信息技術基礎學習目的·了解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的產(chǎn)生背景和系統(tǒng)構成要素

·掌握數(shù)據(jù)庫概念模型

·掌握關系型數(shù)據(jù)模型規(guī)范要求和方法內(nèi)容提要·介紹數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)產(chǎn)生背景和構成

·數(shù)據(jù)庫設計的主要內(nèi)容

·介紹三個世界的關系

·E－R模型的概念及構造方法

·數(shù)據(jù)模型的概念及關系型數(shù)據(jù)模型的規(guī)范化方法數(shù)據(jù)庫：即相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)集合（database）特點:(1)數(shù)據(jù)結構化(2)數(shù)據(jù)冗余小,易擴充(3)便于統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)處理過程信息數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)：管理數(shù)據(jù)庫的軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）：具有管理數(shù)據(jù)庫功能的計算機系統(tǒng)。包括數(shù)據(jù)庫（DB），數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）和數(shù)據(jù)庫管理人員（DBA）三部分。應用程序1應用程序2應用程序n數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS數(shù)據(jù)庫ＤＢ數(shù)據(jù)庫管理員DBA數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點（1）數(shù)據(jù)的獨立性（2）數(shù)據(jù)的共享性（3）可修改和可擴充性（4）統(tǒng)一管理與控制（5）安全與保密性數(shù)據(jù)庫的類型：根據(jù)計算機組織存儲數(shù)據(jù)方式分為三種，層次模型、網(wǎng)狀模型和關系模型。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型關系數(shù)據(jù)模型關系數(shù)據(jù)模型屬性與域域即屬性的取值范圍。關系與元組關系：具有相同性質(zhì)的記錄的集合，可用一張二維表來表示。元組即二維表的行，也稱為記錄。屬性又稱為列、字段。關鍵字：在關系中某一屬性能唯一決定其他所有屬性的值，則此屬性稱為關鍵字。一個關系中應至少有一個關鍵字。如圖：付款關系二維表

數(shù)據(jù)庫技術數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）是一組計算機程序，控制組織和用戶的數(shù)據(jù)庫的生成、維護和使用其四種功能如下圖：

數(shù)據(jù)庫管理操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應用程序數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)字典（1）數(shù)據(jù)庫開發(fā)DBMS允許數(shù)據(jù)庫管理員（databaseadministrator,DBA）對整個組織的數(shù)據(jù)庫開發(fā)予以控制。（2）數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典：DBA把信息分類后，儲存在一個專用的數(shù)據(jù)定義和說明的數(shù)據(jù)庫中，這個數(shù)據(jù)庫稱為數(shù)據(jù)字典。（3）數(shù)據(jù)庫查詢主要的查詢語言；A結構化查詢語言（structuredquerylanguage,SQL）其基本格式：select……from……whereSelect后面寫出要查找的數(shù)據(jù)字段From后接所選文件或表Where后接查找時所限定的條件B取樣查詢（querybyexample,QBE）它可以把一個或數(shù)個文件中的每一個字段都顯示出來，然后由用戶進行選擇。（4）數(shù)據(jù)庫維護（3）應用與開發(fā)數(shù)據(jù)庫的類型1企業(yè)數(shù)據(jù)庫的種類（1）操作數(shù)據(jù)庫又稱業(yè)務數(shù)據(jù)庫，它含有支持組織業(yè)務的詳細數(shù)據(jù)（2）管理數(shù)據(jù)庫它含有組織內(nèi)部關鍵性的管理數(shù)據(jù)。又稱信息庫。（3）信息倉庫（4）分布式數(shù)據(jù)庫（5）用戶數(shù)據(jù)庫（6）外部數(shù)據(jù)庫文本數(shù)據(jù)庫多媒體數(shù)據(jù)庫

終端用戶工作站數(shù)據(jù)庫服務器聯(lián)機的外部數(shù)據(jù)庫組織的操作數(shù)據(jù)庫組織的管理數(shù)據(jù)庫終端用戶數(shù)據(jù)庫信息倉庫分布式數(shù)據(jù)庫三數(shù)據(jù)庫的組織結構三級結構：內(nèi)層（內(nèi)模式）、中間層（模式）和外層（外模式）模式：即數(shù)據(jù)模型。它是一種對數(shù)據(jù)庫組織的全局邏輯觀點，發(fā)映企業(yè)數(shù)據(jù)庫的整體組織和邏輯結構。外模式：是數(shù)據(jù)的外層，也是和用戶相聯(lián)系一層。它是面向用戶的邏輯組織。內(nèi)模式：又稱數(shù)據(jù)的存儲模式，具體描述可數(shù)據(jù)如何組織并存入外部存儲器上。

