1、數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用,錢能重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院軟件教研室,Email：QQ：723975921,主要內(nèi)容,數(shù)據(jù)庫(kù)基本理論基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)模型概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程與步驟,重點(diǎn)、難點(diǎn),概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)向邏輯結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí),1、數(shù)據(jù)與信息的概念1）數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是指存儲(chǔ)在某一媒體上可加以鑒別的符號(hào)資料，這些媒體可以包括紙、磁盤、磁帶、光盤等種類。數(shù)據(jù)的概念包括以下兩部分：數(shù)據(jù)是存儲(chǔ)在某一媒體上可加以鑒別的符號(hào)的集合。數(shù)據(jù)內(nèi)容是事物特性的反映或描述。,數(shù)據(jù)的兩種描述方法：物理描述：數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)設(shè)備上的存儲(chǔ)方式。邏輯描述：計(jì)算機(jī)程序員或用戶可操作的數(shù)據(jù)形式,2）信息（inf

2、ormation）信息是來(lái)自于現(xiàn)實(shí)世界事物的存在方式或運(yùn)動(dòng)形態(tài)的集合，是人們進(jìn)行各種活動(dòng)所需要的知識(shí)，是數(shù)據(jù)加工的結(jié)果。3）數(shù)據(jù)(data)與信息的關(guān)系數(shù)據(jù)是承載信息的物理符號(hào)或稱為載體。信息是人們消化理解的數(shù)據(jù)，是對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)，是知識(shí)。,1.2.3基本數(shù)據(jù)模型BasalDataModel,定義：數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象。數(shù)據(jù)模型需滿足三個(gè)方面的要求：1、能比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界；2、容易被人所理解；3、便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模型的組成要素：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)完整性要求根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的，可以將這些模型劃分為兩類：一、概念模型，也稱信息模型；二、邏輯模型，也稱數(shù)據(jù)模型。,三個(gè)

3、世界的概念,人們把客觀存在的事物以數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，經(jīng)歷了對(duì)現(xiàn)實(shí)社會(huì)中事物特性的認(rèn)識(shí)、概念化、到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)里的具體表示，是一個(gè)逐級(jí)抽象的過(guò)程，是從現(xiàn)實(shí)到概念再到數(shù)據(jù)的三個(gè)領(lǐng)域。有時(shí)也將概念世界稱為信息世界；將數(shù)據(jù)世界稱為存儲(chǔ)或機(jī)器世界。,（1）現(xiàn)實(shí)世界人們管理的對(duì)象存于現(xiàn)實(shí)世界中，現(xiàn)實(shí)世界的事物及事物之間存在著聯(lián)系，這種聯(lián)系是客觀存在的，是由事物本身的性質(zhì)決定的。舉例：醫(yī)院的醫(yī)療管理系統(tǒng)中有醫(yī)生、患者、?？频葮?gòu)成元素，醫(yī)生為患者診療，患者被送到不同科室診治，醫(yī)生、患者、?？剖窍嗷リP(guān)聯(lián)的。,（2）概念世界概念世界是現(xiàn)實(shí)世界在人們頭腦中的反映，是對(duì)客觀事物及其聯(lián)系的一種抽象描述，從而產(chǎn)生

4、概念模型。舉例，對(duì)醫(yī)生的描述包括姓名、性別、專長(zhǎng)、電話、職稱等不同項(xiàng)目。,（3）數(shù)據(jù)世界存入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是將概念世界中的事物數(shù)據(jù)化的結(jié)果。為了準(zhǔn)確地反映事物本身及事物之間的各種聯(lián)系，數(shù)據(jù)庫(kù)表中的數(shù)據(jù)一定存在一個(gè)結(jié)構(gòu)，用數(shù)據(jù)模型表示結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)模型將概念世界中的實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系進(jìn)一步抽象為便于計(jì)算機(jī)處理。,一、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),1、基本概念實(shí)體Entity：客觀存在并可以唯一區(qū)別的物體。它可以是具體的事物或一個(gè)具體的事件。屬性Attribute：實(shí)體的某一特性。碼Key：又稱關(guān)鍵字，可以唯一區(qū)別實(shí)體的最小屬性集。域Domain：實(shí)體屬性的取值范圍。聯(lián)系Relationship：實(shí)體間或?qū)傩蚤g的某

5、種聯(lián)系。（一對(duì)一1:1，一對(duì)多1:N，多對(duì)多M:N）舉例：醫(yī)生、學(xué)生,2、概念模型的表示方法Entity-RelationshipApproach（實(shí)體-聯(lián)系法）,兩個(gè)實(shí)體間的三類聯(lián)系,實(shí)體關(guān)系方法Entitytype實(shí)體型：用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名。Attribute屬性：用橢圓形表示，并用無(wú)向邊與相應(yīng)的實(shí)體連接。Relationship聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無(wú)向邊與相關(guān)實(shí)體連接起來(lái)，同時(shí)在無(wú)向邊旁邊標(biāo)上聯(lián)系的類型。如果一個(gè)聯(lián)系具有屬性，則這些屬性也要用無(wú)向邊與該聯(lián)系連接起來(lái)。如圖,思考,以下各個(gè)實(shí)體之間存在什么樣的聯(lián)系,產(chǎn)品與車間，部門與職工，產(chǎn)品與零件，教師與學(xué)

