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1、Access数据库程序设计,北华大学信息技术学院,掌握数据库系统的基本概念和理论 理解数据库的体系结构 理解各种数据模型的特点 了解关系、关系规范化基本概念和理论 掌握数据库设计方法与步骤 掌握数据库应用系统开发技术,本章要点,授课 （课堂讲授式、讨论式） 上机 （验证与实践，完成上机指导中练习） 网络教学平台 （下载教学资源、提交课堂及课后作业） 业余上机 （课后复习、完成课后作业）,学习方式,第1章 数据库基础理论,1.1 数据与信息 1.2 数据处理 1.3 元数据 1.4 数据库的体系结构 1.5 数据模型 1.6 关系数据库及其设计 1.7 数据库系统开发的步骤,本章要点,掌握数据库
2、最常用的术语和基本概念。 理解数据库的三级模式结构及二级映射。 明确常用数据模型组成要素，最常用的数据模型的区别及优缺点。 了解关系模型的组成及基本的关系运算。 了解关系数据库的完整性设计和规范化设 计。,1.信息（Information） 信息可定义为人们对于客观事物属性和运动状态的反映。 它所反映的是关于某一客观系统中，某一事物的存在方式或某一时刻的运动状态。 2.数据(Data) 数据是描述事物的符号记录，是信息的载体。 数据表现信息的形式是多种多样的，不仅有数字、文字符号，还可以有图形、图像和声音等。,1.1 信息与数据,1.2.1 数据处理概念 数据处理也称为信息处理。所谓数据处理，
3、实际上就是利用计算机技术对各种类型的数据进行处理。它包括对数据的采集、整理、存储、分类、排序、检索、维护、加工、统计和传输等一系列操作过程。 数据处理的目的是从大量原始的数据中获得人们所需要的资料并提取有用的数据成分，作为行为和决策的依据。数据处理的核心是数据管理。数据管理经历了人工管理、文件系统和数据库系统3个阶段。,1.2 数据处理,1.2.2 数据处理发展过程 应用计算机辅助管理数据经历了人工管理、文件系统管理和数据库系统管理三个发展阶段： 1、人工处理阶段 2、文件系统阶段 3、数据库系统管理阶段,1.2 数据处理,1.2.3 数据库系统的组成 数据库系统是采用数据库技术的计算机系统，
4、主要由数据库、数据库管理系统和数据库应用系统三部分构成的运行实体。其中，数据库管理系统是数据库系统设计的核心部分。 1、数据库 数据库(database system,DBS)是以一定的组织方式将相关的数据组织在一起，存放在计算机存储器上形成的，能为多个用户共享、且与应用程序彼此独立的一组相关数据的集合。,1.2 数据处理,1.2.3 数据库系统的组成 2、数据库管理系统 从信息处理的理论角度讲，如果把利用数据库进行信息处理的工作过程，或把掌握、管理和操作数据库的数据资源的方法看作是一个系统的话，则称这个系统为数据库管理系统(database management system,DBMS)。
5、数据库管理系统通常由三个部分组成：数据描述语言(data description language,DDL)及其编译程序、数据操纵语言(data manipulation language,DML)或查询语言及其编译或解释程序、数据库管理例行程序。,1.2 数据处理,1.2.3 数据库系统的组成 3、数据库应用系统 数据库应用系统(database application systems)是指在数据库管理系统的基础上由用户根据自己的实际需要自行开发的应用程序。开发中要使用某种高级语言及其编译系统及其应用开发工具等软件。,1.2 数据处理,1.2.4 现代数据管理的需求 从对信息的处理和运用手段
6、上看，企业对数据管理的需求和数据管理追求的终极目标大致可划分为四个层次： 1、信息手工地进入计算机，再让信息自动地输出，而信息的传递基本是人工的； 2、计算机相互间可以连接起来，并通过机器完成信息的传递； 3、把本企业的办公自动化的内容嵌入到网络上，利用网络实现信息的交换； 4、真正把计算机嵌入到业务流程中，完成交易处理和开发或商业信息处理。,1.2 数据处理,1.3 元数据,元数据指的是伴随数据或者超越数据之上的某种东西，没有高质量的元数据，就不能进行有用的分析。 以表为例，元数据指的是对数据进行的各种说明、约束规则、数据的结构特点等内容，即字段属性、数据库字典以及表的结构。 元数据超出了单
7、个数据项，提供数据所在的上下文环境。这种上下文环境可以从数据的静态或结构特征扩展到动态的或者运行的特征。,1.4 数据库的体系结构,1.4.1 数据库的三级模式结构 数据库的三级模式结构是指模式、外模式和内模式。 (1)、模式 模式也称为逻辑模式或概念模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征描述，是所有用户的公共数据视图。一个数据库只有一个模式，处于三级结构中的中间层。,1.4 数据库的体系结构,数据库的三级模式结构是指模式、外模式和内模式。 (2)、外模式 外模式也称用户模式，是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与
8、某一应用有关的数据的逻辑表示。 外模式是模式的子集，一个数据库可以有多个外模式。 (3)、内模式 内模式也称存储模式，一个数据库只有一个内模式。它是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方法。,1.4 数据库的体系结构,1.4.2 三级模式之间的映射 (1) 外模式/模式映射 同一个模式可以有任意个外模式。对于每一个外模式， 数据库系统都有一个外模式/模式映射。当模式改变时，各个外模式/模式映射要做相应的改变，可以使外模式保持不变。这样依据外模式编写的应用程序就不用修改，保证了数据与程序的逻辑独立性。,1.4 数据库的体系结构,1.4.2 三级模式之间的映射 (2) 模式/内模
