理系统的杰出代表以它强大的性能完整而又丰富的工具

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资源描述
1isualFV oxPro 2 Visual FoxPro 6.0 关 系 数 据 库 管 理 系 统 是 新 一代 数 据 库 管 理 系 统 的 杰 出 代 表 , 以 它 强 大 的 性 能 、 完整 而 又 丰 富 的 工 具 、 超 高 速 的 速 度 、 极 其 友 好 的 界 面 ,以 及 完 备 的 兼 容 性 等 特 点 , 吸 引 众 多 的 国 内 外 用 户 ,倍 受 广 大 用 户 的 欢 迎 。 Visual FoxPro 6.0 及 它 的 中文 版 , 是 可 运 行 于 Windows 95和 Windows NT平 台 的 数据 库 开 发 系 统 ,它 不 仅 可 以 简 化 数 据 库 管 理 ,而 且 能 使应 用 程 序 的 开 发 流 程 更 为 合 理 。 Visual FoxPro 6.0 使 组 织 数 据 、 定 义 数 据 库 规则 和 建 立 应 用 程 序 等 工 作 变 得 简 单 易 行 。 用 户 利 用 可视 化 的 设 计 工 具 和 向 导 , 可 以 快 速 创 建 表 单 , 查 询 和打 印 报 表 。 3 Visual FoxPro 6.0 还 提 供 了 一 个 集 成化 的 系 统 开 发 环 境 , 它 不 仅 支 持 过 程 式 编 程技 术 , 而 且 在 语 言 方 面 作 了 强 大 的 扩 充 , 支持 面 向 对 象 可 视 化 编 程 技 术 。 由 于 Visual FoxPro 6.0 拥 有 功 能 强 大 的 可 视 化 程 序 设计 工 具 , 使 程 序 设 计 简 单 易 行 。 4 本 章 要 点1.1 数 据 管 理 技 术 的 发 展1.2 数 据 库 系 统1.3 数 据 模 型1.4 关 系 数 据 库1.5 Visual FoxPro系 统 简 介 5 1.1 数 据 管 理 技 术 的 发 展1.1.1 数 据 与 数 据 处 理1.数 据 和 信 息 数 据 是 人 们 用 于 记 录 事 物 情 况 的 物 理 符 号 。为 了 描 述 客 观 事 物 而 用 到 的 数 字 、 字 符 以 及 所 有能 输 入 到 计 算 机 中 并 能 被 计 算 机 处 理 的 符 号 都 可以 看 作 数 据 。 有 两 种 基 本 形 式 的 数 据 : 数 值 型 数据 、 字 符 型 数 据 。 此 外 , 还 有 图 形 、 图 像 、 声 音等 多 媒 体 数 据 。 6 信 息 是 数 据 中 所 包 含 的 意 义 。 通 俗 地 讲 , 信 息 是 经过 加 工 处 理 并 对 人 类 社 会 实 践 和 生 产 活 动 产 生 决 策影 响 的 数 据 。 数 据 与 信 息 既 有 区 别 , 又 有 联 系 。 数 据 是 表 示信 息 的 , 但 并 非 任 何 数 据 都 能 表 示 信 息 , 信 息 只 是加 工 处 理 后 的 数 据 , 是 数 据 所 表 达 的 内 容 。 另 一 方面 信 息 不 随 表 示 它 的 数 据 形 式 而 改 变 , 它 是 反 映 客观 现 实 世 界 的 知 识 , 而 数 据 则 具 有 任 意 性 , 用 不 同的 数 据 形 式 可 以 表 示 同 样 的 信 息 。 7 数 据 处 理 是 指 将 数 据 转 换 成 信 息 的 过 程 。 它 包括 对 数 据 的 收 集 、 存 储 、 分 类 、 计 算 、 加 工 、 检 索和 传 输 等 一 系 列 活 动 。 其 基 本 目 的 是 从 大 量 的 、 杂乱 无 章 的 、 难 以 理 解 的 数 据 中 整 理 出 对 人 们 有 价 值 、有 意 义 的 数 据 ( 即 信 息 ) , 作 为 决 策 的 依 据 。2. 数 据 处 理 8 1.1.2 数 据 管 理 技 术1. 人 工 管 理 阶 段 20世 纪 50年 代 中 期 以 前 , 计 算 机 主 要 应 用 于 科学 计 算 , 数 据 量 较 少 , 一 般 不 需 要 长 期 保 存 数 据 。硬 件 方 面 , 没 有 磁 盘 等 直 接 存 取 的 外 存 储 器 。 软 件方 面 , 没 有 对 数 据 进 行 管 理 的 系 统 软 件 。 在 此 阶 段 ,对 数 据 的 管 理 是 由 程 序 员 个 人 考 虑 和 安 排 的 , 他 们既 要 设 计 算 法 , 又 要 考 虑 数 据 的 逻 辑 结 构 、 物 理 结构 以 及 输 入 输 出 方 法 等 问 题 。 程 序 与 数 据 是 一 个 整体 , 一 个 程 序 中 的 数 据 无 法 被 其 他 程 序 使 用 , 因 此程 序 与 程 序 之 间 存 在 大 量 的 重 复 数 据 。 数 据 存 储 结构 一 旦 有 所 改 变 , 则 必 须 修 改 相 应 程 序 。 应 用 程 序的 设 计 与 维 护 负 担 繁 重 。 9 2. 文 件 系 统 阶 段 文 件 系 统 提 供 了 在 外 存 储 器 上 长 期 保 存 数 据 并 对 数据 进 行 存 取 的 手 段 。 文 件 的 逻 辑 结 构 与 存 储 结 构 有 一 定区 别 , 即 程 序 与 数 据 有 一 定 的 独 立 性 。 数 据 的 存 储 结 构变 化 , 不 一 定 影 响 到 程 序 , 因 此 程 序 员 可 集 中 精 力 进 行算 法 设 计 , 并 大 大 减 少 了 维 护 程 序 的 工 作 量 。 20世 纪 50年 代 后 期 至 60年 代 后 期 , 计 算 机 开 始 大 量用 于 数 据 管 理 。 