数据库设计基础（1009）

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1、数据库基础,本章在考试中约占8分。 主要知识点有数据库系统组成、发展、特点、内部体系结构；数据模型；实体联系模型；关系模型、关系运算和数据库设计与管理，其中数据库系统、关系模型和关系运算是考试重点。 在学习本章的过程中，首先牢记名词术语，建议通过实例掌握关系模型中的基本概念和关系运算，在学习数据库的设计和管理时，要掌握其生命周期和软件工程中的生命周期的联系和区别。,第 4 章 数据库设计基础,考核知识点,数据库的基本概念 数据模型 关系代数、关系代数运算 数据库设计与管理，数据库设计概述 数据库管理,重要考点提示,数据库、数据管理系统、数据库系统 数据库系统的发展、数据库系统的基本特点、数据库

2、系统的结构体系。 实体联系模型及E-R图，从E-R图导出关系数据模型 数据库设计方法与步骤：需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计的相关策略 数据库管理,第 4 章 数据库设计基础,4.1 数据库的基础知识 4.2 数据模型 4.3 关系运算 4.4数据库设计方法和步骤,4.1 数据库的基础知识,4.1.1 数据库数据库是指长期储存在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。数据库不仅存放数据，而且还存放数据之间的联系。,数据库管理系统(data base management system)一种系统软件，负责数据库中的数据组织、数据操纵、数据维护、控制及保护和数据服务等，是数据库系统的核心.,4

3、.1.2 数据库管理系统,数据库管理系统功能：,数据模式定义 数据存取的物理构建 数据操纵 数据完整性、安全性定义与检查 数据库的并发控制与故障恢复 数据的服务,为完成以上六个功能，数据库管理系统提供以下的数据语言：,数据定义语言（DDL）:负责数据的模式定义与数据的物理存取构建； 数据操纵语言（DML）:数据操纵语言：负责数据的操纵，如查询与增、删、改等； 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。,题：在数据库管理系统提供的数据定义语言、数据操纵语言和数据控制语言中，_负责数据的模式定义与数据的物理存取构建。(08.4，10.3),数据库管理员、数

4、据库系统、 数据库应用系统,数据库管理员（dba）对数据库的规划、设计、维护、监视等需要有专人管理，称他们为数据库管理员。主要任务：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(data base system)是指计算机系统中引入数据库技术后的计算机系统，由数据库（数据）、数据库管理系统（软件）、数据库管理员（人员）、硬件系统、软件平台（软件）构成。(如下页图） 数据库应用系统(dbas)是指系统开发人员采用数据库系统资源开发出来的、面向某一类实际应用的应用软件系统.由数据库系统、应用软件及应用界面三者组成。,图4-1 数据库系统,1.1.2 数据库的产生,计算机管理数据

5、随着计算机的发展而不断发展，利用计算机对数据进行处理经历了5个阶段。 1.人工管理阶段 2.文件系统阶段 3.数据库系统阶段 4.分布式数据库系统阶段 5.面向对象数据库系统阶段,数据管理技术的发展,数据库技术的发展,数据管理技术经历了人工处理阶段、 和 三个发展阶段。,数据处理的发展阶段 （计算机处理）,数据库系统与文件系统的主要区别是： A：数据库系统复杂，而文件系统简单 B：文件系统不能解决数据冗余和数据独立性问题，而数据库系统可以解决 C：文件系统只能管理程序文件，而数据库系统能够管理各种类型的文件 D：文件系统管理的数据量较少，而数据库系统可以管理大量的数据,概括起来，数据库系统主要

6、有以下几个特征。 （1）数据的集成性。 （2）数据的高共享与低冗余性。 （3）数据的独立性。 物理独立性：指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的物理结构改变时，应用程序不变。 逻辑独立性：指用户的应用程序与数据库逻辑是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序可以不变。 （4）数据统一管理与控制。,习题,1、数据库（DB）、数据库系统（DBS）、数据库管理系统（DBMS）三者之间的关系是 DBS包括DB和DBMS DBMS包括DB和DBS DB包括DBS和DBMSDBS就是DB,也就是DBMS 2、在数据管理技术发展的三个阶段中，数据共享最好的是（ ）。 A）人工管

7、理阶段 B）文件系统阶段 C）数据库系统阶段 D）三个阶段相同,A,C,下列叙述中正确的是 A.数据库系统是一个独立的系统，不需要操作系统的支持； B.数据库技术的根本目标是要解决数据的共享问题； C.数据库管理系统就是数据库系统； D.以上的说法都不对；（07.9)数据库管理系统是 A)操作系统的一部分 B)在操作系统支持下的系统软件 C)一种编译系统 D)一种操作系统(09.9),B.,B.,数据库系统的核心是_【4】_。,【数据库管理系统】,（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（应用）公共数据视图。一个数据库只有一个概念模式。（2）外模式，外模

8、式也称子模式，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，它是由概念模式推导而出来的，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。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。,数据统系统的3级模式,存储在磁盘的那个位置等。,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。,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

9、到数据的物理存储结构间的对应关系；（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。,数据库系统的两级映射,数据统系统的3级模式、两级映射图,概念数据库、用户数据库、物理数据库,数据模式给出了数据库数据框架结构，数据是数据库中的真正的实体，但这些数据必须按框架所描述的结构组织。 以概念模式为框架所组成的数据库叫概念数据库， 以外模式为框架所组成的数据库叫用户数据库， 以内模式为框架所组成的数据库叫物理数据库。,4.2 数据模型 4.2.1数据模型的基本概念,数据库的数据模型可以将复杂的现实世界反

