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1、数据库原理与技术适用班级：软件设计师主 讲：樊玫玫网 址：E Mail：分值说明：早上试题考 6-10分下午试题考 15分(数据库分析和设计)比特培训贵州贵阳课程：数据库原理与技术 主讲：樊玫玫 版权所有：本部分知识体系结构示意图课程：数据库原理与技术 主讲：樊玫玫 版权所有：2第 1 节 数据库管理系统的功能和特征1.1 数据库系统概述1.1.1 数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统1.数据(Data)数据是数据库中存储的基本对象。数据在大多数人头脑中的第一个反映就是数字，例如 93、1000、99.5 等。其实数字只是最简单的一种数据，是数据的一种传统和狭义理解。在数据库技术中，数据的
2、种类很多，文本(text)、图形(graph)、图像(image)、音频(audio)、视频(video) 、学生的档案记录、货物的运输情况等，凡是计算机能处理的一切元素都称为数据。2.数据库(DataBase，简称 DB)数据库，顾名思义，是存放数据的仓库。严格地讲，数据库是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储、具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。3.数据库管理系统(DataBase Management System，DBMS)数据库管理系统是位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件。数据库管理系
3、统和操作系统一样是计算机的基础软件，也是一个大型复杂的软件系统。比如 SqlServer、Oracle、Access、等都是比较常见的数据库管理系统。数据库管理系统主要功能包括以下几个方面:(1) 数据定义功能(2) 数据组织、存储和管理(3) 数据操纵功能(4) 数据库的事务管理和运行管理(5) 数据库的建立和维护功能(6) 其他功能4.数据库系统(DataBase System，DBS)数据库系统是指计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、硬件、软件(OS、DBMS 及开发工具、应用程序) 和人员(系统分析员和数据库设计人员、应用程序员、最终用户、数据库管理员 )四个部分组成。应当指
4、出的是，数据库的建立、使用和维护等工作只靠一个 DBMS 远远不够，还要有专门的人员来完成，这些人被称为数据库管理员(DabaBase Administrator,DBA) 。数据库系统如 图 1.1 和 图 1.2 所示。图 1.1 数据库系统图 1.2 数据库在计算机系统中的地位5.数据字典数据字典中存放各类数据的描述，数据库管理系统对应程序的操作都要通过数据字典来进行(用于描述数据库结构的、特定的、系统级层次上的一种特殊数据库，即描述数据库结构的数据库)。例如，存在如下图所示的数据库，该数据库中包含两张用户所创建的表格 Dept 和 Emp，如 表 1.1 和 表 1.2所示。课程：数据
5、库原理与技术 主讲：樊玫玫 版权所有：3表 1.1 Dept 表表 1.2 Emp 表DBMS 为了对该数据库进行管理，则必须建立一份针对该数据库的数据字典，其结构可以简略描述如下：Table 级别描述部分：TableName ColumnCount RowCount Dept 3 3 Emp 4 4 列级别描述部分：TableName ColumnName Dept Dept# Dept Dname Dept Budget Emp Emp# Emp Ename Emp Dept# Emp Salary 数据字典对于每一个 DBMS 都是必须的，但是我们不一定能够在软件环境中找到，因为对于普通
6、的开发者而言，它是“透明的” 。数据库系统从广义的角度看，应该由(17)组成。数据字典中存放 (18)，数据库管理系统对应用程序的操作都要通过数据字典来进行。(17)A.数据库、硬件、软件和人员 B.数据库、硬件、数据库管理系统和软件C.数据库、软件和人员 D.数据库、数据库管理系统和人员(18)A.数据库管理系统软件 B.数据定义语言 DDL C.数据操纵语言 DML D.数据库体系结构的描述1.2 数据模型数据模型是我们用来抽象、标识和处理现实世界中的数据和信息的工具，数据模型就是现实世界的模拟。1.2.1 分类的数据模型1.概念模型也称为信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，主要
7、用于数据库设计。2.逻辑模型它是按照计算机系统的观点对数据建模，主要用于 DBMS 的实现。3.物理模型是对数据最低层的抽象，它描述数据在系统内部的表示方式和存取方式，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方式，是面向计算机系统的。物理模型的具体实现是 DBMS 的任务，数据库设计人员要了解和选择物理模型，一般用户不必考虑物理级的细节。课程：数据库原理与技术 主讲：樊玫玫 版权所有：4图 1.3 现实世界中客观对象的抽象过程1.2.2 数据模型的组成要素数据模型的组成要素包括三个部分：数据结构、数据操作、数据约束。1.数据结构数据模型中的数据结构主要描述数据的类型、内容、性质以及数据间的联系等。数据结
8、构是数据模型的基础，数据操作和约束都建立在数据结构上。不同的数据结构具有不同的操作和约束。2.数据操作数据模型中数据操作主要描述在相应的数据结构上的操作类型和操作方式。3.数据的完整性约束数据模型中的数据约束主要描述数据结构内数据间的语法、词义联系、他们之间的制约和依存关系，以及数据动态变化的规则，以保证数据的正确、有效和相容。1.2.3 概念数据模型概念模型用于信息世界的建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，是数据库设计人员进行数据库设计的有力工具，也是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言，因此概念模型一方面应该具有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，另一方面它
