第1讲数据库基础知识讲解课件

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1、网络数据库操作SQLzhouzhets_SQLServer20002010-2011(1)教师：周哲第1页，共44页。考核方式：考核方式：巻试巻试70%+70%+平时成绩（上机实验作业完成情平时成绩（上机实验作业完成情况况+ +出勤）出勤）30%30%理论课时间：理论课时间：7-97-9，11-1911-19周，周三周，周三1212节。节。419419实验课时间：实验课时间：8-98-9，11-1911-19周，周五周，周五5656节，节，518518考试：期末考试时间。考试：期末考试时间。课堂及时做笔记，注意教学过程中的重点知识的掌握。课堂及时做笔记，注意教学过程中的重点知识的掌握。第2页，

2、共44页。第一章第一章 数据库基础数据库基础知识要点：知识要点： 1.1数据库技术概述 1.2数据库的基本概念 1.3数据库系统模型和结构 1.4关系型数据库 第3页，共44页。第一章第一章 数据库基础数据库基础1.1 数据库技术概述数据库技术概述1.数据库技术是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支。 从1946年研制成功第一台“电子数值积分器和计数器”到现在，短短50多年中，计算机技术以迅猛的速度向前发展，计算机已经成为当今世界上最重要、最先进、最广泛的用于计算管理和控制的工具。 人类社会已经进入信息化社会，人们在政治、经济、科学研究、文化教育等各个领域都产生了大量的信息。这些信息需要

3、加工和处理、需要交流和应用。数据库技术数据库技术 2. 数据库技术作为信息技术的一个重要支撑部分，是人们有效地进行数据存储、共享和处理的工具。第4页，共44页。第一章第一章 数据库基础数据库基础1.2 数据库的基本概念数据库的基本概念1.信息信息2.数据数据3.数据库数据库4.数据库管理系统数据库管理系统5.数据库系统数据库系统6.数据库处理发展阶段数据库处理发展阶段第5页，共44页。第一章第一章 数据库基础数据库基础1.2 数据库的基本概念数据库的基本概念1.信息信息 是对现实世界事物的反映2.数据数据 描述现实世界事物的符号记录。符号包括： 数字、声音、图形、图像等。 数据！数据！=数字数

4、字 (一种形式）一种形式）数据和信息的关系：数据和信息的关系：数据是信息的载体数据是信息的载体,是信息的量化表是信息的量化表示；信息是数据的内涵，是数据的语义解释示；信息是数据的内涵，是数据的语义解释,信息通过信息通过数据来表达。数据来表达。 例如：我校一年招收例如：我校一年招收2000名学生，这里我校每年招收的学名学生，这里我校每年招收的学生人数是信息，而生人数是信息，而2000是数据。是数据。第6页，共44页。3.数据库数据库 （DataBase，DB）顾名思义，是存放数据的仓库，是长期存储在计算机内、有组织、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型进行组织、描述、存储，具有较小的

5、冗余度，较高的独立性和可扩展性，并可以为一定的范围内的用户来共享。.数据库管理系统数据库管理系统 ( (DBMS,DataBase Management System) 管理、维护数据库中数据的一系列软件的集合。第7页，共44页。 DBMS是用户与计算机之间的数据管理软件，是计算机操作系统支持的计算机系统软件 。 DBMS 操作系统 硬件应用开软具件应用系统发 工第8页，共44页。它的基本功能包括以下几个方面：（）数据定义功能：数据定义功能：DBMS提供数据定义语言(DDL，Data Definition Language),用户可以通过它方便的对数据库中的对象进行定义。（）数据操纵功能：数据

6、操纵功能：DBMS提供数据操纵语言（DML,Data Manipulation Language）用户可以使用DML操纵数据，实现对数据的基本操作，如查询、插入、删除和修改。（）数据库的运行管理数据库的运行管理：保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用以及发生故障后的系统恢复。第9页，共44页。（）数据库的建立和维护功能数据库的建立和维护功能：它包括数据库初始数据的输入、转换功能，数据库的转储、恢复功能等等。这些功能通常是由一些实用程序完成。目前流行的有Oracle、Sybase、SQL Server、Access和VisuaI FoxPro等 5.数据库系统（数据库系统（DBS,Da

7、taBase System) 是指在计算机系统中引入数据库后的系统组成，如下图，第10页，共44页。用户用户用户应用系统应用开发工具数据库管理系统数据库管理系统操作系统数据库数据库管理员第11页，共44页。5.数据库系统（数据库系统（DBS,DataBase System) 是一个数据库系统一般是由数据库、数据库管理系统（DBMS）以及数据库用户组成。 广义地说，数据库系统是由计算机硬件、操作系统、数据库管理系统以及在它支持下建立起来的数据库、数据库应用程序、用户和维护人员组成的一个整体。其中：数据库系统的用户系统程序员，数据库管理员，应用程序员，操作员。第12页，共44页。 系统程序员：负责

