数据库技术及应用基础

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,*,大学计算机,应用基础,第一章 信息社会与计算机,第二章 Windows XP 操作系统,第三章 办公自动化软件应用,第四章 多媒体应用技术,第五章 计算机网络基础,第六章 数据库技术及应用基础,目 录,高考成绩查询系统,银行存取款系统,数学与计算机科学系信息管理系统,引 例,第六章,数据库技术及应用基础,6.1,基本概念,6.2,数据模型,6.3,关系数据库标准语言SQL,6.1.1 数据、信息和数据处理,6.1.2 数据库、数据库管理系统和数据库系统,6.1.3 数据管理技术的发展,6.1 基本概念,6.1 基本概念,1.,数据（,Data,）,：,在一般意义上被认为是对客观事物特征所进行的一种抽象化、符号化的表示，本身并没有实际意义。数据可以有不同的形式，包括,数字、文字、图形、图象、视频、声音等都是数据,。可以说，凡是能被计算机处理的对象都可以称为数据。,2.,信息（,Information,）,：,通常意义上被认为是有一定含义的、经过加工处理的、有价值的数据。数据经过处理仍然是数据，只有经过解释后才有意义，才成为信息。,3.,数据处理,：是将数据转换成信息的过程，它包括对原始数据的,收集、分类、存储、排序、检索、加工和传输,等一系列活动。其目的是从大量的原始数据中抽取和推导出有价值的信息。为了更好地提高信息的价值，必须用数据库技术来管理信息。,6.1.1 数据、信息和数据处理,6.1 基本概念,4.,数据库（,DB,，,DataBase,）,：,是存放数据的仓库。但所存放的数据并不是杂乱无章的，而是,长期存储,在某种存储介质上的,有组织,的、,可共享,的,相关数据,的集合。数据库中的数据具有较高的数据,共享性,、,独立性,、,完整性,及,较低的数据冗余度,。,6.1.2 数据库、数据库管理系统和数据库系统,6.1 基本概念,5.,数据库管理系统（,DBMS,，,DataBase,Management System,）,数据库管理系统是用来对数据库进行集中统一的管理，是帮助用户创建、维护和使用数据库的,系统软件,，从这个意义上说，,DBMS,是用户与数据库之间的接口。,DBMS,的功能：,数据定义：,DBMS,提供数据定义语言（,data definition language,，,DDL,）,用户利用它可以方便地对数据库中的数据对象进行定义。,数据操纵：,DBMS,提供数据操纵语言（,data manipulation language,，,DML,），,用户通过,DML,实现对数据的检索、插入、修改、删除和统计等数据存取及处理功能。,数据库的运行管理：包括数据的完整性、安全性及并发控制的管理。,数据库的建立与维护：包括数据的输入、转换，数据库的转储、恢复、重组及性能检测和分析等。,6.1 基本概念,6.,数据库系统（,DBS,，,DataBase,System,）,数据库系统指在计算机系统中引进数据库技术后的整个系统，,数据库系统由,数据库,、,数据库管理系统,、,应用开发工具,（如：,Delphi,，,Visual Basic,，,Visual C+,等）、,应用系统,（用户或专业软件开发人员编写的应用程序）、,数据库管理员和用户构成,。,6.1 基本概念,用户,用户,用户,应用开发工具,数据库管理系统,操作系统,应用系统,数据库管理员,数据库,数据库系统,案例展示:数学与计算机科学系信息管理系统,6.1 基本概念,数据处理是计算机的主要应用领域，其面临着如何管理大量复杂的数据，即计算机数据管理成了数据处理的中心问题，数据管理技术是伴随着计算机软、硬件技术与数据管理手段的发展而发展，它的发展经历了以下三个阶段：,人工管理阶段,(20,世纪,40,年代中,50,年代中,),文件系统阶段,(20,世纪,50,年代末,-60,年代中,),数据库系统阶段,(20,世纪,60,年代末,-,现在,),6.1.3 数据管理技术的发展,6.1 基本概念,数据的管理者：,DBMS,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,数据库系统特点,6.1 基本概念,6.2 数据模型,6.2.1 数据模型的基本概念,6.2.2 概念模型及其表示,6.2.3 常见的三种数据模型,6.2 数据模型,数据模型,就是现实世界的模拟，是对客观事物及其联系的抽象描述,。