第1章-数据库基础知识总结课件

管理工程系管理工程系2014年年2月月25日日数据库考核说明数据库考核说明考试成绩（考试成绩（70%）平时成绩（平时成绩（30%）考勤（10%）作业（10%）课堂表现（10%）access,Microsoft Office Access（前名 Microsoft Access）是由微软发布的关联式数据库管理系统 二级ACCESS，是由全国计算机等级考试命题研究组制定的考试标准。包括上机考试和笔试考试两部分。数据库考核说明数据库考核说明第第1 1章数据库基础知识章数据库基础知识学习目标：1.了解计算机数据库技术的发展。2.了解数据库系统结构并掌握各类数据模型的特点。3.了解关系数据库的基本术语，掌握各种关系运算。4.了解常见数据库设计方法及步骤。1.1数据库基础知识简介 数据（Data）描述事物的符号（文字、图形、图象、声音）数据库（Database,简称DB）数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）数据库系统（Database System，简称DBS）1.1 四个基本概念n什么是数据（什么是数据（DataData）？）？数据是原始事实，数据是描述事物的符号记录，数据是用符号记录下来的可以区别的信息。例：（张三，男，27，1982，贵州，软件工程，2009）语义：张三是一个大学生，1982年出生，今年27岁，男性，贵州人，2009年考入软件工程专业。数据的形式还不能完全表达其内容，需要经过解释，也就是对数据含义进行说明，数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。n什么是信息（什么是信息（InformationInformation）？信息是处理过的、并以有意义的形式给出的数据，信息是通过处理数据产生。n什么是数据库什么是数据库DatabaseDatabase？n所谓数据库就是指有组织的、可共享的、相互所谓数据库就是指有组织的、可共享的、相互有关联的数据集合，简称有关联的数据集合，简称DBDB。n对于关系数据库来说：对于关系数据库来说：终端用户数据：终端用户感兴趣的原始事实元数据：关于数据结构的数据n什么是数据库管理系统什么是数据库管理系统Database Management Database Management System System？数据库管理系统是用于建立、使用和维护数据库的一组软件，简称DBMS。1.1.2 数据库和数据库管理系统n 什么是数据库系统（什么是数据库系统（Database System,DBS Database System,DBS）？）？DBS是指在计算机系统中引入数据库之后的系统：一般由数据库、数据库管理系统及其开发工具、应用系统、数据库管理员(Database Administrator,DBA)和最终用户构成。即：DBS=DB+DBMS+Application+DBA+End User DBS=DB+DBMS+Application+DBA+End User 在一般不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。1.1.3 数据库系统数据库系统图1-1 数据库系统的逻辑结构1.计算机硬件系统2.数据库3.数据库管理系统4.应用系统5.人员3、数据管理技术的发展过程数据管理技术的发展过程人工管理阶段(40年代中-50年代中)文件系统阶段(50年代末-60年代中)数据库系统阶段(60年代末-现在)3.1 人工管理时期20世纪40年代中期20世纪50年代中期产生的背景应用需求科学计算硬件水平无直接存取存储设备软件水平没有操作系统处理方式批处理1951：Univac系统使用磁带和穿孔卡片作为数据存储。系统使用磁带和穿孔卡片作为数据存储。3.1 人工管理特点数据不能长期保存应用程序本身管理数据数据不共享数据不具有独立性应用程序与数据的对应关系3.2 文件系统时期20世纪50年代末20世纪60年代中产生的背景应用需求科学计算、管理硬件水平磁盘、磁鼓软件水平有文件系统处理方式联机实时处理、批处理1956：IBM公司在其公司在其Model 305 RAMAC中第一次引入了磁中第一次引入了磁盘驱动器盘驱动器3.2 文件系统特点数据可以长期保存由文件系统管理数据数据冗余大，共享性差数据独立性差应用程序与数据的对应关系3.3 数据库系统时期20世纪60年代末以来产生的背景应用背景大规模管理硬件背景大容量磁盘软件背景有数据库管理系统处理方式联机实时处理,分布处理,批处理3.3 数据库系统特点数据结构化；数据的共享性高，冗余度低，易扩充；数据独立性高（物理独立性、逻辑独立性）；数据由DBMS统一管理和控制。应用程序与数据的对应关系新技术-世界是平的这是比尔盖兹已经推荐过N遍的一本书。他说，这是一本所有决策者、企业员工都必须读的一本书。小时候我常听爸妈说：儿子啊，乖乖把饭吃完，因为中国跟印度的小孩没饭吃。现在则听老师说：孩子啊，乖乖把书念完，因为中国跟印度孩子正等着抢你的饭碗。