數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理第1章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本概念第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型第3章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第4章關(guān)系數(shù)據(jù)庫第5章關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言——SQL第7章關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論第8章數(shù)據(jù)庫保護(hù)1/15/2023第1章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本概念1.1數(shù)據(jù)庫的作用及相關(guān)概念一.數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(1)數(shù)據(jù)（Data）數(shù)據(jù)實(shí)際上就是描述事物的符號記錄。數(shù)據(jù)的形式本身并不能完全表達(dá)其內(nèi)容，需要經(jīng)過語義解釋。數(shù)據(jù)與其語義是不可分的。(2)數(shù)據(jù)庫（DB）數(shù)據(jù)庫是長期存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)有結(jié)構(gòu)的大量的共享的數(shù)據(jù)集合。它可以供各種用戶共享、具有最小冗余度和較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性。(3)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)使用戶能方便地定義數(shù)據(jù)和操縱數(shù)據(jù)，并能夠保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用及發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù)。

1/15/2023(4)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成，一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶構(gòu)成。(5)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理員（DBA）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的建立、使用和維護(hù)的專門的人員。二.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

DBMS是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。它建立在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，是位于操作系統(tǒng)與用戶之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制。1、DBMS的功能(1)數(shù)據(jù)定義定義數(shù)據(jù)庫的模式、存儲模式和外模式，定義各個外模式與模式之間的映射，定義模式與存儲模式之間的映射，定義有關(guān)的約束條件。1/15/2023(2)數(shù)據(jù)操縱數(shù)據(jù)操縱包括對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的檢索、插入、修改和刪除等基本操作。(3)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行管理包括對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行并發(fā)控制、安全性檢查、完整性約束條件的檢查和執(zhí)行數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部維護(hù)（如索引、數(shù)據(jù)字典的自動維護(hù)）等。(4)數(shù)據(jù)組織、存儲和管理對數(shù)據(jù)字典、用戶數(shù)據(jù)、存取路徑等數(shù)據(jù)進(jìn)行分門別類地組織、存儲和管理，確定以何種文件結(jié)構(gòu)和存取方式物理地組織這些數(shù)據(jù)，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，以便提高存儲空間利用率以及提高隨機(jī)查找、順序查找、增、刪、改等操作的時間效率。(5)數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)建立數(shù)據(jù)庫包括數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)的輸入與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等。維護(hù)數(shù)據(jù)庫包括數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲與恢復(fù)、數(shù)據(jù)庫的重組織與重構(gòu)造、性能的監(jiān)視與分析等。(6)數(shù)據(jù)通信接口DBMS需要提供與其他軟件系統(tǒng)進(jìn)行通信的功能。例如提供與其他DBMS或文件系統(tǒng)的接口，從而能夠?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為另一個DBMS或文件系統(tǒng)能夠接受的格式，或者接收其他DBMS或文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。1/15/20232、DBMS的組成(1)數(shù)據(jù)定義語言及其翻譯處理程序（2）數(shù)據(jù)操縱語言及其翻譯解釋程序數(shù)據(jù)操縱語言（DataManipulationLanguage，簡稱DML）用來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的檢索、插入、修改、刪除等基本操作。（3）數(shù)據(jù)運(yùn)行控制程序數(shù)據(jù)定義語言（DataDefinitionLanguage，簡稱DDL）供用戶定義數(shù)據(jù)庫的模式、存儲模式、外模式、各級模式間的映射、有關(guān)的約束條件等。系統(tǒng)運(yùn)行控制程序負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行過程中的控制與管理（包括系統(tǒng)初啟程序、文件讀寫與維護(hù)程序、存取路徑管理程序、緩沖區(qū)管理程序、安全性控制程序、完整性檢查程序、并發(fā)控制程序、事務(wù)管理程序、運(yùn)行日志管理程序等）。（4）實(shí)用程序包括數(shù)據(jù)初始裝入程序、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲程序、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)程序、性能監(jiān)測程序、數(shù)據(jù)庫再組織程序、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序、通信程序等。1/15/20233．DBMS的工作過程（1）應(yīng)用程序A向DBMS發(fā)出從數(shù)據(jù)庫中讀數(shù)據(jù)記錄的命令；（2）DBMS對該命令進(jìn)行語法檢查、語義檢查，并調(diào)用應(yīng)用程序A對應(yīng)的子模式，檢查A的存取權(quán)限，決定是否執(zhí)行該命令。如果拒絕執(zhí)行，則向用戶返回錯誤信息；（3）在決定執(zhí)行該命令后，DBMS調(diào)用模式，依據(jù)子模式／模式映象的定義，確定應(yīng)讀入模式中的哪些記錄；（4）DBMS調(diào)用物理模式，依據(jù)模式／物理模式映象的定義，決定應(yīng)從哪個文件、用什么存取方式、讀入哪個或哪些物理記錄；（5）DBMS向操作系統(tǒng)發(fā)出執(zhí)行讀取所需物理記錄的命令；（6）操作系統(tǒng)執(zhí)行讀數(shù)據(jù)的有關(guān)操作；（7）操作系統(tǒng)將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫的存儲區(qū)送至系統(tǒng)緩沖區(qū)；（8）DBMS依據(jù)子模式／模式映象的定義，導(dǎo)出應(yīng)用程序A所要讀取的記錄格式；（9）DBMS將數(shù)據(jù)記錄從系統(tǒng)緩沖區(qū)傳送到應(yīng)用程序A的用戶工作區(qū)；（10）DBMS向應(yīng)用程序A返回命令執(zhí)行情況的狀態(tài)信息。1/15/20231．2數(shù)據(jù)庫技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展

