第四讲上+数据库基础知识

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1、1第四讲 数据库 基础知识2教学大纲要求 了解数据库的以下几个基本概念：1、数据库、数据库管理系统、数据库系统；2、数据库的三种数据模型；3、关系型数据库的三种关系运算（选择、投影、联接）34.1 数据库的概念1 、 数据和信息的概念数据 (data)：原始的、广义的、可鉴别的抽象符号，它可以描述 事物的属性、状态、程度、方式等等。数据处理（信息处理）： 对各种形式的数据进行汇集、传输 、分组、排序、存储、检索、计算等一系列操作的过程。（即 对各种数据经过加工转换而得到信息的过程。）信息 (information) ：人脑对现实世界的描述和反映。信息的含义与特征：（1）信息是用数据作为载体来描

2、述和表示的客观现象。（2）信息可以用数值、文字、声音、图像等多种形式表示。（3）信息是对数据加工提炼的结果，是对人类有用的知识。2、数据库及相关概念(1) 数据库 (Data-Base，DB)顾名思义，是存储数据的仓库，只不过这个仓库是 在计算机存储设备上，而且数据是按一定格式存放 ，同时可以被各种用户所共享。定义：长期存储在计算机内，有组织、可共享 的相关数据集合。 (它可能包含一个或多个表、视图、到远程数据 源的连接和存储过程等)2、数据库及相关概念(2) 数据库管理系统 (DBMS) DBMS是位于用户和OS之间的，用于建立、 维护和管理数据库的系统软件。 (数据库系统 的核心)。主要功

3、能：数据的组织和存储、数据的查询、数据的 增加、删除和修改、数据的排序和索引、数据的统计 和分析、数据库运行管理、通信管理等。62、数据库及相关概念(3) 数据库系统 (DBS)指在计算机系统中引入数据库并利用数 据库技术进行数据管理的系统，一般由 ：硬件系统、数据库集合、数据库管理 系统及相关软件、数据库管理员 (DataBase Administrator，DBA) 和一般用户构成。7(4)数据库应用系统数据库应用系统是指系统开发人员利用数 据库系统资源开发的面向某一类实际应 用的软件系统。例如，学生教学管理系统、财务管理系统 、人事管理系统、图书管理系统、生产 管理系统等。是以数据库为基

4、础和核心 的计算机应用系统。84.1 数据库系统概述3、数据管理技术发展的5个阶段人工管理阶段 (50年代中期)：数据包含在计算或处理它的程序中，数据管理任务包括存储结构、存取方法、输入输出方式等。特点：数据与程序不具有独立性，一组数据对应一组程序。数据不长期保存，程序运行结束后就退出计算机系统；一个程序中的数据无法被其他程序使用，因此程序与程序之间存在大量的重复数据，称为数据冗余。9人工管理阶段数据与应用程序的关系：程序1 数据集1程序2 数据集2程序N 数据集N103、数据管理技术发展的5个阶段文件系统 (50年代后期至60年代中期)：把数据组织成一个文件来管理。特点：数据和程序分别存储，

5、数据文件可以长期保存在外存储器上，可以被多次存取。数据文件是为特定需要而设计的，故数据不能共享，冗余度大。数据无集中管理，不能统一修改。11文件系统文件系统模型文件1文件2文件3文件系统程序1程序2程序3123、数据管理技术发展的5个阶段数据库系统 (60年代后期开始)：把数据库构成一个仓库来管理。特征：统一管理所有数据，形成一个数据中心，供不同的应用程序共享。在数据文件之间建立关联，减少数据冗余，提高数据的一致性和完整性。133、数据管理技术发展的5个阶段数据库系统 (60年代后期开始)：数据库系统中数据与应用程序的关系：应用程序1应用程序2应用程序n数据库 管理系统 DBMS 操作系统数据

6、库 Data Base143、数据管理技术发展的5个阶段分布式数据库系统 (70年代后)：数据库技术与网络通信技术的结合产生了分布式数据库系统。面向对象数据库系统(80年代)：数据库技术与面向对象程序设计技术结合产生了面向对象数据库系统。4.2 数据库的数据模型(p5) 1、什么是数据模型按照计算机系统的观点对数据建模，主要用于 DBMS的实现。2、数据库的数据模型分类（1）层次模型用树状数据结构形式来表示事物及其之间的关系。主要特征：有且只有一个根节点(无父节点的节点).除根节点外，任何节点有且只有一个父节点， 但允许有个或多个子节点.16层次模型示例中国(面积， 人口，总产值)河北省(面积

7、， 人口，总产值)河南省(面积， 人口，总产值)湖北省(面积， 人口，总产值)信阳市(面积， 人口，总产值)郑州市(面积， 人口，总产值)新乡市(面积， 人口，总产值)根节点（2）网状模型用有向图的数据结构形式来表示事物及其之间的关系 。主要特征：可以有一个以上的节点无父节点。一个节点可以有一个以上的父节点。系教研室教师宿舍学生18（3）关系模型 数据库的逻辑结构是一张二维表， 在数据库中满足下列条件的二维表称为关系模型：u每一列中的分量是类型相同的数据u列的顺序是任意的u行的顺序是任意的u表中的分量是不可再分割的最小数据项u表中的任意两行不能完全相同19关系模型示例学生情况简表学号姓名性别别

