1、1,第4章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計基礎(chǔ)和應(yīng)用,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 數(shù)據(jù)模型 關(guān)系模型 關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)SQL語言,本章知識要點(diǎn),2,4.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,4.1.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展,4.1.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本概念,4.1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),本節(jié)內(nèi)容,3,4.1.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展,1,4,特點(diǎn): 數(shù)據(jù)不能獨(dú)立存儲。 沒有專用的軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。 只有程序的概念，沒有文件的概念。 數(shù)據(jù)冗余度高。,人工管理階段,5,應(yīng)用程序1,應(yīng)用程序2,應(yīng)用程序n,學(xué)生數(shù)據(jù)文件,課程數(shù)據(jù)文件,教師數(shù)據(jù)文件,文件管理階段（50后期-60中期）,文件 系統(tǒng),缺點(diǎn)：共享性差，數(shù)據(jù)冗余度大,6,文件系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)為什么難以

2、共享呢？,1005張三7006151800設(shè)計所 職工號 姓名 出生日期 工資 部門 1005 張三 700615 1800 設(shè)計所 文件系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的含義不明顯,7,應(yīng)用程序1,應(yīng)用程序2,應(yīng)用程序n,數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫 管理系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫管理階段（60后期-）,8,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理階段的主要特點(diǎn),9,4.1.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念,數(shù)據(jù)(Data)是用來記錄信息的可 識別的符號，是數(shù)據(jù)庫中存儲的 基本對象。,10,4.1.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念,數(shù)據(jù)庫(DataBase，DB)是長期存放 在計算機(jī)外存上、有結(jié)構(gòu)的、可共享 的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。,數(shù) 據(jù) 庫,數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)具有永久存儲、有組織和可共享3

3、個基本特點(diǎn)。,11,4.1.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）是用于 建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)軟件,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 是位于操作系統(tǒng)之上的 一層系統(tǒng)軟件。,12,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）的功能,13,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) (DataBase System，DBS) 是指在計算機(jī)系統(tǒng)中引入了數(shù)據(jù)庫技術(shù)后的系統(tǒng)，它包括硬件、軟件和人員等部分。,14,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成,15,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成,數(shù)據(jù)庫(DB)：有組織的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）：DBMS是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心，其主要任務(wù)是管理數(shù)據(jù)庫，為用戶提供訪問數(shù)據(jù)庫的方法。 應(yīng)用系統(tǒng)：為滿足用戶需要而開發(fā)的

4、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用軟件 應(yīng)用開發(fā)工具：為開發(fā)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)而采用的各種開發(fā)工具。 人員：與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)打交道的人。最終用戶、應(yīng)用程序開發(fā)人員、數(shù)據(jù)庫管理員,16,4.1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu),最終用戶-外部視圖-外模式 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)人員-概念視圖-模式 數(shù)據(jù)庫管理員-內(nèi)部視圖-內(nèi)模式,17,4.1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu),模式又稱為邏輯模式，是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù) 的全局邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。,外模式又被稱為用戶模式，是根據(jù)用戶的需要從模 式中導(dǎo)出的子模式，是用戶最后看到的數(shù)據(jù)的局部邏輯 結(jié)構(gòu)，是與某應(yīng)用程序有關(guān)的整個數(shù)據(jù)庫中部分?jǐn)?shù)據(jù)的描述。,外模式,內(nèi)模式又稱為存儲模式，是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和 存

5、儲方式的描述，是數(shù)據(jù)在存儲介質(zhì)上的保存方式。,內(nèi)模式,18,4.1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu),模式/內(nèi)模式映像定義了模式和內(nèi)模式之 間的對應(yīng)關(guān)系，是數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù) 的存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。,模式/內(nèi)模式映像,外模式/模式映像定義了外模式和模式之 間的對應(yīng)關(guān)系，是數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù) 的局部邏輯結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。,外模式/模式映像,19,4.2 數(shù)據(jù)模型,4.2.1 數(shù)據(jù)模型的分類（自學(xué)）,4.2.2 E-R模型,本節(jié)內(nèi)容,20,實 體 ：把客觀存在并且可以相互區(qū)分的事物稱為實體，例如一名學(xué)生 。 屬 性：描述實體的特性稱為屬性。 實體集：同一類型實體的集合稱為實體集。 實

