二级公共基础知识 数据库基础.

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1、1 14:20 全国计算机等级考试 二级公共基础知识 2 14:20 数据库设计基础 考试大纲 1.数据库的基本概念：数据库，数据库管理系 统，数据库系统。 2.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。 3.关系代数运算,包括集合运算及选择、投 影、连接运算，数据库规范化理论。 4.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。 3 15:00 一个简单Access数据库 注意后缀名.mdb 注意后缀名 .mdb 4 15:00 5 15:00 6 15:00 7 15:00 8 15:00 知识点归纳 数据库系统的基本概念 1. 数据、数据

2、库、数据库管理系统 （1）数据（Data)：实际上就是描述 事物的符号记录。计算机中的数据一 般可分为临时性数据和持久性数据两 种。 9 15:00 （2）数据库 (Database，简称DB)：是数据的集合，它具 有统一的结构形式并存放于统一的存储介质内 ，是多种数据的集成，并可被各个应用程序所 共享。 10 15:00 （3）数据库管理系统 (Database Management System，简称 DBMS)：它是一种系统软件，负责数据库中的 数据组织、数据操纵、数据维护、控制及保护和 数据服务等。 11 15:00 （4）数据库管理员 (Database Administrator，

3、简称DBA)：是专门 从事数据库规划、设计、维护、监视等工作的管理 人员。 DBA的主要工作： 数据库设计(Database Design) 数据库维护(如系统恢复、数据定期转存等) 改善系统性能，提高系统效率(如数据库的重组、 重构等) 12 15:00 （5）数据库系统（DBS）：是指计算机系统中 引进数据库技术后的整个系统构成，由 数据库（数据）、 数据库管理系统（软件）、 数据库系统用户（人员）、 系统平台之硬件平台（硬件） 软件平台（软件） 共五个部分构成。 13 15:00 2. 数据库系统的发展 数据管理技术的发展至今已经历了三个阶段： 人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段

4、。 14 15:00 15 15:00 3. 数据库系统的基本特点 (1)数据的结构化 在数据库系统中按照多个应用的需要组织全局的统一的 数据结构(即数据模式)，而每个应用的数据则是全局结构中 的一部分，称为局部结构(即视图)，这种全局与局部的结构 模式构成了数据库系统数据集成性的主要特征。 (2)数据的高共享性与低冗余性 由于数据的集成性使得数据可为多个应用所共享，数据 的共享又可极大地减少了数据的冗余性，不仅减少了不必要 的存储空间，更为重要的是可以避免数据的不一致性。 16 15:00 (3)数据独立性(物理独立性和逻辑独立性) 数据库中的数据独立于应用程序而不依赖于应 用程序。 (4)

5、数据统一管理与控制 主要包含以下三个方面：数据的完整性检查、 数据的安全性保护、并发控制： 17 15:00 4. 数据库系统的内部结构体系 (1) 数据库系统的三级模式 数据模式是数据库系统中数据结构的一种表示形式，它具 有不同的层次与结构方式。 概念模式：它放映了设计者的数据全局逻辑要求。 外模式(子模式或用户模式)：它反映了用户对数据 的要求。 内模式(物理模式)：它反映了数据在计算机物理结 构中的实际存储形式。 18 15:00 以概念模式为框架所组成的数据库叫概念数据库 以外模式为框架所组成的数据库叫用户数据库 以内模式为框架所组成的数据库叫物理数据库 物理数据库是真实存在于计算机外

6、存 19 15:00 (2) 数据库系统的两级映射 概念模式到内模式的映射 外模式到概念模式的映射 用户数据库1用户数据库2用户数据库n 概念数据库 物理数据库 只有物理数据库是真实 存在于计算机外存中。 两种映射均由 DBMS实现。 20 15:00 数据模型 数据模型的基本概念 数据模型是数据特征的抽象，是一个描述数据特征的框架。 数据模型按不同的应用层次分成三种类型： (1) 概念数据模型(简称概念模型 信息世界) 对客观世界复杂事物的结构描述，如E-R模型等。 (2) 逻辑数据模型(简称数据模型 机器世界) 是一种面向数据库系统的模型，如层次模型、网状模型、 关系模型、面向对象模型等。

7、 (3) 物理模型 是一种面向计算机物理表示的模型，此模型给出了数据模 型在计算机上物理结构的表示。 比较真实地模拟现实 世界; 容易被人理解; 便于在计算机上实现; 21 15:00 1. 层次模型 用层次结构表示实体及其之间的联系，具有如下特点： 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 学 校 院 系研究所部 处 教研室班级 学生教师 科研室科室 科研人员工作人员 学校行政机构层次模型图 22 15:002. 网状模型 用网状结构表示实体及其之间的联系。网

8、状模型在结构上较层次 模型好，不像层次模型那样要满足严格的条件。 网状模型示意图 系1系2系3 课程1课程2课程4课程3 教师1教师3教师2 23 15:003 关系模型 （1）关系 在日常生活中，经常用一张二维表格来描述实体及实体间的 联系。满足如下要求的二维表格称为一个关系。 关系:一个关系对应通常说的一张表. 元组:表中的一行即为一个元组. 属性:表中的一列即为一个属性. 主码(Key):能唯一确定一个元组的属性组. 域:属性的取值范围. 分量:元组的一个属性值. 关系模式:对关系的描述,一般表示为: 关系名(属性1,属性2,属性n) 24 15:00 关系的一个实例 学号姓名性别年龄考

