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1、任务一 设计数据库,机械工业出版社,任 务 单,任务一 设计数据库,1.1 数据库基本概念 1.2 建立E-R概念模型 1.3 建立数据模型 1.4 基本关系运算 1.5 关系的规范化,教学目的： （1）理解数据库系统中的基本概念。 （2）掌握数据库的E-R概念模型和关系数据模型。 （3）掌握关系运算、关系的完整性规则及规范化。 重点与难点： （1）E-R概念模型和关系数据模型。 （2）关系运算及关系的规范化 。 学 时： 4 课时,任务一 设计数据库,1.1 数据库基本概念,1.1.1 数据库系统 1、数据：是指使用符号记录下来的、可以识别的信息。 数据是数据库中存储的基本对象。 数据是描述
2、事物的符号记录。描述事物的符号可以是数字，也可以是文字、图形、图像、声音、语言等。 数据处理：对数据进行收集、整理、存储、传播、检查、分类或计算的过程。 信息=数据+数据处理,2. 数据库（Data Base，简称DB),简单地说：数据库就是存放数据的仓库 定义：长期存储在计算机内，有组织的、可共享的数据集合。 数据库中的数据与应用彼此独立，按一定的组织方式存储在一起、彼此相互关联，具有较小的冗余度、能够被多个用户共享。,3. 数据库管理系统,数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的数据管理软件，功能如下： （1）数据定义功能 Data Definition Language（DDL） （2）
3、数据操纵功能 Data Manipulation Language （ DML) （3）数据运行控制功能,Data Base Management System，简称DBMS,4. 数据库系统（Data Base System),数据库系统是一个基于数据库的计算机应用系统，是把有关计算机硬件、软件、数据和人员组合起来为用户提供信息服务的系统，因此数据库系统是由计算机系统、数据库、数据库管理系统（及开发工具）、应用系统、数据库管理员（Data Base Administrator，简称DBA）和用户组成的具有高度组织性的总体 。,数据库管理员(DBA),专业用户,最终用户,数据库应用系统,应用系
4、统开发工具,数据库管理系统,操作系统,硬件,1.1.2 数据库系统的特点,数据共享 数据共享是指多个用户或应用程序可以同时访问同一个数据库中的数据而不相互影响。 数据冗余度低 数据库从全局观念来组织和存储数据，数据已经根据特定的数据模型结构化，数据库用户的逻辑数据文件和具体的物理数据文件不必一一对应，从而有效地节省了存储资源，减少了数据冗余，增强了数据的一致性。,3.数据的独立性高,数据与应用程序之间彼此独立，它们之间不存在相互依赖的关系。 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的数据是相互独立的。应用程序要处理的只是数据的逻辑结构，这样当数据的物理存储格式和组织方法改变了，而应
5、用程序却不用改变。 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（如数据定义的修改、数据间联系的变更等）改变了，用户程序也可以不变。,4. 增强了数据安全性和完整性保护,安全保密机制，保证没有授权的用户不能进入系统或不能访问数据。 数据完整性检查机制，避免不合法的数据进入数据库中，确保数据库数据的正确性、有效性和相容性。 数据恢复措施，确保当数据库遭到破坏时能及时恢复。,应用程序与数据库之间的关系:,应用程序1,应用程序2,应用程序n,DBMS,DB,1.2 建立E-R模型,数据的转换,现实世界,概念模型 信息世界,数据模型 机器世界,抽象,抽象,概念模型用于信息
6、世界的建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，是数据库设计人员进行数据库设计的有力工具，也是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言。 （1）应具有较强的语义表达能力； （2）应简单、清晰，用户易于理解。 实体-联系方法（Entity-Relationship Aprroach),也称E-R概念模型。,模型是现实世界的模拟和抽象,概念模型,概念模型用于信息世界的建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，是数据库设计人员进行数据库设计的有力工具，也是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言。 概念模型一方面应该具有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 概念模型应该简单、清晰，用
7、户易于理解。 实体一联系方法（Entity-Relationship Aprroach)。该方法用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。,1.2.1 实体（Entity),实体是现实世界中任何可区分、可识别的事物。,实体,人，如教师、学生等。 物，如商品、书等。 抽象的事件，如演出、足球赛等。 事物之间的具体联系，如学生选课、客户订货。,可触及的客观对象,1.2.2 属性（Attribute),属性是实体所具有的特性，通过属性对实体进行刻画。 实体是由属性组成的。,“1、牛奶、饮料、佳佳乐、19.2”,“商品”,实体,商品名称,商品编号,供应商,商品类别,单价,属性,1
8、.2.2 属性（Attribute),1实体型和实体值 实体型：具有类似性质的实体集合。 用实体名及其属性的集合来描述。 例如：“商品”的实体型为“商品（商品编号、商品名称、商品类别、供应商、单价）” 实体值 不同的个体有不同的属性内容（属性值）。 实体值是属性值的集合。 一个实体型对应若干该型的值，这些不同值的实体构成该实体型的实体集。,1.2.2 属性（Attribute),2属性型和属性值 属性型就是属性名及其取值类型 属性值就是属性在其值域中所取的具体值。,字符类型,“牛奶”,属性型,属性值,商品名称,?,?,“1、牛奶、饮料、佳佳乐、19.2”,1.2.2 属性（Attribute)
