数据库基础知识培训

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1、第1章 数据库基础知识,章节分布,1.1 数据库的基本概念,数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志。,数据管理技术 的发展,四个基本术语,数据库应用,1.1.1 数据管理技术的发展,什么是数据管理 对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题数据管理技术的发展过程 人工管理阶段(40年代中-50年代中) 文件系统阶段(50年代末-60年代中) 数据库系统阶段(60年代末-现在)

2、,数据管理技术的发展动力 应用需求的推动 计算机硬件的发展 计算机软件的发展,人工管理 时期 40年代中-50年代中产生的背景 应用需求 科学计算 硬件水平 无直接存取存储设备 软件水平 没有操作系统 处理方式 批处理,特点 数据的管理者：应用程序，数据不保存。 数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：无共享、冗余度极大 数据的独立性：不独立，完全依赖于程序 数据的结构化：无结构 数据控制能力：应用程序自己控制,文件系统阶段时期 50年代末-60年代中产生的背景 应用需求 科学计算、管理 硬件水平 磁盘、磁鼓 软件水平 有文件系统 处理方式 联机实时处理、批处理,特点 数据的管理者：文件

3、系统，数据可长期保存 数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：共享性差、冗余度大 数据的结构化：记录内有结构,整体无结构 数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必须修改应用程序 数据控制能力：应用程序自己控制,数据库系统阶段时期 60年代末以来产生的背景 应用背景 大规模管理 硬件背景 大容量磁盘 软件背景 有数据库管理系统 处理方式 联机实时处理,分布处理,批处理,特点 数据的管理者：DBMS 数据面向的对象：现实世界 数据的共享程度：共享性高 数据的独立性：高度的物理独立性和一定的逻辑独立性 数据的结构化：整体结构化 数据控制能力：由DBMS统一管理和控制,独立性,物理独立性指用

4、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。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。 逻辑独立性指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。,数据结构化,数据库中实现的是数据的真正结构化，数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释，数据可以变长，数据的最小存取单位是数据项。,DBMS对数据的控制功能,数据的安全性（Security）保护 使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据，保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。数据的完整性（Integrity）检查 将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。,并发（C

5、oncurrency）控制 对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。数据库恢复（Recovery） 将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。,1.1.2 四个基本概念,数据(Data)数据(Data)是数据库中存储的基本对象数据的定义 描述事物的符号记录数据的种类 文字、图形、图象、声音数据的特点 数据与其语义是不可分的,数据举例 学生档案中的学生记录 （李明，男，1972，江苏，计算机系，1990） 数据的形式不能完全表达其内容 数据的解释 语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间 解释：李明是个大学生，1972年出生，江苏人，1990年考入计算机

6、系,数据库（DataBase，DB）人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后，应将其保存起来以供进一步加工处理，进一步抽取有用信息。数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合。,数据库的特征 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,数据库管理系统数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。通过它人们可以科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据库中的数据。DBMS的主要功能数据定义功能提供数据定义语言(DDL)

7、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)操纵数据实现对数据库的基本操作(查询、插入、删除和修改)数据库的运行管理保证数据的安全性、完整性，多用户对数据的并发使用，发生故障后的系统恢复。数据库的建立和维护功能(实用程序)数据库数据批量装载，数据库转储，介质故障恢复，数据库的重组织，性能监视等,数据库系统（DataBase System，DBS）数据库系统（Database System，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。它由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员（和用户）构成。,

8、1.1.3 数据库的应用,数据库应用非常广泛，以下是一些具有代表性的应用： 银行业：用于存储客户的信息、帐户、贷款以及银行的交易记录。 航空业：用于存储订票和航班的信息。 大 学：用于存储学生的信息、课程和成绩等信息。 信用卡交易：用于记录信用卡消费的情况和产生每月清单。 电信业：用于存储通话记录，产生每月帐单，维护预付电话卡的余额和存储通信网络的信息。 金融业：用于存储股票、债券等金融票据的持有、出售和买入的信息。 销售业：用于存储客户信息，产品和购买的信息。 制造业：用于管理供应链，跟踪工厂种产品的产量、仓库（或商店）中的产品的详细清单以及产品的订单。 人力资源：用于存储员工、工资、所得税

9、和津贴的信息，以及产生工资单。,1.2 数据描述,在使用计算机对数据库中的数据进行处理，首先要解决一个重要的问题，即如何将现实世界中对事物的描述转换成能够被计算机识别并处理的信息世界中数据的表示，本节将从三个方面对数据转换过程中的几个基本概念进行解释。,1.2.1 现实世界的信息表示,实体（Entity）客观存在并可相互区别的事物称为实体。实体可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念或联系，例如，一个职工、一个学生、一个部门、老师与系的工作关系等。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刻画，例如学生实体可以由学号、姓名、性别、出生年份、系、入学时间

