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1、SQL SERVER 2005 数据库实用教程,知识目标,了解数据库系统的基本概念 了解关系数据模型和DBMS 掌握实体-关系模型的概念 掌握关系规范化的使用,技能目标,掌握E-R图的绘制 能够把E-R图转换为关系数据模型,1.1 数据库基础 1.2 关系数据模型 1.3 关系数据库 1.4 实训 数据库设计基础,1.1 数据库基础 数据库技术是数据管理的技术，是计算机科学与技术的重要分支，是信息系统的核心和基础。当今社会上各种各样的信息系统都是以数据库为基础，对信息进行处理和应用的系统。数据库能借助计算机保存和管理大量的复杂的数据，快速而有效地为不同的用户和各种应用程序提供需要的数据，以便人
2、们能更方便、更充分地利用这些宝贵的资源。,1.1.1 数据库的基本概念 1数据（Data） 数据是描述客观事物的符号记录，可以是数字、文字、图形、图像、声音、语言等，经过数字化后存入计算机。 2数据库（DataBase，简称DB） 数据库是长期保存在计算机外存上的、有结构的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型描述、组织和储存，具有很小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，可为不同的用户共享。,3数据库管理系统 (DataBase Management System，简称DBMS) 数据库管理系统（DBMS）是指数据库系统中对数据库进行管理的软件系统。它是数据库系统的核心组成部分，
3、数据库的一切操作，如查询、更新、插入、删除以及各种控制，都是通过DBMS进行的。如：Visual FoxPro、SQL Server 2005、Sybase等。 数据库管理系统是数据库系统的核心，其主要工作就是管理数据库，为用户或应用程序提供访问数据库的方法。,4数据库系统（DataBase System，简称DBS） 数据库系统（DataBase System，简称DBS）就是引入数据库技术，有组织地、动态地储存大量关联数据，方便用户访问的计算机系统。 5数据库系统管理员（DataBase Administrator，简称DBA） 数据库系统管理员是负责数据库的建立、使用和维护的专门的人员。
4、用户使用数据库是目的，数据库管理系统是帮助用户达到这一目的的工具和手段。,1.1.2 数据库系统 1数据库系统的概念 数据库系统（DataBase System，简称DBS）是由数据库、数据库管理系统、应用程序、数据库管理员、用户等构成的人机系统。数据库系统并不单指数据库和数据库管理系统，而是指带有数据库的整个计算机系统。 数据库系统的个体含义是指一个具体的数据库管理系统软件和用它建立起来的数据库；它的学科含义是指研究、开发、建立、维护和应用数据库系统所涉及的理论、方法、技术。,数据库系统是软件研究领域的一个重要分支，涉及计算机应用、软件和理论三个方面。 数据库系统的发展主要以数据模型和DBM
5、S的发展为标志。第一代数据库系统是指层次和网状数据库系统。第二代数据库系统是指关系数据库系统。目前正在研究的新一代数据库系统是数据库技术与面向对象、人工智能、并行计算、网络等结合的产物。其代表是面向对象数据库系统和演绎数据库系统。 2数据库系统组成 数据库系统包括计算机、数据库、操作系统、数据库管理系统、数据库开发工具、应用系统、数据库管理员和用,户。概括来说，数据库系统主要由硬件、数据、软件和用户四部分构成。 数据：数据是数据库系统中存储的信息。 硬件：硬件是数据库系统的物理支撑。 软件：包括系统软件与应用软件，其中系统软件包括操作系统及负责对数据库的运行进行控制和管理的核心软件数据库管理系
6、统；而应用软件是在DBMS的基础上由用户根据实际需要自行开发的应用程序。 用户：指使用数据库的人员。在数据库系统中主要由终端用户、应用程序员和数据库管理员三类用户组成。,数据库系统的组成结构如图1-1所示。 图1-1 数据库系统结构图,1.2 关系数据模型 1.2.1 概念模型 数据库系统中，把现实世界的事物抽象转化为机器世界的数据库的过程就是数据建模的过程。在这个过程中，信息要经过3个范畴，进行两个转换过程，如图1-2所示。图中信息的两个转换过程通过两类不同的数据模型实现，分别是概念模型和实施模型，即数据建模过程中数据模型的两个级别或层次。,图1-2 数据模型的两个级别 概念模型是现实世界到
7、机器世界的一个中间层次。是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言。因此，它应具有：较强的语义表达能力、简单、清晰，易于用户理解等特点。 1概念模型涉及的基本概念 （1）实体（Entity） 客观存在的并可相互区别的事物称为实体。可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念或联系。,（2）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。如“学生”实体可以由学号、姓名、性别、出生年月等属性组成。 （3）码（Key）唯一标识实体的属性集称为码。例如学号是学生实体的码。 （4）域（Domain）属性的取值范围称之为该属性的域。例如学生实体的性别的域为（男，女），年
8、龄的域为小于38岁等等。 （5）实体型（Entity Type）用实体名及其属性名集合来抽象和刻划的同类实体，称为实体型。 例如：学生（学号，姓名，性别，出生年月，系别， 入学时间）就是一个实体型。,（6）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。 （7）联系（Relationship）实体内部的联系：指实体的各属性之间的联系。实体之间的联系：指不同实体集之间的联系。 一对一的联系（1:1）如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多有一个实体与之联系，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。 一对多联系（1:N）如果对于实体集
