1、第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),Contents,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.1 數(shù)據(jù)、信息與數(shù)據(jù)處理,1.1.1 數(shù)據(jù)與信息,信息：事物狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)方式的反映。 數(shù)據(jù)：指存儲(chǔ)在某一媒體上能夠被識(shí)別的符號(hào)。 數(shù)據(jù)是具象的，而信息是抽象的；數(shù)據(jù)承載信息，信息符號(hào)化即是數(shù)據(jù)。 信息不隨它數(shù)據(jù)形式的不同而改變。 數(shù)據(jù)的形式多樣，有類型的區(qū)分。,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.1 數(shù)據(jù)、信息與數(shù)據(jù)處理,1.1.2 數(shù)據(jù)處理（信息處理） 數(shù)據(jù)處理：將各種類型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過(guò)程。,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)管理

2、技術(shù)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)軟硬件的發(fā)展息息相關(guān),2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展,人工管理階段 主要特點(diǎn)： 數(shù)據(jù)沒有獨(dú)立性，數(shù)據(jù)與程序相互依賴。 數(shù)據(jù)冗余度極大且不能長(zhǎng)期保存。 數(shù)據(jù)不能共享，從而導(dǎo)致了冗余。 沒有專門的管理軟件,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展,文件管理階段 主要特點(diǎn)： 數(shù)據(jù)沒有完全獨(dú)立。 數(shù)據(jù)冗余度依然較大。 數(shù)據(jù)的共享性較差。 數(shù)據(jù)不能被集中管理。,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 主要特點(diǎn)： 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化。 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)獨(dú)立。 實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)統(tǒng)一控制。,

3、2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基本概念,數(shù)據(jù)庫(kù)（Data Base，DB） 按一定的組織形式存儲(chǔ)在一起的相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。 其中的數(shù)據(jù)是按照某種數(shù)據(jù)模型組織起來(lái)的。數(shù)據(jù)庫(kù)不僅包含數(shù)據(jù)本身，還包括相關(guān)事物之間的聯(lián)系。 數(shù)據(jù)庫(kù)具有數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化、獨(dú)立性、共享性、冗余量小、安全性、完整性和并發(fā)控制等基本特點(diǎn)。,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基本概念,數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（Data Base Management System，DBMS） 負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)的定義、建立、操縱、管理和維護(hù)的一種計(jì)算機(jī)軟件，是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心部分。 常見的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),2020/8

4、/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基本概念,數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)（Data Base Application System，DBAS） 是在DBMS支持下根據(jù)實(shí)際問(wèn)題開發(fā)出來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用軟件。一個(gè)DBAS通常由數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用程序兩部分組成，它們都需要在DBMS支持下開發(fā)。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（Data Base System，DBS） 指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)引入數(shù)據(jù)庫(kù)后的系統(tǒng)構(gòu)成，是一個(gè)具有管理數(shù)據(jù)庫(kù)功能的計(jì)算機(jī)軟硬件綜合系統(tǒng)。,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基本概念,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成,開發(fā)人員,理解系統(tǒng)組成之余，也要注意幾個(gè)各部分的包含層次。,DBA,DBS,DBAS,DB,DBM

5、S,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基本概念,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模式,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式是數(shù)據(jù)的三個(gè)級(jí)別的抽象，使用戶能夠邏輯地、抽象地處理數(shù)據(jù)而不必關(guān)心數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示及存儲(chǔ)。,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基本概念,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可分為三級(jí)模式，從外到內(nèi)依次為外模式、模式和內(nèi)模式。 內(nèi)模式：內(nèi)模式又稱為存儲(chǔ)模式，是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)內(nèi)模式。 模式：模式也稱邏輯模式或概念模式，是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(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。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只能有一個(gè)模式。 外模式

6、：外模式又稱子模式或用戶模式，是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的接口，是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶看到的數(shù)據(jù)視圖，是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。一個(gè)應(yīng)用程序只能有一個(gè)外模式，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以有多個(gè)外模式。,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基本概念,為了實(shí)現(xiàn)三級(jí)模式的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)在三級(jí)模式之間提供了兩層映像：外模式/模式映像和模式/內(nèi)模式映像。從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獨(dú)立性。 模式/內(nèi)模式映像：定義數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變時(shí)，只需要修改模式與內(nèi)模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即可保持模式不變，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和程序的物理獨(dú)立

