公共基础ppt课件 结束课

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1、授课教师：谢老师数据库的基本概念 数据（Data）是数据库存储的基本对象，是描述事物的 符号记录。分为：临时性数据和持久性数据且数据有型与值 之分；软件中的数据一定是有结构的数据处理：将数据转换为信息的过程数据处理的中心问题是数据的管理 数据库（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，它具有统一的结构形式并存放于统 一的存储介质内，是多种应用数据的集成，并可被各个应用 程序所共享，包括数据本身和数据之间的联系第四课 数据库设计基础 数据库中的数据具有“集成”“共享（最大的特点）”之特点数据库管理系统（DBMS）是数据库的管理 机构，它是一种系统软件，负责数据库中的数据

2、组织、数据操纵、数据维护、控制及保护和数据 服务等。数据库管理系统是数据库系统的核心。数据库管理系统的功能：1）数据模式定义：即为数据库构建其数据框架；2）数据存取的物理构建：为数据模式的物理存取与构建提 供有效的存取方法与手段；3）数据操纵：为用户使用数据库的数据提供方便，如查询 、插入、修改、删除等以及简单的算术运算及统计；4）数据的完整性、安全性定义与检查；5）数据库的并发控制与故障恢复；6）数据的服务：如拷贝、转存、重组、性能监测、分析等 。为完成数据库管理系统的功能，数据库管理系统提供相 应的数据语言：数据定义语言（DDL）：负责数据模式定义和数据物理存取 构建。数据操纵语言（DML

3、）：负责数据的操纵。数据控制语言（DCL）：负责数据完整性，安全性的定义与 检查以及并发控制，故障恢复等功能。 数据语言按使用方式具有两个结构形式：交互式命令语 言（自含型和自主型语言）和宿主型语言。 常见的DBMSORACLE、Sybase的PowerBuilder、IBM的DB2、微 软的SQL Server微软的Visual FoxPro、Access，功能简单数据库管理员（DBA）的工作：数据库设计，数 据库维护，改善系统性能，提高系统效率。 数据库系统（DBS）是指在计算机系统中引入数 据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统 、应用系统（软件平台、硬件平台）、数据库管 理员和用户

4、构成。 数据库应用系统（DBAS）是数据库系统再加上 应用软件及应用界面这三者所组成，具体包括： 数据库、数据库管理系统、数据库管理员、硬件 平台、软件平台、应用软件、应用界面。数据库系统的发展:数据管理发展至今已经历了人工管理阶段、文件系统阶段 、数据库系统阶段（分布式数据库系统阶段）3个阶段 数据库系统阶段:兴起时间：20世纪60年代后期数据库系统的发展阶段：第一代的网状、层次数 据库系统；第二代的关系数据库系统；第三代的以面 向对象模型为主要特征的数据库系统。数据库系统的基本特点：数据的高集成性 数据的高共享性和低冗余性 数据高独立性。数据独立性是数据与程序间的互不依 赖性，即数据库中的

5、数据独立于应用程序而不依赖于应用程序。 数据的独立性一般分为物理独立性与逻辑独立性两种。 1）物理独立性：当数据的物理结构（包括存储结构、存取方 式等）改变时，其逻辑结构，应用程序都不用改变。 2）逻辑独立性：数据的逻辑结构改变了，如修改数据模式、 增加新的数据类型、改变数据间联系等，用户的应用程序可以不 变。数据统一管理与控制 数据库设计根本目的是解决数据的共享 数据库的作用：大量 结构 集中 共享数据库系统的内部结构体系：三级模式和二级映射数据统系统的三级模式：（数据的独立性）1）概念模式：也称逻辑模式，是对数据库系统中全局数 据逻辑结构的描述，是全体用户公共数据视图。一个数据库只 有一个

