第1章數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫基本概念01數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1．?dāng)?shù)據(jù)庫2．?dāng)?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)3．?dāng)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1．?dāng)?shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫（DB）是存放數(shù)據(jù)的倉庫，這些數(shù)據(jù)是相關(guān)聯(lián)并按一定的格式存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)的。例如，把一個(gè)學(xué)校的學(xué)生、課程、成績等數(shù)據(jù)有序地組織并存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)，就可以構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)庫。2．?dāng)?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）是按一定的數(shù)據(jù)模型組織數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)庫，并對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理的系統(tǒng)。簡單地說，DBMS就是管理數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)（軟件）。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理員（DataBaseAdministrator，DBA）通過DBMS對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)3．?dāng)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與操作數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序，加上支撐它們的硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)和與數(shù)據(jù)庫有關(guān)的人員一起構(gòu)成了一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。如圖所示為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成。02數(shù)據(jù)模型1．層次模型2．網(wǎng)狀模型3．關(guān)系模型數(shù)據(jù)模型1．層次模型層次模型將數(shù)據(jù)組織成一對(duì)多關(guān)系的結(jié)構(gòu)，可采用關(guān)鍵字來訪問其中每個(gè)層次的每個(gè)部分。它的優(yōu)點(diǎn)：存取方便且速度快；結(jié)構(gòu)清晰，容易理解；數(shù)據(jù)修改和數(shù)據(jù)庫擴(kuò)展容易實(shí)現(xiàn)；檢索關(guān)鍵屬性十分方便。它的缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)不夠靈活；同一屬性數(shù)據(jù)要存儲(chǔ)多次，數(shù)據(jù)冗余大；不適合于拓?fù)淇臻g數(shù)據(jù)的組織。如圖所示為按層次模型組織的數(shù)據(jù)示例。數(shù)據(jù)模型2．網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型具有多對(duì)多類型的數(shù)據(jù)組織方式。它的優(yōu)點(diǎn)：能明確而方便地表示數(shù)據(jù)間的復(fù)雜關(guān)系；數(shù)據(jù)冗余小。它的缺點(diǎn)：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性增加了用戶查詢和定位的困難；需要存儲(chǔ)數(shù)據(jù)間聯(lián)系的指針，使得數(shù)據(jù)量增大；數(shù)據(jù)的修改不方便。如圖所示為按網(wǎng)狀模型組織的數(shù)據(jù)示例。數(shù)據(jù)模型3．關(guān)系模型關(guān)系模型以記錄組或二維數(shù)據(jù)表的形式組織數(shù)據(jù)，以便于利用各種實(shí)體與屬性之間的關(guān)系進(jìn)行存儲(chǔ)和變換，不分層也無指針，是建立空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間關(guān)系的一種非常有效的數(shù)據(jù)組織方法。它的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特別靈活，概念單一，能滿足所有布爾邏輯運(yùn)算和數(shù)學(xué)運(yùn)算規(guī)則形成的查詢要求；能搜索、組合和比較不同類型的數(shù)據(jù)；增加和刪除數(shù)據(jù)的操作非常方便；具有更高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性、更好的安全保密性。它的缺點(diǎn)：當(dāng)數(shù)據(jù)庫大時(shí)，查找滿足特定關(guān)系的數(shù)據(jù)會(huì)很費(fèi)時(shí)，且無法表達(dá)空間關(guān)系。例如，在學(xué)生成績管理系統(tǒng)所涉及的“學(xué)生”表、“課程”表和“成績”表中，“學(xué)生”表的主要信息有學(xué)號(hào)、姓名、性別、出生時(shí)間、專業(yè)、總學(xué)分、備注；“課程”表的主要信息有課程號(hào)、課程名、開課學(xué)期、學(xué)時(shí)和學(xué)分；“成績”表的主要信息有學(xué)號(hào)、課程號(hào)和成績。數(shù)據(jù)模型如表所示分別描述了學(xué)生成績管理系統(tǒng)中“學(xué)生”表、“課程”表和“成績”表的部分?jǐn)?shù)據(jù)。學(xué)