8、出生年月9602001黄丽萍女1978-01-049602002王百灵男1979-05-069602003王少颂男1977-06-089602004杨韵峰男1979-05-039602005康 敏男1976-01-23字段记 录字段值204.3 关系型数据库(p7)1、基本概念关系：一个二维表就叫做一个关系属性（字段）：表中的一列叫做一个属性域：一个属性的取值范围叫做一个域元组：表中的一行叫做一个元组主关键字：关系中的某个属性,可以唯一确定一个元组关系数据库：采用关系模式作为数据的组织方式的DB212、关系数据库的特点：1）关系中每个属性不可再分。2）关系中每一列元素类型相同，取值范围相同。3

9、）同一关系中字段（属性）不能相同，记录也不能相同。4）关系的行、列（记录、字段）的次序任意。223、关系型数据库三种专门的关系运算(1)、 选择 从一个关系(表)中按照一定的条件选出若干记录(行)，生成一个新的关系(表)。例如：从成绩表中选出成绩在90分以上的学生的记录，得到优秀成绩表。233、关系型数据库三种运算关系(2)、 投影从一个关系(表)中选出若干列（字段），生成一个新的关系(表).例如：从成绩表(学号、姓名、数学、语文、物理、化学)中抽出“学号”、“姓名”、“化学”三列（字段），得到化学成绩表。(3)、 联接将两个同类关系(表)按照一定的条件进行 记录重组生成一新关系(表)。班级级

10、学生一班张张三 一班李四二班王五 二班刘二班级级班主任一班李老师师 二班王老师师学生班主任张张三李老师师 李四李老师师 王五王老师师刘二王老师师表1表2表3合并条件：表1.班级=表2.班级253、关系的完整性关系的完整性规则是对关系的某种约束条件，关系模型中有三种完整性约束：(1)、 实体完整性规则要求关系中的记录不允许出现两条记录的主键值相同，即不能有空值，也不能有重复值。例：学生选课关系“学生选课（学号，课程编号，成绩）”中，“学号、课程编号”为主关键字，则“学号”和“课程编号”都不能取空值，而不是整体不能为空。 263、关系的完整性关系的完整性规则是对关系的某种约束条件，关系模型中有三种

11、完整性约束：(2)、 用户定义的完整性规则不同的关系数据库系统根据其应用环境的不同，通常需要针对某一具体字段设置约束条件。例：学生成绩字段取值必须在0100之间。273、关系的完整性(3)、 参照完整性规则这个规则是相关联的两个表之间的约束。对于具有 主从关系的两个表来说，表中每条记录外键的值 必须是主表中存在的，如果在两个表之间建立了 关联关系，则对一个关系进行的操作要影响到另 一个表中的记录。 例：在学生表和选课表之间用学号建立了关联关系 ，学生表是主表，选课表是从表，那么在向从表 添加新记录时，系统要检查新记录的学号是否在 主表中已存在，如果存在则允许执行输入操作， 否则拒绝输入，这就是

12、参照完整性。4.3 数据库设计的步骤(p11)1、需求分析设计一个数据库，首先必须准确、全面和深入地了解和分析用户需求，包括数据需求和处理 需求。需求分析是整个设计活动的基础，也是最 困难、最花时间的一步。一般由数据库专业人员 与业务专家合作进行。2、概念结构设计在需求分析基础上，用概念数据模型（如E- R模型），表示数据及其相互间的联系，形成数 据库概念结构（如E-R图）。概念结构（模式） 与具体DBMS无关，是对现实世界的可视化描述，用于后续的设计和，也是与用户交流和数 据库移植的重要文档 。 3、逻辑结构设计逻辑结构设计是将数据库概念结构转换为 某类DBMS所支持的数据库逻辑模式，不仅仅

13、是个数据模式的转换问题，还要考虑数据 模式的规范化、满足DBMS的各种限制等。 4、物理结构设计其任务是:根据DBMS及计算机系统所提供的手段，为数据库逻辑模式选取一个最适 合应用环境的物理模式（包括存储结构和存 取方法等）。5、数据库实施在实际的计算机平台上，真正建立数据库 。先运行用DDL编写的命令，建立数据库框 架，然后通过DBMS的实用工具或专门编写的应用程序，将数据载入，最终建成数据库 。 6、数据库运行与维护数据库运行阶段，由数据库管理员进行数据库的转储和恢复、数据库的安全性和完整 性控制、数据库性能的监督和分析、数据库 的重组织与重构造等数据库的维护工作。 小结 DB、DBMS、DBS、DB应用系统 数据处理技术的发展阶段 数据模型及其分类 关系数据库32