《管理系统中计算机应用》第四章数据库系统

第四章 数据库系统 4.1 数据库系统概述 4.1.1 数据模型 在 数 据 库 系 统 体 系 结 构 的 三 级 结 构 中 ， 模 式 是 整 个 系 统 的 核 心 和 关 键 ，而 模 式 的 主 体 就 是 数 据 模 型 。 所 以 数 据 模 型 是 数 据 库 系 统 的 核 心 和 基础 。1. 模 型 的 概 念对 现 实 世 界 事 物 特 征 的 模 拟 和 抽 象 就 是 这 个 事 物 的 模 型 。 数 据 模 型 也 是一 种 模 型 ， 它 是 数 据 特 征 的 抽 象 表 示 。 作 为 模 型 应 当 满 足 ： 真 实 反 映物 质 本 身 ； 容 易 被 人 理 解 ； 便 于 在 计 算 机 上 实 现 。 2. 概 念 模 型概 念 模 型 也 称 为 信 息 模 型 。 概 念 模 型 是 从 人 堆 现 实 世 界 的 认 识 出 发 ， 根据 建 模 的 需 要 将 具 体 的 事 物 抽 象 为 便 于 理 解 和 研 究 的 模 型 。（ 1） 常 用 术 语实 体 ： 客 观 存 在 ， 并 且 可 以 互 相 区 别 的 事 物 。 它 可 以 是 具 体 的 物 件 ， 也可 以 是 抽 象 的 概 念 ， 还 可 以 是 某 种 联 系 。属 性 ： 实 体 具 有 的 每 一 个 特 性 都 称 为 一 个 属 性 。 属 性 有 “ 型 ” 和 “ 值 ” 的 概 念 ， 属 性 的 名 称 (说 明 ) 就 是 属 性 的 “ 型 ” ； 对 型 的 具 体 赋 值 就 是属 性 的 “ 值 ” 。 如 学 生 有 学 号 ， 姓 名 ， 性 别 码：在众多属性中能够惟一标识(确定) 实体的属性或属性组的称为实体的码。 域：属性的取值范围称为该属性的域。 实体型：用实体名及描述它的各属性名，可以刻画出全部同质实体的共同特征和性质，它被称为实体型。 实体集：某个实体型下的全部实体，叫做实体集。 联系：一个实体集内部各实体之间的相互联系，叫做实体内。(2) 实体型之间的联系一对一联系（1:1），一对多联系（1：n），多对多联系（m:n） （3）实体内部各属性之间的联系在一个实体集内部也存在着一对一、一对多和多对多的联系。（4）概念模型的表示方法概念数据模型的主要工具是E-R（实体-联系）模型，也称E-R图， E-R图主要由实体、属性和联系三个要素构成。在E-R图中使用的4种基本符号是 实体连接符属性联系 3.数 据 模 型 它 分 为 逻 辑 数 据 模 型 和 物 理 数 据 模 型 两 类 。 逻 辑 数 据 模 型 ： 是 用 户 通 过 数 据 库 管 理 系 统 看 到 的 现 实 世 界 ， 它 描 述 了数 据 库 数 据 的 整 体 结 构 。 逻 辑 模 型 通 常 由 数 据 结 构 、 数 据 操 作 和 数 据 完整 性 约 束 三 部 分 概 念 组 成 。 数 据 结 构 是 对 系 统 静 态 特 性 的 描 述 ， 人 们 一般 以 数 据 结 构 的 类 型 来 命 名 数 据 模 型 ， 如 层 次 模 型 、 网 状 模 型 、 关 系 模型 、 面 向 对 象 模 型 等 。 物 理 数 据 模 型 ： 是 用 来 描 述 数 据 的 物 理 存 储 结 构 和 存 储 方 法 的 。 它 不 但受 数 据 库 管 理 系 统 控 制 ， 而 且 与 计 算 机 存 储 器 、 操 作 系 统 密 切 相 关 。 (l) 层 次 模 型 。 层 次 数 据 库 的 特 点 是 实 体 之 间 按 层 次 关 系 部 定 义 。实 体 用 记 录 (类 型 ) 表 示 ， 实 体 的 属 性 对 应 记 录 的 数 据 项 ； 实 体 之间 的 联 系 用 有 向 连 线 表 示 。 