計算機二級教程

Access數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計

(等級考試版)主

編：崔

丹

羅建航學時：48第1章

數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)第1章內(nèi)容提綱1.1數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識1.2關(guān)系數(shù)據(jù)庫1.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計基礎(chǔ)1.4Access簡介1.1數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識1.1.1計算機數(shù)據(jù)管理的發(fā)展1.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

1.1.3數(shù)據(jù)模型1.1.1計算機數(shù)據(jù)管理的發(fā)展（1）1.數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)是指存儲在某一載體上能夠被識別的物理符號。數(shù)據(jù)包含兩個方面的內(nèi)容，一是對事物特征的描述，表示事物的屬性，如大小、形狀、數(shù)量等；二是存儲的形式，如數(shù)字、文字、圖形、圖像、聲音、動畫、影像等。

數(shù)據(jù)處理是指將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過程。信息是一種被加工成特定形式的數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)形式對數(shù)據(jù)接受者來說是有意義的。2.數(shù)據(jù)管理技術(shù)

當前的計算機數(shù)據(jù)處理是基于數(shù)據(jù)庫的一種計算機應用和發(fā)展，它是按特定需求對數(shù)據(jù)進行加工的過程。1) 人工管理階段2) 文件管理階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段1.1.1計算機數(shù)據(jù)管理的發(fā)展（2）1) 人工管理階段20世紀50年代以前，計算機主要用于數(shù)據(jù)計算。從當時的硬件看，外存只有紙帶、卡片、磁帶，沒有直接存取設(shè)備；從軟件看，沒有操作系統(tǒng)及數(shù)據(jù)管理的軟件；從數(shù)據(jù)看，數(shù)據(jù)量小，用于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的模型沒有完善。所以這一階段的管理由用戶直接管理，存在以下主要特點。數(shù)據(jù)不能長期保存。數(shù)據(jù)相對于程序不具有獨立性。數(shù)據(jù)不共享。該階段應用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如圖所示。1.1.1計算機數(shù)據(jù)管理的發(fā)展（3）2) 文件管理階段

20世紀50年代后期到60年代中期，計算機外部存儲設(shè)備中出現(xiàn)了磁鼓、磁盤等直接存取的存儲設(shè)備；計算機操作系統(tǒng)中已有了專門的管理數(shù)據(jù)軟件，稱為文件系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)的處理方式上不僅有了文件批處理，而且能夠在需要時隨時從存儲設(shè)備中查詢、修改或更新數(shù)據(jù)。這一階段的特點如下。數(shù)據(jù)可組織成文件長期保存在計算機中，并可以經(jīng)常進行查詢、修改和刪除等操作。數(shù)據(jù)具有較低的獨立性。數(shù)據(jù)共享性低，冗余度大。該階段應用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如圖所示。1.1.1計算機數(shù)據(jù)管理的發(fā)展（4）3) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段20世紀60年代后期，計算機性能大幅度提高，特別是大容量磁盤的出現(xiàn)，使存儲容量大大增加并且價格下降。為滿足和解決實際應用中多個用戶、多個應用程序共享數(shù)據(jù)的要求，使數(shù)據(jù)能為盡可能多的應用程序服務(wù)，在軟件方面就出現(xiàn)了統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的專用軟件系統(tǒng)，克服了文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)時的不足，這就是數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)。該階段應用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如圖所示。1.1.1計算機數(shù)據(jù)管理的發(fā)展（5）4)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段

數(shù)據(jù)庫技術(shù)與通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為數(shù)據(jù)庫提供了分布式運行的環(huán)境，從主機—終端體系結(jié)構(gòu)發(fā)展到客戶機/服務(wù)器(Client/Server，C/S)體系結(jié)構(gòu)。1.1.1計算機數(shù)據(jù)管理的發(fā)展（6）5)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段

數(shù)據(jù)庫技術(shù)與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)。它采用面向?qū)ο蟮挠^點來描述現(xiàn)實世界實體(對象)的邏輯組織、對象之間的限制和聯(lián)系等，克服了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的局限性，能夠直觀地存儲復雜的數(shù)據(jù)對象以及這些對象之間的復雜關(guān)系，大大提高了數(shù)據(jù)庫管理的效率，降低了用戶使用的復雜性。1.1.1計算機數(shù)據(jù)管理的發(fā)展（6）1.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（1）

