SQL Server数据库教案第1章数据库技术

义乌工商职业技术学院教案2011/2012学年第一学期课程名称数据库技术与应用授课教师陈懿单元号1单元课题第1章数据库技术授课班级11电子商务1、2、3班授课课时:理论2实践0单元教学目的及要求了解数据与数据处理的概念了解数据库系统定义和组成了解数据库系统的三级模式熟悉数据模型单元教学内容数据与数据处理数据库系统定义和组成数据库系统的三级模式数据库管理系统数据模型单元教学重点数据与数据处理数据库系统定义和组成数据模型单元教学难点数据库的三级模式数据模型备注第1章数据库技术一、教学内容1.1数据与数据处理1.2计算机数据管理的发展1.3数据库系统定义和组成1.4数据库系统的三级模式1.5数据库管理系统1.6数据模型1.7数据库安全保护二、教学过程引子：古人如何记事？上古的人类还没有文字，他们用的是结绳记事的办法（《周易》中就有“上古结绳而治”的记载）。郑玄的注释说：“事大，大结其绳；事小，小结其绳。”1.1数据与数据处理1.1.1数据的概念数据与数字的区别。数据是指现实世界中的客观事物在计算机中的反映。它的表现形式可以是数字、文字、图像、声音等，这些形式的数据经过数字化以后才能为计算机识别和处理。数据是数据库中存储的基本对象。数据的概念包括以下两部分：（1）数据是存储在某一媒体上可加以鉴别的符号的集合。（2）数据内容是事物特性的反映或描述。1.1.2信息的概念信息是来自于现实世界事物的存在方式或运动形态的集合，是人们进行各种活动所需要的知识，是数据加工的结果。1.1.3数据解释的概念数据解释是指对数据语义的说明，数据的语义就是数据承载的信息。数据与数据承载的信息是密不可分的。1.1.4数据处理的概念数据处理是指对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。数据处理是从大量的、杂乱无章的原始数据中推导出对人们有价值的信息。数据管理是指对数据进行的分类、组织、编码、存储、检索和维护，它是数据处理的中心问题。1.1.5数据与信息的关系数据是承载信息的物理符号或称为载体。信息是人们消化理解的数据，是对客观世界的认识，是知识。信息=数据+数据处理1.2计算机数据管理的发展1.2.1人工管理阶段数据与处理数据的程序密切相关，不互相独立；数据不做长期保存；数据是依附于计算机程序或软件。1.2.2文件系统阶段程序与数据有了一定的独立性，程序和数据分开存储，具有程序文件和数据文件的各自属性；数据文件可以长期保存，但数据冗余度大；缺乏数据独立性；不集中管理数据。1.2.3数据库系统阶段基本实现了数据共享，减少了数据冗余；采用特定的数据模型；具有较高的数据独立性；有统一的数据控制和管理功能。1.2.4分布式数据库系统阶段分布式数据库在逻辑上是一个整体、地理分布在不同位置的数据集合，是计算机网络环境下各个局部数据库的逻辑集合，受分布式数据库管理系统的控制和管理。其特点如下：（1）分布透明性；（2）局部自治与集中控制相结合；（3）高可靠性和可用性；（4）高效率和灵活性。1.3数据库系统定义和组成1.3.1数据库定义数据库（Database）是存放数据的仓库，是采用计算机技术统一管理的相关数据的集合，其中的数据有一定格式。数据库能为各种用户共享，具有冗余度最小、数据之间联系密切、有较高数据独立性等特点。数据库是长期保存在计算机系统中的、有组织的、可以被共享的数据集合。1.3.2数据库系统定义数据库系统（DBS，DataBaseSystem）是指安装和使用了数据库技术的计算机系统，有时简称数据库系统为数据库。1.3.3数据库的组成1、硬件平台（1）对内存的要求。（2）对外存空间的需求。（3）系统的数据通道能力。2、软件（1）数据库管理系统DBMS是为数据库的建立、使用和维护所配制的软件系统。（2）支持DBMS和数据库运行的操作系统，例如，Windows等。（3）有相关的数据库接口的高级语言和编译系统，例如，VB编程语言和其相关的编译系统。（4）以DBMS为核心的应用开发工具，为数据库系统的开发和使用提供了良好的环境。3、人员（1）数据库管理员。（2）系统分析员和数据库设计人员。（3）应用程序员。（4）用户。1.4数据库管理系统1.4.1概念数据库管理系统(DatabaseManagementSystem，简称为DBMS)是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，它为用户或应用程序提供访问数据库的方法，包括数据库的建立、查询、更新以及各种数据库控制等。1.4.2功能（1）数据库的定义功能（2）数据操纵功能（3）数据库运行控制功能（4）数据字典1.4.3数据独立性（1）数据的物理独立性。