全国计算机等级考试二级公共基础知识第四章

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,2004,年,7,月,16,日,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,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,*,*,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,*,全国计算机等级考试二级公共基础知识第四章,2,内容提要,数据库的基本概念：数据库，数据库管理系统，数据库系统。,数据模型，实体联系模型及,E-R,图，从,E-R,图导出关系数据模型。,关系代数运算，包括集合运算及选择、投影、连接运算。,数据库设计方法和步骤：需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计的相关策略。,4.1,数据库系统的基本概念,4,4.1.1,数据、数据库、数据库管理系统,1,数据,数据,描述事物的符号记录，用物理符号记录下来的可以鉴别的信息,物理符号：数字、文字、图形、图像声音及其他特殊符号。,多种表现形式：数字化,计算机中数据分为两部分：,临时性数据,持久性数据,数据类型（,Type,）与值（,Value,）之分,型：数据表示的类型，如整型、实型、字符型等,值：给出了符合给定型的值,5,4.1.1,数据、数据库、数据库管理系统,(,续,),2,数据库,数据库,Database,，简称,DB,数据的集合，具有统一的结构形式并存放于统一的存储介质内，是多种应用数据的集成，并可被各个应用程序所共享,按数据所提供的数据模式存放的,特点：,较小的冗余度,较高的数据独立性,易扩展性,为多个用户所共享,6,4.1.1,数据、数据库、数据库管理系统,(,续,),3,数据库管理系统,数据库管理系统,Database Management System,，简称,DBMS,数据库的管理机构，职能是有效地组织、存储、获取和管理数据，接受及完成用户提出的访问数据的各种请求,数据库系统的核心,DBMS,的功能,数据模式定义,数据存取的物理构建,数据操纵。,数据的完整性、安全性定义与检查,数据库的并发控制与故障恢复,数据的服务,7,4.1.1,数据、数据库、数据库管理系统,(,续,),3,数据库管理系统,数据库语言,数据定义语言,DDL,数据操纵语言,DML,数据控制语言,DCL,数据语言的使用,交互式命令语言,宿主型语言,常见的,DBMS,ORACLE,、,Sybase,的,PowerBuilder,、,IBM,的,DB2,、微软的,SQL Server,微软的,Visual FoxPro,、,Access,，功能简单,8,4.1.1,数据、数据库、数据库管理系统,(,续,),4,数据库管理员,数据库管理员,Database Administrator,，简称,DBA,对数据库的规划、设计、维护、监视等的人员,其主要工作有：,数据库设计,数据库维护,改善系统性能，提高系统效率,9,4.1.1,数据、数据库、数据库管理系统,(,续,),5,数据库系统,数据库系统,Database System,，简称,DBS,拥有数据库技术支持的计算机系统,实现有组织地、动态地存储大量相关数据，提供数据处理和资源共享服务,组成,: (DBS,包括,DB,和,DBMS),数据库（数据）,数据库管理系统（软件）,数据库管理员（人员）,硬件平台：计算机和网络,软件平台：操作系统、数据库系统开发工具、接口软件,10,4.1.1,数据、数据库、数据库管理系统,(,续,),6,数据库应用系统,数据库应用系统,Database Application