數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述第一頁，共四十頁，2022年，8月28日1.1數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成第二頁，共四十頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展一、數(shù)據(jù)的概念數(shù)據(jù)是存儲(chǔ)在某一種媒體上能夠識(shí)別的物理符號(hào)。數(shù)據(jù)的概念包括兩個(gè)方面：描述事物特性的數(shù)據(jù)內(nèi)容以及存儲(chǔ)在媒體上的數(shù)據(jù)形式。

例如“2007年7月1日”是一個(gè)數(shù)據(jù)，它可以表示為“2007-07-01”、“01/07/2007”等多種形式。第三頁，共四十頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展二、數(shù)據(jù)、信息及數(shù)據(jù)處理之間的關(guān)系數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)處理第四頁，共四十頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展三、數(shù)據(jù)處理技術(shù)發(fā)展的三個(gè)階段1．人工管理階段2．文件系統(tǒng)管理階段3．?dāng)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理階段第五頁，共四十頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展1．人工管理階段應(yīng)用程序完全依賴于數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、存取的物理地址或存儲(chǔ)設(shè)備的變化，都要修改相應(yīng)的應(yīng)用程序。也就是說，應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)，數(shù)據(jù)和處理它的應(yīng)用程序混為一個(gè)整體。數(shù)據(jù)大量重復(fù)。程序數(shù)據(jù)完全依賴第六頁，共四十頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展2．文件系統(tǒng)管理階段計(jì)算機(jī)出現(xiàn)了操作系統(tǒng)，包含文件管理系統(tǒng)，程序與數(shù)據(jù)分離，數(shù)據(jù)被組織在文件中，按名引用，應(yīng)用程序通過文件管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)文件發(fā)生聯(lián)系。程序文件數(shù)據(jù)文件依賴為特定的需要而設(shè)計(jì)，為某一特定的程序而使用第七頁，共四十頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展3．?dāng)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是在文件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，它克服了文件系統(tǒng)的缺點(diǎn)，解決了冗余和數(shù)據(jù)依賴問題，提供了更廣泛地?cái)?shù)據(jù)共享，為應(yīng)用程序提供了更高的獨(dú)立性，保證了數(shù)據(jù)的完整性和安全性，并為用戶提供了方便的用戶接口。程序文件數(shù)據(jù)庫獨(dú)立多個(gè)用戶可同時(shí)訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)第八頁，共四十頁，2022年，8月28日1.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1．有關(guān)數(shù)據(jù)庫的基本概念

數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

2．?dāng)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)第九頁，共四十頁，2022年，8月28日1.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成(1)數(shù)據(jù)庫(DB──DataBase)

是以一定組織方式存儲(chǔ)在一起的結(jié)構(gòu)化的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合，它以最優(yōu)的方式為一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用服務(wù)。第十頁，共四十頁，2022年，8月28日1.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成(2)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS──DataBaseManagementSystem）是處理數(shù)據(jù)庫存取和各種管理控制的軟件系統(tǒng)，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的中心樞紐。用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行的各種操作──數(shù)據(jù)庫的建立、使用和維護(hù)，都是在DBMS的統(tǒng)一管理和控制下進(jìn)行的。VisualFoxpro便是這樣的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。第十一頁，共四十頁，2022年，8月28日1.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成(3)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS──DataBaseSystem）是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)引入數(shù)據(jù)庫之后組成的系統(tǒng)，是用來組織和存取大量數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)。DBS組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫（DB）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)有關(guān)人員硬件基本軟件數(shù)據(jù)庫管理員應(yīng)用設(shè)計(jì)人員最終用戶第十二頁，共四十頁，2022年，8月28日1.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成2．?dāng)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）數(shù)據(jù)共享。（2）數(shù)據(jù)獨(dú)立性。（3）減少數(shù)據(jù)冗余。（4）數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化。（5）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)保護(hù)功能。第十三頁，共四十頁，2022年，8月28日1.2數(shù)據(jù)模型模型的概念概念模型數(shù)據(jù)模型