號(hào)姓

名性

別出生時(shí)間專

業(yè)總

學(xué)

分備

注151101王林男1997-02-10計(jì)算機(jī)50

151103王燕女1996-10-06計(jì)算機(jī)50

151108林一帆男1996-08-05計(jì)算機(jī)52已提前修完一門課151202王林男1996-01-29通信工程40有一門課不及格，待補(bǔ)考151204馬琳琳女1996-02-10通信工程42

“學(xué)生”表課

程

號(hào)課

程

名開課學(xué)期學(xué)

時(shí)學(xué)

分0101計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)18050102程序設(shè)計(jì)與語言26840206離散數(shù)學(xué)4684“課程”表數(shù)據(jù)模型學(xué)

號(hào)課

程

號(hào)成

績學(xué)

號(hào)課

程

號(hào)成

績15110110180151108101851511011027815110810264151101206761511082068715110310162151202101651511031027015120410191“成績”表表格中的一行稱為一個(gè)記錄，一列稱為一個(gè)字段，每列的標(biāo)題稱為字段名。如果給每個(gè)關(guān)系表取一個(gè)名字，則有n個(gè)字段的關(guān)系表結(jié)構(gòu)可表示為：關(guān)系表名（字段名1，…，字段名n），通常把關(guān)系表的結(jié)構(gòu)稱為關(guān)系模式。03關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言（1）數(shù)據(jù)定義語言（DDL）。DDL用于執(zhí)行數(shù)據(jù)庫的任務(wù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫中的各種對(duì)象進(jìn)行創(chuàng)建、刪除、修改等操作。如前所述，數(shù)據(jù)庫對(duì)象主要包括表、默認(rèn)約束、規(guī)則、視圖、觸發(fā)器、存儲(chǔ)過程。DDL包括的主要語句及功能如表。語

句功

能CREATE創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)庫對(duì)象ALTER對(duì)數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)庫對(duì)象進(jìn)行修改DROP刪除數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)庫對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言（2）數(shù)據(jù)操縱語言（DML）。DML用于操縱數(shù)據(jù)庫中的各種對(duì)象，以及檢索和修改數(shù)據(jù)。DML包括的主要語句及功能如表。語

句功

能SELECT從表或視圖中檢索數(shù)據(jù)INSERT將數(shù)據(jù)插入到表或視圖中UPDATE修改表或視圖中的數(shù)據(jù)DELETE從表或視圖中刪除數(shù)據(jù)（3）數(shù)據(jù)控制語言（DCL）。DCL用于安全管理，可確定哪些用戶可以查看或修改數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。DCL包括的主要語句及功能如表。語