层 次 模 型 以 每 个 实 体 为 结 点 ， 上 层 结 点 叫 做 父 结 点 ， 下 层 结点 叫 做 子 结 点 。 层 次 模 型 像 一 棵 倒 置 的 树 ， 最 上 层 的 结 点 没 有 双亲 ， 称 为 根 结 点 ； 最 下 层 的 结 点 没 有 子 女 ， 称 为 叶 结 点 。 所 以 层次 模 型 是 一 种 以 记 录 类 型 为 结 点 的 有 向 树 结 构 。 (2) 网 状 模 型 。 由 于 层 次 模 型 还 不 能 很 好 地 表 达 实 体 间 的 复 杂 关系 (多 对 多 联 系 ) ， 于 是 又 产 生 了 网 状 模 型 ， 它 很 好 地 解 决 了 实 体间 复 杂 关 系 的 表 达 问 题 ， 但 是 它 也 有 致 命 的 弱 点 ， 即 当 需 求 扩 展时 ， 对 原 有 数 据 结 构 及 应 用 程 序 的 修 改 会 产 生 严 重 的 后 果 。(3) 关 系 模 型 。 关 系 模 型 以 人 们 经 常 使 用 的 表 格 形 式 作 为 基 本 的存 储 结 构 ， 通 过 相 同 关 键 字 段 来 实 现 表 格 间 的 数 据 联 系 。 (4) 面 向 对 象 模 型 。 4.1.2 关系模型与关系数据库 1.关 系 模 型 关 系 模 型 是 一 种 新 的 数 据 模 型 。 它 建 立 在 集 合 论 和 谓 词 演 算 公式 的 基 础 上 。 它 提 供 的 逻 辑 结 构 简 单 ， 数 据 独 立 性 强 ， 存 取 具 有 对称 性 、 操 纵 灵 活 。 在 数 据 库 中 的 数 据 结 构 如 果 依 照 关 系 模 型 定 义 ， 就 是 关 系 数 据库 系 统 。 关 系 数 据 库 系 统 由 许 多 不 同 的 关 系 构 成 ， 其 中 每 个 关 系 就是 一 个 实 体 ， 可 以 用 一 张 二 维 表 表 示 。 关 系 二 维 表 中 的 术 语 解 释 如 下 ： 关 系 (Relation)： 一 张 二 维 表 对 应 一 个 关 系 。 属 性 (Attribute)： 表 中 每 一 列 叫 做 一 个 属 性 ， 属 性 有 名 和 值 的 区 别 。 元 组 (Topl)： 由 属 性 值 组 成 的 每 一 行 叫 做 一 个 元 组 。 框 架 (rramework)： 由 属 性 名 组 成 的 表 头 称 为 框 架 (关 系 型 )。 域 (Domain)： 每 个 属 性 的 取 值 范 围 。 候 选 码 (Candidate Key)： 可 以 惟 一 确 定 的 一 个 元 组 的 属 性 或 属 性 组 (可简 称 码 )。 主 码 (Primary Key)： 一 个 关 系 中 往 往 会 有 多 个 候 选 码 ， 可 以 指 定 一 个 为主 码 。 主 属 性 (Primary Attribute)： 可 以 作 为 候 选 码 的 属 性 也 叫 主 属 性 。 非 主 属 性 (Non-key Attribute)： 不 能 作 为 候 选 码 的 属 性 叫 做 非 主 属性 。 关 系 模 式 ： 对 关 系 的 描 述 称 为 关 系 模 式 ， 常 常 记 做 : 关 系 名 (属 性 1， 属 性 2， 属 性 3， ， 属 性 n) 在 关 系 模 型 中 ， 不 但 实 体 用 关 系 表 示 ， 而 且 实 体 之 间 的 联 系 也用 关 系 来 表 示 。 2.关 系 模 型 的 基 本 要 求关 系 模 型 要 求 关 系 必 须 是 规 范 化 的 ， 即 要 求 每 个 关 系 必 须 满 足 一 定 的 条 件 ，其 中 最 基 本 的 一 条 就 是 ， 关 系 中 每 个 分 量 必 须 是 不 可 再 分 的 基 本 项 。 