数据库系统管理与维护(10)

数据库系统管理与维护ACCESS第1章数据库原理学习要点•理解数据库的基本概念•理解关系型数据库的基本概念•理解E-R模型及其转换•掌握数据库的设计方法数据管理技术的发展•人工管理阶段（20世纪50年代中期前）计算机状况：–硬件没有直接存取的设备–软件没有操作系统，没有管理数据的软件特点：–用户完全负责数据管理–数据完全面向特定程序–每个程序使用自己的数据–数据不保存–数据与程序没有独立性数据管理技术的发展•文件系统阶段（20世纪50年代后期-60年代中期）计算机状况：–硬件有硬盘、磁鼓等直接存储设备–软件有操作系统，文件管理系统–处理方式有文件处理和联机实时处理特点：–系统提供一定的数据管理功能–数据仍然是面向应用–一个数据文件对应一个或多个数据程序–数据与程序有一定的独立性数据管理技术的发展•数据库系统阶段(从20世纪60年代后期起)计算机状况：–计算机管理应用广泛，数据量急剧增长多种应用共享数据的需求越来越强烈–硬件出现大容量磁盘，价格下降–软件出现数据库技术和数据库管理系统数据管理技术的发展-数据库系统阶段特点：–数据结构化作为数据库特征之一,数据不是面向某个应用，而是面向整个系统，数据可为多个用户、多个程序共享使用.数据管理技术的发展-数据库系统阶段–数据冗余度小，易扩充由于数据的统一管理，可以从全局角度出发，合理组织数据。数据冗余指一种数据存在多个相同的副本。数据管理技术的发展-数据库系统阶段–具有较高的数据和程序的独立性数据库的定义和描述与应用程序是分离的，数据的存取有系统管理，用户不必考虑存取细节，从而简化了应用程序。数据管理技术的发展-数据库系统阶段–统一的数据控制功能•数据的安全性控制•完整性控制•并发性控制•数据库恢复数据库系统的基本概念•数据和信息数据（data）描述事物的符号记录。种类：数字、文字、声音、图像等。信息（information）从数据所获得有意义的内容，是加工后的数据。信息是对客观事物的特征、运动形态以及事物间的相互联系等多种要素的抽象反映。数据库系统的基本概念•数据库（Database,DB）是存放数据的仓库。数据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组织、描述和存储，其特点：–较小的冗余度–较高的数据独立性和易扩展性–为各种用户共享数据库系统的基本概念•数据库管理系统（DatabaseManangementSystem,DBMS）是管理数据库的软件，是用户与数据库间的接口，负责完成各种数据处理操作。其主要功能为：–数据定义(DDL)–数据存取（数据操纵,DML)–数据库运行管理–数据库建立和维护数据库系统的基本概念•数据库系统（DatabaseSystem,DBS）是指在计算机系统中引入数据库后构成的系统。由数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统和数据库管理员（DataBaseAdministrator,DBA）构成数据库系统的基本概念•数据库是一个有结构的、集成的、可共享的、统一管理的数据集合。数据库系统的基本概念•数据库管理系统是用来管理数据库的一种商品化软件数据库系统的基本概念•数据库应用程序是由计算机专业人员利用某种高级语言，为实现某些特定功能而编写的程序。数据库系统的基本概念•数据库用户是使用数据库的人员包括应用程序员、最终用户和数据库管理员数据库系统的基本概念数据库DBMS应用程序1应用程序2应用程序3数据模型•数据模型是现实世界中的数据和信息在数据库中的模拟。–数据模型用于抽象地描述现实世界中的数据以及数据的联系。–数据模型是数据库的基础。–任何DBMS都是基于某种数据模型的。数据模型•在数据库中针对不同的对象，采用不同的数据模型：概念数据模型、结构数据模型–概念模型：按用户的观点对现实数据的抽象，不依赖于具体的计算机系统和某一DBMS，是现实世界到及其世界的一个中间层次。–结构模型：从计算机角度对数据的抽象。