汽車課件第十二講

第十二講數(shù)據(jù)庫的基本知識(shí)本講主要內(nèi)容1數(shù)據(jù)庫的基本概念2關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基本知識(shí)3數(shù)據(jù)庫的組織模型小結(jié)4學(xué)習(xí)目標(biāo)12了解數(shù)據(jù)庫有關(guān)的基本概念與數(shù)據(jù)庫的組織模型。了解關(guān)系數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)、操作與表之間的關(guān)系。重點(diǎn)與難點(diǎn)

關(guān)系數(shù)據(jù)庫的的基本概念，關(guān)系的基本操作與關(guān)系的特點(diǎn)為本講的重點(diǎn)。

1.1信息、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理

信息（Information）就是對客觀事物屬性的反映。這一反映指的是關(guān)于某一客觀系統(tǒng)中某一事物的某一方面屬性或某一時(shí)刻的表現(xiàn)形式。對事物的屬性與表現(xiàn)形式的反映就是信息。

數(shù)據(jù)（Data）實(shí)際上就是反映客觀事物屬性的物理符號(hào)的記錄。數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式可以是文字、數(shù)字、符號(hào)、聲音、圖像等，它最終以消息、情報(bào)、知識(shí)等具體形式提供給人們作為決策的依據(jù)。數(shù)據(jù)是信息的具體表現(xiàn)形式，是信息的載體。數(shù)據(jù)有臨時(shí)性數(shù)據(jù)與永久性數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)就是這種永久性數(shù)據(jù)之一。

數(shù)據(jù)有型與值之分；

數(shù)據(jù)處理是對各種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、分類、計(jì)算、加工、檢索及傳輸?shù)倪^程。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用普及的時(shí)代，計(jì)算機(jī)已成為了數(shù)據(jù)處理的主要工具。1.1信息、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)庫（DataBase，DB），顧名思義就是存放數(shù)據(jù)的倉庫，只不過這個(gè)倉庫是在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備上，而且數(shù)據(jù)是按一定的模型存放。數(shù)據(jù)庫何分為集中式數(shù)據(jù)庫與分布式數(shù)據(jù)庫。集中式數(shù)據(jù)庫組織數(shù)據(jù)具有如下明顯的特征：數(shù)據(jù)集中控制數(shù)據(jù)獨(dú)立數(shù)據(jù)共享減少冗余數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化統(tǒng)一的數(shù)據(jù)保護(hù)功能1.2數(shù)據(jù)庫（1）數(shù)據(jù)獨(dú)立性與位置透明性數(shù)據(jù)獨(dú)立性是數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)處理追求的主要目標(biāo)之一。位置透明性指用戶不必關(guān)心數(shù)據(jù)的邏輯分區(qū)、數(shù)據(jù)物理位置分布的細(xì)節(jié)、重復(fù)副本的一致性、局部場地上數(shù)據(jù)庫支持的數(shù)據(jù)模型，用戶在開發(fā)應(yīng)用程序就如同數(shù)據(jù)沒有分布一樣。當(dāng)數(shù)據(jù)從一個(gè)場地移到另一個(gè)場地時(shí)不必改寫應(yīng)用程序。當(dāng)增加某些數(shù)據(jù)的重復(fù)副本時(shí)也不必改寫應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)分布的信息由系統(tǒng)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)字典中，用戶對非本地?cái)?shù)據(jù)的訪問請求由系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)字典予以解釋、轉(zhuǎn)換與傳送。1.2數(shù)據(jù)庫分布式數(shù)據(jù)庫是隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)與應(yīng)用產(chǎn)生的。分布式數(shù)據(jù)庫可分為物理上分布、邏輯上集中的分布式數(shù)據(jù)庫和物理上分布、邏輯上分布的分布式數(shù)據(jù)庫2種。分布式數(shù)據(jù)庫組織數(shù)據(jù)具有如下明顯的特征：（2）集中和節(jié)點(diǎn)自治相結(jié)合數(shù)據(jù)庫資源是用戶共享的資源。在集中式數(shù)據(jù)庫中，為了保證數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性，對共享數(shù)據(jù)庫的控制是集中的，并設(shè)有DBA負(fù)責(zé)監(jiān)督和維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在分布式數(shù)據(jù)庫中，由于數(shù)據(jù)的共享分為局部共享（與全局共享。因此，相應(yīng)的控制結(jié)構(gòu)分為集中與自治2種。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)常常采用集中和自治相結(jié)合的控制結(jié)構(gòu)，即各局部的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以獨(dú)立地管理局部數(shù)據(jù)庫，具有自治的功能．同時(shí)，系統(tǒng)又設(shè)有集中控制機(jī)制，協(xié)調(diào)各局部數(shù)據(jù)管理工作，處理全局應(yīng)用。1.2數(shù)據(jù)庫（3）支持全局?jǐn)?shù)據(jù)庫的一致性和和可恢復(fù)性分布式數(shù)據(jù)庫中各局部數(shù)據(jù)庫應(yīng)滿足集中式數(shù)據(jù)庫的一致性和可恢復(fù)性，同時(shí)還應(yīng)保證數(shù)據(jù)庫的全局一致性、并行操作的可串行性和系統(tǒng)的全局可恢復(fù)性。1.2數(shù)據(jù)庫（4）復(fù)制透明性分布式數(shù)據(jù)的用戶不用關(guān)心數(shù)據(jù)庫在網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的復(fù)制情況，被復(fù)制的數(shù)據(jù)的更新都由系統(tǒng)自動(dòng)完成。在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，可以把一個(gè)場地的數(shù)據(jù)復(fù)制到其他場地存放，應(yīng)用程序可以使用復(fù)制到本地的數(shù)據(jù)在本地完成分布式操作，避免通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行和查詢效率。但是對于復(fù)制數(shù)據(jù)的更新操作，就要涉及到對所有復(fù)制數(shù)據(jù)的更新。1.2數(shù)據(jù)庫（5）易于擴(kuò)展性在大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，單個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器最終會(huì)不滿足使用。因此分布式服務(wù)器軟件支持透明的水平擴(kuò)展，管理方可以通過增加多個(gè)服務(wù)器來進(jìn)一步分布數(shù)據(jù)和分擔(dān)處理任務(wù)。1.2數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem，DBMS）是一個(gè)管理數(shù)據(jù)庫的軟件系統(tǒng)。它為用戶提供訪問數(shù)據(jù)庫的接口，應(yīng)用程序只有通過它才能和數(shù)據(jù)庫打交道。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是建立在操作系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，位于操作系統(tǒng)和用戶之間的一個(gè)數(shù)據(jù)管理軟件，任何數(shù)據(jù)操作都是在它的管理下進(jìn)行的。1.3數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)模式定義功能數(shù)據(jù)存取的物理構(gòu)建功能數(shù)據(jù)操縱功能數(shù)據(jù)的完整性、安全性定義與檢查功能數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制與數(shù)據(jù)恢復(fù)功能數(shù)據(jù)的服務(wù)功能1.3數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