1.數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫(Database，DB)是存儲在計算機存儲設(shè)備上、結(jié)構(gòu)化的相關(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。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和存儲，具有較小的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨立性和易擴展性，并可供各種用戶共享。對于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改和檢索等操作均由系統(tǒng)軟件進行統(tǒng)一的控制。2.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DatabaseManagementSystem，DBMS)是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能(1) 數(shù)據(jù)定義功能。(2) 數(shù)據(jù)操縱功能。(3) 數(shù)據(jù)庫的運行管理。(4) 數(shù)據(jù)的組織、存儲和管理。(5) 數(shù)據(jù)庫的建立和維護。(6) 數(shù)據(jù)通信接口。1.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（2）

3.數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)是由系統(tǒng)開發(fā)人員利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)資源開發(fā)出來的、面向某一類實際應用的應用軟件系統(tǒng)。4.用戶用戶是指與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)打交道的人員，包括以下三類人員。數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)開發(fā)員：開發(fā)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的人員。數(shù)據(jù)庫管理員：全面負責數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的正常運行和維護的人員。最終用戶：使用數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的人員。1.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（3）

5.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)是指引入數(shù)據(jù)庫后的計算機系統(tǒng)。一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及其開發(fā)工具、應用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶構(gòu)成。結(jié)構(gòu)如圖所示:1.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（4）

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在其內(nèi)部采用了三級模式和二級映射的抽象結(jié)構(gòu)體系，如圖所示。三級模式分別為概念級模式、內(nèi)部模式和外部模式，二級映射分別為概念級到內(nèi)部級的映射、外部級到概念級的映射。1.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（5）

1.1.3數(shù)據(jù)模型（1）

1.數(shù)據(jù)模型的組成數(shù)據(jù)模型所描述的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)約束三部分。2.數(shù)據(jù)模型的分類數(shù)據(jù)模型按不同的應用層次分為概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型和物理數(shù)據(jù)模型。3.

E-R模型1) 實體(Entity):客觀存在并可相互區(qū)別的事物。2) 屬性(Attribute):刻畫了實體的特性。3) 聯(lián)系(Relationship):實體集之間的對應關(guān)系稱為聯(lián)系。兩個實體集之間的聯(lián)系實際上是實體集之間的函數(shù)關(guān)系，有三種類型。(1) 一對一(OnetoOne)的聯(lián)系。如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中至多有一個實體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實體集A與實體集B具有一對一的聯(lián)系，記為1:1。(2) 一對多(OnetoMany)的聯(lián)系。如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體(n≥0)與之聯(lián)系；反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中至多只有一個實體與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B具有一對多的聯(lián)系，記為1:n。(3) 多對多(ManytoMany)的聯(lián)系。如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體(n≥0)與之聯(lián)系；反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中也有m個實體(m≥0)與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B具有多對多的聯(lián)系，記為m:n。1.1.3數(shù)據(jù)模型（2）

4.數(shù)據(jù)模型的種類每個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都是基于某種數(shù)據(jù)模型的。在目前的數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中，常用的數(shù)據(jù)模型有層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型和面向?qū)ο竽Ｐ偷取?) 層次模型層次模型是最早發(fā)展起來的數(shù)據(jù)模型，它把客觀問題抽象為一個嚴格的自上而下的層次關(guān)系。層次模型用樹形結(jié)構(gòu)如圖所示1.1.3數(shù)據(jù)模型（3）

2) 網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其基本特征是：一個雙親允許有多個子女；反之，一個子女也可以有多個雙親，如圖所示。與層次模型不同，網(wǎng)狀模型中的任意結(jié)點間都可以有聯(lián)系，適用于表示多對多的聯(lián)系，因此，與層次模型相比，網(wǎng)狀模型更具有普遍性。也可以認為層次模型是網(wǎng)狀模型的特例。1.1.3數(shù)據(jù)模型（4）

3) 關(guān)系模型關(guān)系模型是各種數(shù)據(jù)模型中最為重要的模型。關(guān)系模型是建立在數(shù)學概念基礎(chǔ)上的，在關(guān)系模型中，把數(shù)據(jù)看成一個二維表，這個二維表就叫做關(guān)系。

如下表所示。4) 面向?qū)ο竽Ｐ兔嫦驅(qū)ο髷?shù)據(jù)模型中的主要概念有對象、類、方法、消息、封裝、繼承和多態(tài)等。其中，最基本的概念是對象(Object)和類(Class)。對象是現(xiàn)實世界中實體的模型化，每一個對象都有唯一的標識符，把“狀態(tài)”和“行為”封裝在一起。1.1.3數(shù)據(jù)模型（5）

