数据库应用技术SQLServer2005.

网络数据库技术第一章基础知识网络数据库技术数据库是相互关联的数据的集合，它用综合的方法组织数据，具有较小的数据冗余，可供多个用户共享，具有较高的数据独立性和安全控制机制，能够保证数据的安全、可靠，并允许并发地使用数据库，及时、有效地处理数据，且能保证数据的一致性和完整性。网络数据库技术1.1数据库技术发展1.1.1数据处理技术的演变数据管理是数据库的核心任务，其内容包括对数据的分类、组织、编码、储存、检索和维护。数据库技术随着计算机硬件和软件的发展而不断地发展。数据管理共经历了人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段三个阶段。网络数据库技术20世纪50年代中期以前数据和程序之间的关系人工管理阶段的特点：（1）数据不保存（2）数据缺乏管理软件（3）数据冗余度高应用程序1应用程序2应用程序n数据组1数据组2数据组n1.人工管理阶段网络数据库技术20世纪50年代后期到60年代中期：不仅用于科学计算，还大量应用于管理数据。2．文件系统管理阶段网络数据库技术文件系统管理阶段的特点：1数据冗余度大（数据大量重复的现象）2数据不一致3程序和数据具有物理独立性，但不具有逻辑独立性程序和数据之间的关系应用程序1应用程序2应用程序n文件系统文件1文件2文件n网络数据库技术3.数据库系统阶段20世纪60阶段年代后期，数据库中的数据面向整个企业（组织）或整个应用的。网络数据库技术数据库系统阶段特点（1）使用复杂的数据模型来表示结构（2）具有很高的数据独立性（3）数据共享度高、冗余度小应用程序1应用程序2应用程序n数据库管理系统数据库数据和程序之间的关系网络数据库技术20世纪60年代末1.1968年美国IBM公司推出世界上第一个数据库管理系统IMS，基于层次模型2.1969年美国数据系统语言协会（CODASYL）的数据库任务组DBTG（DataBaseTaskGroup）发表了网状数据模型的DBTG报告3.1970年美国IBM公司的高级研究员E.F.Code连续发表论文，提出关系数据模型，奠定了关系数据库的理论基础1.1.2数据库系统的发展过程网络数据库技术•1.1.3数据库系统的组成•数据库、运行环境、数据库管理系统、数据库管理员、用户网络数据库技术应用程序应用程序应用程序数据库管理系统（DBMS）数据库管理员（DBA）数据库用户网络数据库技术•1.数据库•2.运行环境：系统软硬件构成•3.数据库管理系统（DBMS）实际存储的数据与用户之间的接口，负责处理用户和应用程序存取、操纵数据库的各种请求。完整性、安全性检查，并发控制和故障恢复等网络数据库技术4.数据库管理员设计、建立、管理和维护数据库，协调用户对数据库的要求等主要职责包括：•负责数据库核心及其开发工具的安装及升级；•为数据库系统分配存储空间并规划未来的存储需求；•协助开发者建立基本的对象（表、视图、索引）；•负责注册用户并维护系统的安全性；•负责数据库系统的备份和恢复。5.用户：数据库的服务对象专业用户（应用程序员）终端用户（从联机终端或客户机上以交互的方式向系统提出各种请求，使用数据库中的数据）一个完整地数据库系统是由计算机的硬件、软件、数据和人构成的，它向用户提供共享数据，并最大限度地减少冗余，提高数据独立性。网络数据库技术•1.1.4数据库系统作用与优越性•（1）数据的集中管理•（2）具有数据独立性•（3）实现数据共享•（4）数据的冗余度小•（5）避免了数据的不一致性（本应相同的数据项在不同的应用中出现了不同的值）•（6）可以实施安全性保护•（7）有利于保证数据的完整性（数据的正确性、准确性和有效性）•（8）可以发现故障和恢复正常状态•（9）可以平衡矛盾的要求•（10）有利于实施标准化•（11）为用户提供了方便的用户接口•（12）允许并发使用数据库网络数据库技术1.2.1信息的三个世界（1）现实世界现实世界是指存在于人脑之外的客观世界。现实世界是客观存在的。