數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述第1頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.1數(shù)據(jù)庫基礎知識數(shù)據(jù)處理技術的發(fā)展數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成第2頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.1.1數(shù)據(jù)處理技術的發(fā)展一、數(shù)據(jù)的概念數(shù)據(jù)是存儲在某一種媒體上能夠識別的物理符號。數(shù)據(jù)的概念包括兩個方面：描述事物特性的數(shù)據(jù)內容以及存儲在媒體上的數(shù)據(jù)形式。

例如“2007年7月1日”是一個數(shù)據(jù)，它可以表示為“2007-07-01”、“01/07/2007”等多種形式。第3頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.1.1數(shù)據(jù)處理技術的發(fā)展二、數(shù)據(jù)、信息及數(shù)據(jù)處理之間的關系數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)處理第4頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.1.1數(shù)據(jù)處理技術的發(fā)展三、數(shù)據(jù)處理技術發(fā)展的三個階段1．人工管理階段2．文件系統(tǒng)管理階段3．數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理階段第5頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.1.1數(shù)據(jù)處理技術的發(fā)展1．人工管理階段應用程序完全依賴于數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的結構、存取的物理地址或存儲設備的變化，都要修改相應的應用程序。也就是說，應用程序和數(shù)據(jù)一一對應，數(shù)據(jù)和處理它的應用程序混為一個整體。數(shù)據(jù)大量重復。程序數(shù)據(jù)完全依賴第6頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.1.1數(shù)據(jù)處理技術的發(fā)展2．文件系統(tǒng)管理階段計算機出現(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計，為某一特定的程序而使用第7頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.1.1數(shù)據(jù)處理技術的發(fā)展3．數(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)的基礎上發(fā)展起來的新技術，它克服了文件系統(tǒng)的缺點，解決了冗余和數(shù)據(jù)依賴問題，提供了更廣泛地數(shù)據(jù)共享，為應用程序提供了更高的獨立性，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)庫獨立多個用戶可同時訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)第8頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1．有關數(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．數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點第9頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.1.2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在一起的結構化的相關數(shù)據(jù)的集合，它以最優(yōu)的方式為一個或多個應用服務。第10頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.1.2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。用戶對數(shù)據(jù)庫進行的各種操作──數(shù)據(jù)庫的建立、使用和維護，都是在DBMS的統(tǒng)一管理和控制下進行的。VisualFoxpro便是這樣的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。第11頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成(3)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS──DataBaseSystem）是指計算機系統(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組成計算機系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫（DB）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)有關人員硬件基本軟件數(shù)據(jù)庫管理員應用設計人員最終用戶第12頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成2．數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點（1）數(shù)據(jù)共享。（2）數(shù)據(jù)獨立性。（3）減少數(shù)據(jù)冗余。（4）數(shù)據(jù)的結構化。（5）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)保護功能。第13頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.2數(shù)據(jù)模型模型的概念概念模型數(shù)據(jù)模型

第14頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.2.1模型的概念

模型是對現(xiàn)實世界中某個對象特征的模擬和抽象。模型由現(xiàn)實系統(tǒng)的有關元素組成，能夠反映這些元素之間的關系，從而反映現(xiàn)實系統(tǒng)的本質。第15頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2概念模型一、概念模型定義概念模型是對現(xiàn)實世界中原始信息結構的描述，它不依賴于具體的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第16頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2概念模型二、概念模型涉及的基本術語1．實體客觀存在并且可以相互區(qū)別的事物稱為實體。實體可以是實際的事物，如學生、職工、單位等；也可以是抽象的事件，如選課、訂貨等。2．屬性實體所具有的某一特性稱為屬性。一個實體可以由若干個屬性來刻畫。例如學生實體可以用學號，姓名，性別，出生年月，入學時間等屬性來描述。第17頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2概念模型3．碼唯一標識實體的屬性或屬性的組合稱為碼。在VisualFoxPro中對應的概念是關鍵字。例如學號是學生實體的碼。4．域屬性的取值范圍稱為域。不同的屬性有不同的取值范圍，即不同的域。如成績的取值范圍是0到100。第18頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2概念模型5．實體集同一類型實體的集合稱為實體集。例如某個學校的所有學生的集合可以被定義為實體集students。6．實體型具有相同屬性的實體必然具有共同的特征和性質。用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體稱為實體型。例如，學生（學號，姓名，性別，出生年月，入學時間）就是一個實體型。第19頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2概念模型7．聯(lián)系實體之間的對應關系稱為聯(lián)系，它反映現(xiàn)實世界事物之間的相互關系。例如，一位學生可以選修多門課程；一門課程可以有多位學生選修。聯(lián)系形式一對一聯(lián)系(班級和正班長之間的聯(lián)系)一對多聯(lián)系(班級和學生之間的聯(lián)系)多對多聯(lián)系(學生與課程之間的聯(lián)系)第20頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.2.3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。它是人們對客觀世界的認識和理解，是對現(xiàn)實世界的抽象描述。

