第1章 VF數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)

數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院蔣傳健學(xué)習(xí)內(nèi)容VF數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理的發(fā)展數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型（難點(diǎn)）關(guān)系模型關(guān)系運(yùn)算（難點(diǎn)）數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的原則數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的過(guò)程重點(diǎn)一、數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理的發(fā)展數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)信息成績(jī)：96價(jià)格：5.8優(yōu)秀；價(jià)格是否上漲？加工處理數(shù)據(jù)處理有用的數(shù)據(jù)影響人的行為客觀事實(shí)幾個(gè)基本概念1.1計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理發(fā)展的三個(gè)階段人工管理階段（50年代中期以前）文件系統(tǒng)階段（50年代后期--60年代中期）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段（60年代后期開始）早期的手工數(shù)據(jù)處理：結(jié)繩記事算盤手搖計(jì)算機(jī)帳薄1.人工管理階段背景計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，如高階方程、曲線擬和等外存為順序存取設(shè)備磁帶、卡片、紙帶，沒(méi)有磁盤等直接存取設(shè)備沒(méi)有操作系統(tǒng)，沒(méi)有數(shù)據(jù)管理軟件需求技術(shù)條件1.人工管理階段訪問(wèn)訪問(wèn)訪問(wèn)數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n程序1程序2程序n思考：這樣的處理方式好不好？1.人工管理階段特點(diǎn)：數(shù)據(jù)不能共享數(shù)據(jù)的組織、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取方法、輸入輸出等數(shù)據(jù)與程序沒(méi)有獨(dú)立性程序中存取數(shù)據(jù)的子程序隨著存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的改變而改變數(shù)據(jù)不能長(zhǎng)期保存2.文件系統(tǒng)階段背景計(jì)算機(jī)不但用于科學(xué)計(jì)算，還用于管理外存有了磁盤、磁鼓等直接存取設(shè)備有了專門管理數(shù)據(jù)的軟件，一般稱為文件系統(tǒng)需求技術(shù)條件2.文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n存取方式程序1程序2程序n2.文件系統(tǒng)階段特點(diǎn)：系統(tǒng)提供一定的數(shù)據(jù)管理功能數(shù)據(jù)仍是面向應(yīng)用的一個(gè)數(shù)據(jù)文件對(duì)應(yīng)一個(gè)或幾個(gè)用戶程序數(shù)據(jù)與程序有一定的獨(dú)立性（獨(dú)立性差）數(shù)據(jù)的共享性差，冗余度大2.文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)的不一致性由于數(shù)據(jù)存在很多副本，給數(shù)據(jù)的修改與維護(hù)帶來(lái)了困難，容易造成數(shù)據(jù)的不一致性數(shù)據(jù)查詢困難記錄之間無(wú)聯(lián)系2.文件系統(tǒng)階段補(bǔ)貼系別姓名學(xué)號(hào)勞資科住址系別性別姓名學(xué)號(hào)宿管科學(xué)位學(xué)分系別姓名學(xué)號(hào)學(xué)籍科學(xué)位出身年齡系別性別姓名學(xué)號(hào)人事科思考：有更好的數(shù)據(jù)管理方法嗎？3.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段背景計(jì)算機(jī)管理的數(shù)據(jù)量大，關(guān)系復(fù)雜，共享性要求強(qiáng)（多種應(yīng)用、不同語(yǔ)言共享數(shù)據(jù)）外存有了大容量磁盤，光盤編制和維護(hù)軟件及應(yīng)用程序成本相對(duì)增加，其中維護(hù)的成本更高，力求降低數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的產(chǎn)生1969，IBM開發(fā)IMS軟件，層次結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型70年代初，DBTG報(bào)告，奠定網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型1979，IBM公司，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)3.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)不是依賴于程序的附屬品，而是現(xiàn)實(shí)世界中獨(dú)立存在的對(duì)象數(shù)據(jù)1統(tǒng)一存取數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n程序2程序1程序n數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)科的研究領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)軟件的研制目前常用的數(shù)據(jù)庫(kù)：oracle,DB2,SYBASE,INFORMIX,SQLSERVER,ACCESS,FOXBASE,FoxPro,VisualFoxPro,dBASE數(shù)據(jù)庫(kù)理論關(guān)系的規(guī)范化理論數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法與工具數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的特點(diǎn)：能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，減少數(shù)據(jù)冗余采用特定的數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性

數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)/邏輯結(jié)構(gòu)的變化時(shí)，程序不必改變有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能安全性、完整性、并發(fā)性（封鎖）數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的特點(diǎn)學(xué)號(hào)姓名性別系別年齡住址出身學(xué)位學(xué)分補(bǔ)貼學(xué)籍科宿管科人事科勞資科1.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的相關(guān)概念數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成1.數(shù)據(jù)系統(tǒng)的相關(guān)概念數(shù)據(jù)庫(kù)（Database簡(jiǎn)稱DB）

