数据库基础理论课件.ppt

1、数据库基础理论返回目录1.1 1.1 数据库概述数据库概述 (1)数据库：是数据的集合数据库：是数据的集合,是存储数据的仓库。以一定的组是存储数据的仓库。以一定的组织方式将相关的数据组织在一起，存放在计算机外存储器，能织方式将相关的数据组织在一起，存放在计算机外存储器，能为多个用户共享，与应用程序彼此独立的一组数据的集合。为多个用户共享，与应用程序彼此独立的一组数据的集合。Visual Basic支持多种类型的数据库，如支持多种类型的数据库，如Access数据库、数据库、Microsoft Excel、SQL Server和和Oracle等。等。(2)数据库系统：组织数据，存储数据的管理系统，

2、主要包数据库系统：组织数据，存储数据的管理系统，主要包括用户、数据库和数据管理系统三方面。括用户、数据库和数据管理系统三方面。(3)数据库管理系统：是管理、维护数据库数据的一组软件。数据库管理系统：是管理、维护数据库数据的一组软件。2.2.信息与数据信息与数据 数据与信息在概念上是有区别的。数据与信息在概念上是有区别的。从信息处理角度看，任何事物的属性都是从信息处理角度看，任何事物的属性都是通过数据来表示的，数据经过加工处理后，使通过数据来表示的，数据经过加工处理后，使其具有知识性并对人类活动产生决策作用，从其具有知识性并对人类活动产生决策作用，从而形成信息。而形成信息。从计算机的角度看，数据

3、泛指那些可以被从计算机的角度看，数据泛指那些可以被计算机接受并能够被计算机识别处理的符号。计算机接受并能够被计算机识别处理的符号。总之，信息是有用的数据，数据是信息的总之，信息是有用的数据，数据是信息的表现形式，信息是通过数据符号来传播的。表现形式，信息是通过数据符号来传播的。上一页下一页要 点 3.3.数据处理数据处理 数据处理也称为信息处理。所谓数数据处理也称为信息处理。所谓数据处理，实际上就是利用计算机对各种类据处理，实际上就是利用计算机对各种类型的数据进行处理。它包括对数据的采集、型的数据进行处理。它包括对数据的采集、整理、存储、分类、排序、检索、维护、整理、存储、分类、排序、检索、维

4、护、加工、统计和传输等一系列操作过程。加工、统计和传输等一系列操作过程。数据处理的目的是从大量的、原始数据处理的目的是从大量的、原始的数据中获得人们所需要的资料并提取有的数据中获得人们所需要的资料并提取有用的数据成份，作为行为和决策的依据。用的数据成份，作为行为和决策的依据。上一页下一页要 点 1.1.2 1.1.2 数据管理的三个阶段数据管理的三个阶段(1)人工管理人工管理（50年代中期以前）：年代中期以前）：计算机代替了人的手工劳动，但数据不独立，没有软计算机代替了人的手工劳动，但数据不独立，没有软件系统对数据进行管理件系统对数据进行管理。人工管理阶段出现在计算机应用于数据管理人工管理阶段

5、出现在计算机应用于数据管理的初期。由于没有必要的软件、硬件环境的支的初期。由于没有必要的软件、硬件环境的支持，用户只能直接在裸机上操作。当数据有所持，用户只能直接在裸机上操作。当数据有所变动时程序则随之改变，独立性差；另外，各变动时程序则随之改变，独立性差；另外，各程序之间的数据不能相互传递，缺少共享性，程序之间的数据不能相互传递，缺少共享性，因而这种管理方式既不灵活，也不安全，编程因而这种管理方式既不灵活，也不安全，编程效率较差。效率较差。上一页下一页要 点 (2)文件管理（文件管理（50年代后期年代后期60年代中期）：年代中期）：数据不再是程序的组成部分，而是以文件的形式，形成数数据不再是