1.2關(guān)系數(shù)據(jù)庫

1.2.1關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型1.2.2關(guān)系運算1.2.3關(guān)系模型的完整性1.2.4規(guī)范化理論1.2.1關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型（1）一個關(guān)系可以看作一個二維表，由各表示一個實體的若干行或各表示實體(集)某方面屬性的若干列組成。1、關(guān)系模型由關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作集合和關(guān)系完整性約束三大要素組成。2、關(guān)系模型的基本概念關(guān)系：一個關(guān)系就是一張二維表。屬性：二維表中垂直方向的列稱為屬性。元組：二維表中水平方向的行稱為元組。4) 域：屬性所取值的變化范圍稱為屬性的域(Domain)。5) 關(guān)系模式關(guān)系的描述稱為關(guān)系模式(relationschema)。它可以形式化地表示為R(U，D，Dom，F(xiàn))其中，R為關(guān)系名，U為組成關(guān)系的屬性名集合，D為屬性組U中屬性所來自的域，Dom為屬性向域的映像集合，F(xiàn)為屬性間數(shù)據(jù)依賴關(guān)系的集合。7) 候選碼(候選鍵)如果關(guān)系中的一個碼移去了任何一個屬性，它就不再是這個關(guān)系的碼，則稱這樣的碼為該關(guān)系的候選碼或候選鍵。8) 主碼(主鍵)一個關(guān)系中往往有多個候選碼，若選定其中一個用來唯一標識該關(guān)系的元組，則稱這個被指定的候選碼為該關(guān)系的主碼(主鍵)。1.2.1關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型（2）9) 外碼(外鍵)當關(guān)系中的某個屬性或?qū)傩越M雖然不是這個關(guān)系的主碼，或只是主碼的一部分，但卻是另一個關(guān)系的主碼時，則稱該屬性或?qū)傩越M為這個關(guān)系的外碼或外鍵。10)主屬性和非主屬性關(guān)系中包含在任何一個候選碼中的屬性稱為主屬性，不包含在任何一個候選碼中的屬性稱為非主屬性。1.2.1關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型（3）3.關(guān)系形式關(guān)系是屬性值域笛卡兒積的一個子集。1) 笛卡兒積(CartesianProduct)設(shè)有一組域

，這些域可以部分或者全部相同。域

的笛卡兒積定義為如下集合：其中，每一個元素

稱為一個n元組(或簡稱元組)，元素中的每一個值

稱為一個分量。若干個域的笛卡兒積具有相當多的元素，在實際應用中可能包含許多“無意義”的元素。人們通常感興趣的是笛卡兒積的某些子集，笛卡兒積的子集就是一個關(guān)系。1.2.1關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型（4）2) 關(guān)系的形式定義

笛卡兒積

的子集R稱為在域

上的一個關(guān)系(Relation)，通常表示為其中，R表示關(guān)系的名稱，n稱為關(guān)系R的元數(shù)或度數(shù)(Degree)，而關(guān)系R中所含有的元組個數(shù)稱為R的基數(shù)(CardinalNumber)。關(guān)系是笛卡兒積的子集，所以關(guān)系也是一個二維表，表的每行對應一個元組，表的每列對應一個域。由于域可以相同，為了加以區(qū)分，必須為每列起一個名字，稱為屬性(attribute)，n目關(guān)系必有n個屬性。1.2.1關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型（5）1.2.2關(guān)系運算（1）1.傳統(tǒng)的集合運算并、差、交是集合的傳統(tǒng)運算形式，進行集合運算的關(guān)系R與S必須具有相同的關(guān)系模式，即R和S必須具有相同的屬性集。1) 并(Union)設(shè)有關(guān)系R、S(R、S具有相同的關(guān)系模式)，則關(guān)系R與關(guān)系S的并由屬于R或者屬于S的元組組成。記作：

式中，“∪”為并運算符，t為元組變量，結(jié)果R∪S為一個新的與R、S同類的關(guān)系。2) 差(Difference)設(shè)有關(guān)系R、S(R、S具有相同的關(guān)系模式)，則關(guān)系R與關(guān)系S的差由屬于R而不屬于S的元組組成。記作：式中，“-”為差運算符，t為元組變量，結(jié)果R-S為一個新的與R、S同類的關(guān)系。3) 交(Intersection)設(shè)有關(guān)系R、S(R、S具有相同的關(guān)系模式)，則關(guān)系R與關(guān)系S的交由既屬于R又屬于S的元組組成。記作：式中，“∩”為交運算符，結(jié)果R∩S為一個新的與R、S同類的關(guān)系。1.2.2關(guān)系運算（2）2.專門的關(guān)系運算1) 選擇(Selection)選擇是在關(guān)系R中選擇滿足給定條件的元組，即從行的角度進行操作。記作：式中，

表示從關(guān)系R中選擇出滿足條件F的元組所構(gòu)成的關(guān)系，F(xiàn)表示選擇條件。2) 投影(Projection)投影是從關(guān)系R中選擇若干屬性列，并且將這些列組成一個新的關(guān)系，即從列的角度進行操作。設(shè)有關(guān)系R，其元組變量為

