2012-1vfp第9部分(数据库基础知识)学生自学

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1、 本课件学生自学，完成课外作业， 完成相关实验(该课件请在第5次课结束时布置 给学生自学）数据库系统基础知识数据库技术是计算机领域的一个重要分支。在计算机应用的三大领域（科学计算、数据处理、过程控制）中，以数据库技术为基础的数据处理约占其中70%。数据库技术研究如何科学地组织和存储数据、如何高效地获取和处理数据。信息、数据和数据处理 1.信息的概念信息是关于现实世界事物的存在方 式或运动形态的综合反映，是人们进行各 种活动所需要的知识。2.数据的概念数据是信息的符号化表示。3. 数据处理指将数据转换成信息的过程。4.数据与信息的关系数据是信息的载体；信息是数据的内 涵。n 数据是原料，是输入，

2、而信息是产出 ，是输出结果。数据库、数据库管理系统与数 据库系统1 数据库（DataBase，简称DB）数据库不仅包含了描述事物的数 据，而且也反映了相关事物之间的联 系。2 数据库管理系统（DataBase Management System，简称DBMS）是对数据库进行集中管理的软件 系统。 3 数据库系统（DataBase System， 简称DBS）它主要由数据、硬件、软件和用户 四部分构成。计算机数据管理经历了如下四 个由低级到高级的发展过程： 人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段 新型数据库系统阶段数据管理技术的发展人工管理阶段人工管理阶段数据管理的特点：数据与程序不具有独立

3、性，数据冗余 且不能共享 数据不长期保存 系统中没有对数据进行管理的软件文件系统阶段 特点:n 程序与数据有了一定的独立性，程 序和数据分开存储，有了程序文件和 数据文件的区别。n 数据可长期保存在外存上n 出现了操作系统和高级语言,在文件 系统的支持下，数据不再隶属于某个 程序,可重复使用. 缺点：n 数据冗余还是大n 缺乏数据独立性，数据之间联系弱n 数据无集中管理数据库系统阶段特点：n 实现数据共享，减少数据冗余n 采用特定的数据模型，反映数据 之间的联系n 具有较高的数据独立性，不会因 数据变化而影响程序n 有统一的数据控制功能(并发控制 、安全控制、数据完整性控制)数 据 模 型数据

4、模型是现实世界数据特征的抽象，是数据库中用于提供信息表示和操作手段的形式框架。数据模型描述了数据库的静态特征、动态行为和约束条件。数据模型对数据描述内容有以下三方面：数据结构：（数据类型、内容、性质等）数据操作：（操作类型及方式）数据约束：（数据间的制约与依存关系）数据抽象过程通常经过两步：现实世界到概念世界，再到机器世界。因此，数 据模型分为两个层次：概念模型和结构数 据模型（一般简称为数据模型）。概念模型也称为信息模型，主要用于 数据库设计。结构数据模型包括层次模型、网状模 型、关系模型等，主要用于DBMS的实现。（1）实体:用矩形表示，矩形框内标明实体 名。 （2）属性:用椭圆形表示，并

5、用无向边将其 与相应实体连接起来。 （3）属性域：属性的取值范围。 （4）实体集：具有相同属性的实体的集合 。 (5)联系：用菱形表示，菱形框内标明联系 名，并用无向边连接有关实体，同时在无 向边上标明联系类型。1.概念模型 一对一联系（1:1 ）若两个不同型实体 集中，任一方的一个 实体只与另一方的一 个实体相对应，称这 种联系为一对一联系 。如班长与班级的联 系，一个班级只有一 个班长，一个班长对 应一个班级。班长班长-班级班级11（a）实体间的联系可以分为如下3种：班长班长-学生学生1n一对多联系（1:n）若两个不同型实体 集中，一方的一个实体 对应另一方若干个实体 ，而另一方的一个实只