第十四頁，共四十頁，2022年，8月28日模型的概念

模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中某個(gè)對(duì)象特征的模擬和抽象。模型由現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的有關(guān)元素組成，能夠反映這些元素之間的關(guān)系，從而反映現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的本質(zhì)。第十五頁，共四十頁，2022年，8月28日1.2.2概念模型一、概念模型定義概念模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中原始信息結(jié)構(gòu)的描述，它不依賴于具體的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第十六頁，共四十頁，2022年，8月28日1.2.2概念模型二、概念模型涉及的基本術(shù)語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，如學(xué)生、職工、單位等；也可以是抽象的事件，如選課、訂貨等。2．屬性實(shí)體所具有的某一特性稱為屬性。一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來刻畫。例如學(xué)生實(shí)體可以用學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生年月，入學(xué)時(shí)間等屬性來描述。第十七頁，共四十頁，2022年，8月28日1.2.2概念模型3．碼唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性或?qū)傩缘慕M合稱為碼。在VisualFoxPro中對(duì)應(yīng)的概念是關(guān)鍵字。例如學(xué)號(hào)是學(xué)生實(shí)體的碼。4．域?qū)傩缘娜≈捣秶Q為域。不同的屬性有不同的取值范圍，即不同的域。如成績(jī)的取值范圍是0到100。第十八頁，共四十頁，2022年，8月28日1.2.2概念模型5．實(shí)體集同一類型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。例如某個(gè)學(xué)校的所有學(xué)生的集合可以被定義為實(shí)體集students。6．實(shí)體型具有相同屬性的實(shí)體必然具有共同的特征和性質(zhì)。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。例如，學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生年月，入學(xué)時(shí)間）就是一個(gè)實(shí)體型。第十九頁，共四十頁，2022年，8月28日1.2.2概念模型7．聯(lián)系實(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)系。例如，一位學(xué)生可以選修多門課程；一門課程可以有多位學(xué)生選修。聯(lián)系形式一對(duì)一聯(lián)系(班級(jí)和正班長(zhǎng)之間的聯(lián)系)一對(duì)多聯(lián)系(班級(jí)和學(xué)生之間的聯(lián)系)多對(duì)多聯(lián)系(學(xué)生與課程之間的聯(lián)系)第二十頁，共四十頁，2022年，8月28日1.2.3數(shù)據(jù)模型一、數(shù)據(jù)模型定義數(shù)據(jù)模型是將現(xiàn)實(shí)世界中的各種事物及其間的聯(lián)系用數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)間的聯(lián)系來表示的一種方法。它是人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)和理解，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象描述。

