《MySQL數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》項(xiàng)目1理解數(shù)據(jù)庫.pptx項(xiàng)目2設(shè)計學(xué)生信息管理數(shù)據(jù)庫.pptx項(xiàng)目3安裝與啟動MySQL.pptx項(xiàng)目4創(chuàng)建與維護(hù)MySQL數(shù)據(jù)庫.pptx項(xiàng)目5創(chuàng)建與維護(hù)學(xué)生信息管理數(shù)據(jù)表.pptx項(xiàng)目6查詢與維護(hù)學(xué)生信息管理數(shù)據(jù)表.pptx項(xiàng)目7優(yōu)化查詢學(xué)生信息管理數(shù)據(jù)庫.pptx項(xiàng)目8以程序方式處理學(xué)生信息管理數(shù)據(jù)表.pptx項(xiàng)目9維護(hù)學(xué)生信息管理數(shù)據(jù)庫的安全性.pptx項(xiàng)目1理解數(shù)據(jù)庫學(xué)習(xí)目標(biāo)：理解數(shù)據(jù)庫基本概念掌握數(shù)據(jù)模型相關(guān)概念掌握關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算明確數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成及結(jié)構(gòu)任務(wù)1-1理解數(shù)據(jù)處理【任務(wù)分析】設(shè)計人員要理解數(shù)據(jù)庫的基本概念和基本原理，首先需要理解數(shù)據(jù)、信息及數(shù)據(jù)處理?！菊n堂任務(wù)】本節(jié)要理解的相關(guān)概念如下。信息和數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理（一）信息與數(shù)據(jù)信息（Information）就是對各種事物的存在方式、運(yùn)動狀態(tài)和相互聯(lián)系特征的一種表達(dá)和陳述，是自然界、人類社會和人類思維活動普遍存在的一切物質(zhì)和事物的屬性，它存在于人們的周圍。1、信息（一）信息與數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)（Data）是用來記錄信息的可識別的符號，是信息的具體表現(xiàn)形式。2、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)用型和值來表示，數(shù)據(jù)的型是指數(shù)據(jù)內(nèi)容存儲在媒體上的具體形式；值是指所描述的客觀事物的具體特性。數(shù)據(jù)不僅包括數(shù)字、文字形式，而且還包括圖形、圖像、聲音、動畫等多媒體數(shù)據(jù)。如一個人的身高可以表示為“1.80”或“1米8”，其中“1.80”和“1米8”是值，但這兩個值的型是不一樣的，一個用數(shù)字來描述，而另一個用字符來描述。（二）數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容主要包括數(shù)據(jù)的收集、組織、整理、存儲、加工、維護(hù)、查詢和傳播等一系列活動。數(shù)據(jù)處理是指將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過程，也稱信息處理。數(shù)據(jù)處理的目的是從大量的數(shù)據(jù)中，根據(jù)數(shù)據(jù)自身的規(guī)律和它們之間固有的聯(lián)系，通過分析、歸納、推理等科學(xué)手段，提取出有效的信息資源。數(shù)據(jù)處理的工作分為以下3個方面。數(shù)據(jù)管理。主要任務(wù)是收集信息，將信息用數(shù)據(jù)表示并按類別組織保存。數(shù)據(jù)加工。主要任務(wù)是對數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、抽取和運(yùn)算。數(shù)據(jù)傳播。通過數(shù)據(jù)傳播，信息在空間或時間上以各種形式傳遞。任務(wù)1-2理解數(shù)據(jù)描述【任務(wù)分析】為了使用計算機(jī)來管理現(xiàn)實(shí)世界的事物，技術(shù)人員必須將要管理的學(xué)生信息轉(zhuǎn)換為計算機(jī)能夠處理的數(shù)據(jù)。在理解了數(shù)據(jù)、信息及數(shù)據(jù)處理的概念后，要明確怎樣得到需要的數(shù)據(jù)。【課堂任務(wù)】本節(jié)要理解客觀存在的事物轉(zhuǎn)換為計算機(jī)存儲的數(shù)據(jù)需經(jīng)歷的3個領(lǐng)域及相關(guān)概念?，F(xiàn)實(shí)世界信息世界及相關(guān)術(shù)語數(shù)據(jù)世界現(xiàn)實(shí)世界是存在于人們頭腦之外的客觀世界?，F(xiàn)實(shí)世界存在各種事物，事物與事物之間存在聯(lián)系，這種聯(lián)系是由事物本身的性質(zhì)決定的。（一）現(xiàn)實(shí)世界例如，學(xué)校中有教師、學(xué)生、課程，教師為學(xué)生授課，學(xué)生選修課程并取得成績；圖書館中有圖書、管理員和讀者，讀者借閱圖書，管理員對圖書和讀者進(jìn)行管理等。信息世界是現(xiàn)實(shí)世界在人們頭腦中的反映，人們把它用文字或符號記載下來。實(shí)體（Entity）：客觀存在并且可以相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。實(shí)體可以是具體的事物，也可以是抽象的事件。屬性（Attribute）：描述實(shí)體的特性。一個實(shí)體可以用若干個屬性來描述。碼（Key）：唯一標(biāo)識實(shí)體的屬性或?qū)傩缘慕M合。域（Domain）：屬性的取值范圍稱為該屬性的域。實(shí)體型（EntityType）：具有相同屬性的實(shí)體必然具有共同的特征和性質(zhì)，用實(shí)體名及其屬性名的集合來抽象和刻畫同類實(shí)體，稱為實(shí)體型。例如，學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，出生日期，系）實(shí)體集（EntitySet）：同類實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。例如全體學(xué)生、一批圖書等。（二）信息世界聯(lián)系（Relationship）在現(xiàn)實(shí)世界中，事物內(nèi)部以及事物之間是有聯(lián)系的，這些聯(lián)系在信息世界中反映為實(shí)體（型）內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體（型）之間的聯(lián)系。實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實(shí)體的各屬性之間的聯(lián)系；實(shí)體之間的聯(lián)系通常是指不同實(shí)體集之間的聯(lián)系。兩個實(shí)體型之間的聯(lián)系可以分為3類。（1）一對一聯(lián)系（One-to-OneRelationship）。（2）一對多聯(lián)系（One-to-ManyRelationship）。（3）多對多聯(lián)系（Many-to-ManyRelationship）。（二）信息世界數(shù)據(jù)世界又稱機(jī)器世界。信息世界的信息在機(jī)器世界中以數(shù)據(jù)形式存儲，在這里，每一個實(shí)體用記錄表示，相應(yīng)于實(shí)體的屬性用數(shù)據(jù)項(xiàng)（又稱字段）來表示，現(xiàn)實(shí)世界中的事物及其聯(lián)系用數(shù)據(jù)模型來表示。（三）數(shù)據(jù)世界現(xiàn)實(shí)世界中客觀對象的抽象過程如下圖所示：任務(wù)1-3掌握數(shù)據(jù)模型【任務(wù)分析】設(shè)計人員已經(jīng)理解如何將客觀存在的事物轉(zhuǎn)換為計算機(jī)存儲的數(shù)據(jù)，接下來需要做的工作是選擇一種數(shù)據(jù)在計算機(jī)中的組織模式。在計算機(jī)中，處理的數(shù)據(jù)需要選擇什么組織形式才能最有效、方便和快捷，并能保證數(shù)據(jù)的正確性、一致性呢？那么，供設(shè)計人員選擇的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有哪些？【課堂任務(wù)】使用數(shù)據(jù)模型來表示和處理計算機(jī)中的數(shù)據(jù)，即為數(shù)據(jù)選擇一種數(shù)據(jù)組織模式。數(shù)據(jù)模型概念模型關(guān)系模型關(guān)系模型的完整性約束概念數(shù)據(jù)模型（一）數(shù)據(jù)模型的分類簡稱為概念模型，表示實(shí)體類型及實(shí)體間的聯(lián)系，是獨(dú)立于計算機(jī)系統(tǒng)的模型。概念模型用于建立信息世界的數(shù)據(jù)模型，強(qiáng)調(diào)其語義表達(dá)功能，要求概念簡單、清晰，易于用戶理解，它是現(xiàn)實(shí)世界的第1層抽象，是用戶和數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員之間進(jìn)行交流的工具。結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型簡稱為數(shù)據(jù)模型，它是直接面向數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)，是現(xiàn)實(shí)世界的第2層抽象。數(shù)據(jù)模型涉及計算機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)模型有嚴(yán)格的形式化定義，以便于在計算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。概念模型是對信息世界的建模，它應(yīng)當(dāng)能夠全面、準(zhǔn)確地描述信息世界，是信息世界的基本概念。（二）概念模型概念模型的表示方法很多，其中最為著名和使用最為廣泛的是P.P.Chen于1976年提出的E-R（Entity-Relationship）模型。E-R圖通用的表示方式如下。（二）概念模型（1）用矩形框表示實(shí)體型，在框內(nèi)寫上實(shí)體名。（2）用橢圓形框表示實(shí)體的屬性，并用無向邊把實(shí)體和屬性連接起來。（3）用菱形框表示實(shí)體間的聯(lián)系，在菱形框內(nèi)寫上聯(lián)系名，用無向邊分別把菱形框與有關(guān)實(shí)體連接起來，在無向邊旁注明聯(lián)系的類型。如果實(shí)體間的聯(lián)系也有屬性，則把屬性和菱形框也用無向邊連接起來。1、數(shù)據(jù)模型的三要素（三）數(shù)據(jù)模型的要素和種類（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于描述系統(tǒng)的靜態(tài)特征，是所研究的對象類型的集合，這些對象是數(shù)據(jù)庫的組成部分，包括兩個方面。①數(shù)據(jù)本身：數(shù)據(jù)的類型、內(nèi)容和性質(zhì)等。例如關(guān)系模型中的域、屬性、關(guān)系等。②數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系：數(shù)據(jù)之間是如何相互關(guān)聯(lián)的。例如關(guān)系模型中的主碼、外碼聯(lián)系等。（2）數(shù)據(jù)操作：數(shù)據(jù)操作是對數(shù)據(jù)庫中的各種對象（型）的實(shí)例（值）允許執(zhí)行的操作集合。數(shù)據(jù)操作包括操作對象及有關(guān)的操作規(guī)則，主要有檢索和更新（包括插入、刪除和修改）兩類。（3）數(shù)據(jù)約束條件：數(shù)據(jù)約束條件是一組完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則是給定數(shù)據(jù)模型中的數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(guī)則，用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)及其狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效和相容。2、常見的數(shù)據(jù)模型（三）數(shù)據(jù)模型的要素和種類層次模型：用“樹”結(jié)構(gòu)來表示數(shù)據(jù)之間的關(guān)系網(wǎng)狀模型：用“圖”結(jié)構(gòu)來表示數(shù)據(jù)之間的關(guān)系關(guān)系模型：用“表”結(jié)構(gòu)（或稱關(guān)系）來表示數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。