6、程序的组成部分，而是以文件的形式，形成数据文件据文件文件管理阶段即把有关的数据组织成一种文件，文件管理阶段即把有关的数据组织成一种文件，这种数据文件可以脱离程序而独立存在，由一这种数据文件可以脱离程序而独立存在，由一个专门的文件管理数据文件中的数据进行加工个专门的文件管理数据文件中的数据进行加工处理。应用程序与数据文件之间具有一定的独处理。应用程序与数据文件之间具有一定的独立性，但是，数据文件仍高度依赖于对应的程立性，但是，数据文件仍高度依赖于对应的程序，不能被多个程序所共享。由于数据文件之序，不能被多个程序所共享。由于数据文件之间不能建立任何联系，因而数据的通用性仍然间不能建立任何联系，因而

7、数据的通用性仍然较差，冗余量大。较差，冗余量大。上一页下一页要 点 (3)数据库系统阶段（数据库系统阶段（60年代后期开始）：年代后期开始）：主要特征：数据实行统一、集中、独立的管理。主要特征：数据实行统一、集中、独立的管理。数据库系统管理阶段即对所有的数据实行数据库系统管理阶段即对所有的数据实行统一规划管理，形成一个数据中心，构统一规划管理，形成一个数据中心，构成一个数据成一个数据“仓库仓库”。应用程序不再只。应用程序不再只与一个孤立的数据文件相对应，可以取与一个孤立的数据文件相对应，可以取整体数据集的某个子集作为逻辑文件与整体数据集的某个子集作为逻辑文件与其对应，通过数据库管理系统实现逻辑

8、其对应，通过数据库管理系统实现逻辑文件与物理数据之间的映射。文件与物理数据之间的映射。上一页下一页要 点 (1)概念：指数据在数据库排列、组织所遵循的规则。概念：指数据在数据库排列、组织所遵循的规则。(2)类型：类型：a 层次模型：层次模型：b 网络模型：网络模型：c 关系模型：关系模型：1.2 数据模型数据模型 1.2.1 1.2.1 层次模型层次模型 层次模型（层次模型（Hierarchical ModelHierarchical Model）表示数据间的从属关系结构，是一种以记表示数据间的从属关系结构，是一种以记录某一事物的类型为根结点的有向树结构。录某一事物的类型为根结点的有向树结构。

9、其主要特征如下：其主要特征如下：仅有一个无双亲的根结点。仅有一个无双亲的根结点。根结点以外的子结点，向上仅有根结点以外的子结点，向上仅有一个父结点，向下有若干子结点一个父结点，向下有若干子结点。上一页下一页要 点 1.2.2 1.2.2 网状模型网状模型 网状模型（网状模型（Network ModelNetwork Model）是层次）是层次模型的扩展，它表示多个从属关系的层模型的扩展，它表示多个从属关系的层次结构，呈现一种交叉关系的网络结构。次结构，呈现一种交叉关系的网络结构。网状模型是以记录为结点的网络结构。网状模型是以记录为结点的网络结构。其主要特征如下：其主要特征如下：有一个以上的结点

10、无双亲。有一个以上的结点无双亲。至少有一个结点有多个双亲。至少有一个结点有多个双亲。上一页下一页要 点 1.2.3 1.2.3 关系模型关系模型 关系模型（关系模型（Relational ModelRelational Model）的）的所谓所谓“关系关系”是有特定含义的。广义地是有特定含义的。广义地说，任何数据模型都描述一定事物数据说，任何数据模型都描述一定事物数据之间的关系。之间的关系。它把数据组织成二维表的形式，表中的每它把数据组织成二维表的形式，表中的每一行一行 称为一个记录，每一列称为一个字称为一个记录，每一列称为一个字段。段。上一页下一页要 点 关系模型的主要特点有：关系模型的主要

11、特点有：(1)(1)关系中每一分量不可再分，是最基关系中每一分量不可再分，是最基本的数据单位；本的数据单位；(2)(2)每一竖列的分量是同属性的，列数每一竖列的分量是同属性的，列数根据需要而设，且各列的顺序是任意的；根据需要而设，且各列的顺序是任意的；(3)(3)每一横行由一个个体事物的诸多属每一横行由一个个体事物的诸多属性构成，且各行的顺序可以是任意的；性构成，且各行的顺序可以是任意的；(4)(4)一个关系是一张二维表，不允许有一个关系是一张二维表，不允许有相同的属性名，也不允许有相同的元组。相同的属性名，也不允许有相同的元组。上一页下一页要 点关系型数据库关系型数据库 表是有关信息的逻辑组

