第1章数据库基本知识课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,第1章 数据库基本知识,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,第1章 数据库基本知识 8/20/2023An Introd,1、有M个人一起去旅游，要住宾馆，假设一个房间只能住N个人，请问要开几个房间？,2、假设给你3瓶啤酒，商家规定，2个空酒瓶可以兑换1瓶啤酒，在不另外掏钱的情况下，最多可以喝到几瓶啤酒？,3、经理安排你组织一台2小时的晚会，请你设计出方案。,小测试,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,1、有M个人一起去旅游，要住宾馆，假设一个房间只能住N个人，,1.1 数据库系统简介,1.2 数据库系统的组成,1.3 关系型数据库,讲解提纲,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,1.1 数据库系统简介讲解提纲8/20/2023An Int,1.1,数据库系统简介,思考：全校学生成绩管理系统包括哪些数据？应该如何保存？,数据管理：对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题,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),8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,1.1 数据库系统简介思考：全校学生成绩管理系统包括哪些数据,一、人工管理,时期,40年代中-50年代中,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,主要特点：数据包含在程序中，程序员设计程序的同时也要考虑数据的存贮,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,一、人工管理时期8/20/2023An Introducti,人工管理(续),特点,数据的管理者：应用程序，数据不保存。,数据面向的对象：某一应用程序,数据的共享程度：无共享、冗余度极大,数据的独立性：不独立，完全依赖于程序,数据的结构化：无结构,数据控制能力：应用程序自己控制,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,人工管理(续)特点8/20/2023An Introduct,应用程序与数据的对应关系(人工管理),应用程序,数据集,应用程序,数据集,应用程序,数据集n,.,.,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,应用程序与数据的对应关系(人工管理)应用程序数据集应用程,二、文件系统,时期,50年代末-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,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,二、文件系统时期8/20/2023An Introducti,文件系统(续),特点,数据的管理者：文件系统，数据可长期保存,数据面向的对象：某一应用程序,数据的共享程度：共享性差、冗余度大,数据的结构化：记录内有结构,整体无结构,数据的独立性：独立性差，改变数据的逻辑结构则必须修改应用程序,数据控制能力：应用程序自己控制,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,文件系统(续)特点8/20/2023An Introduct,应用程序与数据的对应关系(文件系统),应用程序,文件,应用程序,文件2,应用程序,文件n,存取方法,.,.,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,应用程序与数据的对应关系(文件系统)应用程序文件应用程序,三、数据库系统,时期,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,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,三、数据库系统时期8/20/2023An Introduct,数据库系统(续),特点,数据的管理者：DBMS（数据库管理系统）,数据面向的对象：现实世界,数据的共享程度：共享性高,数据的独立性：高度的物理独立性和一定的,逻辑独立性,数据的结构化：整体结构化,数据控制能力：由DBMS统一管理和控制,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,数据库系统(续)特点8/20/2023An Introduc,应用程序与数据的对应关系(数据库系统),DBMS,应用程序1,应用程序2,数据库,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,应用程序与数据的对应关系(数据库系统)DBMS应用程序1应用,数据库阶段信息处理方式的演变,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,数据库阶段信息处理方式的演变8/20/2023An Intr,数据的高共享性的好处,降低数据的冗余度，节省存储空间,避免数据间的不一致性,使系统易于扩充,独立性强，数据与程序独立存放,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,数据的高共享性的好处8/20/2023An Introduc,数据独立性,物理,独立性,指用户的,应用程序,与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的,物理存储,改变了，应用程序,不用,改变,。