计算思维导论08-数据库的基本思维课件.pptx
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- 计算 思维 导论 08 数据库 基本 课件
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1、8 8 数据库数据库的基本思维的基本思维 天津科技大学天津科技大学计算机公共基础系计算机公共基础系1目目 录录8.1 数据库概述数据库概述8.2 关系数据库关系数据库8.3 Microsoft Access 2010简介简介8.4 数据库数据库的基本的基本操作操作8.5 查询查询8.6 数据挖掘与大数据数据挖掘与大数据8.1.1 8.1.1 数据库体系结构数据库体系结构1.数据库数据库(DataBase,DB)是是指长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的相关数据指长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的相关数据的集合的集合。2.数据库管理系统数据库管理系统(DataBase Manageme
2、nt System,DBMS)是是用于建立、使用、管理和维护数据库的系统软件,是数据用于建立、使用、管理和维护数据库的系统软件,是数据库系统的核心组成部分。库系统的核心组成部分。数据库管理系统具有以下主要功能:数据库管理系统具有以下主要功能:(1)数据定义:定义数据库结构,包括定义表、索引、)数据定义:定义数据库结构,包括定义表、索引、视图等数据对象。视图等数据对象。(2)数据操纵:实现对数据库的查询和更新(插入、删)数据操纵:实现对数据库的查询和更新(插入、删除、修改)操作。除、修改)操作。(3)数据库的运行管理:数据库在建立、运行和维护时)数据库的运行管理:数据库在建立、运行和维护时由由D
3、BMS统一管理、统一控制,以保证数据的安全性、完统一管理、统一控制,以保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用,以及发生故障后的系整性、多用户对数据的并发使用,以及发生故障后的系统恢复。统恢复。(4)数据库的建立和维护:包括数据库初始数据的输入)数据库的建立和维护:包括数据库初始数据的输入和转换,数据库的转储和恢复,数据库的重组织、性能和转换,数据库的转储和恢复,数据库的重组织、性能分析等。分析等。3.数据库系统数据库系统(DataBase System,DBS)是指带有数据库并利用数据库技术进行数据管理的计算是指带有数据库并利用数据库技术进行数据管理的计算机系统。它是在计算机系统中引
4、入了数据库技术后的系机系统。它是在计算机系统中引入了数据库技术后的系统,实现了有组织地、动态地存储大量相关数据,提供统,实现了有组织地、动态地存储大量相关数据,提供了数据处理和共享的便利手段。了数据处理和共享的便利手段。硬件系统硬件系统数据库数据库数据库管理系统数据库管理系统应用系统应用系统数据库管理员数据库管理员用户用户数据库系统4.数据库系统数据库系统的的软件软件(1)数据库管理系统:用于数据库的建立、使用和维护等。)数据库管理系统:用于数据库的建立、使用和维护等。(2)操作系统:支持数据库管理系统的运行。)操作系统:支持数据库管理系统的运行。(3)应用系统:以数据库为基础开发的、面向某一
5、实际应用)应用系统:以数据库为基础开发的、面向某一实际应用的软件系统,如:人事管理系统、财务管理系统、商品进销的软件系统,如:人事管理系统、财务管理系统、商品进销存管理系统、图书管理系统等。存管理系统、图书管理系统等。(4)应用开发工具:用于开发应用系统的实用工具,如)应用开发工具:用于开发应用系统的实用工具,如Delphi、VB、ASP、JSP、PHP等,而等,而MS Access作为数据库管作为数据库管理系统也可以作为开发工具。理系统也可以作为开发工具。5.用户用户(1)终端用户:通过应用系统使用数据库的各级管理人员及)终端用户:通过应用系统使用数据库的各级管理人员及工程技术人员,一般为非
6、计算机专业人员。他们直接使用应工程技术人员,一般为非计算机专业人员。他们直接使用应用系统中已编制好的应用程序间接使用数据库。用系统中已编制好的应用程序间接使用数据库。(2)应用程序员:使用应用开发工具开发应用系统的软件设)应用程序员:使用应用开发工具开发应用系统的软件设计人员,负责为用户设计和编制应用程序,并进行调试和安计人员,负责为用户设计和编制应用程序,并进行调试和安装。装。(3)数据库管理员()数据库管理员(DataBase Administrator,DBA):专门负):专门负责设计、建立、管理和维护数据库的技术人员或团队。责设计、建立、管理和维护数据库的技术人员或团队。现实世界现实世
