數(shù)據(jù)庫基礎知識計算機軟件及應用IT計算機專業(yè)資料

數(shù)據(jù)庫基礎知識計算機軟件及應用IT計算機專業(yè)資料21九月2023華北科技學院白宏斌2為什么要學數(shù)據(jù)庫？2023/9/21白宏斌3第一章數(shù)據(jù)庫基礎知識21九月2023華北科技學院白宏斌51.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)計算機數(shù)據(jù)管理的三階段手工處理階段數(shù)據(jù)是程序的組成部分文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)獨立于程序，由文件管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)獨立于程序，由數(shù)據(jù)庫管理21九月2023華北科技學院白宏斌21九月2023華北科技學院白宏斌71.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括：以數(shù)據(jù)為主體的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫用戶支持數(shù)據(jù)庫的計算機軟硬件環(huán)境管理數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)軟件DBMS21九月2023華北科技學院白宏斌81.2數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫是

相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)的集合，它用綜合的方法組織數(shù)據(jù)，具有較小的數(shù)據(jù)冗余，可供多個用戶共享，具有較高的數(shù)據(jù)獨立性，具有安全控制機制，能夠保證數(shù)據(jù)的安全、可靠；允許并發(fā)地使用數(shù)據(jù)，能有效、及時地處理數(shù)據(jù)，并能保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。21九月2023華北科技學院白宏斌9相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)的集合學生課程在數(shù)據(jù)庫中不僅能夠表示數(shù)據(jù)本身，還能夠表示數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。21九月2023華北科技學院白宏斌10用綜合的方法組織數(shù)據(jù)索引數(shù)據(jù)庫能夠根據(jù)不同的需要按不同的方法組織數(shù)據(jù)。視圖21九月2023華北科技學院白宏斌11低冗余與數(shù)據(jù)共享文件系統(tǒng)中：職工基本情況

有關人事管理的數(shù)據(jù)職工基本情況

有關教育培訓的數(shù)據(jù)教育子系統(tǒng)人事子系統(tǒng)冗余！21九月2023華北科技學院白宏斌12數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時：教育子系統(tǒng)人事子系統(tǒng)低冗余與數(shù)據(jù)共享有關人事管理的數(shù)據(jù)職工基本情況有關教育培訓的數(shù)據(jù)共享21九月2023華北科技學院白宏斌13數(shù)據(jù)具有較高的獨立性數(shù)據(jù)的組織和存儲方法與應用程序互不依賴、彼此獨立的特性。21九月2023華北科技學院白宏斌14保證數(shù)據(jù)的安全、可靠主動安全：有效地防止數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)被非法使用或非法修改被動安全：數(shù)據(jù)遭到破壞時能立刻將數(shù)據(jù)完全恢復21九月2023華北科技學院白宏斌15最大限度地保證數(shù)據(jù)的正確性學生的年齡200歲21九月2023華北科技學院白宏斌16數(shù)據(jù)可以并發(fā)使用

并能同時保證數(shù)據(jù)的一致性在多個用戶同時使用數(shù)據(jù)庫時，能夠保證不產生沖突和矛盾，保證數(shù)據(jù)的一致性和正確性。21九月2023華北科技學院白宏斌17500元500+300=800500-168=332332元800元500元500元？并發(fā)應用21九月2023華北科技學院白宏斌18數(shù)據(jù)庫是

