Part1数据库技术的概念和应用

Part1数据库技术的概念和应用Part2关系数据库和SQLPart3应用AccessPart1数据库技术的概念和应用数据库技术的概念数据模型数据库系统结构数据库管理系统数据库工程与应用ACCESS初步第一章数据库技术的概念数据库系统数据库技术的产生与发展数据库技术的研究领域一、数据库系统数据数据库数据库管理系统数据库系统1、数据(data)：信息在计算机中的反映，能够用符号表示的信息（文字、数字、图形、图象）。（9801001，李明，男，1980，浙江，计算机系，1998）2、数据库(database,DB)：存放数据存储在计算机外部设备（如硬盘）上，有组织的、结构化的、可共享的数据集合。例：图书馆的书库：有组织的3、数据库管理系统(databasemanagementsystem,DBMS)用于管理数据库系统的商品化的计算机软件数据库在建立、运用和维护时由数据库管理系统统一管理、统一控制4、数据库系统(databasesystem,DBS)广义（1）计算机硬件系统（2）计算机软件系统a、数据库管理系统（DBMS）及开发工具b、数据库（DB）：在存储设备上的数据集c、应用程序：用DBMS的数据处理语言及数据库开发工具编制的程序（3）管理人员狭义a+b+cDBMS及开发工具、数据库、应用程序针对具体问题DBMS数据库DBMS及开发工具应用程序方便用户访问数据库数据库系统简称数据库（学生成绩）管理的数据库系统DBMS：ORACLE、SQL、SYSBASE、ACCESS开发工具：PB、DELPHI、VC++应用程序服务器客户机DBMS开发工具二、数据库技术的产生与发展数据库技术的产生：数据管理任务的需要数据管理：对数据进行分类、组织、编码、储存、检索和维护，它是数据处理的中心问题。1、人工管理阶段2、文件系统阶段3、数据库系统阶段特点：数据结构化数据的共享性好，冗余度低数据的独立性高数据由DBMS统一管理和控制（1）数据结构化为某个应用设计表格学号姓名性别系别年龄政治面貌籍贯家庭成员与本人关系详细情况课程名学分成绩学生基本记录学号姓名性别系别年龄学生人事记录学生选课记录政治面貌籍贯家庭成员学号课程号成绩奖惩情况记录家庭成员记录日期奖惩条目姓名与本人关系详细情况课程记录课程号课程名学分实现整体数据的结构化描述数据本身、描述数据之间的联系存取数据的方式灵活：一个（一组）数据项一个（一组）记录（2）数据的共享性好，冗余度低从整体角度看待和描述数据数据面向整个系统而不是某个应用（例：学生基本记录被多个应用共享使用）减少冗余、节约存储空间、避免数据之间的不相容性与不一致性(3)数据的独立性高a、物理独立性数据存储结构(物理结构)的变化不影响或很少影响应用程序例如：拷贝（c:-d:）、建立索引b、逻辑独立性数据的逻辑结构的变化不影响或很少影响应用程序模型与数据逻辑结构数据逻辑结构的变化尽量不影响应用程序（4）数据由DBMS统一管理和控制a、管理对有结构的数据实行统一管理，可以灵活使用数据，不同的应用系统取整体数据的不同子集，数据库系统弹性大，易于扩充b、控制数据的安全性保护数据，防止不合法的使用数据造成数据的泄密和破坏，使每个用户只能按规定对某些数据以某些方式进行访问、处理。（采取数据库隐藏、权限、口令等方法）数据的完整性数据的正确性、有效性和相容性，即将数据控制在有效的范围内。（数据输入的正确性检查、约束条件）并发控制多用户同时存取、修改数据库时，可能相互干扰，使数据库的完整性遭到破坏。数据库恢复由于硬件故障、软件故障、操作失误或故意破坏影响了数据库中数据的正确性，将数据库从错误状态恢复到正确状态二、数据库技术的研究领域DBMS的研制数据库设计数据库理论第二章数据模型数据模型的要素概念模型数据模型计算机处理问题的过程：实际问题数学模型算法程序实现（例如：自由落体运动s=gt2/2）数据库是某个企业、部门所涉及的数据的一个综合，它反映了数据本身的内容和数据之间的联系。