第1章 數(shù)據(jù)庫基礎

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數(shù)據(jù)庫及系統(tǒng)開發(fā)第1章數(shù)據(jù)庫基礎9/18/20231關于本課程

MicrosoftAccess是一個中、小型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，最適合用來作為中、小規(guī)模數(shù)據(jù)量的應用軟件的底層數(shù)據(jù)庫。它以強大的功能，可靠、高效的管理方式，支持網(wǎng)絡和多媒體技術，簡單易學，便于開發(fā)為主要特點，深受許多中、小型數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)開發(fā)者的喜愛。

學完本課程可以參加全國或廣東省計算機等級考試二級ACCESS。9/18/202321.1數(shù)據(jù)庫基本概念1.2數(shù)據(jù)庫設計第1章

數(shù)據(jù)庫基礎9/18/202331.1數(shù)據(jù)庫的基本概念

數(shù)據(jù)庫：存儲數(shù)據(jù)的倉庫,也稱Database，簡稱DB。

數(shù)據(jù)模型：實體類型及實體之間的聯(lián)系的模型稱為“數(shù)據(jù)模型”。它包括關系模型、層次模型和網(wǎng)狀模型等。

數(shù)據(jù)處理：

“數(shù)據(jù)處理”也稱為信息處理，就是利用計算機對數(shù)據(jù)進行輸入、輸出、整理、存儲、分類、排序、檢索、統(tǒng)計等加工過程。而數(shù)據(jù)處理的對象，包括數(shù)值、文字、圖形、表格等。隨著多媒體計算機的出現(xiàn)，聲音、圖像、影視等也成為計算機能處理的數(shù)據(jù)。9/18/20234數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：也稱DBMS，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)進行管理的專門的軟件，它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心組成部分，對數(shù)據(jù)庫的所有操作和控制，都是通過DBMS來進行的。

數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)：

是在某種DBMS支持下，根據(jù)實際應用的需要，開發(fā)出來的應用程序包，例如財會軟件，商品進銷存管理系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：

它是數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的統(tǒng)稱。9/18/20235數(shù)據(jù)模型

層次型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)網(wǎng)狀型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(RDBS)面向對象型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(OODBS)9/18/20236關系模型（RelationalModel）關系模型是目前應用廣泛、最重要的一種數(shù)據(jù)模型。最先提出關系模型的是數(shù)據(jù)庫的鼻祖，美國IBM的研究員E.F.codd。關系模型的理論基礎，是基于數(shù)學中的關系代數(shù)的關系演算。1.1數(shù)據(jù)庫的基本概念9/18/20237關系模型

關系模型是用二維表的結構來表示的

（這個2維表叫“關系”）表中的一列為一個”屬性“表中的一行為一個”元組“字段（屬性）記錄（元組）9/18/20238(1)關系中每一分量不可再分，是最基本的數(shù)據(jù)單位；(2)每一豎列的分量是同屬性的，列數(shù)根據(jù)需要而設，且各列的順序是任意的；(3)每一橫行由一個個體事物的諸多屬性構成，且各行的順序可以是任意的；(4)一個關系是一張二維表，不允許有相同的字段名，也不允許有相同的記錄。

關系模型的主要特點9/18/20239主鍵與外鍵鍵：（關鍵字）：能惟一標識實體的屬性集,它可以由一個或多個字段組成。

也稱候選鍵（candidatekey）

在一個給定的關系中，有時存在多個屬性，其值都能夠唯一標識每一個記錄。例如，學號是學生實體的鍵。身份證也可以是鍵，稱為候選鍵主鍵：其值能唯一地標識表中的每一個記錄。(可以在候選鍵中選擇一個適合的)

將該表與其它表進行關聯(lián)時，必須指定主鍵。外鍵：如果A表中的一個字段是另一個表的主鍵，那么這個字段稱為A表的外鍵9/18/202310外鍵的實例學生選課中的“學號”（以及“課程ID”）是外鍵。9/18/202311層次模型層次模型（HierarchicalModel）

表示數(shù)據(jù)間的從屬關系結構，是一種以記錄某一事物的類型為根結點的有向樹結構特點1：有且僅有一個根結點無父結點。特點2：其它結點：向上僅有一個父結點，向下有若干子結點。層次模型反映了實體間一對多的關系。

9/18/202312層次模型

PRSS2S1一父多子只有一個無父9/18/202313網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型（NetworkModel）

是層次模型的擴展，它表示多個從屬關系的層次結構，呈現(xiàn)一種交叉關系的網(wǎng)絡結構?；咎卣鳎阂粋€父結點允許有多個子結點，一個子結點也可有多個父結點。特點1：有一個以上結點無父結點。特點2：至少有一個結點有多于一個的父結點。網(wǎng)狀模型表示了一種多對多的關系9/18/202314網(wǎng)狀模型