•客观对象的抽象过程---两步抽象–现实世界中的客观对象抽象为概念模型–把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型数据模型•相关概念–实体（Entity）客观存在并可相互区别的事物称为实体。可以是具体的人、事、物或抽象的概念。实体就是具有相同特征可区分的实例的集合，如学生、教师。–属性（Attribute）实体所具有的某一特性称为属性，实体通常有若干个属性，如学生实体有学号、姓名、性别、年龄、身高、体重和系别等属性。属性有属性名和属性值，如属性性别有“男”，“女”的属性值。一个实体可以由若干个属性来刻画。数据模型–码（Key）唯一标识实体的一组最小的属性集合称为码。–域（Domain）属性的取值范围称为该属性的域。数据模型联系（Relationship）现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系，两个或多个实体之间的关联关系成为联系。实体型间联系分为三类：一对一联系（1:1），如班级和（正）班长一对多联系（1:n），如宿舍和学生的联系。多对多联系（m:n），如学生和课程的联系。数据模型•概念模型的表示方法实体-联系方法（Entity-RelationshipApproach），简称E-R表示法实体属性实体间的联系数据模型•班级实体与班长实体的一对一的关系班级班长任职班级名称班级编号学号上任时间姓名任期11数据模型•宿舍实体与学生实体的一对多的关系宿舍学生分配宿舍楼号宿舍房号学号分配时间姓名1n数据模型•学生实体与课程实体的多对多的关系学生课程选课姓名学号课程号成绩课程名1n学分数据模型•结构数据模型–层次数据模型–网状数据模型–关系数据模型关系的定义和性质•关系数据结构•一个关系模型的逻辑结构是一张二维表，有行和列组成。学号姓名性别系编号307001张三男001307012李四女020…………关系的定义和性质•关系数据结构的基本概念–关系一张满足某些约束条件的二维表–元组关系中的每一行，在关系数据库中也称为行或记录。–属性关系中的每一列，在关系数据库中也称为列或字段。–域属性的取值范围。–主码（主键）关系中的某一列或若干列的最小组合的值能唯一标识一行，称该列（组合）为候选码。选择一个候选码作为区分行的唯一性标识符，称为主码（主键）。关系的定义和性质–关系模式是关系的形式化表示，关系名（属性名1，属性名2，属性名3，…），主键用下划线表示。关系模式即一个表的表头描述，表头也称为关系的结构。一个关系（表）由表头和表内内容（关系的值）两部分组成。关系数据库是相互关系的表或关系的集合。一个关系用一个关系模式表示，所有关系模式的集合构成了数据库的模式，它是数据库整体逻辑结构的描述。关系的定义和性质•关系数据库的性质–关系中的每个属性都是最小的–关系中的同一属性的所有属性值具有相同的数据类型–关系中的属性名不能重复–关系中的属性位置顺序无关–关系中任意两个元组不能完全相同–关系中的元组位置顺序无关关系的定义和性质•关系操作–选择（select）在关系中选择满足条件的元组。–投影（project）从关系中选择若干个属性组成新的关系。–连接（join）从两个关系的笛卡尔乘积中选取满足条件的元组。关系的定义和性质•关系的完整性–实体完整性–参照完整性–用户自定义完整性关系模式的规范化•关系数据库的规范化可以简化数据库设计并优化数据库结构、减少数据冗余。用范式来实现数据的规范化。•范式，就是一个规则序列。数据库的范式越高，数据库的设计就越有效。–第一范式(1NF)：消除重复的组–第二范式(2NF)：满足1NF,并要求每个非主属性必须完全依赖于主键。–第三范式(3NF)：非主属性之间不能有从属关系E-R模型到关系模型的转换•一对一联系E-R图班级（班级编号，班级名称）班长（学号，姓名，上任日期，任期，班级编号）•一对多联系•多对多联系关系数据库的设计•数据库的设计原则–数据库的设计目标是在DBMS支持下，按照应用系统的要求，设计一个结构合理、使用方便、效率较高的数据库系统。–数据库设计分为数据库结构设计（静态设计）和数据库行为设计（动态设计）•数据库的设计步骤–需求分析–概念结构设计–逻辑结构设计–数据库的物理设计–数据库实施–数据库的运行和维护