guān)系名。例如選出性別為例如選出性別為“男男”的教師名單的教師名單, , 可記為：可記為： 性別性別=男男 （教師（教師A A） 2 2、投影運(yùn)算、投影運(yùn)算 從關(guān)系從關(guān)系R R中選擇出若干屬性列組成新關(guān)系，中選擇出若干屬性列組成新關(guān)系， 記作：記作： A A（R R） 其中其中是投影運(yùn)算符，是投影運(yùn)