T2S1S2S3C1T1C2多個無父結點一子多父多個無父結點9/18/202315

面向對象模型

三個類：“學生”、“學生選課”和“課程”類中具體的某個學生就叫“對象”類“學生選課”的字段“學號”取值于類“學生”中的對象類是對象的抽象，而對象是類的具體實例

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用戶A1用戶A2用戶B1用戶B2…………外視圖A……外模式A外視圖B外模式B概念模式概念視圖存儲結構定義（內(nèi)模式）存儲數(shù)據(jù)庫（內(nèi)視圖）……DBMS由數(shù)據(jù)庫管理員建立和維護的模式……數(shù)據(jù)庫的體系結構外部級概念級內(nèi)部級9/18/2023171.2關系數(shù)據(jù)庫設計1.2.1關系數(shù)據(jù)庫的結構設計1.2.2數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的功能設計9/18/2023181.2.1關系數(shù)據(jù)庫的結構設計關系規(guī)范化：關系模型是以關系集合理論中基本的數(shù)學原理為基礎的，通過確立關系中的規(guī)范化準則，既可以方便數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的處理，又可以給程序設計帶來方便。這一規(guī)范化準則稱為關系規(guī)范化。關系規(guī)范化理論是研究如何將一個不十分合理的關系模型轉化為一個最佳的數(shù)據(jù)關系模型的理論，它是圍繞范式而建立的。9/18/202319五種規(guī)范化形式1．第一范式（1NF）

每個字段必須是原子的，不可再分的。這是最基本的要求。2．第二范式（2NF）

首先，它必須滿足第一范式，并且不存在非主關鍵字對主關鍵字的部分函數(shù)依賴。也就是說：所有的非主關鍵字都完全函數(shù)依賴于主關鍵字，不存在只與主關鍵字中的部分屬性的函數(shù)依賴。9/18/2023203．第三范式（3NF）

首先，它必須滿足第二范式，并且不存在非主關鍵字對主鍵的傳遞函數(shù)依賴。也就是說：所有的非主關鍵字都直接函數(shù)依賴于主關鍵字，不存在間接地函數(shù)依賴于主關鍵字。和小結：到目前為止，關系規(guī)范化的理論已經(jīng)討論到第四范式和第五范式，但是，一般的數(shù)據(jù)庫設計，滿足第三范式就可以了。9/18/202321關系規(guī)范化的過程1非規(guī)范化的表格，經(jīng)過規(guī)范后，滿足1NF9/18/202322關系規(guī)范化的過程2主鍵：學號+課程它屬于1NF，但不滿足2NF存在問題：系名和宿舍只依賴于學號，與課程無關。即存在著非主鍵對主鍵的部分依賴9/18/202323非主屬性部分函數(shù)依賴于主鍵學號課程成績系名宿舍9/18/202324進一步規(guī)范化（1NF

2NF)關系的分解：由1個分解為2個消除了部分依賴分解后的2表皆滿足2NF9/18/202325進一步規(guī)范化（2NF

3NF)上表雖滿足2NF，但不滿足3NF條件存在問題：宿舍傳遞依賴于學號。即：宿舍依賴于系名，系名依賴于學號9/18/202326進一步規(guī)范化（2NF

3NF)關系的分解：由1個分解為2個消除了傳遞依賴分解后的2表皆滿足3NF9/18/202327消除了部分依賴消除了傳遞依賴9/18/202328

可以看出，若將一些數(shù)據(jù)集中在一個表中，則表的結構十分復雜，又不能滿足關系模型條件；若將其做成一張二維表形式，就會有許多重復數(shù)據(jù)出現(xiàn)，造成數(shù)據(jù)的冗余，這必然導致數(shù)據(jù)存儲空間的浪費，同樣也將使數(shù)據(jù)的輸入、查找和修改更加麻煩。相反，依據(jù)關系數(shù)據(jù)規(guī)范化的準則建立多個相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)表，并讓這些分開的數(shù)據(jù)表依靠關鍵字段保持一定的關聯(lián)關系，就可以有效地改進上述缺點。關系規(guī)范化綜述9/18/2023291.2.2數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)設計

設計步驟：1．用戶需求分析

2．應用系統(tǒng)設計

3．設計的實現(xiàn)（編碼）4．數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)測試

5．系統(tǒng)運行和系統(tǒng)維護

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1、需求分析：需求收集和分析（數(shù)據(jù)，處理）

2、概念結構設計：局部視圖---集成視圖，轉換規(guī)則，通過對用戶需求的綜合、歸納與抽象，形成一個獨立于具體DBMS模型。

3、邏輯結構設計：DBMS特征，設計邏輯結構、優(yōu)化邏輯模型

4、DB物理設計：加入應用要求，DBMS詳細特征，設計物理結構，評價物理結構（評價設計，性能預測）