,逻辑,独立性,指用户的,应用程序,与数据库的,逻辑结构,是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变,。,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,数据独立性物理独立性8/20/2023An Introduc,数据结构化,数据的结构化是数据库的主要特征之一。,数据库中实现的是数据的真正结构化,数据的结构用,数据模型,描述，无需程序定义和解释。,数据可以,变长,。,数据的最小存取单位是,数据项（data item），,也称为,字段（field），列（column）,。,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,数据结构化数据的结构化是数据库的主要特征之一。8/20/20,DBMS对数据的控制功能,数据的安全性（Security）保护,使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据，保护数据以防止不合法的使用造成的数据的,泄密和破坏,。,数据的,完整性,（Integrity）检查,将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,DBMS对数据的控制功能数据的安全性（Security）保护,DBMS对数据的控制功能,并发,（Concurrency）控制,对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。,数据库,恢复,（Recovery）,将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,DBMS对数据的控制功能并发（Concurrency）控制8,1.2 数据库系统的组成,1.2.1 数据库的定义,1.2.2 数据库管理系统,1.2.3 数据库系统的用户,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,1.2 数据库系统的组成1.2.1 数据库的定义8/20/,1.2.1 数据库的定义,人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后，应将其保存起来以供进一步加工处理，进一步抽取有用信息,数据库的定义,数据库(Database,简称DB)是,长期,储存在计算机内、,有组织,的、,可共享,的大量,数据集合、,数据库由若干,数据库文件,和辅助文件组成,分类：网状，层次，关系，共3类，称为3种数据模型，最重要的是,关系数据库,关系数据库的主要内容就是,表,（table）,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,1.2.1 数据库的定义人们收集并抽取出一个应用所需要的大量,关系数据库中最主要的成分是表,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,关系数据库中最主要的成分是表8/20/2023An Intr,1.2.1 数据库的定义,数据库的特征,数据按一定的数据模型组织、描述和储存，,逻辑性,（logic）强,共享性,（shareable）好,冗余度,（redundancy）较小,数据,独立性,（,independency）较高,易于,扩充,（expansion）,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,1.2.1 数据库的定义数据库的特征8/20/2023An,数据库的基本模型,网状,数据库模型：每个记录看成是一个节点，任何节点与节点之间可建立关联，形成网状结构,层次,数据库模型：分层管理数据，形成单位行政机构、家族式数据结构,关系,型数据库模型,：以,二维表,形式组织数据，每一行称为一条,记录,，每一列是一个属性，称为一个,字段,数据库的分类,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,数据库的基本模型数据库的分类8/20/2023An Intr,1.2.2 数据库管理系统,数据库管理系统（Database Management System-,DBMS,）,在操作系统的支持下，帮助用户,建立、使用和管理,数据库的软件系统。通常包含数据描述语言（DDL）、数据操作语言（DML）以及管理和控制程序三个组成部分。,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,1.2.2 数据库管理系统数据库管理系统（Database,DBMS的组成,数据描述语言,（DMLData Description Language）：用来描述数据库的结构，供用户建立数据库。,数据操作语言,（DMLData Manipulation LangUage）：供用户对数据库进行数据的查询（数据的检索和统计等）和处理（数据的增加、删除和修改等）等操作。,管理和控制程序,：,包括安全管理、通信控制和工作日志管理等程序。