硬 件 上 出 现 了 直 接 存 取 的 大 容 量 外 存 储器 , 如 磁 盘 、 磁 鼓 等 , 这 为 计 算 机 系 统 管 理 数 据 提 供 了物 质 基 础 。 软 件 方 面 , 出 现 了 操 作 系 统 , 其 中 包 含 文 件系 统 , 这 又 为 数 据 管 理 提 供 了 技 术 支 持 。 10 文 件 系 统 使 计 算 机 在 数 据 管 理 方 面 有 了 长 足 的进 步 。 时 至 今 日 , 文 件 系 统 仍 是 一 般 高 级 语 言 普 遍采 用 的 数 据 管 理 方 式 。 然 而 当 数 据 量 增 加 、 使 用 数据 的 用 户 越 来 越 多 时 , 文 件 系 统 便 不 能 适 应 更 有 效地 使 用 数 据 的 需 要 了 , 其 症 结 表 现 在 3个 方 面 : ( 1) 数 据 的 冗 余 度 大 。 由 于 数 据 文 件 是 根 据 应用 程 序 的 需 要 而 建 立 的 , 当 不 同 的 应 用 程 序 所 需 要使 用 的 数 据 有 许 多 部 分 相 同 时 也 必 须 建 立 各 自 的 文件 , 即 数 据 不 能 共 享 , 造 成 大 量 重 复 。 这 样 不 仅 浪费 存 储 空 间 , 而 且 使 数 据 修 改 变 得 非 常 困 难 , 容 易产 生 数 据 不 一 致 , 即 同 样 的 数 据 在 不 同 的 文 件 中 所存 储 的 数 值 不 同 , 造 成 矛 盾 。 11 ( 2) 数 据 独 立 性 差 。 在 文 件 系 统 中 , 数 据和 应 用 程 序 是 互 相 依 赖 的 , 即 程 序 的 编 写 与 数据 组 织 方 式 有 关 , 如 果 改 变 数 据 的 组 织 方 式 ,就 必 须 修 改 有 关 应 用 程 序 。 这 无 疑 将 增 加 用 户的 负 担 。 此 外 , 数 据 独 立 性 差 也 不 利 于 系 统 扩充 、 系 统 移 植 等 开 发 推 广 工 作 。 ( 3) 缺 乏 对 数 据 的 统 一 控 制 管 理 。 在 同 一个 应 用 项 目 中 的 各 个 数 据 文 件 没 有 统 一 的 管 理机 构 , 数 据 完 整 性 和 安 全 性 很 难 得 到 保 证 。 数据 的 保 护 等 均 交 给 应 用 程 序 去 解 决 , 使 得 应 用程 序 的 编 制 相 当 繁 琐 。 较 好 地 解 决 文 件 系 统 存 在 的 问 题 , 正 是数 据 库 系 统 的 目 标 。 12 3. 数 据 库 系 统 阶 段 20世 纪 60年 代 后 期 , 计 算 机 在 管 理 中 应 用 规 模更 加 庞 大 、 数 据 量 急 剧 增 加 , 数 据 共 享 性 更 强 。 硬件 价 格 下 降 , 软 件 价 格 上 升 , 编 制 和 维 护 软 件 所 需成 本 相 对 增 加 , 其 中 维 护 成 本 更 高 。 这 些 成 为 数 据管 理 在 文 件 系 统 的 基 础 上 发 展 到 数 据 库 系 统 的 原 动力 。 在 数 据 库 系 统 中 , 由 一 种 叫 做 数 据 库 管 理 系 统( DBMS: Database Management Systems) 的 系 统软 件 来 对 数 据 进 行 统 一 的 控 制 和 管 理 , 从 而 有 效 地减 少 了 数 据 冗 余 , 实 现 了 数 据 共 享 , 解 决 了 数 据 独立 性 问 题 , 并 提 供 统 一 的 安 全 性 、 完 整 性 和 并 发 控制 功 能 。 13 数 据 库 是 在 数 据 库 管 理 系 统 的 集 中 控 制 之 下 ,按 一 定 的 组 织 方 式 存 储 起 来 的 、 相 互 关 联 的 数 据 集合 。 在 数 据 库 中 集 中 了 一 个 部 门 或 单 位 完 整 的 数 据资 源 , 这 些 数 据 能 够 为 多 个 用 户 同 时 共 享 , 且 具 有冗 余 度 小 、 独 立 性 和 安 全 性 高 等 特 点 。 14 数 据 库 技 术 的 发 展 先 后 经 历 了 层 次 数 据 库 、 网状 数 据 库 和 关 系 数 据 库 。 层 次 数 据 库 和 网 状 数 据 库可 以 看 作 是 第 一 代 数 据 库 系 统 , 关 系 数 据 库 可 以 看作 是 第 二 代 数 据 库 系 统 。 自 20世 纪 70年 代 提 出 关 系数 据 模 型 和 关 系 数 据 库 后 , 数 据 库 技 术 得 到 了 蓬 勃发 展 , 应 用 也 越 来 越 广 泛 。 但 随 着 应 用 的 不 断 深 入 ,占 主 导 地 位 的 关 系 数 据 库 系 统 已 不 能 满 足 新 的 应 用领 域 的 需 求 。 正 是 实 际 中 涌 现 出 的 许 多 问 题 , 促 使数 据 库 技 术 不 断 向 前 发 展 , 涌 现 出 许 多 不 同 类 型 的新 型 数 据 库 系 统 。 15 下 面 概 要 性 地 作 一 些 介 绍 。( 1) 分 布 式 数 据 库 系 统 。 分 布 式 数 据 库 系 统( Distributed Database System) 是 在 集 中 式数 据 库 基 础 上 发 展 起 来 的 , 是 数 据 库 技 术 与 计算 机 网 络 技 术 、 分 布 处 理 技 术 相 结 合 的 产 物 。分 布 式 数 据 库 系 统 是 地 理 上 分 布 在 计 算 机 网 络不 同 结 点 , 逻 辑 上 属 于 同 一 系 统 的 数 据 库 系 统 ,能 支 持 全 局 应 用 , 同 时 存 取 两 个 或 两 个 以 上 结点 的 数 据 。 16 ( 2) 面 向 对 象 数 据 库 系 统 。 