7、性。 外模式/模式映像：定義外模式與模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)改變時(shí)，只需要修改外模式與模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而不必修改局部邏輯結(jié)構(gòu)，即保證外模式不變，從而相應(yīng)的應(yīng)用程序也不必修改，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和程序的邏輯獨(dú)立性。,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.4 數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象，是用來(lái)描述數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和聯(lián)系的一組概念和定義，是數(shù)據(jù)庫(kù)的核心內(nèi)容，分為概念數(shù)據(jù)模型和邏輯數(shù)據(jù)模型兩個(gè)層次。 總結(jié)兩個(gè)核心,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.4 數(shù)據(jù)模型,概念數(shù)據(jù)模型是面向客觀世界、面向用戶的模型。實(shí)體聯(lián)系（E-R）模型是常用的概念模型。 E指實(shí)體（Entit

8、y）：客觀存在并可相互區(qū)分的事物稱為實(shí)體。例如，一個(gè)學(xué)生、一門課程、一支鉛筆、一部電影、一個(gè)部門等都是實(shí)體。（客觀世界是由實(shí)體組成的） 屬性（Attribute）：實(shí)體的特性成為屬性。一個(gè)實(shí)體可以由若干屬性刻畫，屬性的取值稱為屬性值。 R指聯(lián)系（Relationship）：聯(lián)系是實(shí)體集之間關(guān)系的抽象表示，是對(duì)實(shí)現(xiàn)世界中事物之間關(guān)系的描述。 （實(shí)體之間是必然有聯(lián)系的） 聯(lián)系抽象后可歸結(jié)為一對(duì)一（1:1）、一對(duì)多（1:n）、多對(duì)多三種聯(lián)系（n:m）,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.4 數(shù)據(jù)模型,E-R圖中規(guī)定： 用矩形表示實(shí)體（等同于表） 用橢圓形表示實(shí)體的屬性（等同于表中字段） 用菱形

9、表示實(shí)體聯(lián)系（等同于外鍵） 用直線連接各個(gè)形狀，對(duì)于實(shí)體間的關(guān)系，還要在直線旁進(jìn)行標(biāo)注,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.4 數(shù)據(jù)模型,例1-1：畫出學(xué)生選課子系統(tǒng)E-R圖 學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，身份證號(hào)，班級(jí)） 課程（課程號(hào)，課程名，課時(shí)數(shù)，學(xué)分） 選課（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，上課地點(diǎn)，上課時(shí)間）,學(xué)生,學(xué)號(hào),姓名,性別,身份證號(hào),學(xué)號(hào),選課,上課地點(diǎn),上課時(shí)間,學(xué)號(hào),課程號(hào),M,N,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.4 數(shù)據(jù)模型,教務(wù)管理系統(tǒng)E-R圖,補(bǔ)充作業(yè)：畫出學(xué)生住宿子系統(tǒng)的E-R圖 提示：該系統(tǒng)可由學(xué)生、宿舍兩實(shí)體組成；實(shí)體的屬性及實(shí)體間的聯(lián)系自己定義。,2020/8/5

10、,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.4 數(shù)據(jù)模型,邏輯數(shù)據(jù)模型是一種面向數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（面向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）的模型，主要用于DBMS的具體實(shí)現(xiàn)。常見的邏輯數(shù)據(jù)模型包括層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型等。,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.4 數(shù)據(jù)模型,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.4 數(shù)據(jù)模型,注意：一個(gè)關(guān)系就是一張二維表；而一張二維表不一定是一個(gè)關(guān)系。,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù),關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是依照關(guān)系模型設(shè)計(jì)的若干二維數(shù)據(jù)表文件的集合。在Visual FoxPro中，一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)由若干個(gè)數(shù)據(jù)表組成，每個(gè)數(shù)據(jù)表又是由若干個(gè)記錄組成，每個(gè)記錄由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。一個(gè)

11、關(guān)系的邏輯結(jié)構(gòu)就是一張二維表。這種用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。,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù),關(guān)系：一個(gè)關(guān)系就是相關(guān)數(shù)據(jù)組成的一個(gè)二維表。每個(gè)都有一個(gè)關(guān)系名，即表名，如學(xué)生表、課程表。如前圖 元組：二維表中水平方向的行稱為元組，每一行是一個(gè)元組。在Visual FoxPro中，一行稱為一個(gè)記錄。如圖 屬性：二維表中垂直方向的列稱為屬性，每一列有一個(gè)屬性名。在Visual FoxPro中，一列稱為一個(gè)字段。如圖 域：指表中屬性的取值范圍。Visual FoxPro中，一個(gè)字段的取值范圍通過(guò)一個(gè)字段的寬度定義。 分量：元組中的一個(gè)屬性

