第 數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)

會計學(xué)1第數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)

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1.1數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識1.1.1數(shù)據(jù)、信息與數(shù)據(jù)處理1.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第2頁/共50頁第1頁/共50頁

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1.1.1數(shù)據(jù)、信息與數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)（Data）數(shù)據(jù)是描述客觀事物屬性的記錄符號。從計算機的角度看，數(shù)據(jù)指能夠被計算機接受、識別和處理的各種符號。

如：學(xué)生身高175cm、課程學(xué)分6.0等。

信息（Information）信息是人們消化理解后的數(shù)據(jù)，是對客觀世界的認識。

如：由數(shù)據(jù)“學(xué)分6.0”，推知“該課程是重要課程！”。第3頁/共50頁第2頁/共50頁

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1.1.1數(shù)據(jù)、信息與數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系數(shù)據(jù)是承載信息的載體，用于傳遞信息；信息則是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是數(shù)據(jù)的語義解釋。

數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理指數(shù)據(jù)的收集、整理、存儲、加工、分類、維護、排序、統(tǒng)計、檢索和傳輸?shù)然顒?。?shù)據(jù)處理也稱為信息處理。

信息=數(shù)據(jù)+數(shù)據(jù)處理第4頁/共50頁第3頁/共50頁

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1.1.2

數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展

數(shù)據(jù)管理技術(shù)經(jīng)歷了人工管理、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三個階段。

1．人工管理階段從50年代開始，其特點是：數(shù)據(jù)不保存無專門的數(shù)據(jù)管理軟件數(shù)據(jù)不共享，冗余量大數(shù)據(jù)不具有獨立性第5頁/共50頁第4頁/共50頁

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1.1.2

數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展人工管理階段數(shù)據(jù)與程序的關(guān)系如圖1-1所示。程序1程序2程序n……數(shù)據(jù)集1數(shù)據(jù)集2數(shù)據(jù)集n……圖1-1人工管理階段數(shù)據(jù)與程序的關(guān)系

第6頁/共50頁第5頁/共50頁

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1.1.2

數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展

2．文件系統(tǒng)階段從50年代后期開始至60年代中期，其特點是：數(shù)據(jù)可以長期保存數(shù)據(jù)由文件系統(tǒng)統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)共享性差，數(shù)據(jù)冗余大數(shù)據(jù)獨立性較差數(shù)據(jù)一致性差第7頁/共50頁第6頁/共50頁

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1.1.2

數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展

文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)與程序之間的關(guān)系如圖1-2所示。程序2程序1程序n文件系統(tǒng)…………文件2文件1文件n圖1-2文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)與程序的關(guān)系第8頁/共50頁第7頁/共50頁

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1.1.2

數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展

3．?dāng)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段

60年代末開始，其特點是：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)共享性高數(shù)據(jù)獨立性高統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理和控制第9頁/共50頁第8頁/共50頁

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1.1.2

數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)與程序的關(guān)系如圖1-3所示。圖1-3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)與程序的關(guān)系

應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序nDBMS數(shù)據(jù)庫…第10頁/共50頁第9頁/共50頁

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1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫（DB）數(shù)據(jù)庫是存放數(shù)據(jù)的倉庫，是指存儲在外部存儲設(shè)備上、具有一定組織結(jié)構(gòu)的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫既包括數(shù)據(jù)內(nèi)容，也包括數(shù)據(jù)內(nèi)容之間的聯(lián)系。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是指負責(zé)數(shù)據(jù)庫存取、維護和管理的系統(tǒng)軟件。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心軟件，它對數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一管理和控制。第11頁/共50頁第10頁/共50頁

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1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指具有管理數(shù)據(jù)庫功能的計算機系統(tǒng)，一般由硬件系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶等部分組成。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成如圖1-4所示。第12頁/共50頁第11頁/共50頁

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1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)DB用戶…用戶數(shù)據(jù)庫管理員應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具DBMS操作系統(tǒng)圖1-4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成示意圖

第13頁/共50頁第12頁/共50頁

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1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫新技術(shù)

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)倉庫系統(tǒng)

第14頁/共50頁第13頁/共50頁

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1.2數(shù)據(jù)模型1.2.1概念模型1.2.2數(shù)據(jù)模型第15頁/共50頁第14頁/共50頁

