C++语言程序设计 课件(VFP-2版) 第1章(数据库基础)

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1、教学辅助课件,数据库应用 Visual FoxPro 程序设计,黄培周 制作,本 章 内 容,1.1 数据库基本概念 1.2 数据模型 1.3 数据库技术的发展,第1章 数据库基础,1.1 数据库基本概念,1信息 信息是事物运动状态和特征的表现形式 。 2数据 数据是指能被计算机识别和处理的物理符号，包括数字、文字、图形、图像、声音、动画和影像等。数据是信息具体化的表示形式。 3数据处理 数据处理是指对数据进行收集、存储、计算、分类、排序和传输等操作。,1.1.1 信息、数据和数据处理,4数据管理 数据管理是数据处理的核心。它主要是指对数据进行分类、排序、编码、存储、检索和维护等操作 。,1.

2、1.2 数据管理技术的发展,随着计算机系统硬件和软件技术的发展，计算机数据管理经历了由低级向高级的发展过程，这一过程一般可以分为3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,数据库系统阶段的数据管理特点： （1）数据结构化 数据库中的数据是有结构的，这种结构决定于数据库所采用的数据模型。数据库不仅反映客观事物本身，而且反映出事物之间的联系。 （2）实现数据共享，减少数据冗余 在数据库系统中，数据已经从应用程序中分离出来供多个应用程序使用，从而实现了数据共享，减少数据冗余，但不是消灭冗余，必要的重复还要保留，以体现数据之间的联系.,（3）数据独立性高 1）数据库的物理独立性：数据

3、库的物理结构改变时，其逻辑结构不变 。 2）程序和数据的逻辑独立性：数据库的逻辑结构改变时，用户的程序不用改变 （4）有统一的数据管理和控制功能,1数据库（DB DataBase） 数据库是存储在计算机中结构化的相关数据的集合。它不仅包含描述事物的数据本身，而且包含数据之间的联系。 在Visual FoxPro中，数据库是存放表（Table）、视图（虚拟表）及其联系的容器。 2数据库管理系统（DBMS） （1）DBMS的概念 数据库管理系统是建立、维护、使用和管理数据库的软件。常用的数据库管理系统有SQL Server，Oracle，DB2等；微型计算机中常用的小型数据库管理系统有Visual

4、 FoxPro，Access等。,1.1.3 数据库系统的基本概念,2）DBMS的功能 数据定义功能 DBMS提供数据定义语言（DDL，Data Definition Language），定义数据库的结构。 数据操纵功能 DBMS提供数据操纵语言（DML，Data Manipulation Language），实现对数据库的操作。基本的数据操作有四种：检索、插入、删除和修改。 数据库运行控制功能 数据库的维护功能 3数据库应用程序 它是为了解决某个实际问题，程序开发人员利用DBMS编写的应用软件。例如财务软件。,4数据库系统（DBS DataBase System） 数据库系统是指引入数据库技

5、术后的计算机系统。它由3个部分组成。数据库系统的核心是数据库管理系统（DBMS）。 计算机硬件系统 操作系统 数据库管理系统（DBMS） 数据库系统 计算机软件系统 数据库（DB） （DBS） 数据库应用程序 其他辅助工具软件 数据库管理员（DBA ） 计算机操作人员 普通用户 5数据库应用系统 安装并运行数据库应用程序的数据库系统称为数据库应用系统。,1.2 数据模型,1现实世界 现实世界是存在于人们大脑映象之外的客观世界，事物及其相互联系处在这个客观世界中。事物可以是实体，比如一个人，一台计算机；也可以是抽象概念，比如某人的爱好和性格等 。 2信息世界 信息世界是对现实世界进行抽象而得到的

