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1、1第第 1 章章 数据库系统概述数据库系统概述项目项目 1.1 引引 言言一、有关概念一、有关概念1数据2数据库（DB）3数据库管理系统（DBMS）Access桌面 DBMS VFP SQL ServerOracle客户机/服务器型 DBMS MySQLDB24数据库系统（DBS）数据库（DB）数据库管理系统（DBMS）开发工具应用系统二、数据管理技术的发展二、数据管理技术的发展1数据管理的三个阶段人工管理文件系统数据库系统数据能否保存不能保存可以保存可以保存数据面向的对象某一应用程序某一应用程序整个应用系统数据的共享程度无共享，一组数据只能对应一个应用程序。共享性差，一个数据文件只能对应一个
2、应用程序。共享性高数据的独立性不独立，它是应用程序的一部分。独立性差数据库与应用系统完全分开项目项目 1.2 数数 据据 模模 型型1.2.1 概念模型概念模型一、模型的三个世界1现实世界2信息世界：即根据需求分析画概念模型（即 E-R 图） ，E-R 图与 DBMS 无关。3机器世界：将 E-R 图转换为某一种数据模型，数据模型与 DBMS 相关。注意：信息世界又称概念模型，机器世界又称数据模型二、实体及属性1实体：客观存在并可相互区别的事物。22属性：3关键词（码、key）：能唯一标识每个实体又不含多余属性的属性组合。一个表的码可以有多个，但主码只能有一个。例：借书表（学号，姓名，书号，书
3、名，作者，定价，借期，还期）规定：学生一次可以借多本书，同一种书只能借一本，但可以多次续借。4实体型：即二维表的结构例 student(no，name，sex，age，dept)5实体集：即整个二维表 三、实体间的联系： 1两实体集间实体之间的联系1：1 联系1：n 联系m：n 联系 2同一实体集内实体之间的联系 1：1 联系1：n 联系m：n 联系四、概念模型（常用 E-R 图表示）实体型：属性：联系：说明： E-R 图作为用户与开发人员的中间语言。 E-R 图可以等价转换为层次、网状、关系模型。举例：学校有若干个系，每个系有若干班级和教研室，每个教研室有若干教员，其中有的教授和副教授每人各
4、带若干研究生。每个班有若干学生，每个学生选修若干课程，每门课程有若干学生选修。用 E-R 图画出概念模型。31.2.2 数据模型数据模型一、层次模型：用树型结构表示实体之间的联系。 每个结点代表一个实体型。 只能直接处理一对多（含一对一）的实体关系。 查找层次数据库中的记录，速度较慢。二、网状模型：用图结构表示实体之间的联系。 每个结点代表一个实体型。 可以处理多对多的实体关系。 查找网状数据库中的记录，速度最快。三、关系模型：用二维表表示实体之间的联系。1重要术语：关系：一个关系就是一个二维表；元组：二维表的一行，即实体；关系模式：在实体型的基础上，注明主码。关系模型：指一个数据库中全部二维
5、表结构的集合。2特点： 关系模型是建立在严格的数学理论的基础上的； 关系模型的存取路径对用户透明； 查找关系数据库中的记录，速度最慢。小结：数据有三种类型，DBMS 就有三种类型，DB 亦有三种类型。项目项目 1.3 数据库系统结构数据库系统结构一、一、数据库系统的体系结构体系结构 单机结构：DBMS、数据库、开发工具、应用系统安装在一台计算机上。 C/S 结构：局域网结构4客户机：装开发工具、应用系统服务器：装 DBMS、数据库 B/S 结构：Internet 结构服务器：装 DBMS、数据库、开发工具、应用系统客户机：装 IE 即可三、三、 数据库系统的模式结构模式结构1三级模式 模式：是
