公共基础-数据库技术

,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,*,第四章 数据库设计基础,1,4.1 数据库系统的基本概念,数据：实际上就是描述事物的符号记录。,数据的特点：,有一定的结构,例如：,1001,，张三，男，,28,，,False,有型与值之分,如整型、实型、字符型等。而数据的值给出了符合类型的值，如整型值,15,。,型：工号，姓名，性别，年龄，婚否,值：,1001,，张三，男，,28,，,False,2,数据库：是数据的集合，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共享。,数据库存放数据是按数据所提供的数据模式存放的，具有,集成,与,共享,的特点。,科目,教师,是否必修课,物理,爱因斯坦,TRUE,3,数据库管理系统（,DBMS,）,是一种系统软件，是数据库（系统）的核心。,数据库管理员（,DBA,）,对数据库进行规划、设计、维护、监视等的专业管理人员。,DBA,的主要工作,数据库设计，维护，改善系统性能、提高系统效率,数据库系统（,DBS,）,由数据库（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和接口软件）五个部分构成的运行实体。,数据库应用系统,由数据库系统（五部分）、应用软件及应用界面三者组成。,4,数据库管理系统（,DBMS,）,数据库管理系统功能：,（,1,）数据模式定义：即为数据库构建其数据框架；,（,2,）数据存取的物理构建：为数据模式的物理存取与构建提供有效的存取方法与手段；,（,3,）数据操纵：为用户使用数据库的数据提供方便，如查询、插入、修改、删除等以及简单的算术运算及统计；,（,4,）数据的完整性、安全性定义与检查；,（,5,）数据库的并发控制与故障恢复；,（,6,）数据的服务：如拷贝、转存、重组、性能监测、分析等。,为完成以上六个功能，数据库管理系统提供以下的数据语言：,（,1,）数据定义语言（,DDL,）：负责数据的模式定义与数据的物理存取构建；,（,2,）数据操纵语言（,DML,）：负责数据的操纵，如查询与增、删、改等；,（,3,）数据控制语言（,DCL,）：负责数据完整性、安全性的定义与检查以及并发控制、故障恢复等。,数据语言按其使用方式具有两种结构形式：交互式命令,(,又称自含型或自主型语言,),和宿主型语言（一般可嵌入某些宿主语言中）。,5,数据管理发展的三个阶段,（,1,）人工管理阶段,（,2,）文件系统阶段：提供了简单的数据共享与数据管理能力，但是它无法提供完整的、统一的、管理和数据共享的能力。,（,3,）数据库系统阶段：层次数据库与网状数据库系统阶段，关系数据库系统阶段,6,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（物理独立性与逻辑独立性）,数据统一管理与控制（完整性、安全性以及并发控制）,7,数据库系统的三级模式和两级映射,（,1,）外模式：也称子模式与用户模式。是用户的数据视图，也就是用户所见到的数据模式；,（,2,）概念模式：数据库系统中全局数据逻辑结构的描述，全体用户公共数据视图；,（,3,）内模式：又称物理模式，它给出了数据库物理存储结构与物理存取方法。,数据库系统的两级映射：,（,1,）外模式到概念模式的映射；,（,2,）概念模式到内模式的映射。,8,数据库系统的三级模式和两级映射,应用,A,应用,B,应用,C,应用,D,外模式,3,外模式,2,外模式,1,1,2,3,概念模式,内模式,DB,一个数据库只有一个模,式,外模式,/,模式映象,模式,/,内模式映象,也称子模式、用户模式。是模式的子集。是用户的数据视图，与某一应用有关。,也称逻辑模式。是所有用户的公共数据视图。与应用开发工具、应用无关；与物理存储、硬件环境无关。,也称存储模式。数据在数据库内部的表示方式。,只有一个内模式；主要描述存储方式，如顺序存储、,B,树存储，,hash,存储；以及如何进行索引、压缩、加密等。,9,例,1.,下述关于数据库系统的叙述正确的是,( ),A.,数据库系统减少了数据冗余,B.,数据库系统避免了一切冗余,C.,数据库系统中数据的一致性是指数据类型一致,D.,数据库系统比文件系统能管理更多的数据,例,2.,在数据管理技术发展过程中，文件系统与数据库系统的主要区别是数据库系统具有,_,。,A.,数据无冗余,B.,数据可共享,C.,专门的数据管理软件,D.,特定的数据模型,例,3.,索引属于,_,。,A.,模式,B.,内模式,C.,外模式,D.,概念模式,例,4.,数据独立性分为逻辑独立性和物理独立性,.,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,( ),10,4.2,数据模型,数据模型可以将现实世界经过信息世界反映到计算机（数据库中的物理）世界。,数据模型的概念,数据模型是数据特征的抽象，从抽象层次上描述了系统的静态特征、动态行为和约束条件，为数据库系统的信息表示与操作提供一个抽象的框架。,数据模型描述了,数据结构,、,数据操作,及,数据约束,。,数据模型可以分为,概念模型,逻辑模型,物理模型,E-R,模型,层次模型,网状模型,关系模型,11,概念模型,E-R,模型,E-R,（实体,联系）模型的基本概念,（,1,）实体：现实世界中的事物；,（,2,）属性：事物的特性；,（,3,）联系：现实世界中事物间的关系。,实体集的关系有,一对一、一对多、多对多,的联系。,实体是概念世界中的基本单位，属性有属性域，每个实体可取属性域内的值，一个实体的所有属性值叫元组。