弗里德曼在硅谷经常听到“B to B”(Back to Bangalore)和“B to C”(Back to China)的信号。碾平世界的10大动力弗里德曼在书中把全球化划分为弗里德曼在书中把全球化划分为3个主要纪元个主要纪元全球化全球化1.0：1492年大约年大约1800年年全球化全球化2.0：1800年年2000年年推动全球化的力量来自国家推动全球化的力量来自国家推动全球化的力量来自企业推动全球化的力量来自企业全球化全球化3.0：2000年年推动全球化的力量来自个人推动全球化的力量来自个人新的数据管理技术将由服务于企业的管理过渡到满足个人的管理需求上！2006年，美国。讲述在降低经营成本的考量下，工资低廉又会说英语的印度大学生成为美国电话网路销售公司的最爱，於是纷纷将call center迁往印度，由此由文化差异闹出的相关的故事。新技术-世界是平的当今世界发展的五大趋势：能源与资源的供需失衡；石油生产国的垄断性经营；（碳排放增量导致）地球气候变暖；能源日益匮乏（石油、煤炭不可再生）；（人口爆炸性增长、无节制开发和环境污染导致）生物多样性消失。新技术-世界是平的数据管理新技术面向对象数据库XML数据库数据空间（Mashup技术）基于闪存的数据库技术可信数据管理RFID数据管理云数据管理不确定性数据管理技术云数据管理数据是未来计算的核心主要为公众服务的Google、MSN、Yahoo等应用，均没有适用传统数据库管理系统，而是另辟蹊径去寻找能更好地满足个人数据管理需要的方法。2005年美国年美国NIST（National Institute of Standards andTechnology）举办）举办了一场机器自动翻译大赛，了一场机器自动翻译大赛，google公司获得冠军。公司获得冠军。仅研究了仅研究了3年机器翻译；年机器翻译；首次参加比赛；首次参加比赛；获胜的秘笈：获胜的秘笈：“统计式统计式”翻译算法基于统计和分析某一单词在这一语言环境中被运用翻译算法基于统计和分析某一单词在这一语言环境中被运用的概率和位置，以此来寻找词汇的排列规则；的概率和位置，以此来寻找词汇的排列规则；“类比式类比式”算法，分析数以亿计的现有翻译作品，算法，分析数以亿计的现有翻译作品，拥有搜索技术和拥有搜索技术和海量数据海量数据海量数据海量数据致胜！致胜！数据模型的重要性数据建模是数据库设计的第一步，是现实事物和计算事物和计算机机中数据库之间的桥梁。用户用户设计者设计者程序员程序员如果我们拥有一份良好的蓝图（BluePrint），则程序员、管理者、终端用户对数据如何看待就无关紧要。在数据库环境中，这个蓝图就是数据模型中的概念模型。什么是数据模型n数据模型（Data Model）是数据库中用于抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息的工具。需要满足三方面的需求：比较真实的模拟现实世界容易被人理解便于在计算机上实现现实世界现实世界认识抽象认识抽象信息世界信息世界概念模型概念模型机器世界机器世界DBMS支持的数支持的数据模型据模型蓝图蓝图（BluePrint）1.1.3数据模型1.层次模型层次模型（Hierarchical Model）图1-2层次模型示例1)有且仅有一个结点，没有父结点，此结点是根结点。2)其他结点有且仅有一个父结点。3)适合于表示一对多的联系。1.1.3数据模型图1-3网状模型示例1)有一个以上的结点无双亲结点。2)至少有一个结点有多于一个的双亲。3)记录与记录之间不仅存在一对一的关系和一对多的关系，而且还可以存在多对多的关系。2 网络模型（网络模型（Network Model）1.1.3数据模型3.关系模型（关系模型（Relational Model）图1-4关系模型示例1.2关系数据库1.2.1关系数据模型的概念1.基本术语(1)关系一个关系就是一个满足一定条件的二维表格。(2)记录(元组)每一个具体关系(二维表格)中的一行称为记录或元组。(3)字段(属性)每一个具体关系中的一列称为字段或属性。1.2.1关系数据模型的概念1.基本术语(4)域就是属性的取值范围，即不同的记录对同一个字段的取值所限定的界限。(5)关键字能够唯一地标识一具体关系中记录的一个或几个字段，称之为关键字。(6)关系模式对关系的描述称为关系模式，一个关系模式对应于一个关系结构，它是命名属性的集合。1.2.1关系数据模型的概念p在一个关系中，每个字段不能再细分为若干个字段，也就是说表中不能再包含表。p在同一个关系中不能出现相同的字段名。p在一个关系中行的顺序是任意的,即行与行之间可任意调换位置。p在一个关系中列的顺序是任意的，即列与列之间可任意调换位置。p设有主关键字或唯一关键字的关系中不能有完全相同的数据行。1.2.2关系运算关系数据库是用数学方法处理数据的，关系间可以进行各种运算，以支持对数据库的各种操作。我们介绍其中最基本的三种运算：p 选择（Selection）p 投影（Projection）p 连接（Join）投影是关系R中的若干属性组成新的关系，并去掉了重复元组，是对关系的属性进行筛选，记作(R)。其中A为关系R的属性列表，各属性间用逗号分隔。