在層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型3種數(shù)據(jù)模型中，關(guān)系模型結(jié)構(gòu)簡單、數(shù)據(jù)之間的關(guān)系容易實(shí)現(xiàn)，因此關(guān)系模型是目前廣泛使用的數(shù)據(jù)模型，并且關(guān)系數(shù)據(jù)庫也是目前流行的數(shù)據(jù)庫。（四）關(guān)系模型關(guān)系模型是目前最重要的一種數(shù)據(jù)模型，關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用關(guān)系模型作為數(shù)據(jù)的組織方式。關(guān)系模型是在20世紀(jì)70年代初由美國IBM公司的E.F.Codd提出的，為數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。由于E.F.Codd的杰出工作，他于1981年獲得ACM圖靈獎。（四）關(guān)系模型關(guān)系模型與以往的模型不同，它是建立在嚴(yán)格的數(shù)據(jù)概念基礎(chǔ)上的。關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，它由行和列組成。（1）關(guān)系（Relation）。一個關(guān)系就是一張二維表，見下表：1、關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)

號姓

名年

齡性

別所在系2007X1201李小雙18女信息系2007D1204張小玉20女電子系2007J1206王大鵬19男計算機(jī)系…………………………（四）關(guān)系模型（2）元組（Tuple）。元組也稱記錄，關(guān)系表中的每行對應(yīng)一個元組，組成元組的元素稱為分量。數(shù)據(jù)庫中的一個實(shí)體或?qū)嶓w之間的一個聯(lián)系均使用一個元組來表示。（3）屬性（Attribute）。表中的一列即為一個屬性，給每個屬性取一個名稱為屬性名。屬性具有型和值兩層含義：屬性的型指屬性名和屬性值域；屬性的值是指屬性具體的取值。（四）關(guān)系模型（4）域（Domain）。屬性的取值范圍。（5）分量（Component）。元組中的一個屬性值。（6）候選碼（Candidatekey）。若關(guān)系中的某一屬性或?qū)傩越M的值能唯一標(biāo)識一個元組，且從這個屬性組中去除任何一個屬性，都不再具有這樣的性質(zhì)，則稱該屬性或?qū)傩越M為候選碼（Candidatekey），候選碼簡稱為碼。（7）主碼（Primarykey）。若一個關(guān)系中有多個候選碼，則選定其中一個為主碼。（四）關(guān)系模型（8）全碼（All-key）。在最簡單的情況下，候選碼只包含一個屬性；在最極端的情況下，關(guān)系模式的所有屬性是這個關(guān)系模式的候選碼，稱為全碼。全碼是候選碼的特例。（9）主屬性（PrimeAttribute）和非主屬性（Non-primeAttribute）。在關(guān)系中，候選碼中的屬性稱為主屬性，不包含在任何候選碼中的屬性稱為非主屬性。（10）關(guān)系模式（RelationSchema）。關(guān)系的描述稱為關(guān)系模式，它可以形式化地表示為R(U，D，Dom，F(xiàn)

)。其中，R為關(guān)系名；U為組成該關(guān)系的屬性的集合；D為屬性組U中的屬性所來自的域；Dom為屬性向域的映像集合；F為屬性間數(shù)據(jù)依賴關(guān)系的集合。關(guān)系模式通?？梢院営洖镽(U

)或R(A1，A2，…，An)。（四）關(guān)系模型（1）同一屬性的數(shù)據(jù)具有同質(zhì)性，即每一列中的分量是同一類型的數(shù)據(jù)，它們來自同一

個域。（2）同一關(guān)系的屬性名具有不可重復(fù)性，即同一關(guān)系中不同屬性的數(shù)據(jù)可出自同一個域，但不同的屬性要給予不同的屬性名。（3）關(guān)系中列的位置具有順序無關(guān)性，即列的次序可以任意交換、重新組織。（4）關(guān)系具有元組無冗余性，即關(guān)系中的任意兩個元組不能完全相同。（5）關(guān)系中元組的位置具有順序無關(guān)性，即元組的順序可以任意交換。（6）關(guān)系中每個分量必須取原子值，即每個分量都必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。2、關(guān)系的性質(zhì)（四）關(guān)系模型非規(guī)范化的關(guān)系結(jié)構(gòu)關(guān)系模型要求關(guān)系必須是規(guī)范化的，即要求關(guān)系模式必須滿足一定的規(guī)范條件，這些規(guī)范條件中最基本的一條就是關(guān)系的每個分量必須是一個不可分割的數(shù)據(jù)項(xiàng)。規(guī)范化的關(guān)系簡稱范式（NormalForm）。姓

名所在系成

績C語言VB語言李武計算機(jī)9590馬鳴信息工程8592姓

名所在系C成績VB成績李武計算機(jī)9590馬鳴信息工程8592修改后的關(guān)系結(jié)構(gòu)規(guī)則1.1實(shí)體完整性規(guī)則

若屬性A是基本關(guān)系R的主屬性，則屬性A不能取空值。（五）關(guān)系的完整性1、實(shí)體完整性例如，學(xué)生關(guān)系“學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，專業(yè)號，年齡）”中，“學(xué)號”為主碼，則“學(xué)號”不能取空值。實(shí)體完整性規(guī)則規(guī)定基本關(guān)系的所有主屬性都不能取空值，而不僅是指主碼不能取空值。（五）關(guān)系的完整性對于實(shí)體完整性規(guī)則說明如下。（1）實(shí)體完整性規(guī)則是針對基本關(guān)系而言的。一個基本表通常對應(yīng)信息世界的一個實(shí)體集，例如學(xué)生關(guān)系對應(yīng)于學(xué)生的集合。（2）信息世界中的實(shí)體是可區(qū)分的，即它們具有某種唯一性標(biāo)識。（3）關(guān)系模型中以主碼作為唯一性標(biāo)識。（4）主屬性不能取空值。所謂空值就是“不知道”或“不確定”的值，如果主屬性取空值，就說明存在某個不可標(biāo)識的實(shí)體，即存在不可區(qū)分的實(shí)體，這與第（2）點(diǎn)相矛盾，因此這個規(guī)則稱為實(shí)體完整性規(guī)則。（五）關(guān)系的完整性【例1.1】學(xué)生關(guān)系和專業(yè)關(guān)系表示如下，其中主碼用下劃線標(biāo)識。學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，專業(yè)號，年齡）專業(yè)（專業(yè)號，專業(yè)名）這兩個關(guān)系之間存在著屬性的引用，即學(xué)生關(guān)系引用了專業(yè)關(guān)系的主碼“專業(yè)號”。顯然，學(xué)生關(guān)系中的“專業(yè)號”值必須是確實(shí)存在的專業(yè)的專業(yè)號，即專業(yè)關(guān)系中有該專業(yè)的記錄，也就是說，學(xué)生關(guān)系中的某個屬性的取值需要參照專業(yè)關(guān)系的屬性來取值。2、參照完整性（五）關(guān)系的完整性【例1.2】學(xué)生、課程、學(xué)生與課程之間的多對多聯(lián)系選修可以用如下3個關(guān)系表示。學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，專業(yè)號，年齡）課程（課程號，課程名，學(xué)分）選修（學(xué)號，課程號，成績）這3個關(guān)系之間也存在著屬性的引用，即選修關(guān)系引用了學(xué)生關(guān)系的主碼“學(xué)號”和課程關(guān)系的主碼“課程號”。同樣，選修關(guān)系中的“學(xué)號”值必須是確實(shí)存在的學(xué)生的學(xué)號，即學(xué)生關(guān)系中有該學(xué)生的記錄；選修關(guān)系中的“課程號”值也必須是確實(shí)存在的課程的課程號，即課程關(guān)系中有該課程的記錄。也就是說，選修關(guān)系中某些屬性的取值需要參照其他關(guān)系的屬性來取值。2、參照完整性（五）關(guān)系的完整性設(shè)F是基本關(guān)系R的一個或一組屬性，但不是關(guān)系R的主碼。如果F與基本關(guān)系S的主碼Ks相對應(yīng)，則稱F是基本關(guān)系R的外碼（ForeignKey），并稱基本關(guān)系R為參照關(guān)系（ReferencingRelation），基本關(guān)系S為被參照關(guān)系（ReferencedRelation）或目標(biāo)關(guān)系（TargetRelation）。外碼（五）關(guān)系的完整性規(guī)則1.2參照完整性規(guī)則

