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1、第1章 数据库的基本概念,1.1 数据库基本概念,1.2 数据库设计,1.3 数据库应用系统,1.4 SQL Server 2008环境,1.1 数据库基本概念,1.1.1 数据库与数据库管理系统1数据库数据库（DB）是存放数据的仓库，只不过这些数据存在一定的关联，并按一定的格式存放在计算机内。广义上讲，数据不仅包含数字，还包括文本、图像、音频、视频等。例如，把一个学校的学生、课程、学生成绩等数据有序地组织并存放在计算机内，就可以构成一个数据库。因此，数据库由一些持久的相互关联的数据的集合组成，并以一定的组织形式存放在计算机的存储介质中。,1.1 数据库基本概念,2数据库管理系统数据库管理系统
2、（DBMS）是管理数据库的系统，它按一定的数据模型组织数据。DBMS应提供如下功能：（1）数据定义功能：可定义数据库中的数据对象。（2）数据操纵功能：可对数据库表进行基本操作，如插入、删除、修改、查询等。（3）数据的完整性检查功能：保证用户输入的数据满足相应的约束条件。（4）数据库的安全保护功能：保证只有具有权限的用户才能访问数据库中的数据。（5）数据库的并发控制功能：使多个应用程序可在同一时刻并发地访问数据库的数据。（6）数据库系统的故障恢复功能：使数据库在运行出现故障时进行数据库恢复，以保证数据库可靠运行。（7）在网络环境下访问数据库的功能。 （8）方便、有效地存取数据库信息的接口和工具。
3、编程人员通过程序开发工具与数据库的接口编写数据库应用程序。数据库系统管理员（DBA，DataBase Adminitrator）通过提供的工具对数据库进行管理。,1.1 数据库基本概念,数据、数据库、数据库管理系统与操作数据库的应用程序，加上支撑它们的硬件平台、软件平台和与数据库有关的人员一起构成了一个完整的数据库系统。图1.1描述了数据库系统的构成。,图1.1 数据库系统的构成,1.1.2 数据模型,（1）层次模型：以树状层次结构组织数据。图1.2所示为某学校按层次模型组织的数据示例。,图1.2 某学校按层次模型组织的数据示例,1.1.2 数据模型,（2）网状模型：每一个数据用一个节点表示，
4、每个节点与其他节点都有联系，这样，数据库中的所有数据节点就构成了一个复杂的网络。图1.3所示为按网状模型组织的数据示例。,图1.3 按网状模型组织的数据示例,1.1.2 数据模型,（3）关系模型：以二维表格（关系表）的形式组织数据库中的数据。例如，在学生成绩管理系统所涉及的学生、课程和成绩三个表中。学生表涉及的主要信息有学号、姓名、性别、出生时间、专业、总学分、备注。课程表涉及的主要信息有课程号、课程名、开课学期、学时和学分。成绩表涉及的主要信息有学号、课程号和成绩。表1.1、表1.2和表1.3分别描述了学生成绩管理系统中学生、课程和成绩这三个表的部分数据。,表1.1 学生表,1.1.2 数据
5、模型,表1.2 课程表,表1.3 成绩表,1.1.2 数据模型,例如，表1.1中的“学号”可唯一标识每一个学生，表1.2中的“课程号”可唯一标识每一门课。表1.3中的“学号”和“课程号”可唯一标识每一个学生一门课程的成绩。有时，一个表可能有多个码，比如表1.1中，姓名不允许重名，则“学号”、“姓名”均是学生信息表码。对于每一个关系表，通常可指定一个码为“主码”，在关系模式中，一般用下划线标出主码。设表1.1的名字为XSB，关系模式可分别表示为XSB（学号，姓名，性别，出生时间，专业，总学分，备注）。设表1.2的名字为KCB，关系模式可分别表示为KCB（课程号，课程名，开课学期，学时，学分）。设
6、表1.3的名字为CJB，关系模式可分别表示为CJB（学号，课程号，成绩，学分）。,1.1.3 关系型数据库语言,SQL语言的功能包括数据查询、数据操纵、数据定义和数据控制4部分。SQL语言简洁、方便、实用，为完成其核心功能只用了6个动词：SELECT、CREATE、INSERT、UPDATE、DELETE、GRANT（REVOKE），目前已成为应用最广的关系数据库语言。SQL语言易学易用，作为关系数据库的标准语言，它已被众多商用数据库管理系统产品所采用。不过，因为不同的数据库管理系统在其实践过程中都对SQL规范做了某些编改和扩充，所以，实际上不同数据库管理系统之间的SQL语言不能完全通用。例如
