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1、第1章 数据库基础本章教学重点及要求n 了解有关数据库技术的发展历史，掌握与数据库技术相关 的几个基本概念。 n 理解数据模型的三要素。 n 理解概念模型的概念，掌握概念模型的表示方法E-R图， 并向关系模型转换。 n 掌握关系模型的相关概念。 n 了解数据库的设计、规范化过程。第1章 数据库基础1.1 概 述 1.2 数据模型 1.3 关系模型 1.4 关系数据库 1.5 关系数据库的设计 1.6 关系数据库规范化 1.7 小结 一、数据库技术概述数据DBMS应用请求回答特点： 功能预定 被动（用户界面）前台开发 + DBMS + 数据库设计(软件工程) Delphi 8.0 Visual
2、C+Oracle 9iIBM DB2SQL Server 20051.1 概 述 二、数据管理技术发展的三个阶段：数据管理技术的发展，与计算机硬件、系统软件及计算机应用的范围有着密切的联系。经历了人工管理（20世纪50年代中期以前）、文件系统（50年代后期至60年代后期）、数据库管理（60年代后期今）等阶段。 1. 人工管理阶段 程序与数据是一个整体，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。特点: 程序之间不能共享数据； 程序复杂； 数据量小且无法长期保存； 人工重复输入数据，冗余度极大。人事管理应用程序教师信息数据组学生管理应用程序学生信息数据组教务管理应
3、用程序课程信息数据组学生部门教务部门人事部门图1-1人工管理阶段 应用程序和数据的依赖关系2. 文件管理阶段20世纪50年代后期至60年代后期,计算机外存储器有 了磁鼓和磁盘等直接存取设备；软件有了操作系统和文件 系统；程序通过文件系统访问数据文件。外存 储器数据输入程序数据输入程序数据文件数据文件文件管理阶段特点: 文件系统管理数据； 易于长期保存数据； 程序代码有所简化； 数据冗余（重复）度较大； 数据独立性差； 缺乏对数据的统一控制管理。学生部门教务部门人事部门文件系统教师数据文件学生数据文件课程数据文件人事管理应用程序学生管理应用程序教务管理应用程序图1-2 文件管理阶段 应用程序和数
4、据文件的关系3数据库管理阶段数据库是在数据库管理系统的集中控制之下，按一定的 组织方式存储起来的、相互关联的数据集合。特点： 数据真正实现了结构化 数据的共享性高，冗余度低，易扩充 数据独立性高 数据由DBMS统一管理和控制学生部门教务部门人事部门学校 数据库数据库管理系统DBMS人事管理应用程序学生管理应用程序教务管理应用程序图1-3 数据库管理阶段 应用程序和数据库的关系表1-1 数据库管理发展的三个阶段的比较三、数据库技术的发展20世纪60年代计算机开始广泛用于管理，但软件开发成本很高，并且提出了数据共享、分布处理等应 用需求。于是，提出了开发“统一管理数据的专门软 件”的思想。数据数据
5、管理软件应用请求回答20世纪60年代末发生了对数据库技术有着奠基作用的三件大事，标志着以数据库系统为基本手段的数据管理阶段的开始。 事件时间时间创创新者代表产产品特点11968IBM公司第一个数据库库 管理系统统IMS层层次模型21969美国数据系统语统语 言协协 会（CODASYL）DBTG报报告网状数据模型31970IBM公司高级级研究员员 E. F. Codd论论文关系数据模型70年代，第一代数据库系统：网状、层次数据库。80年代，第二代数据库系统：关系数据库系统。第三代数据库系统：以面向对象模型为主要特征。分布式数据库技术 移动数据库 空间数据库 WEB数据库数据仓库技术 数据挖掘 面
6、向对象数据库技术数据库新技术发展趋势面对Internet，未来数据库的发展将遵循四个方向：大、小、广、易。大型与小型化发展；向Web这样一个广阔的空间发展；实时性更强，更加智能化。四、数据库系统的基本概念1、数据是人们用于记录事物情况的物理符号。有数值数 据、非数值数据：如声音、图像等, 例：123456、张三、（200712110101，陈琛军，男，1986-7-19，计算机专业英语，68 ） 计算机中数据：能输入计算机，并能为其处理的符 号序列 2.数据库库(DataBase，简简称DB)定义 数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。基本
7、特征数据按一定的数据模型组织、描述和储存可为各种用户共享冗余度较小数据独立性较高易扩展3.数据库管理系统(DataBase Management System，简称DBMS) 定义：是管理数据库的系统软件，它实现数据库系统的各种功能。是数据库系统的核心。位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。用途：科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据DBMS的主要功能 数据定义功能 提供数据定义语言(DDL) 定义数据库中的数据对象 数据操纵功能提供数据操纵语言(DML)，如SQL.实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改) 数据库运行管理 DBMS 对数据库的控制主要通过四个方面实现： 数据
8、的安全性控制 数据的完整性控制 多用户环境下的并发控制 数据库的恢复 以确保数据正确有效和数据库系统的正常运行。 数据库的建立和维护功能初始数据的装入|、转换转换 ，数据库库的转储转储 、恢复、重组织组织 ，系统统性能监视监视 、分析等功能。数据通信与其他软软件系统进统进 行通信。实现实现 用户户程序与DBMS之间间的通信，通常与操作系统协调统协调完成。4.数据库系统（DBSData Base System，简称DBS）在计算机系统中引入数据库后的系统构成。它是把有关计算机硬件、软件、数据和人员组合起来为用户提供信息 服务的系统。 数据库系统的构成 数据库 数据库管理系统（及其开发工具） 应用