數(shù)據(jù)模型分類層次模型

網狀模型

關系模型

第21頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.2.3數(shù)據(jù)模型二、層次模型層次模型用樹形結構表示實體及實體間的聯(lián)系。樹的結點表示實體類型，樹枝表示實體間的聯(lián)系上級結點與下級結點之間為一對多的聯(lián)系系編號系名地址教研窒編號教研室名學號姓名成績職工號姓名研究方向系教研窒學生教員結點實體樹枝聯(lián)系（一對多）第22頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.2.3數(shù)據(jù)模型三、網狀模型網狀模型用網狀結構表示實體及實體間的聯(lián)系。每個結點代表一個實體類型，并且允許結點有多于一個的父結點。每一個聯(lián)系都代表實體之間一對多的聯(lián)系。結點實體聯(lián)系（一對多）系教研室學生課程教師任課選課第23頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.2.3數(shù)據(jù)模型四、關系模型關系模型用二維表結構來表示實體及實體間的聯(lián)系在關系數(shù)據(jù)庫中，把關系看成一個文件，關系中每個元組為一個記錄，即表中的一行。關系中每一列具有相同屬性，稱為一個字段或一個數(shù)據(jù)項。元組實體屬性名學號姓名性別成績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24頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六一般的關系數(shù)據(jù)庫元組屬性名學號姓名性別成績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號姓名性別成績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25頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1、關系的性質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緊要的。④關系中的各行是不同的，即任意兩個記錄不能完全相同。

⑤每個數(shù)據(jù)項是不可再分的數(shù)據(jù)單位。編號姓名基本工資補貼扣除實發(fā)金額糧補副補房租水電編號姓名基本工資糧補副補房租水電實發(fā)金額改為第26頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六2、關系運算—選擇選擇運算--從關系中選取滿足一定條件的元組水平方向選擇元組（記錄）編號系名姓名性別出生年月03004計算機系韓向東男1979.10.1003001計算機系王興冬男1978.8.703002計算機系宋江明男1981.1.303003計算機系歐陽青山女1979.5.4編號系名姓名性別出生年月03004計算機系韓向東男1979.10.1002001外語系劉玲玲女1979.8.203001計算機系王興冬男1978.8.704001數(shù)學系蔣偉青男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計算機系宋江明男1981.1.303003計算機系歐陽青山女1979.5.4選擇結果選擇系名為“計算機系”的記錄第27頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六2、關系運算—投影垂直方向選擇屬性（字段）編號系名姓名性別出生年月03004計算機系韓向東男1979.10.1002001外語系劉玲玲女1979.8.203001計算機系王興冬男1978.8.704001數(shù)學系蔣偉青男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計算機系宋江明男1981.1.303003計算機系歐陽青山女1979.5.4系名姓名計算機系韓向東外語系劉玲玲計算機系王興冬數(shù)學系蔣偉青電子工程系翁超雷電子工程系田茉莉計算機系宋江明計算機系歐陽青山選擇編號和系名第28頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六2、關系運算—連接連接運算--從兩個關系中選取滿足一定連接條件的元組集合將兩個數(shù)據(jù)表中的某些或全部字段，按照關鍵字段連接生成一個新的數(shù)據(jù)表文件編號姓名性別課程教室04001蔣偉青男C語言A30804001蔣偉青男VFP程序設計B10205001翁超雷男C語言A30805001翁超雷男語音模式識別C40205002田茉莉女操作系統(tǒng)A20105002田茉莉女數(shù)據(jù)結構A504編號姓名性別04001蔣偉青男05001翁超雷男05002田茉莉女編號課程教室05002操作系統(tǒng)A20105002數(shù)據(jù)結構A50404001C語言A30805001C語音A30805001語音模式識別

C402

04001VFP程序設計B102連接第29頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六3、關系的完整性約束①域完整性約束主要約束一個屬性（字段）的取值范圍，以及指定是否可以取空值（NULL）。②實體完整性約束每個關系應有一個主關鍵字段，每個記錄的主關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單地說，即設置數(shù)據(jù)庫中兩個以上表文件之間對關鍵字的一種記錄維護關系，如同步修改外部關鍵字或同步進行刪除，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30頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.3數(shù)據(jù)庫設計目的:要設計出滿足實際應用需求的實際關系模型，使之能夠有效地存儲和管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫設計的過程:需求分析概念設計邏輯設計物理設計第31頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.3.1需求分析需求分析是整個設計過程的基礎，在這一階段要準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方面：（1）信息需求。即用戶要從數(shù)據(jù)庫中獲得的信息內容。（2）處理需求。即需要對數(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32頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.3.2概念設計概念設計是整個設計的關鍵步驟，要對用戶需求進行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立于具體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)實世界的概念模型。第33頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.3.2概念設計--E-R圖的畫法E-R圖給出了實體型、屬性和聯(lián)系的表示方法，首先確定系統(tǒng)所用的實體型、屬性和聯(lián)系，然后按下列要求畫圖：實體型：用矩形表示，矩形框內寫明實體名屬性：用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應的實體型連接起來。聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關實體型連接起來，同時在無向邊旁標上聯(lián)系的類型第34頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.3.2概念設計--E-R圖的畫法學生管理系統(tǒng)的概念模型用E-R圖表示如下學生課程系系編號系名學號姓名性別系編號課程號課程名選課屬于1mnp成績實體型屬性屬性聯(lián)系第35頁，共40頁，2023年，2月20日，星期六1.3.3邏輯設計邏輯設計是將概念設計階段設計好的E-R圖轉換為某個DBMS所支