面 向 对 象 数 据 库 系 统( Object-Oriented Database System) 是 将 面 向 对象 的 模 型 、 方 法 和 机 制 , 与 先 进 的 数 据 库 技 术 有机 地 结 合 而 形 成 的 新 型 数 据 库 系 统 。 它 从 关 系 模型 中 脱 离 出 来 , 强 调 在 数 据 库 框 架 中 发 展 类 型 、数 据 抽 象 、 继 承 和 持 久 性 。 它 的 基 本 设 计 思 想 是 ,一 方 面 把 面 向 对 象 语 言 向 数 据 库 方 向 扩 展 , 使 应用 程 序 能 够 存 取 并 处 理 对 象 , 另 一 方 面 扩 展 数 据库 系 统 , 使 其 具 有 面 向 对 象 的 特 征 , 提 供 一 种 综合 的 语 义 数 据 建 模 概 念 集 , 以 便 对 现 实 世 界 中 复杂 应 用 的 实 体 和 联 系 建 模 。 因 此 , 面 向 对 象 数 据库 系 统 首 先 是 一 个 数 据 库 系 统 , 具 备 数 据 库 系 统的 基 本 功 能 , 其 次 是 一 个 面 向 对 象 的 系 统 , 针 对面 向 对 象 的 程 序 设 计 语 言 的 永 久 性 对 象 存 储 管 理而 设 计 的 , 充 分 支 持 完 整 的 面 向 对 象 概 念 和 机 制 。 17 ( 3) 多 媒 体 数 据 库 系 统 。 多 媒 体 数 据 库 系 统 ( Multi-media Database System) 是 数 据 库 技 术 与 多 媒 体 技术 相 结 合 的 产 物 。 在 许 多 数 据 库 应 用 领 域 中 , 都 涉及 到 大 量 的 多 媒 体 数 据 , 这 些 与 传 统 的 数 字 、 字 符等 格 式 化 数 据 有 很 大 的 不 同 , 都 是 一 些 结 构 复 杂 的对 象 。 18 ( 4) 数 据 仓 库 。 信 息 技 术 的 高 速 发 展 , 数 据 库 应 用的 规 模 、 范 围 和 深 度 不 断 扩 大 , 一 般 的 事 务 处 理 已不 能 满 足 应 用 的 需 要 , 企 业 界 需 要 在 大 量 信 息 数 据基 础 上 的 决 策 支 持 , 数 据 仓 库 ( Data Warehouse)技 术 的 兴 起 满 足 了 这 一 需 求 。 数 据 仓 库 作 为 决 策 支持 系 统 ( Decision Support System) 的 有 效 解 决 方案 , 涉 及 3方 面 的 技 术 内 容 : 数 据 仓 库 技 术 、 联 机分 析 处 理 ( On-Line Analysis Processing, OLAP)技 术 和 数 据 挖 掘 ( Data Mining) 技 术 。 19 1.2.1 数 据 库 系 统 的 组 成 数 据 库 系 统 是 把 有 关 计 算 机 硬 件 、 软 件 、 数 据和 人 员 组 合 起 来 为 用 户 提 供 信 息 服 务 的 系 统 。 因 此 ,数 据 库 系 统 是 由 计 算 机 系 统 、 数 据 库 及 其 描 述 机 构 、数 据 库 管 理 系 统 和 有 关 人 员 组 成 , 是 由 这 几 个 方 面组 成 的 具 有 高 度 组 织 性 的 总 体 。 1. 硬 件 数 据 库 系 统 对 计 算 机 硬 件 的 要 求 除 要 求 CPU的处 理 速 度 高 、 内 存 容 量 大 以 外 , 还 要 求 有 足 够 的 外存 空 间 以 存 储 数 据 库 中 的 数 据 。1.2 数 据 库 系 统 20 2. 软 件 数 据 库 系 统 中 的 软 件 包 括 操 作 系 统 、 数 据 库管 理 系 统 及 数 据 库 应 用 系 统 等 。 数 据 库 管 理 系 统 是 数 据 库 系 统 的 核 心 软 件 之一 。 它 提 供 数 据 定 义 、 数 据 操 作 、 数 据 库 管 理 、数 据 库 建 立 和 维 护 以 及 通 信 等 功 能 。 数 据 库 应 用 系 统 是 指 系 统 开 发 人 员 利 用 数 据库 系 统 资 源 开 发 出 来 的 , 面 向 某 一 类 实 际 应 用 的应 用 软 件 系 统 。 它 分 为 两 类 : ( 1) 管 理 信 息 系 统 。 这 是 面 向 机 构 内 部 业 务和 管 理 的 数 据 库 应 用 系 统 。 ( 2) 开 放 式 信 息 服 务 系 统 。 这 是 面 向 外 部 、提 供 动 态 信 息 查 询 功 能 , 以 满 足 不 同 信 息 需 求 的数 据 库 应 用 系 统 。 21 3. 数 据 库 数 据 库 系 统 中 的 数 据 库 是 按 一 定 法 则 存 储 在 计算 机 外 存 储 器 中 的 大 批 数 据 。 它 不 仅 包 括 描 述 事 物的 数 据 本 身 , 而 且 还 包 括 相 关 事 物 之 间 的 联 系 。 数 据 库 中 的 数 据 往 往 不 是 像 文 件 系 统 那 样 , 只面 向 某 一 项 特 定 应 用 , 而 是 面 向 多 种 应 用 , 可 以 被多 个 用 户 、 多 个 应 用 程 序 共 享 。 其 数 据 结 构 独 立 于使 用 数 据 的 程 序 , 对 于 数 据 的 增 加 、 删 除 、 修 改 和检 索 由 系 统 软 件 进 行 统 一 的 控 制 。无 论 是 哪 一 类 信 息 系 统 , 从 实 现 技 术 角 度 而 言 ,都 是 以 数 据 库 技 术 为 基 础 的 计 算 机 应 用 系 统 。 22 4. 数 据 库 系 统 的 有 关 人 员 数 据 库 系 统 的 有 关 人 员 主 要 有 3类 : 最 终 用 户 、数 据 库 应 用 系 统 开 发 人 员 和 数 据 库 管 理 员 ( DBA:Database Administrator) 。 