數(shù)據(jù)庫課件項目一

項目一數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識學(xué)習目標：掌握：數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概念，數(shù)據(jù)模型的組成要素。理解：概念結(jié)構(gòu)設(shè)計、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計。了解：信息、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理的概念，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展，關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論。1.1數(shù)據(jù)庫的基本概念

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)的應(yīng)用也日益廣泛，作為管理信息資源的數(shù)據(jù)庫技術(shù)也得到迅速發(fā)展，應(yīng)用范圍涉及到管理信息系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、過程控制、聯(lián)機分析處理等各個領(lǐng)域。數(shù)據(jù)庫技術(shù)已成為計算機信息系統(tǒng)與應(yīng)用系統(tǒng)的核心技術(shù)和重要基礎(chǔ)，成為衡量社會信息化程度的重要標志。1.1.1信息、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象，是可以被計算機接受并能夠被計算機處理的符號。數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式多樣化，可以是數(shù)字、文字、圖形、圖像、聲音等信息。1.1.1信息、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理信息是對數(shù)據(jù)的解釋，是經(jīng)過加工處理后具有一定含義的數(shù)據(jù)集合，它具有超出事實數(shù)據(jù)本身之外的價值，能提高人們對事物認識的深刻程度，對決策或行為有現(xiàn)實或潛在的價值。1.1.1信息、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過程稱為數(shù)據(jù)處理，是指利用計算機對原始數(shù)據(jù)進行科學(xué)的采集、整理、存儲、加工和傳輸?shù)纫幌盗谢顒?，從繁雜的數(shù)據(jù)中獲取所需的資料和有用的數(shù)據(jù)。1.1.2數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可以理解為是存放數(shù)據(jù)的倉庫，是以一定的方式將相關(guān)數(shù)據(jù)組織在一起并存儲在外存儲器上所形成的，能為多個用戶共享的、與應(yīng)用程序彼此獨立的一組相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和存儲，具有較小的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨立性和易擴展性。1.1.2數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)庫及其管理軟件組成的系統(tǒng)，它是為適應(yīng)數(shù)據(jù)處理的需要而發(fā)展起來的一種較為理想的數(shù)據(jù)處理的核心機構(gòu)，它能夠有組織地、動態(tài)地存儲大量數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)共享機制，是存儲介質(zhì)、處理對象和管理系統(tǒng)的集合體。1.1.2數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是處理數(shù)據(jù)訪問的軟件系統(tǒng)，位于用戶與操作系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)管理軟件，用戶必須通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。1.2數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)及發(fā)展

數(shù)據(jù)管理是指數(shù)據(jù)的收集、整理、組織、存儲、檢索、維護和傳送等各種操作，是數(shù)據(jù)處理中的基本環(huán)節(jié)，是任何數(shù)據(jù)處理任務(wù)必須具有的共同部分。1.2.1數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展階段

人工管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段1.2.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點

數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)獨立性可控數(shù)據(jù)冗余度統(tǒng)一數(shù)據(jù)控制功能1.3數(shù)據(jù)模型模型是對現(xiàn)實世界中某個對象特征的模擬和抽象。數(shù)據(jù)模型與具體的DBMS相關(guān)，可以說它是概念模型的數(shù)據(jù)化，是現(xiàn)實世界的計算機模擬。1.3.1數(shù)據(jù)模型的組成要素數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)的約束條件1.3.2數(shù)據(jù)模型的類型