6、生，班級(jí)與學(xué)生，學(xué)生與家庭，學(xué)生與評(píng)語(yǔ)，學(xué)生與獎(jiǎng)懲，學(xué)生與課程,E-R圖實(shí)例分析1,建立一個(gè)班級(jí)管理系統(tǒng)ER模型在班級(jí)管理系統(tǒng)中，一個(gè)學(xué)生對(duì)應(yīng)一個(gè)家庭，一個(gè)學(xué)生可能有一條或多條評(píng)語(yǔ)或者獎(jiǎng)懲信息，一個(gè)學(xué)生可以選修多門課程，一門課程也可以被多個(gè)不同的學(xué)生選修等。,如何建立ER模型,首先確定實(shí)體的類型該系統(tǒng)里面存在學(xué)生、家庭、評(píng)語(yǔ)、獎(jiǎng)懲和課程等5個(gè)實(shí)體。確定聯(lián)系類型學(xué)生:家庭1：1學(xué)生:評(píng)語(yǔ)1：N學(xué)生:獎(jiǎng)懲1：N學(xué)生:課程M：N,把實(shí)體類型和聯(lián)系類型組合成ER圖確定實(shí)體類型和聯(lián)系類型的屬性確定實(shí)體類型的鍵,ER模型實(shí)例分析2,論壇的主要功能是為用戶提供在網(wǎng)上討論問(wèn)題的場(chǎng)所，它要求用戶先注冊(cè)，登錄后允

7、許用戶發(fā)起討論的主題，針對(duì)某個(gè)主題發(fā)表意見并查看主題及其詳細(xì)內(nèi)容列表。論壇中有用戶、問(wèn)題、答案和論壇四個(gè)實(shí)體，其中一個(gè)用戶可以提出多個(gè)問(wèn)題，也可以給出多個(gè)答案；一個(gè)論壇可以有多個(gè)問(wèn)題，一個(gè)問(wèn)題對(duì)應(yīng)一個(gè)論壇；一個(gè)問(wèn)題可以有多個(gè)答案，一個(gè)答案對(duì)應(yīng)一個(gè)問(wèn)題；,N,1,1,1,N,1,N,N,練習(xí),某研究所有若干個(gè)研究室，每個(gè)研究室有一名負(fù)責(zé)人和多個(gè)科研人員，每個(gè)科研人員只屬于一個(gè)研究室。研究所承接了多個(gè)科研項(xiàng)目，每個(gè)科研項(xiàng)目有多個(gè)科研人員參加，每個(gè)科研人員可以參加多個(gè)科研項(xiàng)目。,分析步驟：,（1）確定實(shí)體類型（2）確定聯(lián)系類型（3）把實(shí)體類型和聯(lián)系類型組合成ER圖（4）確定實(shí)體類型和聯(lián)系類型的屬性（

8、5）確定實(shí)體類型的鍵,研究室,科研項(xiàng)目,科研人員,組成,參加,研究室名,辦公地點(diǎn),負(fù)責(zé)人,人員編號(hào),姓名,性別,工作量,項(xiàng)目編號(hào),項(xiàng)目名,開工時(shí)間,負(fù)責(zé)人,數(shù)據(jù)模型,它是按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建模。主要包括：層次模型（hierarchicalmodel）網(wǎng)狀模型（networkmodel）關(guān)系模型（relationalmodel）面向?qū)ο竽Ｐ停╫bjectorientedmodel）,（一）層次模型,有且僅有一個(gè)結(jié)點(diǎn)無(wú)父結(jié)點(diǎn)，此結(jié)點(diǎn)是根結(jié)點(diǎn)，例如，在大學(xué)數(shù)據(jù)模型中的校長(zhǎng)；其它結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)父結(jié)點(diǎn)，比如，校長(zhǎng)下屬的學(xué)院院長(zhǎng)，他們的父接點(diǎn)就是大學(xué)校長(zhǎng)；適合于表示一對(duì)多的聯(lián)系，比如，一個(gè)校長(zhǎng)下屬

9、若干院長(zhǎng)。,（二）網(wǎng)狀模型,允許結(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)的父結(jié)點(diǎn)，可以有一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無(wú)父結(jié)點(diǎn)。網(wǎng)狀模型適用于表示多對(duì)多的聯(lián)系，例如，供應(yīng)商與項(xiàng)目、項(xiàng)目與庫(kù)存間的關(guān)系等都是M:N的關(guān)系。,（三）關(guān)系模型,一個(gè)關(guān)系的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維的表，二維表的形式表示實(shí)體和實(shí)體之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為關(guān)系數(shù)據(jù)模型。關(guān)系在磁盤上以文件形式存儲(chǔ)，每個(gè)字段對(duì)應(yīng)表的一列，每個(gè)記錄是表中的一行。,關(guān)系和表,關(guān)系relation一個(gè)關(guān)系是一張二維表，每個(gè)關(guān)系有一個(gè)關(guān)系名。在計(jì)算機(jī)里，一個(gè)關(guān)系可以存儲(chǔ)為一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件的表，例如，醫(yī)生表或患者表。元組tuple表中的行稱為元組。一行是一個(gè)元組，對(duì)應(yīng)表中的一個(gè)記錄。,術(shù)語(yǔ)1,屬性attr