最 终 用 户 指 通 过 应 用系 统 的 用 户 界 面 使 用 数 据 库 的 人 员 , 他 们 一 般 对 数据 库 知 识 了 解 不 多 。 数 据 库 应 用 系 统 开 发 人 员 包 括系 统 分 析 员 、 系 统 设 计 员 和 程 序 员 。 系 统 分 析 员 负责 应 用 系 统 的 分 析 , 他 们 和 用 户 、 数 据 库 管 理 员 相配 合 , 参 与 系 统 分 析 ; 系 统 设 计 员 负 责 应 用 系 统 设计 和 数 据 库 设 计 ; 程 序 员 则 根 据 设 计 要 求 进 行 编 码 。数 据 库 管 理 员 是 数 据 管 理 机 构 的 一 组 人 员 , 他 们 负责 对 整 个 数 据 库 系 统 进 行 总 体 控 制 和 维 护 , 以 保 证数 据 库 系 统 的 正 常 运 行 。 23 1.2.2 数 据 库 的 三 级 模 式 结 构 为 了 有 效 地 组 织 、 管 理 数 据 , 提 高 数 据 库的 逻 辑 独 立 性 和 物 理 独 立 性 , 人 们 为 数 据 库 设计 了 一 个 严 谨 的 体 系 结 构 , 数 据 库 领 域 公 认 的标 准 结 构 是 三 级 模 式 结 构 , 它 包 括 外 模 式 、 模式 和 内 模 式 。 24 美 国 国 家 标 准 协 会 ( ANSI: American National Standards Institute) 的 数 据 库 管 理 系 统研 究 小 组 于 1978年 提 出 了 标 准 化 的 建 议 , 将 数 据库 结 构 分 为 3级 : 面 向 用 户 或 应 用 程 序 员 的 用 户 级 、面 向 建 立 和 维 护 数 据 库 人 员 的 概 念 级 、 面 向 系 统程 序 员 的 物 理 级 。 用 户 级 对 应 外 模 式 , 概 念 级 对应 模 式 , 物 理 级 对 应 内 模 式 , 使 不 同 级 别 的 用 户对 数 据 库 形 成 不 同 的 视 图 。 所 谓 视 图 , 就 是 指 观察 、 认 识 和 理 解 数 据 的 范 围 、 角 度 和 方 法 , 是 数据 库 在 用 户 “ 眼 中 ” 的 反 映 , 很 显 然 , 不 同 层 次( 级 别 ) 用 户 所 “ 看 到 ” 的 数 据 库 是 不 相 同 的 。 25 1 模 式 模 式 又 称 概 念 模 式 或 逻 辑 模 式 , 对 应 于 概 念级 。 它 是 由 数 据 库 设 计 者 综 合 所 有 用 户 的 数 据 ,按 照 统 一 的 观 点 构 造 的 全 局 逻 辑 结 构 , 是 对 数 据库 中 全 部 数 据 的 逻 辑 结 构 和 特 征 的 总 体 描 述 , 是所 有 用 户 的 公 共 数 据 视 图 ( 全 局 视 图 ) 。 它 是 由数 据 库 系 统 提 供 的 数 据 模 式 描 述 语 言 ( DDL:Data Description Language) 来 描 述 、 定 义 的 , 体现 、 反 映 了 数 据 库 系 统 的 整 体 观 。 26 2 外 模 式 外 模 式 又 称 子 模 式 , 对 应 于 用 户 级 。 它 是 某 个或 某 几 个 用 户 所 看 到 的 数 据 库 的 数 据 视 图 , 是 与 某一 应 用 有 关 的 数 据 的 逻 辑 表 示 。 外 模 式 是 从 模 式 导出 的 一 个 子 集 , 包 含 模 式 中 允 许 特 定 用 户 使 用 的 那部 分 数 据 。 用 户 可 以 通 过 外 模 式 描 述 语 言 ( 外 模 式DLL) 来 描 述 、 定 义 对 应 于 用 户 的 数 据 记 录 ( 外 模式 ) , 也 可 以 利 用 数 据 操 纵 语 言 ( DML: Data Manipulation Language) 对 这 些 数 据 记 录 进 行 。 外模 式 反 映 了 数 据 库 的 用 户 观 。 27 3 内 模 式 内 模 式 又 称 存 储 模 式 , 对 应 于 物 理 级 。 它 是 数据 库 中 全 体 数 据 的 内 部 表 示 或 底 层 描 述 , 是 数 据 库最 低 一 级 的 逻 辑 描 述 , 它 描 述 了 数 据 在 存 储 介 质 上的 存 储 方 式 和 物 理 结 构 , 对 应 着 实 际 存 储 在 外 存 储介 质 上 的 数 据 库 。 内 模 式 由 内 模 式 描 述 语 言 ( 内 模式 DLL) 来 描 述 、 定 义 , 它 是 数 据 库 的 存 储 观 。 在 一 个 数 据 库 系 统 中 , 只 有 惟 一 的 数 据 库 , 因而 作 为 定 义 、 描 述 数 据 库 存 储 结 构 的 内 模 式 和 定 义 、描 述 数 据 库 逻 辑 结 构 的 模 式 , 也 是 惟 一 的 , 但 建 立在 数 据 库 系 统 之 上 的 应 用 则 是 非 常 广 泛 、 多 样 的 ,所 以 对 应 的 外 模 式 不 是 惟 一 的 , 也 不 可 能 惟 一 。 28 1.2.3 数 据 库 系 统 的 特 点1 数 据 共 享 数 据 共 享 是 指 多 个 用 户 可 以 同 时 存 取 数据 而 不 相 互 影 响 , 数 据 共 享 包 括 以 下 三 个 方面 : 所 有 用 户 可 以 同 时 存 取 数 据 ; 数 据 库 不仅 可 以 为 当 前 的 用 户 服 务 , 也 可 以 为 将 来 的新 用 户 服 务 ; 可 以 使 用 多 种 语 言 完 成 与 数 据库 的 接 口 。 29 2 减 少 数 据 冗 余 数 据 冗 余 就 是 数 据 重 复 , 数 据 冗 余 既 浪 费 存储 空 间 , 又 容 易 产 生 数 据 的 不 一 致 。 