若屬性（或?qū)傩越M）F是基本關(guān)系R的外碼，它與基本關(guān)系S的主碼Ks相對應(yīng)（基本關(guān)系R和S有可能是同一關(guān)系），則對于R中每個元組在F上的值必須為以下值之一。（1）或者取空值（F的每個屬性值均為空值）。（2）或者等于S中某個元組的主碼值。（五）關(guān)系的完整性用戶自定義的完整性就是針對某一具體關(guān)系數(shù)據(jù)庫的約束條件，它反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語義要求。例如某個屬性必須取唯一值、屬性值之間應(yīng)滿足一定的函數(shù)關(guān)系、某屬性的取值范圍在0～100等。3、用戶自定義的完整性例如，性別只能取“男”或“女”；學(xué)生的成績必須在0～100分。任務(wù)1-4掌握關(guān)系代數(shù)【任務(wù)分析】在計算機(jī)上存儲數(shù)據(jù)的目的是為了使用數(shù)據(jù)，當(dāng)選擇好了數(shù)據(jù)的組織形式后，接下來的任務(wù)是明確怎樣使用數(shù)據(jù)?！菊n堂任務(wù)】本節(jié)要理解對關(guān)系模型中的數(shù)據(jù)進(jìn)行哪些操作。什么是關(guān)系代數(shù)傳統(tǒng)的集合運(yùn)算關(guān)系的選擇、投影及連接操作關(guān)系代數(shù)是一種抽象的查詢語言，是關(guān)系數(shù)據(jù)操縱語言的一種傳統(tǒng)表達(dá)方式，它用關(guān)系的運(yùn)算來表達(dá)查詢。運(yùn)算對象、運(yùn)算符、運(yùn)算結(jié)果是運(yùn)算的三大要素。關(guān)系代數(shù)的運(yùn)算對象是關(guān)系，運(yùn)算結(jié)果亦為關(guān)系。關(guān)系代數(shù)中使用的運(yùn)算符包括以下4類：集合運(yùn)算符、專門的關(guān)系運(yùn)算符、比較運(yùn)算符和邏輯運(yùn)算符任務(wù)1-4掌握關(guān)系代數(shù)運(yùn)算符含

義運(yùn)算符含

義集合運(yùn)算符∪－∩×并差交廣義笛卡兒積比較運(yùn)算符＞≥＜≤＝≠大于大于等于小于小于等于等于不等于專門的關(guān)系運(yùn)算符σπ∞÷選擇投影連接除邏輯運(yùn)算符?∧∨非與或（一）傳統(tǒng)的集合運(yùn)算傳統(tǒng)的集合運(yùn)算是二目運(yùn)算，包括并、交、差、廣義笛卡兒積4種運(yùn)算。1．并（Union）關(guān)系R與關(guān)系S的并記作：R∪S=｛t│t

R

t

S｝，t是元組變量2．差（Difference）關(guān)系R與關(guān)系S的差記作：R-S={t│t

R

tS}，t是元組變量3．交（Intersection）關(guān)系R與關(guān)系S的交記作：R∩S=｛t│t

R

t

S｝，t是元組變量其結(jié)果關(guān)系仍為n目關(guān)系，由既屬于R又屬于S的元組組成。關(guān)系的交可以用差來表示，即

R∩S=R-(R-S

)（一）傳統(tǒng)的集合運(yùn)算4．廣義笛卡兒積（ExtendedCartesianProduct）兩個分別為n目和m目的關(guān)系R和S的廣義笛卡兒積是一個（n+m）列的元組的集合。元組的前n列是關(guān)系R的一個元組，后m列是關(guān)系S的一個元組。若R有k1個元組，S有k2個元組，則關(guān)系R和關(guān)系S的廣義笛卡兒積有kl×k2個元組。記作：R×S=｛│tr

R

ts

S｝例如，關(guān)系R、S見下表（a）、（b）所示（一）傳統(tǒng)的集合運(yùn)算（c）R∪SABCa1b2c2a2b2c1ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1a1b3c2（d）R∩S（f）RXS（e）R-SR.AR.BR.CS.AS.BS.Ca1b1c1a1b2c2a1b1c1a1b3c2a1b1c1a2b2c1a1b2c2a1b2c2a1b2c2a1b3c2a1b2c2a2b2c1a2b2c1a1b2c2a2b2c1a1b3c2a2b2c1a2b2c1ABCa1b1c1專門的關(guān)系運(yùn)算包括選擇、投影、連接、除等。1．選擇（Selection）選擇又稱為限制（Restriction），它是在關(guān)系R中選擇滿足給定條件的諸元組，記作：σF(R)={t|t

R

F(t)='真'}其中，F(xiàn)表示選擇條件，它是一個邏輯表達(dá)式，取邏輯值為“真”或“假”。邏輯表達(dá)式F的基本形式為：X1θY1[ΦX2θY2…]【例1.4】查詢數(shù)學(xué)系學(xué)生的信息。σsdept='數(shù)學(xué)系'（Student）【例1.5】查詢年齡小于20歲的學(xué)生信息。σsage<20(Student)選擇運(yùn)算是從行的角度進(jìn)行的運(yùn)算。（二）專門的關(guān)系運(yùn)算設(shè)有一個學(xué)生-課程數(shù)據(jù)庫，它包括以下內(nèi)容。其關(guān)系模式如下。Student(sno，sname，ssex，sage，sdept)Course(cno，cname)Score(sno，cno，degree)snosnamessexsagesdept000101李晨男18信息系000102王博女19數(shù)學(xué)系010101劉思思女18信息系010102王國美女20物理系020101范偉男19數(shù)學(xué)系cnocnamesnocnodegreeC1數(shù)學(xué)000101C190C2英語000101C287C3計算機(jī)000101C372C4制圖010101C185010101C242020101C370studentcoursescore（二）專門的關(guān)系運(yùn)算2．投影（Projection）關(guān)系R上的投影是從R中選擇出若干屬性列組成新的關(guān)系，記作：πA(R)={t[A]|t

