計算機基礎課件

計算機基礎課件第1頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四25.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述（1）數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展（2）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成★（3）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點★（4）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)★（5）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應用（6）數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展第2頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四一、數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展

數(shù)據(jù)管理主要面向非數(shù)值數(shù)據(jù)的處理問題，這類數(shù)據(jù)的特點是數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容主要是數(shù)據(jù)的分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護等。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)管理一共經(jīng)歷了下面三個階段。第3頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四4應用程序1數(shù)據(jù)集1應用程序2數(shù)據(jù)集2應用程序n數(shù)據(jù)集n……①人工管理階段50年代中期以前第4頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四5②文件系統(tǒng)階段50年代中期至60年代中期應用程序1數(shù)據(jù)文件1應用程序2數(shù)據(jù)文件2應用程序n數(shù)據(jù)文件n……文件管理第5頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四6③數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段60年代后期以來應用程序1應用程序2…數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的共享性高、冗余度低、易于擴充數(shù)據(jù)獨立性高數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制第6頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四7（2）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）的組成★數(shù)據(jù)庫是以一定的數(shù)據(jù)模型進行組織，長期存放在外存儲器（如硬盤）上的一組可共享的相關(guān)數(shù)據(jù)集合。①數(shù)據(jù)庫（DB）②硬件支持系統(tǒng)③軟件支持系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS),操作系統(tǒng),應用系統(tǒng)開發(fā)工具等。④應用系統(tǒng)

以數(shù)據(jù)庫為基礎開發(fā)的各種應用程序。⑤有關(guān)人員管理、開發(fā)、使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的人員。主要有：數(shù)據(jù)庫管理員（DBA）、系統(tǒng)分析員、數(shù)據(jù)庫設計人員、應用程序員、用戶等。第7頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）是管理和控制數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)軟件。DBMS是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心軟件。功能：數(shù)據(jù)定義數(shù)據(jù)操縱數(shù)據(jù)庫管理和控制功能數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）★（建立數(shù)據(jù)庫，DDL語言）(數(shù)據(jù)查詢、更新，DML語言）第8頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四

不同的DBMS其功能、規(guī)模、價格是不同的。目前常見的DBMS：

Oracle、SQLServer、Sybase、DB2、

Access、VisualFoxpro等。DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）第9頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四10①數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化②數(shù)據(jù)共享性高，冗余度低③程序和數(shù)據(jù)具有比較高的獨立性④為用戶提供了良好的接口⑤統(tǒng)一和管理控制數(shù)據(jù)⑥系統(tǒng)靈活，易于擴充（3）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點★第10頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四11（4）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)★從DBMS角度來看，數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)庫的一個總框架，它是一種三級模式和二級映象結(jié)構(gòu)。這是數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

從數(shù)據(jù)庫最終用戶角度來看，數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)可分為單機結(jié)構(gòu)、集中式結(jié)構(gòu)、C/S結(jié)構(gòu)、B/S結(jié)構(gòu)等，這是數(shù)據(jù)庫外部的體系結(jié)構(gòu)。

第11頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四12三級模式外模式（概念）模式內(nèi)模式二級映像外模式/模式映像模式/內(nèi)模式映像第12頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四13又稱子模式或用戶模式。是用戶與數(shù)據(jù)庫的接口，也是應用程序可見的數(shù)據(jù)描述。外模式是概念模式的一部分（子集）。外模式通常不唯一。外模式（ExternalSchema）第13頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四14又稱模式，是數(shù)據(jù)庫設計者綜合所有用戶數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一的觀點構(gòu)成的全局邏輯結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)只有一個概念模式。概念模式（ConceptualSchema）第14頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四15又稱物理模式或存儲模式。用來記錄數(shù)據(jù)庫在存儲介質(zhì)上的安排與存儲方式。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)只有一個內(nèi)模式。內(nèi)模式（InternalSchema）000110001111101010110110000000000000000000000111110000001010010010100100101010010100110001010010101010100101010010101010010101010010100001000000000000000000000000000000000000000000000000000000011111111111111111111111001100011111010101101100000000000000000000001111100001001010010010100100101010010100110001010010101010100101010010101010010101010010100001000000000000000000000000第15頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四16外模式/模式映像：用戶數(shù)據(jù)庫和概念數(shù)據(jù)庫之間的對應關(guān)系。模式/內(nèi)模式映像：概念數(shù)據(jù)庫和物理數(shù)據(jù)庫之間的對應關(guān)系。二級映像第16頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四17應用程序1應用程序2外模式B外模式A內(nèi)模式概念模式模式/內(nèi)模式映像OS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應用程序3應用程序4應用程序5外模式/模式映像A外模式/模式映像B數(shù)據(jù)庫第17頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四18（5）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應用1.銀行業(yè)務系統(tǒng)2.超市銷售系統(tǒng)3.學校教學管理系統(tǒng)4.圖書管理系統(tǒng)第18頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四（6）數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展