6、體型：對同類實體的描述稱為實體型。它由實體名與其屬性名共同構(gòu)成。,E-R模型的基本概念和聯(lián)系,21,關(guān)鍵字：能夠唯一標(biāo)識實體集中每個實體的某一屬性或?qū)傩越M稱為關(guān)鍵字，它的值能夠唯一區(qū)分不同的實體。 聯(lián)系：在概念模型中將實體集之間的對應(yīng)關(guān)系稱為聯(lián)系。通過聯(lián)系反映現(xiàn)實世界事物之間的相互關(guān)聯(lián)。,概念模型的基本概念和術(shù)語,22,一對多,多對多,一對一 、一對多 、 多對多,兩個實體集的聯(lián)系有三種類型：,23,E-R模型包括三個基本圖形元素： 實體：用矩形表示，框內(nèi)標(biāo)注實體名。 屬性：用橢圓形表示，并用直線將屬性與對應(yīng)的實體連接。 實體之間的聯(lián)系：用菱形表示，框內(nèi)標(biāo)注聯(lián)系名。并用直線將聯(lián)系名與對應(yīng)的實體

7、連接，同時在連線旁標(biāo)注聯(lián)系的類型（1:1、1:N或M:N）。,E-R模型圖形表示,24,E-R模型圖形表示,示例1：班長集和班級集兩個實體集之間是一對一聯(lián)系。,25,E-R模型圖形表示,示例2：班級實體有班級編號和班級名稱等屬性，學(xué)生實體有學(xué)號、姓名、性別、專業(yè)和班級編號等屬性。班級集和學(xué)生集兩個實體集之間是一對多聯(lián)系。,26,E-R模型圖形表示,示例3：課程實體有課程編號、課程名稱、學(xué)時和學(xué)分。學(xué)生集和課程集兩個實體集之間是多對多聯(lián)系。,27,4.3 關(guān)系模型,4.3.1 關(guān)系模型的基本概念,4.3.2 關(guān)系模型的完整性規(guī)則,本節(jié)內(nèi)容,4.3.3 關(guān)系運(yùn)算,28,4.3.1關(guān)系模型,用二維表

8、來表示實體與實體之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。 關(guān)系模型是將同一類實體的數(shù)據(jù)組織成二維表的形式。 每個二維表稱為一個關(guān)系。,29,關(guān)系student（學(xué)生信息登記表）,關(guān)系stu_course（選課信息登記表）,關(guān)系course（課程信息登記表）,30,關(guān) 系： 一個關(guān)系對應(yīng)一張二維表。每個關(guān)系 必須有一個關(guān)系名。例如，關(guān)系名student 。 屬 性：表中的一列為一個屬性。每個屬性都有一個名稱，稱為屬性名。 元 組：表中的一行數(shù)據(jù)稱為一條元組，也被稱為記錄。 關(guān)鍵字：表中某一屬性或?qū)傩越M，它的值能夠唯一標(biāo)識一條記錄，則把這一屬性或?qū)傩越M稱為關(guān)鍵字。,關(guān)系模型的基本術(shù)語,31,關(guān)系模型的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二

9、維表，由行和列組成。,關(guān)系,學(xué) 生 登 記 表,關(guān)系名,關(guān)鍵字,屬性（列）,屬性名,元 組 （行）,32,值 域：屬性的取值范圍稱為值域。 關(guān)系模式：是對關(guān)系的描述，它主要包括關(guān)系名，組成該關(guān)系的各屬性名、值域和關(guān)鍵字。 關(guān)系模式的一般形式為： 關(guān)系名(屬性名1，屬性名2，,屬性名n),關(guān)系模型的基本概念和術(shù)語,33,關(guān)系模式的一般形式,示例1：關(guān)系student的關(guān)系模式是： student(學(xué)號，姓名，性別，年齡，專業(yè)，登錄口令) 其中屬性“學(xué)號”帶有下劃線，表示是關(guān)鍵字。,示例2：關(guān)系stu_course的關(guān)系模式是： stu_course(學(xué)號，課程編號，選修學(xué)期，成績) 其中屬性“學(xué)

