《中醫(yī)藥數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本原理與設(shè)計(jì)》知識梳理

《中醫(yī)藥數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本原理與設(shè)計(jì)》《TraditionalChineseMedicineDatabaseSystemofPrincipleandDesign》一、基本知識梳理數(shù)據(jù)庫（Database，簡稱DB）是長期儲存在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem，簡稱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)（DBMS）屬于系統(tǒng)軟件.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DatabaseSystem，簡稱DBS）是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）包括數(shù)據(jù)庫（DB）和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）。在數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程中，經(jīng)歷了人工管理階段、文件系統(tǒng)階段和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)：數(shù)據(jù)的管理者：DBMS數(shù)據(jù)面向的對象：現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)的共享程度：共享性高數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：高度的物理獨(dú)立性和一定的邏輯獨(dú)立性數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：整體結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)控制能力：由DBMS統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)庫的特征：數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存；可為各種用戶共享；冗余度較??；數(shù)據(jù)獨(dú)立性較高；易擴(kuò)展。（1） 在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段中，數(shù)據(jù)獨(dú)立性最高。（2） 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)共享，是指多種應(yīng)用、多個用戶共享使用數(shù)據(jù)集合。DBMS的主要功能：（1） 數(shù)據(jù)定義功能：提供數(shù)據(jù)定義語言（DDL）；定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象（2） 數(shù)據(jù)操縱功能：提供數(shù)據(jù)操縱語言（DML）；操縱數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的查詢、插入、刪除和修改等基本操作（3） 數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理：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；發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù)（4）數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能（實(shí)用程序）：數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)批量裝載；數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲；介質(zhì)故障恢復(fù)；數(shù)據(jù)庫的重組織；性能監(jiān)視等數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)問題針對具體的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)而言，該過程分為6個階段：（1） 需求分析階段：準(zhǔn)確了解并分析用戶對系統(tǒng)的需要和要求，弄清系統(tǒng)要達(dá)到的目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)的功能。（2） 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段：通過對用戶需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象，形成一個獨(dú)立于具體DBMS的概念模型。（3） 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段：將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為某個DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型，并將其性能進(jìn)行優(yōu)化。（4） 數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)階段：為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)，包括數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)和存取方法。（5） 數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段：運(yùn)用DBMS提供的數(shù)據(jù)操作語言和宿主語言.根據(jù)數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果建立數(shù)據(jù)庫、編制與調(diào)試應(yīng)用程序、組織數(shù)據(jù)入庫并進(jìn)行系統(tǒng)試運(yùn)行。（6） 數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)階段：數(shù)據(jù)庫經(jīng)過試運(yùn)行后即可投入正式運(yùn)行。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行過程中必須不斷地對其結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行評價、調(diào)整和修改。