在 非 数 据 库系 统 中 , 由 于 每 个 应 用 程 序 都 有 自 己 的 数 据 文 件 ,所 以 数 据 存 在 着 大 量 的 重 复 。 数 据 库 从 全 局 观 念 来 组 织 和 存 储 数 据 , 数 据已 经 根 据 特 定 的 数 据 模 型 结 构 化 , 在 数 据 库 中 用户 的 逻 辑 数 据 文 件 和 具 体 的 物 理 数 据 文 件 不 必 一一 对 应 , 从 而 有 效 地 节 省 了 存 储 资 源 , 减 少 了 数据 冗 余 , 增 强 了 数 据 的 一 致 性 。 30 3 具 有 较 高 的 数 据 独 立 性 所 谓 数 据 独 立 是 指 数 据 与 应 用 程 序 之 间 的 彼此 独 立 , 它 们 之 间 不 存 在 相 互 依 赖 的 关 系 。 在 数 据 库 系 统 中 , 数 据 库 管 理 系 统 通 过 映 像 ,实 现 了 应 用 程 序 对 数 据 的 逻 辑 结 构 与 物 理 存 储 结构 之 间 较 高 的 独 立 性 。 数 据 库 的 数 据 独 立 包 括 两个 方 面 :( 1) 物 理 数 据 独 立 : 数 据 的 存 储 格 式 和 组 织 方 法改 变 时 , 不 影 响 数 据 库 的 逻 辑 结 构 , 从 而 不 影 响应 用 程 序 。( 2) 逻 辑 数 据 独 立 : 数 据 库 逻 辑 结 构 的 变 化 ( 如数 据 定 义 的 修 改 , 数 据 间 联 系 的 变 更 等 ) 不 影 响用 户 的 应 用 程 序 。 31 4 增 强 了 数 据 安 全 性 和 完 整 性 保 护 数 据 库 加 入 了 安 全 保 密 机 制 , 可 以 防 止 对数 据 的 非 法 存 取 。 由 于 实 行 集 中 控 制 , 有 利 于控 制 数 据 的 完 整 性 。 数 据 库 系 统 采 取 了 并 发 访问 控 制 , 保 证 了 数 据 的 正 确 性 。 另 外 , 数 据 库系 统 还 采 取 了 一 系 列 措 施 , 实 现 了 对 数 据 库 破坏 的 恢 复 。 32 1.3.1 实 体 及 其 联 系1 实 体 从 数 据 处 理 的 角 度 看 , 现 实 世 界 中 的 客 观事 物 称 为 实 体 , 它 可 以 指 人 , 如 一 个 教 师 、 一个 学 生 等 等 , 也 可 以 指 物 , 如 一 本 书 、 一 张 桌子 等 。 它 不 仅 可 以 指 实 际 的 物 体 , 还 可 以 指 抽象 的 事 件 , 如 一 次 借 书 、 一 次 奖 励 等 等 。 它 还可 以 指 事 物 与 事 物 之 间 的 的 联 系 , 如 学 生 选 课 、客 户 订 货 等 。1.3 数 据 模 型 33 一 个 实 体 可 有 不 同 的 属 性 , 属 性 描 述 了 实 体 某一 方 面 的 特 性 。 例 如 , 教 师 实 体 可 以 用 教 师 编 号 、姓 名 、 性 别 、 出 生 日 期 、 职 称 、 基 本 工 资 、 研 究 方向 等 属 性 来 描 述 。 每 个 属 性 可 以 取 不 同 的 值 , 对 于具 体 的 某 一 教 师 , 其 编 号 为 10121、 姓 名 为 张 衡 梨 、性 别 为 男 、 出 生 日 期 为 1963年 9月 7日 、 职 称 为 教 授 、基 本 工 资 为 678元 、 研 究 方 向 为 网 络 信 息 系 统 , 分别 为 上 述 教 师 实 体 属 性 的 取 值 。 属 性 值 的 变 化 范 围称 作 属 性 值 的 域 。 如 性 别 这 个 属 性 的 域 为 ( 男 ,女 ) , 职 称 的 域 为 ( 助 教 , 讲 师 , 副 教 授 , 教 授 )等 等 , 由 此 可 见 , 属 性 是 个 变 量 , 属 性 值 是 变 量 所取 的 值 , 而 域 是 变 量 的 变 化 范 围 。 34 由 上 可 见 , 属 性 值 所 组 成 的 集 合 表 征 一 个 实 体 ,相 应 的 这 些 属 性 的 集 合 表 征 了 一 种 实 体 的 类 型 , 称为 实 体 型 , 例 如 上 面 的 教 师 编 号 、 姓 名 、 性 别 、 出生 日 期 、 职 称 、 基 本 工 资 、 研 究 方 向 等 表 征 “ 教 师 ”这 样 一 种 实 体 的 实 体 型 。 同 类 型 的 实 体 的 集 合 称 为实 体 集 。 在 Visual FoxPro中 , 用 “ 表 ” 来 表 示 同 一 类 实体 , 即 实 体 集 , 用 “ 记 录 ” 来 表 示 一 个 具 体 的 实 体 ,用 “ 字 段 ” 来 表 示 实 体 的 属 性 。 显 然 , 字 段 的 集 合组 成 一 个 记 录 , 记 录 的 集 合 组 成 一 个 表 。 相 应 于 实体 型 , 则 代 表 了 表 的 结 构 。 35 2 实 体 间 的 联 系 实 体 之 间 的 对 应 关 系 称 为 联 系 , 它 反 映 了 现 实世 界 事 物 之 间 的 相 互 关 联 。 例 如 , 图 书 和 出 版 社 之间 的 关 联 关 系 为 : 一 个 出 版 社 可 出 版 多 种 书 , 同 一种 书 只 能 在 一 个 出 版 社 出 版 。 实 体 间 的 联 系 是 指 一 个 实 体 集 中 可 能 出 现 的 每一 个 实 体 与 另 一 实 体 集 中 多 少 个 具 体 实 体 存 在 联 系 。实 体 之 间 有 各 种 各 样 的 联 系 , 归 纳 起 来 有 3种 类 型 : 36 ( 1) 一 对 一 联 系 ( 1:1) 。 如 果 对 于 实 体 集 A中 的 每 一个 实 体 , 实 体 集 B中 有 且 只 有 一 个 实 体 与 之 联 系 ,反 之 亦 然 , 则 称 实 体 集 A与 实 体 集 B具 有 一 对 一 联 系 。