三级偏软数据库PPT

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1、第1章 数据库相关基础理论知识,开始,主讲：,2,本章的任务,DBMS的基本功能、组成和选择原则 关系数据库管理系统的等级 数据库的三级模式结构 数据库系统的组成 关系模型的基本概念 E-R模型的建立方法 E-R模型转换为关系模型的方法 关系的规范化理论,3,DBMS的基本功能,数据定义功能 数据库操纵功能 数据控制功能 数据库的建立和维护功能,4,DBMS的组成,数据描述语言 数据操纵/查询语言 数据库管理例行程序,5,数据库系统访问数据的步骤,6,选择DBMS的原则,分析应用环境，确定信息需求 收集各种DBMS资料，分析DBMS的功能和性能 综合衡量，初步筛选 详细考察，确定目标,返回目录

2、,7,关系数据库管理系统的等级,半关系型DBMS(最小关系型) 基本关系型DBMS(关系完备型) 完全关系型(全关系型),返回目录,8,数据库系统的三级模式结构,返回目录,9,数据库系统的组成,数据库管理员（）,数据库管理系统(DBMS),计算机基本系统,数据库,返回目录,10,关系的直观概念,表(Table)，也称关系 列(Field)，也称字段、域或者属性 行(Row)，也称元组(Tuple) 码(Key)，也称主键,11,关系模型的三类完整性,实体完整性：在任何关系的任何一个元组中，主键值的任一分量都不允许为空值。 参照完整性：若某个字段或字段组不是A表的主键，但它是另一张B表的主键，则

3、该字段或字段组称为A表的外关键字，或称为外键。在关系模型中，外关键字等于B中某个元组的主键值。 例如：“成绩表”的“课程ID”只能取“课程信息表”的“课程ID”已经有的值，即001006中的任何一个值。 用户定义完整性：由用户针对某一具体数据库的约束条件，定义完整性。它由应用环境决定，反映了某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。 例如，性别只能是“男”或“女”两种可能，年龄的取值只能限制在O200之间才合乎情理等。,12,选择运算,例如，在P11的表1-1中，选择姓名为“张三”的学生基本情况的结果为：,13,投影运算,例如，在表1-1中，选择学号、姓名、性别字段的投影运算结果为：,14,

4、联接运算（实例1）,M表,N表,MN表（M和N表的笛卡尔积）,联结运算（CD)的结果,15,联接运算（实例2）,在表1-2和表1-3中，要选择满足以下条件的元组：“课程信息表”的“课程ID”等于“成绩表”的“课程ID”，其联合运算的结果如下：,返回目录,16,E-R模型,实体(Entity) ：实体是客观存在并可相互区分的事物。例如，在学校里，一个学生、一个老师、一门课程都是实体。 字段(Field)或属性（Attribute）：字段是实体所具有的某一特性，一个实体可由若干字段来刻画。例如，学生实体可由学号、姓名、年龄、性别、年级、系、专业等字段组成。 联系(Relationship)：现实世

5、界的事物之间是有联系的，这种联系必然要在信息世界中加以反映。学校中教与学的联系，可以用教师实体集与学生实体集两者间的联系表示：教师教学生；学生从教师的讲课中获取知识。,17,E-R模型,1：1模型,18,E-R模型,1：n 模型,19,E-R模型,M：N模型,20,学生管理系统的E-R模型,返回目录,21,将E-R模型转换为关系模式,原则1：每个实体集转换为一个关系。实体集中的实体的属性成为该关系的属性，实体的标识符成为该关系的关键字，每个实体由该关系的一个元组表示。,22,将E-R模型转换为关系模式,原则2：每个实体联系集转换成一个关。该实体联系自身所拥有的非关键字属性，加到该关系中去，而该

6、关系的主键由该联系集所联系的实体集的关键字组成。,23,将E-R模型转换为关系模式,原则3：如果一个实体联系集的两侧标明的维数是1：n，则在1侧的实体集的关键字应加入到另一侧的实体转换成的关系中。,返回目录,24,不符合第一范式的实例,学生选修课程的记录：,25,不符合第一范式存在的问题,1. 更新困难 如果1011同学想把选修课程改为Access数据库，专业英语，则系统在处理上面临二义性： （1）修改1011记录的课程属性值 （2）把学号属性值扩充为1011，1012 2. 插入困难 无法在此关系中加入“成绩”属性,26,符合第一范式的实例,将课程属性的属性值拆开，形成如下关系形式：,27,

