数据库系统基础知识课件

,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,Visual FoxPro 教程（2010年版）,信息技术学院,2012年9月,江苏省高等学校计算机,等级考试系列教材,11/19/2024,1,第一章 数据库系统基础知识,1.1数据处理与数据管理技术,信息、数据与数据处理,1、信息与数据的关系,两者既有区别又有联系。数据是按一定的格式对信息进行的符号化表示，是信息的载体；而信息是数据的内涵，是数据的语义解释。,2.计算机对数据处理的五个基本环节：,原始数据的收集,数据的规范化及其编码,数据输入,数据处理,数据输出,11/19/2024,2,数据管理技术的发展,1.数据管理技术的三个阶段：,人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段,11/19/2024,3,（1）人工管理阶段（20世纪50年代中期以前）,特点：数据不需要保存（不需要长期保存）,没有专用的软件对数据进行管理,数据是面向应用的，一组数据对应 一个程序，数据不能共享,应用程序依赖于数据，不具有数据独立性。,11/19/2024,4,（2）文件系统阶段（20世纪50年代后期至60年代中期）,随着数据管理规模的扩大，数据量急剧增加，文件系统显露出三个缺陷：,数据冗余性,数据不一致性,数据联系弱,11/19/2024,5,（3）数据库系统阶段（20世纪60年代开始）,为了解决数据冗余问题、实现数据共享并解决由于数据共享而带来的数据完整性、安全性及并发控制等一系列问题，数据管理技术发展到了数据库系统阶段。,特点：,采用数据模型表示复杂的数据结构。,有较高的数据独立性。,提供了数据安全性、完整性等管理与控制功能，以及对数据操作的并发控制、数据的备份与恢复等功能。,统一的数据管理功能，为用户提供了方便的用户接口。,11/19/2024,6,1.2 数据库系统的组成,四个重要的概念：,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,）,数据库管理员,（Database Administrator，简称,DBA,）,11/19/2024,7,数据库的五大特点：,1.具有最小的冗余度，即数据尽可能的不重复；,2.资源共享性，即以最优的方式服务于一个或多个应用程序；,3.数据独立性，即数据的存储尽可能独立于使用它的应用程序；,4.安全可靠；,5.保密性能好。,数据库,是指以一定的组织形式存放在计算机存储介质上的相互关联的数据的集合。,数据库(DB)的定义:,11/19/2024,8,数据库通常包括两部分内容:,1.按一定的数据模型组织并实际存储的所有应用需要的数据；,2.有关数据库定义的数据，用于描述数据的结构、存储格式、关系、完整性约束、使用权限等信息，这些描述性信息通常称为“,元数据,”。元数据的集合称为“数据字典”。数据库管理系统通过数据字典对数据库进行管理和维护。,11/19/2024,9,数据库管理系统(DBMS)的定义:,数据库管理系统是用于建立、使用和维护数据库的系统软件。它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。,DBMS是数据库系统的核心,。,数据库管理系统的基本功能：,（1）数据定义功能,（2）数据操纵功能,（3）数据的组织和存取管理,（4）数据库运行管理功能,（5）数据库的维护,11/19/2024,10,数据库系统(DBS):,数据库系统（,Database System,）是指具有管理和控制数据库功能的计算机应用系统。一般由数据库、数据库管理系统、计算机支持系统、应用程序和有关人员组成。数据库系统的基本组成如图1-1所示。,11/19/2024,11,数据库管理员,（DBA）,数据库,（DB）,各种应用程序,数据库管理系统,（DBMS）,操作系统,图1-1 数据库系统,11/19/2024,12,数据库、数据库管理系统和数据库系统的关系,数据库、数据库管理系统和数据库系统是最基本的概念。三者之间既有联系又有区别。用户通过数据库管理系统可以建立和使用数据库。使用数据库是目的，而数据库管理系统是实现目的的手段和工具。,数据库系统（,Database System,）是指具有管理和控制数据库功能的计算机应用系统。数据库、数据库管理系统是数据库系统的组成部分。,11/19/2024,13,数据库管理员(DBA):,数据库管理员是指对数据库系统进行管理和控制的机构和相关人员，具有最高的数据库用户特权，负责全面管理数据库系统。,11/19/2024,14,1.3数据库系统的模式结构,内部层,（存储视图）,概念层,（全体用户的公共视图）,外部层,（单个用户的视图）,外部层,（单个用户的视图）,外部层,（单个用户的视图）,图1-2 数据库系统三级结构示意图,11/19/2024,15,现实世界,独立于人们意识之外的客观,事物,及其相互联系。,信息世界,将现实世界中的客观事物抽象为,信息世界中的,实体,。,数据世界,将信息世界中的,实体,转换为DBMS,支持的数据世界中,数据,。,1.4数据模型,数据模型概述,1,.,三个“世界”,11/19/2024,16,现实世界,信息世界,数据世界,事,物,及,联,系,概,念,模,型,数,据,模,型,事物,数据,实体,对象,性质,对象,属性,记录,字段,（认识抽象）,（数据表示）,图1-3 三个“世界”之间的关系,2、三个“世界”之间的关系,11/19/2024,17,层次模型 网状模型,关系模型,面向对象模型,面向对象模型语义表达能力强，可支持复杂的数据模型（如向量、矩阵、有序集），它具有封装性、继承性、版本管理功能，可支持长事物处理等。