8、整个数据库系统的设计工作，依据用户的需求安装数据库管理系统，建立维护数据库管理系统及相关软件的工具，设计合适的数据库及表文件，并对整个数据库的存取权限做出规划。数据库管理员：（Database Administrator，DBA）是支持数据库系统的专业技术人员。数据库管理员的任务主要是决定数据库的内容，对数据库中的数据进行修改、维护，对数据库的运行情况进行监督，管理账号，备份和还原数据，以提高数据库的运行效率。应用程序员：应用程序员负责编写访问数据库的面向终端用户的应用程序，使用户可以很友好地使用数据库。可以是vb、delphi，php，asp和jsp等来开发数据库应用程序。操作员： （普通用

9、户）只需要操作应用程序软件来访问数据库，利用数据库系统完成日常的工作，不关心维护和管理等问题。第13页，共44页。6.数据处理发展阶段：数据处理发展阶段：（）人工管理阶段20世纪50年代中期 基础技术：没有直接存储设备（卡片）；没有基本操 作系统； 应用程序与数据之间的对应关系如下：应用程序数据集应用程序2数据集2应用程序数据集第14页，共44页。（）文件系统阶段20世纪50年代到60年代中期文件系统阶段应用程序与数据之间的对应关系如下：（）数据库系统阶段应用程序与数据之间的对应关系如下：应用程序应用程序应用程序应用程序应用程序应用程序文件文件文件文件文件文件应用程序应用程序应用程序应用程序2

10、 2应用程序应用程序n n数据库管数据库管理系统理系统数据库数据库第15页，共44页。第16页，共44页。数据库的设计就是先设计概念模型，然后是逻辑模型最后再是设计物理模型1.3 1.3 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构第17页，共44页。1 1 .3.1.3.1概念模型概念模型E-RE-R模型模型 概念模型也称为外模式或子模式，是由数据库设计者综合所有用户数据按照统一的观点构 造的全局逻辑结构，多个用户也可以使用一个外模式。用户通过于模式描述语言来描述用户级 数据库的记录，还可以利用数据操纵语言来操作这些记录。概念模型内数据库管理员统组织 管理

11、，故又称为DBA视图。 概念模型：概念模型：现实世界的第一层抽象，不涉及信息在计算机中的表示问题，只把现实转化为信息 实质：实质：是对现实世界抽象后的信息建模，以便向机器世界过渡。 作用：作用：1）设计人员的有力工具；2）易于用户理解，便于和用户交流；3）为下一步数据库设计准备。概念模型（信息模型）-用户角度的信息建模-数据库设计第18页，共44页。1.3.1.1.信息世界中的基本概念（）实体（entity）客观存在并可相互区别的事物称为实体。如：一个学生、一个部门等。 一个实体集合对应与数据库中的一个表，一个实体则对应于表的一行，也称为一条记录。E-R图中用矩形框表示。（）属性（attrib

12、ute） 实体所具有的某一特性。一个实体可由若干个属性描述。如：学生实体可以由姓名、性别、出生年份等属性组成。 一个属性对应于数据表中的一列，也称为一个字段。 E-R图中用椭圆表示。第19页，共44页。（）主码（primary key）主键 惟一标识实体的属性称为主码。例如：学生姓名是学生实体的主码。（）域（domain） 属性的取值范围称为域。例如：姓名的域为字母字符串的集合。（）实体型（entity type）具有相同属性的实体叫同类实体，用实体名及 属性名集合来刻画同类实体，称为实体型。例如： 学生（姓名、性别、出生年份）就是一个实体型。第20页，共44页。（）实体集（entity se

13、t）同型实体的集合叫实体集。（）联系（relationship）现实事物内部以及事物之间是有联系的，所以实体内部和实体之间都存在联系。在E-R图中，联系用表示。实体之间的联系分为类：1-1，1-n，n-m。第21页，共44页。一对一联系（一对一联系（:）如果实体集中的每一个实体，实体集中至）如果实体集中的每一个实体，实体集中至多有一个实体与之相联系，反之亦然，则称实体集与实体集具有多有一个实体与之相联系，反之亦然，则称实体集与实体集具有一对一的联系，记为一对一的联系，记为1-1例如：确定校长实体与学校实体之间存在一对一的关系，意味着一个正校长只管一个学校，一个学校只有一个校长一对多联系（一对多