7、界 信息世界信息世界 机器世界机器世界抽象(概念模型)抽象(数据模型)8.1.2 8.1.2 概念模型概念模型目前常用实体联系模型表示概念目前常用实体联系模型表示概念模型模型1实体实体客观存在并且可以相互区别的事物称为实体。实体可以是具体客观存在并且可以相互区别的事物称为实体。实体可以是具体的人、事、物,如一名学生、一本书、一门课程等;也可以是的人、事、物,如一名学生、一本书、一门课程等;也可以是事件,如学生的一次选课、一场比赛、一次借书等事件,如学生的一次选课、一场比赛、一次借书等。2实体的属性实体的属性实体所具有的某一特性称为属性。如学生实体有学号、姓名、实体所具有的某一特性称为属性。如学
8、生实体有学号、姓名、性别、出生日期、专业等多个属性。属性包括属性名和属性值,性别、出生日期、专业等多个属性。属性包括属性名和属性值,如:学号、姓名、性别、出生日期、专业等为属性名,如:学号、姓名、性别、出生日期、专业等为属性名,(13011103、许志华、男、许志华、男、06/12/1995、机械工程)为某个学生、机械工程)为某个学生实体的属性值。实体的属性值。3实体型实体型用实体名及其属性名来抽象描述同一类实体,称为实体型用实体名及其属性名来抽象描述同一类实体,称为实体型。如如:学生(学号、姓名、性别、出生日期、专业)就是一个实:学生(学号、姓名、性别、出生日期、专业)就是一个实体型,它描述
9、的是学生这一类实体体型,它描述的是学生这一类实体。4实体集实体集同类型实体的集合称为实体集同类型实体的集合称为实体集。如如:全体学生就是一个实体集:全体学生就是一个实体集,而而(13011103、许志华、男、许志华、男、06/12/1995、机械工程)是这个实、机械工程)是这个实体集中的一个实体体集中的一个实体。5实体间的实体间的联系联系实体实体间的联系通常是指两个实体集之间的间的联系通常是指两个实体集之间的联系联系。联系有以下联系有以下3种类型:种类型:(1)一对一联系()一对一联系(1:1)(2)一对多联系()一对多联系(1:n)(3)多对多联系()多对多联系(m:n)一对一联系(一对一联
10、系(1:1)如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体,实体集中的每一个实体,实体集B中至多有一个中至多有一个实体与之对应;反之亦然,则称实体与之对应;反之亦然,则称A与与B具有一对一联系。具有一对一联系。例如:一个学院有一个院长,一个公司有一个例如:一个学院有一个院长,一个公司有一个CEO一对多联系(一对多联系(1:n)如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体,实体集中的每一个实体,实体集B中有中有n个实体个实体(n0)与之对应;反之,对于实体集)与之对应;反之,对于实体集B中的每一个实体中的每一个实体,实实体集体集A中至多只有一个实体与之对应,则称中至多只有一个实体与之对应,则称A与
11、与B具有一对多具有一对多联系。联系。例如:一个学院有多个专业,一个公司有多个部门例如:一个学院有多个专业,一个公司有多个部门多对多联系(多对多联系(m:n)如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体,实体集中的每一个实体,实体集B中有中有n个实体个实体(n0)与之对应;反之,对于实体集)与之对应;反之,对于实体集B中的每一个实体中的每一个实体,实实体集体集A中也有中也有m个实体(个实体(m0)与之对应,则称)与之对应,则称A与与B具有多具有多对多联系。对多联系。例如:一个学生可以选多门课,一门课也可以被多个学生选择例如:一个学生可以选多门课,一门课也可以被多个学生选择6E-R(Entity-
12、Relationship实体实体-联系)联系)图图图中图中包含实体、属性和联系包含实体、属性和联系(1)实体:用矩形框表示,框内写明实体名。)实体:用矩形框表示,框内写明实体名。(2)属性:用椭圆形框表示,框内写明属性名,并用无向边将)属性:用椭圆形框表示,框内写明属性名,并用无向边将其与对应实体连接起来。其与对应实体连接起来。(3)联系:用菱形框表示,框内写明联系名,并用无向边分别)联系:用菱形框表示,框内写明联系名,并用无向边分别与有关实体连接起来,同时在无向边旁标注联系的类型(与有关实体连接起来,同时在无向边旁标注联系的类型(1:1,1:n或或m:n)。)。学生与课程联系的E-R图8.1