6、数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。模式只涉及数据库的结构；模式既不涉及应用程序，又不涉及数据库结构的存储； 外模式：是模式的一个子集，是与某一个应用程序有关的逻辑表示。特点：一个应用程序只能使用一个外模式，但同一个外模式可为多个应用程序使用。 内模式：描述数据库结构的存储，但不涉及物理记录。2两级映象 外模式/模式映象：保证数据库的逻辑独立性； 模式/内模式映象：保证数据库的物理独立性；3两级映象的意义 使数据库与应用系统完全分开，数据库改变时，应用系统不必改变。 数据的存取完全由 DBMS 管理，用户不必考虑存取路径。项目项目 1.4 数据库管理系统数据库管理系统1 DBMS 的功能：
7、负责对数据库进行统一的管理与控制。 数据定义：即定义数据库中各对象的结构 数据操纵：包括对数据库进行查询、插入、删除、修改等操作。 数据控制：包括安全性控制、完整性控制、并发控制、数据库恢复。2DBMS 的组成：DDL 语言DML 语言语言DCL 语言语言实用程序注意： SQL 集 DDL，DML，DCL 功能于一体； 所有应用程序通过 SQL 语句才能访问数据库第第 2 章章 关系数据库关系数据库项目项目 2.1 关系的数学定义关系的数学定义 2.1.1 基本概念基本概念1码2候选码：一个关系模式可以有多个候选码。53主码：任选候选码中的一个。4主属性：主码中包含的各个属性。5非主属性：不包
8、含在主码中的各个属性。6外码：设 F 是关系 R 的一个属性，不是 R 的主码，但却是另一个关系 S 的主码，则称 F 是关系 R 的外码。例：student ( sno, sname, ssex, sage, sdept)Sc ( sno, cno, grade)Sc 的主码为：（sno,cno） ；外码为：sno2.1.2 关系的数学定义关系的数学定义一、域一、域( domain)1定义：域是一组具有相同类型的值的集合。2域的基数：域中所含数据的个数。二、笛卡尔积二、笛卡尔积1定义：给定一组域 D1,D2,D3，则 D1D2D3 称为笛卡尔积。2笛卡尔积 D1D2D3 对应一个二维表，所含
9、元组的个数等于各个域的基数之积。三、关系三、关系1定义：笛卡儿积的一部分元组称为关系。2关系的目（或度）：一个关系所含属性的个数。3关系的性质任意两个元组不能完全相同，但属性名允许重复。四、关系的完整性四、关系的完整性1实体完整性：指关系的所有主属性都不能取空值。注意：实体完整性不仅仅是主码整体不能取空值。2参照完整性：指一个关系外码的取值必须是相关关系中主码的有效值或空值。例：班级( 班名,人数)学生(学号,姓名,性别,密码,班名)在学生表中，班名的取值必须是班级表班名的值或空值。项目项目 2.2 关系代数关系代数一、传统的集合运算一、传统的集合运算设关系 R、S 的结构完全相同，则：RS：
10、由属于 R 或属于 S 的元组组成。RS：由既属于 R 又属于 S 的元组组成。RS：由属于 R 而不属于 S 的元组组成。思考：（RS）（RS）=？6RS：设 R 有 m 个属性，K1 个元组；S 有 n 个属性，K2 个元组，则 RS 含有(m+n)个属性，(K1K2)个元组。二、专门的关系运算二、专门的关系运算1选择：从关系 R 中选择满足条件的元组。记为： )(RF2投影：从关系 R 中选择若干属性组成新的关系，并把新关系的重复元组去掉。记为： （R（A3条件连接：将两关系按一定条件连接成一个新关系，记为：S（RSRFF说明：条件连接：两关系可以没有公共属性，若有公共属性，则新关系含有