9、式映射 数据库中只有一个模式和内模式，所以模式/内模式映射是唯一的，它定义了数据库的全局结构与存储结构之间的对应关系。当数据库的存储结构改变时，模式/内模式进行相应的改变，可以使模式保持不变，应用程序相应地不变。这样可以保证数据与程序的物理独立性。,模型是现实世界特征的模拟和抽象。 数据模型是现实世界数据特征的抽象。 数据库要反映某个企业、组织或部门的数据的综合，即数据本身内容和数据之间的联系。 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。即数据模型就是现实世界的模拟。 根据模型应用的不同目的，我们将其划分为：概念模型按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据设计；
10、数据模型按计算机系统的观点对数据建模，主要用于DBMS的实现。,1.5 数据模型,1.5.1 概念数据模型 概念模型是按用户的观点来对数据和信息建模，是对现实世界的第一层面的抽象和模拟。 概念模型作为概念结构设计阶段的表达工具，是对事物的特征和事物间的联系所做的描述，是对需求分析结果所做的进一步描述。,1.5 概念模型,1、信息世界中的基本概念 (1)实体 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。 (2)属性 实体所具有的某一特性称为属性。 (3)码 唯一标识实体的属性或属性集称为码。 (4)域 属性的取值范围称为该属性的域。,1.5 概念模型
11、,1.5 概念模型,(5)实体型 用实体名和属性名的集合来描述同类实体，称为实体型。 (6)实体集 同型实体的集合称为实体集。 (7)联系 联系是两个或两个以上的实体集间的关联关系的描述。,(1)一对一联系（1:1） 实体集A中的一个实体至多与实体集B中的一个实体相对应，反之亦然，则称实体集A与实体集B为一对一的联系，记作1:1。,1.5 概念模型,(2)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中有多个实体与之对应，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对应，则称实体集A与实体B有一对多联系，记为1:n。,1.5 概念模型,(3)多对多联系（m:
12、n） 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有多个实体与之对应，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有多个实体与之对应，则称实体集A与实体B具有多对多联系，记为m:n。,1.5 概念模型,2、实体-联系（Entity-Relationship）方法 实体-联系方法是最广泛使用的概念模型设计方法，该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型。E-R图提供了表示实体型、属性和联系的方法： (1)实体型：用矩形表示，矩形框内写明实体名。 (2)属性：用椭圆形表示，并用连线将其与相应的实体连接起来。 (3)联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用连线分别与有关实体连接起来，同时在连线旁标上
13、联系的类型（1:1、1:n或m:n）。,1.5 概念模型,1.5 数据模型,1.5.2 逻辑数据模型 1.层次模型 层次模型（Hierarchical Model）是数据库系统中最早采用的数据模型，它是通过从属关系结构表示数据间的联系，层次模型是有向“树”结构。 其主要特征如下： 1.有且仅有一个无父 结点的根结点。 2.根结点以外的子结 点，向上有且仅有一 个父结点，向下可有 若干子结点。,1.5 数据模型,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，网状模型是有向“图”结构。 其主要特征如下： 1.允许一个
14、以上的结 点无父结点。 2.一个结点可以有多 于一个的父结点。,1.5 数据模型,3.关系模型 关系模型（Relational Model）的所谓“关系”是有特定含义的。 关系模型的所谓“关系”虽然也适用于这种一般的理解，但同时又特指那种虽具有相关性而非从属性的按照某种平行序列排列的数据集合关系。关系模型是用“二维表”表示事物间的联系。,1.5 数据模型,4.面向对象模型 面向对象模型（Object Oriented Model）最基本的概念是对象（Object）和类（Class）。 在面向对象模型中，对象是指客观的某一事物，其对对象的描述具有整体性、完整性，对象不仅包含描述它的数据，而且还包
15、含对它进行操作的方法的定义，对象的外部特征与行为是封装在一起的。 对象的状态是该对象属性集，对象的行为是在对象状态上操作的方法集。共享同一属性集和方法集的所有对象构成了类。,1.6 关系型数据库及其设计,1970年，E.F.Codd在美国计算机学会会刊上发表了题为“A Relational Model of Data for Shared Data Banks”的论文，开创了数据库系统的新纪元。以后，他连续发表了多篇论文，奠定了关系数据库的理论基础。 关系模型由关系数据结构、关系操作和关系完整性约束三部分组成。,1.6关系型数据库及其设计,1.6.1关系数据库 关系数据库（Relational
16、 DataBase）是若干个关系的集合。也可以说，关系数据库是由若干张二维表组成的。 在关系数据库中，将一个关系视为一张二维表，又称其为数据表。,记录,字段,数据项,1.6 关系型数据库及其设计,1.6.2关系数据库的设计原则,1.6 关系型数据库及其设计,1.6.2关系数据库的总体规划 数据怎样存入数据库中，是数据库设计的首要环节，是应用程序开发的关键。特别是在进行应用程序设计时，创建的数据库如不理想，轻者会大大增加编程和维护程序的难度，重者会使应用程序无法使用。 设计一个组织良好的数据库，不仅能方便的解决应用问题，而且还可以解决一些不可预测的问题，同时还要加快应用系统的开发速度，这就要求数据库中的数据一定要通过相应的约束条件来实现数据规范化。,1.6 关系型数据库及其设计,1.6.4关系模型的规范化 数据规范化（Data Normalization）理论认为，关系数据库中的每一个关系都要满足一定的规范。根据满足规范的条件不同，可以化分为5个等级，分别称为第一范式（1NF），第二范式（2NF），第五范式（5NF），其中，NF是Normal Fo