9、A中的每一个实体，实体集B中有n(n0)个实体与之联系，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。, 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(n0)个实体与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有m(m0)个实体与之联系，则称实体集A与实体集B具有多对多联系，记为 M:N。 2概念模型的表示方法E-R 图 概念模型是对信息世界建模，所以概念模型应该方便、准确地表示出信息世界中常用概念。概念模型的表示方法很多，其中最常用、最著名的是“实体联系方法（Entity-Relations
10、hip Approach）”，简称E-R方法。E-R方法是用E-R 图来描述现实世界的概念模型，也称为,E-R模型。实体联系方法是抽象和描述现实世界的有力工具。用E-R图表示的概念模型独立于具体的DBMS所支持的数据模型，它是各种数据模型的共同基础，因而比数据模型更一般、更抽象、更接近现实世界。E-R图的结构及组成如图1-3所示，在E-R图中，有4个基本的成分，分别如下： 矩形框，表示实体类型（考虑问题的对象）。 菱形框，表示联系类型（实体间的联系）。 椭圆形框，表示实体类型和联系类型的属性。 连线，实体与属性之间，联系与属性之间用直线连接。,图1-3 E-R图的组成及结构,用E-R图来表示两
11、个实体型之间的三类联系，如图1-4所示。 图1-4 实体型之间联系的E-R图,需要注意的是，在E-R图中，联系本身也是一种实体类型，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。例如，图1-5是学籍管理系统中学生、课程、教师实体以及它们之间的联系的E-R图表示结果。 注意：E-R图中可以使用带有下划线的属性。此时，带有下划线的属性表示该实体的码。作为实体的码的属性应确保唯一性，它们应该是那些能够唯一识别实体的属性。 实体的码不一定是单个属性，也可以是某几个属性的组合。,图1-5 学籍管理系统的E-R图,1.2.2 关系数据模型 概念模型是对现实世界的数据描述，这种
12、数据模型最终是要经过再抽象，转换成计算机能实现的数据模型，即需要将概念模型中所描述的实体及实体之间的联系转换成表示数据及数据之间的逻辑联系的结构形式。这种对现实世界的第二次抽象是直接面向数据库的逻辑结构，因此成为逻辑结构模型，简称逻辑模型。在几十年的数据库发展史中，出现了三种重要的逻辑数据模型： 层次模型：用树型结构来表示实体及实体间的联系，如早期的IMS系统。 网状模型：用网状结构来表示实体及实体间的联系，如DBTG系统。, 关系模型：用一组二维表表示实体及实体间的关系，如Microsoft Access。 在这三种数据模型中，前两种现在已经很少见到了，目前应用最广泛的是关系数据模型。自20
13、世纪80年代以来，软件开发商提供的数据库管理系统几乎都是支持关系模型的。 关系数据模型采用二维表来表示，简称表。二维表由表框架（Frame）及表的元组（Tuple）组成。表框架由n个命名的属性（Attribute）组成，n称为属性元数（Arity）。每个属性有一个取值范围称为值域（Domain）。表框架对应了关系的模式。 在表框架中按行存放数据，每一行数据称为一个元组。实际上，一个元组是由n个元组分量所组成，每个元组分量是表框架中每个属性的投影值。一个表框架可以存,存放m个元组， m称为表的基数（Cardinality）。 一个n元表框架及框架内m个元组构成了一个完整的二维表。尽管关系与传统的
14、二维表格数据文件具有类似之处，但是它们又有区别，严格地说，关系是一种规范化的二维表格，具有如下性质： （1）属性值具有原子性，不可分解。 （2）没有重复的元组。 （3）理论上没有行序，但是有时使用时可以有行序。 在关系数据库中，关键码（简称键）是关系模型的一个重要概念，是用来标识行（元组）的一个或几个列（属性）。如果键是唯一的属性，则称为唯一键；反之由多个 属性组成，则称为复合键。,键的主要类型如下： 候选键 如果一个属性集能唯一标识元组，且又不含有多余的属性，那么这个属性集称为关系的候选键。 主键 如果一个关系中有多个候选键，则选择其中的一个键为关系的主键。用主键可以实现关系定义中“表中任意
15、两行（元组）不能相同”的约束。 外键 如果一个关系R中包含另一个关系S的主键所对应的属,性组F，则称此属性组F为关系R的外键，并称关系S为参照关系，关系R是依赖关系。为了表示关联，可以将一个关系的主键作为属性放入另外一个关系中，第二个关系中的那些属性就称为外键。 当出现外键时，主键与外键的列名称可以是不同的。但必须要求它们的值集相同。 1.2.3 关系模型的规范化 1关系的定义和表示方式 所谓关系，就是一张二维表，通常将一个没有重复行、重复列的二维表看成一个关系，每个关系都有一个关,系名。例如在本教材的实训项目“学生图书管理系统”中给 出了有关学生信息（S）二维表的一个实例如表1-1所示。 表
16、1-1 学生信息,我们也可以使用实体和属性来描述一个关系，这种描述称为关系模式。例如上例可以使用如下形式描述“学生信息”表的关系模式： 学生信息（借书证号，学号，姓名，性别，班级，电话，借书册数），其中借书证号是主键。 2关系的规范化 关系模型原理的核心内容就是规范化概念，规范化是把数据库组织成在保持存储数据完整性的同时最小化冗余数据的结构的过程。规范化的数据库必须符合关系模型的范式规则。范式可以防止在使用数据库时出现不一致的数据，并防止数据丢失。在关系数据库中的每个关系都需要,进行规范化，使之达到一定的规范化程度，从而提高数据的结构化、共享性、一致性和可操作性。关系模型的范式有第一范式、第二范式、第三范式和BCNF范式等多种。在这些定义中，高级范式根据定义属于所有低级的范式。第三范式中的关系属于第二范式，第二范式中的关系属于第一范式。 下面我们简单介绍关系规范化的过程。 （1）第一范式 如果关系模式R中的所有属性值都是不可再分解的原子值，那么就称此关系R是第