（2）数据的逻辑独立性。1.5数据模型模型是现实世界的特征和抽象。数据模型是工具，是用来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息的工具。数据模型应满足三个方面要求：（1）能够比较真实地模拟现实世界。（2）非常容易被人理解。（3）便于在计算机系统中实现。1.5.1三个世界的概念人们把客观存在的事物以数据的形式存储在计算机中，经历了对现实社会中事物特性的认识、概念化、到计算机数据库里的具体表示，是一个逐级抽象的过程，是从现实到概念再到数据的三个领域。1、现实世界（1）实体：把客观存在并且可以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，例如一个医生记录。（2）实体集：同一类实体的集合称为实体集。例如，全体医生的记录构成一个完整的医生表，是一个实体集。（3）属性：描述实体的特性称为属性。例如，医生的编号、姓名、性别、职称、科室等。（4）关键字：如果某个属性或属性组合的值能唯一地标识出实体集中的每一个实体，可以选作关键字，例如，医生编号是唯一标识医生的不相重复信息，可选作关键字。（5）联系：实体集之间的对应关系称为联系，反映现实世界事物之间的相互关联。2、概念世界3、数据世界1.5.2E－R图（1）E－R图：是描述概念世界、建立概念模型的实用工具。包括三个要素：实体（型）：用矩形框表示，框内标注实体名称。属性：用椭圆形表示，并用连线与实体连接起来。实体之间的联系：用菱形框表示，框内标注联系名称，并用连线将菱形框分别与有关实体相连，并在连线上注明联系类型。（2）联系的三种类型一对一联系（1:1），例如，学校与校长之间是一对一的关系。一对多联系（1:n），例如，一个学校和学生之间是一对多的关系。多对多联系（m:n），例如，学生与所选修的课程之间存在多对多的关系。E-R图举例：（3）模型类型：层次模型、网状模型、关系模型。关系模型：一个关系的逻辑结构是一张二维的表，二维表的形式表示实体和实体之间联系的数据模型称为关系数据模型。关系在磁盘上以文件形式存储，每个字段对应表的一列，每个记录是表中的一行。关系和表：医生编号姓名职称科室编号特长01104李博主任医师01牙科01106刘晓副主任医师0101020王林副主任医师02（4）常用关系运算①选择选择运算是从关系中找出满足给定条件的那些元组（记录）的运算。其中，条件是以逻辑表达式形式给出的，取值为真的元组将被选取。运算是从水平方向选取满足条件的元组。例如，从学生数据库中找到所有“姓”张的学生记录，记录是在水平方向被读取的。②投影从关系模式中挑选若干属性组成新的关系的运算是投影运算。投影运算是从列（字段）的角度进行运算，相当于对关系进行垂直分解。例如，从“学生”表中选择几个字段“学号、姓名、专业和班级”生成一个新的关系。③联接联接运算是将两个关系模式通过共有的属性名拼接成一个更宽的关系模式的运算。生成的新关系中包含满足联接条件的元组。运算过程是通过联接条件来控制的，联接条件中将出现两个关系中的公共属性名，也可以是具有相同语义、可比的属性。例如，将“学生”的基本信息表与“成绩”表通过“学号”连接。1.6数据库系统的三级模式数据库系统的三级模式：模式、外模式和内模式；与之对应的是数据库的三级结构：全局逻辑结构、局部逻辑结构和物理存储结构。1.6.1模式概念数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，模式与具体的数据值无关，也与具体的应用程序、高级语言以及开发工具无关。模式是数据库数据在逻辑上的视图。模式是唯一的，模式综合考虑所有用户的需求，并将其结合成有机逻辑整体。1.6.2外模式用户和程序员最后看到并使用的局部数据的逻辑结构和特征。一个数据库可以有若干个外模式。1.6.3内模式是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在存储介质上的保存方式。内模式是物理的存储结构。1.6.4模式之间的关系1.7数据库安全保护1.7.1数据的完整性控制域完整性控制：是数据库的表中某个特定字段允许的数据元素的类型和范围。关联完整性控制：规定的约束条件以防止对数据进行增、删、改操作时，破坏本身及其它相关数据的完整性，或产生不良影响。1.7.2并发控制数据库的并发能力是指多用户在同一时间对相同数据同时访问的能力。如果一个数据库是多个用户的，那么DBMS必须对多用户的并发操作加以控制、协调，以保证数据的准确性。1.7.3数据的安全性控制数据安全性分为系统安全和环境安全两大类。1.7.4数据库恢复为使数据库具有可恢复性，一旦被破坏或丢失，可以使用保存的副本来恢复，所以基本原则就是保存备份的副本。