11、重复属性。4自然连接：将两关系按公共属性连接成一个新的关系，并把新关系的重复属性去掉。记为： SR说明： 自然连接：两关系至少有一个公共属性。 对于 R 的每个元组，S 都从第一个元组开始判断，若两元组的公共属性值相同，则产生一个新元组添加到新关系中，最后把新关系中的重复属性去掉。 5除：给定关系 R（x，y）和 S（y，z） ，则 RS=P（x） ，其中 x，y，z 为属性组。求解过程：求 R 中 x 可以取哪些值，并求各值的象集。求 S 在属性组 y 上的投影 K。检查每个象集是否包含 K注：除不是一个必须的运算，可以由其它运算符代替。例：设有关系 R，S 如下图，求 RS。RABCSBC
12、Da1b1c2b1c2d1a2b3c7b2c1d1a3b4c6b2c3d2a1b2c3a4b6c6a2b2c3a1b2c1解：在关系 R 中，A 可以取四个值，a1，a2，a3，a4。a1 的象集为（b1，c2） ， （b2，c3） ， （b2，c1）a2 的象集为（b3，c7） ， （b2，c3）a3 的象集为（b4，c6）a4 的象集为（b6，c6）S 在（B，C）上的投影 K 为（b1，c2） ， （b2，c3） ， （b2，c1）7显然只有 a1 的象集包含 K，故 RS=a1结论：如何写关系代数表达式？答： 查询涉及多个关系时，一般使用 。 查询涉及“否定”时，一般用差运算。 查询涉
13、及“全部”时，一般用除运算。 查询涉及“至少”时，一般用第第 3 章章 关系数据库规范化理论关系数据库规范化理论项目项目 3.1 函数依赖函数依赖 一、有关概念：一、有关概念： R R 表表XHKHKMXMDZCJ961C1OS高明D170962C2DBS高飞D272962C4AI高飞D280962C1OS高明D175963C1OS高明D1901函数依赖： 任给 R（U） ，U 为属性集，x、y 为 U 的子集，如果对于 x 的每个值，y 有唯一确定的 值与之对应，则称 x 决定 y，或 y 函数依赖于 x。记为：xy。 例：KHKMXMDZ (XH,KH) CJ KH(KM,XM)2. 完全
14、函数依赖： 若 xy，且对于 x 的所有真子集 x,都有 x y，则称 x 完全决定 y，或 y 完全函数依赖于 x。记为：。yxf例 1：(XH,KH) CJ但 XH CJKH CJ故 CJKHXHf),(例 2：KHKM则 KMKHf结论：结论：若 xy，且 x 只包含一个属性，则。yxf 3部分函数依赖：8若 xy，且存在 x 的一个真子集 x,满足 xy，则称 x 部分决定 y，或 y 部分函数依赖于 x。记为：。yxp例 1：(KH,KM)XM 但 KMXM则 XMKM（KHp),例 2：(XH,KH)DZ 但 KHDZ则 DZKH（XHp),4传递函数依赖：若 xy,yz,但 y
15、x,则zxt例：KMXM,XMDZ,但 XM KM二、平凡函数依赖与非平凡函数依赖二、平凡函数依赖与非平凡函数依赖设 xy，如果 y 是 x 的子集，则该依赖是平凡的。如：Sno,snamesno 如果 y 中至少有一个属性不在 x 中，则该依赖是非平凡的。如：Sno,snamesname,sdept如果 y 中没有一个属性在 x 中，则该依赖为完全非平凡的。三、函数依赖的推理规则三、函数依赖的推理规则设有关系 R，x、y、z 为 R 的一个属性集，则有：自反律：若，则 xy。xy 增广律：若 xy，则 xzyz。传递律：若 xy，yz，则 xz。注意传递律与传递函数依赖的区别。注意传递律与传递函数依赖的区别。合并律：若 xy，xz,则 xyz。分解律：若 xyz，则 xy，xz。项目项目 3.2 关系模式的规范化关系模式的规范化一、问题提出一、问题提出R R 表表XHKHKMXMDZCJ961C1OS高明D170962C2DBS高飞D272962C4AI高飞D280962C1OS高明D175963C1OS高明D1909答：存在问题答：存在问题 数据冗余大； 修改麻烦； 插入异常：应该插入到 DB 中的数据插不进去。如：新开课程没有学生选修时，新开课程的课程号、课程名插不进去。 删除异常：不应该删除的数据被