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1.2.1概念模型

三個世界和數(shù)據(jù)建模

數(shù)據(jù)處理所涉及的三個世界和數(shù)據(jù)建模的過程如下圖所示。現(xiàn)實世界概念世界抽象數(shù)據(jù)世界轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)模型概念模型第16頁/共50頁第15頁/共50頁

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1.2.1概念模型

概念模型概念模型面向現(xiàn)實世界建模，描述現(xiàn)實世界的概念化結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)從現(xiàn)實世界到概念世界的轉(zhuǎn)換。

概念模型涉及實體、屬性、聯(lián)系等內(nèi)容。

實體（Entity）

客觀存在的各種事物稱為實體。實體可以是實際的事物，也可以是抽象的事件。如：學(xué)生、圖書、會議日程等都是實體。第17頁/共50頁第16頁/共50頁

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1.2.1概念模型

概念模型

屬性（Attribute）

實體的某一特性稱為屬性。如：學(xué)號、姓名等都是學(xué)生實體的屬性。

實體型（EntityType）

同類實體所有屬性的集合稱為實體型。實體是實體型的一個實例，而實體型則是同類實體的抽象表示。實體集（EntitySet）

同類實體的集合則稱為實體集。第18頁/共50頁第17頁/共50頁

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1.2.1概念模型

概念模型

域（Domain）

屬性的取值范圍稱為域。同類實體的同一個屬性的域應(yīng)該是相同的。

如：學(xué)生實體的屬性“性別”的域為(男,女)。

碼（Key）

能夠唯一標(biāo)識實體的屬性或?qū)傩约Q為碼，也稱為關(guān)鍵字。

如：(學(xué)號)是學(xué)生實體的碼；

(學(xué)號,課程號)是成績實體的碼。第19頁/共50頁第18頁/共50頁

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1.2.1概念模型第20頁/共50頁第19頁/共50頁

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1.2.1概念模型第21頁/共50頁第20頁/共50頁

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1.2.1概念模型

概念模型

聯(lián)系（Relationship）實體之間的關(guān)系稱為聯(lián)系。聯(lián)系可分為一對一、一對多和多對多三種類型。①一對一聯(lián)系若實體集A的每個實體至多和實體集B的一個實體有聯(lián)系，反之亦然，則稱A與B具有一對一的聯(lián)系，記作1:1。如：一個學(xué)院只有一個院長，一個院長只能管理一個學(xué)院，二者是1:1聯(lián)系。第22頁/共50頁第21頁/共50頁

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1.2.1概念模型

概念模型

聯(lián)系（Relationship）

②一對多聯(lián)系實體集A的一個實體和實體集B的多個實體有聯(lián)系；同時，實體集B的一個實體至多只和實體集A的一個實體有聯(lián)系，則稱A與B之間是一對多的聯(lián)系，記作1:n。

如：班級實體集與學(xué)生實體集之間的聯(lián)系屬于1:n。第23頁/共50頁第22頁/共50頁

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1.2.1概念模型

概念模型

聯(lián)系（Relationship）③多對多聯(lián)系若實體集A的每一個實體和實體集B的多個實體有聯(lián)系；同時，實體集B的每個實體也可以與實體集A的多個實體有聯(lián)系，則稱A與B之間是多對多的聯(lián)系，記作m:n。

如：課程實體集與教師實體集之間屬于m:n型聯(lián)系。第24頁/共50頁第23頁/共50頁

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1.2.1概念模型E-R圖

用來表示概念模型的方法很多，其中最為常用的是實體－聯(lián)系模型（Entity－RelationshipModel），簡稱E-R模型。在E－R圖中：

實體：用矩形表示，框內(nèi)書寫名稱。

屬性：用橢圓表示，橢圓形內(nèi)書寫名稱，并用無向邊將其與對應(yīng)的實體連接起來。

聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內(nèi)書寫名稱，并用無向邊分別與有關(guān)實體連接起來，并在無向邊旁書寫聯(lián)系類型（1:1、1:n或m:n）。第25頁/共50頁第24頁/共50頁

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1.2.1概念模型聯(lián)系本身也是一種實體，也可以有屬性。nnmm學(xué)生學(xué)號專業(yè)性別姓名教師教師號職稱姓名選課課程課程號學(xué)分課程名學(xué)時授課分數(shù)出生日期入學(xué)總分學(xué)院代碼時間教室第26頁/共50頁第25頁/共50頁