數(shù)據(jù)模型按不同的應(yīng)用層次分成概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型和物理數(shù)據(jù)模型三種類型。在概念數(shù)據(jù)模型中最常用的是E-R模型、擴充的E-R模型、面向?qū)ο竽Ｐ图爸^詞模型。在邏輯數(shù)據(jù)模型中最常用的是層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型。1.3.3概念模型為了把現(xiàn)實世界中的具體事物抽象、組織為某一數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)模型，人們常常首先將現(xiàn)實世界抽象為信息世界，然后將信息世界轉(zhuǎn)換為機器世界稱為概念模型，再把概念模型轉(zhuǎn)換為某一計算機系統(tǒng)上某一DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型。1.3.3概念模型實體：客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體。實體可以是具體的人、事、物，也可以是抽象的概念和聯(lián)系。屬性：實體所具有的各個特性稱為實體的屬性。域：屬性的取值范圍稱為該屬性的域。1.3.3概念模型實體型：具有相同屬性的實體稱為同型實體，對于同型實體，可以實體名及其屬性名的集合來描述，稱為實體型。實體集：同型實體的集合稱為實體集。碼：能夠唯一標識實體集中每個實體的屬性或?qū)傩约Q為實體的碼。聯(lián)系：在現(xiàn)實世界中，事物內(nèi)部及事物之間存在普遍聯(lián)系，這些聯(lián)系在信息世界中表現(xiàn)為實體型內(nèi)部各屬性之間的聯(lián)系以及實體型之間的聯(lián)系。1.3.4層次模型

層次模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中最早出現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型，用樹形結(jié)構(gòu)表示實體之間聯(lián)系的模型叫層次模型。層次模型這種結(jié)構(gòu)方式反映了現(xiàn)實世界中數(shù)據(jù)的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系。1.3.5網(wǎng)狀模型

每一個數(shù)據(jù)用一個節(jié)點表示，每個節(jié)點與其他節(jié)點都有聯(lián)系，這樣，數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)節(jié)點就構(gòu)成了一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，即用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來表示實體及其聯(lián)系的模型稱為網(wǎng)狀模型。1.3.6關(guān)系模型關(guān)系模型是以關(guān)系數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)的，用二維表結(jié)構(gòu)來表示實體以及實體之間聯(lián)系的模型稱為關(guān)系模型。在關(guān)系模型中，經(jīng)常使用一些概念或名詞來描述關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。1.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論

關(guān)系數(shù)據(jù)庫是建立在關(guān)系模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫，是利用數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)組織的一種方式，是最有效率的數(shù)據(jù)組織方式之一。1.4.1關(guān)系操作

關(guān)系操作是一種集合操作方式，即操作的對象和結(jié)果都是集合。這種操作方式也稱為一次一集合的方式。因此，關(guān)系操作主要是對關(guān)系數(shù)據(jù)的查詢操作和更新操作。查詢操作包括選擇、投影、連接、除、并、交和差，更新操作包括對記錄的增加、刪除和修改。其中以查詢操作為核心。1.4.2關(guān)系運算

選擇：是從指定關(guān)系中選取滿足給定條件的若干元組組成一個新的關(guān)系。投影：是從指定的關(guān)系中選取指定的若干屬性組成一個新關(guān)系。連接：是從兩個關(guān)系中選取屬性滿足給定條件的元組連接在一起組成一個新關(guān)系。1.4.3關(guān)系的完整性

實體完整性域完整性參照完整性用戶定義完整性1.5數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）角度看，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常采用三級模式結(jié)構(gòu)，這是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部的體系結(jié)構(gòu)，通常稱為數(shù)據(jù)庫模式結(jié)構(gòu)；從數(shù)據(jù)庫最終用戶角度來看，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以分為單機結(jié)構(gòu)、主從式結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)和瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)等，這是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部的體系結(jié)構(gòu)，簡稱數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。1.5.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)

三級模式結(jié)構(gòu)應(yīng)用1應(yīng)用2應(yīng)用5應(yīng)用3外模式A外模式B外模式C外模式/模式映像模式模式/內(nèi)模式映像內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫應(yīng)用41.5.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的兩級映像功能為了能夠在內(nèi)部實現(xiàn)這三個抽象層次的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在這三級模式之間提供了兩層映像：外模式/模式映像和模式/內(nèi)模式映像。1.5.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫三級模式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點保證數(shù)據(jù)的獨立性簡化了用戶接口有利于數(shù)據(jù)共享有利于數(shù)據(jù)的安全保密1.5.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

單機結(jié)構(gòu)主從式結(jié)構(gòu)分布式結(jié)構(gòu)客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)（Client/Server結(jié)構(gòu)，C/S結(jié)構(gòu)）瀏覽器/