信息世界中的基本概念（1） 實(shí)體（Entity）：客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。可以是具體的人、事、物或抽象的概念。（2） 屬性（Attribute）:實(shí)體所具有的某一特性稱為屬性。一個實(shí)體可以由若干個屬性來刻畫。（3） 碼（Key）：唯一標(biāo)識實(shí)體的屬性集稱為碼。（4） 域（Domain）:屬性的取值范圍稱為該屬性的域。（5） 實(shí)體型（EntityType）:用實(shí)體名及其屬性名集合來抽象和刻畫。同類實(shí)體稱為實(shí)體型。（6） 實(shí)體集（EntitySet）:同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。（7） 聯(lián)系（Relationship）:現(xiàn)實(shí)世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在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。關(guān)系模型的基本概念（1） 關(guān)系（Relation）：一個關(guān)系對應(yīng)通常說的一張表。（2） 元組（Tuple）:表中的一行即為一個元組。（3） 屬性（Attribute）：表中的一列即為一個屬性，給每一個屬性起一個名稱即屬性名（用于描述某一列的項(xiàng)目語義）。（4）主碼（Key）：表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個元組。（5） 域（Domain）：屬性的取值范圍，即與每個屬性相關(guān)聯(lián)的特殊元素類型。（6） 分量：元組中的一個屬性值。（7） 在一個關(guān)系中如果有這樣一個稱這個屬性為關(guān)鍵字。（8） 關(guān)系模式的任何屬性是不可再分。（9） 關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的關(guān)鍵字是指能惟一標(biāo)識元組的屬性或?qū)傩约?；該屬性的值能惟一地?biāo)識關(guān)系中的每一個元組。數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)庫類型關(guān)系關(guān)系數(shù)據(jù)庫是采用關(guān)系模型作為數(shù)據(jù)的組織方式。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫是采用網(wǎng)狀模型作為數(shù)據(jù)的組織方式。層次數(shù)據(jù)庫是采用層次模型作為數(shù)據(jù)的組織方式。提示：數(shù)據(jù)模型分成兩個不同的層次，分別是概念模型和數(shù)據(jù)模型。結(jié)構(gòu)化查詢語言【SQL語言】的基本知識（1） 具有數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)控制的功能。（2） SQL語言中，SELECT語句實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢索。>SELECT子句：指定要顯示的屬性列>FROM子句：指定查詢對象（基本表或視圖）>WHERE子句：指定查詢條件>GROUPBY子句：對查詢結(jié)果按指定列的值分組，該屬性列值相等的元組為一個組。通常會在每組中作用集函數(shù)。>HAVING短語：篩選出只有滿足指定條件的組>ORDERBY子句：對查詢結(jié)果表按指定列值的升序或降序排序（3） SQL語言中，ALTER語句實(shí)現(xiàn)修改表結(jié)構(gòu)。（4） SQL語言中，INSERT語句將新元組、查詢結(jié)果插入指定表中。（5） SQL語言中，UPDATE語句修改指定表中滿足條件的元組。（6） SQL語言中，DELETE語句刪除指定表中滿足WHERE子句條件的元組。14.DBMS對數(shù)據(jù)的控制功能：（1） 數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護(hù)：使每個用戶只能按指定方式使用和處理指定數(shù)據(jù)，保護(hù)數(shù)據(jù)以防止不合法的使用造成的數(shù)據(jù)的泄密和破壞。常用方法和技術(shù)有：用戶標(biāo)識與鑒別、存取控制、視圖機(jī)制、審計(jì)、加密。（2）數(shù)據(jù)的完整性（Integrity）檢查：將數(shù)據(jù)控制在有效的范圍內(nèi)，或保證數(shù)據(jù)之間滿足一定的關(guān)系，保證數(shù)據(jù)的正確性和相容性。（3） 并發(fā)（Concurrency）控制：對多用戶的并發(fā)操作加以控制和協(xié)調(diào)，防止相互干擾而得到錯誤的結(jié)果。（4） 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)（Recovery）：將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)。擴(kuò)展1：為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的安全性，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)通常提供授權(quán)功能來控制不同用戶訪問數(shù)據(jù)的權(quán)限。擴(kuò)展2：數(shù)據(jù)庫的完整性與完整性存在相同之處，即兩者都是對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。兩者也存在一定的差異，即各自所實(shí)現(xiàn)的功能目標(biāo)不同。關(guān)系模型中的數(shù)據(jù)完整性約束（1） 含義：是為了保證進(jìn)入數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的有效性而定義的數(shù)據(jù)規(guī)則。（2） 分類1：針對不同的對象可以分為表級約束、元組級約束和屬性級約束（也稱列約束）；表級約束是若干元組間、關(guān)系中及關(guān)系之間的約束：元組級約束則是元組中的字段組和字段間聯(lián)系的約束；屬性級約束主要是針對列的類型、取值范圍、精度、排序等而制定的約束條件。針對數(shù)據(jù)對象的狀態(tài)可以分為靜態(tài)約束和動態(tài)約束:靜態(tài)約束是指數(shù)據(jù)庫每一確定狀態(tài)時的數(shù)據(jù)對象所應(yīng)滿足的約束條件.它是反映數(shù)據(jù)庫狀態(tài)穩(wěn)定時的約束.動態(tài)約束是指數(shù)據(jù)庫從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)時.新、舊值之間所應(yīng)滿足的約束條件.它是反映數(shù)據(jù)庫狀態(tài)變遷的約束。