计算机不能直接处理现实世界中的具体事物，必须具体事物===》计算机能处理的数据数据模型：用于抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息，是现实世界的模拟。（例如：图纸）要求：真实、易于理解、便于计算机实现数据库系统的重点和基础一、数据模型的要素广义（三要素）1、数据结构：所研究对象类型的集合，它是刻画一个数据模型性质最重要的方面。通常按照数据结构的类型来命名数据模型层次模型：层次结构的数据模型网状模型：网状结构的数据模型关系模型：关系结构的数据模型2、数据操作：建立数据库后，要进行的操作检索：查询更新：插入、删除、修改3、数据的约束条件：完整性规则狭义:数据结构二、概念模型现实世界信息世界概念模型中间层次机器世界DBMS支持的数据模型数据模型：按计算机系统的观点对数据建模概念模型：按用户的观点对数据和信息建模（信息模型）用户与数据库设计人员之间进行交流的语言较强的语义表达能力简单、清晰、易于用户理解1、信息世界中的基本概念实体、实体型、实体集属性、码、域联系（1）实体客观存在并可相互区别的事物，指具体的人、事物，抽象的概念、联系（例如：学生、课程、选课等）实体由许多个体组成，个体是实体的值（例如：学生是实体，张三是个体）（2）属性实体的某一特征，一个实体由若干个属性刻画例如:学生实体由学号、姓名、性别等属性组成属性的型：名称、类型属性的值：例如：9801001，李明，男（3）码（关键字key）：唯一标识实体的属性例如：学号是学生实体的码课程号是课程实体的码（4）域：属性的取值范围例:学号的域是8位整数，性别的域是(男、女)（5）实体型用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。（同一类实体的抽象）例如：学生（学号、姓名、性别）课程（课程号、课程名、学分）（6）实体集：同类实体的集合例如：全体学生（7）联系实体与实体之间的联系、实体内部的联系1对1联系（1:1）1对多联系（1:n）多对多联系（m:n）实体：学生、班级、课程班级班级课程班级—班长组成选课班长学生学生2、概念模型的表示方法实体—联系图（E—R图）实体：矩形属性：圆角矩形联系：菱形加上命名和值的对应将实体及其属性、联系用1张E—R图表示或：将实体及其属性、实体及其联系分别用2张E—R图表示学生学号姓名性别年龄课程课程号课程名学分学生选课成绩课程实体—联系方法是抽象和描述现实世界的有力工具，概念模型独立于具体的DBMS所支持的数据模型，它是各种数据模型的共同基础，比数据模型更一般、更抽象、更接近现实世界。三、数据模型1、三种数据模型不同的数据结构具有不同的数据模型层次模型、网状模型、关系模型（1）对任何现实问题，都可以用三种数据模型的任何一种表示层次：（树）学生学号姓名性别年龄课程课程号课程名学分成绩网状：学生课程选课关系：学生（学号，姓名，性别，年龄）课程（课程号，课程名，学分）选课（学号，课程号，成绩）（2）三种DBMS软件（层次DBMS、网状DBMS、关系DBMS）中的任何一种都可以用来建立任何现实问题的数据库系统。2、关系数据模型的数据结构学号姓名性别年龄9801001李明男189801002张三男199801003王娟女18关系:表记录:表中的行属性（字段）:属性名（字段名）表中的列如：学号、姓名等主码（关键字key）:某个属性，唯一确定一个记录如：学号域（数据类型）：属性的取值范围分量记录中的一个属性值，必须是不可再分色数据项如：李明关系模式：对关系的描述，一般表示为：关系名（属性1，属性2，属性3，…）或关系名属性1属性2属性3…学生（学号，姓名，性别，年龄）课程（课程号，课程名，学分）选课（学号，课程号，成绩）关系模式应满足一定的条件，如不允许表中有表3、E—R图向关系数据模型的转换转换为特定DBMS所规定的模型规则：（1）1个实体1个关系模式如：学生（学号，姓名，性别，年龄）课程（课程号，课程名，学分）（2）1个联系1个关系模式如：选课（学号，课程号，成绩）关系的码是