第四章數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)第四章數(shù)據(jù)庫（系統(tǒng)）基礎(chǔ)4.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念（5個考點）4.2數(shù)據(jù)模型概念（6個考點）4.3關(guān)系代數(shù)及其運算規(guī)則（2個考點）4.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQL（3個考點）4.5數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計（3個考點）4.6數(shù)據(jù)庫管理與維護（3個考點）4.7練習(xí)題4.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念考點1、數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術(shù)發(fā)展的三個階段（１）人工管理階段

特點：數(shù)據(jù)由程序管理，不保存；不共享、冗余度大；不獨立，完全依賴于程序；無結(jié)構(gòu)。（２）文件系統(tǒng)階段

特點：數(shù)據(jù)由文件系統(tǒng)管理，可長期保存；共享性差、冗余度大；記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu)、整體無結(jié)構(gòu)；獨立性差、邏輯結(jié)構(gòu)的改變必須修改應(yīng)用程序。（３）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段

特點：數(shù)據(jù)由ＤＢＭＳ管理；共享性高；高度的物理獨立性和一定的邏輯獨立性；整體結(jié)構(gòu)化。4.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念考點2、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)（Ｄａｔａ）

描述事物的符號記錄。是信息的符號表示，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵或語義解釋。數(shù)據(jù)庫（ＤＢ）

存儲在計算機內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)集合。4.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念考點3、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點（１）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化

統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模式（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）、可按照多個應(yīng)用需要組織全局的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模式、每一個應(yīng)用都是全局模式中的一部分。（２）數(shù)據(jù)的高共享和低冗余性

數(shù)據(jù)集成性使得數(shù)據(jù)為多個應(yīng)用程序共享，共享有如下好處：降低數(shù)據(jù)的冗余度，節(jié)省存儲空間；避免數(shù)據(jù)間的不一致性；使系統(tǒng)易于擴充。（３）數(shù)據(jù)的獨立性

數(shù)據(jù)不依賴于應(yīng)用程序而獨立存在。數(shù)據(jù)獨立性又分物理獨立性和邏輯獨立性。（４）數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與控制１、數(shù)據(jù)完整性２、數(shù)據(jù)安全性３、并發(fā)控制4.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念１、數(shù)據(jù)完整性

保護存儲數(shù)據(jù)的完整。即保護數(shù)據(jù)項之間的結(jié)構(gòu)不受破壞，保持?jǐn)?shù)據(jù)的正確、有效、在不同副本中一致等。*破壞數(shù)據(jù)完整性的原因軟硬件故障、各類人員的錯誤和疏忽、并發(fā)操作控制不當(dāng)。２、數(shù)據(jù)安全性

數(shù)據(jù)庫中機密數(shù)據(jù)只能被指定的人員接觸，保證數(shù)據(jù)不被破壞，不遭到竊取。*保護策略1)用戶鑒別、口令證實、隨機數(shù)檢驗、指紋檢驗2)存取控制3)密碼變換4)日志監(jiān)視5)查詢路徑限制３、并發(fā)控制

同一系統(tǒng)中有多個事務(wù)或應(yīng)用并發(fā)的運行，兩個或兩個以上用戶并發(fā)地存取相同的數(shù)據(jù)，可能會導(dǎo)致與時間有關(guān)的錯誤，此時應(yīng)加以控制。4.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念考點4、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ＤＢＭＳ）

對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行組織、操作、維護、控制及保護和服務(wù)的一種系統(tǒng)軟件。數(shù)據(jù)庫管理員（ＤＢＡ）

對數(shù)據(jù)庫進行規(guī)劃、設(shè)計、維護、監(jiān)視的人員。*ＤＢＡ的主要工作

（１）數(shù)據(jù)庫設(shè)計（２）數(shù)據(jù)庫維護（３）改善系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)效率4.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念考點5、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（ＤＢＳ）

計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成。（常簡稱為數(shù)據(jù)庫）*ＤＢＳ的構(gòu)成（五個部分）計算機硬件、軟件、ＤＢ、ＤＢＭＳ、ＤＢＡ。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)（ＤＢＡＳ）

由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)＋應(yīng)用軟件＋應(yīng)用介面4.2數(shù)據(jù)模型考點1、數(shù)據(jù)模型的基本概念數(shù)據(jù)模型（數(shù)據(jù)的組織方式）

在數(shù)據(jù)庫中，用來抽象、表示和處理現(xiàn)實世界中數(shù)據(jù)和信息的工具。是現(xiàn)實世界的反映。分為兩個階段：客觀對象抽象概念模型轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)模型（某一ＤＢＭＳ支持的）*數(shù)據(jù)模型所描述的內(nèi)容有３個部分