7、，微软公司的SQL Server数据库系统支持的是Transact-SQL（简称T-SQL），而甲骨文公司的Oracle 数据库所使用的SQL语言则是PL-SQL。,1.2 数据库设计,1.2.1 概念结构设计实体集中的实体彼此是可区别的。如果实体集中的属性或最小属性组合的值能唯一标识其对应实体，则将该属性或属性组合称为码。对于每一个实体集，可指定一个码为主码。如果用矩形框表示实体集，用带半圆的矩形框表示属性，用线段连接实体集与属性，当一个属性或属性组合指定为主码时，在实体集与属性的连接线上标记一斜线，则可以用图1.4描述学生成绩管理系统中的实体集及每个实体集涉及的属性。,图1.4 学生和课程
8、实体集属性的描述,1.2.1 概念结构设计,1一对一的联系（1 : 1）A中的一个实体至多与B中的一个实体相联系，B中的一个实体也至多与A中的一个实体相联系。例如，“班级”与“正班长”这两个实体集之间的联系是一对一的联系，因为一个班级只有一个正班长，反过来，一个正班长只属于一个班级。“班级”与“正班长”两个实体集的E-R模型如图1.5所示。,图1.5 “班级”与“正班长”实体集E-R模型,1.2.1 概念结构设计,2一对多的联系（1 : n）A中的一个实体可以与B中的多个实体相联系，而B中的一个实体至多与A中的一个实体相联系。例如，“班级”与“学生”这两个实体集之间的联系是一对多的联系，因为，
9、一个班级可有若干学生，反过来，一个学生只能属于一个班级。“班级”与“学生”两个实体集的E-R模型如图1.6所示。,图1.6 “学生”与“班级”两个实体集的E-R模型,1.2.1 概念结构设计,3多对多的联系（m : n）A中的一个实体可以与B中的多个实体相联系，而B中的一个实体也可与A中的多个实体相联系。例如，“学生”与“课程”这两个实体集之间的联系是多对多的联系，因为，一个学生可选多门课程，反过来，一门课程可被多个学生选修。“学生”与“课程”两个实体集的E-R模型如图1.7所示。,图1.7 “学生”与“课程”实体集间的E-R模型,1.2.2 逻辑结构设计,11 : 1联系的E-R图到关系模式
10、的转换11的联系既可单独对应一个关系模式，也可以不单独对应一个关系模式。（1）联系单独对应一个关系模式，则由联系属性、参与联系的各实体集的主码属性构成关系模式，其主码可选参与联系的实体集的任一方的主码。例如，对于图1.5描述的“班级（BJB）”与“正班长（BZB）”实体集通过属于（SYB）联系E-R模型，可设计如下关系模式（下横线表示该字段为主码）：BJB（班级编号，院系，专业，人数）BZB（学号，姓名）SYB（学号，班级编号）,1.2.2 逻辑结构设计,（2）联系不单独对应一个关系模式，联系的属性及一方的主码加入另一方实体集对应的关系模式中。例如，对于图1.5描述的“班级（BJB）”与“正班
11、长（BZB）”实体集通过属于（SYB）联系E-R模型，可设计如下关系模式：BJB（班级编号，院系，专业，人数）BZB（学号，姓名，班级编号）或者BJB（班级编号，院系，专业，人数，学号）BZB（学号，姓名）,1.2.2 逻辑结构设计,21 : n联系的E-R图到关系模式的转换1n的联系既可单独对应一个关系模式，也可以不单独对应一个关系模式。（1）若联系单独对应一个关系模式，则由联系的属性、参与联系的各实体集的主码属性构成关系模式，n端的主码作为该关系模式的主码。例如，对于图1.6描述的“班级（BJB）”与“学生（XSB）”实体集E-R模型，可设计如下关系模式：BJB（班级编号，院系，专业，人数
