第章數據庫與數據管理技術課件

第章數據庫與數據管理技術第章數據庫與數據管理技術1知識回顧：EXCEL的數據列表Excel的工作表數據列表（數據清單）數據列表的特點創(chuàng)建數據列表的準則數據列表的數據庫操作數據庫管理系統的引入一張1048756×16384的二維表包含相關數據的單元格區(qū)域。稱“工作表數據庫”。數據由若干列組成。每列數據必須同類型數據庫的字段。每列第一單元是列標志數據庫的字段名稱。每一行對應數據庫中的一個記錄。每張工作表僅使用一個數據列表將相似項置于同一列

使數據列表獨立

排序、篩選和匯總簡單的數據庫輸入、編輯功能。不便于對于多表的關聯與管理。不便于編程實現用戶期望的任意管理界面。知識回顧：EXCEL的數據列表Excel的工作表一張1048海量數據與數據庫系統數據庫系統的結構關系數據庫基本概念數據庫設計4.1數據庫基礎知識海量數據與數據庫系統4.1數據庫基礎知識4.1.1海量數據與數據庫系統數據庫系統是一個實際可操作的存儲、維護并向應用系統提供數據的軟件系統，是存儲介質、處理對象和管理系統的集合體。數據庫技術的基本功能、數據庫的種類數據庫能把大量的數據按照一定的結構存儲起來，在數據庫管理系統的集中管理下，實現數據共享。數據庫系統特點：數據共享性、數據獨立性、數據的結構化、數據冗余度小、數據處理效率高、數據庫技術要實現的基本功能：對大量數據進行收集，編輯，保存和高效應用。MySQL、FoxPro、Access、Oracle、SQLServer4.1.1海量數據與數據庫系統數據庫系統是一個實際可操作的1、數據庫系統概述20世紀60年代末，數據庫系統在美國誕生。這是數據管理技術的一次飛躍。其主要目的是有效地管理數據資源,研究如何存儲、使用和管理數據,是計算機數據管理技術發(fā)展的最新階段。1、數據庫系統概述數據庫系統特點：數據共享性數據共享是數據庫系統的主要目的，數據庫中的數據不僅可以為同一單位的各個部門的應用所共享，也可為不同單位、地域的用戶所共享。數據獨立性數據庫系統中的數據結構和應用程序相互具有獨立性，使得一方的修改對另一方的影響不大，便于開發(fā)和維護。數據庫系統特點：數據的結構化數據庫系統的數據具有結構化，即數據庫系統中的數據文件是有聯系的，并且在整體上服從一定的結構形式。數據冗余度小冗余度，即重復性。數據庫系統能實現應用程序數據共享，不必要的重復將消除，可節(jié)省存儲空間，減少數據的不一致性。數據的結構化數據處理效率高在數據庫管理系統(DBMS)的支持下，數據的輸入、刪除、更新、檢索、查找、排序等處理都能通過DBMS按一種公用的和可控制的方法進行，對數據處理的程序設計要比用高級語言程序設計要直觀、簡便得多。數據處理效率高2.數據庫基本概念數據（data）：數據是一種物理符號序列，是用來記錄事物情況和狀態(tài)的文字、符號、圖象和聲音等的組合，它不僅包括表示量值概念的數值數據，即通常的“1、2、3、4、5、……等，也包括非數值數據，如字符串“student”等。數據都是經過數字化后存入計算機的。數據庫（DataBase，DB）數據庫是以一定組織方式長期存儲在計算機內的、獨立于應用并可被多用戶、多應用程序共享的數據集合，是關于某個特定主題或目標的信息集合.例如：設備管理、人事檔案管理、圖書資料管理2.數據庫基本概念數據（data）：數據是一種物理符號序列，數據庫管理系統（DataBaseManagementSystem,DBMS）