13、.3 8.1.3 关系模型关系模型用二维表结构表示实体及实体间联系的数据模型称为关系模用二维表结构表示实体及实体间联系的数据模型称为关系模型型。学号学号姓名姓名性别性别出生日期出生日期专业专业生源地生源地民族民族政治面貌政治面貌入学成绩入学成绩13011101巴博华男1995-9-9机械工程北京汉族团员379.0013011102张晓民女1996-11-9机械工程北京汉族团员530.0013011103许志华男1995-6-12机械工程北京汉族党员507.0013011104车鸣华男1996-1-10机械工程北京汉族团员441.0013011105高森华男1996-5-28机械工程北京汉族党员
14、536.0013011106何唯华男1995-8-2机械工程北京汉族团员370.0013011107惠文民女1996-6-18机械工程云南汉族团员422.0013011108景婷民景婷民女女1995-10-22机械工程机械工程辽宁辽宁藏族藏族团员团员571.00学生基本信息用关系来表示8.2 8.2 关系关系数据库数据库关系数据库是基于关系模型的关系数据库是基于关系模型的数据库数据库。在关系数据库中,。在关系数据库中,数据存储在二维结构的表中,而一个关系数据库中,包含数据存储在二维结构的表中,而一个关系数据库中,包含多个数据表多个数据表。Microsoft Access就是一个应用非常广泛的关
15、系数据库管理就是一个应用非常广泛的关系数据库管理系统。系统。1关系术语关系术语(1)关系)关系 一个关系就是一张二维一个关系就是一张二维表表,每个关系有一个关系名。,每个关系有一个关系名。(2)元组)元组表中的一表中的一行行即为一个元组,也称为一个即为一个元组,也称为一个记录记录。(3)属性)属性表中的一表中的一列列即为一个属性,也称为一个即为一个属性,也称为一个字段字段。(4)域)域 属性的取值范围。属性的取值范围。(5)主关键字)主关键字在表中能够在表中能够惟一标识一个记录的字段或字段组合惟一标识一个记录的字段或字段组合,称为,称为候选关键字。候选关键字。一个表中可能有多个候选关键字,从中
16、选择一个作为主一个表中可能有多个候选关键字,从中选择一个作为主关键字,也称为主键。关键字,也称为主键。(6)外部关键字外部关键字1)如果表如果表A和表和表B中有公共字段,且该字段在表中有公共字段,且该字段在表B中是中是主键,则该字段在表主键,则该字段在表A中就称为外部关键字,也叫中就称为外部关键字,也叫外键。外键。2)在关系数据库中,主键和外键表示了在关系数据库中,主键和外键表示了2个表之间的个表之间的联系。联系。课程号课程号学号学号成绩成绩10010203101130111019310010203101130111025210010203101130111037410010203101130
17、1110481100102031011301110578100102031011301110697100102031011301110796100102031011301110894课程号课程号课程名课程名课时课时学分学分校区校区10010203101C语言603泰达泰达10010303101VB语言402泰达泰达10012303101VF语言603泰达泰达10012303102VF语言603泰达西院泰达西院10020101106计算机辅助设计402泰达泰达10020101107计算机辅助设计计算机辅助设计402泰达泰达成绩表课程表(7)关系模式)关系模式对关系的描述,它对应一个关系的结构。其
18、格式为:关对关系的描述,它对应一个关系的结构。其格式为:关系名(属性系名(属性1,属性,属性2,属性,属性n)课程表的关系模式为课程表的关系模式为:课程课程(课程号,课程名,课时,学分)。(课程号,课程名,课时,学分)。2完整性规则完整性规则关系模型的完整性规则是对关系的某种约束条件。关系模型的完整性规则是对关系的某种约束条件。关系模型中有三类完整性约束:关系模型中有三类完整性约束:(1)实体完整性)实体完整性 关系关系中所有元组的主关键字值不能为空值。中所有元组的主关键字值不能为空值。(2)参照完整性)参照完整性 若若一个关系一个关系R的外部关键字的外部关键字F是另一个关系是另一个关系S的主
19、关键字的主关键字,则,则R中的每一个元组在中的每一个元组在F上的值必须是上的值必须是S中某一元组的主关中某一元组的主关键字的值,或者取空值。键字的值,或者取空值。(3)用户自定义完整性)用户自定义完整性 针对针对某一具体关系的约束条件,它反映某一具体应用所某一具体关系的约束条件,它反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。涉及的数据必须满足的语义要求。8.3 8.3 Microsoft Access 2010Microsoft Access 2010简介简介包括包括6种数据库对象。种数据库对象。(1)表:数据库的核心与基础,存放数据库中的全部数据。)表:数据库的核心与基础,存放数据库中的