6、概念模式。 2）外模式：外模式也称子模式或用户模式，它是数据库 用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述（即 是用户的数据视图）一个概念模式可以有若干个外模式。 3）内模式：内模式又称物理模式，它给出了数据库物理 存储结构与物理存取方法。一个数据库只有一个内模式。 内模式处于最底层，它反映了数据在计算机物理结构中的实际 存储形式，概念模式处于中间层，它反映了设计者的数据全局 逻辑要求，而外模式处于最外层，它反映了用户对数据的要求 。数据库系统的两级映射 （保证了数据库系统中 数据的独立性）1）概念模式到内模式的映射。该映射给出 了概念模式中数据的全局逻辑结构到数据的 物理存储结构间的

7、对应关系，由数据库管理 系统实现。2）外模式到概念模式的映射。概念模式是 一个全局模式而外模式是用户的局部模式。 一个概念模式中可以定义多个外模式，而每 个外模式是概念模式的一个基本视图。数据模型 是数据特征的抽象。从抽象层次上描述了系统的静 态特征、动态行为和约束条件，为数据库系统的信息 表与操作提供一个抽象的框架。描述内容有三部分：数据结构、数据操作、数据约束。按应用层次分成三种：概念模型、逻辑数据模型、物理数 据模型。概念模型：是一种面向现实世界的，面向用户的模型。（即现实世 界在人脑中的反映），与外在系统无关，是整个数据模型 的基础，较为有名的有E-R模型、扩充的E-R模型、面向 对象

8、的模型及谓词模型等。逻辑模型：也称数据模型，是一种面向数据库系统 的模型，概念模型只有在转换成数据模型后 才能在数据库中得以表示。逻辑数据模型的 分类：层次型、网状模型、关系型、面向对 象模型等物理数据模型：也称物理模型，它是一种面向计算机物理 表示的模型。（反映数据的存储结构） E-R模型（实体-联系模型）-概念模型的一种E-R模型的基本概念 1）实体：现实世界中的事物可以抽象成为实体，实体是概 念世界中的基本单位，它们是客观存在的且又能相互区别的事物 。 用矩形（ ）表示2）属性：现实世界中事物具有一些特性，这些特性可以用 属性来表示。用椭圆形（ ）表示3）码：唯一标识实体的属性集称为码。

9、4）域：属性的取值范围称为该属性的域。5）联系：在现实世界中事物间的关联。用菱形（ ）表示实体集间的联系实际上是实体集间的函数关系，这 种函数关系由三种：一对一的联系、一对多或多对一联系、多对 多。E-R模型三个基本概念之间的联接关系：实体是概念世界中 的基本单位，属性附属实体，同时属性有属性域，每个实体可取 属性域内的值。一个实体的所有属性值叫元组。实体间关系通过 “联系”建立的 E-R模型图示法E-R模型用E-R图来表示，E-R图包含了表示 实体集、属性和联系的方法 仓库职工仓库号城市面积职工号工资工作仓库号职工号1n层次模型和网状模型 层次模型是有根的定向有序树，是数据库系统中 最早出现

10、的数据模型。网状模型对应的是有向图（即网状模型是一个不 加任何条件限制的无向图） 模型名称 满足的条件 层次模型 1）有且只有一个结点没有双亲结 点，这个结点称为根结点2）根以外的其他结点有且只有一个 双亲结点 网状模型 1）允许一个以上的结点无双亲2）一个结点可以有多于一个的双亲 关系模型采用二维表来表示，简称表。由关系数据结 构，关系操纵和关系完整性约束3部分组成，在 关系数据库中，用来表示实体间联系的是关系 二维表由表框架和表的元组组成。学号姓名语语文数学物理化学2001001柳迪919389982001002李晓晓898584892001003石磊878188712001004杜鹏鹏7

11、1897285二维表的基本概念元组：表中的一行即为一个元组。属性：表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名 称即属性名。分量：元组中的一个属性值，是不可分割的基本数据项。域：属性的取值范围。键（码）：在二维表中惟一标识元组的最小属性值。候选码（健）：二维表中可能有若干个健。主键（码）：从二维表的所有候选键选取一个作为用户使 用的键外键（码）：表A中的某属性集是某表B的键，则称该属性 值为A的外键或外码 性质：元素个数有限性、元组的惟一性、元组的次 序无关性、元组分量的原子性、属性名惟一性、属性 的次序无关性、分量值域的同一性关系操纵：数据查询、数据的删除、数据插入 、数据修改。 关系模型数

