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1、aju (九妹妹)版主Rank: 22Rank: 22第一章 数据库基础知识本章主要学习数据库的基本概念和基本理论，并对 Access 进行简单介绍。1.1 数据库基础知识1.1.1 计算机数据管理的发展一数据与数据处理数据：是指存储在某种 媒体上能够识别的物理符号 。数据处理：是指将数据转换成信息的过程。从数据处理的角度而言，信息是一种被加工成特定形式的数据，这种数据形式对于数据接受者来说是有意义的。二计算机数据管理计算机数据管理 是指对数据的 分类、组织、编码、存储、检索和维护 。计算机数据管理 发展的几个阶段：1 人工管理20 世纪 50 年代中期以前，计算机主要用于科学计算。外部存储器
2、 只有纸带、卡片、磁带，无像磁盘这样的可以随机访问、直接存取的外部存储设备。 软件的状况 是没有操作系统，没有专门管理数据的软件，数据由计算或处理它的程序自行携带。数据管理任务，包括存储结构、存储方法、输入/输出方式等完全由程序设计者负责。特点：数据与程序不具有独立性，一组数据对应一组程序。数据不能长期保存。一个程序中的数据无法被其他程序使用。程序之间存在大量重复数据，数据冗余大。2 文件系统20 世纪 50 年代后期到 60 年代中期。计算机不仅用于科学计算 , 而且还用于大量的数据处理。 直接存储设备，高级语言，操作系统 。程序和数据有一定的独立性，数据文件可以长期保存。数据和程序相互依赖
3、。数据文件是为满足特定的业务，或某部门的专门需要而设计，服务于某一特定的应用程序。同一数据项可能重复出现在多个文件中，数据冗余度大。数据容易造成不一致。3 数据库系统20 世纪 60 年代后期。计算机用于管理的规模更加庞大，应用越来越广泛。同时多种应用、多种语言共享数据集合的要求越来越强烈。标志： 1968年IBM的 IMS 是一个层次模型数据库。1969年美国数据系统语言协会公布的 DBTG 报告，对研制开发网状数据库系统起到了推动作用。自1970年 IBM 公司的研究成果奠定了关系数据库理论基础。数据库技术的主要目的：有效地 管理和存储 大量的数据资源，包括：提高数据的 共享性 ，使多个用
4、户能够同时访问数据库中的数据； 减少数据冗余 ，以提高数据的 一致性和完整性 ；提高数据与程序的 独立性 ，从而 减少 应用程序的 开发和维护代价 。4 分布式数据库20 世纪 70 年代以后，网络技术的发展为数据库提供了分布式的运行环境，从主机终端结构发展到 C/S （客户 / 服务器）系统结构。数据库技术与网络技术的结合分为 紧密结合 与 松散结合 两大类。分布式数据库系统又分为 物理上分布、逻辑上集中 的分布式数据结构和 物理上分布、逻辑上分布 的分布式数据库结构两种。物理上分布、逻辑上集中的分布式数据结构是逻辑上统一、地域上分布的数据集合，是计算机网络环境中各个节点局部数据库的逻辑集合
5、，同时受分布式数据库管理系统的统一控制和管理。物理上分布、逻辑上分布 的分布式数据库结构是把多个集中式数据库系统通过网络连接起来，各个节点上计算机可以利用网络通信功能访问其他节点上的数据库资源。5 面向对象数据库系统面向对象数据库吸收了面向对象程序设计方法的核心概念和基本思想，采用面向对象的观点来 描述现实世界实体（对象）的逻辑组织、对象之间的限制和联系等。克服了传统数据库的局限性，能够自然地存储复杂的数据对象以及这些对象之间的关系，从而大幅度地提高了 数据库管理效率、降低了用户使用的复杂性 。1.1 数据库基础知识1.1.2 数据库系统一有关数据库的概念1 数据（ Data ）描述事物的符号
6、记录。2 数据库（ Data Base ）存储在计算机存储设备中的、结构化的相关数据的集合。它不仅包括描述事物的数据本身，而且包括相关事物之间的关系。数据库中的数据不只是面向某项特定的应用，而是面向多种应用，可以被多个用户、多个应用程序共享。3 数据库应用系统利用数据库系统资源开发的面向某一类实际应用的软件系统。如：学生管理系统、人事管理系统等。4 数据库管理系统（ DataBase Management System,DBMS ）位于用户与操作系统之间的数据管理软件，为数据库的建立、使用和维护而配置的软件。使用户能方便地定义数据和操纵数据库，并能报证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使
7、用及发生故障后的系统恢复。5 数据库系统（ DataBase System, DBS ）指引进数据库技术后的计算机系统，能实现有组织地、动态地存储大量相关数据、提供数据处理和信息资源共享的便利手段。有 5 部分：硬件系统、数据库集合、数据库管理系统和相关软件、数据库管理员（ DataBase Administrator , DBA ）和用户。二数据库系统的特点1 实现数据共享，减少冗余2 采用特定的数据模型3 具有较高的数据独立性4 有统一的数据控制功能三数据库管理系统支持用户对数据库的基本操作，是数据库系统的核心软件。主要目标是使数据成为 方便用户使用 的资源，易于为各种用户所 共享 ，并增