表 格 中 每 一 数 据 项 不 可 再 分 ， 是 基 本 项 。 每 一 列 数 据 有 相 同 的 类 型 ， 叫 做 属 性 。 各 列 都 有 惟 一 的 属 性 名 和 不 同的 属 性 值 ， 列 数 可 根 据 需 要 而 设 定 。 每 列 的 顺 序 是 任 意 的 。 每 一 行 数 据 是 一 个 实 体 诸 多 属 性 值 的 集 合 ， 叫 做 元 组 。 一 个 表 格 中 不允 许 有 完 全 相 同 的 行 出 现 。 各 行 顺 序 可 以 是 任 意 的 。 3.关系的完整性 关 系 模 型 一 般 有 三 类 完 整 性 约 束 条 件 ：（ 1） 实 体 完 整 性关 系 中 的 主 属 性 不 能 取 空 值 ， 即 包 括 主 码 在 内 的 所 有 主 属 性 都 不 能 取 空 值 。（ 2） 参 照 完 整 性参 照 完 整 性 规 则 ： 若 参 照 关 系 中 的 外 码 与 目 标 关 系 中 的 主 码 相 对 应 ， 则 参 照关 系 中 每 个 元 组 在 外 码 上 的 每 个 属 性 值 必 须 为 空 值 ， 或 者 等 于 目 标 关 系 中某 个 元 组 的 主 码 值 ， 参 照 关 系 和 被 参 照 关 系 可 以 是 同 一 个 关 系 。（ 3） 用 户 定 义 完 整 性所 谓 用 户 定 义 的 完 整 性 就 是 由 用 户 根 据 具 体 的 应 用 环 境 ， 为 某 个 关 系 数 据 库设 定 非 约 束 条 件 。 4.关系操作 关 系 数 据 模 型 的 理 论 基 础 是 集 合 论 ， 每 一 个 关 系 就 是 一 个 笛 卡 尔 积 的 子 集 。 (1) 传 统 集 合 运 算 。 传 统 集 合 运 算 有 并 、 交 、 差 三 种 。 (2) 专 门 的 关 系 运 算 。 专 门 的 关 系 运 算 主 要 有 选 择 (筛 选 )、 投 影 和 连接 三 种 。 选 择 运 算 是 对 关 系 表 中 元 组 (行 ) 的 操 作 ， 操 作 结 果 是 找 出 满 足 条件 的 元 组 。 其 中 ， 投 影 运 算 是 对 关 系 表 中 属 性 (列 ) 的 操 作 ， 操 作 结 果 是 找 出 关 系 中 指 定属 性 全 部 值 的 子 集 。 选 择 运 算 和 投 影 运 算 可 以 同 时 用 一 条 命 令 来 实 现 。 连 接 运 算 是 对 两 个 关 系 的 运 算 ， 操 作 结 果 是 找 出 满 足 连 接 条 件 的 所 有元 组 ， 并 且 拼 接 成 一 个 新 的 关 系 。 完 善 的 关 系 数 据 库 管 理 系 统 总 是 以 数 据操 纵 语 言 及 结 构 化 查 询 语 言 (SQL) ， 来 实 现 各 种 关 系 运 算 。 4.1.3数据规范化1. 规 范 化一 般 将 关 系 范 式 划 分 为 五 个 级 别 ， 分 别 成 为 一 范 式 （ 1NF） 、 二 范 式（ 2NF） 、 三 范 式 （ 3NF） 、 BC范 式 （ BCNF） 、 四 范 式 （ 4NF） 和 五 范式 （ 5NF） 。 关 系 范 式 越 高 ， 数 据 库 结 构 越 好 。2. 数 据 规 范 化一 个 低 一 级 范 式 的 关 系 模 式 ， 可 以 通 过 分 解 转 换 为 若 干 个 高 一 级 范 式 的关 系 模 型 的 集 合 ， 这 个 改 进 提 高 的 过 程 叫 做 数 据 规 范 化 。（ 1） 建 立 一 范 式 （ 问 题 较 多 ）插 入 异 常 ； 删 除 、 修 改 异 常 ； 数 据 冗 余 大 。 （ 2） 解 决 方 法消 除 关 系 模 式 中 的 不 完 全 函 数 依 赖 和 传 递 函 数 依 赖 。（ 3） 建 立 二 范 式经 过 投 影 分 解 后 ， 一 范 式 的 二 维 表 消 除 部 分 函 数 依 赖 关 系 ， 新 表 达 到 二范 式 以 上 的 条 件 ， 但 仍 然 有 问 题 ： 插 入 异 常 ； 删 除 异 常 ； 冗 余 太 大 。（ 4） 建 立 三 范 式仍 需 投 影 分 解 方 式 。 一 范 式 的 一 个 关 系 经 过 多 次 投 影 分 解 操 作 以 后 ， 范式 水 平 逐 渐 提 高 ， 最 后 达 到 了 三 范 式 ， 同 时 一 个 关 系 被 分 解 为 多 个 关系 ， 这 些 关 系 之 间 可 以 靠 同 名 属 性 进 行 联 系 。 这 种 分 解 过 程 是 无 损 的 、可 逆 的 ， 如 按 照 同 名 属 性 合 并 ， 还 可 以 还 原 为 一 个 关 系 。 4.1.4 数据库的安全性数 据 库 具 有 的 防 止 非 法 用 户 闯 入 ， 或 合 法 用 户 非 法 使 用 造 成 数 据 泄 露 、更 改 或 破 坏 的 功 能 叫 做 数 据 库 安 全 性 。 对 于 数 据 库 系 统 来 说 ， 常 用 的安 全 措 施 主 要 有1. 身 份 验 证 输 入 用 户 名 或 用 户 标 识 号 作 为 用 户 身 份 。 系 统 核 对 用 户 输 入 的 口 令 ， 以 口 令 的 正 确 与 否 最 后 确 认 用 户 的 身 份 。2. 存 取 控 制 事 先 为 每 个 用 户 定 义 好 访 问 权 限 。 存 取 权 限 有 两 个 要 素 构 成 ， 一 个 是 数据 对 象 ， 另 一 个 使 操 作 类 型 。 4.2.1 结构化查询语言SQL概述 SQL（Structured Query Language，即 结 构 化 查 询 语 言 ） 是 一 种 十 分 重要 的 标 准 关 系 数 据 库 语 言 ， 其 主 要 功 能 是 数 据 查 询 。1. SQL语 言 的 特 点 没 有 基 本 程 序 结 构 语 句 ， 每 一 条 命 令 功 能 强 大 、 操 作 简 单 。2. SQL语 言 的 使 用SQL语 言 可 以 直 接 用 命 令 形 式 以 交 互 方 式 使 用 ， 也 可 以 嵌 入 其 他 语 言 程 序命 令 行 中 ， 以 程 序 的 方 式 使 用 。 本 节 将 主 要 通 过 SQL Server 2000和VFP数 据 库 管 理 系 统 的 SQL语 言 来 介 绍 创 建 、 操 纵 和 管 理 数 据 库 的 基 本命 令 和 方 法 。 4.2数据库管理系统中的SQL语言 3. SQL数 据 库 术 语 表 ： 具 体 差 别 见 p132表 4-13 数 据 库 ： 一 个 关 系 数 据 库 中 包 含 若 干 个 关 系 。 索 引 ： 依 据 数 据 表 中 某 个 关 键 字 或 关 键 字 表 达 式 值 的 顺 序 ， 使 数 据表 中 的 记 录 有 序 排 列 的 一 种 技 术 。 关 键 字 ： 作 为 创 建 索 引 的 表 达 式 一 般 叫 做 关 键 字 。 视 图 ： 一 种 特 殊 类 型 的 表 ， 往 往 由 一 个 或 多 个 表 中 的 部 分 字 段 或 部分 记 录 导 出 ， 但 视 图 不 会 被 作 为 一 个 完 整 的 数 据 集 合 存 在 存 储 器 中 。视 图 可 以 称 为 “ 虚 表 ” 或 逻 辑 表 ， 但 是 用 户 完 全 可 以 把 它 当 作 实 体数 据 使 用 。 