,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,DBMS的组成数据描述语言（DMLData Descrip,1.2.3 数据库系统的用户,数据库系统的用户，共有,4,类：,系统程序员,负责整个数据库系统的设计工作，根据用户的需求安装数据库管理系统，建立维护数据库管理系统及相关软件的工具，设计合适的数据库及表文件，对整个数据库存取权限做出规划。,数据库管理员,（DBADatabase Administrator）,DBA是支持数据库系统的专业技术人员，决定数据库结构，维护数据，管理帐号，备份及恢复数据，提高系统效率。,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,1.2.3 数据库系统的用户数据库系统的用户，共有4类：8/,应用程序员,负责编写访问数据库的面向终端用户的应用程序，是用户可以友好地使用数据库。可以使用Visual Basic、Java、.net、Delphi、PHP、ASP、JSP等语言访问数据库。,操作员,操作应用程序软件来访问数据库，利用数据库系统完成日 常工作，不关心数据库的具体格式及其维护和管理问题。,数据库系统的用户(续）,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,应用程序员数据库系统的用户(续）8/20/2023An In,1.2.4 数据库系统的体系结构,大型数据库,由一台性能很强的计算机（称为主机或者数据库服务器）负责处理庞大的数据，用户通过终端机与大型主机相连，以存取数据。如Oracle，Sybase，IBM DB2，Informix，SQL Server。,中小型数据库,在用户较少、数据量不大的情况下，可使用本地小型数据库。一般是由个人建立的个人数据库。如：Access，Foxpro，MySQL。Excel也可以认为是简单数据库。,分布式数据库,分布式数据库就是为了解决大型数据库反应缓慢的问题而提出的，它是由多台数据库服务器组成，数据可来自不同的服务器。,客户机/服务器数据库,利用网络将终端机（一般为微机）和数据库服务器连接，终端从数据库服务器中存取数据，并分担服务器的部分运算任务，以分散数据库服务器的负担，这样数据库服务器就不必是价格昂贵的大型主机了，采用客户机服务器数据库网络结构。,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,1.2.4 数据库系统的体系结构大型数据库8/20/2023,1.3 关系型数据库,1.3.1 关系型数据库定义,1.3.2 关系型数据库与表,1.3.3 主键与外键,1.3.4 字段约束,1.3.5 数据完整性,1.3.6 表的关联,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,1.3 关系型数据库 1.3.1 关系型数据库定义 8/2,1.3.1 关系数据库定义,关系型数据库概念是由,EFCodd,1976年6月博士提出的。,数据库模型（数据模型）分为三种类型：网状数据库、层次数据库和关系数据库。而关系型数据库之所以能被广泛的应用,是因为它将每个,具有相同属性的数据,独立地存储在一个表中。它解决了层次型数据库的横向关联不足的缺点，也避免了网状数据库关联过于复杂的问题。我们所看到的数据库都是关系数据库。,关系型数据库是指一些相关的,表,和其他数据库,对象,的集合。,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,1.3.1 关系数据库定义关系型数据库概念是由EFCod,1.3.2 关系数据库与表,数据库是由多个,表,和其他数据库对象（如约束关系，用户，安全性，日志）组成的。,在数据库中，表是一种最基本的数据库对象，类似于电子表格，是由行和列组成的，除第一行(表头)以外，数据库表中的每一行通常称为一条,记录（也叫无组）,，表中的每一列称为一个,字段,，表头的各列给出了各个字段的名称，可以称为,表结构,。,如下图所示。,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,1.3.2 关系数据库与表 8/20/2023An In,关系数据库与表（续）,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,关系数据库与表（续）8/20/2023An Introduc,1.3.3 主键与外键,关系模型要求数据库表中的每行,记录,都必须是,惟一,的，而不允许出现完全相同的记录。在设计数据库表时，可以通过定义,主键,(Primary Key)来保证记录(实体)的惟一性。,每个数据库表都,有且只有一个主键,。,一个关系型数据库可能包含多个表，可以通过,外键,(Foreign Key)使这些表之间关联起来。,学生信息表 课程信息表,学号,姓名,性别,班级,0901,张三,男,0931,0902,李四,女,0999,0890,王小二,男,0808,课程号,课程名,任课老师,课时,B01,JAVA,刘一,72,D15,英语,刘二,54,F08,VB,刘三妹,68,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,1.3.3 主键与外键关系模型要求数据库表中的每行记录都必须,主键与外键（续）,下图的“成绩表”中有两个,外键,，一个是学号“student_id”，其详细信息存储在“,学生表,”中；另一个是课程编号“course_no”，其详细信息存储在“,课程表,”中。