第1章 数据库基本理论

主讲：西南科技大学经济管理学院于波VisualFoxPro数据库设计你们学VisualFoxPro吗?当然，VisualFoxPro是我国高校文科类专业首先的计算机语言，它能使我们应对日后面临的信息处理问题。同时还能提高我们的信息文化素养。联系方式：QQ:40613297MOBILE：[phone]教学内容和目标:了解数据库的基本理论，熟练掌握VisualFoxPro语言。能够使用VFP开发的简单数据库应用系统（如：学生成绩管理系统、工资管理系统等）。通过四川省计算机等级考试二级。考核方式:总成绩=70%（期末考试成绩）+30%（实验成绩）第一章数据库概述本章学习目的:1.了解数据、信息、数据处理、数据模型的基本概念。2.掌握数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念。3.掌握关系表中的关键字、候选关键字、关系模型等概念。4.掌握实体间等联系。5.熟悉主要关系运算。6.了解关系规范化理论。7.熟悉关系的完整性。第一节数据、信息和数据处理一.数据数据是人们对客观世界记录下来的可以鉴别的符号。它包括数值型数据和非数值型数据。是计算机加工处理的原材料。数据表示数值数据数、字母、符号图形数据图形、图片声音数据声音、噪声视觉数据动画、图象二.信息信息是一种经过加工的数据，且对其接收者行为产生一定影响。三.数据处理数据处理是将数据转换成信息的过程。它包括对数据的收集、分类、排序、存储、计算、加工、检索、传输、更新等处理过程。第二节数据库技术的发展数据库（DataBaseDB）技术是２０世纪６０年代末出现的以计算机技术为基础的数据处理技术。数据处理的核心问题是数据管理。随着计算机软、硬件的发展和进步，计算机数据管理水平不断提高，管理方式也发生了很大的变化。数据管理的发展经历了人工管理、文件管理和数据库系统（DataBaseSystemDBS）三个阶段。１.人工管理阶段数据由计算机的程序携带。数据不独立、不能长期保存、各程序间的数据不能相互传递。２.文件管理阶段有关数据组织成一个脱离程序而独立存储的文件。但数据没有完全独立，存在数据的共享性极差，数据不能集中管理，安全性和完整性都不能保障。３.数据库系统阶段数据库系统是将所有的数据集中到一个数据库中，形成一个数据中心，实行统一规划、集中管理，用户通过数据库管理系统（DataBaseManagementSystemDBMS）来使用数据库中的数据。第三节数据库系统基本概念一、数据库（DataBase,DB）数据仓库。存放诸多数据表、表的视图、表之间的关联、表的属性、表的完整性等信息的磁盘文件。二、数据库管理系统（DataBaseManagementSystem,DBMS）用户和数据库的接口软件。负责数据库的定义、建立、操纵、管理、维护的系统软件。是数据库系统的核心部分。三、数据库系统（DataBaseSystem,DBS）引进数据库技术的计算机系统。数据库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。四、数据库应用系统在DBMS支持下根据实际问题开发出来的数据库应用软件，通常是有数据库和应用程序组成。..操作系统数据库管理系统应用程序数据库数据字典用户第四节数据模型数据模型所描述的内容有三部分：数据结构、数据操作、数据约束。较为熟悉并被人们大量使用过的数据模型有：层次模型、网状模型、关系模型、面向对象数据模型等。20世纪80年代以后开发的DBMS都支持关系模型。以下我们来研究关系模型。关系即二维表，一种结构文件。二维表应具有的特征是：每一数据项不能在再分；每一列数据类型相同；表中每一列字段名不同；行列顺序可以互换。一、数据描述数据描述是数据处理中的一个重要环节。从事物的特性到计算机中的具体表示，实际上经历了三个领域：现实世界、信息世界和数据世界。（以教学管理为例）事物性质实体属性记录数据项现实世界信息世界数据世界加工转换实体集实体相关属性集合数据库记录相关属性集合客观事物事物相关属性集合认识选择描述现实世界信息世界(E-R概念模型)数据世界(数据结构模型)认识、抽象关系1(属性1，属性2，…)；关系2(…)；…转换现实世界、信息世界和数据世界的转换现实世界信息世界数据世界个体：一个实际存在且可识别的事物实体：具体描述的客观事物记录（元组）总体：同一类个体的集合；实体集：具有相同性质的实体文件（关系）特征项：个体的特征；属性：实体的属性数据项（字段）（域）标识特征项：能够标识的特征项；标识属性：能够唯一表示实体的属性关键字（候选关键字，外码，非主属性）现实世界、信息世界和数据世界的术语二、实体间的联系实体间的联系是指一个实体集中可能出现的每一个实体与另一实体集中多少个具体实体存在联系。实体之间有各种各样的联系，归纳起来有3种类型：（1）一对一联系（1:1）（2）一对多联系（1:Ｎ）（3）多对多联系（Ｍ:Ｎ）学生学习学生成绩１１学生学习成绩１Ｎ选课选课授课ＮM三.规范化设计理论E.F.Codd于1971年提出规范化理论。他定义了五种规范化模式（NormalForm,NF）,简称范式。范式表示的是关系模式的规范化程度，也即满足某种约束条件的关系模式，根据满足的约束条件的不同来确定范式。如满足最低要求，则为第一范式（FirstNormalForm,简称1NF）。符合1NF而又进一步满足一些约束条件的成为第二范式（2NF），等等。1.规范化的概念在五种范式中，通常只用到前三种。第一范式（1NF）：元组中每一个分量都必须是不可分割的数据项。第二范式（2NF）：不仅满足第一范式，而且所有非主属性完全依赖于其主码。第三范式（3NF）：不仅满足第二范式，而且它的任可一个非主属性都不传递主关键字第一范式（1NF）第一范式的关系应满足的基本条件是元组中的每一个份量都必需是不可分割的数据项。如：教师代码姓名职称课题号课题名001张三讲师11信息化002李四教授22人力资源教师代码姓名职称课题课题号课题名001张三讲师11信息化002李四教授22人力资源第二范式（2NF）关系不仅满足第一模式，而且所有非主属性完全依赖于主码。如：（1）教师代码姓名职称（2）课题号课题名（3）教师代码课题号001张三讲师01信息化00111002李四教授02人力资源00222教师代码姓名职称课题号课题名001张三讲师11信息化002李四教授22人力资源3.第三模式（3NF）关系不仅满足第二模式，而且它的任何一个非主属性都不传递依赖主关键字。如：（1）产品代码产品名生产厂名（2）生产厂名生产厂址1001电视1风华风华北京1002电视2风华永兴上海2001空调1永兴2001空调2永兴产品代码产品名称生产厂名生产厂址1001电视1风华北京1002电视2风华北京2001空调1永兴上海2002空调2永兴上海四、关系运算1.选择运算：从关系中找出满足条件的记录。COPYTODP03FOR系号＝“DP03”2.投影运算：从关系中选出某些指定的属性。COPYTOJBQKFIEL学号,姓名,性别,系号3.连接运算：两个关系通过共同的属性连接成一个新的关系。JOINWITHBTOSZXFOR系号=B.系号FIELDS学号,姓名,B.系名四、关系的完整性为了保证关系中数据的正确、有效使用，需建立数据完整性的制约机制加以控制。关系完整性是指关系中的数据以及有关联关系的数据必须遵循的制约和依存关系，以保证收据的正确性、有效性和相容性。关系完整性主要包括:实体完整性、域完整性、参照完整性。例：学生（学号，姓名，性别，出生日期……）课程（课程号，课程名）成绩（学号，课程号，成绩）