9、,3键 一个实体本身具有许多属性 能够惟一标识实体的属性称为该实体的键（或称码）,学生,商品,?,1.2.3 联系（Relationship),1. 一对一联系（1：1） A中至多有一个实体与B中的一个实体有联系，B中也一样，则称A和B之间存在一对一联系，记作1：1。,学生,座位,1：1,2. 一对多联系（1：n） A中的一个实体与B中的若干个实体有联系，而B中的每一个实体只与A中的一个实体相联系。,1.2.3 联系（Relationship),班主任,学生,1：n,3. 多对多联系（m:n） A中的一个实体与B中的若干个实体有联系，B中也一样。,1.2.3 联系（Relationship),
10、课程,学生,m：n,1.2.4 E-R模型,1概念模型的表示方法 E-R图是抽象描述现实世界的有力工具 E-R图通过画图将实体以及实体间的联系刻画出来，为客观事物建立概念模型。,1.2.4 E-R模型,2E-R模型的绘制 1）用长方形表示实体。 2）用椭圆形表示实体的属性。 3）用菱形表示实体之间的联系。 4）若实体的属性太多，可在E-R图中只画出实体之间的联系。,教学管理系统,假设该教学管理系统所涉及的实体有： 教师。属性有教师号、姓名、性别、年龄、职称、专业，其中教师号是键。 学生。属性有学号、姓名、性别、年龄、籍贯、专业，其中学号是键。 课程。属性有课程号、课程名、学时数、学分、教材，其
11、中课程号是键。,E-R模型中实体及属性的表示,假设这些实体之间存在如下联系：,一个教师可以讲授多门课程，一门课程可以被多位教师讲授，即教师和课程之间是多对多的联系。 一个学生可以选修多门课程，一门课程可以被多位学生选修，即学生和课程之间是多对多的联系。 在某个时间和地点，一位教师可指导多位学生，但每个学生在某个时间和地点只能被一位教师指导，即教师和学生之间是一对多的联系。,教学管理E-R图,学生,学号,姓名,性别,年龄,籍贯,专业,教师,教师号,姓名,性别,年龄,职称,专业,课程,课程号,课程名,学时数,学分,教材,指导,授课,选课,时间,地点,成绩,1,n,n,m,m,n,实体-联系E-R图
12、,n,制作E-R图注意事项,注 意： 在制作实体联系模型时，应注意： （1）实体联系模型要全面正确地刻画客观事物，要清楚明了，易于理解。 （2）实体中键的选择应注意确保惟一性，即作为键的属性确实应该是那些能够惟一识别实体的属性键。不一定必须是单个属性，也可以是某几个属性的组合。 （3）实体间的联系常常通过实体中某些属性值的关系来表达，因此在选择组成实体的属性时，应考虑如何实现实体间的联系。 （4）有些属性是通过实体间的联系反映出来的，如选课中的分数属性，对这些属性应特别注意，因为它们经常是在将概念模型向数据模型转换时的重要数据项。 （5）现实中，联系可能存在于多个实体之间，实体之间可能有多种联
13、系，此时，实体与它自己的某个子集之间也构成某种联系。,1. 3 建立数据模型,数据模型是对客观事物及其联系的数据描述，是对数据库中数据逻辑结构的描述，是把信息世界数据抽象为机器世界数据。 类型：关系模型 层次模型 网状模型 面向对象模型,用二维表结构表示实体以及实体之间的联系的数据模型。在用户看来就是一个二维表格。操作的对象和操作结果都是二维表。,1.3.1 关系数据模型的基本概念,表1-1 学生表,（1）关系（Relation） 一个关系就是一张二维表，每个关系都是一个关系名。 （2）元组（Tuple） 二维表中的行称为元组，每一行是一个元组。元组对应存储文件中的一个记录 （3）属性（Att
14、ribute) 二维表的列称为属性，每个属性都有一个属性名，且各属性不能重名，各个属性的具体值称为属性值。每个属性有一定的取值范围，称为值域。,1.3.1 关系数据模型的基本概念,（5）关系模式（Relation Mode）：对关系的信息结构及语义限制的描述称为关系模式，用关系名和包含的属性名的集合表示。如学生表的关系模式是：学生（学号，姓名，年龄，系编号） 关系模式是对关系结构的定义，是对关系“型”的描述 关系是二维表格，是对“值”的描述。 （6）关键字或码（Key）:能惟一标识元组的属性或属性组合的关键字或码。在一个关系中，关键字的值不能为空。 （7）候选关键字或候选码（Candidate
15、 Key）：在一个关系中，存在多个属性（或属性组合）都能用来惟一标识该关系中的元组，这些属性（属性组合）都称为该关系的候选关键字或候选码。,1.3.1 关系数据模型的基本概念,（8）主关键字或主码（Primary Key)：在一个关系的若干候选关键字中，被指定作为关键字。 （9）非主属性或非码属性（Non Primary Key)：在一个关系中，不组成码的属性。 （10）外部关键字或外码（Foreign Key）：一个关系的某个属性是另一个关系的关键字。它是表与表的纽带。 （11）主表和从表：是指通过外码相关联的表，以外码作为主码的表叫主表，外码所在的表叫从表。,1.3.2 关系的基本特点,1
16、）每一个关系仅有一种记录类型（关系模式）。 2）不能表中套表。 3）在同一个关系中，不能出现相同的属性名。 4）在同一个关系中，不能出现完全相同的元组。 5）在一个关系中，元组的位置无关紧要。 6）在一个关系中，属性的次序无关紧要。,1.3.3 E-R图转化为表,将E-R图转化为表的原则： 1）每个实体转换为一个关系，其属性包含对应实体的全部属性，关键字是关系的关键字。 2）每个联系转换成一个关系，其属性包含以下部分：一是联系本身的属性；二是与联系有关的实体的主关键字。,若联系为11，则每个实体的关键字均可作为该关系的关键字。 若联系为1n，关系的关键字是n端实体的关键字。 若联系为mn，关系的关键字是各个实体的关键字。,1、将教师部分实体转化,1.3.3 E-R图转化为表,2、课程实体转化为表,1.3.3 E-R图转化为表,3、学生部分实体转化为表,1