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1.2.2數(shù)據(jù)模型

常見的數(shù)據(jù)模型有層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型三種，基于它們建立的數(shù)據(jù)庫相應(yīng)地稱為層次數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫。層次模型層次模型可以用有向樹結(jié)構(gòu)來表示實體之間的關(guān)系，其主要特征如下：（1）僅有一個無父結(jié)點的根結(jié)點。（2）除根結(jié)點以外的子結(jié)點，向上僅有一個父結(jié)點，向下有若干子結(jié)點。

樹第27頁/共50頁第26頁/共50頁

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1.2.2數(shù)據(jù)模型

網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型可以用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示實體及實體間的關(guān)系。它取消了層次模型的一些限制，是層次模型的擴展。其主要特征如下：（1）有一個以上的結(jié)點無父結(jié)點。（2）至少有一個結(jié)點有多個父結(jié)點。圖第28頁/共50頁第27頁/共50頁

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1.2.2數(shù)據(jù)模型

關(guān)系模型關(guān)系模型用二維表結(jié)構(gòu)表示實體及實體間的聯(lián)系。由于客觀世界中二維表的應(yīng)用非常普遍，因此關(guān)系模型的應(yīng)用也最為廣泛。

VisualFoxPro就是基于關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

第29頁/共50頁第28頁/共50頁

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1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)1.3.1關(guān)系模型中的概念1.3.2關(guān)系完整性約束1.3.3關(guān)系運算1.3.4關(guān)系范式

第30頁/共50頁第29頁/共50頁

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1.3.1關(guān)系模型中的概念

關(guān)系（Relation）一個二維表就稱為一個關(guān)系，包括若干行，每行描述一個實體。關(guān)系對應(yīng)于概念世界中的實體集。在VisualFoxPro中，關(guān)系稱為“表”，保存為表文件。

關(guān)系的特征：關(guān)系對應(yīng)于一個規(guī)則的行列式二維表同一個關(guān)系中不允許出現(xiàn)相同的屬性同一個關(guān)系中不允許出現(xiàn)相同的元組關(guān)系中的元組和屬性具有順序無關(guān)性第31頁/共50頁第30頁/共50頁

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1.3.1關(guān)系模型中的概念

屬性（Attribute）

二維表中的列稱為屬性，是關(guān)系中不可劃分的最小單位。一個關(guān)系中的屬性不允許重名。屬性對應(yīng)于概念世界中實體的屬性。在VisualFoxPro中，屬性稱為“字段”。

域（Domain）

屬性的取值范圍稱為域，關(guān)系中不同實體的同一個屬性的域應(yīng)該是相同的。域?qū)?yīng)于概念世界中的域。如：GRAGE表中的“成績”是一個數(shù)值型字段，取值范圍是0-100。第32頁/共50頁第31頁/共50頁

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1.3.1關(guān)系模型中的概念

元組（Tuple）

關(guān)系中的行稱為元組，它包含所有屬性的值。元組對應(yīng)于概念世界中的實體。在VisualFoxPro中，元組稱為“記錄”。

關(guān)鍵字（Key）在關(guān)系中，一個或幾個屬性的組合能唯一標(biāo)識一個元組，則稱其為關(guān)鍵字（或鍵），對應(yīng)于概念世界中的碼。第33頁/共50頁第32頁/共50頁

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1.3.1關(guān)系模型中的概念

主鍵：可從關(guān)系的多個鍵中選出一個作為主鍵，其他鍵作為候選鍵。一個關(guān)系最多只能設(shè)置一個主鍵，候選鍵則可以有多個。外鍵：若關(guān)系A(chǔ)的主鍵出現(xiàn)關(guān)系B中，則關(guān)系B中的對應(yīng)屬性(組合)稱為外鍵。參照關(guān)系：兩個關(guān)系之間通過主鍵與外鍵建立的關(guān)聯(lián)。此時，關(guān)系A(chǔ)稱為被參照關(guān)系，而關(guān)系B稱為參照關(guān)系。第34頁/共50頁第33頁/共50頁