6、 对应本方一个实体，称 这种联系为一对多联系 。如班长与学生的联系 ，一个班长对应多个学 生，而本班每个学生只 对应一个班长。教师教师-学生学生mn多对多联系（m:n）若两个不同型实体集 中，两实体集中任一实体 均与另一实体集中若干个 实体对应，称这种联系为 多对多联系。如教师与学 生的联系，一位教师为多 个学生授课，每个学生也 有多位任课教师。2.数据模型1）层次模型层次模型（Hierarchical Model）:用树形结构表示实 体及其联系的模型.数据间的从属关系结构，是一种以记录 某一事物的类型为根结点的。其主要特征如下： 仅有一个无双亲的根结点。 根结点以外的子结点，向上仅有一个父结

7、点，向下 有若干子结点 缺点:不能直接表示多对多的联系层次模型示意图:外语学院计算机学院经济学院大 学电子商务计算机科学2）网状模型网状模型（Network Model）是层次模型的扩展，它表 示多个从属关系的层次结构，呈现一种交叉关系的网络结 构。网状模型是网状结构表示实体及其联系的模型.其主要特征如下： 有一个以上的结点无双亲。 至少有一个结点有多个双亲。缺点:结构比较复杂 网状模型示意图:计算机学院外语学院教 师学 生课 程3）关系模型在关系模型中，数据的逻辑结构是一 张二维表格，即关系模型是用若干行与若 干列数据构成的表格来描述数据集合以及 它们之间的联系。每一个这样的表格被称 为一个

8、关系。 在关系模型中,操作的对象和结果都是 二维表,这种二维表就是关系,同时每一个 关系都是一个二维表.我们讨论的Visual FoxPro就是一种关 系数据库管理系统。关系模型对数据描述内容有以下三方面：数据结构：二维表（即关系）数据操纵：建立在关系上的数据查询、增加、删除、修改数据约束：）实体完整性约束：）参照完整性约束：关系之间相关联的基本约束）用户定义的完整性约束：由用户具体设置关系模型结构与表示编编号姓名性别别 婚否出生日期职职称基本工 资资简历简历21001 张丽张丽 丽丽女已婚09/24/56教授78021002 柳谢谢谢谢 男已婚11/27/73讲师讲师560 21003 周太

9、蕃 男未婚12/23/81助教450 21004 李道男已婚01/27/63副教授67021005 王盈侠 女未婚07/15/79助教480（1）关系 （2）元组（记录） （3）属性（字段） （4）值域（属性的取值范围） （5）关键字 （6）候选关键字 （7）主关键字 （8）外部关键字(9)关系模式3. 关系术语（1）关系 一个关系就是一张二维表，每个关系有一个 关系名。Visual FoxPro中每个关系用一个 文件来存储，称为数据表文件。关系名就 是数据表文件名，扩展名为.DBF。 （2）元组二维表的每一行在关系中称为元组。 Visual FoxPro中，一个元组对应表文件中 一个记录。

10、（3）属性二维表的每一列在关系中称为属性， 每个属性都有一个属性名，属性值则是各 个元组属性名的取值。在Visual FoxPro 中，一个属性对应表文件中一个字段，属 性名对应字段名，属性值对应各记录的字 段值。 （4）域属性的取值范围称为域。域作为属性 值的集合，其类型与范围具体由属性的性 质及其所表示的意义确定。同一属性只能 在相同域中取值。（5）关键字在一个关系中能够惟一标识一个实体的 属性或属性集合，称作该关系的关键字。 在Visual FoxPro中，表示为字段或字段的 集合。 （6）候选关键字在某些关系中具有关键字特性的属性或 属性集合可能有多个，那么将它们称为该 关系的候选关键

11、字。 （7）主关键字每个关系必须有一个主关键字。主关键 字就是在一个关系的候选关键字中选择出来 的一个候选关键字。主关键字是唯一的。（8）外部关键字如果一个关系中的某个属性或属性集合不 是该关系自身的关键字，但它却是另一个关 系的主关键字，则称此属性或属性集合为外 部关键字。关系之间的联系就是外部关键字 通过与其对应的另一个关系的主关键字建立 起来的。图书（书号，作者，书名，价格，数量，出版社）， ）借阅（读者编号,书号 ，借阅日期 ， ）主关键字外部关键字借阅关系中书号的取值只能取图书 关系中已经存在的书号的值（9）关系模式 对关系的描述.称为关系模式。一个关系模式对 应Visual Fox