層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型★面向?qū)ο竽Ｐ?、數(shù)據(jù)模型的發(fā)展第19頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四

單機結(jié)構(gòu)集中式結(jié)構(gòu)客戶機/服務器結(jié)構(gòu)（C/S結(jié)構(gòu)）瀏覽器/服務器結(jié)構(gòu)（B/S結(jié)構(gòu)）2、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展第20頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四215.2數(shù)據(jù)模型★（1）數(shù)據(jù)模型的概念★數(shù)據(jù)模型：現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的抽象。概念模型數(shù)據(jù)模型客觀事物及其聯(lián)系現(xiàn)實世界抽象抽象信息世界計算機世界使用數(shù)據(jù)庫的目的：將現(xiàn)實世界中存在的事物以及事物之間的聯(lián)系抽象出來，加以描述、處理，用以提供有用信息。第21頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四22（2）概念模型概念模型用于信息世界的建模，是現(xiàn)實世界的真實反映?！锔拍钅Ｐ偷谋硎痉椒ǎ篍-R模型(Entity-Relationshipdatamodel)，即實體—聯(lián)系數(shù)據(jù)模型。特點：使用簡單的概念，清晰的表達方式來直觀表達應用對象及語義的關(guān)聯(lián)，便于用戶理解。且使所描述的問題和具體的計算機無關(guān)。第22頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四23①實體：客觀存在并可相互區(qū)別的個體?！飵讉€概念：⑥實體集：同型實體的集合。②屬性：實體所具有的某一個特征。③碼：唯一標識實體的屬性或?qū)傩约?。④域：屬性所有可能取值的集合。⑤實體型：具有相同屬性的實體必然具有共同的特征和性質(zhì)，通常用實體名和屬性名集合來抽象和刻畫同類實體。⑦聯(lián)系：現(xiàn)實世界中事物之間的聯(lián)系抽象到信息世界反映為實體之間的各種聯(lián)系。第23頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四24二元聯(lián)系：只有兩個實體集參與的聯(lián)系AB聯(lián)系名11⑦聯(lián)系1:1聯(lián)系（one-to-one)

如果對于實體集A中的每一個實體，B中至多有一個實體與之有聯(lián)系，反之亦然，則稱A、B有1：1聯(lián)系。如：班級與班長校長與學校第24頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四251：m聯(lián)系(one-to-many)

設有兩個實體集A、B，若A中每個實體與B中任意個實體（包括零個）相聯(lián)系，而B中每個實體至多和A中一個實體有聯(lián)系，則稱A和B是1：m聯(lián)系。如：班級與學生系部與教師AB聯(lián)系名1m第25頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四26AB聯(lián)系名mnm：n聯(lián)系(many-to-many)

若兩個實體集A、B中的每一個實體都和另一個實體集中任意個實體（包括零個）有聯(lián)系，則稱A、B是m：n聯(lián)系。如：教師與學生學生與課程第26頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四27E-R

圖表示方法E-R

圖實體名實體：用矩形表示聯(lián)系名聯(lián)系：用菱形表示屬性名屬性：用橢圓形表示連線：實體與屬性間、聯(lián)系與屬性間、聯(lián)系與實體間。連線上要標注聯(lián)系類型。第27頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四28舉例：學生選課客觀事物：學生選擇課程抽象出概念模型：實體學生，屬性學號、姓名…實體課程，屬性課程號、課程名…上述兩個實體的聯(lián)系：選課現(xiàn)實世界：信息世界（使用E-R模型）：第28頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四29學號姓名出生年月系別性別成績選課nm學生課程課程號課程名學時開課時間E-R