用戶A1工作區(qū)用戶A2工作區(qū)用戶B工作區(qū)外模式A（子模式A）外模式B（子模式B）概念模型（模式）物理模型內(nèi)模式DBMSOS子模式/概念映射A子模式/概念模式映射B模式/內(nèi)模式映射以上幾種模式中，只有內(nèi)模式是真正儲存數(shù)據(jù)的模式與外模式只是一種邏輯性表示數(shù)據(jù)的方法，而外模式是根據(jù)用戶需求，將數(shù)據(jù)以邏輯方式組織起來，并顯示用戶面前。數(shù)據(jù)存取過程如運行應用程序A到某一位置，需要讀取數(shù)據(jù)庫中的一個數(shù)據(jù)記錄，由此而引起的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的活動如下：

應用程序A用戶工作區(qū)狀態(tài)碼應用程序A的子模式1系統(tǒng)緩沖區(qū)DBMS概念模式數(shù)據(jù)庫OS物理數(shù)據(jù)庫描述12345678910111程序A向DBMS發(fā)出讀取一個記錄的命令，命令中要給出記錄類型名及要讀取記錄的關鍵字的值2DBMS分析命令，并取出程序A所對應的子模式1從中找出有關記錄的數(shù)據(jù)庫描述。3DBMS取出概念模式，根據(jù)子模式和概念模式之間的映射定義，決定應讀入哪些模式記錄4DBMS查看物理模式，決定從哪臺設備，用什么方式讀取哪個或哪些物理記錄。5DBMS根據(jù)結果，向OS發(fā)出執(zhí)行讀取物理記錄的命令6OS執(zhí)行讀命令7OS將所讀物理記錄從外存儲器送到系統(tǒng)緩沖區(qū)程序實現(xiàn)存取，因而對用戶是透明的，面向用戶的是數(shù)據(jù)的邏輯組織形式。8DBMS根據(jù)概念模式，子模式導出程序A所要讀取的邏輯記錄9DBMS將數(shù)據(jù)從系統(tǒng)緩沖區(qū)傳送到程序A的用戶工作區(qū)10DBMS向用戶程序A傳送命令執(zhí)行情況的狀態(tài)信息11程序A使用工作區(qū)中的數(shù)據(jù)，并繼續(xù)運行

五數(shù)據(jù)庫設計（1）信息的轉換將外部信息轉化為計算機內(nèi)部的數(shù)據(jù)，需經(jīng)以下幾個不同的狀態(tài)：現(xiàn)實世界認識選擇描述信息世界客觀事物類：事物相關性質(zhì)集合人實體實體集合及實體聯(lián)系相關屬性集合加工、轉換數(shù)文件據(jù)記錄庫相關數(shù)據(jù)項集合加工轉換存儲結構二進制數(shù)據(jù)集合三個不同世界術語對照表客觀世界信息世界數(shù)據(jù)世界組織（事物及其聯(lián)系）實體及其聯(lián)系數(shù)據(jù)庫事物類（總體）實體集文件事物（對象，個體）實體記錄特性（性質(zhì)）屬性數(shù)據(jù)項

（2）E－R信息模型的設計E－R方法是entity-relationshipapproach的簡稱，稱之為實體－聯(lián)系方法，簡機E－R方法。它用圖形表示信息世界中的實體、屬性、關系的模型。E－R圖圖中包括：實體、屬性和聯(lián)系三種基本因素。實體用方框表示聯(lián)系用菱形框表示屬性用橢圓表示框內(nèi)填入相應的實體名、聯(lián)系名及屬性名。

廠長號姓名年齡廠長管理工廠廠號廠名地點11倉庫號地點面積倉庫存放產(chǎn)品貨號品名價格1

n

學號姓名性別助學金學生學習課程課程號課程名學時數(shù)m

n如圖：物資入庫管理E－R圖

2如何設計E－R圖我們可根據(jù)E－R圖，結合具體DBMS所提供的數(shù)據(jù)庫模型類型，再演變?yōu)镈BMS所能支持的數(shù)據(jù)模型。如：某企業(yè)的信息系統(tǒng)，要求適應以下不同用戶的應用要求：人事科處理職工檔案，供應科處理采購業(yè)務，生產(chǎn)科處理產(chǎn)品組裝業(yè)務，總務科處理倉儲業(yè)務。根據(jù)要求，E－R圖如下：