R}其中，A為R中的屬性列。投影操作是從列的角度進(jìn)行的運(yùn)算。投影之后不僅取消了原關(guān)系中的某些列，而且還可能取消某些元組，因?yàn)槿∠四承傩粤泻?，就可能出現(xiàn)重復(fù)元組，關(guān)系操作將自動取消相同的元組。【例1.6】查詢學(xué)生的學(xué)號和姓名。πsno，sname(Student)【例1.7】查詢學(xué)生關(guān)系Student中都有哪些系，即查詢學(xué)生關(guān)系Student在所在系屬性上的投影。πsdept(Student)（二）專門的關(guān)系運(yùn)算3．連接（Join）連接也稱為θ連接，它是從兩個關(guān)系的笛卡兒積中選取屬性間滿足一定條件的元組，記作：其中A和B分別為R和S上數(shù)目相等且可比的屬性組，θ是比較運(yùn)算符。連接運(yùn)算是從R和S的笛卡兒積R×S中選取(R關(guān)系)在A屬性組上的值與(S關(guān)系)在B屬性組上的值滿足比較關(guān)系θ的元組。連接運(yùn)算中有兩種最為重要也最為常用的連接：等值連接自然連接（二）專門的關(guān)系運(yùn)算ABCBEa1b15b13a1b26b27a2b38b310a2b412b32b52AR.BCS.BEa1b15b27a1b15b310a1b26b27a1b26b310a2b38b310(一般連接)（二）專門的關(guān)系運(yùn)算等值連接θ為“=”的連接運(yùn)算稱為等值連接，它是從關(guān)系R與S的笛卡兒積中選取A、B屬性值相等的那些元組，等值連接為：自然連接是一種特殊的等值連接，它要求兩個關(guān)系中進(jìn)行比較的分量必須是相同的屬性組，并且在結(jié)果中把重復(fù)的屬性列去掉，即若R和S具有相同的屬性組B，則自然連接可記作：（二）專門的關(guān)系運(yùn)算（二）專門的關(guān)系運(yùn)算ABCBEa1b15b13a1b26b27a2b38b310a2b412b32b52(等值連接)AR.BCS.BEa1b15b13a1b26b27a2b38b310a2b38b32R∞S(自然連接)ABCEa1b153a1b267a2B3810a2B382（二）專門的關(guān)系運(yùn)算關(guān)系代數(shù)操作舉例(強(qiáng)化訓(xùn)練)設(shè)學(xué)生-課程數(shù)據(jù)庫中有3個關(guān)系。學(xué)生關(guān)系：S(Sno，Sname，Ssex，Sage)課程關(guān)系：C(Cno，Cname，Teacher)學(xué)習(xí)關(guān)系：SC(Sno，Cno，Degree)(1)查詢學(xué)習(xí)課程號為C3號課程的學(xué)生學(xué)號和成績。πSno，Degree(σCno='C3'(SC))(2)查詢學(xué)習(xí)課程號為C4課程的學(xué)生學(xué)號和姓名。πSno，Sname(σCno='C4'(S∞SC))(3)查詢學(xué)習(xí)課程名為maths的學(xué)生學(xué)號和姓名。πSno，Sname(σCname='maths'(S∞SC∞C))（二）專門的關(guān)系運(yùn)算關(guān)系代數(shù)操作舉例(強(qiáng)化訓(xùn)練)設(shè)學(xué)生-課程數(shù)據(jù)庫中有3個關(guān)系。學(xué)生關(guān)系：S(Sno，Sname，Ssex，Sage)課程關(guān)系：C(Cno，Cname，Teacher)學(xué)習(xí)關(guān)系：SC(Sno，Cno，Degree)(4)查詢學(xué)習(xí)課程號為C1或C3課程的學(xué)生學(xué)號。πSno(σCno='C1'∨Cno='C3'(SC))(5)查詢不學(xué)習(xí)課程號為C2的學(xué)生的姓名和年齡。πSname，Sage(S)-πSname，Sage(σCno='C2''(S∞SC))任務(wù)1-5明確數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)【任務(wù)分析】設(shè)計人員現(xiàn)在的任務(wù)是要明確數(shù)據(jù)模型怎樣在計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，同時要理解與之相關(guān)的基本概念。【課堂任務(wù)】如何在計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的管理，本節(jié)的任務(wù)是明確數(shù)據(jù)在計算機(jī)上的存在形式。數(shù)據(jù)庫相關(guān)概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)1、數(shù)據(jù)庫（一）數(shù)據(jù)庫相關(guān)概念數(shù)據(jù)庫（DataBase，DB）是長期存放在計算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合，它將數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和存儲，具有較小的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和易擴(kuò)展性、可被各類用戶共享等特點(diǎn)。2、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem，DBMS）是位于用戶與操作系統(tǒng)（OS）之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，它為用戶或應(yīng)用程序提供訪問數(shù)據(jù)庫的方法，包括數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建、查詢、更新及各種數(shù)據(jù)控制，它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)一般由計算機(jī)軟件公司提供，目前比較流行的DBMS有Oracle、Access、SQLServer、MySQL、PostgreSQL等。（一）數(shù)據(jù)庫相關(guān)概念數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能（1）數(shù)據(jù)定義功能。DBMS提供數(shù)據(jù)定義語言（DataDefinitionLanguage，DDL），用戶通過它可以方便地對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象進(jìn)行定義。（2）數(shù)據(jù)操縱功能。DBMS還提供數(shù)據(jù)操縱語言（DataManipulationLanguage，DML），用戶可以使用DML操縱數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作，如查詢、插入、刪除和修改等。（3）數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理。數(shù)據(jù)庫在創(chuàng)建、運(yùn)用和維護(hù)時由DBMS統(tǒng)一管理、統(tǒng)一控制，以保證數(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)。（4）數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建和維護(hù)功能。數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建和維護(hù)功能包括數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)的輸入、轉(zhuǎn)換功能，數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲、恢復(fù)功能，數(shù)據(jù)庫的組織功能和性能監(jiān)視、分析功能等。這些功能通常是由一些實(shí)用程序完成的。3、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)（一）數(shù)據(jù)庫相關(guān)概念凡使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)管理其數(shù)據(jù)的系統(tǒng)都稱為數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)（DataBaseApplicationSystem）。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛，它可以用于事務(wù)管理、計算機(jī)輔助設(shè)計、計算機(jī)圖形分析和處理及人工智能等系統(tǒng)中。4、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DataBaseSystem，DBS）是指在計算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)，它由計算機(jī)硬件、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫用戶構(gòu)成。（一）數(shù)據(jù)庫相關(guān)概念數(shù)據(jù)庫用戶包括數(shù)據(jù)庫管理員、系統(tǒng)分析員、數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員及應(yīng)用程序開發(fā)人員和終端用戶。數(shù)據(jù)庫管理員（DataBaseAdministrator，DBA）是高級用戶，他的任務(wù)是對使用中的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行整體維護(hù)和改進(jìn)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的正常運(yùn)行，他是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的專職管理和維護(hù)人員。系統(tǒng)分析員負(fù)責(zé)應(yīng)用系統(tǒng)的需求分析和規(guī)范說明，要和用戶及DBA結(jié)合，確定系統(tǒng)的硬件軟件配置，并參與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概要設(shè)計；數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的確定、數(shù)據(jù)庫各級模式的設(shè)計；應(yīng)用程序開發(fā)人員負(fù)責(zé)設(shè)計和編寫應(yīng)用程序的程序模塊，并進(jìn)行調(diào)試和安裝。終端用戶是數(shù)據(jù)庫的使用者，主要是使用數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、刪除、修改、查詢、統(tǒng)計等操作，方式有兩種，使用系統(tǒng)提供的操作命令或程序開發(fā)人員提供的應(yīng)用程序。（一）數(shù)據(jù)庫相關(guān)概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的各組成部分的層次關(guān)系如下圖所示。數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)分為三級模式和兩級映像，如下圖所示。（二）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的三級模式結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)3個抽象級別，它把數(shù)據(jù)的具體組織留給DBMS去處理，用戶只要抽象地處理數(shù)據(jù)，而不必關(guān)心數(shù)據(jù)在計算機(jī)中的表示和存儲，這樣就減輕了用戶使用系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。三級結(jié)構(gòu)之間差別往往很大，為了實(shí)現(xiàn)這3個抽象級別的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，DBMS在三級結(jié)構(gòu)之間提供了兩級映像(Mapping)：外模式/模式映像，模式/內(nèi)模式映像。正是這兩級映像保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能夠具有較高的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性。（二）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)1、模式（二）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)模式（Schema）也稱概念模式（ConceptualSchema）或邏輯模式，是對數(shù)據(jù)庫中全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層，既不涉及數(shù)據(jù)的物理存儲細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境，也不涉及具體的應(yīng)用程序及所使用的應(yīng)用開發(fā)工具和高級程序設(shè)計語言。模式實(shí)際上是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)在概念級上的視圖，一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式。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)的名稱、類型、取值范圍等，而且還要定義數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的聯(lián)系，定義不同記錄之間的聯(lián)系，以及定義與數(shù)據(jù)有關(guān)的完整性、安全性等要求。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供模式描述語言（SchemaDataDefinitionLanguage，模式DDL）來定義模式。2、外模式（二）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)外模式（ExternalSchema）也稱子模式（Subschema）或用戶模式，它是對數(shù)據(jù)庫用戶（包括程序員和最終用戶）能夠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，即個別用戶涉及的數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。外模式通常是模式的子集，一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外模式。外模式是保證數(shù)據(jù)庫安全性的一個有效措施，每個用戶只能看見或訪問所對應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫中的其余數(shù)據(jù)是不可見的。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供外模式描述語言（外模式DDL）來定義外模式。3、內(nèi)模式（二）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)內(nèi)模式（InternalSchema）也稱存儲模式（StorageSchema）或物理模式，一個數(shù)據(jù)庫只有一個內(nèi)模式。內(nèi)模式是對數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述，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)定等。內(nèi)模式的設(shè)計目標(biāo)是將系統(tǒng)的模式（全局邏輯結(jié)構(gòu)）組織成最優(yōu)的物理模式，以提高數(shù)據(jù)的存取效率，改善系統(tǒng)的性能指標(biāo)。