12、据约束：实体完整性约束、参照完 整性约束以及用户定义的完整性约束。其中实体完 整性约束、参照完整性约束必须满足的完整性约束条件。 参照完整性约束不允许关系应用不存在的元组, 是关系之 间的基本约束。实体完整性约束要求关系的主键中属性值 不能为空，这是数据库完整性的最基本要求。用户定义的 完整性约束它反映了具体应用中数据的语义要求关系代数 关系数据库系统是建立在数学理论基础上的，使 用关系代数可以表示关系模型的数据操作。关系代数是一种抽象的查询语言，关系代数的运算 对象是关系，运算结果也是关系。运算对象，运算符 和运算结果是运算的三大要素。关系可以看成有序组 的集合，可以将操作看成是集合的运算。

13、 关系模型的基本运算 插入（并）。设有关系R需插入若干元组，要插入的元 组组成关系S，插入可用集合表示为RS 删除（差）。R-S 修改。设需修改的元组构成关系R，修改后的元组构成 关系R，修改可用集合表示为(R-R) R插入（并）示例插入（并）示例删除（差）示例删除（差）示例查询。无法用传统的集合运算表示，需要引入 一些新的运算。投影：从一个关系中选择出所需要的属性成分，按 要求排列成一个新关系。是一元运算。即在关系中选择某 些属性列 。设R有n个域：A1，A2，An，在R上对域A1，A2，An的 投影可表示成Ai1,Ai2,Aim(R）选择。由原关系中满足条件的元组组成。 设关系的逻辑条件为

14、F，则R满足F的选择运算可表示为F(R)笛卡尔积。对两个关系的合并运算。 设有n元关系R及m元关系S，它们分别有p、q个元组，则R 与S的笛卡尔积记RS，新关系是一个n+m元关系，元组 的个数为pq注意：当关系模式进行笛卡尔积运算时，读者应该注意运算后的 结果是n+m元关系，元组个数是pq，这是经常混淆的。选择运算是在二维表中选择满足指定条件的行。投影示例投影示例笛卡尔积RS示例M 王勇 李伟 张华W 张丽 刘英M 王勇 王勇 李伟 李伟 张华 张华W 张丽 刘英 张丽 刘英 张丽 刘英关系代数中的扩充运算 交。记为RS 除。 设有关系T、R，T能被除的充要 条件是：T中的域包含R中的 所有属

15、性，T中有一些域不出 现在R中。 除运算中S的域由T中那些不出 现在R中的域组成。ABCD 1234 7856 7834 1256 1242CD 34 56CD34AB1278AB1278TR RSS连接：又称为运算，是一种二元运算，通过它可以将两个关系 合并成一个大关系设有关系。设有关系R、S以及比较式ij，其中i为R中的域，j为 S中的域，含义同前。则可以将R、S在域i，j上的连接 记为：R | S ij记为R|S=(RS) 自然连接：是一种特殊的等值连接，它满足下面 的条件： 1）两关系间有公共域。2）通过公共域的相等值进行连接。设有关系R、S，R有域A1，A2，An，S有域B1， B2

16、，Bm，并且，Ai1，Ai2，Aij，与B1，B2， Bj分别为相同域，此时它们自然连接可记为： R|S自然连接的含义可用下式表示：R|S=A1，A2，An,Bj+1,Bm（ Ai1=B1Ai2=B2Aij=,Bj (RS)）连接示例连接示例数据库设计与管理 数据库设计概述设计一个能满足用户要求，性能良好的数据库；数 据库设计是数据应用的核心 基本任务：根据用户对象的信息需求、处理需求和 数据库的支持环境设计出数据模式；数据库设计的根 本目标是解决数据共享问题.数据库设计两种方法： 以信息需求为主，兼顾处理需求（面向数据的方法） 以处理需求为主，兼顾信息需求（面向过程的方法） 面向数据的设计方法已成为主流