12、Pro中数据表文件的结构。 关系模式表示为： 关系名（属性名1,属性名2,.属性名n） 对应Visual FoxPro中表结构表示为： 表文件名（字段名1,字段名2,.字段名n） 如：图书（书号，作者，书名，价格，数量，出版社 ，）关系的主要特点有：（1）关系中的属性不可再分割 （2）在同一关系中不允许出现相同的属 性名（字段）（3）关系中不允许有完全相同的元组（ 记录）（4）在同一关系中元组及属性的顺序可 以任意，任意交换两个元组（或属性）的位 置，不会改变关系模式。编编号姓名应发应发 工资资基本工资资奖奖金20050005张张广田60030020050025陈兴华陈兴华750330不是关系

13、的二维表示例在Visual FoxPro中，与关系数据库对应 的是数据库文件（.dbc文件），一个数据库 文件包含若干个表（.dbf文件）。表由表结构与若干个数据记录组成，表结 构对应关系模式。每个记录由若干个字段构成，字段对应 关系模式的属性，字段的数据类型和取值范 围对应属性的域。一个关系模型的实际例子：图书读者 借阅关系模型。P141 图5-26 图书管理数据库中 表之间的关系4.关系运算1)选择（Select）：记录筛选2) 投影（Projection）：字段筛选3) 连接（Join）：表间横向连接选择（记录筛选）选择运算是从二维表格中选取若干行的操作，在表中则是选取若干个记录的操作。

14、在Visual FoxPro中，可以通过命令子句FOR 、WHILE 和设置记录过滤器实现选择运算。在SQL语句中，可以通过子句where 实现选择运算。投影（字段筛选）投影是从二维表格中选取若干列的操作，在表中则是选取若干个字段。在Visual FoxPro中，通过命令子句FILEDS 和设置字段过滤器，实现投影运算。在SQL语句中，可以通过子句select 实现投影运算。联接（表间横向联接）联接是将两个二维表格中的若干列，按同名等值的条件拼接成一个新二维表格的操作。 在表中则是将两个表的若干字段，按指定条件 （通常是同名等值）拼接生成一个新的表。在Visual FoxPro中，联接运算是通

15、过JOIN、set relation命令和SELECT SQL命令来实 现的。 5、关系的完整性约束关系完整性是为保证数据库中数据的正确性和相容性，对关系模型提出的某种约束条件或规则。完整性通常包括实体完整性、参照完整性和用户定义完整性（又称域完整性），其中实体完整性和参照完整性，是关系模型必须满足的完整性约束条件。实体完整性实体完整性是指关系的主关键字不能取“空值”且 不能重复。一个关系对应现实世界中一个实体集。现实世界中 的实体是可相互区分、识别的，也即它们应具有某种 惟一性标识。在关系模式中，以主关键字作惟一性标 识，而主关键字中的属性（称为主属性）不能取空值 ，否则，表明关系模式中存在

16、着不可标识的实体（因 空值是“不确定”的），这与现实世界的实际情况相 矛盾，这样的实体就不是一个完整实体。按实体完整 性规则要求，主属性不能取空值，如主关键字是多个 属性的组合，所有主属性均不得取空值。参照完整性参照完整性是定义建立关系之间联系的主关键字与外部关键字引用的约束条件。关系数据库中通常都包含多个存在相互联系的关系，关系与关系之间的联系是通过公共属性来实 现的。所谓公共属性公共属性，它是一个关系R（称为被参照 关系或目标关系）的主关键字主关键字，同时又是另一关系K （称为参照关系）的外部关键字外部关键字。图书（书号，作者，书名，价格，数量，出版社，）借阅（读者编号,书号 ，借阅日期 ， ）主关键字外部关键字借阅关系中书号的取值只能取图书 关系中已经存在的书号的值用户定义完整性实体完整性和参照完整性适用于任何关系型数据库系统，主要是对关系的主关键字和外部关键字取值必须做出有效的约束。用户定义完整性则是根据应用环境的要求和实际的需要，对某一具体应用所涉及的数