第一章数据库基础复习课程

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1、第一讲 数据库基础,主讲教师：段军彪,Thursday, August 6, 2020,教学内容,1. 1 数据库基础知识 1.1.1 计算机数据管理的发展 1.1.2 数据库系统 1.1.3 数据模型 1. 2 关系数据库 1.2.1 关系模型 1.2.2 关系运算 1.3 数据库设计基础 1.3.1 数据库设计步骤 1.3.2 数据库设计过程 1.4 Visual FoxPro系统概述,Thursday, August 6, 2020,目标与重点,学习目标 掌握数据库、数据库管理系统、数据库系统概念 掌握关系模型相关概念(关系、实体、属性、主键等) 掌握ER图的绘制方法 掌握关系运算(并、

2、交、差，选择、投影、联接) 了解VFP的历史及特点 重点与难点 关系模型相关概念的理解 关系运算 ER图的绘制,Thursday, August 6, 2020,1.1 数据库基础知识,3数据与信息的关系 数据是信息的具体的表示形式，信息是各种数据所包括的意义。信息可用不同的数据形式来表现，信息不随数据的表现形式而改变。信息和数据的关系是：数据是信息的载体。,生日是“1980年12月21日”，也可以“1980.12.21” 明天天气是“阴有雨”，也可以用图形符号： 用数据符号表示信息通常有三种： 数值型：如年龄、体重、价格、温度 字符型：姓名、单位、地址 特殊型：照片（图像）、刮风、下雨（图形

3、符号），还有声音、视频（多媒体数据）,Thursday, August 6, 2020,二、数据处理及数据管理,1数据处理 数据的处理过程包括：数据收集、转换、组织，数据的输入、存储、合并、计算、更新，数据的捡索、输出等一系列活动。 信息处理（Information Process）也称为数据处理，它是利用计算机对各种类型的数据进行处理，从而得到有用信息的过程。信息是数据处理的结果。 2数据管理 计算机数据管理是指计算机对数据的管理方法和手段。数据管理是指对数据的组织、分类、编码、存储、检索和维护。,Thursday, August 6, 2020,三、数据管理的发展历程,计算机数据管理技术经

4、历了人工管理阶段、文件系统阶段和数据库管理系统阶段3个阶段: （1）人工管理阶段 20世纪50年代中期以前，硬件没有磁盘，软件没有操作系统，没有管理数据的软件。 人工管理阶段数据管理特点： 数据不保存 没有文件的概念 一组数据对应一个程序 没有形成完整的数据管理的概念,Thursday, August 6, 2020,（2）文件系统阶段,20世纪50年代后期60年代中期，硬件上磁盘出现，软件上有操作系统和高级语言，专门用于数据管理的软件文件系统出现 文件系统阶段数据管理的特点： 数据可长期保存在磁盘上 程序和数据之间有一定的独立性 文件的形式多样化 数据可被多个程序使用 数据的存取基本上以记录

5、为单位 传统的文件管理阶段问题 1.数据冗余性(Data redundancy) 2.数据不一致性(Data inconsistency) 3.数据联系弱(Data poor relationship) 4.数据安全性差(Data poor security) 5.缺乏灵活性(Lack of flexibility),Thursday, August 6, 2020,（3）数据库管理系统阶段,数据库技术的主要目的是有效地管理和存取大量数据资源。包括以下几点： 提高数据的共享性，使多个用户能够同时访问数据库中的数据； 减小数据的冗余度，以提高数据的一致性和完整性； 提供数据与应用程序的独立性，从

6、而减少应用程序的开发和维护代价。 以数据库为中心的数据库系统，是当代数据管理的主要方式。 现代的数据库管理系统阶段特点 1.使用复杂的数据模型表示结构 2.具有很高的数据独立性 3.为用户提供了方便的接口(SQL) 4.提供了完整的数据控制功能 5.提高了系统的灵活性,Thursday, August 6, 2020,标志文件管理数据阶段向现代数据库管理系统阶段转变的三件大事,1.1968年,IBM（International Business Machine,国际商用机器）公司推出了商品化的基于层次模型的IMS系统 2.1969年,美国CODASYL(Conference On Data S

7、ystem Language,数据系统语言协商会)组织下属的DBTG(DataBase Task Group,数据库任务组)发布了一系列研究数据库方法的DBTG报告,奠定了网状数据模型基础 3.1970年,IBM公司研究人员E.F.Codd提出了关系模型，奠定了关系型数据库管理系统基础,Thursday, August 6, 2020,数据库技术的发展,分布式数据库系统 传统的数据库系统是集中式数据库，整个数据库是存放在一台计算机或服务器上的 分布式数据库是一个物理上分布于计算机网络的不同地点、而逻辑上又属于同一系统的数据集合 客户/服务器数据库结构 Client/Server是一种数据库应用

8、体系结构，强调客户端和服务器端的分工与合作，使整个系统达到最高的效率 面向对象数据库系统 是面向对象技术和数据库技术相结合的产物，面向对象数据库是指对象的集合、对象的行为、状态和联系是以面向对象数据模型来定义的。 面向对象数据库系统是支持定义和操作面向对象数据库的数据库系统。,Thursday, August 6, 2020,分布式数据库系统,Thursday, August 6, 2020,1.1.2 数据库系统,一、组成数据库系统的5个主要部分 1数据库 数据库是与应用彼此独立的、以一定的组织方式存储在一起的、彼此相互关联的、具有较少冗余的、能被多个用户共享的数据集合。 2数据库管理系统（