DBMS是位于操作系統上一層的數據管理應用軟件。是數據庫系統的核心部份。是利用計算機對數據進行記錄、整理、歸類和轉換的綜合管理的軟件。其主要功能包括：數據定義和操作數據庫的建立和維護數據庫的運行管理數據字典和數據通信等數據庫管理系統（DataBaseManagementS數據庫系統（DataBaseSystem，DBS）指帶有數據庫的計算機應用系統。它不僅包括數據庫本身，還包括相應的硬件、軟件和各類人員。數據庫系統的幾個重要組成部分：硬件：要求有足夠大的內存、磁盤空間和較高的數據傳輸能力。軟件：主要包括：數據庫系統的核心軟件DBMS、支持DBMS運行的操作系統等數據：數據是數據庫系統的基本組成內容人員：數據庫管理員、用戶等數據庫系統（DataBaseSystem，DBS）第章數據庫與數據管理技術ppt課件DBMS數據庫OS硬件應用軟件數據數據庫1數據庫管理系統數據庫系統有關數據庫各概念之間的關系數據庫2數據DBMS數據庫OS硬件應用軟件數據數據庫1數據庫管理系4.1.2數據庫系統的結構從數據庫管理系統的角度來看，數據庫系統的結構呈現的是一種三級模式結構1．模式模式也稱邏輯模式，是數據庫中全體數據的邏輯結構和特征的描述，而數據庫是模式的一個實例。4.1.2數據庫系統的結構從數據庫管理系統的角度來看，數據(1)找出能夠描述任一位醫(yī)生的共同特征:醫(yī)生（醫(yī)生工號，姓名，性別，出生日期，最高學歷，職務）(2)根據這個模式，將數據裝入數據庫中,51000800001 趙一凡男1969-02-06研究生主治醫(yī)師 51000800002 錢通生男1965-12-08研究生副主任醫(yī)師 這個具體的數據庫就是醫(yī)生數據庫的模式的一個實例?？梢?，一個數據庫只能有一個模式。數據庫的模式一旦確定，它是相對穩(wěn)定的，而數據庫則可能會經常變動，因為數據庫的內容在不斷地更新。例:建立醫(yī)生數據庫(1)找出能夠描述任一位醫(yī)生的共同特征:例:建立醫(yī)生數據庫2，外模式也稱用戶模式，通常是模式的子集，它是數據庫用戶能夠看見和使用的局部數據的邏輯結構和特征的描述。(1)如用戶意欲知道某類職務有哪些醫(yī)生，以及這些醫(yī)生的性別和年齡；但不能將其它個人情況外泄。將醫(yī)生數據庫的模式中的“醫(yī)生工號、姓名、性別、出生日期”這些特征抽出來組合成一個新的模式，得到滿足該應用需求的一個外模式：簡況（醫(yī)生工號，姓名，性別，出生日期）2，外模式(2)當需要查詢某類職務（如，主治醫(yī)師）的醫(yī)生情況時，DBMS就會根據這個外模式，臨時將該類職務的所有醫(yī)生的簡要情況從醫(yī)生數據庫中提取出來呈現給患者。

