数据库基础与sqlserver应用开发课件

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1、第一章 数据库系统概论1.1 数据处理技术发展经历数据(data)是人们描述客观事物及其活动的抽象符 号表示，是人们相互之间进行思想文化交流的工具 。数据处理(data processing)是人们利用手工或机 器对数据进行加工的过程。对数据进行的查找、统 计、分类、修改、变换等运算都属于加工。1.1.1 人工管理阶段计算机只能用于科学和工程计算，计算机专业人员按用户 计算要求编制出二进制代码程序，并把需要处理的少量数据 以二进制的形式穿孔在程序代码之后，上机运算时同程序一 起输入到内存中，运行程序时读取数据并处理，最后把运算 结果输出出来。 1.1.2 文件管理阶段数据与程序在存储位置上完全

2、分开，数据被单独组织成文 件保存到外部存储器上，数据文件既可以为某个程序单独使 用，也可以为多个不同的程序在不同的时间所使用。即数据 文件可以被任何程序重复利用。1.1.3 数据库管理阶段数据与程序在存储位置上完全分开，数据被单独组织成文 件保存到外部存储器上，数据文件既可以为某个程序单独使 用，也可以为多个不同的程序在不同的时间所使用。即数据 文件可以被任何程序重复利用。1. 数据结构化 2. 数据共享 3. 数据相对独立4. 数据粒度小 5. 数据操作界面独立 6. 数据由DBMS统一管理DBMS是运行在操作系统之上的数据库管理系统软件，由它 实施对外存上的数据库进行统一管理，并负责执行在

3、DBMS 之上开发的应用程序对数据库的全部操作。 DBMS除了同操作系统配合按照用户的要求存取数据库中的 数据外，主要还具有以下四个方面的管理控制功能。(1) 安全性控制 (2) 一致性控制 (3) 并发性控制(4) 数据库恢复1.1.4 分布式数据库管理阶段分布式数据库系统通过计算机网络和通信线路可以 把分布在不同地域的、不同局域网环境下的、不同 类型的数据库系统连接和统一管理起来。分布式数 据库系统既支持客户的局部应用，又支持客户的全 局应用。1.2 概念数据模型1.2.1 ER模型的有关概念1. 实体 实体(entity)是现实世界中存在的、可以相互区别的事物或活 动。 实体集(enti

4、ty set)是指同一类实体的集合。 实体型(entity type)是对同类实体的共有特征的抽象定义。 对于同一类实体，根据人们的不同认识和需要，可能抽取出 的特征有所不同，因而定义出的实体型就可能不同。如你可以把 人的姓名、出生日期、性别、身高、体重等特征定义为人的实体 型。 实体值(entity value)就是符合实体型定义的、对一个实体的 具体描述。2. 联系 联系(relationship)是指实体之间的相互关系，它通常表示一种活动。 如一张订单、一个讲座、一场比赛、一次选课等都是联系。 联系集(relationship set)是同一类联系的集合。如一次展销会上的全 部订单、一次

5、会议安排中的全部讲座、一次比赛活动中的所有比赛场次 、一个班级同学的所有选课等都是相应的联系集。 联系型(relationship tpe)是对同类联系的共有特征的抽象定义。 联系元数就是一个联系中所涉及的实体型的个数。若涉及到两个实体 型则称为二元联系，若涉及到三个实体型则称为三元联系，等等。特殊 地，若涉及到的两个实体型对应同一个实体则为一元联系。实体和联系的异同 实体和联系实际上没有什么本质的区别，它们都是 由相应的特征标识的，都具有型和值的概念，只不过在联系中含有较多 的联系特征，如在选课联系中含有学生号、课程号等联系特征，通过联 系特征与其他实体发生联系。3. 属性属性(attrib