1/15/20231.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由外模式、模式和內(nèi)模式三級構(gòu)成。1/15/2023

（1）模式模式是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。數(shù)據(jù)庫模式以某一種數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)。定義模式時不僅要定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（例如數(shù)據(jù)記錄由哪些數(shù)據(jù)項(xiàng)構(gòu)成，數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字、類型、取值范圍等），而且要定義與數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性、完整性要求，定義這些數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。（2）外模式外模式也稱子模式或用戶模式，它是數(shù)據(jù)庫用戶（包括應(yīng)用程序員和最終用戶）看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。（3）內(nèi)模式內(nèi)模式也稱存儲模式，它是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式（例如，記錄的存儲方式是順序存儲、按照B樹結(jié)構(gòu)存儲還是按hash方法存儲；索引按照什么方式組織；數(shù)據(jù)是否壓縮存儲，是否加密；數(shù)據(jù)的存儲記錄結(jié)構(gòu)有何規(guī)定）。一個數(shù)據(jù)庫只有一個內(nèi)模式。1/15/2023

3、數(shù)據(jù)庫的二級映象功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性對于每一個外模式，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都有一個外模式/模式映象，它定義了該外模式與模式之間的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)模式改變時，由數(shù)據(jù)庫管理員對各個外模式/模式的映象作相應(yīng)改變，可以使外模式保持不變，從而應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。數(shù)據(jù)庫中只有一個模式，也只有一個內(nèi)模式，所以模式/內(nèi)模式映象是唯一的，它定義了數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)改變了，由數(shù)據(jù)庫管理員對模式/內(nèi)模式映象作相應(yīng)改變，可以使模式保持不變，從而保證了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。1/15/20234．?dāng)?shù)數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)統(tǒng)的體體系結(jié)結(jié)構(gòu)(1)單單用戶戶數(shù)據(jù)據(jù)庫系系統(tǒng)整個數(shù)數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)統(tǒng)，包包括應(yīng)應(yīng)用程程序、、DBMS、數(shù)數(shù)據(jù)，，都裝裝在一一臺計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)上，，為一一個用用戶獨(dú)獨(dú)占，，不同同機(jī)器器之間間不能能共享享數(shù)據(jù)據(jù)。(2)主從從式結(jié)構(gòu)的的數(shù)據(jù)庫系系統(tǒng)指一個主機(jī)機(jī)帶多個終終端的多用用戶結(jié)構(gòu)。。在這種結(jié)結(jié)構(gòu)中，數(shù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)統(tǒng)，包括應(yīng)應(yīng)用程序、、DBMS、數(shù)據(jù)，，都集中存存放在主機(jī)機(jī)上，所有有處理任務(wù)務(wù)都由主機(jī)機(jī)來完成，，各個用戶戶通過主機(jī)機(jī)的終端并并發(fā)地存取取數(shù)據(jù)庫，，共享數(shù)據(jù)據(jù)資源。(3)分分布式結(jié)構(gòu)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)分布式結(jié)構(gòu)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)是指指數(shù)據(jù)庫中中的數(shù)據(jù)在在邏輯上是是一個整體體，但物理理地分布在在計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的不同同結(jié)點(diǎn)上。。網(wǎng)絡(luò)中的的每個結(jié)點(diǎn)點(diǎn)都可以獨(dú)獨(dú)立處理本本地?cái)?shù)據(jù)庫庫中的數(shù)據(jù)據(jù)，執(zhí)行局局部應(yīng)用；；同時也可可以同時存存取和處理理多個異地地?cái)?shù)據(jù)庫中中的數(shù)據(jù)，，執(zhí)行全局局應(yīng)用。(4)客客戶／服服務(wù)器結(jié)構(gòu)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)服務(wù)器：網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中某個個（些）結(jié)結(jié)點(diǎn)上的計(jì)計(jì)算機(jī)專門門用于執(zhí)行行DBMS功能，稱稱為數(shù)據(jù)庫庫服務(wù)器。?？蛻魴C(jī)：其其他結(jié)點(diǎn)上上的計(jì)算機(jī)機(jī)安裝DBMS的外外圍應(yīng)用開開發(fā)工具，，支持用戶戶的應(yīng)用，，稱為客戶戶機(jī)?；厥醉?2/31/2022第2章章數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)模模型型與與概概念念模模型型2．．1信信息息的的三三種種世世界界1.數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)模模型型基基本本概概念念數(shù)據(jù)據(jù)模模型型用用來來抽抽象象、、表表示示和和處處理理現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)世世界界中中的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)和和信信息息。。即即數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)模模型型就就是是現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)世世界界的的模模擬擬。。數(shù)據(jù)據(jù)模模型型應(yīng)應(yīng)滿滿足足三三個個方方面面的的要要求求：：比比較較真真實(shí)實(shí)的的模模擬擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)世世界界；；容容易易為為人人們們理理解解；；便便于于計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)表表達(dá)達(dá)。。數(shù)據(jù)據(jù)模模型型分分成成兩兩個個不不同同的的層層次次：：(1)概概念念模模型型，，它它是是按按用用戶戶的的觀觀點(diǎn)點(diǎn)來來對對數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)和和信信息息建建模模。。(2)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)模模型型，，主主要要包包括括網(wǎng)網(wǎng)狀狀模模型型、、層層次次模模型型、、關(guān)關(guān)系系模模型型等等，，它它是是按按計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)系系統(tǒng)統(tǒng)的的觀觀點(diǎn)點(diǎn)對對數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)建建模模。。2．．?dāng)?shù)數(shù)據(jù)據(jù)模模型型的的三三要要素素(1)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)(2)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)操操作作(3)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的約約束束條條件件12/31/20222.2．．