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供內(nèi)模式描述語言（內(nèi)模式DDL）來定義外模式。4、外模式/模式映像（二）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)模式描述的是數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，外模式描述的是數(shù)據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)，對應(yīng)于同一個模式可以有任意多個外模式。對于每個外模式，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都有一個外模式/模式映像，它定義了該外模式與模式之間的對應(yīng)關(guān)系。這些映像定義通常包含在各自外模式的描述中。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)模式映像是唯一的，它定義了數(shù)據(jù)庫全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。例如，說明邏輯記錄和字段在內(nèi)部是如何表示的。該映像定義通常包含在模式描述中。5、模式/內(nèi)模式映像6、兩級數(shù)據(jù)獨(dú)立性（二）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)獨(dú)立性（DataIndependence）是指應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間相互獨(dú)立，不受影響。（1）邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性。當(dāng)模式改變時（如增加新的關(guān)系、新的屬性、改變屬性的數(shù)據(jù)類型等），由數(shù)據(jù)庫管理員對各個外模式/模式映像作相應(yīng)改變，可以使外模式保持不變。應(yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，因而應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨(dú)立性，簡稱邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性。（2）物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性。當(dāng)數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)改變了（如選用了另一種存儲結(jié)構(gòu)），由數(shù)據(jù)庫管理員對模式/內(nèi)模式映像作相應(yīng)改變，可以保證模式保持不變，因而應(yīng)用程序也不必改變。保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨(dú)立性，簡稱物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性。任務(wù)1-6了解數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展歷程【任務(wù)分析】應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理之前，首先要把大量的信息以數(shù)據(jù)的形式存放在存儲器中。存儲器的容量、存儲速率直接影響到數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展。數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展與計算機(jī)硬件(主要是外部存儲器)、系統(tǒng)軟件及計算機(jī)應(yīng)用的范圍有著密切的聯(lián)系。設(shè)計人員要了解數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展歷程，加強(qiáng)對數(shù)據(jù)庫相關(guān)概念的理解?！菊n堂任務(wù)】了解數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展歷程，加強(qiáng)對數(shù)據(jù)庫相關(guān)概念的理解。人工管理文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)挖掘云計算與大數(shù)據(jù)（一）人工管理階段20世紀(jì)50年代前期，計算機(jī)主要用于科學(xué)計算，數(shù)據(jù)處理都是通過手工方式進(jìn)行的。當(dāng)時的計算機(jī)上沒有專門管理數(shù)據(jù)的軟件，也沒有像磁盤這樣可以隨機(jī)存取的外部存儲設(shè)備。數(shù)據(jù)由計算或處理它的程序自行攜帶，數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序一一對應(yīng)。因此，這一時期計算機(jī)數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)的獨(dú)立性差，數(shù)據(jù)不能被長期保存，數(shù)據(jù)的冗余度大等。人工管理階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如下圖所示：（二）文件系統(tǒng)階段20世紀(jì)50年代后期至60年代中后期，磁盤成為計算機(jī)的主要外存儲器。在軟件方面，出現(xiàn)了高級語言和操作系統(tǒng)。在此階段，數(shù)據(jù)以文件的形式進(jìn)行組織，并能長期保留在外存儲器上，用戶能對數(shù)據(jù)文件進(jìn)行查詢、修改、插入和刪除等操作。程序與數(shù)據(jù)有了一定的獨(dú)立性，程序和數(shù)據(jù)分開存儲，然而依舊存在數(shù)據(jù)的冗余度大及數(shù)據(jù)的不一致性等缺點(diǎn)。文件系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如下圖所示：（三）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段20世紀(jì)60年代后期，計算機(jī)的硬件和軟件都有了進(jìn)一步的發(fā)展，信息量的爆炸式膨脹帶來了數(shù)據(jù)量的急劇增長，為了解決日益增長的數(shù)據(jù)量帶來的數(shù)據(jù)管理上的嚴(yán)重問題，數(shù)據(jù)庫技術(shù)逐漸發(fā)展和成熟起來。文件系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如下圖所示：數(shù)據(jù)庫技術(shù)使數(shù)據(jù)有了統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)，對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一、集中、獨(dú)立的管理，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，保證數(shù)據(jù)的完整和安全，提高了數(shù)據(jù)管理效率。在應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫之間有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DataBaseManagementSystem，DBMS)。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理方式與文件系統(tǒng)不同，它把所有應(yīng)用程序中使用的數(shù)據(jù)匯集在一起，并以記錄為單位存儲起來，便于應(yīng)用程序使用。（四）分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)隨著地理上分散的用戶對數(shù)據(jù)共享的要求日益增強(qiáng)，以及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在傳統(tǒng)的集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展了分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DistributedDataBaseSystem，簡稱為DDBS）并不是簡單地把集中式數(shù)據(jù)庫安裝在不同場地，用網(wǎng)絡(luò)連接起來以便實(shí)現(xiàn)(這是分散的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))，而是具有自己的性質(zhì)和特征。集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的許多概念和技術(shù)，如數(shù)據(jù)獨(dú)立性的概念，數(shù)據(jù)共享和減少冗余的控制策略，并發(fā)控制和事務(wù)恢復(fù)的概念及實(shí)現(xiàn)技術(shù)等，在分布式數(shù)據(jù)庫中有了不同的、更加豐富的內(nèi)容。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DDBS)包含分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DDBMS)和分布式數(shù)據(jù)庫（DDB)。在分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，一個應(yīng)用程序可以對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行透明操作，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)分別在不同的局部數(shù)據(jù)庫中存儲、由不同的DBMS進(jìn)行管理、在不同的機(jī)器上運(yùn)行、由不同的操作系統(tǒng)支持、被不同的通信網(wǎng)絡(luò)連接在一起。（四）分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫應(yīng)具有以下特點(diǎn)：(1)數(shù)據(jù)的物理分布性。(2)數(shù)據(jù)的邏輯整體性。(3)數(shù)據(jù)的分布獨(dú)立性(也稱分布透明性)。(4)場地自治和協(xié)調(diào)。(5)數(shù)據(jù)的冗余及冗余透明性。（五）面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)（ObjectOrientedDataBaseSystem，簡稱OODBS）是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計技術(shù)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是具有面向?qū)ο蠹夹g(shù)的封裝性和繼承性，提高了軟件的可重用性。對象數(shù)據(jù)模型有以下特點(diǎn)。(1)使用對象數(shù)據(jù)模型將客觀世界按語義組織成由各個相互關(guān)聯(lián)的對象單元組成的復(fù)雜系統(tǒng)。對象可以定義為對象的屬性和對象的行為描述，對象間的關(guān)系分為直接和間接關(guān)系。(2)語義上相似的對象被組織成類，類是對象的集合，對象只是類的一個實(shí)例，通過創(chuàng)建類的實(shí)例實(shí)現(xiàn)對象的訪問和操作。(3)對象數(shù)據(jù)模型具有“封裝”、“繼承”、“多態(tài)”等基本概念。(4)方法實(shí)現(xiàn)類似于關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的存儲過程，但存儲過程并不和特定對象相關(guān)聯(lián)，方法實(shí)現(xiàn)是類的一部分。(5)實(shí)際應(yīng)用中，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫可以實(shí)現(xiàn)一些帶有復(fù)雜數(shù)據(jù)描述的應(yīng)用系統(tǒng)，如時態(tài)和空間事務(wù)、多媒體數(shù)據(jù)管理等。（六）數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)庫技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，以及社會各行各業(yè)大量信息和數(shù)據(jù)的多年積累，使數(shù)據(jù)在不斷膨脹。從數(shù)據(jù)海洋中提取、檢索出有用的信息——能夠支持決策的信息，以便對企業(yè)的管理決策提供支持成為數(shù)據(jù)庫的發(fā)展趨勢。因此，數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)，包括數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)成為數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的熱門。隨著C/S技術(shù)的成熟和并行數(shù)據(jù)庫的發(fā)展，信息處理技術(shù)的發(fā)展趨勢是從大量的事務(wù)型數(shù)據(jù)庫中抽取數(shù)據(jù)，然后將其清理、轉(zhuǎn)換為新的存儲格式，即為決策目標(biāo)把數(shù)據(jù)聚合在一種特殊的格式中。隨著該過程的發(fā)展和不斷完善，這種支持決策的、特殊的數(shù)據(jù)存儲即稱為數(shù)據(jù)倉庫(DataWarehouse，DW)。（六）數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)倉庫之父比爾·恩門（BillInmon）在1991年出版的“BuildingtheDataWarehouse”（《建立數(shù)據(jù)倉庫》）中對數(shù)據(jù)倉庫的定義是：數(shù)據(jù)倉庫是面向主題的、集成的、隨時間變化的、非易失性數(shù)據(jù)的集合，用于支持管理層的決策。數(shù)據(jù)倉庫的重要特性：面向主題性，數(shù)據(jù)集成性，數(shù)據(jù)的時變性，數(shù)據(jù)庫的非易失性，數(shù)據(jù)的集合性和支持決策作用。數(shù)據(jù)倉庫包含了大量的歷史數(shù)據(jù)，經(jīng)集成后進(jìn)入數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)是極少更新的。數(shù)據(jù)倉庫內(nèi)的數(shù)據(jù)時限為5～10年，主要用于進(jìn)行時間趨勢分析。數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)量很大，一般為10GB左右，它是一般數(shù)據(jù)庫(100MB)數(shù)據(jù)量的100倍，大型數(shù)據(jù)倉庫可達(dá)到TB級。（七）數(shù)據(jù)挖掘1、數(shù)據(jù)挖掘的定義數(shù)據(jù)挖掘（Datamining），又譯為資料探勘、數(shù)據(jù)采礦。它是數(shù)據(jù)庫知識發(fā)現(xiàn)（Knowledge-DiscoveryinDatabases，簡稱為KDD)中的一個步驟。數(shù)據(jù)挖掘一般是指從大量數(shù)據(jù)中通過算法搜索隱藏于其中信息的過程。數(shù)據(jù)挖掘通常與計算機(jī)科學(xué)有關(guān)，并通過統(tǒng)計、在線分析處理、情報檢索、機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)（依靠過去的經(jīng)驗(yàn)法則）和模式識別等諸多方法來實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。（七）數(shù)據(jù)挖掘2、數(shù)據(jù)挖掘的常用方法利用數(shù)據(jù)挖掘進(jìn)行數(shù)據(jù)分析常用的方法主要有分類、回歸分析、聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則、特征、變化和偏差分析、Web頁挖掘等，它們分別從不同的角度對數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘。（八）云計算與大數(shù)據(jù)1、云計算云計算（cloudcomputing）是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云計算是通過使計算分布在大量的分布式計算機(jī)上，而非本地計算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行將與互聯(lián)網(wǎng)更相似。這使得企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問計算機(jī)和存儲系統(tǒng)。云計算具有超大規(guī)模、虛擬化、高可靠性、高通用性、高可擴(kuò)展性、安需服務(wù)、極其廉價和具有潛在危險性等特點(diǎn)。（八）云計算與大數(shù)據(jù)2、大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)是指需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力來適應(yīng)海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。大數(shù)據(jù)技術(shù)的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，而在于對這些含有意義的數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)化處理。換言之，如果把大數(shù)據(jù)比作一種產(chǎn)業(yè)，那么這種產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)盈利的關(guān)鍵，在于提高對數(shù)據(jù)的“加工能力”，通過“加工”實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的“增值”。IBM提出的大數(shù)據(jù)的5V特點(diǎn)是Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多樣）、Value（低價值密度）、Veracity（真實(shí)性）。（八）云計算與大數(shù)據(jù)3、云計算與大數(shù)據(jù)的關(guān)系從定義上看，云計算注重資源分配，是硬件資源的虛擬化;而大數(shù)據(jù)是海量數(shù)據(jù)的高效處理。大數(shù)據(jù)與云計算之間并非獨(dú)立概念，無論在資源的需求上還是在資源的再處理上，都需要二者共同運(yùn)用。從技術(shù)上看，大數(shù)據(jù)與云計算的關(guān)系就像一枚硬幣的正反面一樣密不可分。大數(shù)據(jù)必然無法用單臺的計算機(jī)進(jìn)行處理，必須采用分布式架構(gòu)。它的特色在于對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式數(shù)據(jù)挖掘。但它必須依托云計算的分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫和云存儲、虛擬化技術(shù)。（八）云計算與大數(shù)據(jù)3、云計算與大數(shù)據(jù)的關(guān)系云計算和大數(shù)據(jù)的共同點(diǎn)都是處理海量資源。云計算(cloudcomputing)是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。而大數(shù)據(jù)指無法在一定時間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。云計算與大數(shù)據(jù)相輔相成。首先，云計算將計算資源作為服務(wù)支撐大數(shù)據(jù)的挖掘，而大數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢是對實(shí)時交互的海量數(shù)據(jù)查詢、分析提供了各自需要的價值信息。其次，大數(shù)據(jù)挖掘處理需要云計算作為平臺，而大數(shù)據(jù)涵蓋的價值和規(guī)律則能夠使云計算更好地與行業(yè)應(yīng)用結(jié)合并發(fā)揮更大的作用；大數(shù)據(jù)的信息隱私保護(hù)是云計算大數(shù)據(jù)快速發(fā)展和運(yùn)用的重要前提，而云計算與大數(shù)據(jù)相結(jié)合將可能成為人類認(rèn)識事物的新的工具。課堂總結(jié)本項(xiàng)目內(nèi)容主要帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)了數(shù)據(jù)庫的基本概念和基本原理，以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。要求大家加強(qiáng)復(fù)習(xí)，增進(jìn)理解，重點(diǎn)掌握數(shù)據(jù)描述、數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成與體系結(jié)構(gòu)。THANKS志存高遠(yuǎn)自強(qiáng)不息《MySQL數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》項(xiàng)目2設(shè)計學(xué)生信息管理數(shù)據(jù)庫學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計的步驟和方法理解怎樣收集數(shù)據(jù)掌握建立E-R模型的方法掌握如何將E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式了解關(guān)系模式可能存在的問題及規(guī)范化任務(wù)2-1了解數(shù)據(jù)庫設(shè)計【任務(wù)分析】設(shè)計人員在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計時，應(yīng)首先了解數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟?！菊n堂任務(wù)】本節(jié)要了解數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟及各個步驟的主要任務(wù)。任務(wù)2-1了解數(shù)據(jù)庫設(shè)計按照規(guī)范化設(shè)計的方法，考慮數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的全過程，將數(shù)據(jù)庫的設(shè)計分為以下6個設(shè)計階段：需求分析、概念設(shè)計、邏輯設(shè)計、物理設(shè)計、數(shù)據(jù)庫實(shí)施、數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)。任務(wù)2-1了解數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟：任務(wù)2-1了解數(shù)據(jù)庫設(shè)計需求分析階段需求分析就是根據(jù)用戶的需求收集數(shù)據(jù)，是設(shè)計數(shù)據(jù)庫的起點(diǎn)。需求分析的結(jié)果是否準(zhǔn)確反映用戶的實(shí)際需求，將直接影響到后面各個階段的設(shè)計，并影響到設(shè)計結(jié)果是否合理和實(shí)用。概念設(shè)計階段概念設(shè)計是整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計的關(guān)鍵，它通過對用戶的需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象，形成一個獨(dú)立于具體DBMS的概念模型。邏輯設(shè)計階段將概念模型轉(zhuǎn)換成某個DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型，并對其進(jìn)行優(yōu)化。任務(wù)2-1了解數(shù)據(jù)庫設(shè)計物理設(shè)計階段為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)（包括存儲結(jié)構(gòu)和存取方法）。數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段設(shè)計人員運(yùn)用DBMS提供的數(shù)據(jù)語言及其宿主語言，根據(jù)邏輯設(shè)計和物理設(shè)計的結(jié)果創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，編制與調(diào)試應(yīng)用程序，組織數(shù)據(jù)入庫，并進(jìn)行試運(yùn)行。數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)階段對數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)正式投入運(yùn)行后，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行過程中必須不斷地對其進(jìn)行評價、調(diào)整與修改。任務(wù)2-2需求分析【任務(wù)分析】設(shè)計人員在理解了數(shù)據(jù)庫的理論基礎(chǔ)后，現(xiàn)在開始進(jìn)行學(xué)生信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計的第1步，即將學(xué)生信息管理中的數(shù)據(jù)收集起來，那么收集的步驟及方法是什么？【課堂任務(wù)】本節(jié)要理解收集數(shù)據(jù)的步驟和方法。需求分析的任務(wù)及目標(biāo)需求分析的步驟及方法需求分析的任務(wù)（一）需求分析的任務(wù)及目標(biāo)需求分析的任務(wù)就是收集數(shù)據(jù)，要盡可能多地收集關(guān)于數(shù)據(jù)庫要存儲的數(shù)據(jù)以及將來如何使用這些數(shù)據(jù)的信息，確保收集到數(shù)據(jù)庫需要存儲的全部信息?？蓞⒖家韵聠栴}（1）有多少數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的來源在哪里，是否有已存在的數(shù)據(jù)資源？（2）必須保存哪些數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是字符、數(shù)字或日期型？（3）誰使用數(shù)據(jù)，如何使用？（4）數(shù)據(jù)是否經(jīng)常修改，如何修改和什么時候修改？（5）某個數(shù)據(jù)是否依賴于另一個數(shù)據(jù)或被其他數(shù)據(jù)引用？（6）某個信息是否要唯一？（7）哪些數(shù)據(jù)是組織內(nèi)部的和哪些是外部數(shù)據(jù)？（8）哪些業(yè)務(wù)活動與數(shù)據(jù)有關(guān)，數(shù)據(jù)如何支持業(yè)務(wù)活動？（9）數(shù)據(jù)訪問的頻度和增長的幅度如何？（10）誰可以訪問數(shù)據(jù)，如何保護(hù)數(shù)據(jù)。（一）需求分析的任務(wù)及目標(biāo)調(diào)查用戶需求步驟：（1）調(diào)查組織機(jī)構(gòu)情況，為分析信息流程做準(zhǔn)備。（2）調(diào)查各部門的業(yè)務(wù)活動情況，這是調(diào)查的重點(diǎn)。（3）在熟悉了業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，協(xié)助用戶明確對新系統(tǒng)的各種要求，包括信息要求、處理要求、完全性與完整性要求，這是調(diào)查的又一個重點(diǎn)。（4）確定新系統(tǒng)的邊界。對前面調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行初步分析，確定哪些功能由計算機(jī)完成或?qū)頊?zhǔn)備讓計算機(jī)完成，哪些活動由人工完成。由計算機(jī)完成的功能就是新系統(tǒng)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能。（二）需求分析的方法常用的調(diào)查方法：（1）跟班作業(yè)。通過親身參加業(yè)務(wù)工作來了解業(yè)務(wù)活動的情況。通過這種方法可以比較準(zhǔn)確地了解用戶的需求，但比較耗費(fèi)時間。（2）開調(diào)查會。通過與用戶座談來了解業(yè)務(wù)活動情況及用戶需求。座談時，參加者和用戶之間可以相互啟發(fā)。（3）請專人介紹。（4）詢問。對某些調(diào)查中的問題，可以找專人詢問。（5）問卷調(diào)查。設(shè)計調(diào)查表請用戶填寫。如果調(diào)查表設(shè)計得合理，這種方法是很有效的，也易于為用戶所接受。（6）查閱記錄。查閱與原系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄。（二）需求分析的方法任務(wù)2-3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計【任務(wù)分析】設(shè)計人員完成了數(shù)據(jù)庫設(shè)計的第一步，收集到了與學(xué)生信息管理系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)，下一步的工作是將收集到的學(xué)生信息管理的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出它們之間的聯(lián)系，并用E-R圖來表示?！菊n堂任務(wù)】本節(jié)要理解E-R圖的設(shè)計方法。設(shè)計局部E-R模型設(shè)計全局E-R模型消除合并局部E-R圖存在的沖突概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法（一）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法和步驟（1）自頂向下。首先定義全局概念結(jié)構(gòu)的框架，然后逐步細(xì)化。（2）自底向上。首先定義各局部應(yīng)用的概念結(jié)構(gòu)，然后將它們集成起來，得到全局概念結(jié)構(gòu)。（3）逐步擴(kuò)張。首先定義最重要的核心概念結(jié)構(gòu)，然后向外擴(kuò)充，以滾雪球的方式逐步生成其他概念結(jié)構(gòu)，直至總體概念結(jié)構(gòu)。（4）混合策略。將自頂向下和自底向上的方法相結(jié)合，用自頂向下策略設(shè)計一個全局概念結(jié)構(gòu)的框架，以它為框架自底向上設(shè)計各局部概念結(jié)構(gòu)。最常采用的是混合策略，即自頂向下進(jìn)行需求分析，然后自底向上設(shè)計概念結(jié)構(gòu)。（一）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法和步驟概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟（一）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法和步驟（1）進(jìn)行數(shù)據(jù)抽象，設(shè)計局部E-R模型。（2）集成各局部E-R模型，形成全局E-R模型。設(shè)計方法（二）局部E-R模型設(shè)計設(shè)計局部E-R圖首先需要根據(jù)系統(tǒng)的具體情況，在多層的數(shù)據(jù)流圖中選擇一個適當(dāng)層次的數(shù)據(jù)流圖，讓這組圖中的每一部分對應(yīng)一個局部應(yīng)用，然后以這一層次的數(shù)據(jù)流圖為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計分E-R圖。將各局部應(yīng)用涉及的數(shù)據(jù)分別從數(shù)據(jù)字典中抽取出來，參照數(shù)據(jù)流圖，確定各局部應(yīng)用中的實(shí)體、實(shí)體的屬性、標(biāo)識實(shí)體的碼、實(shí)體之間的聯(lián)系及其類型（1∶1，1∶n，m∶n）?！纠?.1】設(shè)有如下實(shí)體。