14、联系（1:n）实体集中的每一个实体与实体）实体集中的每一个实体与实体集中（集中（0）个实体相联系，反之对于实体中的每一个实体，实体）个实体相联系，反之对于实体中的每一个实体，实体集中至多有一个实体与之联集中至多有一个实体与之联系则称实体集与实体集有一对多的联系，记系则称实体集与实体集有一对多的联系，记-n例如：班级和其学生之间的关系。多对多联系（多对多联系（:n）实体集中每一个实体与实体集中个实体联系，）实体集中每一个实体与实体集中个实体联系，实体集中每一个实体，实体集中也有个实体与之联系，则称实体集实体集中每一个实体，实体集中也有个实体与之联系，则称实体集与实体集具有多对多联系，记为与实体集

15、具有多对多联系，记为:n例如：一门课程同时有若干个学生选修，而一个学生可以同时选修多门课程，那么课程与学生之间具有多对多联系。第22页，共44页。1.3.1.2 概念模型的表示方法最常用的概念模型的表示方法是实体联系（Entity-Relationship)方法该方法用图来描述现实世界的概念模型，用这种方法表示的概念模型叫实体联系模型，简称模型图中实体型、属性、联系的表示方法分别为：实体型：矩形加实体名表示属性：椭圆加属性名表示，用无向边将其与相应的实体联系起来实体名属性名第23页，共44页。联系：用菱形加联系名表示，并用无向边与相关的实体连接起来，同时在无向边的边上注明联系的类型（1:1、1

16、:n或m:n）图的实例：（局部论坛数据库例子）联系名注册会员昵称密码发帖信息M-C会员昵称发帖日期第24页，共44页。1.3.2逻辑模型逻辑模型逻辑模型又称为模式，是用户与数据库的接口，是应用程序可见的数据描述。逻辑模型是从 概念模型导出的数据模型，可以反映数据库的逻辑结构。数据模型数据模型-计算机系统角度信息建模计算机系统角度信息建模-DBMS设计设计 1.层次模型（层次模型（hierarchical model）层次模型是最早出现的数据模型，用树型（层次）表示实体类型以及实体间的联系。 缺点： 1）多对多的联系处理难； 2）插入删除限制多； 3）查询子女结点须经过双亲结点， 4）随机查找效

17、率低。典型代表是IBM公司的IMS（Information Management System）数据库管理系统。第25页，共44页。2. 网状模型（网状模型（network model） 用网状结构表示实体类型以及实体间的联系。优：1）可描述复杂的现象；2）较好性能，存取效率高； 缺：1）结构复杂，不利用户掌握；2）DDL、DML复杂，不易用；3）应用开发困难。典型代表是DBTG系统也称CODASYL系统。第26页，共44页。3.关系模型（关系模型（relational model）目前最常有的一种数据模型，用二维表格结构表示实体类型以及实体间的联系。 1.3.3 物理模型物理模型物理模型又称

18、为内模式或存储模式，它描述数据在存储介质上的安排与存储方式。其中包括 存储的磁盘位置、文件格式、存取方式（顺序、散列等）等。第27页，共44页。1.3.4 数据库的二层映像数据库的二层映像三级模式之间的联系是通过二级映射来实现的。映射用来指定映射双方进行数据转换的规 则实际的转换工作是由数据库管理系统来完成的。子模式模式映射表达了概念模型与逻辑模 型之间的对应关系。模式物理模式映射表达了逻辑模型与物理模型之间的对应关系。 为了便于理解三级模式的概念，用图书馆做个比喻。图书馆中的书库，是存放各类图书的仓库，这些图书的存放有一定规则，按照类别摆在书架上，相当于数据库的物理模型。为了借阅方 便需要编

19、制一套书目卡片，书卡与书架上的书一一对应书卡就相当于逻辑模型。书卡与书的 对应关系称之为映射或映象。第28页，共44页。表明物理模型与逻辑模型之间的相互映象关系，读者通过图书管理员即可以借到所需要的书图书管理员就相当于DBM。读者不需要知道书的具体存放位置， 只需要知道书卡。图书的存放地点改变了不会影响到读者按照书卡借书，而书库中的书是供所 有读者共享的。正是数据库的这两层映像保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性，也就是说逻辑结构变了或是物理结构变了都不需要改变应用程序。第29页，共44页。1.4 关系数据库关系数据库采用关系模型所设计的数据库成为关系数据库。采用关系模

20、型所设计的数据库成为关系数据库。实体实体自身及实体间的联系都用关系（表）来表示；自身及实体间的联系都用关系（表）来表示； 在在DBMS中，关系对应于多个表。中，关系对应于多个表。关系数据库组成元素：关系数据库组成元素： 字段字段 记录记录 表表 数据库数据库第30页，共44页。关系数据库的基本术语关系数据库的基本术语1.关系（relation）：一个关系对应一个二维表，二维表名就是关系名。2.元组（tuple）：在二维表中的一行称为一个元组。3.属性（attribute）和值域（domain）：在二维表中的列称为属性。属性的个数称为元数，列的值称为属性值，属性值的取值范围称为值域。4.关系模式