概概念念模模型型及及其其特特點(diǎn)點(diǎn)1.概概念念模模型型：：概概念念模模型型用用于于信信息息世世界界的的建建模模。。概概念念模模型型不不依依賴賴于于某某一一個個DBMS支支持持的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)模模型型。。概概念念模模型型可可以以轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換為為計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)上上某某一一DBMS支支持持的的特特定定數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)模模型型。。概概念念模模型型特特點(diǎn)點(diǎn)：：(1)具具有有較較強(qiáng)強(qiáng)的的語語義義表表達(dá)達(dá)能能力力，，能能夠夠方方便便、、直直接接地地表表達(dá)達(dá)應(yīng)應(yīng)用用中中的的各各種種語語義義知知識識.(2)應(yīng)應(yīng)該該簡簡單單、、清清晰晰、、易易于于用用戶戶理理解解，，是是用用戶戶與與數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)人人員員之之間間進(jìn)進(jìn)行行交交流流的的語語言言。。2．．實(shí)實(shí)體體型型（（EntityType））用實(shí)實(shí)體體名名及及其其屬屬性性名名集集合合來來抽抽象象和和刻刻畫畫同同類類實(shí)實(shí)體體，，稱稱為為實(shí)實(shí)體體型型。。3．．實(shí)實(shí)體體集集（（EntitySet））同同型型實(shí)實(shí)體體的的集集合合稱稱為為實(shí)實(shí)體體集集。。4．聯(lián)聯(lián)系（（Relationship）現(xiàn)實(shí)世世界中中事物物內(nèi)部部以及及事物物之間間的聯(lián)聯(lián)系在在信息息世界界中反反映為為實(shí)體體內(nèi)部部的聯(lián)聯(lián)系和和實(shí)體體之間間的聯(lián)聯(lián)系。。5．表示示概念模型型的實(shí)體－－聯(lián)系方法法（Entity-RelationshipApproach，E-R方法）E-R圖提提供了表示示實(shí)體型、、屬性和聯(lián)聯(lián)系的方法法：實(shí)體型：用用矩形表示示，矩形框框內(nèi)寫明實(shí)實(shí)體名。屬性：用橢橢圓形表示示，并用無無向邊將其其與相應(yīng)的的實(shí)體連接接起來聯(lián)系：用菱菱形表示，，菱形框內(nèi)內(nèi)寫明聯(lián)系系名，并用用無向邊分分別與有關(guān)關(guān)實(shí)體連接接起來，同同時在無向向邊旁標(biāo)上上聯(lián)系的類類型（1:1、1:n或m:n）。12/31/20222.3常見見的三種模模型1．層次數(shù)數(shù)據(jù)模型(1)數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用樹形結(jié)構(gòu)構(gòu)表示各類類實(shí)體以及及實(shí)體之間間的聯(lián)系。。只有一個個根結(jié)點(diǎn)；；除結(jié)點(diǎn)外外的其它結(jié)結(jié)點(diǎn)只有一一個雙親結(jié)結(jié)點(diǎn)。(2)操操縱及完整整性約束層次數(shù)據(jù)模模型的操縱縱主要有查查詢、插入入、刪除和和更新。進(jìn)進(jìn)行插入、、刪除、更更新操作時時要滿足層層次模型的的完整性約約束條件。。進(jìn)行插入操操作時，如如果沒有相相應(yīng)的雙親親結(jié)點(diǎn)值就就不能插入入子女結(jié)點(diǎn)點(diǎn)值。進(jìn)行刪除操操作時，如如果刪除雙雙親結(jié)點(diǎn)值值，則相應(yīng)應(yīng)的子女結(jié)結(jié)點(diǎn)值也被被同時刪除除。進(jìn)行更新操操作時，應(yīng)應(yīng)更新所有有相應(yīng)記錄錄，以保證證數(shù)據(jù)的一一致性。(3)層層次數(shù)據(jù)模模型的存儲儲結(jié)構(gòu)鄰鄰接法：按按照層次樹樹的一定順順序把所有有記錄值依依次鄰接存存放，即通通過物理空空間的位置置相鄰來實(shí)實(shí)現(xiàn)層次順順序。鏈接法：用用指針來反反映數(shù)據(jù)之之間的層次次聯(lián)系。12/31/20222．網(wǎng)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)據(jù)模型(1)數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)據(jù)模型是是一種比比層次模模型更具具普遍性性的結(jié)構(gòu)構(gòu)，它去去掉了層層次模型型的兩個個限制，，允許多多個結(jié)點(diǎn)點(diǎn)沒有雙雙親結(jié)點(diǎn)點(diǎn)，允許許結(jié)點(diǎn)有有多個雙雙親結(jié)點(diǎn)點(diǎn)，允許許兩個結(jié)結(jié)點(diǎn)之間間有多種種聯(lián)系（（稱之為為復(fù)合聯(lián)聯(lián)系）。。(2)操操縱及及完整性性約束網(wǎng)網(wǎng)狀狀數(shù)據(jù)模模型的操操縱主要要包括查查詢、插插入、刪刪除和更更新數(shù)據(jù)據(jù)。插入操作作允許插插入尚未未確定雙雙親結(jié)點(diǎn)點(diǎn)值的子子女結(jié)點(diǎn)點(diǎn)值。刪除操作作允許只只刪除雙雙親結(jié)點(diǎn)點(diǎn)值。更新操作作時只需需更新指指定記錄錄即可。。(3)存存儲結(jié)結(jié)構(gòu)網(wǎng)網(wǎng)狀數(shù)數(shù)據(jù)模型型的存儲儲結(jié)構(gòu)依依具體系系統(tǒng)不同同而不同同，常用用的方法法是鏈接接法，包包括單向向鏈接、、雙向鏈鏈接、環(huán)環(huán)狀鏈接接等。12/31/20223．關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)據(jù)模型(1)數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)一一個關(guān)系系模型的的邏輯結(jié)結(jié)構(gòu)是一一張二維維表，它它由行和和列組成成。表中中的一行行即為一一個元組組；表中中的一列列即為一一個屬性性。(2)操操縱及及完整性性約束關(guān)關(guān)系數(shù)數(shù)據(jù)模型型的操縱縱主要包包括查詢詢、插入入、刪除除和更新新數(shù)據(jù)這些操作作必須滿滿足關(guān)系系的完整整性約束束條件。。關(guān)系模型型中的數(shù)數(shù)據(jù)操作作是集合合操作，，操作對對象和操操作結(jié)果果都是關(guān)關(guān)系，即即若干元元組的集集合。關(guān)系模型型把存取取路徑向向用戶隱隱蔽起來來，用戶戶只要指指出“干干什么””，不必必詳細(xì)說說明“怎怎么干””，從而而大大地地提高了了數(shù)據(jù)的的獨(dú)立性性。關(guān)系數(shù)據(jù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)操作語語言是SQL語語言。(3)存存儲結(jié)結(jié)構(gòu)關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)據(jù)模型中中，實(shí)體體及實(shí)體體間的聯(lián)聯(lián)系都用用表來表表示。在在數(shù)據(jù)庫庫的物理理組織中中，表以以文件形形式存儲儲，每一一個表通通常對應(yīng)應(yīng)一種文文件結(jié)構(gòu)構(gòu)。后首頁12/31/2022第3章數(shù)數(shù)據(jù)庫庫設(shè)計(jì)3.1數(shù)數(shù)據(jù)庫庫設(shè)計(jì)的的步驟1.數(shù)據(jù)據(jù)庫設(shè)計(jì)計(jì)的基本本步驟(1)需需求分分析階段段需求收集集和分析析，結(jié)果果得到數(shù)數(shù)據(jù)字典典描述的的數(shù)據(jù)需需求和數(shù)數(shù)據(jù)流圖圖描述的的處理需需求。(2)概概念結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)階段通過對用用戶需求求進(jìn)行綜綜合、歸歸納與抽抽象，形形成一個個獨(dú)立于于具體DBMS的概念念模型，，可以用用E-R圖表示示。(3)邏邏輯結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)階段將概念結(jié)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換換為某個個DBMS所支支持的數(shù)數(shù)據(jù)模型型，例如如關(guān)系模模型，并并對其進(jìn)進(jìn)行優(yōu)化化。(4)數(shù)數(shù)據(jù)庫物物理設(shè)計(jì)計(jì)階段為邏輯數(shù)數(shù)據(jù)模型型選取一一個最適適合應(yīng)用用環(huán)境的的物理結(jié)結(jié)構(gòu)，包包括存儲儲結(jié)構(gòu)和和存取方方法。