12、值。如圖,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù),候選碼：表中的某個(gè)屬性或?qū)傩越M合，其值可惟一確定一個(gè)元組。一個(gè)關(guān)系可以有多個(gè)候選碼。如圖 主碼（主關(guān)鍵字）：從候選碼中，選擇一個(gè)作為主碼。一個(gè)關(guān)系只有一個(gè)主碼。如圖 外碼（外關(guān)鍵字）：如果關(guān)系中的一個(gè)屬性不是本關(guān)系的主碼或候選碼，而是另外一個(gè)關(guān)系的主碼或候選碼，則該屬性稱為外碼。如下圖,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù),在這兩張表中，“書目編號(hào)”字段是圖書庫(kù)存表的主碼，而是圖書銷售表的外碼,在這兩張表里，哪個(gè)屬性是主碼，哪個(gè)屬性是外碼？,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù),主屬性：

13、包含在任何一個(gè)候選碼中的屬性。如圖 非主屬性：不包含在任何候選碼中的屬性。如圖 關(guān)系模式：對(duì)關(guān)系的描述。一個(gè)關(guān)系模式對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)系的結(jié)構(gòu)。其格式為： 關(guān)系名（屬性名1，屬性名2，屬性名3，屬性名n）,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù),1.5.2 關(guān)系規(guī)范化 關(guān)系規(guī)范化的目的是為了消除數(shù)據(jù)依賴中不合適的部分，是每張表具有獨(dú)立的屬性，同時(shí)又依賴于共同的關(guān)鍵字。 根據(jù)滿足規(guī)范的條件不同，可以劃分為6個(gè)等級(jí)，通常在解決一般性問(wèn)題時(shí)，只要把數(shù)據(jù)表規(guī)范到第三個(gè)范式標(biāo)準(zhǔn)就可以滿足需要。 第一范式：在一個(gè)關(guān)系中消除重復(fù)字段，且各字段都是不可再分的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)。 第二范式：若關(guān)系模型屬于第一

14、范式，且關(guān)系中所有非主屬性完全依賴于碼。 第三范式：若關(guān)系模型屬于第二范式，且關(guān)系中所有非主屬性直接依賴于碼。,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù),1.5.3 關(guān)系運(yùn)算 為滿足實(shí)際需要，經(jīng)常需要對(duì)關(guān)系進(jìn)行特定的關(guān)系運(yùn)算操作?；镜年P(guān)系運(yùn)算有選擇、投影和連接三種。關(guān)系運(yùn)算的結(jié)果仍然是一個(gè)關(guān)系。 選擇運(yùn)算：從關(guān)系中找出滿足條件的元組（記錄）。選擇運(yùn)算是一種橫向的操作。結(jié)果的結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)相同。如圖 投影運(yùn)算：從關(guān)系中選取若干個(gè)屬性組成一個(gè)新的關(guān)系。投影運(yùn)算是一種縱向操作。如圖 連接運(yùn)算：將兩個(gè)關(guān)系通過(guò)共同的屬性名（字段名）連接成一個(gè)新的關(guān)系。連接運(yùn)算可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)關(guān)系的橫向合并，在新的關(guān)系中反映出原來(lái)兩個(gè)關(guān)系之間的聯(lián)系。,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù),1.5.4 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)（自學(xué)） 1.5.5 關(guān)系完整性 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤、程序錯(cuò)誤、使用者的誤操作、非法訪問(wèn)等問(wèn)題，易造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或混亂，為保證數(shù)據(jù)的正確有效，需要建立完整性的約束機(jī)制來(lái)加以控制。 關(guān)系的完整性是指關(guān)系中的數(shù)據(jù)及具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的數(shù)據(jù)間必須遵循的制約條件和依存關(guān)系，以保證數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性。關(guān)系的完整性主要包括實(shí)體完整性、域完整性和參照完整性。,2020/8/5,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ),1.5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)體完整性是指關(guān)系中