12、）XSB （学号，姓名，性别，出生时间，专业，总学分，备注）SYB （学号，班级编号）（2）若联系不单独对应一个关系模式，则将联系的属性及1端的主码加入n端实体集对应的关系模式中，主码仍为n端的主码。例如，对于图1.6描述的“班级（BJB）”与“学生（XSB）”实体集E-R模型，可设计如下关系模式：BJB（班级编号，院系，专业，人数）XSB （学号，姓名，性别，出生时间，专业，总学分，备注，班级编号）,1.2.2 逻辑结构设计,3m : n联系的E-R图到关系模式的转换m : n的联系单独对应一个关系模式，该关系模式包括联系的属性、参与联系的各实体集的主码属性，该关系模式的主码由各实体集的主码
13、属性共同组成。例如，对于图1.7描述的“学生（XSB）”与“课程（KCB）”实体集之间的联系可设计如下关系模式：XSB（学号，姓名，性别，出生时间，专业，总学分，备注）KCB（课程号，课程名称，开课学期，学时，学分）CJB（学号，课程号，成绩）关系模式CJB的主码是由“学号”和“课程号”两个属性组合起来构成的一个主码，一个关系模式只能有一个主码。,1.2.3 数据库物理设计,数据的物理模型指数据的存储结构，如对数据库物理文件、索引文件的组织方式、文件的存取路径，内存的管理等。物理模型对用户是不可见的，它不仅与数据库管理系统有关，还与操作系统甚至硬件有关。,1.3 数据库应用系统,1.3.1 数
14、据库的连接方式1ODBC数据库接口ODBC即开放式数据库互连（Open DataBase Connectivity），是微软公司推出的一种实现应用程序和关系数据库之间通信的接口标准。符合标准的数据库就可以通过SQL语言编写的命令对数据库进行操作，但只针对关系数据库。目前所有的关系数据库都符合该标准（如SQL Server，Oracle，Access，Excel等）。ODBC本质上是一组数据库访问API（应用程序编程接口），它由一组函数调用组成，核心是SQL语句，其结构如图1.8所示。,图1.8 ODBC数据库接口,1.3.1 数据库的连接方式,2OLE DB数据库接口OLE DB即数据库链接和
15、嵌入对象（Object Linking and EMBedding DataBase）。OLE DB是微软提出的基于COM思想且面向对象的一种技术标准，其目的是提供一种统一的数据访问接口来访问各种数据源。这里所说的“数据”除了标准的关系型数据库中的数据之外，还包括邮件数据、Web上的文本或图形、目录服务（Directory Services）、主机系统中的文件和地理数据以及自定义业务对象等。OLE DB标准的核心内容就是，提供一种相同的访问接口，使得数据的使用者（应用程序）可以使用同样的方法访问各种数据，而不用考虑数据的具体存储地点、格式或类型，其结构如图1.9所示。,图1.9 OLE DB数
16、据库接口,1.3.1 数据库的连接方式,3ADO数据库接口ADO（ActiveX Data Objects）是微软公司开发的基于COM的数据库应用程序接口，通过ADO连接数据库，可以灵活地操作数据库中的数据。图1.10所示为应用程序通过ADO访问SQL Server数据库接口。从图中可看出，使用ADO访问SQL Server数据库有两种途径：一种是通过ODBC驱动程序，另一种是通过SQL Server专用的OLE DB Provider，后者有更高的访问效率。,图1.10 ADO访问SQL Server的接口,1.3.1 数据库的连接方式,4ADO.NET数据库接口ASP.NET使用ADO.N
17、ET数据模型。该模型从ADO发展而来，但它不只是对ADO的改进，而是采用了一种全新的技术。主要表现在以下几个方面。（1）ADO.NET 不是采用 ActiveX 技术，而是与.NET框架紧密结合的产物。（2）ADO.NET 包含对 XML标准的完全支持，这对于跨平台交换数据具有重要的意义。（3）ADO.NET 既能在与数据源连接的环境下工作，又能在断开与数据源连接的条件下工作。特别是后者，非常适合于网络应用的需要。因为在网络环境下，保持与数据源连接，不符合网站的要求，不仅效率低，付出的代价高，而且常常会引发多个用户同时访问带来的冲突。因此ADO.NET系统集中主要精力来解决在断开与数据源连接的条件下的数据处理问题。,