，那么關(guān)系R在其分量

，上的投影記作：1.2.2關(guān)系運算（3）3) 聯(lián)接(Join)聯(lián)接又稱為

聯(lián)接，它是將兩個關(guān)系拼接成一個更寬的關(guān)系，生成的新關(guān)系中包含滿足聯(lián)接條件的元組。記作：式中，

為聯(lián)接運算符，

是一個比較式，其中i、j分別為R和S中的域，

為算術(shù)比較符。該式說明，R與S的

聯(lián)接是R與S的笛卡兒積再加上限制

而成，顯然

中元組的個數(shù)遠遠少于R×S的元組個數(shù)。1.2.2關(guān)系運算（4）1.2.3關(guān)系模型的完整性

關(guān)系模型的完整性規(guī)則是對關(guān)系的某種約束條件。關(guān)系模型有三類完整性約束：實體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性。實體完整性：要求表中的主鍵不能取空值或重復的值。說明：(1) 實體完整性規(guī)則是針對基本關(guān)系而言的。(2) 現(xiàn)實世界中的實體是可區(qū)分的，它們具有某種唯一性標識。(3) 主碼中的屬性即主屬性不能取空值。1.2.3關(guān)系模型的完整性(2)2.參照完整性(ReferentialIntegrity)：定義外碼與主碼之間的引用規(guī)則。若屬性(或?qū)傩越M)F是基本關(guān)系R的外碼，它與基本關(guān)系S的主碼K相對應(基本關(guān)系R和S不一定是相同的關(guān)系)，則R中的每個元組在F上的值必須如下：(1) 或者取空值(F的每個屬性值均為空值)；(2) 或者等于S中的某個元組的主碼值。1.2.3關(guān)系模型的完整性(3)3.用戶定義的完整性：任何關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都應該支持實體完整性和參照完整性。除此之外，不同的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)根據(jù)其應用環(huán)境的不同，往往還需要一些特殊的約束條件，用戶定義的完整性(User-definedIntegrity)就是針對某一具體關(guān)系數(shù)據(jù)庫的約束條件。它反映某一具體應用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語義要求。1.關(guān)系規(guī)范化的基本概念對于同一個應用問題，可以構(gòu)造出不同的E-R模型，所以也可能設(shè)計出不同的關(guān)系模式。使用范式表示關(guān)系模式可以滿足規(guī)范化的等級，滿足最低要求的為第一范式(1NF)，在第一范式中滿足進一步要求的為第二范式，其余依此類推，規(guī)范化的進一步等級為2NF、3NF。關(guān)系模式規(guī)范化時一般應遵循以下原則。(1) 關(guān)系模式進行無損連接分解。(2) 合理選擇規(guī)范化程度。(3) 正確性與可實現(xiàn)性原則。1.2.4規(guī)范化理論(1)2.關(guān)系規(guī)范化的幾種范式1) 第一范式(1NF)在關(guān)系模式R中的每一個具體關(guān)系r中，如果每個屬性值都是不可再分的最小數(shù)據(jù)單位，則該關(guān)系模式為第一范式。2) 第二范式(2NF)如果關(guān)系模式R(U,F)是1NF，且所有非主屬性都完全函數(shù)依賴于任意一個候選碼，則稱R為第二范式。3) 第三范式(3NF)如果關(guān)系模式R(U，F(xiàn))為第一范式，且不存在非主屬性對任何候選碼的傳遞函數(shù)依賴，則稱R為第三范式。4) BCNF、4NF和5NF如果關(guān)系模式R是第一范式，且每個屬性(包括主屬性)既不存在部分函數(shù)依賴也不存在傳遞函數(shù)依賴于候選碼，則稱R是改進的第三范式1.2.4規(guī)范化理論(2)1.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計基礎(chǔ)

1.3.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計的原則及步驟1.3.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程1.3.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計的原則及步驟(1)1.設(shè)計原則為了合理地組織數(shù)據(jù)，應遵從以下基本設(shè)計原則。(1)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計應遵從概念單一化“一事一地”的原則。(2)避免在表之間出現(xiàn)重復字段。(3)表中的字段必須是原始數(shù)據(jù)和基本數(shù)據(jù)元素。(4)用外部關(guān)鍵字保證有關(guān)聯(lián)的表之間的聯(lián)系。1.3.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計的原則及步驟(2)2.設(shè)計的步驟利用Access來開發(fā)數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)，一般步驟如圖所示。(1)需求分析。(2)確定需要的表。(3)確定所需字段。