12/31/2022(5)數(shù)據(jù)據(jù)庫實(shí)施階階段運(yùn)用DBMS提供的的數(shù)據(jù)語言言（例如SQL）及及其宿主語語言（例如如C），根根據(jù)邏輯設(shè)設(shè)計(jì)和物理理設(shè)計(jì)的結(jié)結(jié)果建立數(shù)數(shù)據(jù)庫，編編制與調(diào)試試應(yīng)用程序序，組織數(shù)數(shù)據(jù)入庫，，并進(jìn)行試試運(yùn)行。(6)數(shù)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行行和維護(hù)階階段數(shù)據(jù)庫應(yīng)用用系統(tǒng)經(jīng)過過試運(yùn)行后后即可投入入正式運(yùn)行行。在數(shù)據(jù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行過程中中必須不斷斷地對其進(jìn)進(jìn)行評價、、調(diào)整與修修改。3.2需需求分析1.需求分分析的任務(wù)務(wù).詳細(xì)調(diào)查查現(xiàn)實(shí)世界界要處理的的對象.充分了解解原系統(tǒng)工工作概況.明確用戶戶的各種需需求.確定新系系統(tǒng)的功能能12/31/20222.需求分分析的方法法(1)調(diào)查查組織機(jī)構(gòu)構(gòu)情況(2)調(diào)查查各部門的的業(yè)務(wù)活動動情況(3)協(xié)助助用戶明確確對新系統(tǒng)統(tǒng)的各種要要求(4)確定定新系統(tǒng)的的邊界3.數(shù)據(jù)流流圖數(shù)據(jù)流圖表表達(dá)了數(shù)據(jù)據(jù)和處理過過程的關(guān)系系。系統(tǒng)中中的數(shù)據(jù)則則借助數(shù)據(jù)據(jù)字典（DataDictionary，簡簡稱DD））來描述。。4.數(shù)據(jù)字字典數(shù)據(jù)字典是是進(jìn)行數(shù)據(jù)據(jù)收集和數(shù)數(shù)據(jù)分析所所獲得的主主要成果。。數(shù)據(jù)字典典是各類數(shù)數(shù)據(jù)描述的的集合。數(shù)據(jù)字典通通常包括數(shù)數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、、數(shù)據(jù)流、、數(shù)據(jù)存儲儲和處理過過程五個部部分。12/31/20223.3概概念結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)1.概念結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的的方法·自頂向下下：先定義義全局概念念結(jié)構(gòu)的框框架，然后后逐步細(xì)化化?！ぷ缘紫蛏仙希合榷x義各局部應(yīng)應(yīng)用的概念念結(jié)構(gòu)，然然后將它們們集成起來來，得到全全局概念結(jié)結(jié)構(gòu)?！ぶ鸩綌U(kuò)張張：先定義義最重要的的核心概念念結(jié)構(gòu)，然然后向外擴(kuò)擴(kuò)充，直至至總體概念念結(jié)構(gòu)。無論采用哪哪種設(shè)計(jì)方方法，一般般都以E-R模型為為工具來描描述概念結(jié)結(jié)構(gòu)。2.數(shù)據(jù)抽抽象與局部部視圖設(shè)計(jì)計(jì)以自底向上上設(shè)計(jì)方法法為例，它它通常分為為兩步：第一步，根根據(jù)需求分分析的結(jié)果果,對現(xiàn)實(shí)實(shí)世界的數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽抽象，設(shè)計(jì)計(jì)各個局部部視圖即分分E-R圖圖。第二步，集集成局部視視圖。3.視圖的的集成集成分E-R圖時都都需要兩步步：1)合合并；2)修改與重重構(gòu)。12/31/20223.4邏邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)結(jié)構(gòu)時一般般要分三步步進(jìn)行：·將概念結(jié)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為為一般的關(guān)關(guān)系、網(wǎng)狀狀、層次模模型·將轉(zhuǎn)化來來的關(guān)系、、網(wǎng)狀、層層次模型向向特定DBMS支持持下的數(shù)據(jù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換換·對數(shù)據(jù)模模型進(jìn)行優(yōu)優(yōu)化1.E-R圖向數(shù)據(jù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換原則：：（1）一個個實(shí)體型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為一個個關(guān)系模式式。實(shí)體的的屬性就是是關(guān)系的屬屬性。實(shí)體體的碼就是是關(guān)系的碼碼。（2）一一個m:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換換為一個關(guān)關(guān)系模式。。與該聯(lián)系系相連的各各實(shí)體的碼碼以及聯(lián)系系本身的屬屬性均轉(zhuǎn)換換為關(guān)系的的屬性。而而關(guān)系的碼碼為各實(shí)體體碼的組合合。（3）一個個1:n聯(lián)聯(lián)系可以轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為一個個獨(dú)立的關(guān)關(guān)系模式，，也可以與與n端對應(yīng)應(yīng)的關(guān)系模模式合并。。如果轉(zhuǎn)換換為一個獨(dú)獨(dú)立的關(guān)系系模式，則則與該聯(lián)系系相連的各各實(shí)體的碼碼以及聯(lián)系系本身的屬屬性均轉(zhuǎn)換換為關(guān)系的的屬性，而而關(guān)系的碼碼為n端實(shí)實(shí)體的碼。。(4)一個個1:1聯(lián)聯(lián)系可轉(zhuǎn)換換為一個獨(dú)獨(dú)立的關(guān)系系模式，也也可與任一一端對應(yīng)的的關(guān)系模式式合并。(5)三個個或三個以以上實(shí)體間間的一個多多元聯(lián)系轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為一個個關(guān)系模式式。與該多多元聯(lián)系相相連的各實(shí)實(shí)體的碼以以及聯(lián)系本本身的屬性性均轉(zhuǎn)換為為關(guān)系的屬屬性。而關(guān)關(guān)系的碼為為各實(shí)體碼碼的組合。。(6)同一一實(shí)體集的的實(shí)體間的的聯(lián)系，即即自聯(lián)系，，也可按上上述1:1、1:n和m:n三三種情況分分別處理。。(7)具有有相同碼的的關(guān)系模式式可合并。。12/31/20222.數(shù)據(jù)模模型的優(yōu)化化（1）確定定數(shù)據(jù)依賴賴。（2））按按照照數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)依依賴賴的的理理論論對對關(guān)關(guān)系系模模式式逐逐一一進(jìn)進(jìn)行行分分析析，，考考查查是是否否存存在在部部分分函函數(shù)數(shù)依依賴賴、、傳傳遞遞函函數(shù)數(shù)依依賴賴、、多多值值依依賴賴等等，，確確定定各各關(guān)關(guān)系系模模式式分分別別屬屬于于第第幾幾范范式式。。（3））按照照需求求分析析階段段得到到的各各種應(yīng)應(yīng)用對對數(shù)據(jù)據(jù)處理理的要要求，，分析析對于于這樣樣的應(yīng)應(yīng)用環(huán)環(huán)境這這些模模式是是否合合適，，確定定是否否要對對它們們進(jìn)行行合并并或分分解。。（4））對關(guān)關(guān)系模模式進(jìn)進(jìn)行必必要的的分解解。3.設(shè)設(shè)計(jì)用用戶子子模式式局部應(yīng)應(yīng)用視視圖是是概念念模型型，用用E-R圖圖表示示。在在將概概念模模型轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為為邏輯輯模型型后，，即生生成了了整個個應(yīng)用用系統(tǒng)統(tǒng)的模模式后后，還還應(yīng)該該根據(jù)據(jù)局部部應(yīng)用用需求求，結(jié)結(jié)合具具體DBMS的的特點(diǎn)點(diǎn)，設(shè)設(shè)計(jì)用用戶的的外模模式。。