9、试成绩 20050001张浩然男1884 20050002李云霞女1979 20050003王 伟男1865 20050004赵坚强男2097 20050005钱小丽女1876 关系模式 元组 属性 属性的分量 关键字候选关键字 上面的关系描述为: 学生(学号,姓名,年龄, 考试成绩,性别) 25 15:00 （2）关系操纵 (1) 实体完整性约束(如关键字属性的值不能为空值) (2) 参照完整性约束(外关键字不允许有不存在的值) (3) 用户定义的完整性约束(如考试成绩只能为0100) (1) 数据查询(可以对一个关系或多个关系查询) (2) 数据删除(删除指定关系内的指定元组) (3) 数

10、据插入(在指定关系中插入一个或多个元组) (4) 数据修改(在一个关系修改指定的元组与属性) （3）关系中的数据约束 26 15:00 （1）实体。实体是现实世界中客观存在 的、能相互区别的任何事物。凡是有共性 的实体可组成一个集合称为实体集。 （2）属性。属性是实体的特征。一个实体 往往可以有若干个属性。每个属性可以有 值，一个属性的取值范围称为该属性的值 域或值集。 4.实体及其属性的概念(概念模型) 27 15:00 （3）实体之间的联系 一对一联系，简记为1：1(学校与校长) 一对多或多对一联系，简记为1：M或M：1 (宿舍与学生 1：M) 多对多联系，简记为M：N(学生与课程) 28

11、 15:00 E-R方法 ER方法通过E-R图将现实世界的要求转化成实体、 联系、属性等几个基本概念以及它们间的联接关系，并且 用图形非常直观地表示出来，再经过适当加工，从而构造 出数据模型。因此E-R方法是将现实世界的信息模型转化 到数据模型的一个中间工具。 1. E-R图的基本图素 实体名 (a)实体 (b)属性 (c)联系名 (d)连线 联系名属性名 29 15:00 例1 由实体集学生、课程以及附属于它们的属性和它们间的联系 选修以及附属于选修的属性课程成绩构成了一个学生-课程联系E-R图 ，如图6.1 所示。 图6.1 E-R图的一个实例 学号姓名年龄课程号课程名学分 nm选修 学生

12、课程 课程成绩 30 15:00 2. 设计E-R图方法 根据要求确定实体及实体间的联系。 画出反映局部E-R图。 综合各局部E-R图，得出反映数据库整体概念的 总体E-R图。 进一步修改完善。 31 15:00 例2 假定某车间要建立信息管理系统，实际情况是该车间有 多个职工；每个职工可能参加多个产品研制；一个产品由一 个人负责；一个产品由多个零件组成；一个零件在多种产品 中使用，某种零件和产品只存放在一个仓库中等。那么各个 用户的局部E-R图如图6.14所示(为简化起见，略去了实体的 属性)。 32 15:00 1 N M M111 NNNNN 车间 职工 拥有 职工 产品 研制负责 零件

13、 组装 产品 仓库 产品 存放 仓库 零件 存放 图6.14 各局部E-R图 33 15:00 对上述局部E-R图加以综合,得到总体E-R图如下图6.15所示: 34 15:00 关系运算 关系运算即关系中元组的运算 常使用以下运算符：并()、差(一)、交()、笛 卡尔积()、投影()、选择()、联接(|)。 1关系代数中的基本关系运算 基本的关系运算指的是并、差、交、笛卡尔 积四种运算，其中并、差、交要求参与运算的两 个关系模式相同。 35 15:00 (1)并：关系R与S的并记为RS。其结 果是把两个关系的所有元组合并在一起, 消去重复元组所得到的集合。 36 15:00 设关系R与关系S

14、的结构相同： (2)差：关系R与S的差记作RS。其结 果是属于R而不属于S的所有元组的集 合。 37 15:00 (3)交：关系R与S的交记作RS。其结果 是同时属于R和S的元组组成的集合。 38 15:00 (4)笛卡尔积：关系R与S的笛卡尔积记 作RS。其结果是由属于R的每个元 组和S的每个元组组成的集合。若关系 R有m个元组，关系S有n个元组，则 关系RS有mn个元组。 39 15:00 例2 给定两个关系R和S，如表6.9和表6.10所示，则RS的结果如表 6.11所示。 表6.9 R 表6.10 S 表6.11 R S 40 15:00 2关系数据库中的关系运算 (1)选择运算 选择

15、运算是将一个关系中满足条件的元组抽出来构成 新的关系。 例3:设有一个关系如表6.12所示，利用选择运算把性别为女，专业为 计算机的学生信息提取出来。结果形成一个表6.13所示的关系。 表6.12 表6.13 41 15:00 投影运算是从一个关系中选择所需要的属性重新排列，组成一个新关 系。 例4 给定表6.12所示的关系，利用投影运算提取学生的学号、姓名和 专业，结果如表6.14所示。 表6.12 表6.14 (2)投影运算 42 15:00 从两个关系模式中抽取全部或部分属性拼接起来，形成新的关系称 为连接运算。在实际应用中一般两个相互连接的关系往往须满足一些 条件，所得到的新关系中只包

16、含满足连接条件的元组。 设有关系R、S，则R与S的连接运算可记为：R|S。 表6.15 R 表6.16 S 表6.17 R |S (3) 连接与自然连接运算 43 15:00 例5 给定两个关系R和S，如表6.15和表6.16所 示，则R|S(连接条件为R1S1)的结果如表 6.17所示。 44 15:00 数据库设计与管理 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） 45 15:00 n面向数据的设计方法已成为主流方法 n 数据库设计目前一般采用生命周期法，分若 干阶段： 需求分析阶段 概念设