“成绩表”和“学生表”各有一个“学号”字段，该字段在“成绩表”中是外键，在“学生表”中则是主键，但这两个字段的数据类型以及字段宽度必须完全一样，字段的名称可以相同，也可以不相同。,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,主键与外键（续）下图的“成绩表”中有两个外键，一个是学号“,1.3.4 字段约束,设计数据库表时，可对表中的一个字段或多个字段的组合,设置约束条件,，让SQL Server检查该字段的输入值是否符合这个约束条件。约束分为表级约束和字段级约束两种。表级约束是一个表中几个字段的约束，字段级约束则是对表中一个字段的约束。,PRIMARY KEY,即主键，用来保证表中每条记录的唯一性。设计一个数据库表时，可用一个字段或多个字段(最多16个字段)的组合作为这个表的主键。用单个字段作为主键时，使用字段约束；用字段组合作为主键时，则使用表级约束。,FOREIGN KEY,外键字段与其他表中的主键字段或具有唯一性的字段相对应，其值必须在所引用的表中存在，而且所引用的表必须存放在同一数据库中。,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,1.3.4 字段约束设计数据库表时，可对表中的一个字段或多个,字段约束,NULL与NOT NULL,（空值/非空值）,若在一个字段中允许不输入数据，则可以将该字段定义为NULL，如果在一个字段中必须输入数据，则应当将该字段定义为NOT NULL。NULL值既不等价于数值型数据中的0，也不等价于字符型数据中的空字符串。,UNIQUE,（唯一）,如果一个字段值不允许重复，则应当对该字段添加UNIQUE约束。与主键不同的是，在UNIQUE字段中允许出现NULL值，但为保持唯一性，最多只能出现一次NULL值。,CHECK,（检查）,CHECK约束用于检查一个字段或整个表的输入值是否满足指定的检查条件。,DEFAULT,（默认值）,DEFAULT约束用于指定一个字段的默认值，当尚未在该字段中输入数据时，该字段中将自动填入这个默认值。,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,字段约束 NULL与NOT NULL（空值/非空值）8/,1.3.5 数据完整性,实体完整性,(Entity Integrity),实体完整性用于保证数据库表中的每一条记录都是唯一的，建立主键的目的就是为了实施实体完整性。一个表中的主键不能取空值，也不能取重复的值。例如，选择“学号”字段作为“学生表”中的主键时，每一条记录中的“学号”字段值就应输入一个非空值，而且必须是各不相同的。,域完整性,(Domain Integrity),域完整性用于保证给定字段中数据的有效性，即保证数据的取值在有效的范围内。,例如，限制“成绩”字段的值是在0到100之间；在“成绩表”中“学号”字段是一个外键，该字段的值只能是“学生表”已经存在的学号，如果在该字段中输入“学生表”所没有的学号，也将破坏该字段的域完整性。,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,1.3.5 数据完整性实体完整性(Entity Integr,数据完整性,参照完整性,(Referential Integrity),参照完整性是用于确保相关联的表间的数据保持一致。当添加、删除或修改数据库表中的记录时，可以借助于参照完整性来保证相关联的表之间的数据一致性。例如，在“学生表”中修改了某个学号，就必须在“成绩表”或其他相关联的表进行相同的修改，否则其他表中的相关记录就会变成无效记录。,用户自定义完整性,(User-defined Integrity),这是由用户自己定义的完整性，不同于前面3种完整性，也可说是一种强制数据定义。,例如，在输入学生表的记录时，应确保“学号”字段不为空（NOT NULL），否则与“学号”字段是主键矛盾。,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,数据完整性参照完整性(Referential Integr,1.3.6表的关联,一对一关联,(one-to-one),设在一个数据库中有A、B两个表，对于表A中的任何一条记录，表B中只能有一条记录与之对应；反过来，对于表B中的任何一条记录，表A中也只能有一条记录与之对应，则称这两个表是一对一关联的。,一对多关联,(one-to-many),设在一个数据库中有A、B两个表，对于表A中的任何一条记录，表B中可能有多条记录与之对应；反过来，对于表B中的任何一条记录，表A中却只能有一条记录与之对应，则称这两个表是一对多的关联。,多对多关联,(many-to-many),设在一个数据库中有A、B两个表，对于表A中的任何一条记录，表B中可能有多条记录与之对应；反过来，对于表B中的任何一条记录，表A中也有多条记录与之对应，则称这两个表是多对多关联的。,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,1.3.6表的关联一对一关联(one-to-one)8/20,数据联系的描述,一对一联系,一对多联系,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,数据联系的描述一对一联系一对多联系8/20/2023An I,数据联系的描述,图 多对多联系,8/8/2024,An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College,数据联系的描述图 多对多联系8/20/2023An Int,