（１）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（２）數(shù)據(jù)操作（３）數(shù)據(jù)約束

4.2數(shù)據(jù)模型考點2、Ｅ－Ｒ模型(Entity－Relationship實體聯(lián)系模型)Ｅ－Ｒ模型的基本概念

有效和自然地模似現(xiàn)實世界，給出數(shù)據(jù)的概念化結(jié)構(gòu)。該模型將現(xiàn)實世界的要求轉(zhuǎn)化成實體、聯(lián)系、屬性等幾個基本概念，以及它們間的兩種基本聯(lián)接關(guān)系，并且用圖形直觀地表示出來。

實體、屬性、碼、域、實體型、實體集、聯(lián)系（一對一、一對多、多對多）實體、屬性、聯(lián)系（教材P106）Ｅ－Ｒ模型的圖示法聯(lián)接實體屬性聯(lián)系學(xué)生學(xué)號學(xué)習(xí)E－R（Entity－Relationship）方法：

實體－聯(lián)系方法，是描述與定義現(xiàn)實世界信息和內(nèi)在聯(lián)系的工具。

實體間的聯(lián)系：一對一（1:1）一對多（1:m）多對多（m:n）

其中：實體框聯(lián)系框?qū)傩钥虬嚅LL班級C學(xué)生S系DL－CD－SC－S11課程C學(xué)生Sn1nm概念結(jié)構(gòu)設(shè)計工具E－R方法S－D學(xué)生S課程Dnm學(xué)號姓名性別年齡班級學(xué)時名稱課程號成績課程號學(xué)號實體聯(lián)系圖4.2數(shù)據(jù)模型考點3、數(shù)據(jù)模型的種類1、層次模型

滿足下面兩個基本層次聯(lián)系的集合稱為層次模型：（１）有且只有一個結(jié)點沒有雙親結(jié)點，這個結(jié)點稱為根結(jié)點；（２）除根結(jié)點以外的其它結(jié)點有且僅有一個雙親結(jié)點。Ｒ１Ｒ３Ｒ２Ｒ５Ｒ４根結(jié)點兄弟結(jié)點葉結(jié)點葉結(jié)點葉結(jié)點兄弟結(jié)點樹型結(jié)構(gòu)4.2數(shù)據(jù)模型2、網(wǎng)狀模型滿足下面兩個基本層次聯(lián)系的集合稱為網(wǎng)狀模型：（１）允許一個以上的結(jié)點無雙親；（２）一個結(jié)點可以有多于一個的雙親。R3R5R4R1R2圖4.2數(shù)據(jù)模型3、關(guān)系模型

關(guān)系模型采用二維表來表示。4、面向?qū)ο竽Ｐ涂键c4、關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（1）關(guān)系數(shù)據(jù)模型的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)模型的基本結(jié)構(gòu)是關(guān)系（表）；關(guān)系數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，如下頁圖；用關(guān)系數(shù)據(jù)模型對E-R圖中的實體集、屬性和聯(lián)系的結(jié)構(gòu)描述，一般稱為關(guān)系數(shù)據(jù)模式，而二維表中的內(nèi)容即為其實例；關(guān)系數(shù)據(jù)模型的一般描述為：R（A1，A2，……An）學(xué)號姓名性別出生年月住址0101001居正男10/27/940101002劉雯文女02/05/940101003周淑芮女11/07/950101004徐旭男12/01/940101005李晨曦男01/01/94表結(jié)構(gòu)、表頭、關(guān)系框架：由欄目、屬性或字段構(gòu)成元組或記錄域4.2數(shù)據(jù)模型2、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的性質(zhì)*關(guān)系（表）一般滿足下面７個性質(zhì)

（１）二維表的元組個數(shù)是有限的（２）二維表中元組均不相同（３）二維表中元組的次序可以任意交換（４）二維表中元組的數(shù)據(jù)項是不可分割的數(shù)據(jù)項（５）二維表中屬性名各不相同（６）二維表中屬性與次序無關(guān)，可任意交換（７）二維表屬性的各個不同的取值與該屬性有相同的值域4.2數(shù)據(jù)模型考點5、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的完整性關(guān)系R（A1，A2，……An）中的元組受到語義的限制。數(shù)據(jù)的語義會限制屬性的值和屬性間的關(guān)系，這些約束保證了數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性，稱為關(guān)系數(shù)據(jù)模型的完整性約束。關(guān)系數(shù)據(jù)模型共有如下三類完整性規(guī)則：（1）實體完整性（2）引用完整性（3）用戶定義完整性約束4.2數(shù)據(jù)模型考點6、E-R概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系數(shù)據(jù)模式