在数据库系统中针对不同的使用对象和不同的应用目的，可采用不同层次的数据模型。数据模型大致分为两个不同层次：,概念模型：也称信息模型，是按用户的观点对数据和信息进行建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象；,基本数据模型：是按计算机系统的观点对数据进行建模，是概念模型的数据化。,6.2.1 数据模型的基本概念,6.2 数据模型,数据从现实世界到计算机里的具体表示一般要经历现实世界、信息世界和机器世界三个阶段。这三个世界的关系如下图所示。,现实世界,信息世界,数据世界,抽象化,数据化,概念模型,（ER模型）,DBMS能够支持的,数据模型,6.2 数据模型,在进行数据库设计时，必须首先给出概念模型，它不涉及,DBMS,，,它只描述实体的存在及联系。,概念模型的用途,概念模型用于信息世界的建模,是现实世界到机器世界的一个中间层次,是数据库设计的有力工具,数据库设计人员和用户之间进行交流的语言,对概念模型的基本要求,较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识,;,简单、清晰、易于用户理解。,6.2.2 概念模型及其表示,6.2 数据模型,概念模型的最常用方法是,于,1976,年提出的实体,联系方法（,E-R,图法，,Entity-Relationship Approach,）。,E-R,图法提供了表示实体集、属性和联系的方法，在,E-R,图中：,实体：用,矩形,框表示，框内标明实体名。,属性：用,椭圆,框表示，框内标明属性名。,联系：用,菱形,框表示，框内标明联系名。,实体与其属性之间以,无向边,连接，菱形框及相关实体之间也用无向边连接，并在无向边旁标明联系的类型。,6.2 数据模型,E-R,图中三种基本图素内涵如下：,实体,（,Entity,）：,通常是现实世界中客观存在的可以相互区分的事物，例如一个学生、一台计算机等；也可以是抽象的概念，例如一场比赛、一门课程等。,实体集,是具有相同属性的实体集合。例如学校所有学生具有相同的属性，因此，学生的集合可以定义为一个实体集。,属性,（,Attribute,）：,是描述对象的某个特性，如：学生实体可用学号、姓名、性别、出生日期等属性来描述；课程实体可用课程号、课程名、学分等属性来描述。,联系,（,Relationship,）：,是实体间的相互关系。它反映了客观事物间相互依存的状态。,6.2 数据模型,联系（,Relationship,）,现实世界中,事物内部,以及,事物之间,的联系在信息世界中反映为,实体内部,的联系和,实体之间,的联系,两个不同实体集之间的联系有三种类型：,一对一,联系（,1,：,1,）：如果对于实体集,A,中的每个实体，实体集,B,中至多有一个实体（也可以没有）与之联系，反之亦然，则称实体集,A,与实体集,B,具有一对一的联系，记为,1,：,1,。,一对多,联系（,1,：,n,）：,如果对于实体集,A,中的每个实体，实体集,B,中有多个实体与之联系，反之，对于实体集,B,中的每个实体，实体集,A,中至多有一个实体与之联系，则称实体集,A,与实体集,B,具有一对多的联系，记为,1,：,n,。,多对多,联系（,m,：,n,）：,如果对于实体集,A,中的每个实体，实体集,B,中有多个实体与之联系，反之，对于实体集,B,中的每个实体，实体集,A,中也有多个实体与之联系，则称实体集,A,与实体集,B,具有多对多的联系，记为,m,：,n,。