( 2) 一 对 多 联 系 ( 1:n) 。 如 果 对 于 实 体 集 A中 的 每一 个 实 体 , 实 体 集 B中 有 多 个 实 体 与 之 联 系 , 反 之 ,对 于 实 体 集 B中 的 每 一 个 实 体 , 实 体 集 A中 至 多 只 有一 个 实 体 与 之 联 系 , 则 称 实 体 集 A与 实 体 集 B有 一 对多 的 联 系 。( 3) 多 对 多 联 系 ( m:n) 。 如 果 对 于 实 体 集 A中 的 每一 个 实 体 , 实 体 集 B中 有 多 个 实 体 与 之 联 系 , 而 对于 实 体 集 B中 的 每 一 个 实 体 , 实 体 集 A中 也 有 多 个 实体 与 之 联 系 , 则 称 实 体 集 A与 实 体 集 B之 间 有 多 对 多的 联 系 。 37 1.3.2 数 据 模 型 数 据 模 型 是 对 客 观 事 物 及 其 联 系 的 数 据 描 述 ,反 映 实 体 内 部 和 实 体 之 间 的 联 系 。 由 于 采 用 的 数据 模 型 不 同 , 相 应 的 数 据 库 管 理 系 统 也 就 完 全 不同 。 在 数 据 库 系 统 中 , 常 用 的 数 据 模 型 有 层 次 模型 、 网 状 模 型 和 关 系 模 型 3种 。 38 层 次 模 型 用 树 形 结 构 来 表 示 实 体 及 其 之 间 的 联系 。 在 这 种 模 型 中 , 数 据 被 组 织 成 由 “ 根 ” 开 始 的“ 树 ” , 每 个 实 体 由 根 开 始 沿 着 不 同 的 分 支 放 在 不同 的 层 次 上 。 树 中 的 每 一 个 结 点 代 表 实 体 型 , 连 线则 表 示 它 们 之 间 的 关 系 。 根 据 树 形 结 构 的 特 点 , 建立 数 据 的 层 次 模 型 需 要 满 足 两 个 条 件 : ( 1) 有 一 个 结 点 没 有 父 结 点 , 这 个 结 点 即 根 结 点 。 ( 2) 其 他 结 点 有 且 仅 有 一 个 父 结 点 。 39 层 次 模 型 具 有 层 次 清 晰 、 构 造 简 单 、 易 于 实 现等 优 点 。 但 由 于 受 到 如 上 所 述 的 两 个 条 件 的 限 制 ,它 可 以 比 较 方 便 地 表 示 出 一 对 一 和 一 对 多 的 实 体 联系 , 而 不 能 直 接 表 示 出 多 对 多 的 实 体 , 对 于 多 对 多的 联 系 , 必 须 先 将 其 分 解 为 几 个 一 对 多 的 联 系 , 才能 表 示 出 来 。 因 而 , 对 于 复 杂 的 数 据 关 系 , 实 现 起来 较 为 麻 烦 , 这 就 是 层 次 模 型 的 局 限 性 。 采 用 层 次 模 型 来 设 计 的 数 据 库 称 为 层 次 数 据 库 。 40 2 网 状 模 型 网 状 数 据 模 型 用 以 实 体 型 为 结 点 的 有 向 图 来 表示 各 实 体 及 其 之 间 的 联 系 。 其 特 点 是 : ( 1) 可 以 有 一 个 以 上 的 结 点 无 父 结 点 。 ( 2) 至 少 有 一 个 结 点 有 多 于 一 个 的 父 结 点 。 由 于 树 形 结 构 可 以 看 成 是 有 向 图 的 特 例 , 所 以网 络 模 型 要 比 层 次 模 型 复 杂 , 但 它 可 以 直 接 用 来 表示 “ 多 对 多 ” 联 系 。 然 而 由 于 技 术 上 的 困 难 , 一 些已 实 现 的 网 状 数 据 库 管 理 系 统 ( 如 DBTG) 中 仍 然只 允 许 处 理 “ 一 对 多 ” 联 系 。 41 在 以 上 两 种 数 据 模 型 中 , 各 实 体 之 间 的 联 系 是用 指 针 实 现 的 , 其 优 点 是 查 询 速 度 高 。 但 是 当 实 体集 和 实 体 集 中 实 体 的 数 目 都 较 多 时 ( 这 对 数 据 库 系统 来 说 是 理 所 当 然 的 ) , 众 多 的 指 针 使 得 管 理 工 作相 当 复 杂 , 对 用 户 来 说 使 用 也 比 较 麻 烦 。 42 3 关 系 模 型 关 系 模 型 与 层 次 模 型 和 网 状 模 型 相 比 有 着本 质 的 差 别 , 它 是 用 二 维 表 格 来 表 示 实 体 及 其相 互 之 间 的 联 系 。 在 关 系 模 型 中 , 把 实 体 集 看成 一 个 二 维 表 , 每 一 个 二 维 表 称 为 一 个 关 系 。每 个 关 系 均 有 一 个 名 字 , 称 为 关 系 名 。 虽 然 关 系 模 型 比 层 次 模 型 和 网 状 模 型 发 展得 晚 , 但 是 因 为 它 建 立 在 严 格 的 数 学 理 论 基 础上 , 所 以 是 目 前 比 较 流 行 的 一 种 数 据 模 型 。 自20世 纪 80年 代 以 来 , 新 推 出 的 数 据 库 管 理 系 统几 乎 都 支 持 关 系 模 型 , 本 书 讨 论 的 Visual FoxPro就 是 一 种 关 系 数 据 库 管 理 系 统 。 43 1.4.1 关 系 模 型1 关 系 模 型 的 基 本 概 念( 1) 关 系 一 个 关 系 就 是 一 张 二 维 表 , 通 常 将 一 个 没 有 重复 行 、 重 复 列 的 二 维 表 看 成 一 个 关 系 , 每 个 关 系 都有 一 个 关 系 名 。 在 Visual FoxPro中 , 一 个 关 系 对 应于 一 个 表 文 件 , 其 扩 展 名 为 .dbf。( 2) 元 组 二 维 表 的 每 一 行 在 关 系 中 称 为 元 组 。 