10、映到计算机数据库中的物理世界，这种反映是一个逐步转化的过程，,数据模型的概念,数据模型的概念：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。描述了数据结构、数据操作及数据约束。,数据模型的分类,分为概念模型、逻辑数据模型和物理模型三类： 1）概念数据模型：简称概念模型，是对客观世界复杂事物的结构描述及它们之间的内在联系的刻画。概念模型主要有：E-R模型(实体联系模型)、扩充的E-R模型、面向对象模型及谓词模型等。,数据模型的分类,2）逻辑数据模型：又称数据模型，是一种面向数据库系统的模型，该模型着重于在数据库系统一级的实现

11、。逻辑数据模型主要有：层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型等。 3）物理数据模型：又称物理模型，它是一种面向计算机物理表示的模型，此模型给出了数据模型在计算机上物理结构的表示。,4.2.2 E-R模型（实体联系模型）,实体集,属性,联系,学生,学号,选课号,姓名,课程,课程号,教师,专业,选课,学号,课程号,4.2.2 实体联系模型及E-R图 1实体联系模型 （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。 （2）属性：现实世界中事物均有一些特性，这些特性可以用属性来表示。,图4-4 两个实体型之间的3类联系,（3）联系：在

12、现实世界中事物间的关联称为联系。 一对一联系 一对多联系 多对多联系,（4）码：唯一标识实体的属性集称为码。 （5）域：属性的取值范围称为该属性的域。,学生,学号,选课号,姓名,课程,课程号,教师,专业,选课,学号,课程号,习题：,在E-R图中，用来表示实体联系的图形是 A)椭圆形 B)矩形 C)菱形 D)三角形 在数据库技术中，实体集之间的联系可以是一对一或一对多或多对多的，那么”学生“和”可选课程“的联系为【】(09.9),C,多对多,数据模型简介,数据模型是数据库管理系统用来表示实体与实体间联系的方法 1.层次模型：树型结构，树的节点是实体，树的枝是联系，从上到下是一对多的联系。 2.网

13、状模型：用网形结构表示实体及其之间的联系。 3、关系模型：用二维表格来表示实体集中实体之间的联系。操作对象和结果都是二维表，表格与表格之间通过相同的栏目建立联系。,层次型、网状型和关系型数据库划分原则是 A）记录长度一 B）文件的大小 C）联系的复杂程度 D）数据之间的联系方式 (10.9),1.关系与表：一个关系就是一个二维表，每个关系有一个关系名。在关系数据库中，每个关系(数据库表）用一个文件来存储 2.关系模式与表结构：对关系结构的描述称为关系模式。一个关系模式对应一个关系的结构。关系模式的简化表示的格式为：关系名（属性名1，属性名2，属性名N）。在关系数据库中使用：表名（字段名1，字段

14、名2，字段名N）表示。 3.属性与字段：二维表中的列称为属性，每个属性有属性名、数据类型、宽度。属性在关系数据库中称为字段。,关系模式,关系模型基本概念,4.元组与记录：在一个二维表中，表中的行称为元组。元组在关系数据库中称为记录。 5.域：属性的取值范围 6. 键或码：能惟一标识元组且不包括多余属性的属性组合称为关系的键或码。 7.外键或外码：如果一个（或一组）不是自身关系的键，而是另一个关系的键，则该属性（或属性组）称为外键。,主键,主键,候选键,3）关系模型实例一个具体的关系模型由若干个关系模式组成。在关系数据库中，一个数据库中包含了若干个相互之间存在联系的表。该数据库文件就代表一个实际

15、的关系模型。 例：学生-选课-课程关系模型 该关系模型有三个关系模式： student(学号，姓名，性别，年龄) sc(学号，课程号，成绩) course（课程号，课程名，学分） 关系模型实例如图表示：,将E-R图转换为关系模式时，实体和联系都可以表示为 A、属性 B、键 C、关系 D、 域,C,在学生管理的关系数据库中，存取一个学生信息的数据单位是 ）文件 ）数据库 ）字段 ）记录（10.3）,D,1、在E-R图中，图形包括矩形框、菱形框，椭圆框，其中表示实体联系的是 2、在E-R图中，矩形表示_。 3、人员基本信息一般包括：身份证号，姓名，性别，年龄等。其中可以作为主关键字的是【】（09。

16、9）,菱形框,实体,身份证号,关系中的数据约束,实体完整性约束：约束关系的主键中属性值不能为空值； 参照完整性约束：是关系之间的基本约束； 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。,4.2.3 从E-R图导出关系数据模型 关系模式采用二维表来表示，一个关系对应一张二维表。可以这么说，一个关系就是一个二维表，但是一个二维表不一定是一个关系。,习题：,有一个学生选课的关系，其中学生的关系模式为：学生（学号，姓名，班级，年龄），课程的关系模式为：课程（课号，课程名，学时），其中两个关系模式的键分别是学号和课号，则关系模式选课可定义为：选课（学号， 【】 ，成绩）（10.3）。,【课号】,在关系数据库中，用来表示实体之间联系的是_。,关系,