為完成以上6種功能，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供以下的數(shù)據(jù)語言：（1）數(shù)據(jù)定義語言：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的模式定義與數(shù)據(jù)的物理存取構(gòu)建。（2）數(shù)據(jù)操縱語言：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的操縱，如數(shù)據(jù)查詢與增加、刪除與修改等。（3）數(shù)據(jù)控制語言：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)完整性、安全性的定義與檢查及并發(fā)控制、故障恢復(fù)等。1.3數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DataBaseSystem，DBS）是由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和用戶組成的系統(tǒng)；廣義地講，它是由計(jì)算機(jī)硬件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，以及在它支持下建立起來的數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用程序、用戶和數(shù)據(jù)庫管理員組成的一個(gè)整體。1.4數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成為了提高數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性，將集中式數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)按組織和管理框架分為內(nèi)模式、模式與外模式三級(jí)結(jié)構(gòu).1.5集中式數(shù)據(jù)庫的模式結(jié)構(gòu)內(nèi)模式也被稱為存儲(chǔ)模式，是指數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)內(nèi)模式。模式也被稱為邏輯模式或概念模式，是現(xiàn)實(shí)世界和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)之間的扭帶。概念模式是為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的共享，得到的全局性數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系的抽象和描述，它獨(dú)立于數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，是所有用戶的共同的邏輯數(shù)據(jù)視圖。模式不涉及數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和硬件環(huán)境，也與應(yīng)用程序無關(guān)。一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)模式。外模式也被稱為用戶模式，是指用戶可使用的數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征描述。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中定義為子模式，子模式是概念模式的子集。外模式按用戶視圖定義數(shù)據(jù)，可以從概念模式中導(dǎo)出。通常，一個(gè)數(shù)據(jù)庫可有多個(gè)外模式。1.5集中式數(shù)據(jù)庫的模式結(jié)構(gòu)2.數(shù)據(jù)庫的組織模型數(shù)據(jù)組織模型定義了數(shù)據(jù)的邏輯模型，它也描述了數(shù)據(jù)庫中不同數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)發(fā)展過程中，曾使用過層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型三種。2.1層次模型Hierarchicalmodel2.2網(wǎng)絡(luò)模型Networkmodel2.3關(guān)系模型Relationalmodel關(guān)系

RelationSt_IDNameClass_No970001John9501………………………………表6-1學(xué)生情況表3.關(guān)系的常用術(shù)語關(guān)系模式關(guān)系模式是對關(guān)系結(jié)構(gòu)的描述。一個(gè)關(guān)系模式對應(yīng)一個(gè)關(guān)系的結(jié)構(gòu)，關(guān)系模式簡化表示的方法為：關(guān)系名（屬性名1，屬性名2，…，屬性名n）。如表6-1的關(guān)系模式也可以簡化描述成xsqq(St_ID,Name,Class_No)。3.關(guān)系的常用術(shù)語