10、ibute表中的列稱為屬性，每一列有一個(gè)屬性名，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表中的一個(gè)字段，例如醫(yī)生編號(hào)、姓名、職稱等字段。域domain屬性的取值范圍，即不同元組對(duì)同一個(gè)屬性的取值所限定的范圍。例如，在“患者”表“女”或“男”是性別的取值范圍，對(duì)應(yīng)“性別”字段的一個(gè)域。,術(shù)語(yǔ)2,候選碼如果某個(gè)屬性的值能唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組，就稱其為候選碼做；在關(guān)系的多個(gè)候選碼中，選擇一個(gè)作為主鍵-主關(guān)鍵字，作為表中的主鍵。主鍵的屬性被稱做主屬性。外鍵定義F是基本關(guān)系R的一個(gè)或一組屬性，但不是關(guān)系R的候選碼，如果F與基本關(guān)系S的主鍵Ks相對(duì)應(yīng)，則稱F是基本關(guān)系R的外鍵。,術(shù)語(yǔ)3,關(guān)鍵字屬性或?qū)傩越M合，其值能夠唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組。比

11、如，“醫(yī)生”表中的“醫(yī)生編號(hào)”字段，“患者”表中的“患者病歷號(hào)”都唯一地表示一名醫(yī)生、一名患者，那么它們都可以作為記錄的關(guān)鍵字。關(guān)系模式對(duì)關(guān)系的描述稱為關(guān)系模式，其格式為：關(guān)系名（屬性1，屬性2，屬性N）。一個(gè)關(guān)系模式對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)系的結(jié)構(gòu)。,術(shù)語(yǔ)4,學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，）課程（課程號(hào)，課程名稱，學(xué)時(shí)，）選修（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)，選修時(shí)間）,二、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),1、1:1聯(lián)系的E-R圖到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換(1)聯(lián)系單獨(dú)對(duì)應(yīng)一關(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)系的實(shí)體集的任一方的主碼。BJ（班級(jí)編號(hào)，院系，專業(yè)名，人數(shù)）BZ（學(xué)號(hào)，姓名）SY（學(xué)號(hào)

12、，班級(jí)編號(hào)）,邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),(2)聯(lián)系不單獨(dú)對(duì)應(yīng)一關(guān)系模式，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。BJ（班級(jí)編號(hào)，院系，專業(yè)名，人數(shù)）BZ（學(xué)號(hào)，姓名，班級(jí)編號(hào)）或者BJ（班級(jí)編號(hào)，院系，專業(yè)名，人數(shù)，學(xué)號(hào)）BZ（學(xué)號(hào)，姓名）,邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),2、1:n聯(lián)系的E-R圖到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換(1)聯(lián)系單獨(dú)對(duì)應(yīng)一關(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。BJ（班級(jí)編號(hào)，院系，專業(yè)名，人數(shù)）XS(學(xué)號(hào)，姓名，專業(yè)名，性別，出生時(shí)間，總學(xué)分，備注)SY（學(xué)號(hào)，班級(jí)編號(hào)）,邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),(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

13、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。BJ（班級(jí)編號(hào)，院系，專業(yè)名，人數(shù)）XS(學(xué)號(hào)，姓名，專業(yè)名，性別，出生時(shí)間，總學(xué)分，備注，班級(jí)編號(hào)),邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),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(XS)”與“課程(KC)”實(shí)體集之間的聯(lián)系可設(shè)計(jì)如下關(guān)系模式：XS(學(xué)號(hào)，姓名，專業(yè)名，性別，出生時(shí)間，總學(xué)分，備注)KC（課程號(hào)，課程名稱，類別，開課學(xué)期，學(xué)時(shí)，學(xué)分）XS_KC(學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī))關(guān)系模式XS_KC的主碼是由“學(xué)號(hào)”和“課程號(hào)”兩個(gè)屬性組合起來(lái)構(gòu)成的一個(gè)主碼，一個(gè)關(guān)系模式只能有一個(gè)主碼。,1.5數(shù)據(jù)庫(kù)工程與應(yīng)用,DB設(shè)計(jì)的目標(biāo)與特點(diǎn)DB設(shè)計(jì)方法DB設(shè)計(jì)步驟DB應(yīng)用（略）,1.5.1DB設(shè)計(jì)的目標(biāo)與特點(diǎn),目標(biāo)在DBMS的支持下，按應(yīng)用的要求，為某一單位設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)合理、使用方便、效率較高的數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)。內(nèi)容結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù))設(shè)計(jì)行為設(shè)計(jì)(應(yīng)用程序),1.5.2DB設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)核心邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和物理數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法不同階段不一樣:基于E-R模型設(shè)計(jì)，基于第三范式(3NF)設(shè)計(jì)等規(guī)范設(shè)計(jì)