9、DBMS） 数据库管理系统（Database Management System）, 是一种负责数据库的定义、建立、操作、管理和维护的系统管理软件。 DBMS位于用户和操作系统之间，负责处理用户和应用程序存取、操纵数据库的各种请求。,Thursday, August 6, 2020,数据库管理系统的功能,数据定义：定义并管理各种类型的数据项 数据处理：数据库存取能力（增加、删除、修改和查询） 数据安全：创建用户账号、相应的口令及设置权限 数据备份：提供准确、方便的备份功能 常用的大型DBMS：SQL Server、Oracle、Sybase、Informix、DB2 桌面数据库管理系统Visu

10、al FoxPro,Access,Thursday, August 6, 2020,数据库系统的组成,3数据库管理员（Database Administrator, DBA） 数据库管理员是大型数据库系统的一个工作小组。 主要负责数据库设计、建立、管理和维护数据库，协调各用户对数据库的要求等。 4用户 用户是数据库系统的服务对象，是使用数据库系统者 数据库系统的用户可以有两类：终端用户、应用程序员。 5数据库应用系统 应用系统是指在数据库管理系统提供的软件平台上，结合各领域的应用需求开发的软件产品。,Thursday, August 6, 2020,数据库系统(DataBase System，

11、DBS),是运行数据库系统的计算机系统。包括： DBA DBMS 数据库 数据库应用系统 用户,Thursday, August 6, 2020,二、数据库系统的特点,1数据的共享性好，冗余度低，易扩充。 数据库中的整体数据可以被多个用户，多种应用共享使用；数据共享。 2采用特定的数据模型 数据库中的数据是有结构的。数据库系统不仅可以表示事物内部各数据项之间的联系，而且可以表示事物与事物之间的联系。 3具有较高的数据独立性 数据和程序的独立，把数据的定义从程序中分离出来，简化了应用程序的编制，大大减少程序维护的工作量。 4有统一的数据控制功能 有效地提供了数据的安全性保护、数据的完整性检查、并

12、发控制和数据库恢复等功能。,Thursday, August 6, 2020,1.1.3 数据模型（Data Model）,实体联系模型（ER模型） 1实体联系模型 实体联系模型为数据库建模提供了3个基本的语义概念：实体（Entity）、联系（Relationship）、属性（Attributes）。 2实体：具有相同属性或特征的客观现实和抽象事物的集合。该集合中的一个元组就是该实体的一个实例(instance) 3属性：表示一类客观现实或抽象事物的一种特征或性质。,Thursday, August 6, 2020,ER模型,4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，

13、称为实体型。 5实体联系 实体联系是指实体类型之间的联系，它反映了实体类型之间的某种关联。 6二元实体（型）间联系的种类： 一对一联系(1:1) 一对多联系(1:n) 多对多联系(m:n),Thursday, August 6, 2020,二元联系中的联系类型,Thursday, August 6, 2020,二元联系中的多对多联系,Thursday, August 6, 2020,实体联系模型,E-R方法：“实体-联系方法”（Entity-Relationship Approach）的简称。它是描述现实世界概念结构模型的有效方法。用E-R方法建立的概念结构模型称为E-R模型，或称为E-R图。

14、 E-R方法：是一种用来在数据库设计过程中表示数据库系统结构的方法，又被称为EAR方法或EAR模型 ER图：（Entity Relationship）实体联系图，是一种可视化的图形方法，它基于对现实世界的一种认识，即客观现实世界由一组称为实体的基本对象和这些对象之间的联系组成，是一种语义模型，使用图型模型尽力地表达数据的意义 E-R图基本成分包含实体型、属性和联系。 E-R图的基本思想就是分别用矩形框、椭圆形框和菱形框表示实体、属性和联系，使用无向边将属性与其相应的实体连接起来，并将联系分别和有关实体相连接，注明联系类型。,Thursday, August 6, 2020,E-R图的三种元素,

15、E-R图的三种基本元素及其图形的表示方法,属性,Thursday, August 6, 2020,ER图的绘制步骤,首先确定实体类型 确定联系类型（1：1，1：N，M：N） 把实体类型和联系类型组合成ER图。 确定实体类型和联系类型的属性。 确定实体类型的键，在ER图中属于码的属性名下画一条横线。,Thursday, August 6, 2020,二元实体联系种类,Thursday, August 6, 2020,学生与课程联系的E-R图,学生与课程联系的完整E-R图,课程名,学生,学号,姓名,性别,出生日期,系别,课程,课程号,学分,n,成绩,m,Thursday, August 6, 20

16、20,图书借阅ER图,Thursday, August 6, 2020,ER图设计原则,真实性原则 避免冗余原则 简单性原则 合适性原则：用实体集还是属性 合适性原则：用实体集还是联系集。原则：当描述发生在实体集之间的行为时，最好采用联系集。,Thursday, August 6, 2020,数据模型及其三要素,数据模型的简单定义：能表示实体类型及实体间联系的模型称为“数据模型”。用来表示信息世界中的实体及其联系在数据世界中的抽象描述，它描述的是数据的逻辑结构。 逻辑数据模型应包含数据结构、数据操作和数据完整性约束三个部分： 数据结构是指对实体类型和实体间联系的表达和实现； 数据操作是指对数据库的检索和更新（包括插入、删除和修改）两类操作； 数据完整性约束给出数据及其联系应具有的制约和依赖规则。,Thursday, August 6, 2020,数据库系统模型（数据模型）,（1）结构型（层次型Hierarchical Database）：树状结构 用树形结构表示各类实体以及实体间的联系。层次模型数据库系统的典型代表是IBM公司的IMS（Information