句功

能GRANT授予權(quán)限REVOKE收回權(quán)限D(zhuǎn)ENY收回權(quán)限，并禁止從其他角色繼承許可權(quán)限（4）數(shù)據(jù)查詢語言（DQL）。用戶通過SELECT語言實(shí)現(xiàn)各種查詢功能。第1章數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)01概念數(shù)據(jù)模型1．一對(duì)一的聯(lián)系（1∶1）2．一對(duì)多的聯(lián)系（1∶n）3．多對(duì)多的聯(lián)系（m∶n）概念數(shù)據(jù)模型把每個(gè)實(shí)體集涉及的信息項(xiàng)稱為屬性，就“學(xué)生”實(shí)體集而言，它的屬性有：學(xué)號(hào)、姓名、性別、出生時(shí)間、專業(yè)、總學(xué)分和備注?！罢n程”實(shí)體集屬性有：課程號(hào)、課程名、開課學(xué)期、學(xué)時(shí)和學(xué)分。實(shí)體集中的實(shí)體彼此是可區(qū)別的。如果實(shí)體集中的屬性或最小屬性組合的值能唯一標(biāo)識(shí)其對(duì)應(yīng)實(shí)體，則將該屬性或?qū)傩越M合稱為碼。碼可能有多個(gè)，對(duì)于每一個(gè)實(shí)體集，可指定一個(gè)碼為主碼。如果用矩形框表示實(shí)體集，用帶半圓的矩形框表示屬性，用線段連接實(shí)體集與屬性，當(dāng)一個(gè)屬性或?qū)傩越M合指定為主碼時(shí)，在實(shí)體集與屬性的連接線上標(biāo)記一斜線，則可以用如圖所示的形式描述學(xué)生成績管理系統(tǒng)中的實(shí)體集及每個(gè)實(shí)體集涉及的屬性。概念數(shù)據(jù)模型實(shí)體集A和實(shí)體集B之間存在各種關(guān)系，通常把這些關(guān)系稱為“聯(lián)系”。將實(shí)體集及實(shí)體集聯(lián)系的圖表示稱為實(shí)體（Entity）-聯(lián)系（Relationship）模型，即E-R模型。E-R圖就是E-R模型的描述方法，即實(shí)體-聯(lián)系圖。通常，關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)者使用E-R圖來對(duì)信息世界建模。在E-R圖中，用矩形表示實(shí)體型，用帶半圓的矩形框表示屬性，用菱形表示聯(lián)系。從分析用戶項(xiàng)目涉及的數(shù)據(jù)對(duì)象及數(shù)據(jù)對(duì)象之間的聯(lián)系出發(fā)，到獲取E-R圖的這個(gè)過程稱為概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。兩個(gè)實(shí)體集A和B之間的聯(lián)系可能是以下三種情況之一。1．一對(duì)一的聯(lián)系（1∶1）實(shí)體A中的一個(gè)實(shí)體最多與實(shí)體B中的一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，實(shí)體B中的一個(gè)實(shí)體也最多與實(shí)體A中的一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系。例如，“班級(jí)”與“班長”這兩個(gè)實(shí)體集之間是一對(duì)一的聯(lián)系，因?yàn)橐粋€(gè)班級(jí)只有一個(gè)班長，反過來，一個(gè)班長只屬于一個(gè)班級(jí)?！鞍嗉?jí)”與“班長”兩個(gè)實(shí)體集的E-R圖如圖。概念數(shù)據(jù)模型2．一對(duì)多的聯(lián)系（1∶n）實(shí)體A中的一個(gè)實(shí)體可以與實(shí)體B中的多個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，而實(shí)體B中的一個(gè)實(shí)體最多與實(shí)體A中的一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系。例如，“班級(jí)”與“學(xué)生”這兩個(gè)實(shí)體集之間是一對(duì)多的聯(lián)系，因?yàn)橐粋€(gè)班級(jí)可有若干個(gè)學(xué)生，反過來，一個(gè)學(xué)生只能屬于一個(gè)班級(jí)。“班級(jí)”與“學(xué)生”兩個(gè)實(shí)體集的E-R圖如圖。概念數(shù)據(jù)模型3．多對(duì)多的聯(lián)系（m∶n）實(shí)體A中的一個(gè)實(shí)體可以與實(shí)體B中的多個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，而實(shí)體B中的一個(gè)實(shí)體也可與實(shí)體A中的多個(gè)實(shí)體相聯(lián)系。例如，“學(xué)生”與“課程”這兩個(gè)實(shí)體集之間是多對(duì)多的聯(lián)系，因?yàn)橐粋€(gè)學(xué)生可選多門課程，反過來，一門課程可被多個(gè)學(xué)生選修?！皩W(xué)生”與“課程”兩個(gè)實(shí)體集的E-R圖如圖。02邏輯數(shù)據(jù)模型1．（1∶1）聯(lián)系的E-R圖到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換2．（1∶n）聯(lián)系的E-R圖到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換3．