10、號”和“課程編號”帶有下劃線，表示 關(guān)鍵字是由屬性“學(xué)號” 和“課程編號”的組合。,34,4.3.2 關(guān)系模型的完整性規(guī)則,實體完整性是對關(guān)系中記錄唯一性，即關(guān)鍵字的約束。 （關(guān)鍵字的值不能為空且不能有相同的值）,參照完整性是對關(guān)系數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系的關(guān)系之間數(shù)據(jù) 參照引用的約束，也就是對外鍵的約束。 （從表中外鍵的值必須是主表主鍵的有效值或是空）,用戶定義的完整性是根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同，針對某一 具體數(shù)據(jù)的約束條件。,關(guān)系模型的完整性規(guī)則是對關(guān)系的約束。,35,4.3.3 關(guān)系運(yùn)算,在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，對關(guān)系的操作主要是指對一張表或者兩張表中相應(yīng)行（記錄）、列（屬性）內(nèi)容的操作。 關(guān)系運(yùn)算主要包括選擇

11、、投影和連接等三種。,36,選擇運(yùn)算是指在一個關(guān)系中選擇出滿足給 定條件的元組組成新關(guān)系,1選擇運(yùn)算,例如： 在關(guān)系student(學(xué)生信息登記表)中找出男同學(xué) 的數(shù)據(jù)。給定的條件應(yīng)該是性別為“男”。 在操作時按照給定的條件對表中每一條記錄 進(jìn)行篩選，將選擇出來的記錄組成一個新關(guān)系 （結(jié)果）。,37,1選擇運(yùn)算,38,投影操作是指在一個關(guān)系的所有屬性中選取 指定屬性列組成新關(guān)系。,2投影操作,例如： 在關(guān)系student中找出所有學(xué)生的姓名、年齡和 專業(yè)。 操作時，在所有屬性列中選取姓名、年齡和專 業(yè)三個屬性列組成新關(guān)系。,39,2投影操作,40,3連接操作,連接操作一般是將兩個關(guān)系通過連接條

12、件組成一個新關(guān)系。 在新關(guān)系中包含原有兩個關(guān)系的所有屬性，其中屬性名表示方法是屬性名前加上原有關(guān)系名。 新關(guān)系中的記錄是通過連接原有關(guān)系的記錄得到的。,41,例題1： 在兩個關(guān)系course和stu_course中進(jìn)行連接運(yùn)算，連接條件是course的課程編號等于stu_course的課程編號。,關(guān)系stu_course（選課信息登記表）,關(guān)系course（課程信息登記表）,42,43,例題2： 在兩個關(guān)系course和stu_course中進(jìn)行連接運(yùn)算，連接條件是course的課程編號等于stu_course的課程編號。要求在連接運(yùn)算組成的新關(guān)系中選擇學(xué)號、課程名稱和成績，且80分以上的成績

13、。,44,45,4.4 關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)SQL語言,4.4.1 SQL語言概述,4.4.2 結(jié)構(gòu)化標(biāo)準(zhǔn)SQL語句,4.4.3 數(shù)據(jù)查詢語言,本節(jié)內(nèi)容,46,4.4.1 語言概述,SQL語言特點(diǎn)： 一體化語言、高度非過程化語言、簡潔語言、共享語言。,SQL語言功能： 數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)操縱和數(shù)據(jù)控制。,47,4.4.1 語言概述,SQL語言的動詞,48,4.4.2 結(jié)構(gòu)化標(biāo)準(zhǔn)SQL語句,1.數(shù)據(jù)定義語句,（1）創(chuàng)建基本表 CREATE TABLE （) , );,49,在“學(xué)生成績管理系統(tǒng)”數(shù)據(jù)庫中，寫出建立Student數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)的語句。,50,CREATE TABLE student(學(xué)