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem簡(jiǎn)稱DBMS）數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（DatabaseAdministrator，簡(jiǎn)稱DBA）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DatabaseSystem，簡(jiǎn)稱DBS）數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)2.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(DBS)硬件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)核心數(shù)據(jù)庫(kù)管理員用戶DBS包含：DB和DBMS1.3數(shù)據(jù)模型1．實(shí)體的描述

現(xiàn)實(shí)世界存在各種事物，事物與事物之間存在著聯(lián)系。這種聯(lián)系是客觀存在的，是事物本身的性質(zhì)所決定的。（1）實(shí)體客觀存在并且可以相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。實(shí)體可以是實(shí)際的事物，也可能是抽象的事件。（2）實(shí)體的屬性描述實(shí)體的特性稱為屬性。2.三個(gè)“世界”事物及聯(lián)系概念模型數(shù)據(jù)模型事物數(shù)據(jù)實(shí)體對(duì)象性質(zhì)對(duì)象屬性記錄字段（抽象）（數(shù)據(jù)表示）現(xiàn)實(shí)世界信息世界數(shù)據(jù)世界3.概念模型

長(zhǎng)期以來(lái)廣泛使用的概念模型是“實(shí)體－聯(lián)系”模型（Entity－

RelationshipModel，簡(jiǎn)稱E－R模型）

（1）E－R模型的三個(gè)基本概念

實(shí)體（Entity）—是客觀存在的、可以相互區(qū)別的事物。

聯(lián)系（Relationship）—是實(shí)體集之間關(guān)系的抽象表示。

屬性（Attribute）—是指實(shí)體或聯(lián)系所具有的特征。（2）E－R圖

E－R圖是E－R模型的圖形表示法，它是直接表示概念模型的工具。在E－R圖中，用矩形表示實(shí)體集，菱形表示聯(lián)系，橢圓表示屬性。實(shí)體聯(lián)系

屬性4.實(shí)體集和實(shí)體型屬性值的集合表示一個(gè)實(shí)體，而屬性的集合表示一種實(shí)體的類型，稱為實(shí)體型。同類型的實(shí)體的集合，稱為實(shí)體集。5.實(shí)體間的聯(lián)系及聯(lián)系的種類

實(shí)體之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為聯(lián)系，它反映現(xiàn)實(shí)世界事物之間的相互關(guān)聯(lián)。兩個(gè)實(shí)體間的聯(lián)系可以歸結(jié)為三種類型：（1）一對(duì)一聯(lián)系（2）一對(duì)多聯(lián)系（3）多對(duì)多聯(lián)系（1）一對(duì)一聯(lián)系在VisualFoxPro中，一對(duì)一的聯(lián)系表現(xiàn)為主表中的每一條記錄只與相關(guān)表中的一條記錄相關(guān)聯(lián)。例如，一個(gè)單位的職工表和工資表之間就存在一對(duì)一的聯(lián)系。定義：實(shí)體集A中的一個(gè)實(shí)體至多與實(shí)體集B中的一個(gè)實(shí)體相對(duì)應(yīng)（相關(guān)聯(lián)），反之亦然，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B的聯(lián)系為一對(duì)一的聯(lián)系。公司總經(jīng)理(2)一對(duì)多聯(lián)系定義：實(shí)體集A中的一個(gè)實(shí)體與實(shí)體集B中的多個(gè)實(shí)體相對(duì)應(yīng)，反之，實(shí)體集B中的一個(gè)實(shí)體至多與實(shí)體集A中的一個(gè)實(shí)體相對(duì)應(yīng)，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B的聯(lián)系為一對(duì)多的聯(lián)系部門職工1職工n在VisualFoxPro中，一對(duì)多的聯(lián)系表現(xiàn)為主表中的每——條記錄與相關(guān)表中的多條記錄相關(guān)聯(lián)。一對(duì)多聯(lián)系是最普遍的聯(lián)系。也可以把一對(duì)一的聯(lián)系看作一對(duì)多聯(lián)系的一個(gè)特殊情況。(3)多對(duì)多聯(lián)系定義：實(shí)體集A中的一個(gè)實(shí)體與實(shí)體集B中的多個(gè)實(shí)體相對(duì)應(yīng)，而實(shí)體集B中的一個(gè)實(shí)體與實(shí)體集A中的多個(gè)實(shí)體相對(duì)應(yīng)，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B的聯(lián)系為多對(duì)多的聯(lián)系。課程1課程n學(xué)生1學(xué)生n可以通過(guò)一個(gè)紐帶表將一個(gè)多對(duì)多的聯(lián)系分解成兩個(gè)一對(duì)多的聯(lián)系6.數(shù)據(jù)模型簡(jiǎn)介

數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)必須有一定的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)用數(shù)據(jù)模型來(lái)表示。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)用來(lái)表示實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的方法。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型為三種：

(1)層次模型----樹形結(jié)構(gòu)