8、进数据的 安全性、完整性和可用性 。 功能主要包括：1数据定义定义数据库的结构。2. 数据操纵更新（插入、修改、删除）和检索。3. 数据库运行管理对数据库进行 并发控制 、 安全性检查 、 完整性约束条件的检查和执行 及 数据库的内部维护 （索引、数据字典的自动维护）等。4. 数据组织、存储和管理采用统一的组织方式，并提高效率。5. 数据库的建立和维护初始数据的输入与数据转存。数据库的转储与恢复、数据库的重组与重构、性能的监视与分析。6. 数据通信接口提供与其他软件系统进行通信的功能。 4 部分组成： 数据定义语言及翻译处理程序 数据操纵语言及其编译（或解释）程序 数据库运行控制程序 实用程序
9、1.1 数据库基础知识1.1.3 数据模型数据模型就是从现实世界到机器世界的一个中间层次。是数据管理系统用来表示实体及实体间联系的方法。一实体描述1 实体客观存在并相互区别的事物成为实体。如：学生、教师、课程。2 实体的属性描述实体的特性。如学生实体用学号、姓名、性别等属性描述。3 实体集和实体型属性值的集合表示一个实体，而属性的集合表示一种实体的类型，称为实体型。同类型的实体的集合，称为实体集。二实体间联系及种类实体之间的对应关系称为联系。如：一个学生可以选修多门课程，同一门课程可以由多名教师讲授。有三种类型：1 一对一联系如：人事部门的教师表和财务部门的工资表之间就存在一对一联系。2 一对
10、多联系如：部门表与教师表之间就存在一对多的联系。3 多对多联系如：学生表和课程表之间存在多对多的联系。三数据模型简介数据模型是数据库管理系统用来表示实体间联系的方法。任何一个数据库管理系统都是基于某种数据模型的。数据管理系统所支持的数据模型有三种：层次模型、网状模型、关系模型。1 层次模型用树型结构表示各类实体以及实体之间的联系。典型代表： IBM 的 IMS 。（ 1 ）有且仅有一个节点无双亲，这个节点称为“根节点”。（ 2 ）其他节点有且仅有一个双亲。 特点：对一对多的层次关系描述非常自然、直观、容易理解，但不能直接表示出多对多的联系。2 网状模型 （ 1 ）允许一个以上的节点无双亲。 （
11、 2 ）一个节点可以有多于一个的双亲。典型代表： DBTG 系统，也称 CODASYL 系统。特点是：能直接表示非树型结构。3 关系数据模型IBM E.F.Codd 于 1970 首次提出。用二维表结构来表示实体以及实体间联系的模型。特点是：理论基础完备、模型简单、说明性的查询语言和使用方便。 1.2 关系数据库1.2.1 关系数据模型一关系术语 图1-1学生表1 关系一个关系就是一个二维表，每个关系有一个关系名。在 Access 中，一个关系存储为一个表，具有一个表名。对关系的描述称为 关系模式 ，一个关系模式对应一个关系的结构。其格式为：关系名（属性名 1 ，属性名 2 ，属性名 n ）在
12、 Access 中：表名（字段名 1 ，字段名 2 ，字段名 n ）2 元组二维表（关系）中的每一行。对应在表中为记录。3 属性二维表（关系）中的每一列。对应在表中为字段。4 域属性的取值范围。如：性别只能取“男”和“女”。5 关键字唯一地标识一元组的属性或属性集合。如：教师表中的编号。在 Access 中，主关键字和候选关键字就起唯一标识一个元组的作用。6 外部关键字如果一个表的字段不是本表的主关键字，而是另外一个表的主关键字和候选关键字，这个字段（属性）就称为外关键字。二关系的特点1 关系必须规范化是指关系模型中的每一个关系模式都必须满足一定的要求。最基本的要求是每个属性必须是不可分割的数
13、据单元，即表中不能再包含表。2 在同一个关系中不能出现相同的属性名。3 关系中不允许有完全相同的元组，即冗余。4 在一个关系中元组的次序无关紧要。5 在一个关系中列的次序无关紧要。 1.2 关系数据库1.2.2 关系运算一传统的集合运算1 并两个结构相同的关系的并是由属于这两个关系的元组组成的集合。2 差两个结构相同的关系 R 和 S 的差是由属于 R 但不属于 S 的元组组成的集合。3 交两个结构相同的关系 R 和 S 的交是由既属于 R 又属于 S 的元组组成的集合。二专门的关系运算1 选择从关系中找出满足给定条件的元组的操作。2 投影从关系模式中指定若干属性组成新的关系。3 联接将两个关
14、系模式拼接成为一个更宽的关系模式，生成的新的关系中包含满足联接条件的元组。4 自然联接在联接运算中，按照字段值对应相等为条件进行的联接操作。去掉重复字段。 1.3 数据库设计基础1.3.1 数据库的设计步骤一设计原则1 关系数据库的设计应遵从概念单一化“一事一地”的原则2 避免在表之间出现重复字段3 表中的字段必须是原始数据和基本数据元素4 用外部关键字保证有关联的表之间联系二设计步骤1 需求分析（ 1 ）信息需求（ 2 ）处理需求（ 3 ）安全性和完整性需求2 确定需求的表遵从概念单一化“一事一地”的原则，即一个表描述一个实体或实体间的一种联系，并将这些信息分成各种基本实体。3 确定所需字段（ 1 ）每个字段直接和表的实体相关（ 2 ）以最小的逻辑单位存储信息（ 3 ）表中的字段必须是原始数据（ 4 ）确定主关键字字段4 确定联系对于一对多的联系，可以将其中“一方”表的主关键字放到“多方”表中作为外关键字。“一方”用索引关键字，“多方”使用普通索引关键字。对于一对一的联系，两个表中使用同样的主关键字字段。对于多对多的联系，为了