相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)的集合，它用綜合的方法組織數(shù)據(jù)，具有較小的數(shù)據(jù)冗余，可供多個用戶共享，具有較高的數(shù)據(jù)獨立性，具有安全控制機制，能夠保證數(shù)據(jù)的安全、可靠；允許并發(fā)地使用數(shù)據(jù)，能有效、及時地處理數(shù)據(jù)，并能保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。21九月2023華北科技學院白宏斌191.3數(shù)據(jù)庫用戶終端用戶專業(yè)用戶（應用程序員）系統(tǒng)用戶（數(shù)據(jù)庫管理員，DBA）21九月2023華北科技學院白宏斌201.4軟件支持系統(tǒng)操作系統(tǒng)軟件開發(fā)工具DBMS21九月2023華北科技學院白宏斌21數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS什么是DBMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem，簡稱DBMS）是一層數(shù)據(jù)管理軟件DBMS的用途科學地組織和存儲數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護數(shù)據(jù)21九月2023華北科技學院白宏斌22DBMS的主要功能數(shù)據(jù)定義功能提供數(shù)據(jù)定義語言(DDL)，定義數(shù)據(jù)庫中的對象數(shù)據(jù)操縱功能提供數(shù)據(jù)操縱語言(DML)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的增刪改查操作數(shù)據(jù)組織、存儲和管理數(shù)據(jù)通信接口數(shù)據(jù)庫的運行管理數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能21九月2023華北科技學院白宏斌23常見數(shù)據(jù)庫產品OracleDB2SQLServerMySQLAccessInformix,Sybase,FoxPro等21九月2023華北科技學院白宏斌241.5數(shù)據(jù)模型用途：描述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)之間聯(lián)系概念模型數(shù)據(jù)模型轉換按用戶觀點對信息和數(shù)據(jù)建模按計算機系統(tǒng)觀點對數(shù)據(jù)建模層次模型網狀模型關系模型21九月2023華北科技學院白宏斌251.5.1概念模型通過對客觀事物及其聯(lián)系的抽象，方便、直接的表達各種語義，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫設計人員與用戶的交流。21九月2023華北科技學院白宏斌261.5.1概念模型實體屬性關鍵字域實體集聯(lián)系21九月2023華北科技學院白宏斌27實體客觀存在并可以相互區(qū)分的客觀事物或事件稱為實體。訂貨、演出、足球賽……倉庫、產品、職工……21九月2023華北科技學院白宏斌28屬性實體所具有的某一方面的特性稱為屬性。21九月2023華北科技學院白宏斌29關鍵字實體的某一屬性或屬性組合，其取用的值能唯一標示出某一實體。21九月2023華北科技學院白宏斌30域屬性的取值范圍。21九月2023華北科技學院白宏斌31具有相同特征的一類實體的集合稱之為實體集。實體集21九月2023華北科技學院白宏斌32聯(lián)系聯(lián)系：事物之間的關系實體集內部的聯(lián)系，表現(xiàn)在屬性之間或者實體之間。實體集間的聯(lián)系。最基本的是兩個實體間的聯(lián)系。21九月2023華北科技學院白宏斌33兩個實體集間聯(lián)系的類型1:1實體集A中每個實體至多只與實體集B中一個實體相聯(lián)系。反之亦然。1:n實體集A中每個實體與實體集B中多個實體相聯(lián)系，而B中每個實體至多只與A中一個實體相聯(lián)系。m:n實體集A中每個實體與實體集B中多個實體相聯(lián)系，反之，B中每個實體也與A中多個實體相聯(lián)系。21九月2023華北科技學院白宏斌34

實體：矩形框，框內為實體名稱。

屬性：橢圓，以線與實體連接。屬性較多時也可以將實體及其屬性單獨列表。

實體間的聯(lián)系：菱形框，框內為聯(lián)系的名稱。用線將菱形框與實體相連，線上標注聯(lián)系類型。

E-R數(shù)據(jù)模型概念模型的表示方法很多，以E-R圖應用最廣。21九月2023華北科技學院白宏斌35零件mn工人加工工號姓名性別零件號零件名型號21九月2023華北科技學院白宏斌36例：用E-R圖表示實體及其聯(lián)系。學生：學號、姓名、性別、入學分班級：班級號、所屬院課程：課程號、課程名、學分教師：教工號、姓名、職稱21九月2023華北科技學院白宏斌37E-R圖教師1n課程講授選修n1學生班級組成mn實體間聯(lián)系的表示學號姓名性別入學分所屬院班級號教師職稱教工號姓名學分課程號課程名1n課程講授n1班級組成mn學生選修21九月2023華北科技學院白宏斌一個業(yè)務內的實體間聯(lián)系盡量避免出現(xiàn)閉合回路，閉合回路往往反映信息的冗余。教師1m課程講授mn學生選修當存在多個業(yè)務交叉在一起的時候，或者出現(xiàn)一些特殊業(yè)務的時候，也會存在出現(xiàn)閉合回路的情況。答案問題1n用戶提出p1回答1給出mn教授m21九月2023華北科技學院白宏斌領導n1員工帶領n1員工帶領粉絲nm用戶關注nm用戶關注21九月2023華北科技學院白宏斌401.5.2數(shù)據(jù)模型按計算機系統(tǒng)觀點對數(shù)據(jù)建模表示實體、屬性等數(shù)據(jù)表示實體間的聯(lián)系三種方式：層次模型網狀模型關系模型21九月2023華北科技學院白宏斌41

關系模型：以關系代數(shù)為基礎構造的數(shù)據(jù)模型，將每個實體集或實體集間的聯(lián)系用二維表（關系）來表示。廠號廠名狀態(tài)廠址S1YL20咸陽S2XQ10西安S3XT30西安零件號零件名顏色重量存放點P1螺帽紅12咸陽P2螺栓綠17西安P3螺釘黑10寶雞P4螺釘藍14咸陽廠號零件號需量S1P1300S1P2200S1P3400S2P1300S2P2400S3P2200SPSP21九月2023華北科技學院白宏斌421.6關系代數(shù)21九月2023華北科技學院白宏斌431.6.1關系代數(shù)基本術語關系：一個關系就是一張二維表，每個關系都有一個關系名。元組：表中的一行即為一個元組，對應存儲文件中的一個記錄值。屬性：表中的列稱為屬性，每一列有一個屬性名。域:屬性的取值范圍。即不同元組對同一個屬性的值所限定的范圍。關系模式：對關系的描述。如Student(ID,Sno,Sname,Class)21九月2023華北科技學院白宏斌441.6.1關系代數(shù)基本術語候選關鍵字：屬性或屬性的組合，其值能惟一地標識一個元組。主屬性：包含在任何候選關鍵字中的屬性稱為主屬性，否則為非主屬性。主關鍵字：一個關系中可能有多個候選關鍵字，從中選擇一個作為主關鍵字。外關鍵字：如果一個關系中的屬性或屬性組不是該關系的關鍵字，但是另一個關系的關鍵字，稱其為該關系的外關鍵字。如SC（Sno，Cno，Score）中的Sno屬性。21九月2023華北科技學院白宏斌45關系的性質每列都是同類型的數(shù)據(jù)，來自同一個域；不同的列給予不同的屬性名；任意兩個元組不能完全相同。行、列的次序可以任意交換。關系必須是規(guī)范化的關系，即每個屬性都必須是不可分的數(shù)據(jù)項，不能表中有表；21九月2023華北科技學院白宏斌461.6.2關系運算二元二元按列輔助專門的關系運算按行按行運算說明不等于≠小于等于≤大于等于≥等于＝小于＜或∨與∧除