20、全部数据。(2)查询:数据库中检索数据的对象,用于从一个或多个表)查询:数据库中检索数据的对象,用于从一个或多个表中找出用户需要的记录。中找出用户需要的记录。(3)窗体:用户与数据库应用系统进行人机交互的界面。)窗体:用户与数据库应用系统进行人机交互的界面。(4)报表:数据的打印输出,按用户要求的格式和内容打印)报表:数据的打印输出,按用户要求的格式和内容打印数据库中的各种信息。数据库中的各种信息。(5)宏:数据库中一个或多个操作的集合,每个操作实现特)宏:数据库中一个或多个操作的集合,每个操作实现特定的功能。定的功能。(6)模块:数据库中存放)模块:数据库中存放VBA(Visual Basi
21、c for Applications)代码的对象,创建模块对象的过程也就是使用代码的对象,创建模块对象的过程也就是使用VBA编写程序的编写程序的过程。过程。8.4.1 8.4.1 创建创建数据库数据库1.使用使用Access 2010模板创建模板创建数据库的步骤数据库的步骤如下如下:(1)执行)执行“文件文件新建新建样本模板样本模板”命令命令,选中一个样选中一个样本本模板模板。(2)Access自动创建数据库,打开窗体布局自动创建数据库,打开窗体布局视图视图。利用数据库模板创建的数据库,包括表、查询、窗体、报利用数据库模板创建的数据库,包括表、查询、窗体、报表、宏、模块等子对象。用户可以根据实
22、际需要修改这些表、宏、模块等子对象。用户可以根据实际需要修改这些对象,以减少数据库开发的工作量。对象,以减少数据库开发的工作量。2.创建创建空空数据库数据库的步骤的步骤如下如下:(1)执行执行“文件文件新建新建空数据库空数据库”命令命令(2)指定数据库保存的路径和文件名指定数据库保存的路径和文件名Access 2010的数据库文件的扩展名为的数据库文件的扩展名为.accdb8.4.2 8.4.2 创建表创建表在在Access数据库中,表是整个数据库系统的基础,所有的原数据库中,表是整个数据库系统的基础,所有的原始数据都存储在表中,其他数据库对象,如查询、窗体、报始数据都存储在表中,其他数据库对
23、象,如查询、窗体、报表等都在表的基础上建立并使用。表等都在表的基础上建立并使用。1.使用使用设计视图创建表设计视图创建表的步骤如下的步骤如下:(1)执行执行“创建创建表设计表设计”命令命令。(2)在设计视图中定义表的各个字段,包括字段名称、在设计视图中定义表的各个字段,包括字段名称、数据类型和说明数据类型和说明。(3)在)在“常规常规”选项卡中设置字段属性,如字段大小、选项卡中设置字段属性,如字段大小、标题、默认值标题、默认值等等。(4)根据需要,定义主键,建立索引根据需要,定义主键,建立索引。(5)保存保存表表。注:注:字段名可以是字段名可以是164个西文或中文字符;字段名中个西文或中文字符
24、;字段名中可以包含字母、数字、空格和特殊字符(除句号可以包含字母、数字、空格和特殊字符(除句号“。”、感叹号感叹号“!”、重音号、重音号“”“”和方括号和方括号“”之外)的之外)的任意组合,但不能以先导空格开头;字段名中不能包含任意组合,但不能以先导空格开头;字段名中不能包含控制字符(即控制字符(即031的的ASCII码)。码)。(1)文本)文本 存储文本、数字或文本与数字的组合,最多为存储文本、数字或文本与数字的组合,最多为255个中个中文或西文字符,默认为文或西文字符,默认为255。文本类型的数字不能用于计算,只能用于名称、电话号文本类型的数字不能用于计算,只能用于名称、电话号码、邮政编码
25、等。码、邮政编码等。(2)备注)备注存储较长的文本,最多为存储较长的文本,最多为65536个字符。个字符。(3)数字)数字 存储数值数据,长度为存储数值数据,长度为1、2、4、8等字节。具体的数字等字节。具体的数字类型可由类型可由“字段大小字段大小”属性进一步定义。属性进一步定义。(4)货币)货币 存储货币值,字段长度为存储货币值,字段长度为8个字节。个字节。(5)日期)日期/时间时间 存储日期和时间数据,允许范围是存储日期和时间数据,允许范围是100/1/19999/12/31。日期日期/时间数据可用于计算,长度为时间数据可用于计算,长度为8个字节。个字节。(6)自动编号)自动编号内容为数字
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