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1.3.1關(guān)系模型中的概念

主鍵主鍵外鍵第35頁/共50頁第34頁/共50頁

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1.3.1關(guān)系模型中的概念

關(guān)系模式（RelationSchema）關(guān)系模式是對關(guān)系結(jié)構(gòu)的定義，對應(yīng)于概念世界中的實體型。關(guān)系模式可用下列形式表示：關(guān)系名(屬性1,屬性2,…,屬性n)

第36頁/共50頁第35頁/共50頁

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1.3.2關(guān)系完整性約束

完整性約束是對數(shù)據(jù)模型提出的某種約束條件或規(guī)則,包括實體完整性、參照完整性和用戶自定義完整性三類：

實體完整性它規(guī)定關(guān)系中構(gòu)成主鍵、候選鍵的屬性或?qū)傩越M合不能有空值或重復(fù)值。如：在STUDENT表中，“學(xué)號”是主鍵，則所有記錄的“學(xué)號”屬性值不能為空，也不能有重復(fù)值。第37頁/共50頁第36頁/共50頁

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1.3.2關(guān)系完整性約束

參照完整性

它規(guī)定參照關(guān)系中外鍵的取值要么等于被參照關(guān)系中某個元組的主鍵值，要么取空值。如：按照參照完整性規(guī)則，參照關(guān)系SPEC表“專業(yè)號”的取值必須是被參照關(guān)系STUDENT表中某記錄的“專業(yè)號”值，或者為空。

用戶自定義完整性它是用戶針對具體應(yīng)用提出約束性條件，包括域完整性和元組完整性兩個方面。第38頁/共50頁第37頁/共50頁

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1.3.2關(guān)系完整性約束

用戶自定義完整性

域完整性：是對關(guān)系中屬性取值范圍以及是否允許空值的約束。

如：規(guī)定GRADE表中“成績”屬性的取值范圍是0-100。

元組完整性：是對關(guān)系中屬性之間的取值進行約束。

如：規(guī)定課程信息表中屬性“學(xué)時”的值必須大于等于屬性“學(xué)分”值的15倍。

第39頁/共50頁第38頁/共50頁

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1.3.2關(guān)系完整性約束第40頁/共50頁第39頁/共50頁

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1.3.3關(guān)系運算

傳統(tǒng)的集合運算

并：R∪S={t|t∈R∨t∈S}，結(jié)果由屬于R或?qū)儆赟的元組組成。

差：R-S={t|t∈R∧?t∈S}，結(jié)果由屬于R而不屬于S的所有元組組成。

交：R∩S={t|t∈R∧t∈S}，結(jié)果由既屬于R又屬于S的元組組成。

廣義笛卡爾積：R×S={trts|tr∈R∧ts∈S}結(jié)果是一個(n+m)列，前n列是關(guān)系R的一個元組，后m列是關(guān)系S的一個元組。若R有k1個元組，S有k2個元組，則結(jié)果有k1×k2個元組。第41頁/共50頁第40頁/共50頁

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1.3.3關(guān)系運算

專門的關(guān)系運算選擇運算：從關(guān)系R中選擇出滿足條件的元組構(gòu)成新關(guān)系，新關(guān)系同R具有相同的結(jié)構(gòu)。如：查男生記錄，屬于選擇運算。

投影運算：從關(guān)系R中選取若干個屬性構(gòu)成新關(guān)系。如：查學(xué)生姓名、專業(yè)信息，屬于投影運算。

連接運算：按照R和S相應(yīng)屬性的比較條件連接起來，生成新關(guān)系。如：將學(xué)生表和成績表可以按“學(xué)號”進行聯(lián)接，產(chǎn)生包含姓名、課程號、成績的新表。第42頁/共50頁第41頁/共50頁

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1.3.3關(guān)系運算第43頁/共50頁第42頁/共50頁

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1.3.3關(guān)系運算第44頁/共50頁第43頁/共50頁

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1.3.3關(guān)系運算第45頁/共50頁第44頁/共50頁

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1.3.4關(guān)系范式

第一范式（1NF）如果關(guān)系R的所有屬性都是不可再分的數(shù)據(jù)項，則稱該關(guān)系屬于第一范式。記作R∈1NF。

第二范式（2NF）若R∈1NF，且主鍵可以決定每一非主屬性，同時不存在主鍵的真子集可以決定其他的非主屬性，則該關(guān)系模式屬于第二范式。記作R∈2NF。

第三范式（3NF）若R∈2