學(xué)生：學(xué)號、系名稱、姓名、性別、年齡、選修課程名、平均成績

課程：編號、課程名、開課單位、任課教師號

教師：教師號、姓名、性別、職稱、講授課程編號

單位：單位名稱、電話、教師號、教師姓名（二）局部E-R模型設(shè)計上述實(shí)體中存在如下聯(lián)系。①一個學(xué)生可選修多門課程，一門課程可為多個學(xué)生選修。②一個教師可講授多門課程，一門課程可為多個教師講授。③一個系可有多個教師，一個教師只能屬于一個系。（二）局部E-R模型設(shè)計學(xué)生選課局部E-R圖教師授課局部E-R圖（三）全局E-R模型設(shè)計局部E-R的集成方法多元集成法，也叫做一次集成，一次性將多個局部E-R圖合并為一個全局E-R圖。二元集成法，也叫做逐步集成，首先集成兩個重要的局部E-R圖，然后用累加的方法逐步將一個新的E-R圖集成進(jìn)來。（三）全局E-R模型設(shè)計局部E-R圖集成步驟合并分E-R圖，消除各種沖突，生成初步E-R圖。消除不必要的冗余，生成基本E-R圖。（三）全局E-R模型設(shè)計沖突由于各個局部應(yīng)用所面向的問題不同，并且通常由不同的設(shè)計人員進(jìn)行局部E-R圖設(shè)計，因此，各局部E-R圖不可避免地會有許多不一致的地方，通常把這種現(xiàn)象稱為沖突。屬性沖突：又分為屬性值域沖突和屬性的取值單位沖突。命名沖突：又分為同名異義或異名同義。結(jié)構(gòu)沖突（三）全局E-R模型設(shè)計優(yōu)化后的基本E-R圖任務(wù)2-4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計【任務(wù)分析】設(shè)計人員用E-R方法表示了數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。這種表示方法不能直接在計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，為了創(chuàng)建用戶所要求的數(shù)據(jù)庫，需要把概念模型轉(zhuǎn)換為某個具體的DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型。設(shè)計人員使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲學(xué)生信息管理的數(shù)據(jù)，因此按照轉(zhuǎn)換規(guī)則將E-R模型轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式（表），并將關(guān)系模式進(jìn)行規(guī)范化，保證關(guān)系模式達(dá)到3NF。【課堂任務(wù)】本節(jié)要掌握將E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的原則及關(guān)系模式的規(guī)范化。E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的原則關(guān)系模式的規(guī)范化非規(guī)范化關(guān)系模式存在的問題第一范式、第二范式、第三范式一般的邏輯設(shè)計分為以下3步任務(wù)2-4邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）初始關(guān)系模式設(shè)計。（2）關(guān)系模式規(guī)范化。（3）模式的評價與改進(jìn)。轉(zhuǎn)換規(guī)則：（一）初始關(guān)系模式設(shè)計規(guī)則2.1實(shí)體類型的轉(zhuǎn)換：將每個實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成一個關(guān)系模式，實(shí)體的屬性即為關(guān)系的屬性，實(shí)體的標(biāo)識符即為關(guān)系模式的碼。規(guī)則2.2聯(lián)系類型的轉(zhuǎn)換：根據(jù)不同的聯(lián)系類型做不同的處理。規(guī)則2.2.1若實(shí)體間聯(lián)系是1∶1，可以在兩個實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成的兩個關(guān)系模式中任意一個關(guān)系模式中加入另一個關(guān)系模式的碼和聯(lián)系類型的屬性。規(guī)則2.2.2若實(shí)體間的聯(lián)系是1∶n，則在n端實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式中加入1端實(shí)體類型的碼和聯(lián)系類型的屬性。規(guī)則2.2.3若實(shí)體間聯(lián)系是m∶n，則將聯(lián)系類型也轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式，其屬性為兩端實(shí)體類型的碼加上聯(lián)系類型的屬性，而碼為兩端實(shí)體碼的組合。規(guī)則2.2.43個或3個以上的實(shí)體間的一個多元聯(lián)系，不管聯(lián)系類型是何種方法，總是將多元聯(lián)系類型轉(zhuǎn)換成一個關(guān)系模式，其屬性為與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼及聯(lián)系本身的屬性，其碼為各實(shí)體碼的組合。規(guī)則2.2.5具有相同碼的關(guān)系可合并。【例2.2】將下圖所示的含有1∶1聯(lián)系的E-R圖根據(jù)上述規(guī)則轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。（一）初始關(guān)系模式設(shè)計或者：方案1：“負(fù)責(zé)”與“職工”兩關(guān)系模式合并。職工（職工號，姓名，年齡，產(chǎn)品號）產(chǎn)品（產(chǎn)品號，產(chǎn)品名，價格）方案2：“負(fù)責(zé)”與“產(chǎn)品”兩關(guān)系模式合并。職工（職工號，姓名，年齡）產(chǎn)品（產(chǎn)品號，產(chǎn)品名，價格，職工號）【例2.3】將下圖所示的含有1∶n聯(lián)系的E-R圖根據(jù)上述規(guī)則轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。（一）初始關(guān)系模式設(shè)計倉庫（倉庫號，地點(diǎn)，面積）產(chǎn)品（產(chǎn)品號，產(chǎn)品名，價格，倉庫號，數(shù)量）【例2.4】將下圖所示的含有1∶n聯(lián)系的E-R圖根據(jù)上述規(guī)則轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。（一）初始關(guān)系模式設(shè)計職工（職工號，姓名，年齡，領(lǐng)導(dǎo)工號）【例2.5】將下圖所示的含有m∶n聯(lián)系的E-R圖根據(jù)上述規(guī)則轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。（一）初始關(guān)系模式設(shè)計商店（店號，店名，店址，店經(jīng)理）商品（商品號，商品名，單價，產(chǎn)地）經(jīng)營（店號，商品號，月銷售量）【例2.6】將下圖所示的含有m∶n聯(lián)系的E-R圖根據(jù)上述規(guī)則轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。（一）初始關(guān)系模式設(shè)計零件（零件號，名稱，價格）組裝（組裝件號，零件號，數(shù)量）【例2.7】將下圖所示的多實(shí)體集間含有m∶n聯(lián)系的E-R圖根據(jù)上述規(guī)則轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。（一）初始關(guān)系模式設(shè)計供應(yīng)商（供應(yīng)商號，供應(yīng)商名，地址）零件（零件號，零件名，單價）產(chǎn)品（產(chǎn)品號，產(chǎn)品名，型號）供應(yīng)（供應(yīng)商號，零件號，產(chǎn)品號，數(shù)量）【例2.8】將下圖所示的的E-R圖根據(jù)上述規(guī)則轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。（一）初始關(guān)系模式設(shè)計系（系名，電話）教師（教師號，姓名，性別，職稱，系名）學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，年齡，系名）課程（課程號，課程名）選修（學(xué)號，課程號，成績）講授（教師號，課程號）（二）關(guān)系模式的規(guī)范化1、存在的問題及解決方法例如，要設(shè)計一個教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫，希望從該數(shù)據(jù)庫中得到學(xué)生學(xué)號、姓名、年齡、性別、系別、系主任姓名、學(xué)生學(xué)習(xí)的課程名和該課程的成績信息。若將此信息要求設(shè)計為一個關(guān)系，則關(guān)系模式如下。S（sno，sname，sage，ssex，sdept，mname，cname，score）該關(guān)系存在以下問題：①數(shù)據(jù)冗余太大。②插入異常。③刪除異常。④更新異常。解決辦法：分解S（sno，sname，sage，ssex，sdept）SC（sno，cname，score）DEPT（sdept，mname）（二）關(guān)系模式的規(guī)范化2、函數(shù)依賴函數(shù)依賴的基本概念：（1）規(guī)范化。指用形式更為簡潔、結(jié)構(gòu)更加規(guī)范的關(guān)系模式取代原有關(guān)系模式的過程。（2）關(guān)系模式對數(shù)據(jù)的要求。關(guān)系模式必須滿足一定的完整性約束條件以達(dá)到現(xiàn)實(shí)世界對數(shù)據(jù)的要求。主要包括以下兩個方面。

①對屬性取值范圍的限定。

②屬性值間的相互聯(lián)系（主要體現(xiàn)在值的相等與否），這種聯(lián)系稱為數(shù)據(jù)依賴。（3）屬性間的聯(lián)系。（4）數(shù)據(jù)依賴。數(shù)據(jù)依賴是指通過一個關(guān)系中屬性間值的相等與否體現(xiàn)出來的數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系，是現(xiàn)實(shí)世界屬性間相互聯(lián)系的抽象，是數(shù)據(jù)內(nèi)在的性質(zhì)。（二）關(guān)系模式的規(guī)范化屬性間的聯(lián)系可分為3類。①一對一聯(lián)系（1∶1）。以學(xué)生關(guān)系模式S（sno，sname，sage，ssex，sdept，mname，cname，score）為例，如果學(xué)生無重名，則屬性sno和sname之間是一對一聯(lián)系，一個學(xué)號唯一地決定一個姓名，一個姓名也唯一地決定一個學(xué)號。