（3） 分類2：實(shí)體完整性：要求每一個表中的主鍵字段都不能為空或者重復(fù)的值。對于實(shí)體完整性，有如下規(guī)則：淤實(shí)體完整性規(guī)則針對基本關(guān)系。一個基本關(guān)系表通常對應(yīng)一個實(shí)體集，例如，學(xué)生關(guān)系對應(yīng)學(xué)生集合。淤現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體是可以區(qū)分的，它們具有一種唯一性質(zhì)的標(biāo)識。例如，學(xué)生的學(xué)號，教師的職工號等。淤在關(guān)系模型中，主關(guān)鍵字作為唯一的標(biāo)識，且不能為空。參照完整性：屬于表間規(guī)則，即用于約定兩個關(guān)系之間的聯(lián)系。對于永久關(guān)系的相關(guān)表，在更新、插入或刪除記錄時，若只改其一不改其二，就會影響數(shù)據(jù)的完整性。用戶定義的完整性:約束是用戶定義某個具體數(shù)據(jù)庫所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的約束條件。是由具體應(yīng)用環(huán)境來決定的。DBMS的事務(wù)基本知識（1） 事務(wù)（Transaction）是用戶定義的一個數(shù)據(jù)庫操作序列，這些操作要么全做，要么全不做，是一個不可分割的工作單位。（2） 事務(wù)的原子性：是指事務(wù)中包括的所有操作要么都做，要么都不做。（3） 事務(wù)的持續(xù)性：是指事務(wù)一旦提交，對數(shù)據(jù)庫的改變是永久的。（4） 事務(wù)的一致性：是指數(shù)據(jù)庫中只包含成功事務(wù)提交的結(jié)果。（5） 事務(wù)的隔離性：是指一個事務(wù)的執(zhí)行不能被其他事務(wù)干擾。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中，用E-R圖來描述信息結(jié)構(gòu)但不涉及信息在計(jì)算機(jī)中的表示，它是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的概念設(shè)計(jì)階段。概念模型的表示方法基本知識（1） 用E-R圖來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型，即用E-R圖來描述信息結(jié)構(gòu)但不涉及信

息在計(jì)算機(jī)中的表示，它是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的概念設(shè)計(jì)階段。（2） E-R圖是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的工具之一，它適用于建立數(shù)據(jù)庫的概念模型。（3） E-R圖的繪制問題用矩形表示實(shí)體型，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名。用橢圓形表示屬性，并用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來>用菱形表示聯(lián)系，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實(shí)體連接起來，同時在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或m:n）關(guān)系模式與數(shù)據(jù)庫模式（1）關(guān)系模式含義：對關(guān)系的描述。即關(guān)系名和屬性集合的組合，稱為該關(guān)系的模式。表示：關(guān)系名（屬性1，屬性2,…，屬性n）案例：學(xué)生（學(xué)號，姓名，年齡，性別，系，年級）（2）數(shù)據(jù)庫模式含義：對關(guān)系數(shù)據(jù)庫的描述。數(shù)據(jù)庫中所有關(guān)系模式的集合，稱為數(shù)據(jù)庫模式。二、關(guān)系代數(shù)1、運(yùn)算符：（1） 集合運(yùn)算符：將關(guān)系看成元組的集合；運(yùn)算是從關(guān)系的“水平”方向即行的角度來進(jìn)行（2） 專門的關(guān)系運(yùn)算符：不僅涉及行而且涉及列（3） 算術(shù)比較符：輔助專門的關(guān)系運(yùn)算符進(jìn)行操作（4） 邏輯運(yùn)算符：輔助專門的關(guān)系運(yùn)算符進(jìn)行操作運(yùn)算符含義含義運(yùn)算符含義運(yùn)算符含義隼木A口符2、 43、UnX上關(guān)系，人數(shù)學(xué):并差交廣義笛代數(shù)運(yùn)算角度而言，比運(yùn)算符中關(guān)><五種基系數(shù)據(jù)大于大于等于小于小于等于集運(yùn)算為::庫包含了1專門的關(guān)系運(yùn)算符并、差、0JIX?選擇、選擇投影連接除投影邏輯運(yùn)算符、乘積。AV非與或可類運(yùn)算：關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算。選擇、投影和連接；傳統(tǒng)的集合運(yùn)算有：4、關(guān)系代數(shù)運(yùn)算中，專門的關(guān)系運(yùn)算有:表2.4關(guān)系代數(shù)運(yùn)算符表2.4關(guān)系代數(shù)運(yùn)算符（續(xù)）并、差、交、廣義笛卡爾積。5、解析：（1） 設(shè)有關(guān)系R，按條件k對關(guān)系R進(jìn)行選擇，正確的是6k（R）。（2） 從R中選擇出若干屬性列組成新的關(guān)系口A（R）={t[A]ItR}。其中，A：R中的屬性列（3） 從兩個關(guān)系的笛卡爾積中選取屬性間滿足一定條件的元組A和B：分別為R和S上度數(shù)相等且可比的屬性組0:比較運(yùn)算符

年齡學(xué)號(4)具體實(shí)現(xiàn)：參見第三章年齡學(xué)號(4)具體實(shí)現(xiàn)：參見第三章ppt的綜合案例6、其他知識：參見第三章內(nèi)容三、案例解析1、E-R圖與數(shù)據(jù)表的對應(yīng)關(guān)系(1)E-R圖案例學(xué)生(2)E-R圖所對應(yīng)的數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)表名數(shù)據(jù)表的屬性學(xué)生表學(xué)號、姓名、性別、年齡2、設(shè)有如下關(guān)系表R：R(NO,NAME,SEX,AGE)。其中，NO為學(xué)生編號，NAME為姓名，SEX為性別，AGE為年齡。SQL語句與功能要求之間的實(shí)現(xiàn)。插入一個記錄(110，"王栗”，”女”，18)；INSERTINTORVALUES(110，"王栗"，"女"，18)將患者編號為120的學(xué)生姓名改為”劉東”；UPDATERSETNAME="劉東"WHERENO=120刪除患者編號為210的患者記錄；DELETEFROMRWHERENO=210刪除姓為”徐”的患者記錄；DELETEFROM