14、號 char(8) Primary key, 姓名 char(6) not null, 性別 char(2), 年齡 smallInt, 專業(yè) char(20), 出生日期 date, 登錄口令 char(6) Unique, 說明 memo);,51,（2）修改表 ALTER TABLE ALTER ADD DROP；,52,例：將“登錄口令”字段的數(shù)據(jù)類型改為數(shù)字型，字段大小改為長整型。 ALTER TABLE student ALTER 登錄口令 INTEGER ； 例：增加字段名稱為“班級編號”，數(shù)據(jù)類型為“文本”，字段大小為2。 ALTER TABLE student ADD 班級編

15、號Char(2)； 例：刪除“說明”字段。 ALTER TABLE student DROP 說明；,53,（3）刪除表 DROP TABLE ； 例：在“學(xué)生成績管理系統(tǒng)”數(shù)據(jù)庫中，寫出刪除已有student表的SQL語句。 DROP TABLE student；,54,2.數(shù)據(jù)操縱語句,（1）插入記錄 INSERT INTO （，） VALUES（，)；,55,例：在student表中插入記錄（20130006，劉帥,男,18,會計,1998/02/15，852963，null）語句；插入記錄（20130007,李虹,17,963741）語句。 插入所有字段 INSERT INTO stu

16、dent VALUES（“20130006”，“劉帥”，“男”，18，“會計”， “1998/02/15”，“852963”,“哈市”）； 插入部分字段 INSERT INTO student （學(xué)號，姓名，年齡，登錄口令） VALUES（“20130007”，“李虹”，17，“963741”）；,56,（2）更新記錄 UPDATE SET =，= WHERE；,57,例：student表中所有記錄的“出生日期”減1天語句；男同學(xué)的“年齡”加1歲語句；修改“劉帥”登錄口令為“123456”語句。 更新所有記錄的指定字段值 UPDATE student SET 出生日期=出生日期-1； 更新部分

17、記錄的指定字段值 UPDATE student SET 年齡=年齡+1 WHERE 性別=“男”； 更新一條記錄的指定字段值 UPDATE student SET 登錄口令=“123456” WHERE 姓名=“劉帥”；,58,（3）刪除記錄 DELETE FROM WHERE； 例：在“學(xué)生成績管理系統(tǒng)”數(shù)據(jù)庫中，在student表中刪除女同學(xué)的年齡大于20歲的記錄；刪除所有記錄，只留有表的結(jié)構(gòu)。 刪除部分記錄 DELETE FROM student WHERE 年齡20 and性別=“女”； 刪除全部記錄 DELETE FROM student,59,4.4.3 數(shù)據(jù)查詢語句,1.SELE

18、CT語句基本格式,SELECTALLDISTINCTTOP n *，AS FROM， WHERE GROUP BY HAVING ORDER BYASCDESC;,60,4.簡單查詢,（1）按指定字段查詢 例4-14：查詢student表中所有記錄；查詢student表中“姓名”、“年齡”和“專業(yè)”所有記錄。 查詢所有記錄： SELECT * FROM student; 或： SELECT ALL * FROM student; 查詢指定字段記錄： SELECT 姓名,年齡,專業(yè) FROM student;,61,（2）除去字段的重復(fù)值 例4-15：查詢student表中“專業(yè)”的種類記錄。

19、SELECT DISTINCT 專業(yè) FROM student;,62,（3）條件查詢 例4-16：查詢stu_course表中“成績”在80到89之間，并顯示“學(xué)號”、“課程編號”和“成績”的記錄。 SELECT 學(xué)號,課程編號,成績 FROM stu_course WHERE 成績=80 AND成績=89； 或： SELECT 學(xué)號,課程表號,成績 FROM stu_course WHERE 成績 BETWEEN 80 AND 89；,63,例4-17：查詢student表中“自動化”或“會計”的“專業(yè)”，并顯示“姓名”和“專業(yè)”的記錄。 SELECT 姓名,專業(yè) FROM stu_cou