System,，简称,DBAS,组成：数据库系统,+,应用软件,+,应用界面,11,4.1.2,数据库系统的发展,人工管理阶段,12,4.1.2,数据库系统的发展,文件系统阶段,13,4.1.2,数据库系统的发展,数据库系统阶段,14,4.1.3,数据库系统的基本特点,数据的集成性,数据的高共享性与低冗余性,数据独立性,物理独立性：数据的物理结构的改变不影响逻辑结构,逻辑独立性：数据的逻辑结构的改变不影响应用程序,数据统一管理与控制,数据的完整性检查：,数据的安全性保护,并发控制,15,4.1.4,数据库系统的内部结构体系,三级模式,概念模式,内部模式,外部摸式,二级映射,概念模式到内部模式的映射,外部模式到概念模式的映射,内模式,DB,概念模式,外模式,1,外模式,2,外模式,3,应用,A,应用,B,应用,C,应用,D,应用,E,外模式,/,概念模式映象,内模式,/,概念模式映象,16,4.1.4,数据库系统的内部结构体系,l,数据库系统的三级模式,概念模式,数据库中全体数据逻辑结构和特征的描述，,是所有用户的公共数据视图,一个数据库只有一个概念模式,内部模式,又称物理模式,数据库物理存储结构与物理存取方法,对一般用户是透明的，直接影响数据库的性能,一个数据库只有一个内模式。,外部摸式,也称子模式或用户模式,数据库,用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述,用户的数据视图,一个数据库可以有多个外模式,17,4.1.4,数据库系统的内部结构体系,2,数据库系统的两级映射,概念模式内模式的映射,存在于概念级和内部级之间,实现了概念模式到内模式之间的相互转换,保证数据具有很高的物理独立性,外模式概念模式的映射：,存在于外部级和概念级之间,实现了外模式到概念模式之间的相互转换,保证数据具有较高的逻辑独立性,4.2,数据模型,19,4.2.1,数据模型的基本概念,数据模型，是对现实世界中数据的模拟和抽象。,数据模型的分类,概念模型：现实世界在人脑中的反映；,包括：,E-R,图，扩充的,E-R,图，面向对象模型及谓词模型等,逻辑模型：按计算机系统的观点对数据建模；,包括：层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型等,物理模型：反映数据的存储结构。,数据模型的组成要素,数据结构：所研究的对象类型的集合；,数据操作：对数据库中各种对象的值允许执行操作的集合；,数据的约束条件：一组完整性规则的集合。,20,4.2.2,E-R,模型,1.,基本概念,实体,属性,联系,一对一（,1,：,1,）,一对多（,1,：,M,或,M,：,1,）,多对多（,M,：,N,）,2.,三个基本概念之间的联接关系,实体集与属性间的联接关系,实体与联系,21,4.2.2 E-R,模型,3,E-R,型的图示法,实体集：用矩形表示,属性：用椭圆形表示,联系：用菱形表示,实体集与属性间的联接关系：用无向线段表示,实体集与联系间的联接关系：用无向线段表示,22,4.2.3,层次模型,一种树形结构,数据结构比较简单，操作简单,对于实体间联系是固定的、且预先定义好的应用系统，有较高的性能,可以提供良好的完整性支持,不适合表示非层次性的联系，对于插入和删除操作的限制比较多,23,4.2.4,网状模型,一个不加任何条件限制的无向图,优于层次模型,使用时设计系统内部的物理因素较多，用户操作不方便，其数据模式与系统实现不甚理想,24,4.2.5,关系模型,1,关系的数据结构,学号,姓名,性别,出生年月,籍贯,20054102,张洁然,男,07-07-87,上海,20054103,李一明,男,05-01-86,安徽合肥,20069301,王文燕,女,11-06-88,山东青岛,20069302,刘 宏,男,10-17-87,江苏南京,属性,元组,表框架,25,4.2.5,关系模型,主要术语,关系,：一个关系就是一张二维表,元组,：表中的一行,属性,：表中的一个列,属性域,：属性的取值范围,分量,：元组中的一个属性值,主码,(,键,),：唯一地标识表中一个元组，主码属性不能取空值,候选码,(,键,),：二维表中可能有若干个键，这些键都称为候选码,(,键,),外部关键字,：与另一个关系的关键字相对应的属性组,关系模式：对一个关系的结构描述,关系名,(,属性,1,属性,2, . ,属性,n ),26,4.2.5,关系模型,关系的性质,元组个数有限性,元组的惟一性,元组的次序无关性,元组分量的原子性,属性名惟一性,属性的次序无关性,分量值域的同一性,27,4.2.5,关系模型,2,关系操纵,数据查询,数据删除,数据插入,数据修改,28,4.2.5,关系模型,3,数据完整性约束,实体完整性约束,主键中属性值不能为空值,参照完整性约束,实体及实体间的联系,用户定义的完整性约束,具体应用要求来定义的约束条件,4.3,关系代数,30,4.3,关系代数,1.,关系模型的基本操作,四种基本操作,插入、删除、修改和查询,进一步分解成六种基本操作,关系的属性指定,关系的元组的选择,两个关系的合并,关系的查询,关系元组的插入,关系元组的删除,31,4.3,关系代数,2,传统的集合运算,关系代数是以对关系的集合运算为基础，分为传统的集合运算和专门的关系运算，其运算对象是关系，运算结果也是关系。,传统的集合运算包括并、交、差、广义笛卡尔积四种运算。其中,并、交、差要求参与运算的两个关系的属性个数相同，且相应的属性出自同一个域,；,广义笛卡尔积则无此限制,。,32,4.3,关系代数,（,1,）,并,（,Union,）,关系,R,和,S,具有相同的关系模式，,R,和,S,的并是由属于,R,或属于,S,的元组构成的集合。可表示为：,（,2,）,差,（,Difference,）,关系,R,和,S,具有相同的关系模式，,R,和,S,的差是由属于,R,但不属于,S,的元组构成的集合。可表示为：,33,4.3,关系代数,（,3,）,交（,Intersection,）,关系,R,和,S,具有相同的关系模式，,R,和,S,的交是由属于,R,且属于,S,的元组构成的集合。可表示为：,（,4,）,广义笛卡尔积,设关系,R,和,S,的属性个数分别为,n,、,m,，则,R,和,S,的广义笛卡尔积是一个有（,n+m,）列的元组的集合。每个元组的前,n,列来自,R,的一个元组，后,m,列来自,S,的一个元组，记为,RS,。,34,4.3,关系代数,例：有两个关系,R,和,S,，分别进行并、差、交和广义笛卡尔积运算。,35,4.3,关系代数,3,专门的关系运算,（,1,）选择（,Selection,）,在关系中选择满足某些条件的元组，即消去某些行，可表示为：,（,2,）投影（,Projection,）,在关系中选择某些属性列，即消去某些列，可表示为：,36,4.3,关系代数,例：在学生关系中,查询,1980,年以后出生的学生名单，表达式为：,查询所有学生的“姓名”、“性别”，表达式为：,37,4.3,关系代数,（,3,）连接（,Join,）,当一个查询需要来自两个或多个关系的数据时就要用连接操作。连接是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。可表示为：,其含义是，从关系,R,和,S,的广义笛卡尔积,RS,中选取,R,关系在,A,属性组上的值与,S,关系在,B,属性组上的值满足比较关系,的元组。,1,）等值连接：当连接条件中的比较运算符,为“,=”,。可表示为：,2,）自然连接：要求连接时两个关系中进行相等比较的分量必须是相同属性组，且在结果中将相同的属性列去掉。即若关系,R,和,S,具有相同属性组,B,，则自然连接可记作：,38,4.3,关系代数,例如，有两个关系,R,和,S,关系,T,：条件为“,R.,学号,S.,学号”的连接运算,关系,U,：条件为“,R.,学号,=S.,学号”的等值连接,关系,V,：进行自然连接,39,4.3,关系代数,40,4.3,关系代数,（,4,）除（,Division,）,笛卡尔乘积的逆运算,4.4,数据库设计与管理,42,4.4.1,数据库设计概述,设计一个能满足用户要求，性能良好的数据库,基本任务：根据用户对象的信息需求、处理需求和数据库的支持环境设计出数据模式