7、第一范式的判断方法,检查关系表中每个属性值是否都是不可再分解的最小数据单位。,28,将非第一范式规范为第一范式的方法,依次检查每个属性的取值，如果是组合情况，即不是最小单位，就进行属性值的最小化拆分。,29,不符合第二范式的实例,学生选课关系表： 主键为： （学号，课号）,30,不符合第二范式存在的问题,插入异常：无法插入还未选课的，由于该学生无课号属性，其相应的码值一部分为空，故该学生的固有信息无法插入； 删除异常：某学生只选了一门课，若现在要放弃这门课，由于课号是主键的一部分，整个记录必须删除，该学生的其他信息也删除了； 修改复杂：若张茗从计算机系转入动画系，必须修改系负责人，该生选修了多

8、门课，要修改多条记录,31,符合第二范式的实例,主键（学号，课号） 主键（学号）,32,第二范式的判断方法,找出一个关系（表）中的主键 单个属性作为主键的情况比较简单，因为主键的作用就是能唯一标识表中的每一行，关系中的非主属性都能完全函数依赖于主键，这样的关系是第二范式。 对组合属性作为主键的那些关系，通常要判断每一个非主键属性是否能完全函数依赖于主键，即完全由主键所决定。若每一个非关键字属性能被主键所决定，则是第二范式，否则，就不是。,33,将非第二范式规范为第二范式的方法,1. 将能完全依赖主键的属性从关系中提取出来，同主键一起组成一个关系 如： SC(学号，课号，成绩） 2. 将剩余的属

9、性同能完全依赖的主键的一部分组成一个关系 SD(学号，姓名，系，系负责人）,34,不符合第三范式的实例,35,不符合第三范式存在的问题,插入异常：当新成立一个系，该系还没有招收任何学生时，系的有关信息无法插入表中。 删除异常：若某个系的全部学生都已毕业，则在删除相应学生信息时，系和系负责人的信息也删除了 修改复杂：系和系负责人的信息反复存储，造成数据冗余，引起修改困难,36,符合第三范式的实例,SND(学号，姓名，系） DM(系，系负责人）,37,第三范式的判断方法,判断关系模式中是否有传递依赖的情况，如果有，不是第三范式，否则是。 例如： 学号系， 系学号，系系负责人 则：学号系负责人,38

10、,将非第三范式规范为第三范式的方法,继续拆分关系模式，把有传递依赖的属性放在不同的关系中，消除传递依赖。 例如： SND(学号，姓名，系） DM(系，系负责人）,39,不符合BCNF范式的实例,STJ(学生，课程，教师）,40,不符合BCNF范式存在的问题,删除异常：当删除信息“学生1011学习软件工程课程时”，将同时失去“赵明老师主讲软件工程课程”的信息。,41,符合BCNF范式的实例,将关系模式进一步拆分： SJ(学生，课程） TJ(教师，课程）,42,BCNF范式的判断方法,关系模式中是否有某个属性函数依赖另外一个属性，而被依赖的属性不是主键。 例如：SJT(学生，课程，教师）中 主键是

11、（学生，课程）或（学生，教师） 存在：教师课程，而教师不是主键。 所以SJT不是BCNF范式。,43,将非BCNF范式规范为BCNF范式的方法,继续拆分关系，使每个被依赖的属性都是主键。,44,关系的规范化小结,从第一范式到BCNF范式，规范化程度逐渐提高。 规范化程度越高，越能消除插入、删除、修改的异常。 规范化程度越高，关系拆分的越多，会增加表间关系的复杂性，增加查询信息所花费的时间。 不是规范化程度越高就越好，实际应用中，要在插入、删除、修改异常和查询时间之间做权衡，选择适当的规范化范式。,返回目录,45,本章小结,从概念上掌握： DBMS的基本功能和组成 选择DBMS的原则 关系数据库管理系统的等级 数据库系统的三级模式结构 数据库系统的组成 ER模型及其转换为关系模式的方法 关系模型的基本概念 关系模式的存储异常与数据依赖 函数依赖的基本概念 从技能上学会： 建立简单的E-R模型。 关系模式存储异常的判断 关系规范化的方法，如何拆分为3NF,