投影运算的结果往往比原有关系属性少，或改变原有关系的属性顺序，或改变原有关系的属性名等，投影运算结果不仅消除了原关系中的某些列，而且还要去掉重复元组。投影运算 投影运算（续）投影运算的示意图如图下：编编 号号系系 名名姓姓 名名性性 别别出生年月出生年月03004 计算机系计算机系韩韩 东东男男1979.10.0102001 外语系外语系刘刘 玲玲女女1979.08.0203001 计算机系计算机系王王 冬冬男男1978.08.0704001 数学系数学系姜瑞青姜瑞青男男1981.06.0205001电子工程系电子工程系翁超雷翁超雷男男1980.08.1005002电子工程系电子工程系田茉莉田茉莉女女1976.09.0203002 计算机系计算机系宋江明宋江明男男1981.01.0303003 计算机系计算机系邵林文贺邵林文贺女女1979.05.04系系 名名姓姓 名名计算机系计算机系韩韩 东东外语系外语系刘刘 玲玲计算机系计算机系王王 冬冬数学系数学系姜瑞青姜瑞青电子工程系电子工程系翁超雷翁超雷电子工程系电子工程系田茉莉田茉莉计算机系计算机系宋江明宋江明计算机系计算机系邵林文贺邵林文贺Sql查询命令：查询命令：Select 系名，姓名系名，姓名 from student例：查询学生所在系及姓例：查询学生所在系及姓名名 系名，姓名系名，姓名(student)student例例 查询学生关系查询学生关系Student中都中都有哪些系有哪些系 系名系名(Student)Sql查询命令：查询命令：Select 系名系名from student系系 名名计算机系计算机系外语系外语系计算机系计算机系数学系数学系电子工程系电子工程系电子工程系电子工程系计算机系计算机系计算机系计算机系结果：结果：选择是根据给定的条件选择关系选择是根据给定的条件选择关系R中的若干元组组中的若干元组组成新的关系，是对关系的元组进行筛选。记作成新的关系，是对关系的元组进行筛选。记作F(R)其中其中F是选择条件，是一逻辑表达式。是选择条件，是一逻辑表达式。选择运算结果往往比原有关系的元组个数少，选择运算结果往往比原有关系的元组个数少，它是原关系的一个子集，但关系模式不变。它是原关系的一个子集，但关系模式不变。选择运算选择运算 选择运算示意图如下：选择运算（续）选择运算（续）例如从例如从student关系中查询所有计算机系学生关系中查询所有计算机系学生的记录。的记录。系名系名=“计算机系计算机系(student)Sql查询命令：查询命令：Select *from student where 系名系名=计算机系计算机系Select*from student where 系名系名=计算机系计算机系编号编号系名系名姓名姓名性别性别出生年月出生年月03004计计 算算 机系机系韩韩 东东男男1979.10.1002001外外 语语 系系刘刘 玲玲女女1979.08.0203001计计 算算 机系机系王王 冬冬男男1978.08.0704001数数 学学 系系姜瑞青姜瑞青男男1981.06.0205001电子工程系电子工程系翁超雷翁超雷男男1980.08.1005002电子工程系电子工程系田茉莉田茉莉女女1976.09.0203002计计 算算 机系机系宋江明宋江明男男1981.01.0303003计计 算算 机系机系邵林文贺邵林文贺女女1979.05.04编号编号系系 名名姓姓 名名性别性别出生年月出生年月03004计算机系计算机系韩韩 东东男男1979.10.1003001计算机系计算机系王王 冬冬男男1978.08.0703002计算机系计算机系宋宋 明明男男1981.01.0303003计算机系计算机系邵林文贺邵林文贺女女1979.05.04例例 从学生选课关系从学生选课关系SC中，查询选修了中，查询选修了“图像处理图像处理”课程的学生学号。课程的学生学号。SID（Cname=图像处理图像处理（SC）一个运算的结果可以作为另一个运算的运算对一个运算的结果可以作为另一个运算的运算对象。象。Select SID from SC where Cname=图像处理图像处理 学生选课关系学生选课关系 SCSIDSnameCIDCname2005216001赵成刚赵成刚C语言程序设计语言程序设计2005216001赵成刚赵成刚图像处理图像处理2005216001赵成刚赵成刚网页设计网页设计2005216002李敬李敬C语言程序设计语言程序设计2005216002李敬李敬图像处理图像处理2005216002李敬李敬网页设计网页设计SID20052160012005216002结果：结果：连接是根据给定的条件，从两个已知关系R和S的笛卡尔积中，选取满足连接条件（属性之间）的若干元组组成新的关系。记作：（R）（S）其中F是选择条件。F连接运算连接运算 1.条件连接：从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的元组。2.相等连接：从关系R与S的笛卡尔积中选取满足等值条件的元组。3.自然连接：也是等值连接，从两个关系的笛卡尔积中，选取公共属性满足等值条件的元组，但新关系不包含重复的属性。