6、概念世界，它不是现实世界的简单录像，而是经过选择、命名和分类等抽象过程而产生的概念模型。信息世界是以人的观点来描述和表示客观世界 。 3数据世界 数据世界又称机器世界，数据世界是以机器的观点来描述和表示信息世界，是信息世界在计算机中数字化的表示。,1.2.1 从现实世界到数据世界,三个世界的内容及其联系如图下所示。,1.2.2 数据模型,1数据模型的概念 模型是对客观世界中复杂事物的抽象描述，获取模型的抽象过程叫做建模。 为了对客观世界进行研究，人们通常采用某种抽象模型来描述。在数据库系统中，使用数据的观点来描述客观世界，从而建立数据模型。 数据模型是数据库管理系统中用于提供信息表示和操作手段

7、的形式框架 。,2数据模型的组成 （1）数据结构 数据结构用于描述系统的静态特性，即描述数据本身的内容和特性以及数据之间的联系。 （2）数据操作 数据操作用于描述系统的动态特性，即描述检索操作和更新操作（插入、删除、修改）。 （3）完整性约束 关系完整性是为保证数据库中数据的正确性和相容性，对关系模型提出的某种约束条件或规则。 完整性通常包括实体完整性、域完整性和参照完整性。,数据模型可以分为两个层次：概念模型和数据模型。 1数据模型的概念 概念模型是在信息世界中建立的逻辑模型，它是按人的观点对数据建模。它是从“现实世界（事物，事物属性）”到“信息世界（实体，实体属性）”的第一层次抽象。 在概

8、念模型中事物被抽象为实体、属性和联系。 概念模型涉及到以下几个主要概念 （1）实体 在信息世界中，客观存在并且可以相互区别的事物称为实体。例如，一个学生、一门课程和一场比赛都可以看成实体 。 （2）实体集 同一类实体的集合称为实体集。例如，班级是学生实体的实体集 。,1.2.3 数据模型的层次,（3）属性 描述实体的特征称为实体的属性。 （4）实体型 属性的集合表示一种实体的类型，称为实体型。 （5）联系 实体与实体之间的关系称为联系。 1976年P.P.Chen提出了“实体联系”的方法，即ER图法（EntityRelationship Approach）。目前，ER图法成为描述概念模型常用方

9、法。E-R图使用四种基本图形符号，如下图6所示。,实体之间的联系有如下3种： 1）一对一联系 如果实体集A中的每一个实体至多和实体集B中的一个实体有联系，反之亦然，则称实体集A与B具有一对一联系，记作1：1。例如，“职工”与“工资”之间存在一对一的联系。 2）一对多联系 如果实体集A中的每一个实体和实体集B中的多个实体有联系，反之实体集B中的每一个实体至多只和实体集A中的一个实体有联系，则称实体集A与B具有一对多联系，记作1：m。例如，“班级”与“学生”之间存在一对多的联系。 3）多对多联系 如果实体集A中的每一个实体和实体集B中的多个实体有联系，反之实体集B中的每一个实体也可以和实体集A中的

10、多个实体有联系，则称实体集A与B具有多对多联系，记作m：n。例如，“学生”和“课程”之间存在多对多的联系。,在处理多对多联系时，通常插入一个中间“纽带关系”，将一个“多对多”联系分解为两个“一对多”联系来处理。 2数据模型 数据模型是在计算机中建立的物理模型，它是按数据库管理系统的观点建立实施模型 。 数据模型的分类：层次模型、网状模型、关系模型 。,（1 ） 层次模型 1）层次模型的概念 层次模型用树型结构表示实体以及实体之间的联系，如右图所示。,2层次模型特点 1）实体作为结点被组织成一棵倒置的树（父结点向下可以有若干个子结点，子结点向上只有一个父结点）。 2）只有一个根结点无父结点，其他

11、结点有并且只有一个父结点。 层次模型反映实体之间一对一联系或者一对多联系。 （2）网状模型,1）网状模型的概念 网状模型突破了层次模型的两点限制（只有一个根结点无父结点，其他结点有且只有一个父结点），其结构如右图所示。,2）网状模型的特点 一个结点可以有多于一个的父结点。 允许有一个以上的结点无父结点。 网状模型反映实体之间一对一联系、一对多联系或者多对多联系。 （3）关系模型 1）关系模型的概念 一张二维表就是一个关系。一个关系是在n维空间坐标系中一组坐标点的集合。 在下图所示的职工简况表（Zgjk.dbf）表中，每一列表示n维空间坐标系中一个坐标轴，每一行表示n维空间坐标系中一个坐标点。,