12/31/20223.5數(shù)數(shù)據(jù)庫物理理設(shè)計(jì)一、確定定數(shù)據(jù)庫的的物理結(jié)構(gòu)構(gòu)(1)確定定數(shù)據(jù)的存存儲結(jié)構(gòu)(2)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的存存取取路路徑徑(3)確確定定數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的存存放放位位置置(4)確確定定系系統(tǒng)統(tǒng)（（參參數(shù)數(shù)））配配置置二、、評評價價物物理理結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)評價價物物理理數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫的的方方法法完完全全依依賴賴于于所所選選用用的的DBMS，，主主要要是是從從定定量量估估算算各各種種方方案案的的存存儲儲空空間間、、存存取取時時間間和和維維護(hù)護(hù)代代價價入入手手，，對對估估算算結(jié)結(jié)果果進(jìn)進(jìn)行行權(quán)權(quán)衡衡、、比比較較，，選選擇擇出出一一個個較較優(yōu)優(yōu)的的合合理理的的物物理理結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。如如果果該該結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)不不符符合合用用戶戶需需求求，，則則需需要要修修改改設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)。。12/31/20223.6數(shù)據(jù)據(jù)庫實(shí)施、運(yùn)運(yùn)行與維護(hù)一、定義數(shù)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)確定了數(shù)據(jù)庫庫的邏輯結(jié)構(gòu)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)構(gòu)后，就可以以用所選用的的DBMS提提供的數(shù)據(jù)定定義語言（DDL）來嚴(yán)嚴(yán)格描述數(shù)據(jù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。二、數(shù)據(jù)裝裝載數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)建建立好后，就就可以向數(shù)據(jù)據(jù)庫中裝載數(shù)數(shù)據(jù)了。組織織數(shù)據(jù)入庫是是數(shù)據(jù)庫實(shí)施施階段最主要要的工作。對對于數(shù)據(jù)量不不是很大的小小型系統(tǒng)，可可以用人式方方法完成數(shù)據(jù)據(jù)的入庫，其其步驟為：(1)篩選選數(shù)據(jù)據(jù):需要裝裝入數(shù)數(shù)據(jù)庫庫中的的數(shù)據(jù)據(jù)通常常都分分散在在各個個部門門的數(shù)數(shù)據(jù)文文件或或原始始憑證證中，，所以以首先先必須須把需需要入入庫的的數(shù)據(jù)據(jù)篩選選出來來。(2)轉(zhuǎn)換換數(shù)據(jù)據(jù)格式式篩選出出來的的需要要入庫庫的數(shù)數(shù)據(jù)，，其格格式往往往不不符合合數(shù)據(jù)據(jù)庫要要求，，還需需要進(jìn)進(jìn)行轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換。。這種種轉(zhuǎn)換換有時時可能能很復(fù)復(fù)雜。。(3)輸入入數(shù)據(jù)據(jù)將將轉(zhuǎn)換換好的的數(shù)據(jù)據(jù)輸入入計(jì)算算機(jī)中中。(4)校驗(yàn)驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)檢檢查查輸入入的數(shù)數(shù)據(jù)是是否有有誤。。三、編編制制與調(diào)調(diào)試應(yīng)應(yīng)用程程序數(shù)據(jù)庫庫應(yīng)用用程序序的設(shè)設(shè)計(jì)應(yīng)應(yīng)該與與數(shù)據(jù)據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)并行行進(jìn)行行。調(diào)試應(yīng)應(yīng)用程程序時時由于于數(shù)據(jù)據(jù)入庫庫尚未未完成成，可可先使使用模模擬數(shù)數(shù)據(jù)。。四、數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫試試運(yùn)行行回首頁頁12/31/2022第4章章關(guān)關(guān)系系數(shù)據(jù)據(jù)庫4.1關(guān)關(guān)系數(shù)數(shù)據(jù)庫庫概述述一.關(guān)關(guān)系系模模型型的的組組成成關(guān)系系模模型型是是關(guān)關(guān)系系數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫系系統(tǒng)統(tǒng)的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)模模型型。。關(guān)系系模模型型由由關(guān)關(guān)系系數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)、、關(guān)關(guān)系系操操作作和和完完整整性性約約束束三三部部分分組組成成。。關(guān)系系數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)：：關(guān)關(guān)系系模模型型的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)其其邏邏輯輯形形式式是是一一張張二二維維表表。。這這種種二二維維表表的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)可可描描述述現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)世世界界的的實(shí)實(shí)體體以以及及實(shí)實(shí)體體間間的的各各種種聯(lián)聯(lián)系系，，且且結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)單單一一。。關(guān)系系操操作作：：關(guān)關(guān)系系操操作作采采用用集集合合操操作作方方式式，，即即操操作作的的對對象象和和結(jié)結(jié)果果都都是是集集合合。。常常用用的的關(guān)關(guān)系系操操作作包包括括：：查查詢詢、、選選擇擇、、投投影影、、連連接接、、除除、、并并、、交交、、差差、、增增加加、、刪刪除除、、修修改改等等。。完整整性性約約束束：：關(guān)關(guān)系系模模型型定定義義了了三三類類完完整整性性約約束束：：實(shí)實(shí)體體完完整整性性、、參參照照完完整整性性和和用用戶戶定定義義的的完完整整性性。。其其中中實(shí)實(shí)體體完完整整性性和和參參照照完完整整性性是是關(guān)關(guān)系系模模型型必必須須滿滿足足的的完完整整性性約約束束，，由由關(guān)關(guān)系系數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫系系統(tǒng)統(tǒng)強(qiáng)強(qiáng)制制執(zhí)執(zhí)行行。。12/31/2022二．．描描述述關(guān)關(guān)系系操操作作的的語語言言描述述關(guān)關(guān)系系操操作作的的語語言言可可以以分分為為三三類類：：三．．關(guān)關(guān)系系數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)在關(guān)關(guān)系系模模型型中中，，實(shí)實(shí)體體和和實(shí)實(shí)體體之之間間的的聯(lián)聯(lián)系系均均由由關(guān)關(guān)系系（（二二維維表表））來來表表示示。。12/31/20221.基基本本概概念念域：：域域是是一一組組具具有有相相同同數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)類類型型的的值值的的集集合合。。例如如：：非非負(fù)負(fù)整整數(shù)數(shù)、、長長度度等等于于3的的字字符符串串。。笛卡卡爾爾積積：：給定定一一組組域域D1，，D2，，……，，Dn。。D1，，D2，，……，，Dn的的笛笛卡卡爾爾積積定定義義為為：：D1××D2××……××Dn＝＝｛｛（（d1，，d2，，……，，dn））｜｜di∈∈Dj，，j＝＝1，，2，，……，，n}其中每一一個元素素（d1，d2，…，，dn））叫作一一個元組組。元素素中的每每一個值值di叫叫作一個個分量。。若Di（i＝＝1，2，…，，n）為為有限集集，其基基數(shù)為mi（i＝1，，2，……，n）），則D1×D2×……×Dn的基數(shù)數(shù)為：nm=∏mii=112/31/20222．關(guān)系系D1×D2×……×Dn的一個個子集叫叫作域D1、D2、……、Dn上的一一個關(guān)系系，用R(D1,D2,……,Dn)表表示。。這里R表示關(guān)關(guān)系的名名字，n是關(guān)系系的目或或度。關(guān)系中的的每個元元素是關(guān)關(guān)系中的的元組，，通常用用t表示示。關(guān)系是笛笛卡積的的子集，，所以關(guān)關(guān)系也是是一個二二維表，，表的每每行對應(yīng)應(yīng)一個元元組，表表的每列列對應(yīng)一一個域。。