鍵碼（Key）是關(guān)系模型中的一個(gè)重要概念，在關(guān)系中用來標(biāo)識(shí)行的一列或多列。在圖中，student表的“學(xué)號(hào)”、“姓名”、“年齡”與“性別”都是鍵碼。3.關(guān)系的常用術(shù)語

主關(guān)鍵字（PrimaryKey）是被挑選出來作為表行的唯一標(biāo)識(shí)的侯選關(guān)鍵字。一個(gè)表只有一個(gè)主關(guān)鍵字，主關(guān)鍵字又稱為主鍵。在圖6-5中，student表與course表分別有“學(xué)號(hào)”與“課程號(hào)”主關(guān)鍵字。3.關(guān)系的常用術(shù)語

候選關(guān)鍵字（CandidateKey）是唯一標(biāo)識(shí)表中的一行的一個(gè)屬性或?qū)傩约Ｈ鐖D6-5中的“學(xué)號(hào)”、“課程號(hào)”就是候選關(guān)鍵字，如果表中沒有姓名相同的記錄，那姓名也可以作為候選關(guān)鍵字。候選關(guān)鍵字也稱候選鍵。3.關(guān)系的常用術(shù)語公共關(guān)鍵字在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，關(guān)系之間的聯(lián)系是通過相容或相同的屬性或?qū)傩越M來表示的。如果兩個(gè)關(guān)系中具有相容或相同的屬性或?qū)傩越M，那么這個(gè)屬性或?qū)傩越M被稱為這兩個(gè)關(guān)系的公共關(guān)鍵字（CommonKey）。3.關(guān)系的常用術(shù)語外部關(guān)鍵字如果公共關(guān)鍵字在一個(gè)關(guān)系中是主關(guān)鍵字，那么這個(gè)公共關(guān)鍵字被稱為另一個(gè)關(guān)系的外關(guān)鍵字（ForeignKey。3.關(guān)系的常用術(shù)語關(guān)系有如下基本特征：關(guān)系中的每個(gè)屬性必須是不可分的數(shù)據(jù)單元，即表中不能有表。二維表中元組個(gè)數(shù)是有限的，即元組個(gè)數(shù)的有限性。二維表中元組不能重復(fù)，即元組的唯一性。二維表中元組的次序可以任意交換，即元組的次序無關(guān)性。二維表中屬性名不能相同，即屬性名的唯一性。二維表中屬性可任意交換次序，即屬性的次序無關(guān)性。4.關(guān)系的基本特征5.關(guān)系運(yùn)算在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，定義一些操作來通過已知的關(guān)系創(chuàng)建出新的關(guān)系。這些操作很多，這里主要介紹插入、刪除、更新、選擇、投影、連接操作。5.關(guān)系運(yùn)算5.關(guān)系運(yùn)算5.關(guān)系運(yùn)算5.關(guān)系運(yùn)算6.關(guān)系運(yùn)算

在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，每一個(gè)表都是一個(gè)實(shí)體對象，表本身具有完整的結(jié)構(gòu)。但數(shù)據(jù)庫中的表不是孤立的，數(shù)據(jù)庫的表與表之間以關(guān)鍵字相互聯(lián)系著，數(shù)據(jù)庫依靠表之間的關(guān)聯(lián)把數(shù)據(jù)以有意義的方式聯(lián)系到一起。數(shù)據(jù)庫中表之間的關(guān)系有如下三種類型。一、數(shù)據(jù)庫表的關(guān)聯(lián)1、一對一（one-to-one）

如果表A中的每一條記錄，在B表中至多有一條記錄（也可以沒有）與之對應(yīng)，反之亦然，那么稱A表和B表具有一對一關(guān)系。2、一對多（one-to-many）

如果表A中的每一項(xiàng)在B表中有n項(xiàng)與之聯(lián)系；反之，表B中的每一項(xiàng)，在A表中至多有一項(xiàng)與之聯(lián)系，則稱表A與表B具有一對多關(guān)系。3、多對多（many-to-many）

如果A表中的每一條記錄，在B表中有n條記錄與之聯(lián)系，反之，表B中的每一條記錄在A表中有m條記錄與之相聯(lián)系，則稱表A與B表具有多對多關(guān)系。多對多的關(guān)系需要引入中間表，也叫做聯(lián)系表，來實(shí)現(xiàn)中間表與表A、表B的一對多的關(guān)系，因?yàn)殛P(guān)系型系統(tǒng)不能直接實(shí)現(xiàn)多對多的關(guān)系。圖6-5中的sc表就是一個(gè)聯(lián)系表，實(shí)現(xiàn)student表與course表中實(shí)體之間的多對多的關(guān)系。小結(jié)信息就是客觀事物屬性的反映，數(shù)據(jù)是對信息的符號(hào)描述。計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)一般分臨時(shí)性數(shù)據(jù)與永久性數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)就是永久性數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理是利用計(jì)算機(jī)對各種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、分類、計(jì)算、加工、檢索及傳輸?shù)倪^程。數(shù)據(jù)庫是長期存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)，有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)發(fā)展過程中，曾使用過層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型三種。一個(gè)關(guān)系