各实体码的组合第三章数据库系统的结构数据库系统的模式结构[不要求]数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构（硬件）数据库系统的硬件基础1、单用户数据库系统早期的最简单的数据库系统，整个数据库系统（应用程序、DBMS、数据）都安装在一台计算机上，由一个用户独占，不同的机器之间不能共享数据2、主从式结构的数据库系统一个主机带多个终端的多用户结构，数据库系统（应用程序、DBMS、数据）都集中存放在主机上，各个用户通过主机的终端并发地存取数据，共享数据资源主机多用户操作系统、数据库系统终端终端终端3、分布式结构的数据库系统数据库中的数据在逻辑上是一个整体，但物理地分布在计算机网络的不同节点上，网络中的每一个节点都可以独立处理本地数据库中的数据，执行局部应用；同时也可以同时存取和处理多个异地数据库中的数据，执行全局应用。主机数据库网络主机数据库主机数据库4、客户/服务器结构的数据库系统（C/S）将数据库系统中的DBMS功能和应用分开（1）数据库服务器专门用于执行DBMS功能，安装DBMS、数据库（2）客户机支持用户的应用，安装DBMS的开发工具客户机数据库服务器客户机开发工具DBMS、DB开发工具优点：（1）客户端的用户请求被传送到数据库服务器，服务器处理后，只将结果返回给用户（而不是整个数据），减少网络上的数据传输量，提高了系统的性能、吞吐量和负载能力（2）数据库更加开放，客户机与服务器一般都能在多种不同的硬件和软件平台上运行，可以使用不同厂商的数据库开发工具。第四章数据库管理系统（DBMS）数据库系统的核心，为数据库的建立、使用和维护而配置的软件。建立在操作系统之上，负责对数据库进行统一管理和控制。数据库管理系统的功能1、数据定义2、数据操纵：对数据的查询和更新3、数据库运行管理：并发控制、安全性检查、索引的维护等4、数据组织、存储和管理5、数据库的建立和维护：数据的输入和转换、备份与恢复、性能的监视与分析等6、数据通信接口：与其它软件系统进行通信第五章数据库工程与应用数据库设计的目标数据库设计方法数据库设计步骤大型数据库设计是一项庞大的工程一、数据库设计的目标1、结构设计：首先进行2、处理设计二、数据库设计方法现实世界的复杂性导致了数据库设计的复杂性，必须采用工程化的规范设计法（运用软件工程的思想和方法，根据数据库设计的特点，提出了各种设计准则和设计规程），这是目前技术条件下设计数据库的最实用的方法。三、数据库设计步骤1、需求分析：了解与分析用户需求2、概念结构设计：形成概念模型3、逻辑结构设计：形成数据模型4、数据库物理设计：选取一个最适合应用环境的物理结构（存储结构和存取方法）5、数据库实施：建立数据库，编制、调试应用程序，组织数据入库，系统试运行6、数据库运行和维护：正式运行，不断对数据库系统进行评价、调整和修改数据库设计中要注意的问题：1、充分调动用户的积极性2、考虑系统的可扩充性，使设计便于变动3、系统的可扩充性最终都是由一定限度的，当应用环境或应用需求发生巨大改变时，设计新数据库应用，此时，应充分考虑已有的应用，平稳过渡（如数据转移、操作界面风格的改变较少）Part2关系数据库和SQL关系数据库结构化查询语言SQL第一章关系数据库关系数据库系统是支持关系模型的数据库系统关系模型由关系数据结构、关系操作集合和完整性约束三部分组成(广义)一、关系数据结构关系模型建立在集合代数的基础上1、关系（1）域：一组具有相同数据类型的值的集合例如：整数、非负整数、实数、大于等于零且小于等于100的正整数都可以是域（2）关系：给定一组域D1、D2、……Dn,这些域可以完全相同，也可以部分或全部相同，且D1×D2×…×Dn={(d1,d2,…，dn)|di∈Dj,j=1,2,…，n}则D1×D2×…×Dn的子集叫做在域D1、D2、……Dn上的关系，用R(D1,D2,…,Dn)表示D1×D2×…×Dn可表示为一个二维表，表中的每行对应一个记录，表中的每一列对应一个域例如：D1