圖表示：下面的任務：繼續(xù)抽象，得到數(shù)據(jù)模型第29頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四30（3）數(shù)據(jù)模型的分類DBMS四種數(shù)據(jù)模型層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型★面向?qū)ο竽Ｐ统Ｓ藐P(guān)系型數(shù)據(jù)庫FoxproAccessSQLServerDB2SYBASEORACLE等第30頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四315.3關(guān)系模型★把數(shù)據(jù)組織成二維表的形式，這種表格稱為關(guān)系（1）關(guān)系模型的邏輯結(jié)構(gòu)用二維表結(jié)構(gòu)表示實體集之間的聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型表中存放兩類數(shù)據(jù)：實體本身的數(shù)據(jù)實體間的聯(lián)系第31頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四3202數(shù)學82-06-20男周光明0102010401建筑81-11-08女王麗0102010301信息81-07-10男張強0102010202計算機82-10-16男李明01020101年級系別出生日期性別姓名學號★域：屬性的取值范圍★分量：元組中一個屬性值★關(guān)系模式：對關(guān)系的描述。學生（學號，姓名，性別，出生日期，系別）★關(guān)系：二維表★元組：行；記錄★屬性：列；字段★關(guān)鍵字：唯一確定★主鍵：主關(guān)鍵字第32頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四

（2）、關(guān)系的性質(zhì)（1）同一屬性的數(shù)據(jù)具有同質(zhì)性。（2）屬性值必須是不可分的數(shù)據(jù)項。（3）同一關(guān)系的屬性具有不能重復性。（4）關(guān)系中任意兩個元組不能相同。（5）關(guān)系中元組的順序可以任意交換。（6）關(guān)系中列的順序可以任意交換。第33頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四（3）、關(guān)系模型的存儲結(jié)構(gòu)在支持關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)中，關(guān)系以文件形式存儲。二維表與操作系統(tǒng)中的文件對應。

有的DBMS一個表對應一個文件；有的DBMS多個表對應一個文件。

第34頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四355.3.2關(guān)系操作關(guān)系操作包括：查詢操作：按照某種條件獲取某張表中行、列的內(nèi)容，或者通過表之間的聯(lián)系獲取多張表相應行、列的內(nèi)容。（不修改）更新操作：插入、刪除、修改表中的數(shù)據(jù)。（修改）第35頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四365.3.2關(guān)系操作關(guān)系代數(shù)的運算可分成兩類：傳統(tǒng)的集合運算專門的關(guān)系運算關(guān)系操作的表示：關(guān)系代數(shù):代數(shù)關(guān)系演算：謂詞具有關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算雙重特點的語言第36頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四37ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1RABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1SABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1a1b3c2R∪S注意：并運算的結(jié)果必須消除重復的元組。①并：傳統(tǒng)的集合運算★如果關(guān)系R和關(guān)系S，它們具有相同的模式結(jié)構(gòu)，則稱R和S是“并相容”的。相同的列（字段）第37頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四38ABCa1b2c2a2b2c1R∩SABCa1b1c1R－S②差：設關(guān)系R和S并相容，其差操作結(jié)果生成一個新的關(guān)系，該關(guān)系由屬于R但不屬于S的元組組成。③交：設關(guān)系R和S并相容，其交操作結(jié)果關(guān)系中的元組由既屬于R又屬于S的元組組成。ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1RABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1S第38頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四39④廣義笛卡爾積：ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1RABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1SR.AR.BR.CS.AS.BS.Ca1b1c1a1b2c2a1b1c1a1b3c2a1b1c1a2b2c1a1b2c2a1b2c2a1b2c2a1b3c2a1b2c2a2b2c1a2b2c1a1b2c2a2b2c1a1b3c2a2b2c1a2b2c1RxS想一想：RxS的行數(shù)？列數(shù)？結(jié)論：R×S的行數(shù)=R的行數(shù)×S的行數(shù)R×S的列數(shù)=R的列數(shù)+S的列數(shù)第39頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四40①選擇：