,E-R,模型三个基本概念之间的两种联接关系：,（,1,）实体集（联系）与属性的联接关系,（,2,）实体（集）与联系,12,E-R,模型的图示法,实体集,-,矩形,联系,-,菱形,属性,-,椭圆形,实体集与属性间的联接关系（直线）,实体集与联系间的联接关系（直线）,E-R,图的一个实例,:,学生课程联系的概念模型,13,逻辑模型,(,层次模型，网状模型）,层次模型,的基本结构是树形结构，具有以下特点：,（,1,）每棵树有且仅有一个无双亲结点，称为根；,（,2,）树中除根外所有结点有且仅有一个双亲。,从图论上看，,网状模型,是一个不加任何条件限制的无向图。,14,关系模型（重点）,关系模型采用二维表来表示，简称表，由表框架及表的元组组成。一个二维表就是一个关系。,在二维表中凡能唯一标识元组的最小属性集称为键或码。从所有侯选健中选取一个作为用户使用的键称主键。表,A,中的某属性集是表,B,的键，则称该属性集为,A,的外键或外码。,外键,主键,学生表,成绩表,15,关系中的数据约束（完整性）：,（,1,）实体完整性约束：约束关系的主键中属性值不能为空值。,（,2,）参照完整性约束：不允许关系引用不存在的元组。,（,3,）用户定义的完整性约束：它反映了具体应用中数据的语义要求。,16,例,5.,一个项目具有一个项目主管，一个项目主管可管理多个项目，则实体”项目主管”与实体”项目”的联系属于,( ),的联系,.,例,6.,在关系数据库中，用来表示实体之间联系的是（ ）,A.,树结构,B.,网结构,C.,线性表,D.,二维表,例,7.,下列说法错误的是（ ）,A,实体完整性约束是数据库完整性的最基本要求，参照完全性约束是关系之间的基本约束,B,关系模型二维表中的元组与属性都具有次序无关性,C,关系模型二维表中的元组个数是有限的（有限性），且均不相同（唯一性）,D,任何一个二维表都是一个关系,例,8.,关系表中的每一横行称为一个,( ),A.,元组,B.,字段,C.,属性,D.,码,17,4.3,关系代数,关系数据库系统的特点之一是它建立在数学理论的基础之上，有很多数据理论可以表示关系模型的数据操作，其中最为著名的是,关系代数,与,关系演算,。,关系模型的基本运算：,（,1,）插入（并）,（,2,）删除（差）,（,3,）修改,（,4,）查询（包括投影、选择、笛卡尔积运算）,关系模型的扩充运算：,（,1,）交运算,（,2,）除运算,（,3,）联接与自然联接,18,(a),关系,R,A,B,C,1,4,9,1,5,8,3,6,7,(b),关系,S,A,B,C,1,5,9,1,5,8,交运算,RS,A,B,C,1,5,8,差运算,R-S,A,B,C,1,4,9,3,6,7,并运算,RS,A,B,C,1,4,9,1,5,8,3,6,7,1,5,9,19,笛卡儿积,RS,A,B,C,D,E,F,1,4,9,10,14,15,1,4,9,11,14,16,1,5,8,10,14,15,1,5,8,11,14,16,3,6,7,10,14,15,3,6,7,11,14,16,(a),关系,R,A,B,C,1,4,9,1,5,8,3,6,7,(b),关系,S,A,B,C,1,5,9,1,5,8,D,E,F,10,14,15,11,14,16,20,选择和投影运算,7,6,3,8,5,1,9,4,1,C,B,A,关系,R,7,6,3,C,B,A,),(,R,6,B,=,s,7,3,8,1,9,1,C,A,选择运算,投影运算,21,联接运算,A,B,C,D,E,1,2,3,4,2,1,2,3,6,3,4,5,6,6,3,A,B,C,1,2,3,4,5,6,7,8,9,D,E,4,2,6,3,关系,R,关系,S,S,R |,|,D,B,22,关系,R,A,B,C,1,2,3,4,5,6,7,8,9,5,6,8,关系,S,B,C,D,2,3,7,5,6,8,2,3,3,R,|,S,A,B,C,D,1,2,3,7,4,5,6,8,1,2,3,3,自然,联接运算,23,例,9.,按条件,f,对关系,R,进行选择,其关系代数表达式是,( ),A. R|R B. R|R C. f(R) D. f,（,R,）,例,10.,关系数据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,例,11.,关系代数中，对两个关系进行（ ）运算以后，新关系的属性等于两个关系属性之和，元组数量等于原来关系元组的乘积。,A.,并,B.,交,C.,连接,D.,笛卡尔积,24,4.4,数据库设计与管理,数据库设计是数据库应用的核心。,数据库设计的两种方法：,（,1,）面向数据：以信息需求为主，兼顾处理需求；,（,2,）面向过程：以处理需求为主，兼顾信息需求。,数据库设计的生命周期：,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。,数据库设计的需求分析常用,结构化分析方法,和,面向对象的方法,。,数据库概念设计的方法有两种：,（,1,）集中式模式设计法（适用于小型或并不复杂的单位或部门）；,（,2,）视图集成设计法。,25,数据库管理的内容,（,1,）数据库的建立；,（,2,）数据库的调整；,（,3,）数据库的重组；,（,4,）数据库安全性与完整性控制；,（,5,）数据库的故障恢复；,（,6,）数据库监控。,26,例,12.,数据库设计包括两个方面的设计内容，它们是（ ）,A.,概念设计和逻辑设计,B.,模式设计和内模式设计,C.,内模式设计和物理设计,D.,结构特性设计和行为特性设计,例,13.,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,27,