設(shè)X、Y是關(guān)系R的兩個屬性（集）。如果對于X中的任一具體值，Y中

至多有一值與之對應(yīng)；反之亦然，則稱X、Y兩屬性間是一對一聯(lián)系。②一對多聯(lián)系（1∶n）。在學(xué)生關(guān)系模式S中，屬性sdept和sno之間是一對多聯(lián)系，即一個系對應(yīng)多個學(xué)號（如計算機(jī)系可對應(yīng)20060101、20060102等），但一個學(xué)號卻只對應(yīng)一個系（如20060101只能對應(yīng)計算機(jī)系）。同樣，mname和sno、sno和score之間都是一對多聯(lián)系。

設(shè)X、Y是關(guān)系R的兩個屬性（集）。如果對于X中的任一具體值，Y中至多有一個值與之對應(yīng)，而Y中的一個值卻可以和X中的n個值(n≥0)相對應(yīng)，則稱Y對X是一對多聯(lián)系。③多對多聯(lián)系（m∶n）。在學(xué)生關(guān)系模式S中，cname和score兩屬性間是多對多聯(lián)系。一門課程對應(yīng)多個成績，而一個成績也可以在多門課程中出現(xiàn)。sno和cname、sno和score之間也是多對多聯(lián)系。（二）關(guān)系模式的規(guī)范化函數(shù)依賴定義1：設(shè)有關(guān)系模式R(U

)，X和Y均為U={A1，A2，…，An}的子集，r是R的任一具體關(guān)系，r中不可能存在兩個元組在X上的屬性值相等，而在Y上的屬性值不等（也就是說，如果對于r中的任意兩個元組t和s，只要有t[X]=s[X

]，就有t[Y

]=s[Y

]），則稱X函數(shù)決定Y，或稱Y函數(shù)依賴于X，記作X→Y，其中X叫做決定因素（Determinant），Y叫做依賴因素（Dependent）。（二）關(guān)系模式的規(guī)范化相關(guān)術(shù)語與記號①X→Y，但Y

X，則稱X→Y是非平凡的函數(shù)依賴。②X→Y，但Y

X，則稱X→Y是平凡的函數(shù)依賴。因?yàn)槠椒驳暮瘮?shù)依賴總是成立的，所以若不特別聲明，本書后面提到的函數(shù)依賴，都不包含平凡的函數(shù)依賴。③若X→Y，Y→X，則稱X

Y。④若Y不函數(shù)依賴于X，則記作X

Y。（二）關(guān)系模式的規(guī)范化定義2：在關(guān)系模式R(U

)中，如果X→Y，并且對于X的任何一個真子集X

，都有X

Y，則稱Y對X完全函數(shù)依賴，記作X

Y。若X→Y，如果存在X的某一真子集X

，使X

→Y，則稱Y對X部分函數(shù)依賴，記作X

Y。定義3：在關(guān)系模式R(U

)中，X、Y、Z是R的3個不同的屬性或?qū)傩越M，如果X→Y(Y不是X的子集），且Y

X，Y→Z，則稱Z對X傳遞函數(shù)依賴，記作X

Z。加上條件Y

X，是因?yàn)槿绻鸜→X，則X

Y，實(shí)際上是X→Z，是直接函數(shù)依賴而不是傳遞函數(shù)依賴。fp傳遞（二）關(guān)系模式的規(guī)范化屬性間聯(lián)系決定函數(shù)依賴①1∶1聯(lián)系：如果兩屬性集X、Y之間是1∶1聯(lián)系，則存在函數(shù)依賴X

Y。②1∶n聯(lián)系：如果兩屬性集X、Y之間是n∶1聯(lián)系，則存在函數(shù)依賴X→Y，即多方?jīng)Q定一方。③m∶n聯(lián)系：如果兩屬性集X、Y之間是m∶n聯(lián)系，則不存在函數(shù)依賴。（二）關(guān)系模式的規(guī)范化3、范式利用規(guī)范化理論，使關(guān)系模式的函數(shù)依賴集滿足特定的要求，滿足特定要求的關(guān)系模式稱為范式。關(guān)系按其規(guī)范化程度從低到高可分為5級范式（NormalForm），分別稱為1NF、2NF、3NF(BCNF)、4NF、5NF。規(guī)范化程度較高者必是較低者的子集，即5NF4NFBCNF3NF2NF1NF（二）關(guān)系模式的規(guī)范化第一范式定義4：如果關(guān)系模式R中不包含多值屬性(每個屬性必須是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng))，則R滿足第一范式(FirstNormalForm)，記作R∈1NF。第二范式第三范式定義5：如果關(guān)系模式R(U，F(xiàn))∈1NF，且R中的每個非主屬性完全函數(shù)依賴于R的某個候選碼，則R滿足第二范式(SecondNormalForm)，記作R∈

2NF。定義6：如果關(guān)系模式R(U，F(xiàn))∈2NF，且每個非主屬性都不傳遞函數(shù)依賴于任何候選碼，則R滿足第三范式(ThirdNormalForm)，記作R∈3NF。任務(wù)2-5數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計【任務(wù)分析】設(shè)計人員得到了規(guī)范化的關(guān)系模式后，下一步的工作是考慮數(shù)據(jù)庫在存儲設(shè)備的存儲方法及優(yōu)化策略，如采取什么存儲結(jié)構(gòu)、存取方法和存放位置，以提高數(shù)據(jù)存取的效率和空間的利用率。設(shè)計人員進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計時，要確定數(shù)據(jù)的存放位置和存儲結(jié)構(gòu)，包括確定關(guān)系、索引、聚簇、日志、備份等的存儲安排和存儲結(jié)構(gòu)；確定系統(tǒng)配置等。【課堂任務(wù)】本節(jié)要理解物理設(shè)計的目的及內(nèi)容。存取方法的選擇存儲結(jié)構(gòu)的確定任務(wù)2-5數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)指數(shù)據(jù)庫在物理設(shè)備上的存儲結(jié)構(gòu)與存取方法，它依賴于給定的計算機(jī)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計是指為一個給定的邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個最適合應(yīng)用要求的物理結(jié)構(gòu)的過程。數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計可分為兩步。（1）確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中主要指存儲結(jié)構(gòu)和存取方法。（2）對物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價，評價的重點(diǎn)是時間和空間效率。1、索引存取方法選擇（一）關(guān)系模式存取方法選擇2、聚簇存取方法的選擇所謂索引存取方法就是根據(jù)應(yīng)用要求確定對關(guān)系的哪些屬性列來建立索引、哪些屬性列建立組合索引、哪些索引要設(shè)計為唯一索引等。為了提高某個屬性或?qū)傩越M的查詢速度，把這個或這些屬性上具有相同值的元組集中存放在連續(xù)的物理塊稱為聚簇。3、HASH存取方法選擇（一）關(guān)系模式存取方法選擇如果一個關(guān)系的屬性主要出現(xiàn)在等值連接條件中或主要出現(xiàn)在相等比較選擇條件中，并且滿足下列兩個條件之一時，則此關(guān)系可以選擇HASH存取方法。（1）如果一個關(guān)系的大小可預(yù)知，并且不變。（2）如果關(guān)系的大小動態(tài)改變，并且所選用的DBMS提供了動態(tài)HASH存取方法。主要任務(wù)（二）確定數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)主要是指確定數(shù)據(jù)的存放位置和存儲結(jié)構(gòu)，包括確定關(guān)系、索引、聚簇、日志、備份等的存儲安排和存儲結(jié)構(gòu)；確定系統(tǒng)配置等。[任務(wù)分析]任務(wù)2-6數(shù)據(jù)庫的實(shí)施、運(yùn)行和維護(hù)完成數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計之后，設(shè)計人員就要用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)定義語言和其他實(shí)用程序?qū)?shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計和物理設(shè)計的結(jié)果嚴(yán)格地描述出來，成為DBMS可以接受的代碼，再經(jīng)過調(diào)試產(chǎn)生目標(biāo)模式，然后就可以組織數(shù)據(jù)入庫了，這就是數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段。主要任務(wù)（一）數(shù)據(jù)庫的實(shí)施數(shù)據(jù)載入應(yīng)用程序的編碼和調(diào)試數(shù)據(jù)庫試運(yùn)行在數(shù)據(jù)庫運(yùn)行階段，對數(shù)據(jù)庫經(jīng)常性的維護(hù)工作主要是由DBA完成的，它包括以下幾個方面。（二）數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行與維護(hù)數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲和恢復(fù)數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性控制數(shù)據(jù)庫性能的監(jiān)督、分析和改進(jìn)數(shù)據(jù)庫的重組織與重構(gòu)造課堂總結(jié)本項(xiàng)目內(nèi)容主要帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)了數(shù)據(jù)庫設(shè)計的步驟及各個階段的主要任務(wù)，要求大家結(jié)合練習(xí)內(nèi)容進(jìn)行強(qiáng)化復(fù)習(xí)，靈活掌握設(shè)計步驟及各個階段的工作任務(wù)及實(shí)現(xiàn)方法。THANKS志存高遠(yuǎn)自強(qiáng)不息《MySQL數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》項(xiàng)目3

安裝與啟動MySQL學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解