21、（relation schema）:在二维表中的行定义（记录的型），即对关系的描述称为关系模式，一般表示为：关系名（属性，属性，属性）例如：学生（姓名、出生年份）。第31页，共44页。.关键字：某个或某几个字段，可以唯一确定一条记录，就成为本关系的关键字。.候选关键字：如果在一个关系中，存在多个属性或属性的集合都能用来惟一标识该关系的元组，这些属性或属性的集合都称为该关系的候选码或候选健7.主关键字：指定一个惟一标识元组的候选关键字，称这个候选关键字为主关键字8.主属性和非主属性：凡能用作候选关键字的属性叫主属性，反之，叫非主属性9.外部关键字：虽然不是该关系的主关键字，但却是另一个关系的主关

22、键字时，称该属性为这个关系的外部关键字。第32页，共44页。关系数据库的性质：关系数据库的性质：不允许表中套表每一列的分量来自同一个域不同列可来自同一域，但名称须不同行、列顺序无关任两组元组不能完全相同第33页，共44页。 关系数据库中数据完整性：关系数据库中数据完整性： （1） 数据完整性用于保证关系型数据库中数据的正确性和可靠性。根据客观实际的一些约束条件。 例：Sex(M,F)，学生年龄（830岁），成绩（0100）等 规划关系型数据库表时有两个重要步骤： 其一是如何确定一个字段的有效值， 其二是决定如何强制实施字段的数据完整性。 第34页，共44页。（2 2）数据完整性主要）数据完整性

23、主要3 3种类型：种类型：1.实体完整性 实体完整性用于保证关系型数据库表中的每一条记录都是惟一的，建立主键的目的就是为了实施实体的完整性。一个表中的主键不能为空，也不能重复。 例如：学生表中“学号”2.参照完整性 参照完整性是用于确保相关的表间的数据保持一致。当添加、删除或修改关系型数据库表中的记录时，可以借助与参照完整性来保证相关联的表之间的数据一致性。 例如：修改学生表中的学号，成绩表也要更新3 .域完整性 对某列上可以使用的有效值的限制。第35页，共44页。图 货品编码在参照完整性中的作用 第36页，共44页。字段约束：字段约束： 设计表时，可以对表中的一个字段或多个字段的组合设置约束

24、条件，让SQL server检查该字段的输入值是否符合这个约束条件。约束分为表级约束和字段级约束两种。表级约束是一个表中几个字段的约束；字段级约束是对表中一个字段的约束。第37页，共44页。下面介绍几种常见的约束形式：1.Primary key 用来保证表中每条记录的唯一性。设计一个表时，可用一个或多个字段（最多16个字段）的组合作为这个表的主键。用单个字段作为主键时，使用字段级约束；用字段组合作为主键时，则使用表级约束。 每个表中只能有一个主键。 主键不能为空。第38页，共44页。2.Foreign key Foreign key字段与其他表中的主键字或具有唯一性的字段相对应，其值必须在所引

25、用的表中存在，而且所引用的表必须存放在同一关系型数据库中。如果在外键字段中输入一个非null值，但该值在所引用的表中并不存在，则这条记录也会被拒绝，因为破坏两表之间的关联性。外键字段本身的值不要求是惟一的。第39页，共44页。3.NULL与NOT NULL 若在一个字段中允许不输入数据，则可以将该字段定义为NULL，如果在一个字段中必须输入数据，则应当将该字段定义为NOT NULL。 一个字段中出现NULL值意味着用户还没有为该字段输入值，Null值既不等价于数值型数据中的0，也不等价于字符型数据中的空字符串。第40页，共44页。4.UNIQUE 如果一个字段值不允许重复，则应当对该字段添加U

26、NIQUE约束。 与主键不同的是，在UNIQUE字段中允许出现NULL值，但为保持唯一性，最多只能出现一次NULL值。第41页，共44页。5.CHECK CHECK约束用于检查一个字段或整个表的输入值是否满足指定的检查条件。在表中插入或修改记录时，如果不符合这个检查条件，则这条记录被拒绝。第42页，共44页。6.default default约束用于指定一个字段的默认值，当尚未在该字段中输入数据时，该字段中插入将自动填入这个默认值。若对一个字段添加了NOT NULL约束，但与没有设置default约束，就必须在该字段中输入一个非NULL值，否则将会出现错误。第43页，共44页。本章练习题1.数据库系统由哪几个部分组成？2.DBMS的功能是什么？3.什么是主键？什么是外键？4.图中实体型、属性、联系的表示方法各是什么？5.教员，学生和课程3个实体画出E-R图。第44页，共44页。