12、，行被称为记录，列则被称表是有关信息的逻辑组，行被称为记录，列则被称为字段。为字段。主键主键记录记录字段字段本章目录本章目录1.3 1.3 数据库系统数据库系统 1.3.1 1.3.1 数据库数据库 数据库（数据库（Data BaseData Base）是数据库系）是数据库系统的核心和管理对象。统的核心和管理对象。所谓数据库，就是以一定的组织所谓数据库，就是以一定的组织方式将相关的数据组织在一起，存放方式将相关的数据组织在一起，存放在计算机外存储器上形成的，能为多在计算机外存储器上形成的，能为多个用户共享的，与应用程序彼此独立个用户共享的，与应用程序彼此独立的一组相关数据的集合。的一组相关数据

13、的集合。上一页下一页要 点 1.3.2 1.3.2 数据库管理系统数据库管理系统 从信息处理的理论角度讲，如果把利用从信息处理的理论角度讲，如果把利用数据库进行信息处理的工作过程，或把掌握、数据库进行信息处理的工作过程，或把掌握、管理和操纵数据库的数据资源的方法看作是管理和操纵数据库的数据资源的方法看作是一个系统的话，则称这个系统为数据库管理一个系统的话，则称这个系统为数据库管理系统。系统。上一页下一页要 点 1.3.3 1.3.3 数据库应用系统的构成数据库应用系统的构成 数据库应用系统它是由有关的数据库应用系统它是由有关的硬件、软件、硬件、软件、数据和人员数据和人员四个部分组合而形成的。四

14、个部分组合而形成的。硬件环境是数据库系统的物理支撑，包括硬件环境是数据库系统的物理支撑，包括CPUCPU、内存、外存及输入、内存、外存及输入/输出设备。由于数据输出设备。由于数据库系统承担着数据管理的任务，它要在操作系库系统承担着数据管理的任务，它要在操作系统的支持下工作，而且本身包含着数据库管理统的支持下工作，而且本身包含着数据库管理例行程序、应用程序等，因此要求有足够大的例行程序、应用程序等，因此要求有足够大的内存开销。同时，由于用户的数据、系统软件内存开销。同时，由于用户的数据、系统软件和应用软件都要保存在外存上，所以对外存容和应用软件都要保存在外存上，所以对外存容量的要求也很高。量的要

15、求也很高。上一页下一页要 点 软件系统包括系统软件和应用软件两软件系统包括系统软件和应用软件两类。系统软件主要包括数据库管理系统软件、类。系统软件主要包括数据库管理系统软件、开发应用系统的高级语言及其编译系统、应开发应用系统的高级语言及其编译系统、应用系统开发的工具软件等。它们为开发应用用系统开发的工具软件等。它们为开发应用系统提供了良好的环境，其中数据库管理系系统提供了良好的环境，其中数据库管理系统是连接数据库和用户之间的纽带，是软件统是连接数据库和用户之间的纽带，是软件系统的核心。系统的核心。应用软件是指在数据库管理系统的基础应用软件是指在数据库管理系统的基础上由用户根据自己的实际需要自行

16、开发的应上由用户根据自己的实际需要自行开发的应用程序。用程序。上一页下一页要 点 数据库系统的人员是指管理、开发和使数据库系统的人员是指管理、开发和使用数据库系统的全部人员，主要包括数据库用数据库系统的全部人员，主要包括数据库管理员、系统分析员、应用程序员和用户。管理员、系统分析员、应用程序员和用户。不同的人员涉及不同的数据抽象级别，不同的人员涉及不同的数据抽象级别，数据库管理员负责管理和控制数据库系统；数据库管理员负责管理和控制数据库系统；系统分析员负责应用系统的需求分析和规范系统分析员负责应用系统的需求分析和规范说明，确定系统的软硬件配置、系统的功能说明，确定系统的软硬件配置、系统的功能及