“51000800001，趙一凡，男，1969-02-06，主治醫(yī)師”根據不同的應用需求或者數據庫安全的考慮，一個數據庫可以有多個外模式。

(2)當需要查詢某類職務（如，主治醫(yī)師）的醫(yī)生情況時，DBM3．內模式也稱存儲模式，是數據庫中全體數據的物理結構和存儲方式，它是數據庫中的數據在存儲設備中的具體組織和實現方式。(1)分析醫(yī)生數據庫和現實情況，發(fā)現醫(yī)生數據庫模式中“職務”特征上的值重復率很高且極少更新，此外，應用需求涉及的查詢條件中經常出現“職務”相等的情況。(2)為“職務”特征建立聚簇索引，即將“職務”上具有相同值的記錄集中存放在連續(xù)的物理空間中。將醫(yī)生數據庫中的數據按“職務”值聚簇存儲的物理結構，就成為了醫(yī)生數據庫的內模式。3．內模式(3)當用戶查詢某類職務醫(yī)生的情況時（如，主治醫(yī)師的平均工資情況），由于根據這個內模式存放的“主治醫(yī)師”的醫(yī)生記錄是聚集在一起的，DBMS就可以用最少的磁盤訪問次數找到所有“主治醫(yī)師”的工資情況并進行匯總，大大提高了在這個特征上的查詢速度。一個數據庫的內模式是根據不同的現實情況和不同的應用需求來設計的，一經確定，一個數據庫只有該一個內模式。(3)當用戶查詢某類職務醫(yī)生的情況時（如，主治醫(yī)師的平均工資第章數據庫與數據管理技術ppt課件4.1.3關系數據庫的基本概念“關系”一詞來源于數學集合論的“關系”這一概念，因為關系數據庫的產生和發(fā)展是基于嚴格的數學理論和方法之上的。4.1.3關系數據庫的基本概念“關系”一詞來源于數學集合論數據模型數據庫的數據結構形式，叫數據模型，它是對數據庫如何組織的一種模型化表示。數據模型是數據庫技術的核心，所有的數據管理系統都是基于某種數據模型的。層次模型（HierarchicalModel）網狀模型（NetworkModel）關系模型（RelationalModel）數據模型數據庫的數據結構形式，叫數據模型，它是對數據庫如何組層次模型的結構是樹型結構，樹的節(jié)點是實體。樹的枝是聯系。有且僅有一個結點無父結點，該結點稱為根。其他結點有且僅有一個父結點。單位部門1部門2部門n科室1科室2科室1科室1科室2(1)層次模型層次模型的結構是樹型結構，樹的節(jié)點是實體。樹的枝是聯系。單位網狀模型是用網狀結構表示實體及其之間的聯系，網中結點之間的聯系不受層次限制，可以任意發(fā)生聯系。一個子節(jié)點可以有兩個或多個父節(jié)點。在兩個節(jié)點之間可以有兩種或多種聯系?？赡苡谢芈反嬖凇?2)網狀模型網狀模型是用網狀結構表示實體及其之間的聯系，網中結點之間的聯目前，數據庫領域中最重要的模型是關系模型，應用最廣泛的數據庫是關系數據庫。在系統中，如果根據自己定義的關系來存儲、處理和管理數據庫信息，那么這種數據庫管理系統就是關系型數據庫系統。關系模型中數據的邏輯結構在用戶看來，就是一張二維表。1.關系模型和關系數據庫目前，數據庫領域中最重要的模型是關系模型，應用最廣泛的數據庫關系名:醫(yī)生基本情況表關系行主碼屬性(列)和屬性名字段記錄醫(yī)生編號姓名性別出生日期最高學歷職稱51000800005蔡剛男1977-8-6博士生主治醫(yī)師51000800006唐勇男1976-2-19碩士生進修醫(yī)師51000800007王麗女1967-7-8碩士生主治醫(yī)師關系名:醫(yī)生基本情況表關系行主碼屬性(列)和屬性名字段記關系模型中的一些基本概念實體：客觀存在并可以相互區(qū)別的事物。如一個學生、一個學生的成績、一個病人、一個醫(yī)生實體集：同一種類型實體的集合。所有的男生、所有學生的成績、所有病人、所有醫(yī)生屬性：實體所具有的特性（字段）。如學生的姓名、年齡、性別、病人的姓名、醫(yī)生的姓名域：屬性的取值范圍。如性別的域是：男、女元組：屬性名下面的每一行（記錄）關系模型中的一些基本概念實體：客觀存在并可以相互區(qū)別的事物。候選碼（候選關鍵字）：在關系的所有屬性中，可以唯一確定一個元組的某一個屬性或某幾個屬性的組合。如醫(yī)生編號屬性作為候選碼唯一地確定一個元組。主碼（關鍵字）：當候選碼多于一個時，可選取其中一個碼作為主碼。如醫(yī)生編號屬性是本關系的主碼。主屬性：候選碼的諸屬性。如“醫(yī)生工號”是主屬性。非主屬性：不包含在任何候選碼中的屬性。如“姓名”、“性別”等是非主屬性。候選碼（候選關鍵字）：在關系的所有屬性中，可以唯一確定一個元醫(yī)生編號姓名性別出生日期最高學歷職稱51000800005蔡剛男1977-8-6博士生主治醫(yī)師51000800006唐勇男1976-2-19碩士生進修醫(yī)師51000800007王麗女1967-7-8碩士生主治醫(yī)師一個醫(yī)生實體所有醫(yī)生醫(yī)生的姓名關系模型中的一些基本概念主碼醫(yī)生編號姓名性別出生日期最高學歷職稱51000800005蔡關系模型中的一些基本概念外碼：表中的某個屬性組，雖然不是主碼，但與另一個表中的主碼相對應。如醫(yī)生基本情況表中的科室代碼屬性，雖然不是主碼，但它與科室表中的主碼——科室代碼屬性相對應，因此，醫(yī)生基本情況表中的科室代碼屬性就是醫(yī)生基本情況表的外碼。關系模型中的一些基本概念外碼：表中的某個屬性組，雖然不是主碼醫(yī)生編號姓名性別出生日期最高學歷職稱科室代碼51000800005蔡剛男1977-8-6博士生主治醫(yī)師000151000800006唐勇男1976-2-19碩士生進修醫(yī)師000251000800007王麗女1967-7-8碩士生主治醫(yī)師0003關系名——科室表關系名——醫(yī)生基本情況表主碼主碼外碼科室代碼科室名稱人員數成立時間0001神經內科181979-1-10002呼吸內科201978-9-10003外科151978-10-1醫(yī)生編號姓名性別出生日期最高學歷職稱科室代碼51000800關系型數據庫關系數據庫采用關系模型作為數據的組織方式。目前應用范圍較廣的關系型數據庫有：中小型數據庫系統——FoxPro、Access等大型數據庫系統——Oracle、SQLserver、SyBase等關系型數據庫關系數據庫采用關系模型作為數據的組織方式。關系數據庫術語字段（Field）二維表中的列就是字段。一個字段表示對象的某一屬性，字段有確定的數據類型。記錄(Record)二維表中的一行數據就是一個記錄。在數據庫中的每一行，應該包含一條唯一的信息。數據表(Table)一個表就是一組字段或記錄的集合。在數據庫中的每個表代表一個不同的實體。關系數據庫術語字段（Field）相關表