連接投影

廣義笛卡爾積×交∩差－大于＞比較運算符∪集合運算符并非

邏輯運算符選擇

專門的關系運算符含義運算符21九月2023華北科技學院白宏斌471.6.3關系的規(guī)范化21九月2023華北科技學院白宏斌48是否存在問題？數(shù)據(jù)冗余不一致性插入異常刪除異常學號課程學分B001數(shù)據(jù)庫3B002數(shù)據(jù)庫3B001管理信息系統(tǒng)3B003管理信息系統(tǒng)2課程號課程名授課學時B001數(shù)據(jù)庫56B002管理信息系統(tǒng)48知道了“課程名”的值，即可知道“授課學時”的值。稱“授課學時”函數(shù)依賴于“課程名”，或“課程名”可以決定“授課學時”，記作課程名→授課學時。函數(shù)依賴 設R(U)是一個屬性集U上的關系，X和Y是U的子集。如果屬性集合X中每個屬性的值構成的集合唯一地決定了屬性集合Y中每個屬性的值構成的集合，則屬性集合Y函數(shù)依賴于屬性集合X，計為：X→Y。學號課程號學分101B0013101B0022102B0023如“學分”函數(shù)依賴于主關鍵字{學號、課程}。但決定“學分”的只是“課程”，與“學號”無關，則稱“學分”部分函數(shù)依賴于{學號、課程}。部分函數(shù)依賴

如果非主屬性B函數(shù)依賴于構成某個候選關鍵字的一組主屬性A的某一個真子集，則稱B部分函數(shù)依賴于A。學號樓號住宿費101230010235001033400學生住宿的樓號依賴于學號，學生應交的住宿費是由樓號決定的，即“收費”依賴于“樓號”，“樓號”依賴于“學號”，則“收費”傳遞函數(shù)依賴于“學號”。傳遞函數(shù)依賴

在R(U)中，如存在X，Y，Z包含于U，且滿足：X—>Y，Y—>Z，則稱Z傳遞函數(shù)依賴于X。21九月2023華北科技學院白宏斌52范式定義：在關系規(guī)范化過程中，必須遵循一定的準則以指導，一般把這些準則稱之為范式。21九月2023華北科技學院白宏斌53范式第一范式：任何符合關系定義的表即滿足第一范式。IDNameSexAgeMaleFemale101張三Y

20102李四

Y2121九月2023華北科技學院白宏斌54第二范式定義：如果一個關系不存在部分依賴關系，則該關系就屬于第二范式。 凡是以單個屬性作為主關鍵字的關系自動就是第二范式。因為主關鍵字只有一個，不會存在部分依賴的情況。因此，第二范式只是針對主關鍵字是組合屬性的關系。21九月2023華北科技學院白宏斌55學號課程學分B001數(shù)據(jù)庫3B002數(shù)據(jù)庫3B001管理信息系統(tǒng)3B003管理信息系統(tǒng)2學號課程B001數(shù)據(jù)庫B002數(shù)據(jù)庫B001管理信息系統(tǒng)B003管理信息系統(tǒng)課程學分數(shù)據(jù)庫3管理信息系統(tǒng)221九月2023華北科技學院白宏斌56第三范式定義：一個關系如果是第二范式的，并且沒有傳遞依賴關系，則該關系就是第三范式。每個非主屬性不部分依賴于關鍵字，也不傳遞依賴于關鍵字的關系就是第三范式。21九月2023華北科技學院白宏斌57學號樓號樓號收費1002250012044600130288001508180221九月2023華北科技學院白宏斌58關系規(guī)范化的目的：解決關系模式中存在的插入、刪除異常，以及數(shù)據(jù)冗余問題，基本思想：圍繞函數(shù)依賴的主線，對一個關系模式進行分解，使關系從較低級范式變換到較高級范式。

消除部分函數(shù)依賴1NF2NF3NFBCNF。。。消除傳遞函數(shù)依賴。。。。。。關系規(guī)范化過程21九月2023華北科技學院白宏斌59例：T(Student(SNO,SName,DeptID,DeptName),CNO,Score)消除復合關系，