部門職工 職工從屬領導承包產(chǎn)品職工供應商產(chǎn)品供應使用產(chǎn)品零部件材料零部件產(chǎn)品裝配組裝倉庫零部件材料保存存放產(chǎn)品產(chǎn)品

m

m

m

m

m

mnnnnnnn1n11nk人事科供應商生產(chǎn)科總務科現(xiàn)在需要對各局部E-R圖加以綜合，產(chǎn)生總體E-R圖，綜合后的總體E-R圖如圖：部門從屬領導職工參加承包產(chǎn)品供應商供應零部件組裝裝配保管倉庫合同消耗材料存放111nnnnnnnnnnnmmmmmmkn綜合后的E-R圖注意問題：1在綜合中，同一實體只出現(xiàn)一次2總體E－R圖中并未反映“產(chǎn)品”與“材料”之間的聯(lián)系，因為這種聯(lián)系是多余的，它可以從“零件”所“消耗”的“材料”這個聯(lián)系中推導出來。3從E－R圖導出關系數(shù)據(jù)模型重點是掌握由E－R圖轉換為關系數(shù)據(jù)模型AE－R圖中每個實體，都相應地轉化為一個關系，該關系應包括對應實體的全部屬性，并應根據(jù)該關系表達的語義確定出關鍵字，因為關系中的關鍵字屬性是實現(xiàn)不同關系聯(lián)系的主要手段。B對于E－R圖中聯(lián)系，要根據(jù)聯(lián)系方式的不同，采取不同的手段以使被它聯(lián)系的實體所對應的關系彼此實現(xiàn)某種聯(lián)系。具體方法：如果兩實體間是1：n聯(lián)系（一對多的關系），就將1方的關鍵字納入n方實體對應的關系中作為外部關鍵字，同時把聯(lián)系的屬性也一并納入n方的關系中。如前圖對應的關系數(shù)據(jù)模型為：倉庫（倉庫號，地點，面積）產(chǎn)品（貨號，品名，價格，倉庫號，數(shù)量）如果兩實體間是M:N聯(lián)系（一對多），則需要對聯(lián)系單獨建立一個關系，如果聯(lián)系有屬性，也要歸入這個關系中。如前圖對應的關系數(shù)據(jù)模型入下：學生（學號，姓名，性別，助學金）

課程（課程號，課程名，學時數(shù)）學習（學號，課程號，成績）3如果兩個實體間是1：1（一對一）聯(lián)系，如前圖，表示“工廠”與“廠長”兩實體間聯(lián)系，聯(lián)系本身并無屬性，轉換時只要在“工廠”的關系中增加“廠長”的關鍵字作為屬性項，就能實現(xiàn)彼此的1:1聯(lián)系。

廠長（廠長號，廠號，姓名，年齡）工廠（廠號，廠名，地點）或廠長（廠長號，姓名，年齡）工廠（廠號，廠長號，廠名，地點）問題：1什么是E－R圖？如何設計E－R圖設計關系數(shù)據(jù)庫的概念模式？2試設計一個學校信息系統(tǒng)的E－R圖。關系的規(guī)范化規(guī)范化理論研究關系模式中各屬性之間的依賴關系及其對關系模式性能的影響，探討關系模式應該具備的性質(zhì)和設計方法。(一）第一范式(lNF)

屬于第一范式的關系應滿足的基本條件是元組中的每一個分量都必須是不可分割的數(shù)據(jù)項。即屬性值唯一。如圖：第一范式（二）第二范式(2NF)所謂第二范式，指的是這種關系不僅滿足第一范式，而且所有非主屬性完全依賴于其主碼即一個關系有多個關鍵字。

如圖：第二范式(三）第三范式(3NF)所謂第三范式，指的是這種關系不僅滿足第二范式，而且它的任何一個非主屬性都不傳遞依賴于任何主關鍵字。

如圖：第三范式問題：數(shù)據(jù)庫有哪幾種形式，各有何優(yōu)缺點？簡述數(shù)據(jù)庫的三級結構和二級映射。案例：假設你正在經(jīng)營一家影碟出租商店，希望開發(fā)出一種屏幕報告幫助顧客挑選錄像帶。你已經(jīng)認識到人們是根據(jù)幾個特征來挑選影碟的：有的需要商店最新的影片，有的需要某個明星的影片，有的按照類型挑選，如西部片、恐怖片、科幻片、喜劇片、動作片等。有的人要求是這幾種特征的組合，如周星馳的喜劇片。設計一個數(shù)據(jù)庫，寫出其字段屬性，數(shù)據(jù)類型及關鍵字等內(nèi)容。應用系統(tǒng)分類信息系統(tǒng)的演變企業(yè)或組織中的信息系統(tǒng)在不斷地進行演變1950－1960數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)電子數(shù)據(jù)處理（electronicdataprocessing,EDP）業(yè)務處理（transactionprocessing,TP）記錄保存（recordkeeping）傳統(tǒng)的簿記應用1960－1970管理報告系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)（狹義）管理報告系統(tǒng)（m