,6.2 数据模型,E-R,模型的表示方法,班长,组织,班级,1,1,1:1联系,学生,选修,课程,m,n,m:n联系,班级,属于,学生,1,n,1:n联系,姓名,班号,成绩,6.2 数据模型,以学生成绩管理系统为例,经需求分析后，可确定如下实体和联系：,学生,：学号、姓名、性别、出生日期、专业、,课程,：课程号、课程名称、学时、学分、,成绩,：学号、课程号、成绩,6.2 数据模型,学生成绩管理系统E-R图如下：,课程,学生,选修,n,m,课程号,课程名,学时,学号,姓名,性别,出生日期,专业,学分,成绩,6.2 数据模型,在数据库中用数据模型这个工具来,抽象、表示和处理,现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟。,数据模型应满足三方面要求：,能比较,真实,地模拟现实世界；,容,易,为人所,理解,；,便于在计算机上,实现,；,数据模型的三要素：,数据结构、数据操作和完整性规则（结束）。,目前成熟地应用在数据库系统中的数据模型有：,层次模型、网状模型和关系模型。,6.2.3 常见的三种数据模型,6.2 数据模型,关系模型的基本概念,关系模型是目前使用最广的数据模型。,关系数据库系统采用关系模型作为数据的组织方式，现在流行的数据库管理系统几乎都支持关系模型，如,SQL Server,、,Oracle,、,Access,、,FoxPro,等。,关系模型具有特别强的数据表示能力，可表示一对一、一对多和多对多的联系。,在关系模型中，用一个,二维表格,来描述实体及其之间的联系。,关系模型,6.2 数据模型,学生表（Student),课程表（Course),6.2 数据模型,成绩表（Score),6.2 数据模型,关系模型中的常用术语：,关系,（,Relation,）：,对应通常所说的二维表。,元组,（,Tuple,）：,表中的一行称为一个元组。,属性,（,Attribute,）：,表中的一列称为一个属性，列名称为属性名，列值称为属性值。,关键字,（,Key,）：,能够唯一确定一个元组的属性集合称为关键字。,主键,（,Primary Key,）：,表中可能有多个关键字，在应用中被选用的关键字称为主键。,域,（,Domain,）：,属性的取值范围称为域。,外键,（,Foreign Key,）：,若属性集合,S,存在于关系,R1,中，但不是关系,R1,的主键；它同时也存在于关系,R2,中，而且是关系,R2,的主键，则,S,是关系,R1,相对于,R2,的外键。,6.2 数据模型,关系模型中的常用术语：,关系模式,(Relation Mode),：,对关系的描述，一般表示为,关系名（属性名,1,，属性名,2,，,，属性名,n,）,例如，学生关系模式可描述为：,学生（,学号,，姓名，性别，出生日期，专业）,主属性,：组成主键的关键属性,非主属性,：一个关系模式中不是主属性的属性,关系名,关系模式,元组,属性和属性名（字段）,关系,主键,外键,6.2 数据模型,关系模型的特点,：,对于一个符合关系模型的二维表格，通常将其中的每一列称为一个字段（,Field,）；,而将其中的每一行称为一个记录（,Record,）。,一张二维表格若能构成一个关系模型，必须满足一定的条件，即,关系必须规范化,，一个规范化的关系必须具备以下几个,特点：,每一列不可再分，即不能表中有表；,关系的每一列上，属性值应取自同一值域；,在同一个关系中不能有相同的属性名；,在同一个关系中不能有完全相同的元组；,在一个关系中行、列的顺序无关紧要,。,6.2 数据模型,关系模型的基本运算,：,在一个关系中访问数据时，必然要进行一定的关系运算，关系模型主要支持的三种基本关系运算为：,选择,、,投影,和,连接,，它们操作的对象和结果都是关系。,选择运算,从一个关系或二维表格中找出满足给定条件的记录行的操作称为选择。,选择运算是对单个关系施加的运算，是从,水平方向,（即行的方向）上进行的选择，其结果构成一个新的关系，