6、ute)是描述实体或联系中的一种特征， 一个实体或联系通常具有多个特征，需要多个相应 属性来描述。码(key)或称键、关键字、关键码等，是实体间相 互区别的一种唯一标识。如人是实体，每个人的身 份证号就是这种唯一标识，因为每个人的身份证号 都不会相同。域(domain)是实体中相应属性的取值范围。4. 联系分类 联系分类(relationship classify)是讨论两 个实体型（含联系型在内）之间的联系的类 别。按照一个实体型中的实体个数与另一个 实体型中的实体个数的对应关系，可分类为1 对1联系、1对多联系、多对多联系这三种情 况。(1) 1对1联系若一个实体型中的一个实体至多与另一个

7、实体型中的一个 实体发生关系，同样另一个实体型中的一个实体至多与该实 体型中的一个实体发生关系，则这两个实体型之间的联系被 定义为1对1联系，简记为1:1。(2) 1对多联系若一个实体型中的一个实体与另一个实体型中的任意多个 实体（含0个）发生关系，而另一个实体型中的一个实体至 多与该实体型中的一个实体发生关系，则这两个实体型之间 的联系被定义为1对多联系，简记为1:n。 (3) 多对多联系若一个实体型中的一个实体与另一个实体型中的任意多个 实体（含0个）发生关系，反过来也一样，另一个实体型中 的一个实体与该实体型中的多个实体（含0个）实体发生关 系，则这两个实体型之间的联系被定义为多对多联系

8、，简记 为m:n。1.2.2 ER模型ER模型(entity relationship model)是人们描述数据及其联系 的概念数据模型，是数据库应用系统设计人员和普通非计算 机专业用户进行数据建模和勾通与交流的有力工具，使用起 来非常直观易懂、简单易行。 1. ER模型中的基本构件ER模型是一种用图形表示数据及其联系的方法，所使用 的图形构件（元件）包括矩形、菱形、椭圆形和连接线。 矩形表示实体，矩形框内写上实体名。 菱形表示联系，菱形框内写上联系名。 椭圆形表示属性，椭圆形框内写上属性名。 连接线表示实体、联系与属性之间的所属关系或实体与联 系之间的相连关系。2. 各种联系的ER图表示

9、对于1对1、1对多和多对多三种联系，对应 的ER图如图1-2-5所示，其中每个实体或联系 未画出相应的属性框和连线。图1-2-5 三种联系的ER图1.3 逻辑数据模型1.3.1 层次数据模型层次模型是一个树型结构模型，整棵树中有并且只 有一个根结点，其余结点都是它的孩子或子孙；每 个结点(除根结点外)只能有一个双亲结点(或称父结 点)，但可以有一个或多个孩子结点，当然也允许没 有任何孩子结点，无孩子结点被称为叶子结点；每 个结点对应一个记录型，即对应概念模型中的一个 实体型，每对结点的父子联系隐含为1对多的联系（ 包括1对1联系）。1.3.2 网状数据模型网状模型是一个图结构模型，它是对层次模

10、型的扩 展，允许有多个结点无双亲，同时也允许一个结点 有多个双亲。层次模型成为网状模型中的一种最简 单的情况。 1.3.3 关系数据模型关系数据模型有着坚实的理论支持，它是建立在集 合论、数理逻辑、关系理论等数学理论基础之上的 。并且关系数据模型结构简单，符合人们的逻辑思 维方式，很容易被人们所接受和使用，很容易在计 算机上实现，很容易从概念数据模型转换过来。1. 关系数据模型的定义 关系模型是一种简单的二维表格结构，概念模型 中的每个实体和实体之间的联系都可以直接转换为 对应的二维表形式。每个二维表称做一个关系，一 个二维表的表头，即所有列的标题称为关系的型（ 结构），其表体（内容）称做关系

11、的值。关系中的 每一行数据（记录）称做一个元组，每一列数据称 做一个属性，列标题称做属性名。同一个关系中不 允许出现重复元组（即两个完全相同的元组）和相 同属性名的属性（列）。2. 关系数据模型应用举例 关系模型不仅容易表示概念模型中的每个实体，而且容易 表示每一种类型的联系，它们都同样对应一个关系，该关系 中必定包含相联系的每个实体的各一个码。 3. 关系型的关系定义 在以关系模型为数据库逻辑结构建立的数据库系统中，所 有数据都是以关系（表）的形式定义和保存的，特别是所有 关系的定义（即结构，它是关系的型）也同样是以关系的形 式定义和保存的。为了区别于一般的保存数据的关系，把保 存关系定义的