20、rse WHERE 專業(yè)=“自動化” OR 專業(yè)=“會計”; 或： SELECT 姓名,專業(yè) FROM stu_course WHERE 專業(yè) IN(“自動化”,“會計”);,64,例4-18：統(tǒng)計查詢stu_course表中記錄。 統(tǒng)計總“成績”,并顯示“總成績”的記錄。 SELECT SUM(成績) AS 總成績 FROM stu_course; 統(tǒng)計“成績”的平均值,并顯示“成績平均值”的記錄。 SELECT AVG(成績) AS 成績平均值 FROM stu_course; 統(tǒng)計“成績”良好的個數(shù),并顯示“成績良好的個數(shù)”的記錄。 SELECT COUNT(成績) AS 成績良好的個數(shù)

21、 FROM stu_course WHERE成績 BETWEEN 80 AND 89;,（4）統(tǒng)計查詢,65,統(tǒng)計stu_course表總學(xué)生數(shù)。 SELECT COUNT(*) AS 成績表總?cè)藬?shù) FROM stu_course 統(tǒng)計“成績”最大值,并顯示“成績最大值”的記錄。 SELECT MAX(成績) AS 成績最大值 FROM stu_course; 統(tǒng)計“成績”最小值,并顯示“成績最小值”的記錄。 SELECT MIN(成績) AS 成績最小值 FROM stu_course;,66,例4-19：查詢分組student表中的記錄。 查詢統(tǒng)計每個“專業(yè)”的人數(shù)。 SELECT 專業(yè),

22、COUNT(*) AS 人數(shù) FROM student GROUP BY 專業(yè)； 查詢統(tǒng)計每個“專業(yè)”的平均年齡，并顯示“專業(yè)”，“平均年齡”的記錄。 SELECT 專業(yè),AVG(年齡) AS 平均年齡 FROM student GROUP BY 專業(yè) 查詢統(tǒng)計每個“專業(yè)”的平均年齡，并顯示“平均年齡”大于等于17的“專業(yè)”，“平均年齡”的記錄。 SELECT 專業(yè),AVG(年齡)AS 平均年齡 FROM student GROUP BY 專業(yè) HAVING AVG(年齡)=17；,（5）分組查詢,67,（6）排序查詢,例4-20：查詢排序stu_course表中的記錄。 查詢按“成績”升序排

23、序的全部記錄。 SELECT * FROM stu_course ORDER BY 成績 ASC; 查詢“成績”排在前2名學(xué)生，并顯示“學(xué)號”,“成績”的記錄。 SELECT TOP 2 學(xué)號,成績 FROM stu_course ORDER BY 成績 DESC; 查詢每一門課程的成績降序排序的記錄。 SELECT * FROM stu_course ORDER BY 課程編號 ASC，成績 DESC;,68,5.連接查詢,（1）內(nèi)連接 內(nèi)連接基本格式： FROM INNER JOIN ON 其中，連接條件的基本格式： .,69,例4-21：在student和stu_course表中，查詢“

24、學(xué)號”，“姓名”，“課程編號”和“成績”字段。 SELECT student.學(xué)號, student.姓名, stu_course.課程編號, stu_course.成績 FROM student INNER JOIN stu_course ON student.學(xué)號 = stu_course.學(xué)號;,70,（2）外連接 外連接基本格式： 左連接： FROM LEFT OUTER JOIN ON 右連接： FROM RIGHT OUTER JOIN ON 其中，連接條件的基本格式： . = .,71,例4-22：查詢student和stu_course表中學(xué)生的選課情況的記錄。查詢顯示已經(jīng)選課程的學(xué)生和沒有選課程的