17、数据库概念设计；应用程序员负责设计应及数据库概念设计；应用程序员负责设计应用系统的程序模块，根据数据库的外模式来用系统的程序模块，根据数据库的外模式来编写应用程序；最终用户通过应用系统提供编写应用程序；最终用户通过应用系统提供的用户接口界面使用数据库。的用户接口界面使用数据库。上一页下一页要 点1.4 1.4 关系数据库及其设计关系数据库及其设计 1.4.1 1.4.1 关系数据库关系数据库 关系数据库（关系数据库（Relational Data BaseRelational Data Base）是）是若干个关系的集合。也可以说，关系数据库是若干个关系的集合。也可以说，关系数据库是由若干张二维

18、表组成的。由若干张二维表组成的。在关系数据库中，将一个关系视为是一张在关系数据库中，将一个关系视为是一张二维表，又称其为数据表。二维表，又称其为数据表。一个关系数据库由若干个数据表组成，数一个关系数据库由若干个数据表组成，数据表又由若干个记录组成，而每一个记录是由据表又由若干个记录组成，而每一个记录是由若干个以字段属性加以分类的数据项组成的。若干个以字段属性加以分类的数据项组成的。上一页下一页要 点在关系模型理论中在关系模型理论中 在关系数据库中在关系数据库中 关系 数据表 元组 记录 属性 字段 分量 数据项 表表1-3 1-3 模型理论与关系数据库中术语的对照关系模型理论与关系数据库中术语

19、的对照关系上一页下一页要 点 在数据表中，若某一字段或几个字段的组合在数据表中，若某一字段或几个字段的组合值能够标识一个记录，则称其为关键字（或值能够标识一个记录，则称其为关键字（或键），当一个数据表有多个关键字时，可从键），当一个数据表有多个关键字时，可从中选出一个作为主关键字（或主键）。中选出一个作为主关键字（或主键）。在关系数据库中，数据表之间是具有相在关系数据库中，数据表之间是具有相关性的。数据表之间的这种相关性是依靠每关性的。数据表之间的这种相关性是依靠每一个独立的数据表内部具有相同属性的字段一个独立的数据表内部具有相同属性的字段建立的。一般地，两个数据表之间建立关联建立的。一般地，

20、两个数据表之间建立关联关系，是将一个数据表视为父表，另外一个关系，是将一个数据表视为父表，另外一个数据表视为子表，其中子表中与父表主关键数据表视为子表，其中子表中与父表主关键字段相对应的字段作为外键，数据表之间的字段相对应的字段作为外键，数据表之间的关联就是通过主键与外键作为纽带实现关联关联就是通过主键与外键作为纽带实现关联的。的。上一页下一页要 点 1.4.2 1.4.2 表间关联关系的类型表间关联关系的类型 在一个关系数据库中，若想将依赖于关在一个关系数据库中，若想将依赖于关系模型建立的多个数据表组织在一起，反映系模型建立的多个数据表组织在一起，反映客观事物数据间的多种对应关系，通常将这客

21、观事物数据间的多种对应关系，通常将这些数据表放入同一个数据库中，并建立表间些数据表放入同一个数据库中，并建立表间关联。关联。在同一个数据库中，相关联的表间关系在同一个数据库中，相关联的表间关系的类型有一对一、一对多和多对一的类型有一对一、一对多和多对一3 3种关系。种关系。上一页下一页要 点 编号编号 专专 业业 专业年限专业年限 bj10001 计算机应用 20 bj11002 环境工程 24 gz05001 生物工程 30 gz05002 统计学 15 jl04001 财政税收 10 编号编号 姓名姓名 性别性别bj10001 刘伟箭 男 bj11002 刘简捷 男 gz05001 藤波海