10、等属性组成。Example：（94002268，张山，男，1976，计算机系，1994）表征了一个学生。,实体和属性的型与值实体和属性有型与值之分，型是结构，具有相同属性的实体，称它们具有相同的实体型，但是不同的个体有着不同的属性内容，由具体属性值组组成的实体，称实体值。类似地，属性也有型、值之分。,码（Key）唯一标识实体的属性集称为码。例如身份证号。域（Domain）属性的取值范围称为属性的域，例如性别的域为（男，女）。实体集（Entity Set）同型实体的集合称为实体集，例如全体学生就是一个实体集。联系（Relationship）在现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的，这些联系在

11、信息世界中反映为实体（型）内部的联系和实体（型）之间的联系。,1.2.2 信息世界的数据描述,字段（Field）标记实体属性的命名单位称为字段，或数据项，它是可以命名的最小信息单位。记录（Record）字段的有序集合称为记录，一般情况下，一个记录描述一个实体。文件（File）同类记录的集合称为文件，文件用来描述实体集。关键码（Key）能惟一标识文件中每个记录的字段或若干字段的集合称为关键码，又称主码。,1.2.3 数据联系的描述,实体间的联系一般存在两类联系：一类是实体之间的联系，另一类是实体内部的联系。 1、实体之间的联系方式两个实体之间的联系可以分为三类：a.一对一联系（1：1）如果对于实

12、体集A中的每一个实体，实体集B中至多有一个（也可以没有）实体与之联系，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一联系，记为1：1。,Eg,班级与班长之间的联系： 一个班级只有一个正班长 一个班长只在一个班中任职,b.一对多联系（1：n）如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，则称实体集A与实体集B有一对多联系，记为1:n。c.多对多联系（m：n）如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实体（m0）与之联系，则称实体

13、集A与实体B具有多对多联系，记为m:n。,Eg,班级与学生之间的联系： 一个班级中有若干名学生， 每个学生只在一个班级中学习,Eg,课程与学生之间的联系： 一门课程同时有若干个学生选修 一个学生可以同时选修多门课程,2、同一实体集内实体间的联系同一个实体集内的各实体之间也可以存在一对一、一对多、多对多的联系。例如职工实体集内部具有领导与被领导的联系，即某一职工（干部）“领导”若干名职工，而一个职工仅被另外一个职工直接领导，因此这是一对多的联系，如下图所示。,职工,领导,1,n,1.3 数据模型,在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的

14、模拟。数据模型应满足三方面要求：能比较真实地模拟现实世界、容易为人所理解、便于在计算机上实现。数据模型分成两个不同的层次： (1) 概念模型：也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模。 (2) 数据模型：主要包括网状模型、层次模型、关系模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模。,1.3.1 数据库的三级结构,从现实世界的信息到数据库存储的数据以及用户使用的数据是一个逐步抽象的过程，在数据抽象的过程中，我们使用到四种数据模型：概念模型：用来表达用户需求观点的数据库全局逻辑结构的模型。逻辑模型：用来表达计算机实现观点的数据库全局逻辑结构的模型。外部模型：用来表达用户使用观点的数据库局部逻辑

15、结构的模型。内部模型：用来表达数据库物理结构的模型。,后面三种模型我们有时又把它们称为外模式、模式和内模式。,概念模型,1.3.2 数据抽象过程,客观对象的抽象过程-两步抽象： （1）现实世界中的客观对象抽象为概念模型； （2）把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。,1.3.3 概念模型的特点及设计,概念模型的用途 概念模型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

16、解。,概念模型的设计概念模型的表示方法很多，其中最著名的是实体联系方法(E-R方法)，即用E-R图来描述现实世界的概念模型，E-R方法也称为E-R模型。实体型 用矩形表示，矩形框内写明实体名。,学生,教师,属性 用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来,联系 联系本身：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1:1、1:n或m:n） 联系的属性：联系本身也是一种实体型，也可以有属性。如果一个联系具有属性，则这些属性也要用无向边与该联系连接起来。,Example：工厂物资管理的概念模型物资管理涉及的实体有： 仓库 属性有仓库号、面积、电话号码。 零件 属性有零件号、名称、规格、单价、描述。 供应商 属性有供应商号、姓名、地址、电话号码、帐号。 项目 属性有项目号、预算、开工日期 职工 属性有职工号、姓名、年龄、职称。实体及其属性图如下所示：,