選擇運算是從關(guān)系中選擇滿足條件的元組組成一個新關(guān)系，是從行的角度進行的水平操作。專門的關(guān)系運算★02數(shù)學82-06-20男周光明0102010401建筑81-11-08女王麗0102010301信息81-07-10男張強0102010202計算機82-10-16男李明01020101年級系別出生日期性別姓名學號例：如果選擇條件是系別為“數(shù)學”，結(jié)果是什么？第40頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四41②投影：投影運算是從關(guān)系的屬性中選擇屬性列，由這些屬性列組成一個新關(guān)系?？v向操作。02數(shù)學82-06-20男周光明0102010401建筑81-11-08女王麗0102010301信息81-07-10男張強0102010202計算機82-10-16男李明01020101年級系別出生日期性別姓名學號例：如果“學號”和“姓名”列做投影，結(jié)果是什么？第41頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四42③連接：將不同的兩個關(guān)系連接成為一個新關(guān)系。是從兩個關(guān)系的廣義笛卡爾積中選取屬性值滿足一定條件的元組。連接運算中最為常用的連接：等值連接、自然連接。ABCa1b15a1b26a2b38a2b412RBEb13b27b310b32b52S例：連接條件為R.C<S.ER.AR.BR.CS.BS.Ea1b15b27a1b15b310a1b26b27a1b26b310a2b38b310R×S共有20行，5列第42頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四43連接運算符為“=”的連接為等值連接。它是從兩個關(guān)系的廣義笛卡爾積中選取屬性值相等的那些元組。R.AR.BR.CS.BS.Ea1b15b13a1b26b27a2b38b310a2b38b32例：等值連接R和S,連接條件為R.B=S.B等值連接ABCa1b15a1b26a2b38a2b412RBEb13b27b310b32b52S連接結(jié)果：第43頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四44一種特殊的等值連接，要求兩個關(guān)系中進行比較的必須是相同的屬性組，并且在結(jié)果中把重復的屬性去掉。ABCa1b15a1b26a2b38a2b412RBEb13b27b310b32b52SABCEa1b153a1b267a2b3810a2b382相應的自然連接自然連接R.AR.BR.CS.BS.Ea1b15b13a1b26b27a2b38b310a2b38b32等值連接,條件R.B=S.B第44頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四45實體完整性：關(guān)系的主碼不能取空值參照完整性用戶定義的完整性5.3.3關(guān)系完整性約束（了解）第45頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四46學號姓名出生年月系別性別成績選課nm學生課程課程號課程名學時開課時間舉例：學生選課下面就把這個E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型！第46頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四475.3.4由E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換一個實體轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系，實體的屬性就是關(guān)系的屬性，實體的碼就是關(guān)系的碼。實體間的聯(lián)系遵循一定的轉(zhuǎn)換規(guī)則。將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型，實際上就是將實體、實體的屬性和實體間的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。轉(zhuǎn)換方法：關(guān)系模型E-R圖第47頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四48①一個1：1的聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系，也可以與任意一端對應的關(guān)系合并。實體間的聯(lián)系的幾種轉(zhuǎn)換規(guī)則：②一個1：n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系，也可以與n端對應的關(guān)系合并。③一個m：n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系。④三個或三個以上實體間的一個多元聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系。第48頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四49學號姓名出生年月系別性別成績選課nm學生課程課程號課程名學時開課時間例：將學生選課E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。分析：兩個實體（學生和課程）一個聯(lián)系（選課）第49頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四50學號姓名出生年月系別性別學生學生實體學生關(guān)系

學生關(guān)系實例（S）第50頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四51課程實體課程關(guān)系課程課程號課程名學時開課時間第51頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四52選課聯(lián)系選課關(guān)系成績選課nm學生課程第52頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四535.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫（1）關(guān)系數(shù)據(jù)庫的特點模型簡單數(shù)據(jù)獨立性高有堅實的理論基礎第53頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四54基本步驟：需求收集和分析設計概念結(jié)構(gòu)設計邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型優(yōu)化設計物理結(jié)構(gòu)設計評價物理實現(xiàn)實驗性運行使用、維護數(shù)據(jù)庫（2）關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設計（了解）第54頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四55①SQL的發(fā)展及其特點SQL即結(jié)構(gòu)化查詢語言；★關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標準語言；★一種高度非過程語言。使用的兩種方式：

自主語言：獨立使用嵌入式語言：嵌入其他高級語言中（3）關(guān)系數(shù)據(jù)庫標準語言SQL簡介例：select*fromstuwherexh=0101第55頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四56②SQL的主要功能數(shù)據(jù)定義功能數(shù)據(jù)操縱功能數(shù)據(jù)控制功能第56頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四575.5常見的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介AccessOracleSQLServerDB2MySQLSybaseVisualFoxPro第57頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四1.Access

Access是Microsoft公司推出的Office系列辦公軟件中的組件之一,是目前流行的桌面數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。主要適用于中小型應用系統(tǒng)。主要特點:

(1)存儲方式單一

(2)操作簡便、使用方便

(3)兼容多種數(shù)據(jù)庫格式

(4)嵌入VBA編程語言

(5)具有Web網(wǎng)頁發(fā)布功能

(6)可應用于客戶／服務器方式第58頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四2.OracleOracle數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是由Oracle公司推出的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。它是當前世界上應用最廣泛、功能最強大、可用性最高的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，適用于大型數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)。主要特點:（1）具有完整的數(shù)據(jù)管理功能（2）提供分布式數(shù)據(jù)庫能力（3）可兼容性（4）可移植性（5）可連接性（6）提供功能齊全的數(shù)據(jù)庫開發(fā)工具拉里.艾里森

第59頁，共64頁，2023年，2月20日，星期四3.SQLServ