在 Visual FoxPro中 , 一 个 元 组 对 应 表 中 一 个 记 录 。1.4 关 系 数 据 库 44 ( 3) 属 性 二 维 表 的 每 一 列 在 关 系 中 称 为 属 性 , 每 个属 性 都 有 一 个 属 性 名 , 属 性 值 则 是 各 个 元 组属 性 的 取 值 。 在 Visual FoxPro中 , 一 个 属 性对 应 表 中 一 个 字 段 , 属 性 名 对 应 字 段 名 , 属性 值 对 应 于 各 个 记 录 的 字 段 值 。( 4) 域 属 性 的 取 值 范 围 称 为 域 。 域 作 为 属 性 值的 集 合 , 其 类 型 与 范 围 具 体 由 属 性 的 性 质 及其 所 表 示 的 意 义 确 定 。 同 一 属 性 只 能 在 相 同域 中 取 值 。 45 ( 5) 关 键 字 关 系 中 能 惟 一 区 分 、 确 定 不 同 元 组 的 属 性 或 属性 组 合 , 称 为 该 关 系 的 一 个 关 键 字 。 单 个 属 性 组 成的 关 键 字 称 为 单 关 键 字 , 多 个 属 性 组 合 的 关 键 字 称为 组 合 关 键 字 。 需 要 强 调 的 是 , 关 键 字 的 属 性 值 不能 取 “ 空 值 ” , 所 谓 空 值 就 是 “ 不 知 道 ” 或 “ 不 确定 ” 的 值 , 因 而 无 法 惟 一 地 区 分 、 确 定 元 组 。( 6) 候 选 关 键 字 关 系 中 能 够 成 为 关 键 字 的 属 性 或 属 性 组 合 可 能 不是 惟 一 的 。 凡 在 关 系 中 能 够 惟 一 区 分 、 确 定 不 同 元组 的 属 性 或 属 性 组 合 , 称 为 候 选 关 键 字 。 46 ( 7) 主 关 键 字 在 候 选 关 键 字 中 选 定 一 个 作 为 关 键 字 , 称 为 该关 系 的 主 关 键 字 。 关 系 中 主 关 键 字 是 惟 一 的 。( 8) 外 部 关 键 字 关 系 中 某 个 属 性 或 属 性 组 合 并 非 关 键 字 , 但 却是 另 一 个 关 系 的 主 关 键 字 , 称 此 属 性 或 属 性 组 合 为本 关 系 的 外 部 关 键 字 。 关 系 之 间 的 联 系 是 通 过 外 部关 键 字 实 现 的 。( 9) 关 系 模 式 对 关 系 的 描 述 称 为 关 系 模 式 , 其 格 式 为 :关 系 名 ( 属 性 名 1, 属 性 名 2, , 属 性 名 n) 关 系 既 可 以 用 二 维 表 格 描 述 , 也 可 以 用 数 学 形 式的 关 系 模 式 来 描 述 。 一 个 关 系 模 式 对 应 一 个 关 系 的结 构 。 在 Visual FoxPro中 , 也 就 是 表 的 结 构 。 47 2 关 系 的 基 本 特 点 在 关 系 模 型 中 , 关 系 具 有 以 下 基 本 特 点 :( 1) 关 系 必 须 规 范 化 , 属 性 不 可 再 分 割 。 规 范 化 是 指 关 系 模 型 中 每 个 关 系 模 式 都 必 须 满 足 一定 的 要 求 , 最 基 本 的 要 求 是 关 系 必 须 是 一 张 二 维 表 ,每 个 属 性 值 必 须 是 不 可 分 割 的 最 小 数 据 单 元 , 即 表中 不 能 再 包 含 表 。( 2) 在 同 一 关 系 中 不 允 许 出 现 相 同 的 属 性 名 。 Visual FoxPro不 允 许 同 一 个 表 中 有 相 同 的 字 段 名 。( 3) 关 系 中 不 允 许 有 完 全 相 同 的 元 组 , 即 冗 余 。 48 ( 4) 在 同 一 关 系 中 元 组 的 次 序 无 关 紧 要 。 也 就 是 说 ,任 意 交 换 两 行 的 位 置 并 不 影 响 数 据 的 实 际 含 义 。( 5) 在 同 一 关 系 中 属 性 的 次 序 无 关 紧 要 。 任 意 交 换 两列 的 位 置 也 并 不 影 响 数 据 的 实 际 含 义 , 不 会 改 变 关系 模 式 。 以 上 是 关 系 的 基 本 性 质 , 也 是 衡 量 一 个 二 维 表 格 是否 构 成 关 系 的 基 本 要 素 。 在 这 些 基 本 要 素 中 , 有 一点 是 关 键 , 即 属 性 不 可 再 分 割 , 也 即 表 中 不 能 套 表 。 49 3 关 系 模 型 的 优 点( 1) 数 据 结 构 单 一 。 关 系 模 型 中 , 不 管 是 实 体 还 是 实 体 之 间 的 联 系 ,都 用 关 系 来 表 示 , 而 关 系 都 对 应 一 张 二 维 数 据 表 ,数 据 结 构 简 单 、 清 晰 。( 2) 关 系 规 范 化 , 并 建 立 在 严 格 的 理 论 基 础 上 。 关 系 中 每 个 属 性 不 可 再 分 割 , 构 成 关 系 的 基 本 规范 。 同 时 关 系 是 建 立 在 严 格 的 数 学 概 念 基 础 上 ,具 有 坚 实 的 理 论 基 础 。( 3) 概 念 简 单 , 操 作 方 便 。 关 系 模 型 最 大 的 优 点 就 是 简 单 , 用 户 容 易 理 解 和掌 握 , 一 个 关 系 就 是 一 张 二 维 表 格 , 用 户 只 需 用简 单 的 查 询 语 言 就 能 对 数 据 库 进 行 操 作 。 50 1.4.2 关 系 数 据 库 以 关 系 模 型 建 立 的 数 据 库 就 是 关 系 数 据 库( RDB: Relational Database) 。 关 系 数 据 库 中 包 含若 干 个 关 系 , 每 个 关 系 都 由 关 系 模 式 确 定 , 每 个 关 系模 式 包 含 若 干 个 属 性 和 属 性 对 应 的 域 , 所 以 , 定 义 关系 数 据 库 就 是 逐 一 定 义 关 系 模 式 , 对 每 一 关 系 模 式 逐一 定 义 属 性 及 其 对 应 的 域 。 