（m∶n）聯(lián)系的E-R圖到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換邏輯數(shù)據(jù)模型1．（1∶1）聯(lián)系的E-R圖到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換對(duì)于（1∶1）的聯(lián)系，既可以單獨(dú)對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)系模式，也可以不單獨(dú)對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)系模式。（1）聯(lián)系單獨(dú)對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)系模式，則由聯(lián)系屬性、參與聯(lián)系的各實(shí)體集的主碼屬性構(gòu)成關(guān)系模式，其主碼可選參與聯(lián)系實(shí)體集的任一方主碼。例如，考慮圖描述的“班級(jí)”（bjb）與“班長”（bzb）實(shí)體集通過屬于（syb）聯(lián)系E-R模型，可設(shè)計(jì)如下關(guān)系模式（下畫線表示該字段為主碼）：bjb（班級(jí)編號(hào)，院系，專業(yè)，人數(shù)）bzb（學(xué)號(hào)，姓名）syb（學(xué)號(hào)，班級(jí)編號(hào)）邏輯數(shù)據(jù)模型（2）聯(lián)系不單獨(dú)對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)系模式，將聯(lián)系的屬性及一方的主碼加入另一方實(shí)體集對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式中。例如，考慮上圖描述的“班級(jí)”（bjb）與“班長”（bzb）實(shí)體集通過屬于（syb）聯(lián)系E-R模型，可設(shè)計(jì)如下關(guān)系模式：bjb（班級(jí)編號(hào)，院系，專業(yè)，人數(shù)）bzb（學(xué)號(hào)，姓名，班級(jí)編號(hào)）或者：bjb（班級(jí)編號(hào)，院系，專業(yè)，人數(shù)，學(xué)號(hào)）bzb（學(xué)號(hào)，姓名）邏輯數(shù)據(jù)模型2．（1∶n）聯(lián)系的E-R圖到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換對(duì)于（1∶n）的聯(lián)系，既可以單獨(dú)對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)系模式，也可以不單獨(dú)對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)系模式。（1）聯(lián)系單獨(dú)對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)系模式，則由聯(lián)系的屬性、參與聯(lián)系的各實(shí)體集的主碼屬性構(gòu)成關(guān)系模式，n端的主碼作為該關(guān)系模式的主碼。例如，圖描述的“班級(jí)”（bjb）與“學(xué)生”（xsb）實(shí)體集E-R模型可設(shè)計(jì)如下關(guān)系模式：bjb（班級(jí)編號(hào)，院系，專業(yè)，人數(shù)）xsb（學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生時(shí)間，專業(yè)，總學(xué)分，備注）syb（學(xué)號(hào)，班級(jí)編號(hào)）（2）聯(lián)系不單獨(dú)對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)系模式，則將聯(lián)系的屬性及1端的主碼加入n端實(shí)體集對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式中，主碼仍為n端的主碼。例如，圖描述的“班級(jí)”（bjb）與“學(xué)生”（xsb）實(shí)體集E-R模型可設(shè)計(jì)如下關(guān)系模式：bjb（班級(jí)編號(hào)，院系，專業(yè)，人數(shù)）xsb（學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生時(shí)間，專業(yè)，總學(xué)分，備注，班級(jí)編號(hào)）邏輯數(shù)據(jù)模型3．（m∶n）聯(lián)系的E-R圖到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換對(duì)于（m∶n）的聯(lián)系，單獨(dú)對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)系模式，該關(guān)系模式包括聯(lián)系的屬性、參與聯(lián)系的各實(shí)體集的主碼屬性，該關(guān)系模式的主碼由各實(shí)體集的主碼屬性共同組成。例如，圖描述的“學(xué)生”（xsb）與“課程”（kcb）實(shí)體集之間的聯(lián)系可設(shè)計(jì)如下關(guān)系模式：xsb（學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生時(shí)間，專業(yè)，總學(xué)分，