數(shù)據(jù)模型分類層次模型

網(wǎng)狀模型

關(guān)系模型

第二十一頁，共四十頁，2022年，8月28日1.2.3數(shù)據(jù)模型二、層次模型層次模型用樹形結(jié)構(gòu)表示實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系。樹的結(jié)點(diǎn)表示實(shí)體類型，樹枝表示實(shí)體間的聯(lián)系上級(jí)結(jié)點(diǎn)與下級(jí)結(jié)點(diǎn)之間為一對(duì)多的聯(lián)系系編號(hào)系名地址教研窒編號(hào)教研室名學(xué)號(hào)姓名成績(jī)職工號(hào)姓名研究方向系教研窒學(xué)生教員結(jié)點(diǎn)實(shí)體樹枝聯(lián)系（一對(duì)多）第二十二頁，共四十頁，2022年，8月28日1.2.3數(shù)據(jù)模型三、網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系。每個(gè)結(jié)點(diǎn)代表一個(gè)實(shí)體類型，并且允許結(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)的父結(jié)點(diǎn)。每一個(gè)聯(lián)系都代表實(shí)體之間一對(duì)多的聯(lián)系。結(jié)點(diǎn)實(shí)體聯(lián)系（一對(duì)多）系教研室學(xué)生課程教師任課選課第二十三頁，共四十頁，2022年，8月28日1.2.3數(shù)據(jù)模型四、關(guān)系模型關(guān)系模型用二維表結(jié)構(gòu)來表示實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，把關(guān)系看成一個(gè)文件，關(guān)系中每個(gè)元組為一個(gè)記錄，即表中的一行。關(guān)系中每一列具有相同屬性，稱為一個(gè)字段或一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。元組實(shí)體屬性名學(xué)號(hào)姓名性別成績(jī)2007001韓向東男972007002劉玲玲女912007003王興冬男862007004田茉莉女89屬性值屬性第二十四頁，共四十頁，2022年，8月28日一般的關(guān)系數(shù)據(jù)庫元組屬性名學(xué)號(hào)姓名性別成績(jī)2007001韓向東男972007002劉玲玲女912007003王興冬男862007004田茉莉女89屬性值屬性記錄字段名學(xué)號(hào)姓名性別成績(jī)2007001韓向東男972007002劉玲玲女912007003王興冬男862007004田茉莉女89字段值字段具體到VisualFoxPro第二十五頁，共四十頁，2022年，8月28日1、關(guān)系的性質(zhì)①每一列中的數(shù)據(jù)具有相同的數(shù)據(jù)類型。②不同的列可以有相同的取值集合（域），但必須有不同的名字（屬性名）。③行和列的排列次序是無關(guān)緊要的。④關(guān)系中的各行是不同的，即任意兩個(gè)記錄不能完全相同。

⑤每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)是不可再分的數(shù)據(jù)單位。編號(hào)姓名基本工資補(bǔ)貼扣除實(shí)發(fā)金額糧補(bǔ)副補(bǔ)房租水電編號(hào)姓名基本工資糧補(bǔ)副補(bǔ)房租水電實(shí)發(fā)金額改為第二十六頁，共四十頁，2022年，8月28日2、關(guān)系運(yùn)算—選擇選擇運(yùn)算--從關(guān)系中選取滿足一定條件的元組水平方向選擇元組（記錄）編號(hào)系名姓名性別出生年月03004計(jì)算機(jī)系韓向東男1979.10.1003001計(jì)算機(jī)系王興冬男1978.8.703002計(jì)算機(jī)系宋江明男1981.1.303003計(jì)算機(jī)系歐陽青山女1979.5.4編號(hào)系名姓名性別出生年月03004計(jì)算機(jī)系韓向東男1979.10.1002001外語系劉玲玲女1979.8.203001計(jì)算機(jī)系王興冬男1978.8.704001數(shù)學(xué)系蔣偉青男1981.6.205001電子工程系翁超雷男1980.8.1005002電子工程系田茉莉女1976.9.203002計(jì)算機(jī)系宋江明男1981.1.303003計(jì)算機(jī)系歐陽青山女1979.5.4選擇結(jié)果選擇系名為“計(jì)算機(jī)系”的記錄第二十七頁，共四十頁，2022年，8月28日2、關(guān)系運(yùn)算—投影垂直方向選擇屬性（字段）編號(hào)系名姓名性別出生年月03004計(jì)算機(jī)系韓向東男1979.10.1002001外語系劉玲玲女1979.8.203001計(jì)算機(jī)系王興冬男1978.8.704001數(shù)學(xué)系蔣偉青男1981.6.205001電子工程系翁超雷男1980.8.1005002電子工程系田茉莉女1976.9.203002計(jì)算機(jī)系宋江明男1981.1.303003計(jì)算機(jī)系歐陽青山女1979.5.4系名姓名計(jì)算機(jī)系韓向東外語系劉玲玲計(jì)算機(jī)系王興冬數(shù)學(xué)系蔣偉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)系歐陽青山選擇編號(hào)和系名第二十八頁，共四十頁，2022年，8月28日2、關(guān)系運(yùn)算—連接連接運(yùn)算--從兩個(gè)關(guān)系中選取滿足一定連接條件的元組集合將兩個(gè)數(shù)據(jù)表中的某些或全部字段，按照關(guān)鍵字段連接生成一個(gè)新的數(shù)據(jù)表文件編號(hào)姓名性別課程教室04001蔣偉青男C語言A30804001蔣偉青男VFP程序設(shè)計(jì)B10205001翁超雷男C語言A30805001翁超雷男語音模式識(shí)別C40205002田茉莉女操作系統(tǒng)A20105002田茉莉女?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)A504編號(hào)姓名性別04001蔣偉青男05001翁超雷男05002田茉莉女編號(hào)課程教室05002操作系統(tǒng)A20105002數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)A50404001C語言A30805001C語音A30805001語音模式識(shí)別