4.2.2 数据库的定义 在SQL Server 2000 中可以直接用SQL语句定义数据库。在VFP中没有直接创建数据库的SQL命令。 4.2.3 数据库的管理显示数据库配置数据库重新命名删除数据库 数据类型语句命令格式4.2.4 数据表的定义 4.2.5 数据表的管理查看表结构修改表结构表的删除数据的插入数据的更新数据的删除 4.2.6 索引的建立与删除索引的种类索引的创建索引的删除4.2.7 视图的定义与删除定义视图：单表视图、多表视图视图的删除 4.2.6 索引的建立与删除 4.2.7 视图的定义与删除 4.3 SQL语言的数据查询功能 系统规划的可行性研究的工作内容是进行初步调查，综合考察企业和环境状况，信息处理状况和问题，建立新系统的资源的状况，以及企业领导和管理人员对建立新系统的支持程度等情况。明确原系统存在的问题、新系统的目标与范围，对系统的执行性规划进行审定和可行性分析，初步评价解决问题的几种设想和方案，对是否有必要建立一个新的管理信息系统而提出建议。 4.3.1 简单查询 初步调查是可行性分析的基础。可行性分析小组需调查的内容主要有以下几个方面： l.企业和环境概况 它包括企业发展历史、发展目标和经营战略、规模、产品结构和水平、技术水平、经济实力、人员数量及结构、设备情况、组织机构、地理分布、客户特点及分布、国家对企业发展的有关政策、同行业发展情况、竞争对手情况、产品市场动态等。 2.信息处理状况 它主要指调查企业固定信息与流动信息量、信息处理的过程与能力、人员状况、技术条件(包括计算机应用情况) 、工作效率等基本情况。在此基础上进一步了解现行系统存在哪些问题、哪些方面不能满足用户的需求、哪些是关键问题、用户的真实要求等。 3.开展系统开发的资源情况 为建立新的计算机管理信息系统，企业可以或者准备投入的资金、物力、人力以及其来源的情况。 4.企业领导和各职能部门负责人对系统目标和范围的看法，对系统开发工作的态度。 4.3.2高级查询 系统规划方案的可行性应从经济方面、技术方面、系统运行方面进行分析和评价。 1.经济的可行性 它主要是指进行系统的投资/效益分析。新系统的投资包括硬件、系统软件、辅助设备费、机房建设和环境设施、系统开发费、人员培训费、运行费等。系统的效益主要从改善决策、提高企业竞争力、加强计划和控制、快速处理信息、改善顾客服务、减少库存、提高生产效率等方面取得。将初步算出的新系统可能获得的年经济收益，与系统投资相比较，从而估算出投资效果系数和投资回收期。根据估算的直接经济效果和各种间接效益，评价新系统经济上的可行性。 。 2.技术的可行性 评价总体方案所提出的技术条件如计算机硬件、系统软件的配置、网络系统性能和数据库系统等，能否满足新系统目标的要求，并对达到新系统目标的技术难点和解决方法的可行性进行分析。此外，还应分析开发和维护系统的技术力量，不仅考虑技术人员的数量，更应考虑 他们的经验和水平。 3.系统运行的可行性 根据可行性分析结果，提出可行性研究报告，其主要内容包括： 现行系统概况，包括企业目标、规模、组织结构人员、设备、效益等。 1)现行信息系统存在的主要问题和主要信息需求。 2)拟建系统的规划方案。 3)经济可行性分析包括新系统的投资、运行费用、经济效益及社会效益。 4)技术可行性分析，包括对所提供技术的评估，分析使用规划中所提供的技术能否达到预期目标的可行性。 5)系统运行的可行性分析。分析新系统运行对管理思想、管理体制和方法变更的要求，实施各种有利于新系统运行的改革建议的可行性、人员的适应性。 6)结论。对可行性研究结果的简要总结。 结论可以是下列四种之一： (l) 可以立即开始开发工作。 (2) 需要推迟到某些条件(如资金、技术、管理) 具备后才能进行系统开发。 (3) 需要对目标进行某些修改后才能进行系统开发。 (4) 完全不可行，没有必要进行系统开发，终止工作。