9、还简单、清晰、易于用户理解。1.信息世界中的基本概念(1) 实体(Entity)客观存在并相互区别的事物称为实体。实体可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念或联系，例如，一个职工、一个学生、一个部门、一门课、学生的一次选题、部门的一次订货、老师与院系的工作关系(即某位老师在某院系工作)等都是实体。(2) 属性(Attribute)实体所具有的某一特性称为属性。一个实体可以由若干个属性来刻画。例如，学生实体可以由学号、姓名、性别、出生年月、所在院系、入学时间等属性组成。(3) 码(Key)唯一标识实体的属性集称为码。例如学号是学生实体的码。(4) 域(Domain)属性的取值范围称为该属性的
10、域。例如，学号的域为 8 位整数，姓名的域为字符串集合，学生年龄的域为整数，性别的域为(男，女)。(5) 实体型(Entity Type)具有相同属性的实体必然具有共同的特征和性质。用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。例如，学生(学号，姓名，性别，出生年月，所在院系，入学时间) 就是一个实体型。(6) 实体集(Entity Set)同一个类型实体的集合称为实体集。例如，全体学生就是一个实体集。(7) 联系(Relationship)在现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的，这些联系在信息世界中反映为实体(型) 内部的联系和实体( 型 )之间的联系。实体内部的联系通常是指
11、组成实体的各属性之间的联系；实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系。2.概念模型的一种表示方法：实体-联系方法概念模型的表示方法很多，其中最著名最为常用的是 P.P.S.Chen 于 1976 年提出的实体联系方法(Entity-Relationship Approach)。该方法用 E-R 图(E-R Diagram)来描述现实世界的概念模型，E-R 方法也称为 E-R 模型。课程：数据库原理与技术 主讲：樊玫玫 版权所有：5E-R 图提供了表示实体型、属性和联系的方法： 实体型：用矩形表示，矩形框内写明实体名。 属性：用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体型连接起来。例如，学生实体具
12、有学号、姓名、性别、出生年月、系、入学时间等属性，用 E-R 图表示如 图 1.4 所示。图 1.4 学生实体和属性 联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体型连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型(1:1,1:n 或 m:n)。需要注意的是，如果一个联系具有属性，则这些属性也要用无向边与该联系连接起来。3.两个实体型之间的联系两个实体型之间的联系可以分为三种：(1) 一对一联系(1：1)如果对于实体集 A 中的每一个实体，实体集 B 中至多有一个(也可以一个都没有) 实体与之联系，反之亦然，则称实体集 A 与实体集 B 具有一对一联系，记为 1：1。例如：学校里面，一个
13、班级只有一个正班长，而一个班长只在一个班中任职，则班级与班长之间具有一对一的联系。(2) 一对多联系(1：n)如果对于实体集 A 中的每一个实体，实体集 B 中有 n 个实体(n0) 与之联系，反之，对于实体集 B 中的每一个实体，实体集 A 中至多只有一个实体与之联系，则称实体集 A 与实体集 B 具有一对多联系，记为 1：n。例如：学校里面，一个班级有若干名学生，而每个学生只在一个班级中学习，则班级与学生之间具有一对多的联系。(3) 多对多联系(m：n)如果对于实体集 A 中的每一个实体，实体集 B 中有 n 个实体(n0) 与之联系，反之，对于实体集 B 中的每一个实体，实体集 A 中也
14、有 m 个实体(m0)与之联系，则称实体集 A 与实体集 B 具有多对多联系，记为m：n。例如：学校里面，一门课程同时有若干名学生选修，而每个学生可以同时选修多门课程，则课程与学生之间具有多对多的联系。实际上，一对一联系是一对多联系的特例，而一对多联系是多对多联系的特例。可以用图形来表示两个实体型之间的这三种联系，如 图 1.5 所示。图 1.5 两个实体型之间的三类联系4.两个以上的实体型之间的联系一般地，两个以上的实体型之间也存在着一对一、一对多、多对多联系。例如，对于课程、教师与学生实体型之间的联系。一门课程可有一个教师讲授，每一个教师讲授多门课程，一个学生选修多门课程，一门课程可让多个
15、学生选修。教师与学生没有直接联系，只能通过课程产生间接联系，如 图 1.6 所示。课程：数据库原理与技术 主讲：樊玫玫 版权所有：6图 1.63 个实体型之间的联系示例5.单个实体型内的联系同一个实体集内的各实体之间也可以存在一对一、一对多、多对多的联系。例如，职工实体型内部具有领导和被领导的联系，即某一职工(干部) “领导”若干名职工，而一个职工仅被另外一个职工 (领导)直接领导，因此这是一对多的联系，如 图 1.7 所示。图 1.7 单个实体型之间一对多的联系示例某商场的部门和商品两个实体之间的关系如下图所示。假设每个部门负责销售若干种商品，每种商品只能由一个部门负责销售，那么部门和商品之间存在着_(14)_的联系。(14)A.一对一 B.一对多 C.多对多 D.一对多对多1.2.4 逻辑数据模型目前，数据库领域中的逻辑数据模型有： 层次模型(Hierarchical Model)