（2）概念世界概念世界又称信息世界，是现实世界在人们头脑中的反映，是对客观事物及其联系的一种抽象描述。它不是现实世界的简单复制，而要经过选择、命名、分类等抽象过程产生概念模型（信息模型）。较为流行的概念模型是实体联系模型1.2数据模型网络数据库技术实体：客观存在并可相互区别的事物称为实体。实体可以是实际事物，也可以是抽象事件，还可以是事物之间的联系。属性：用来描述实体的某一方面特性的概念。实体标识符：如果某个属性或属性组合的值能够惟一地标识出实体集中的每一个实体，则可以选择该属性或属性组合作为实体标识符。联系（Relationship）：现实世界中的事物是存在普遍联系的。两类联系：实体内部各属性之间的联系。和实体之间的联系。网络数据库技术（3）机器世界字段（field）：相应于属性的数据称为字段，或者叫数据项，又叫数据元素或初等项。记录（record）：相应于每一实体的数据叫记录。文件：相应于实体集的叫文件，它是同类记录的集合。记录型：相应于实体型的为记录型。关键字：相应于实体标识符的为关键字，关键字又称为码。网络数据库技术上述概念对应关系如下：•信息世界机器世界•实体记录•属性字段•实体集文件•实体型记录型•实体标识符关键字网络数据库技术•1.2.2数据模型的及分类•1.数据模型的概念•数据模型是数据库系统的数学形式框架，是用来描述数据的一组概念和定义，包括如下几个方面的内容：•数据的静态特征，包括对数据结构和数据间联系的描述•数据的动态特征，是一组定义在数据上的操作，包括操作的含义、操作符、运算规则及其语言等•数据的完整性约束，这是一组规则，数据库中的数据必须满足这组规则。网络数据库技术•2.数据模型的分类•（1）概念数据模型（conceptualdatamodel）：这是面向数据库用户的现实世界的数据模型，与具体的DBMS无关。概念数据模型主要用来描述现实世界的概念化结构，它使数据库的设计的初始阶段，摆脱计算机系统及DBMS的具体技术问题，集中精力分析数据、数据间联系等。概念模型必须转换成逻辑数据模型，才能在DBMS中实现。最常用的概念模型是E-R模型。它是将现实世界的信息结构转换成数据库的数据模型的桥梁。•（2）逻辑数据模型（logicaldatamodel）：用户从数据库所看到的数据模型，是具体的DBMS所支持的数据模型。如网状数据模型、层次数据模型、关系数据模型和面向对象数据模型等。逻辑数据模型既要面向用户，也要面向系统，一般由概念模型转换而来。网络数据库技术（3）物理数据模型（physicaldatamodel）：描述数据在存储介质上的组织方式的数据模型，它不仅与具体的DBMS有关，而且与操作系统和硬件有关。每一种逻辑数据模型在实现时都有对应的物理数据模型，一般说来都由DBMS自动完成物理数据模型的实现工作，设计者则只负责设计索引、聚集等特殊结构。网络数据库技术1.E-R模型的目的（1）企图建立一个统一的数据模型，以概括三种传统数据模型（层次模型、网状模型和关系模型）；（2）作为三种传统模型之间互相转换的中间模型；（3）作为超脱DBMS的一种概念数据模型，以比较自然的方式模拟现实世界。E-R模型不同于传统数据模型，它不是面向实现的，而是面向现实世界的。设计E-R模型的出发点是有效和自然地模拟现实世界，而不是首先考虑它在机器中如何实现。1.2.2概念数据模型（E-R模型）（Entity-Relation）网络数据库技术2.E-R图三要素实体联系属性3.三种联系方式设A、B为两个实体集。（1）一对一联系（1:1）若A中的每个实体至多和B中的一个实体有联系，反过来B中的每个实体至多和A中的一个实体有联系，称A和B是1:1联系。网络数据库技术（2）一对多联系（1:n）如果A中的每个实体可以和B中的几个实体有联系，而B中的每个实体至多和A中的一个实体有联系，那么A对B属于1:n联系。（3）多对多联系（m:n）若A中的每个实体可与B中的多个实体有联系，反过来B中的每个实体也可以与A中的多个实体有联系，则称A对B或B对A是多对多联系（m:n）网络数据库技术（4）E－R图设计1）真实性2）简单性原则3）实体与属性确定规则a.