,3、数据库的数据模型,目前流行的DBMS产品中，数据结构模型主要采用关系模型和面向对象模型。,11/19/2024,18,概念模型,长期以来广泛使用的概念模型是“实体,联系”模型（Entity,Relationship Model，简称,E,R模型,）,（1）,E,R模型的三个基本概念,实体,（,Entity,）,是客观存在的、可以相互区别的事物。,联系（,Relationship,）,是实体集之间关系的抽象表示。,实体集之间的联系可以分为三种类型：一对一联系、一对多联系和多对多联系。,属性（Attribute）,是指实体或联系所具有的特征。,11/19/2024,19,实体,联系,属性,（2）,E,R图,E,R图是,E,R模型的图形表示法，它是直接表示概念模型的工具。在,E,R图中，用矩形表示,实体集,，菱形表示,联系,，椭圆表示,属性,。,11/19/2024,20,关系模型,关系模型用二维表表示实体集，通过外部关键字表示实体间联系。,一般有三个组成部分：,数据结构、数据操作、完整性规则。,在关系数据库中，完整性主要有域完整性、实体完整性、参照完整性等三种类型。,（1）关系,关系是用,二维表,表示实体集及实体间的联系。一个关系就是一个,二维表,，关系的首行称为“,属性,”（在关系数据库中称为“,字段,”），其他各行称为“,元组,”（在关系数据库中称为“,记录,”）。,XH,KCDH,CJ,05716101,01,80,05716102,01,90,05716101,02,78,05716103,01,92,字段,记录,11/19/2024,21,关系模式是对关系结构的描述，如：成绩表（学号，课程代号，成绩）,（2）关系的性质,关系是一种,规范化,了的二维表，具有如下性质：,属性值是原子的，不可分解的。,二维表的记录随数据的增删而改变，但它的字段数相对固定。因此字段的个数、名称、类型、长度等要素决定了二维表的结构。,二维表中的每一列均有唯一的字段名。,二维表中不允许出现完全相同的两行,二维表中行的顺序、列的顺序均可任意交换。,11/19/2024,22,（）关键字,超关键字,候选关键字,主关键字,外部关键字,定义,P9,超,关,键,字,候,选,关,键,字,主关键字,11/19/2024,23,学生表（XS.DBF）成绩表（CJ.DBF）,11/19/2024,24,（4）关系的规范化,关系的规范化,，就是对关系模式应当满足的条件的某种处理，其主要目的是尽可能地减少数据冗余、消除异常现象、增强数据独立性、便于用户使用等。,关系规范化的过程是通过关系中属性分解和关系模式分解来实现的。关系的规范化的条件可以分为几级，每级称为一个范式（Normal Form），记作nNF。一般要求满足3NF。,11/19/2024,25,（）关系运算,关系的基本运算有两类：,1、传统的集合运算：,并、差、交等P10,。,2、专门的关系运算：,选择、投影、联接等,。,（问题：关系代数中的“选择、投影、联接”运算与SQL查询各子句的关系）,11/19/2024,26,打开考生文件夹中“TEST.MDB”数据库，其中表及表的所有字段均用汉字来命名以表示其意义。按下列要求进行操作（题目中带下划线文字为字段名或输出结果的列名）。,1.基于“学生”、“成绩”表，查询,WORD,成绩小于5分或,EXCEL,成绩小于5分的学生名单，要求输出,学号,、,姓名,、,WORD,和,EXCEL,，查询保存为“CX1”；,2.基于“院系”、“学生”、“成绩”表，查询各院系成绩不合格（,成绩,小于60分或,选择,小于24分）的学生人数，要求输出,院系代码,、,院系名称,和,不合格人数,，查询保存为“CX2”；,3.保存数据库“TEST.MDB”。,11/19/2024,27,1.5关系数据库标准语言SQL,1、SQL：Structured Query Language，结构化查询语言。,2、SQL提供数据定义语言，数据查询，数据更新（插入、删除、修改），SQL的视图。,（放至第3、4章讲）,11/19/2024,28,1.6数据库设计基础,1、数据库设计的步骤,P16图1-5,系统规划 系统分析 系统设计 系统实施 系统维护。,2、P18在需求分析阶段，常使用结构化分析方法（Structured Analysis,简称SA）。用,数据流程图和数据字典,描述工具来表达数据和处理过程的关系。数据流程图是使用直观的图形符号来描述,业务过程、信息流和数据要求,的工具，可以比较准确地表达数据和处理的关系，基本的数据流程图符号有4个：,外部实体、数据流、数据处理、数据存储,。,(P28一、6；P29二、8）,11/19/2024,29,3、系统设计分为三个阶段：概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计，“设计E-R图”是概念结构设计阶段的任务,（例：P28一、5）。,物理结构设计主要包括三个方面的内容：P21,（1）存储记录的格式设计（2）存储方式的设计（3）存取方式的设计。,4、数据库维护工作的主要任务,P24图1-9,各部分任务包含的工作。,例：P28一、8,11/19/2024,30,1.7主流的DBMS产品简介,Oracle,DB2,Sybase,MS-SQL Server,Visual FoxPro,Access,其中,Oracle,、,DB2,、,Sybase,、,SQL Server,是大型数据库管理系统，,Visual FoxPro,、,Access,是微机数据库管理系统。,作业：,P28,习题,11/19/2024,31,