由于域域可以相相同，為為了加以以區(qū)分，，必須對對每列起起一個名名字，稱稱為屬性性名。候選碼：：能唯一一地標(biāo)識識一個元元組的一一組屬性性。3．關(guān)系系的性質(zhì)質(zhì)：①同一一列中的的分量是是同一類類型的數(shù)數(shù)據(jù)。不不同列列可以取取相同的的數(shù)據(jù)類類型。②關(guān)系系中的列列又稱為為屬性，，并賦予予屬性名名。不同同列的屬屬性名不不同。③列的的次序可可以任意意交換。。④任意意兩個元元組不能能完全相相同。⑤行的的次序可可以任意意交換。。⑥列具具有原子子性，即即每一列列值是不不可分的的數(shù)據(jù)項(xiàng)項(xiàng)12/31/20224.關(guān)關(guān)系模式式關(guān)系模式式是對關(guān)關(guān)系的描描述。一個關(guān)系系模式是是一個五五元組。。可表示示為R(U,D,DOM,F)其中R為關(guān)關(guān)系名，U為屬性名名集合，D為屬性組組U中屬性性所來自的的域，DOM為屬性性向域的映映象集合，，F(xiàn)為屬性性間數(shù)據(jù)的的依賴關(guān)系系集合。5.關(guān)系系數(shù)據(jù)庫在關(guān)系模型型中，實(shí)體體以及實(shí)體體間的聯(lián)系系都是用關(guān)關(guān)系來表示示。在一個個給定應(yīng)用用中，所有有實(shí)體及實(shí)實(shí)體之間聯(lián)聯(lián)系的關(guān)系系的集合構(gòu)構(gòu)成一個關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)庫庫。四．關(guān)系的的完整型1.實(shí)體體完整性實(shí)體完整性性規(guī)則：若若屬性A是是基本關(guān)系系R的主屬屬性，則屬屬性A不能能取空值。。2.參參照完整性性定義設(shè)設(shè)F是是基本關(guān)系系R的一個個或一組屬屬性，但不不是關(guān)系R的碼，，如果F與基本本關(guān)系S的主碼碼Ks相相對應(yīng)，，則稱F是基本本關(guān)系R的外碼碼，并稱基基本關(guān)系R為參參照關(guān)系，，基本關(guān)系系S為被被參照關(guān)系系。12/31/2022參照完整性性規(guī)則：若若屬性或?qū)賹傩越MF是基本本關(guān)系R的外碼碼，它與基基本關(guān)系S的主主碼Ks相對應(yīng)應(yīng)，則對于于R中中每個元組組在F上上的值必必須為：或者取空值值（F的的每個屬屬性值均為為空值）；；或者等于S中某某個元組的的主碼值。。3.用用戶定義的的完整性用戶定義的的完整性是是針對某一一具體關(guān)系系數(shù)據(jù)庫的的約束條件件，它反映映某一具體體應(yīng)用所涉涉及的數(shù)據(jù)據(jù)必須滿足足的語義要要求。例如：某某個屬性的的取值不能能為空；某個屬性的的取值范圍圍在0~100之間間。12/31/20224.2關(guān)關(guān)系代數(shù)數(shù)1.關(guān)關(guān)系代數(shù)運(yùn)運(yùn)算符12/31/2022幾個記號(1)設(shè)設(shè)關(guān)系模式式為R(A1,A2,……,An)。它它的一個關(guān)關(guān)系設(shè)為R。t∈∈R表示示t是是R的的一個元組組。t[Ai]則則表示元元組t中中相應(yīng)于于屬性Ai的一一個分量。。(2)設(shè)A={Ai1,Ai2,…,Aik}，其中Ai1,Ai2,…,Aik是是A1,A2,…,An中的的一部分，，則A稱稱為屬性性列。フA則表示示{A1,A2,…,An}中去掉掉{Ai1,Ai2,……,Aik}后后剩余的的屬性組。。t[A]=(t[Ai1],t[Ai2],……,t[Aik])表表示元組組t在在屬性列列A上上諸分量的的集合。(3)R為n目關(guān)關(guān)系，S為為m目關(guān)系系。稱為元組的的連接。它它是一個(n+m)列的的元組，前前n個個分量為R中的的一個n元組，，后m個個分量為為S中中的一個m元組組。3.傳傳統(tǒng)的集合合運(yùn)算（1）并（（Union）R∪S={t|t∈∈R∨t∈∈S}12/31/2022（2）差差（Difference））R－S={t|t∈∈R∧フt∈S}（3）交（（IntersectionReferentialintegrity）R∩S={t|t∈∈R∧t∈∈S}（4）廣廣義笛卡爾爾積（Extendedcartesianproduct）4.專門門的關(guān)系運(yùn)運(yùn)算專門的關(guān)系系運(yùn)算包括括選擇、投投影、連接接、除等。。（1）選擇擇（Selection）它是在關(guān)系系R中中選擇滿足足給定條件件的諸元組組.（2）投投影（Projection）關(guān)系R上的的投影是從從R中選擇擇出若干屬屬性列組成成新的關(guān)系系。記作：：ΠA(R)={t[A]|t∈R}12/31/2022（3）連連接（Join））它是從兩個個關(guān)系的笛笛卡爾積中中選取屬性性間滿足一一定條件的的元組.。。有兩種常用用的連接，，一種是等等值連接，，另一種是是自然連接接。θ為“＝””的連接運(yùn)運(yùn)算稱為等等值連接。。它是從關(guān)關(guān)系R與S的笛卡爾爾積中選取取A、B屬屬性值相等等的那些元元組。自然連接是一一種特殊的等等值連接。需需在等值連接接的結(jié)果中把把重復(fù)的屬性性去掉。一般的連接操操作是從行的的角度進(jìn)行運(yùn)運(yùn)算。但自然然連接還需要要取消了重復(fù)復(fù)列，所以是是同時從行和和列的角度進(jìn)進(jìn)行運(yùn)算。12/31/20224.3關(guān)關(guān)系系演算算關(guān)系演演算是是以數(shù)數(shù)理邏邏輯中中的謂謂詞演演算為為基礎(chǔ)礎(chǔ)的。。按謂謂詞變變元的的不同同，關(guān)關(guān)系演演算可可分為為元組組關(guān)系系演算算和域域關(guān)系系演算算。以下以以ALPHA語語言為為例，，介紹紹元組組關(guān)系系演算算的思思想。。1.元元組關(guān)關(guān)系演演算ALPHAALPHA語言言主要要有GET、PUT、HOLD、、UPDATE、DELETE、、DROP六條條語句句。語句的的基本本格式式是：：操作語語句工工作空空間名名（表表達(dá)式式）：：操操作條條件其中表表達(dá)式式用于于指定定語句句的操操作對對象，，它可可以是是關(guān)系系名或或?qū)傩孕悦?。。操作作條件件是一一個邏邏輯表表達(dá)式式，用用于將將操作作對象象限定定在滿滿足條條件的的元組組中。。2、檢檢索索操作作：：用GET語句句實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。3、更更新新操作作(1)修修改操操作修改操操作用用UPDATE語句句實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。(2)插插入操操作插入操操作用用PUT語語句實(shí)實(shí)現(xiàn)。。(3)刪刪除刪除操操作用用DELETE語句句實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。回首頁頁12/31/2022第5章章關(guān)關(guān)系數(shù)數(shù)據(jù)庫庫標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)語言言SQL5.1SQL概概述1.SQL的的特點(diǎn)點(diǎn)（1））綜合合統(tǒng)一一SQL語言言集DDL、DML、DCL的于于一體體，包包括定定義關(guān)關(guān)系模模式、、錄入入數(shù)據(jù)據(jù)、建建立數(shù)數(shù)據(jù)庫庫、查查詢、、更新新、維維護(hù)、、數(shù)據(jù)據(jù)庫重重構(gòu)、、數(shù)據(jù)據(jù)庫安安全性性控制制等一一系列列功能能。（2））非非過過程程化化用戶戶無無需需了了解解存存取取路路徑徑，，用用戶戶只只需需提提出出““做做什什么么””，，而而不不必必指指明明““怎怎么么做做””。。存存取取路路徑徑的的選選擇擇以以及及SQL語語句句的的操操作作過過程程由由系系統(tǒng)統(tǒng)自自動動完完成成。。（3））面面向向集集合合的的操操作作方方式式SQL語語言言采采用用集集合合操操作作方方式式，，不不僅僅查查找找結(jié)結(jié)果果可可以以是是元元組組的的集集合合。。（4））以以同同一一種種語語法法結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)提提供供兩兩種種使使用用方方式式SQL語語言言可可采采用用交交互互式式和和嵌嵌入入式式兩兩種種使使用用方方式式。。（5））語語言言簡簡潔潔SQL語語言功能能強(qiáng)，語語言簡潔潔。12/31/20222.SQL語言言的基基本概概念SQL語言言支持持關(guān)系系數(shù)據(jù)據(jù)庫三三級模模式結(jié)結(jié)構(gòu)。。外模模式對對應(yīng)于于視圖圖和部部分基基本表表，模模式對對應(yīng)于于基本本表，，內(nèi)模模式對對應(yīng)于于存儲儲文件件?；颈肀硎潜颈旧愍?dú)獨(dú)立存存在的的表，，在SQL中一一個關(guān)關(guān)系就就對應(yīng)應(yīng)一個個表。。一個存存儲文文件中中可有有多個個基本本表。。存儲文文件的的邏輯輯結(jié)構(gòu)構(gòu)組成成了關(guān)關(guān)系數(shù)數(shù)據(jù)庫庫的內(nèi)內(nèi)模式式。