包含在數據庫中的數據表自由表 與數據庫沒有聯系的數據表。

關鍵字字段（Keyword)唯一標識一行記錄的屬性 表示兩個或更多表之間關系（關鍵字中存儲的數據值在關聯表的關聯記錄之間是相同的）關系數據庫術語相關表關系數據庫術語主關鍵字（也稱主鍵）：是標識一個記錄的唯一標識符字段或字段組。主關鍵字必須能夠唯一標識表中的每一個記錄，因此，不能有重復的值。

組合關鍵字：是集中一組字段來唯一標識一個記錄。外關鍵字：是表中的一個字段（或一組字段），它們是參照與之相關聯的表中的字段。主關鍵字、外關鍵字和組合關鍵字主關鍵字（也稱主鍵）：是標識一個記錄的唯一標識符字段或字段組為各種應用提供數據服務:（1）展示數據庫中的數據；（2）將新的數據添加到數據庫中；（3）清除數據庫中的部分（或全部）數據；（4）對數據庫中的數據進行更新。2.關系數據庫的數據操作為各種應用提供數據服務:2.關系數據庫的數據操作這些服務項目都可以通過關系數據庫的4個數據操作之一來實現：（1）查詢操作（2）插入操作（3）刪除操作（4）修改操作這些數據操作中，除了查詢操作不會導致數據庫中的數據發(fā)生變動之外，其余3種操作都會引起數據庫中的數據發(fā)生變動，進而有可能會危及到數據庫的安全性和完整性。這些服務項目都可以通過關系數據庫的4個數據操作之一來實現：