9、系统 数据库管理员DBADBA：负责数据库的规划、设计、协调、 维护和管理等工作。 数据库系统的简单结构应用程序1应用程序2应用程序n数据库管理 系统 （DBMS）数据库管理 员（DBA）数据库基础相关 人员DBA数据库用应系统D B M SOS硬件数1.2 数据模型(Data Model)一、数据模型的概念1、 数据模型是现实世界的模拟。是专门用来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息的工具。v数据从现实世界到计算机里的具体表示一般要经历现实 世界、信息世界和机器世界三个阶段。这三个世界的关系 如下图所示。 现实世界信息世界数据世界抽象化数据化概念模型（ER模型）DBMS能够支持的数据模型2
10、、数据模型分类数据模型按不同的应用层次分成三种类型：概念模型、逻辑模型、物理模型。二、概念模型（Conceptual Data Model） 也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，用于数据库设计。 与具体的数据管理系统无关。 概念数据模型必须换成逻辑数据模型，才能在DBMS中实现。概念模型的用途用于信息世界的建模是现实世界到机器世界的一个中间层次是数据库设计的有力工具数据库设计人员和用户之间进行交流的语言对概念模型的基本要求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;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）是客观事物的真实反映
11、。可以是实际存在的对象、抽象概 念或事件。如一次选课。（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 属性来描述。例如，为描述一个职工，可能涉及如下属性：编号、姓名、性别、出生日期和职称。例如： （3）码（Key）能唯一标识实体的属性或属性集，有时也称为实体标识符， 或简称为键，如学生实体中的学号属性。 （4）域（Domain）属性的取值范围称为该属性的域（值域），如“学生性别”的属性域为男，女。 （5）实体型（Entity Type）若干个属性型组成的集合可以表示一个实体的类型，简称实 体型。例：学生（学号，姓名，性别，年龄，系名） （6）实体集（Enti
12、ty set）：同一类型实体的集合称为实体集。如：所有的学生、所有的课程等。(7) 联系（Relationship） 是实体间的相互关系。它反映了客观事物间相互依存的状态。两个实体之间的联系(Relationship)类型：l一对一联系 记为1 ：1。 (如学校与校长间的联系) l一对多联系 记为：n。 (如宿舍房间与学生的联系 )l多对多联系 记为m ：n。 （如一个教师可以教授多个学生，而一个学生又可以受教于多个教师）362. 计算机世界中的基本概念信息世界中的实体抽象为计算机世界中的数据，存储在计 算机中。在计算机世界中，常用的主要概念如下： （1）字段（Field）对应于属性的数据称为
13、字段，也称为数据项。字段的命 名往往和属性名相同。 如学生有学号、姓名、年龄、性别、系等字段。 （2）记录（Record）对应于每个实体的数据称为记录。 如一个学生（990001，张立，20，男，计算机）为一个记录。 （3）文件（File）对应于实体集的数据称为文件。 如所有学生的记录组成了一个学生文件。37 实体模型和数据模型是现实世界事物及其联系的两级 抽象。而数据模型是实现数据库系统的根据。 通过以上的介绍，我们可总结出三个世界中各术语的 对应关系如图1.8所示。 图1.8 三个世界各术语的对应关系3.概念模型的表示方法：E-R图& 实体：用矩形框表示，框内写入实体名。 & 属性：用椭圆
14、形表示，属性的名称记入椭圆形内。& 联系：用菱形框表示实体间的相互关系，框内注明联系的名称。学生学生学号学号学生与课程学生与课程 间的联系间的联系图1-7 两个实体型之间的这三类联系实体之间的联系图1-8 三个实体型之间的联系示例 图1-9 同一实体集内一对多联系示例4.建立E-R图的步骤： 确定实体和实体的属性； 确定实体和实体之间的联系及联系的类型； 给实体和联系加上属性。【例1-1】医院管理案例图1-11 医院病房管理系统的实体联系图E-R示例选修成绩课程号 课程名称 学分职工号 姓名性别 出生日期 职称学号姓名性别班级出生日期班级号 班级名称 所属专业 组成时间 系别课程学生讲授教师组
15、成班级三、逻辑模型逻辑模型是数据库中实体之间联系的抽象描述即数据结构 。简称数据模型。是用户从数据库所看到的模型，是具体的DBMS所支持的 数据模型。此模型既要面向用户，又要面向系统，主要用于数 据库管理系统。常见的逻辑模型： 层次模型 网状模型 关系模型 面向对象数据模型树叶树 枝根通过树形结构表示实体及联系。如描述学校管理机构。每 个结点表示一个实体（型），箭头表示实体（型）间的联系（ 由父到子）。1、 层次数据模型非根根层次数据模型主要特点：有且仅有一个根结点；每个非根结点有且仅有一个父(直接上层)结点。最适合表示实体的一对多联系。根多个父 结点通过网状结构表示实体及联系。“网”中每个结
16、点表示一个实体(型)，结点之间箭头表示实体(型)间的联系。主要特点：网状数据模型可能有多个根结点，某些非根结点可能有多个父结点，适合表示实体的多对多联系。2、 网状数据模型层次与网状模型优缺点层次与网状模型优缺点: :优点优点: :能直观、形象地描述实体及其联系，易于被人们所 理解和掌握 。缺点缺点: :数据结构较复杂，存储数据需要更多的链接指针； 在检索数据时，需要考虑数据的存储路径；在插入或删除数据时，涉及到调整链接指针。关系模型与层次模型和网状模型相比有着本质的差别， 它是用二维表格来表示实体及其相互之间的联系。 编号编号姓名姓名性别性别婚否婚否出生日期出生日期职称职称基本工资基本工资简历简历2310123101张伶俐张伶俐女女已婚已婚09/24/5609/24/56教授教授138013802310223102罗稼宛罗稼宛男