存存儲文文件的的物理理文件件結(jié)構(gòu)構(gòu)是任任意的的。視圖是是從基基本表表或其其他視視圖中中導(dǎo)出出的表表，它它不獨(dú)獨(dú)立存存儲在在數(shù)據(jù)據(jù)庫中中，數(shù)數(shù)據(jù)庫庫只存存放視視圖的的定義義，因因此視視圖是是一個個虛表表。12/31/20225.2數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)定義義1.定義基基本表CREATETABLE<表名>(<列名><數(shù)據(jù)類類型>[列級完整整性約束條條件][，<列名名><數(shù)數(shù)據(jù)類型>[列級級完整性約約束條件]...)[,<表級級完整性約約束條件>];建表時可定定義完整性性約束條件件，當(dāng)用戶戶操作表中中數(shù)據(jù)時系系統(tǒng)自動檢查該操作作是否違背背這些完整整性約束條條件。如果完整性性約束條件件涉及多個個屬性列，，則必須定定義在表級級上，否則既可以以定義在列列級也可以以定義在表表級。2.修改基基本表ALTERTABLE<表名>[ADD<新列名名><數(shù)據(jù)據(jù)類型>[完整性約約束]][DROP<完整性性約束名><完整性性約束名>][MODIFY<列列名><數(shù)據(jù)類型型><數(shù)據(jù)據(jù)類型>];ADD子句句用于增加加新列和新新的完整性性約束條件件，DROP子句用用于刪除指指定的完整整性約束條條件，MODIFY子句用于于修改原有有的列定義義。12/31/20223.刪刪除基本表表DROPTABLE<表名名>基本表定義義一旦刪除除，表中的的數(shù)據(jù)、在在此表上建建立的索引引都將自動動被刪除掉掉，而建立立在此表上上的視圖雖雖仍然保留留，但已無無法引用。。4.建立索索引CREATE[UNIQUE][CLUSTER]INDEX<索引名>ON<表表名>(<列名>[<次序序>][,<列名名>[<次次序>]]...);索引可以建建在表的一一列或多列列上?？稍谠诿總€<列列名>后面面指定索索引值的排列列次序。ASC表示示升序，DESC表表示降序，，缺省值為為ASC。。UNIQUE表明建建唯一性索索引。CLUSTER表示示建聚簇索索引。所謂謂聚簇索引引是指索引引項(xiàng)的順序序與表中記錄的物物理順序一一致的索引引。5.刪除索索引DROPINDEX<索引引名>;12/31/20225.3查查詢SELECT[ALL|DISTINCT]<目標(biāo)列列表達(dá)式>[,<目目標(biāo)列表達(dá)達(dá)式>]...FROM<表名或或視圖名>[,<表表名或視圖圖名>]...[WHERE<條條件表達(dá)式式>][GROUPBY<列名名1>[HAVING<條條件表達(dá)式式>]][ORDERBY<列名名2>[ASC|DESC]];·SELECT語句句的含義：：根據(jù)WHERE子子句的條件件表達(dá)式，，從FROM子句指定的的基本表或或視圖中找找出滿足條條件的元組組，再按SELECT子句中的目標(biāo)列列表達(dá)式，，選出元組組中的屬性性值形成結(jié)結(jié)果表?！と绻蠫ROUP子句，則則將結(jié)果按按<列名1>的值進(jìn)進(jìn)行分組，，該屬性列值相等等的元組為為一個組，，每個組產(chǎn)產(chǎn)生結(jié)果表表中的一條條記錄?！と绻鸊ROUP子子句帶HAVING短語，則則只有滿足足指定條件件的組才予輸出?！と绻蠴RDER子句，則則結(jié)果表還還要按<列列名2>的的值的升序序或降序排序。12/31/20221.單表表查詢（1）查查詢指定列列例1查詢詢?nèi)w學(xué)生生的學(xué)號與與姓名SELECTSno,SnameFROMStudent;（2）查查詢?nèi)苛辛欣?查詢詢?nèi)w學(xué)生生的詳細(xì)記記錄SELECT*FROMStudent;（3）消消除取值重重復(fù)的行例6查所所有選修過過課的學(xué)生生的學(xué)號SELECTdistinctSnoFROMSC;（4）查查詢滿足條條件的元組組查詢滿足指指定條件的的元組可以以通過WHERE子子句實(shí)現(xiàn)。。WHERE子句常常用的查詢詢條件如表表:12/31/202212/31/2022(5)對對查查詢詢結(jié)結(jié)果果排排序序例查查詢詢選選修修了了3號號課課程程的的學(xué)學(xué)生生的的學(xué)學(xué)號號及及其其成成績績，，查查詢詢結(jié)結(jié)果果按按分分?jǐn)?shù)數(shù)的的降降序序排排列列SELECTSno,GradeFROMSCWHERECno=’’3'GROUPBYGradeDESC;(6)使使用集集函數(shù)數(shù)COUNT([DISTINCT|ALL]*)統(tǒng)統(tǒng)計(jì)計(jì)元組組個數(shù)數(shù)COUNT([DISTINCT|ALL]<列列名>)統(tǒng)統(tǒng)計(jì)計(jì)一列列中值值的個個數(shù)SUM([DISTINCT|ALL]<列列名>)計(jì)計(jì)算算一列列值的的總和和AVG([DISTINCT|ALL]<列列名>)計(jì)計(jì)算算一列列值的的平均均值MAX([DISTINCT|ALL]<列列名>)求求一列列值中中的最最大值值MIN([DISTINCT|ALL]<列列名>)求求一一列值值中的的最小小值例查查詢學(xué)學(xué)習(xí)1號課課程的的學(xué)生生最高高分?jǐn)?shù)數(shù)SELECTMAX(Grade)FROMSCWHERECno='1';(7)對對查詢詢結(jié)果果分組組GROUPBY子子句可可以將將查詢詢結(jié)果果表的的各行行按一一列或或多列列取值值相等等的原原則進(jìn)進(jìn)行分分組。。12/31/20222.連連接接查查詢詢?nèi)粢灰粋€個查查詢詢同同時時涉涉及及兩兩個個以以上上的的表表，，則則稱稱之之為為連連接接查查詢詢。。連連接接查查詢詢主主要要包包括括等等值值連連接接、、非非等等值值連連接接查查詢詢、、自自身身連連接接查查詢詢（（自自身身連連接接））、、外外連連接接查查詢詢（（外外連連接接））和和復(fù)復(fù)合合條條件件連連接接查查詢詢（（復(fù)復(fù)合合條條件件連連接接））。。(1)等等值與與非等值值連接查查詢用來連接接兩個表表的條件件稱為連連接條件件，其一一般格式式為：[<表名名1>.]<列列名1><比比較運(yùn)算算符>[<表表名2>.]<列名2>其中比較較運(yùn)算符符主要有有：=、、>、<、>=、<=、!=<=、、!=此外連接接謂詞詞詞還可以以使用下下面形式式：[<表名名1>.]<列列名1>BETWEEN[<表名2>.]<列名名2>AND[<表名2>.]<列名名3>當(dāng)連接運(yùn)運(yùn)算符為為=時，，稱為等等值連接接。使用用其它運(yùn)運(yùn)算符稱稱為非等等值連接接。連接謂詞詞中的列列名稱為為連接字字段。連連接條件件中的各各連接字字段類型型必須是是可比的的。12/31/2022(2)自自身連連接連接操作作不僅可可以在兩兩個表之之間進(jìn)行行，也可可以是一一個表與與其自己己進(jìn)行連連接，這這種連接接稱為表表的自身身連接。。(3)外外連連接在通常的的連接操操作中，，只有滿滿足連接接條件的的元組才才能作為為結(jié)果輸輸出。有有時我們們想以Student表表為主體體列出每每個學(xué)生生的基本本情況及及其選課課情況，，若某個個學(xué)生沒沒有選課課，則只只輸出其其基本情情況信息息，其選選課信息息為空值值即可，，這時就就需要使使用外連連接（OuterJoin）。外外連接的的運(yùn)算符符通常為為*。。有的關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)據(jù)庫中也也用+。。回首頁12/31/2022第7章關(guān)關(guān)系數(shù)數(shù)據(jù)庫設(shè)設(shè)計(jì)理論論7.1函函數(shù)依依賴1.關(guān)關(guān)系模模式中中的數(shù)數(shù)據(jù)依依賴一個關(guān)關(guān)系模模式應(yīng)應(yīng)當(dāng)是是一個個五元元組。。R（U,D,DOM,F））R是關(guān)關(guān)系名名；U是是一組組屬性性；D是屬屬性組組U中中屬性性所來來自的的域；；DOM是屬性到到域的的映射射；F是屬屬性組組U上上的一一組數(shù)數(shù)據(jù)依依賴關(guān)關(guān)系的的集合合。屬屬性間間數(shù)據(jù)據(jù)的依依賴關(guān)關(guān)系集集合F實(shí)實(shí)際際上是是描述述關(guān)系系的元元組定定義，，限定定組成成關(guān)系系的各各個元組必必須滿滿足的的完整整型約約束條條件。。在實(shí)實(shí)際應(yīng)應(yīng)用中中，這這些約約束或或者通通過對對屬性性的取值值范圍圍限定定，或或者通通過屬屬性間間的相相互關(guān)關(guān)連反反映出出來。。后后者稱稱為數(shù)數(shù)據(jù)依依，這是數(shù)數(shù)據(jù)庫庫模式式設(shè)計(jì)計(jì)的關(guān)關(guān)鍵。。由于D和DOM對模模式設(shè)設(shè)計(jì)關(guān)關(guān)系不不大,因此此我們們把關(guān)關(guān)系模模式看看作是是一個個三元組：：R〈U，，F(xiàn)〉〉當(dāng)且僅僅當(dāng)U上的的一個個關(guān)系系r滿滿足F時時，，r稱稱為為關(guān)系系模式式R〈〈U，，F(xiàn)〉〉的一一個關(guān)關(guān)系。。12/31/20222.