作为属性，不能再具有需要描述的信息，属性必须是不可再分的数据项，不能包含有其它属性。b.属性不能与其它实体具有联系，在E-R图中，只有实体与实体之间才能有联系。网络数据库技术1.层次模型树形结构层次模型（HierarchicalModel）是用树形结构来表示实体之间联系的模型。它可以看作是一棵以记录型为结点的有向树，它把整个数据库的结构表示成一个有序树的集合，而这些有序树的每一个结点是一个有若干数据项组成的逻辑记录型。在层次模型中，数据是按层次路径存取的。层次模型是一种简单的模型，只能表示一对多的联系，无法描述复杂的联系，表达能力弱，所以适用范围受限。1.2.3逻辑数据模型网络数据库技术教务管理系统的层次模型学生学号姓名性别年龄课号课程名学时教师编号姓名职称教师专业代号专业名专业系学院学院代号学院名负责人系号负责人系名网络数据库技术2.网状模型用结点（node）表示实体，用系（set）表示两个实体之间的联系。在网状模型中给每一对父结点与子结点之间的联系都要指定名字，系中的父结点称为首记录型或主记录型，子记录型称为属记录型。网络数据库技术•网状模型的主要缺点是数据结构本身及其相应的数据操作语言都极为复杂。一般说来，结构越复杂，则其功能越强，所要处理的操作也越多，因此相应的数据操作语言也就越复杂。而且由于其结构复杂，给数据库设计带来了困难。专业-学生系专业（m）学生（S）课程-成绩系（c-sc）学生-成绩系（s-sc）课程（c）学号姓名年龄性别课程号课程名学号课程号成绩成绩（sc）专业代码专业名称网络数据库技术3.关系模型关系模型是通过表格数据，而不是通过指针连接来表示和实现两个实体间的联系。（1）关系具有如下属性：表格中的每一列都是不可再分的基本属性；各列的名字不同，列的顺序不重要；行的次序无关紧要；关系中不允许有完全相同的两行存在。网络数据库技术员工编码姓名部门性别职务50002文明办公室男科员60003李翔风人事科男科长70004张晓风财务科女科员70005王莉勤后勤处女处长网络数据库技术•将关系名及其属性名集合称为关系模式，具体的关系是实例。•在支持关系模型的数据库中，数据被看作是一个个的关系，描述数据库全部关系的一组关系模式称为关系数据库的数据库模式。任何时刻数据库的所有具体的关系组成关系数据库的一个实例。•数据库模式•数据库网络数据库技术•（2）关系模型具有以下特点：•1)描述的一致性。无论是信息世界中的实体还是联系都是用一个关系来描述，保证了数据操作语言相应的一致性，对于每一种基本操作功能，都只需要一种操作运算。•2)利用公共属性连接。关系模型中的各个关系之间都是通过公共属性发生联系的。•3)结构简单直观。采用表结构，用户容易理解，有利于和用户进行交互，并且在计算机中实现也极为方便。网络数据库技术•4)有严格的理论基础。二维表的数学基础是关系数据理论，对二维表进行的数据操作相当于在关系理论中队（对？）关系进行运算。这样，在关系模型中整个模型定义与操作均建立在严格的数学理论基础上。•5)语言表达简练。在进行数据库查询时，用严密的关系运算表达式来描述查询，从而使查询语句的表达非常简单直观。•关系模型的缺点是在执行查询操作时，需要执行一系列的查表、拆表、并表操作，故执行时间较长，但是采用优化技术的当代关系数据库系统的查询操作的效率，完全不输于建立在其他数据模型上的数据库系统。网络数据库技术4.三种数据模型的比较比较的标准：（1）使用容易程度（2）实现效率就使用方便来说，关系模型是最佳的。从实现效率来看，层次模型和网状模型要优于关系模型。网络数据库技术1.3数据库系统的结构数据库系统是一个复杂的系统，因为数据库系统不仅是指数据库和数据库管理系统本身，而且是指计算机系统引进数据库技术后的整个系统，是数据、硬件、软件和相关人员的组合体。网络数据库技术1.3.1数据库系统的三级模式结构•用户级数据库