22、 男 gz05002 杨行东 男 jl04001 林慧繁 女一对一（编号）上一页下一页要 点 1 1一对一关系一对一关系即在两个数据表中选一个相同属性字段作为关键字即在两个数据表中选一个相同属性字段作为关键字段，把其中一个数据表中的关键字段称为主关键段，把其中一个数据表中的关键字段称为主关键字段，该字段值是唯一的，而另一个数据表中的字段，该字段值是唯一的，而另一个数据表中的关键字段称为外来关键字段，该字段值也是唯一关键字段称为外来关键字段，该字段值也是唯一的。的。编号编号 专专 业业 成果类别成果类别 bj10001 VF高级编程技术 著作 bj10001 专门人才信息管理系统 著作 bj10

23、001 VF编程技巧与常见问题解答 著作 bj10001 面向对象编程与系统开发 著作 bj10001 面向对象编程与系统程序优化 论文 编号编号 姓名姓名 性别性别bj10001 刘伟箭 男 bj11002 刘简捷 男 gz05001 藤波海 男 gz05002 杨行东 男 jl04001 林慧繁 女一对多（编号）上一页下一页要 点 2一对多关系一对多关系即在两个数据表中选一个相同属性即在两个数据表中选一个相同属性字段作为关键字段，把其中一个数字段作为关键字段，把其中一个数据表的关键字段称为主关键字段，据表的关键字段称为主关键字段，该字段值是唯一的，而把另一个数该字段值是唯一的，而把另一个数

24、据表中的关键字段称为外来关键字据表中的关键字段称为外来关键字段，该字段值是重复的。段，该字段值是重复的。编号编号 专专 业业 成果类别成果类别 bj10001 VF高级编程技术 著作 bj10001 专门人才信息管理系统 著作 bj10001 VF编程技巧与常见问题解答 著作 bj10001 面向对象编程与系统开发 著作 bj10001 面向对象编程与系统程序优化 论文 编号编号 姓名姓名 性别性别bj10001 刘伟箭 男 bj11002 刘简捷 男 gz05001 藤波海 男 gz05002 杨行东 男 jl04001 林慧繁 女多对一（编号）上一页下一页要 点 3多对一关系多对一关系与与

25、1：N关系类似，唯一的区别是在两个相关联的数据关系类似，唯一的区别是在两个相关联的数据表中，选择哪一个数据表中的关键字段为主关键字表中，选择哪一个数据表中的关键字段为主关键字段，该字段值是重复的，与它关联的另一个数据表段，该字段值是重复的，与它关联的另一个数据表中的关键字段为外来关键字段，该字段值是唯一的中的关键字段为外来关键字段，该字段值是唯一的 1.4.3 1.4.3 关系的完整性关系的完整性 关系的完整性，即关系中的数据及具有关关系的完整性，即关系中的数据及具有关联关系的数据间必须遵循的制约和依存关系，联关系的数据间必须遵循的制约和依存关系，以保证数据的正确性、有效性和相容性。以保证数据

26、的正确性、有效性和相容性。关系的完整性主要包括关系的完整性主要包括域完整性域完整性、实体完实体完整性整性和和参照完整性参照完整性三种。三种。上一页下一页要 点 1.4.3 1.4.3 关系运算关系运算 关系运算是以关系为运算对象的运算，在关系关系运算是以关系为运算对象的运算，在关系运算中，变量是关系，运算结果仍然是关系。运算中，变量是关系，运算结果仍然是关系。常见的有选择运算、投影运算和连接运算三种。常见的有选择运算、投影运算和连接运算三种。1 1选择（选择（SelectSelect）：）：从关系中选择某些满足条件的记从关系中选择某些满足条件的记录组成一个新的关系。也可以说是在关系录组成一个新的关系。也可以说是在关系R R中选择满中选择满足给定条件的元组。足给定条件的元组。2 2投影（投影（ProjecProjec）：）：是从关系中选择某些字段的所有是从关系中选择某些字段的所有值组成一个新的关系。也可以说是在关系值组成一个新的关系。也可以说是在关系R R中选择出中选择出若干属性列。若干属性列。3 3连接（连接（JoinJoin）：）：是将两个或多个关系通过连接条件是将两个或多个关系通过连接条件组成一个新的关系。也可以说是在关系组成一个新的关系。也可以说是在关系R R和关系和关系S S中中选择属性间满足一定条件的元组。选择属性间满足一定条件的元组。上一页下一页要 点