為了保證在數據操作的過程中數據庫中的數據必須是正確的，安全和完整的,在數據庫的設計和實現中，為數據庫中的數據設計和實施一套保障措施，這套措施是一組規(guī)則，稱為關系的完整性約束條件：實體完整性：基本關系的所有主屬性都不能取空值。實體完整性約束條件用以保證關系中的每一個元組都可以被識別.參照完整性：基本關系中外碼的取值必須是，或者取空值，或者等于與其相對應的關系中的某個元組的主碼值。參照完整性約束條件用以保證關系之間一定可以通過一個數據找到與之相關的另一個數據。3.關系的完整性約束條件為了保證在數據操作的過程中數據庫中的數據必須是正確的，安全用戶定義的完整性：由用戶自己定義的約束條件。用戶定義的完整性約束條件用以保證關系中的數據取值是合理的。注意:完整性約束條件的定義是由用戶負責的，但具體實施是由DBMS全權負責的，全程都不需要用戶干預。用戶定義的完整性：由用戶自己定義的約束條件。用戶定義的完整性數據庫設計的步驟4.1.4數據庫設計

數據庫設計的步驟4.1.4數據庫設計概念模型：了解用戶的應用需求，分析具體的現實情況，將相關的現實情況進行抽象而得到概念模型，并用實體（Entity）-關系（Relationship）圖（簡稱E-R圖）來描述這個概念模型，因此概念模型也稱E-R模型。E-R模型包括三要素，分別是實體、實體的屬性、實體之間的聯系。1.建立概念模型概念模型：了解用戶的應用需求，分析具體的現實情況，將相關的現“科室”實體及其聯系圖

科室科室代號科室名稱人員數成立時間各實體及其聯系圖

醫(yī)生科室專家任職m1聘任11E-R模型“科室”實體及其聯系圖科室科室代號科室名稱人員數成立時間各兩個表之間的關系是指兩個表共享共同的關鍵字字段。一個關系數據庫能夠組合主關鍵字和外關鍵字,以在數據表之間創(chuàng)建關系。

1）一對一關系意味著一個表中的每一條記錄，在與之相關聯的表中僅有一個單獨的記錄與之相對應。2）一對多關系一個表中的一個記錄在與之相關聯的表中有一個或多個相關的記錄。

3）多對多關系一個表中的許多記錄在另一個表有許多與之相關的記錄。數據表間的關系兩個表之間的關系是指兩個表共享共同的關鍵字字段。一個關系數據2.建立邏輯模型邏輯模型：遵循相應的轉換規(guī)則，將E-R模型中的每一個對象都轉換成基于關系的數據庫的邏輯模型——數據庫的關系模式，再附加上對應的完整性約束條件，從而得到數據庫的邏輯結構?？剖冶淼倪壿嫿Y構科室代碼科室名稱人員數成立時間字符型8位字符型11位短整型日期型主碼非空2.建立邏輯模型邏輯模型：遵循相應的轉換規(guī)則，將E-R模3.數據模型的規(guī)范化規(guī)范化是在數據庫設計中科學地組織數據以達到最小化冗余的過程。規(guī)范化程度的高低以范式來衡量：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、BC范式（BCNF）、第四范式（4NF）和第五范式（5NF），最低的范式是1NF，最高的范式是5NF。一個低一級范式的關系模式，通過將其分解，可以轉換為若干個高一級范式的關系模式，這種從低范式至高范式的分解過程就稱為數據庫設計的規(guī)范化。3.數據模型的規(guī)范化規(guī)范化是在數據庫設計中科學地組織數據以1NF：要求數據表中的每一個分量必須是一個不可分的數據項，它通過觀察數據和表結構來完成第一范式。專家門診時間掛號費專長醫(yī)生工號工號職稱510008200001教授周1、3上午14腦卒中51000800010510008200002副教授