一 个 关 系 就 是 一 张 二 维 表 格 , 表 格 由 表 格 结 构 与数 据 构 成 , 表 格 的 结 构 对 应 关 系 模 式 , 表 格 每 一 列 对应 关 系 模 式 的 一 个 属 性 , 该 列 的 数 据 类 型 和 取 值 范 围就 是 该 属 性 的 域 。 因 此 , 定 义 了 表 格 就 定 义 了 对 应 的关 系 。 51 在 Visual FoxPro中 , 与 关 系 数 据 库 对 应 的是 数 据 库 文 件 ( .dbc文 件 ) , 一 个 数 据 库 文 件包 含 若 干 个 表 ( .dbf文 件 ) , 表 由 表 结 构 与 若干 个 数 据 记 录 组 成 , 表 结 构 对 应 关 系 模 式 。 每个 记 录 由 若 干 个 字 段 构 成 , 字 段 对 应 关 系 模 式的 属 性 , 字 段 的 数 据 类 型 和 取 值 范 围 对 应 属 性的 域 。 一 个 关 系 模 型 的 实 际 例 子 : 学 生 选 课 课程 关 系 模 型 。 52学 生 管 理 数 据 库 中 的 表 53表 之 间 的 关 系 54 1.4.3 关 系 运 算1 选 择 选 择 运 算 是 从 关 系 中 查 找 符 合 指 定 条 件 元 组 的操 作 。 以 逻 辑 表 达 式 指 定 选 择 条 件 , 选 择 运 算 将选 取 使 逻 辑 表 达 式 为 真 的 所 有 元 组 。 选 择 运 算 的结 果 构 成 关 系 的 一 个 子 集 , 是 关 系 中 的 部 分 元 组 ,其 关 系 模 式 不 变 。 选 择 运 算 是 从 二 维 表 格 中 选 取 若 干 行 的 操 作 ,在 表 中 则 是 选 取 若 干 个 记 录 的 操 作 。 在 Visual FoxPro中 , 可 以 通 过 命 令 子 句 FOR 、WHILE 和 设 置 记 录 过 滤 器 实 现 选择 运 算 。 55 2 投 影 投 影 运 算 是 从 关 系 中 选 取 若 干 个 属 性 的 操 作 。投 影 运 算 从 关 系 中 选 取 若 干 属 性 形 成 一 个 新 的 关 系 ,其 关 系 模 式 中 属 性 个 数 比 原 关 系 少 , 或 者 排 列 顺 序不 同 , 同 时 也 可 能 减 少 某 些 元 组 。 因 为 排 除 了 一 些属 性 后 , 特 别 是 排 除 了 原 关 系 中 关 键 字 属 性 后 , 所选 属 性 可 能 有 相 同 值 , 出 现 相 同 的 元 组 , 而 关 系 中必 须 排 除 相 同 元 组 , 从 而 有 可 能 减 少 某 些 元 组 。 投 影 是 从 二 维 表 格 中 选 取 若 干 列 的 操 作 , 在 表中 则 是 选 取 若 干 个 字 段 。 因 Visual FoxPro允 许 表 中有 相 同 记 录 , 如 有 必 要 , 只 能 由 用 户 删 除 相 同 记 录 。在 Visual FoxPro中 , 通 过 命 令 子 句 FILEDS 和 设 置 字 段 过 滤 器 , 实 现 投 影 运 算 。 56 3 联 接 联 接 运 算 是 将 两 个 关 系 模 式 的 若 干 属 性 拼 接 成一 个 新 的 关 系 模 式 的 操 作 , 对 应 的 新 关 系 中 , 包 含满 足 联 接 条 件 的 所 有 元 组 。 联 接 过 程 是 通 过 联 接 条件 来 控 制 的 , 联 接 条 件 中 将 出 现 两 个 关 系 中 的 公 共属 性 名 , 或 者 具 有 相 同 语 义 、 可 比 的 属 性 。 联 接 是 将 两 个 二 维 表 格 中 的 若 干 列 , 按 同 名 等值 的 条 件 拼 接 成 一 个 新 二 维 表 格 的 操 作 。 在 表 中 则是 将 两 个 表 的 若 干 字 段 , 按 指 定 条 件 ( 通 常 是 同 名等 值 ) 拼 接 生 成 一 个 新 的 表 。 在 Visual FoxPro中 , 联 接 运 算 是 通 过 JOIN命 令和 SELECT SQL命 令 来 实 现 的 。 57 1.4.4 关 系 的 完 整 性 约 束 关 系 完 整 性 是 为 保 证 数 据 库 中 数 据 的 正 确 性 和相 容 性 , 对 关 系 模 型 提 出 的 某 种 约 束 条 件 或 规 则 。完 整 性 通 常 包 括 实 体 完 整 性 、 参 照 完 整 性 和 用 户 定义 完 整 性 ( 又 称 域 完 整 性 ) , 其 中 实 体 完 整 性 和 参照 完 整 性 , 是 关 系 模 型 必 须 满 足 的 完 整 性 约 束 条 件 。 58 1 实 体 完 整 性 实 体 完 整 性 是 指 关 系 的 主 关 键 字 不 能 取 “ 空值 ” 。 一 个 关 系 对 应 现 实 世 界 中 一 个 实 体 集 。 现 实 世界 中 的 实 体 是 可 相 互 区 分 、 识 别 的 , 也 即 它 们 应 具有 某 种 惟 一 性 标 识 。 在 关 系 模 式 中 , 以 主 关 键 字 作惟 一 性 标 识 , 而 主 关 键 字 中 的 属 性 ( 称 为 主 属 性 )不 能 取 空 值 , 否 则 , 表 明 关 系 模 式 中 存 在 着 不 可 标识 的 实 体 ( 因 空 值 是 “ 不 确 定 ” 的 ) , 这 与 现 实 世界 的 实 际 情 况 相 矛 盾 , 这 样 的 实 体 就 不 是 一 个 完 整实 体 。 按 实 体 完 整 性 规 则 要 求
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