E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的兩條原則：（1）E-R圖中實體的轉(zhuǎn)換：E-R圖中的實體，轉(zhuǎn)換成關(guān)系數(shù)據(jù)模型中的一張表，實體名對應(yīng)于表名，實體的屬性對應(yīng)于表的屬性。（2）E-R圖中聯(lián)系的轉(zhuǎn)換：

聯(lián)系為1:1時：無需單獨建立二維表，只要將任何一方的關(guān)鍵字放在對方的二維表中即可。

聯(lián)系為1:n時：無需單獨建立二維表，只要將1的一方的關(guān)鍵字放在n的一方的二維表中即可。

聯(lián)系為m:n時：需要單獨建立一張二維表，屬性集由聯(lián)系雙方的關(guān)鍵字及聯(lián)系的屬性構(gòu)成。4.3關(guān)系代數(shù)及其運算規(guī)則關(guān)系數(shù)據(jù)模型提供了關(guān)系操作的能力，這種操作可用代數(shù)方式和邏輯方式來表示，分別稱為關(guān)系代數(shù)（要求）和關(guān)系演算（不要求）。關(guān)系代數(shù)：用對關(guān)系的運算來查詢要求的方法關(guān)系演算：用謂詞來表示查詢要求的方式

表關(guān)系代數(shù)新表

關(guān)系代數(shù)操作分為兩類：傳統(tǒng)的集合操作（考點1）關(guān)系專用的操作（考點2）4.3關(guān)系代數(shù)及其運算規(guī)則考點１、傳統(tǒng)的集合操作（P109-110）1、關(guān)系的并操作*2、關(guān)系的差操作*3、關(guān)系的交操作*4、關(guān)系的廣義笛卡爾積4.3關(guān)系代數(shù)及其運算規(guī)則考點２、專用的關(guān)系操作（P110-111）1、插入2、刪除3、修改4、查詢（1）選擇*（2）投影*5、連接操作*6、自然連接7、除法操作4.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQL數(shù)據(jù)庫語言：由DBMS配置，使用戶可以對DB進行各種操作的語言。它是用戶與DB之間的接口。

SQL（StructuredQueryLanguage）__結(jié)構(gòu)查詢語言4.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQL考點1、SQL數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)SQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式

概念模式：又稱邏輯模式，是對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中全局?jǐn)?shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的描述。

外模式：又稱子模式，是數(shù)據(jù)庫用戶眼中的局部數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)。

內(nèi)模式：又稱物理模式，給出了管理存儲結(jié)構(gòu)與管理存儲方法。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兩級映射（三級模式之間的二級映射）（１）概念模式到內(nèi)模式的映射

完成數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)的管理存儲結(jié)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。（２）外模式到概念模式的映射完成外模式（子模式）與概念模式（全局模式）之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。DBDBDB用戶眼中的數(shù)據(jù)庫全局邏輯結(jié)構(gòu)內(nèi)模式模式外模式存儲模式概念模式子模式物理模式全局(邏輯)模式

三級模式兩級映射4.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQL考點2、SQL數(shù)據(jù)操作SQL提供了三類語言

DDL：數(shù)據(jù)定義語言，用來描述和定義數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)。DML：數(shù)據(jù)操縱語言，用來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的操作。DCL：數(shù)據(jù)控制語言，用來控制數(shù)據(jù)的完整性、安全性的定義與檢查以及并發(fā)控制。4.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQL考點3、SQL的視圖1、視圖是DBMS所提供的一種以用戶模式觀察DB中數(shù)據(jù)的重要機制。2、視圖可以由基本表或其它視圖導(dǎo)出。3、視圖是一個虛表。4、視圖生面以后，用戶就可以象對基本表一樣對視圖進行查詢。4.5數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計?

對給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求。數(shù)據(jù)庫是信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)4.5數(shù)據(jù)庫的設(shè)計考點１、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)方法1、結(jié)構(gòu)化生命周期方法2、原型法3、面向?qū)ο箝_發(fā)設(shè)計方法4、CASE方法——計算機輔助軟件工程4.5數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計考點2、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)和方法1、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)對給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求。2、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計的方法

面向過程的方法：以處理需求為主，兼顧信息需求。又稱過程驅(qū)動的設(shè)計方法。

面向數(shù)據(jù)的方法：以信息需求為主，兼顧處理需求。又稱數(shù)據(jù)驅(qū)動的設(shè)計方法。

4.5數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計考點3、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計步驟結(jié)構(gòu)化生命周期法將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計分為5個階段：1、系統(tǒng)規(guī)劃2、系統(tǒng)分析3、系統(tǒng)設(shè)計4、系統(tǒng)實施5、系統(tǒng)運行維護4.6數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的管理與維護考點１、