數(shù)據(jù)依依賴對關(guān)系系模式的影影響數(shù)據(jù)依賴是是通過一個個關(guān)系中屬屬性間值的的相等與否否體現(xiàn)出來來的數(shù)據(jù)間間的相互關(guān)關(guān)系。它是是現(xiàn)實(shí)世界界屬性間相相互聯(lián)系的的抽象,是是數(shù)據(jù)內(nèi)在在的性質(zhì),是語義的的體現(xiàn)?，F(xiàn)現(xiàn)在人們已已經(jīng)提出了了許多種類類型的數(shù)據(jù)據(jù)依賴,其其中最重要要一個數(shù)據(jù)據(jù)依賴是：：函數(shù)依賴(FunctionalDependency簡記為FD)函數(shù)依賴極為為普遍地存在在于現(xiàn)實(shí)生活活中。如學(xué)生關(guān)系，，可有學(xué)號(SNO)，，姓名(SNAME)，，系名(SDEPT)等等幾個屬性。。由于一個學(xué)號號只對應(yīng)一個個學(xué)生，一個個學(xué)生只在一一個系學(xué)習(xí)。。因而當(dāng)“學(xué)學(xué)號”值確定定之后,姓名名和該生所在在系的值也就就被唯一地確確定了。3.有關(guān)概念念（1）函數(shù)依依賴定義設(shè)設(shè)R(U)是是屬性集U上上的關(guān)系模式式。X,Y是是U的子集。。若對于R(U)的任意意一個可能的的關(guān)系r，r中不可能存存在兩個元組組在X上的屬屬性值相等,而在Y上的的屬性值不等等,則稱X函函數(shù)確定Y或或Y函數(shù)依賴賴于X，記作作X→Y?！と鬤→Y,則X叫做決決定因素(Determinant)?！と鬤→Y，，Y→X，則則記作X←→→Y。12/31/2022（2）平凡的的函數(shù)依賴與與非平凡的函函數(shù)依賴定義在關(guān)關(guān)系模式R(U)中，對對U中的子集集X，Y，如如果X→Y，，但YX，則稱X→→Y是非平凡凡的函數(shù)依賴賴。若YX，則則稱X→Y是是平凡的函數(shù)數(shù)依賴。對于任一關(guān)系系模式，平凡凡的函數(shù)依賴賴都是必然存存在的。（3）完全函函數(shù)依賴與部部分函數(shù)依賴賴定義在在R(U)中中,如果X→→Y，并且對對于X的任何何一個真子集集X',都都有X'→→Y,則稱稱Y對X完全全函數(shù)依賴,記作:XY。。若X→Y,但但Y不完全函函數(shù)依賴于X,則稱Y對對X部分函數(shù)數(shù)依賴,記作作XY（4）傳遞依依賴定義在在R(U)中中,如果X→→Y,Y→→Z，且(YX)，，Y→X,則稱Z對X傳遞函函數(shù)依賴。在關(guān)系Std(Sno,Sdept,Mname)中，有有Sno→SdeptSdept→→MnameMname傳傳遞依賴Sno。（5）碼定定義設(shè)K為R〈U，，F(xiàn)〉中的屬屬性或?qū)傩越M組合，若KU，則則稱K為R的的一個候選碼碼。若R中有有多個候選碼碼，則選定其其中的一個作作為主碼。。。12/31/20227.2范式式范式是滿足一一定函數(shù)依賴賴的關(guān)系模式式的集合。目前主要有多多種范式：第第一范式、第第二范式、第第三范式、BC范式等。。滿足最低要要求的的叫第第一范式，簡簡稱1NF。。在第一范式式基礎(chǔ)上進(jìn)一一步碼組一些些要求的為第第二范式，簡簡稱2NF。。其余以次類類推。1NF2NF3NFBCNF1.第一范式式（1NF））定義如果果一個關(guān)系模模式R的所有有屬性都是不不可分的基本本數(shù)據(jù)項(xiàng)，則則R∈1NF。SLC（Sno,Sdept,Sloc,Cno,Grade）∈∈1NF不滿足1NF的數(shù)據(jù)庫模模式不能稱為為關(guān)系數(shù)據(jù)庫庫。2.第二范式式（2NF））定義若R∈lNF,且每一個非非主屬性完全全函數(shù)依賴于于碼,則R∈∈2NF。3.第三范式式（3NF））定義關(guān)系系模式R〈〈U,F〉中中若不存在侯侯選碼X、屬屬性組Y及非非主屬性Z(ZY)，使得X→→Y，Y→→Z和（Y→X））成立，則R∈3NF。。上述定義義說明，，若R∈∈3NF，則每每一個非非主屬性性既不部部分依賴賴于碼也也不傳遞遞依賴于于碼。12/31/20227.3關(guān)關(guān)系模模式的規(guī)規(guī)范化一個關(guān)系系只要其其分量都都是不可可分的數(shù)數(shù)據(jù)項(xiàng)，，它就是是規(guī)范化化的關(guān)，，但這是最最基本的的規(guī)范化化。規(guī)范范化程度度有多個個個級別別，一個個低一級級范式的關(guān)系系模式，，通過分分解可以以轉(zhuǎn)換為為若干高高一級范范式的關(guān)關(guān)系模式式集合，這種種過程就就叫關(guān)系系模式的的規(guī)范化化。1.關(guān)系系模式規(guī)規(guī)范化的的步驟規(guī)范化程程度過低低的關(guān)系系可能會會存在插插入異常常、刪除除異常、、修改復(fù)復(fù)雜和數(shù)數(shù)據(jù)冗余余等問題題，需要要對其進(jìn)進(jìn)行規(guī)范范化，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成高高級范式式。但在在現(xiàn)實(shí)世世界中，，設(shè)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)庫模模式結(jié)構(gòu)構(gòu)時，應(yīng)應(yīng)對用戶戶需要做做進(jìn)一步步的分析析，確定定一個合合適的模模式。2.關(guān)系系模式的的分解關(guān)系模式式的分解解必須保保證分解解后的關(guān)關(guān)系模式式與原關(guān)關(guān)系模式式等價。。設(shè)關(guān)系模模式R〈〈U，F(xiàn)〉被分分解為若若干關(guān)系系模式R1〈U1，F(xiàn)1〉、、R2〈U2，F(xiàn)2〉,……,Rn〈Un，F(xiàn)n〉若R與R1，R2，。。。。，，Rn的自然然連接的的結(jié)果相相等，則則稱關(guān)系系R的這這個分解解具有無無損連接接性。具有無損損連接性性的分解解才能保保證不丟丟失信息息后首頁12/31/2022第8章數(shù)數(shù)據(jù)庫保保護(hù)8.1安安全性性計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)安全全性，是是指為計(jì)計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)建立立和采取取的各種種安全保保護(hù)措施施，以保保護(hù)計(jì)算算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)中的硬硬件、軟軟件及數(shù)數(shù)據(jù)，防防止其因因偶然或或惡意的的原因使使系統(tǒng)遭遭到破壞壞，數(shù)據(jù)據(jù)遭到更更改或泄泄露等。。計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)的安安全性問問題可分分為三大大類，即即：技術(shù)術(shù)安全類類、管理理安全類類和政策策法律類類。（1）技技術(shù)安全全是指計(jì)算算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)中采用用具有一一定安全全性的硬硬件、軟軟件來實(shí)實(shí)現(xiàn)對計(jì)計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)及其其所存數(shù)數(shù)據(jù)的安安全保護(hù)護(hù)，當(dāng)計(jì)計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)受到到無意或或惡意的的攻擊時時仍能保保證系統(tǒng)統(tǒng)正常運(yùn)運(yùn)行，保保證系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)的數(shù)數(shù)據(jù)不增增加、不不丟失、、不泄露露。（2）管管理安全全技術(shù)安全全之外的的，諸如如軟硬件件意外故故障、場場地的意意外事故故、管理理不善導(dǎo)導(dǎo)致的計(jì)計(jì)算機(jī)設(shè)設(shè)備和數(shù)數(shù)據(jù)介質(zhì)質(zhì)的物理理破壞、、丟失等等安全問問題，視視為管理理安全。。（3）政政策法律律類則指政府府部門建建立的有有關(guān)計(jì)算算機(jī)犯罪罪、數(shù)據(jù)據(jù)安全保保密的法法律道德德準(zhǔn)則和和政策法法規(guī)、法法令。12/31/2022安全性控控制的一一般方法法（1））用戶戶標(biāo)識識和鑒鑒別（2））存取取控制制（3））定義義視圖圖（4））審計(jì)計(jì)（5））數(shù)據(jù)據(jù)加密密8.2完完整性性數(shù)據(jù)庫庫的完完整性性是指指數(shù)據(jù)據(jù)的正正確性性和相相容性性。數(shù)數(shù)據(jù)庫庫是否否具備備完整性性關(guān)系系到數(shù)數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)統(tǒng)能否否真實(shí)實(shí)地反反映現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世世界，，因此此維護(hù)護(hù)數(shù)據(jù)據(jù)庫的完整性性是非常重重要的。1.完整性性約束條件件第一類靜靜態(tài)列級級約束靜態(tài)列級約約束是對一一個列的取取值域的