12、2）关系术语 关系：一张二维表就是一个关系。 关系模型：关系模型是对关系的描述，一般表示为： 关系名（属性1，属性2，属性n） 元组：二维表中的一行为一个元组，它对应于实体集中的一个实体。 属性：二维表中的一列为一个属性。 域：属性的取值范围。例如“基本工资”属性的值域为05000，“性别”属性的值域为“男”或“女”。 主键（主码）：能够唯一地标识关系中的一个元组的属性称为主码。例如，“学生”表中的“学号”是主码。主码不允许重复值和空值（NULL）。,外键（外码）：为了建立表与表之间的联系，两个表必须有一个公共属性。例如，在“职工简况”表和“销售”表之间通过公共属性“职工号”建立一对多的联系，

13、这个公共属性“职工号”在“职工简况”表中是主码，“职工号”在“销售”表中是外码。 “信息世界”、“关系”和“表”的术语的比较见下表：,3）关系模型的特点 关系模型的概念单一。即无论是实体还是实体之间的联系都用关系来表示。 关系数据库由若干相互关联的表组成，表与表之间的联系通过实体之间的公共属性实现。 数据存取对用户透明。用户看到的表是一种逻辑结构，用户不必考虑数据的物理存储方式。 关系规范化。在关系模型中，每一个关系都要满足一定的要求（规范条件）。,4）关系的基本性质 在一个关系中，不允许有完全相同的元组。（元组是惟一的） 在一个关系中，不允许有相同的属性名。（属性是惟一的） 在一个关系中元组

14、的顺序无关紧要，即任意交换两个行的位置并不影响整个关系（行的位置可任意）。 在一个关系中属性的顺序无关紧要，即任意交换两个列的位置并不影响整个关系（列的位置可任意） 。 在一个关系中每一列中的属性值（数据项）应取自一个值域。（同一列的数据类型相同）,5）关系运算 选择 选择运算是根据给定的条件，从一个关系中选出若干个元组。被选出的元组组成一个新的关系，这个新的关系是原关系的子集，其关系模型不变。选择运算就是从n维空间的所有点中选出满足给定条件的点。选择是对元组（行）的挑选，选择运算后关系不变。 投影 投影运算是从一个关系中指定若干个属性组成新的关系。投影运算就是将一个维度较高的空间坐标系转变为

15、维度较低的空间坐标系。投影是对属性（列）的指定，投影运算后关系改变了。,联接 联接运算是将两个关系按一定条件组成一个新的关系。联接运算是将两个关系进行笛卡尔相乘而得到的乘积。,小结：选择是对元组（行）的限制；投影是对属性（列）的指定；联接是按一定条件将两个表进行笛卡尔相乘。,1.3 数据库技术的发展,1.3.1 传统数据库技术的发展,11969年，IBM公司开发出层次型、网状型的数据库系统。 21970年，科德（E.F.Codd）创立关系数据库理论基础。 31986年，ANSI通过了关系数据库查询语言SQL的标准。 41970年代以来，开发出来的DBMS有dBase，FoxBase，FoxPr

16、o，Visual FoxPro，Oracle，SQL Server等。 5 微型计算机的小型数据库管理系统的发展如下： dBasedBasedBase FoxBaseFoxPro2.5FoxPro2.6 Visual FoxPro 3.0 5.0 6.0 7.0 目前，介绍Visual FoxPro程序设计的教材多数采用Visual FoxPro 6.0版本。,1.3.2 新一代数据库技术,1分布式数据库 （1）它是数据库技术与计算机网络技术相结合的产物。 （2）它是物理地域上分布、逻辑上统一的数据库系统。 （3）它具有良好的兼容性、可扩充性、适用性。 2面向对象数据库 面向对象数据库系统是数据库技术与面向对象技术相结合的产物。 面向对象的程序设计方法，是以对象为中心，将数据和程序捆绑在一起，封装在对象之中，淡化了解决问题的过