,两种方法：,以信息需求为主，兼顾处理需求（面向数据的方法）,以处理需求为主，兼顾信息需求（面向过程的方法）,面向数据的设计方法已成为主流方法,43,4.4.1,数据库设计概述,一般采用生命周期法，分若干阶段,需求分析阶段,概念设计阶段,逻辑设计阶段,物理设计阶段,编码阶段,测试阶段,运行阶段,进一步修改阶段,在数据库设计中采用前四个阶段，并且重点以数据结构与模型的设计为主线,44,4.4.2,数据库设计的需求分析,任务：通过详细调查现实世界要处理的对象，充分了解原系统的工作概况，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新系统的功能,重点：是“数据”和“处理”,方法：结构化分析方法、和面向对象的方法,对数据库设计来讲，,数据字典,是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果，,实现对数据的定义,数据字典是在需求分析阶段建立，在数据库设计过程中不断修改、充实、完善的,45,4.4.3,数据库概念设计,概念设计的方法,集中式模式设计法,视图集成设计法,数据库概念设计的过程,选择局部应用,视图设计：,三种方法：自顶向下、由底向上、由内向外,视图集成,:,解决局部设计中的冲突,命名冲突,概念冲突,域冲突,约束冲突,46,4.4.4,数据库的逻辑设计,任务,概念模型进一步转化成相应的数据模型,主要步骤,从,E-R,图向关系模式转换,实体和联系都可以表示为关系,逻辑模式规范化及调整、实现,关系视图设计,47,4.4.5,数据库的物理设计,主要目标,:,对数据库内部物理结构作调整并选择合理的存取路径，提高数据库访问速度及有效利用存储空间,物理设计的内容,:,索引设计,集簇设计,分区设计,48,4.4.6,数据库管理,数据库的建立,数据模式的建立,数据加载,数据库的调整,数据库的重组,数据库安全性控制与完整性控制,数据库的故障恢复,数据库监控,典型考题分析,50,【,例,4-1】,数据库技术的根本目标是要解决数据的,_,。（,2006,年,9,月）,A,）存储问题,B,）共享问题,C,）安全问题,D,）保护问题,51,【,例,4-2】,数据库,DB,，数据库系统,DBS,，数据库管理系统,DBMS,之间的关系是,_,。（,2006,年,4,月）,A,）,DB,包含,DBS,和,DBMS,B,）,DBMS,包含,DB,和,DBS,C,）,DBS,包含,DB,和,DBMS,D,）没有任何关系,52,【,例,4-3】,数据库系统的核心是,_,。（,2005,年,9,月）,A,）数据模型,B,）数据库管理系统,C,）数据库,D,）数据库管理员,53,【,例,4-4】DBA,是数据库系统的一个重要组成，有很多职责。以下选项不属于,DBA,职责的是,_,。,A,）定义数据库的存储结构和存取策略,B,）定义数据库的结构,C,）定期对数据库进行重组和重构,D,）设计和编写应用系统的程序模块,54,【,例,4-5】,数据管理技术发展过程经过人工管理、文件系统和数据库系统三个阶段，其中数据独立性最高的阶段是,_,。（,2005,年,9,月）,55,【,例,4-6】,数据独立性是数据库技术的重要特点之一。所谓数据独立性是指,_,。（,2005,年,4,月）,A,）数据与程序独立存放,B,）不同的数据被存放在不同的文件中,C,）不同的数据只能被对应的应用程序所使用,D,）以上三种说法都不对,56,【,例,4-7】,数据独立性分为逻辑独立性与物理独立性，当数据的存储结构改变时，其逻辑结构可以不变，因此，基于逻辑结构的应用程序不必修改，称为,_,。（,2006,年,4,月）,57,【,例,4-8】,在数据库系统中，用户所见的数据模式为,_,。（,2006,年,9,月）,A,）概念模式,B,）外模式,C,）内模式,D,）物理模式,58,【,例,4-9】,数据库中对全部数据的整体逻辑结构的描述，作为数据库的,_,。