4.外连接连接运算（续）连接运算（续）例例关系关系R和关系和关系S 如下所示：如下所示：RSR.AR.BR.CS.BS.Ea1b15b13a1b15b27a1b15b310a1b15b32a1b15b52a1b26b13a1b26b27a1b26b310a1b26b32a1b26b52a2b38b13a2b38b27a2b38b310a2b38b32a2b38b52a2b412b13a2b412b27a2b412b310a2b412b32a2b412b52连接运算（续）连接运算（续）CER.AR.BR.CS.BS.Ea1b15b13a1b15b27a1b15b310a1b15b32a1b15b52a1b26b13a1b26b27a1b26b310a1b26b32a1b26b52a2b38b13a2b38b27a2b38b310a2b38b32a2b38b52a2b412b13a2b412b27a2b412b310a2b412b32a2b412b52条件连接：R S的结果如下：连接运算（续）连接运算（续）等值连接 R S 的结果如下：R.B=S.BR.AR.BR.CS.BS.Ea1b15b13a1b15b27a1b15b310a1b15b32a1b15b52a1b26b13a1b26b27a1b26b310a1b26b32a1b26b52a2b38b13a2b38b27a2b38b310a2b38b32a2b38b52a2b412b13a2b412b27a2b412b310a2b412b32a2b412b52例：设有学生表S、选课表SC、课程表C，对S、SC和C作自然连接，得到学生的选课情况 SSIDSname2005216111吴秋娟吴秋娟2005216112穆金华穆金华2005216115张欣欣张欣欣 SCSIDCID200521611120052161112005216112200521611220052161152005216115CCIDCnameC语言程序设计语言程序设计图像处理图像处理网页设计网页设计数据结构数据结构数据库原理与应用数据库原理与应用专业英语专业英语软件文档的编写软件文档的编写美工基础美工基础面向对象程序设计面向对象程序设计学生的学生的选课情况情况S SC C SIDSnameCIDCname2005216111吴秋娟吴秋娟C语言程序设计语言程序设计2005216111吴秋娟吴秋娟数据结构数据结构2005216112穆金华穆金华数据库原理与应用数据库原理与应用2005216112穆金华穆金华C语言程序设计语言程序设计2005216115张欣欣张欣欣图像处理图像处理2005216115张欣欣张欣欣数据库原理与应用数据库原理与应用1.3数据库设计基础1.3.1数据库设计方法Different kinds of methods including:New Orleans(新奥尔良法新奥尔良法)Method based on E-R Model(基于基于E-R模型的数据库设计方法模型的数据库设计方法)3NF Method(第三范式设计方法）第三范式设计方法）Object Definition Language Method(面象对象的设计方法面象对象的设计方法)新奥尔良（New Orleans）方法将数据库设计分为四个阶段：需求分析（分析用户要求）、概念设计（信息分析和定义）、逻辑设计（设计实现）和物理设计（物理数据库设计）。数据库建设的基本规律：三分技术，七分管理，十二数据库建设的基本规律：三分技术，七分管理，十二分基础数据分基础数据 数据库设计的基本步骤1.3.2数据库系统项目构架1.数据库表规划数据库表规划1)表中不应该包含重复信息，并且信息不允许在表之间复制。2)每个表应该只包含一个主题的信息。2.确定表的字段确定表的字段1)每个字段直接与表的主题相关。2)不包含指导或计算的数据(表达式的计算结果)。3)包含所需要的所有信息。4)以最小的逻辑部分保存信息。3.明确有唯一值的字段明确有唯一值的字段(设置主键设置主键)4.确定表间关系确定表间关系5.优化设计优化设计1.3.2数据库系统项目构架图1-5表分析器向导1.3.3数据库系统开发规划图1-6性能分析器本本 章章 小小 结结在学习Access 2003之前，有必要学习数据库理论方面的相关知识，本章主要从数据库系统、数据库以及关系数据库等几个方面向读者介绍了相关理论知识，并重点讲述了关系数据库的相关知识。习题11填空题1)数据模型有、三种。2)关系运算支持的运算方式有、三种。3)记录是。2思考题1)什么是关系？什么是元组？什么是主键？2)数据库系统包括哪几个部分构成，各个部分在系统中所起的作用是什么？3)数据库系统开发的方法有哪几种？4)简述数据库设计的步骤。5)关系有什么特点?写在最后写在最后成功的基成功的基础在于好的学在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits56 结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日