C402

04001VFP程序設(shè)計(jì)B102連接第二十九頁，共四十頁，2022年，8月28日3、關(guān)系的完整性約束①域完整性約束主要約束一個(gè)屬性（字段）的取值范圍，以及指定是否可以取空值（NULL）。②實(shí)體完整性約束每個(gè)關(guān)系應(yīng)有一個(gè)主關(guān)鍵字段，每個(gè)記錄的主關(guān)鍵字段的值是惟一的，而且不能為空值。③參照完整性約束簡(jiǎn)單地說，即設(shè)置數(shù)據(jù)庫中兩個(gè)以上表文件之間對(duì)關(guān)鍵字的一種記錄維護(hù)關(guān)系，如同步修改外部關(guān)鍵字或同步進(jìn)行刪除，這樣即可確保表之間的記錄完整性。④一般性的完整性約束第三十頁，共四十頁，2022年，8月28日1.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)目的:要設(shè)計(jì)出滿足實(shí)際應(yīng)用需求的實(shí)際關(guān)系模型，使之能夠有效地存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的過程:需求分析概念設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)第三十一頁，共四十頁，2022年，8月28日1.3.1需求分析需求分析是整個(gè)設(shè)計(jì)過程的基礎(chǔ)，在這一階段要準(zhǔn)確了解與分析用戶的需求（包括數(shù)據(jù)與處理）。用戶的需求主要包括三個(gè)方面：（1）信息需求。即用戶要從數(shù)據(jù)庫中獲得的信息內(nèi)容。（2）處理需求。即需要對(duì)數(shù)據(jù)完成的處理功能及處理方式。（3）安全性和完整性要求。第三十二頁，共四十頁，2022年，8月28日1.3.2概念設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟，要對(duì)用戶需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象，形成一個(gè)獨(dú)立于具體DBMS的概念模型描述概念模型的有力工具是E-R模型。E-R模型也稱E-R方法，該方法用E-R圖來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型。第三十三頁，共四十頁，2022年，8月28日1.3.2概念設(shè)計(jì)--E-R圖的畫法E-R圖給出了實(shí)體型、屬性和聯(lián)系的表示方法，首先確定系統(tǒng)所用的實(shí)體型、屬性和聯(lián)系，然后按下列要求畫圖：實(shí)體型：用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名屬性：用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體型連接起來。聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實(shí)體型連接起來，同時(shí)在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型第三十四頁，共四十頁，2022年，8月28日1.3.2概念設(shè)計(jì)--E-R圖的畫法學(xué)生管理系統(tǒng)的概念模型用E-R圖表示如下學(xué)生課程系系編號(hào)系名學(xué)號(hào)姓名性別系編號(hào)課程號(hào)課程名選課屬于1mnp成績(jī)實(shí)體型屬性屬性聯(lián)系第三十五頁，共四十頁，2022年，8月28日1.3.3邏輯設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)是將概念設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)好的E-R圖轉(zhuǎn)換為某個(gè)DBMS所支持的