(2)網(wǎng)狀模型----網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

(3)關(guān)系模型----二維表結(jié)構(gòu)

面向?qū)ο竽Ｐ驼Z(yǔ)義表達(dá)能力強(qiáng)，可支持復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型（如向量、矩陣、有序集），它具有封裝性、繼承性、版本管理功能，可支持長(zhǎng)事物處理等。數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型層次數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系據(jù)庫(kù)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)二、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)

1.關(guān)系模型

2.關(guān)系運(yùn)算1.關(guān)系模型一個(gè)關(guān)系模式對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)系的結(jié)構(gòu)，其格式為：關(guān)系名(屬性名1，屬性名2…．，屬性名n)

在VisualFoxPro中表示為表結(jié)構(gòu)：表名(字段名1，字段名2…．，字段名”)

學(xué)生（學(xué)號(hào)，性別，姓名，年齡，系號(hào)）（1）關(guān)系術(shù)語(yǔ)在VFP中，一個(gè)“表”就是一個(gè)關(guān)系。關(guān)系：一個(gè)關(guān)系就是一張二維表，每個(gè)關(guān)系有一個(gè)關(guān)系名。在VisualFoxPro中，一個(gè)關(guān)系存儲(chǔ)為一個(gè)文件，文件擴(kuò)展名為“.dbf”---稱為表。①表名②元組：在一個(gè)二維表中，水平方向的行稱為元組。元組對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)文件中的一條記錄。

③屬性：二維表中垂直方向的列稱為屬性，在vlsuaI

FoxPr中表示為字段名。④域：字段的取值范圍。⑤關(guān)鍵字：字段或字段的組合，其值能夠惟一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組。（2）關(guān)系的特點(diǎn)①關(guān)系必須規(guī)范化。要求是每個(gè)屬性（字段）必須是不可分割的數(shù)據(jù)單元，即表中不能再包含表。②在同一個(gè)關(guān)系中不能出現(xiàn)相同的屬性名，

VisualFoxPro不允許同一個(gè)表中有相同的字段名。③關(guān)系中不允許有完全相同的元組（記錄），即冗余。④在一個(gè)關(guān)系中元組的次序無(wú)關(guān)緊要。也就是說(shuō)，任意交換兩行的位置并不影響數(shù)據(jù)的實(shí)際含義。⑤在一個(gè)關(guān)系中列的次序無(wú)關(guān)緊要。任意交換兩列的位置也不影響數(shù)據(jù)的實(shí)際含義。2.關(guān)系的運(yùn)算（1）傳統(tǒng)的關(guān)系運(yùn)算

①并②差③交

（2）專門的關(guān)系運(yùn)算

①選擇②投影③連接

并運(yùn)算ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1RABCa1b2c2a2b2c1a2b2c2SR∪SABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1a2b2c2交運(yùn)算ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1RABCa1b2c2a2b2c1a2b2c2SR∩SABCa1b2c2a2b2c1差運(yùn)算ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1RSR-SABCa1b1c1ABCa2b2c1S-RABCa1b2c2a2b2c1a2b2c2選擇運(yùn)算編號(hào)系名姓名性別出生年月03004計(jì)算機(jī)系韓東男1979.10.1002001外語(yǔ)系劉玲女1979.08.0203001計(jì)算機(jī)系王冬男1978.08.0704001數(shù)學(xué)系姜瑞青男1981.06.0205001電子工程系翁超雷男1980.08.1005002電子工程系田茉莉女1976.09.0203002計(jì)算機(jī)系宋江明男1981.01.0303003計(jì)算機(jī)系邵林文賀女1979.05.04編號(hào)系名姓名性別出生年月03004計(jì)算機(jī)系韓東男1979.10.1003001計(jì)算機(jī)系王冬男1978.08.0703002計(jì)算機(jī)系宋明男1981.01.0303003計(jì)算機(jī)系邵林文賀女1979.05.04投影運(yùn)算編號(hào)系名姓名性別出生年月03004計(jì)算機(jī)系韓東男1979.10.1002001外語(yǔ)系劉玲女1979.08.0203001計(jì)算機(jī)系王冬男1978.08.0704001數(shù)學(xué)系姜瑞青男1981.06.0205001電子工程系翁超雷男1980.08.1005002電子工程系田茉莉女1976.09.0203002計(jì)算機(jī)系宋江明男1981.01.0303003計(jì)算機(jī)系邵林文賀女1979.05.04系名姓名計(jì)算機(jī)系韓東外語(yǔ)系劉玲計(jì)算機(jī)系王冬數(shù)學(xué)系姜瑞青電子工程系翁超雷電子工程系田茉莉計(jì)算機(jī)系宋江明計(jì)算機(jī)系邵林文賀笛卡爾積運(yùn)算ABCa1b1c1a2b2c2RDEd1e1d2e2SABCDEa1b1c1d1e1a1b1c1d2e2a2b2c2d1e1a2