12、关系称为该数据库的元关系、元数据、系统数 据、数据字典等，它提供了数据库中所有关系的模式（即关 系的型）。元关系是在用户建立数据库应用系统时，由 DBMS根据该数据库中每个关系的模式自动定义的。4. 关系模型中的查询和更新 在关系模型的数据库中进行查询和更新运算是非常灵活与 方便的，用户即可以在每个关系上进行，也可以在相关的若 干个关系上进行，相关的关系是靠关系之间共同使用的相同 属性来实现的，该相同属性被称为连接属性或关联属性。如 对于学生选课关系模型，既可以分别在学生、课程、选课这 三个单独的关系上进行查询和更新，也可以通过它们之间的 连接属性学号和课程号把两个或三个关系连接起来进行查询

13、和更新。 5. 关系数据模型的特点 采用关系模型建立数据库系统具有以下特点，也称为优点 。(1) 数据结构单一 (2) 采用集合运算(3) 数据完全独立 (4) 数学理论支持1.3.4 对象数据模型 在面向对象模型中，对象也有型和值的区别，对象型（ 又称为类）是对具有共同特征的事物的抽象定义（描述）， 对象值就是对象型中的一个具体事物（实体）。如学生对象 型由所含的属性特征和行为特征的定义组成，学生对象值表 示某个具体的学生，他符合对象型的定义。 对象具有封装性、继承性和多态性，这些特性都是传统 数据模型中的记录所不具备的，这也是面向对象模型区别于 传统数据模型的本质特征。1.4 数据库系统简

14、介1.4.1 数据库系统构成数据库系统(data base system，简称DBS)是指安装了数据 库和数据库管理系统的计算机系统。数据库管理系统在计算 机操作系统的支持下对保存于外部设备上的、由物理数据文 件所组成的数据库进行有效地管理、维护和使用。在数据库 管理系统之上通常需要有数据库应用系统开发工具软件，应 用程序员使用它，或者直接使用由DBMS所提供的数据库语 言和开发环境编制程序建立数据库应用系统。数据库应用系 统通常提供可视化操作界面供终端用户使用，进行日常数据 处理工作。1.4.2 数据库系统用户 使用数据库系统通常包括四种类型的用户。 第一种是数据库管理员(DBA)，他负责整

15、个数据库系统的 建立、管理、运行、维护、监控等系统性工作，以及用户登 记、存取数据权限分配等服务性工作。 第二种是数据库设计员，他根据数据库在某一方面的应 用，通过同相关业务人员一起进行需求分析，建立概念数据 模型和逻辑数据模型，搜集和整理数据，利用计算机中的数 据库管理系统和数据库定义语言或操作界面建立相应的数据 库应用系统。 第三种是应用程序员，它根据已有的数据库系统，利用 VisualBasic、PowerBuilder、Delphi等数据库应用系统开发 工具编制程序开发出功能丰富、操作简便、满足用户需求的 应用系统，供终端用户使用。 第四种是终端用户，他是使用数据库的最广泛群体，是 建

16、立数据库为之服务的对象。如银行出纳员、窗口售票员、 仓库管理员、住宿登记员等都是相应数据库系统的终端用户 。1.4.3 数据库体系结构 在数据库的三级模式结构中，中间层叫做模式(schema) 、或概念模式、逻辑模式、全局模式等。它是对整个数据库 逻辑结构和特征的描述，用户以DBMS支持的逻辑数据模型 为基础，以DBMS提供的模式描述(定义)语言(DDLdata description/definition language)为工具给出数据库中所有实 体型和联系的定义，以及给出对数据的安全性、有效性等规 则要求。 三级模式中的最下层叫做内模式(internal schema)、或存 储模式、物理模式等。它是对