,A,）内模式,B,）外模式,C,）概念模式,D,）子模式,59,【,例,4-10】,数据库的,3,级模式之间存在映射关系正确的是,_,。,A,）外模式,/,内模式,B,）外模式,/,概念模式,C,）外模式,/,外模式,D,）概念模式,/,概念模式,60,【,例,4-11】,数据库三级模式体系结构的划分，有利于保持数据库的,_,。,61,【,例,4-12】,用树形结构表示实体之间联系的模型是,_,。（,2005,年,4,月）,A,）关系模型,B,）网状模型,C,）层次模型,D,）以上三个都是,62,【,例,4-13】“,商品”与“顾客”两个实体集之间的联系一般是,_,。（,2006,年,4,月）,A,）一对一,B,）一对多,C,）多对一,D,）多对多,63,【,例,4-14】,在,E-R,图中，用来表示实体的图形是,_,。（,2006,年,4,月）,A,）矩形,B,）椭圆形,C,）菱形,D,）三角形,64,【,例,4-15】,在下面列出的数据模型中，,_,是概念数据模型。,A,）关系模型,B,）层次模型,C,）网状模型,D,）实体,-,联系模型,65,【,例,4-16】,在关系模型中，把数据看成是二维表，每一个二维表称为一个,_,。（,2006,年,4,月、,2005,年,4,月）,66,【,例,4-17】,一个关系表的行称为,_,。（,2006,年,9,月）,67,【,例,4-18】,如果在一个关系中，存在多个属性（或属性组）都能用来惟一标识该关系的元组，且其任何子集都不具有这一特性。这些属性（或属性组）都被称为该关系的,_,。,A,）连接码,B,）主码,C,）外码,D,）候选码,68,【,例,4-19】,设属性,A,是关系,R,的主属性，则属性,A,不能取空值（,NULL,）。这是,_,。,A,）实体完整性规则,B,）参照完整性规则,C,）用户定义完整性规则,D,）域完整性规则,69,【,例,4-20】,设有如下三个关系表,下列操作中正确的是,_,。（,2006,年,9,月）,A,）,T=RSB,）,T=RS,C,）,T=RSD,）,T=R/S,70,【,例,4-21】,设有如下关系表,:,则下列操作中正确的是,_,。（,2005,年,9,月）,A,）,T,RSB,）,T,RS,C,）,T,RSD,）,T,R/S,71,【,例,4-22】,设关系,R,是,4,元关系，关系,S,是一个,5,元关系，关系,T,是,R,与,S,的笛卡尔积，即,T=RS,，则关系,T,是,_,元关系。,A,）,9B,）,11,C,）,20D,）,40,72,【,例,4-23】,关系数据库管理系统能实现的专门关系运算包括,_,。,A,）排序、索引、统计,B,）选择、投影、连接,C,）关联、更新、排序,D,）显示、打印、制表,73,【,例,4-24】,下列关系运算中，,_,不要求关系,R,和,S,具有相同的属性个数。,A,）,RSB,）,RS,C,）,R,SD,）,RS,74,【,例,4-25】,数据库设计的四个阶段是：需求分析、概念设计、逻辑设计和,_,。（,2006,年,9,月）,A,）编码设计,B,）测试阶段,C,）运行阶段,D,）物理设计,75,【,例,4-26】,在数据库设计中，将,E-R,图转换成关系模型的过程属于,_,。,A,）需求分析阶段,B,）逻辑设计阶段,C,）概念设计阶段,D,）物理设计阶段,76,【,例,4-27】,数据字典是数据设计需求分析阶段的最重要的工具之一，其最基本功能是,_,。,A,）数据库定义,B,）数据通信,C,）数据定义,D,）数据维护,77,【,例,4-28】,将,E-R,图转换到关系模式时，实体与联系都可以表示成,_,。,A,）属性,B,）关系,C,）键,D,）域,78,【,例,4-29】,在关系数据库设计中，设计视图（,View,）是,_,阶段的工作。,A,）需求分析,B,）物理设计,C,）逻辑设计,D,）概念设计,79,【,例,4-30】,设计数据库的存储结构属于数据库的,_,。,A,）需求分析,B,）概念设计,C,）逻辑设计,D,）物理设计,The End,谢谢您的聆听！,期待您的指正！,