第1章数据库基本知识课件.ppt

1、12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College第第1 1章章 数据库基本知识数据库基本知识 12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work Collegev1 1、有、有M M个人一起去旅游，要住宾馆，假设个人一起去旅游，要住宾馆，假设一个房间只能住一个房间只能住N N个人，请问要开几个房个人，请问要开几个房间？间？v2 2、假设给你、假设给你3 3瓶啤

2、酒，商家规定，瓶啤酒，商家规定，2 2个空个空酒瓶可以兑换酒瓶可以兑换1 1瓶啤酒，在不另外掏钱的瓶啤酒，在不另外掏钱的情况下，最多可以喝到几瓶啤酒？情况下，最多可以喝到几瓶啤酒？v3 3、经理安排你组织一台、经理安排你组织一台2 2小时的晚会，请小时的晚会，请你设计出方案。你设计出方案。小测试小测试12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work Collegev1.1 1.1 数据库系统简介数据库系统简介v1.2 1.2 数据库系统的组成数据库系统的组成v1.3 1.3 关系型数

3、据库关系型数据库讲解提纲讲解提纲12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College1.1 数据库系统简介数据库系统简介思考：全校学生成绩管理系统包括哪些数据？应该如何保存？数据管理：对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题数据管理技术的发展过程人工管理阶段(40年代中-50年代中)文件系统阶段(50年代末-60年代中)数据库系统阶段(60年代末-现在)12/26/2022An Introduction of Database SystemSof

4、tware School,Changsha Social Work College一、人工管理一、人工管理o时期时期n40年代中年代中-50年代中年代中o产生的背景产生的背景n应用需求应用需求科学计算科学计算n硬件水平硬件水平无直接存取存储设备无直接存取存储设备n软件水平软件水平没有操作系统没有操作系统n处理方式处理方式批处理批处理o主要特点：数据包含在程序中，程序员设主要特点：数据包含在程序中，程序员设计程序的同时也要考虑数据的存贮计程序的同时也要考虑数据的存贮12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changs

5、ha Social Work College人工管理人工管理(续续)o特点特点n数据的管理者：应用程序，数据不保存。数据的管理者：应用程序，数据不保存。n数据面向的对象：某一应用程序数据面向的对象：某一应用程序 n数据的共享程度：无共享、冗余度极大数据的共享程度：无共享、冗余度极大n数据的独立性：不独立，完全依赖于程序数据的独立性：不独立，完全依赖于程序n数据的结构化：无结构数据的结构化：无结构n数据控制能力：应用程序自己控制数据控制能力：应用程序自己控制12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha S

6、ocial Work College应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(人工管理人工管理)应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集n.12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College二、文件系统二、文件系统o时期时期n50年代末年代末-60年代中年代中o产生的背景产生的背景n应用需求应用需求科学计算、管理科学计算、管理n硬件水平硬件水平磁盘、磁鼓磁盘、磁鼓n软件水平软件水平有文件系统有文件系统n处理方式处理方式

7、联机实时处理、批处理联机实时处理、批处理12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College文件系统文件系统(续续)p特点特点l数据的管理者：文件系统，数据可长期保存数据的管理者：文件系统，数据可长期保存l数据面向的对象：某一应用程序数据面向的对象：某一应用程序 l数据的共享程度：共享性差、冗余度大数据的共享程度：共享性差、冗余度大l数据的结构化：记录内有结构数据的结构化：记录内有结构,整体无结构整体无结构l数据的独立性：独立性差，改变数据的逻辑结构数据的独立性：独立性差

8、，改变数据的逻辑结构则必须修改应用程序则必须修改应用程序l数据控制能力：应用程序自己控制数据控制能力：应用程序自己控制12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(文件系统文件系统)应用程序应用程序文件文件应用程序应用程序文件文件2 2应用程序应用程序文件文件n n存取方存取方法法.12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha

9、 Social Work College三、数据库系统三、数据库系统o时期时期n60年代末以来年代末以来o产生的背景产生的背景n应用背景应用背景大规模管理大规模管理n硬件背景硬件背景大容量磁盘大容量磁盘n软件背景软件背景有数据库管理系统有数据库管理系统n处理方式处理方式联机实时处理联机实时处理,分布处理分布处理,批处理批处理12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College数据库系统数据库系统(续续)o特点特点n数据的管理者：数据的管理者：DBMS（数据库管理系统）（数

10、据库管理系统）n数据面向的对象：现实世界数据面向的对象：现实世界n数据的共享程度：共享性高数据的共享程度：共享性高n数据的独立性：高度的物理独立性和一定的数据的独立性：高度的物理独立性和一定的 逻辑独立性逻辑独立性n数据的结构化：整体结构化数据的结构化：整体结构化n数据控制能力：由数据控制能力：由DBMS统一管理和控制统一管理和控制12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(数据库系统数据库系统)DBMS应用程序1

11、应用程序2数据库12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College数据库阶段信息处理方式的演变数据库阶段信息处理方式的演变12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College数据的高共享性的好处数据的高共享性的好处o降低数据的冗余度，节省存储空间o避免数据间的不一致性o使系统易于扩充o独立性强，数据与程序独立存放12/26/2022An Intro

12、duction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College数据独立性数据独立性o物理独立性n指用户的指用户的应用程序应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的互独立的。当数据的物理存储物理存储改变了，应用程序改变了，应用程序不用不用改改变变。o逻辑独立性n指用户的指用户的应用程序应用程序与数据库的与数据库的逻辑结构逻辑结构是相互独立的。是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。12/26/2022An Intro

13、duction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College数据结构化数据结构化o数据的结构化是数据库的主要特征之一。o数据库中实现的是数据的真正结构化n数据的结构用数据的结构用数据模型数据模型描述，无需程序定义和解释。描述，无需程序定义和解释。n数据可以数据可以变长变长。n数据的最小存取单位是数据的最小存取单位是数据项（数据项（data item），），也也称为称为字段（字段（field），列（），列（column）。12/26/2022An Introduction of Database SystemSoft

14、ware School,Changsha Social Work CollegeDBMS对数据的控制功能对数据的控制功能o数据的安全性（Security）保护n使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据，保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。o数据的完整性（Integrity）检查n将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work CollegeDBMS对数据的控制功能对数据的控制功能o并发（Concurrency）

15、控制n对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。o数据库恢复（Recovery）n将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College1.2 数据库系统的组成1.2.1 数据库的定义1.2.2 数据库管理系统1.2.3 数据库系统的用户12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work Colleg

16、e1.2.1 数据库的定义o人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后，应将其保存起来以供进一步加工处理，进一步抽取有用信息o数据库的定义n数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合、n数据库由若干数据库文件和辅助文件组成n分类：网状，层次，关系，共3类，称为3种数据模型，最重要的是关系数据库n关系数据库的主要内容就是表（table）12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College关系数据库中最主要的成分是表12/26/

17、2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College1.2.1 数据库的定义o数据库的特征n数据按一定的数据模型组织、描述和储存，数据按一定的数据模型组织、描述和储存，逻辑逻辑性性（logic）强）强n共享性共享性（shareable）好）好n冗余度冗余度（redundancy）较小）较小n数据数据独立性独立性（independency）较高）较高n易于易于扩充扩充（expansion）12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftw

18、are School,Changsha Social Work Collegeo数据库的基本模型网状数据库模型：每个记录看成是一个节点，任何节点与节点之间可建立关联，形成网状结构层次数据库模型：分层管理数据，形成单位行政机构、家族式数据结构关系型数据库模型 ：以二维表形式组织数据，每一行称为一条记录，每一列是一个属性，称为一个字段数据库的分类12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College1.2.2 数据库管理系统o数据库管理系统（数据库管理系统（Database M

19、anagement System-Database Management System-DBMSDBMS）在操作系统的支持下，帮助用户在操作系统的支持下，帮助用户建立、使用和管理建立、使用和管理数据库数据库的软件系统。通常包含数据描述语言（的软件系统。通常包含数据描述语言（DDLDDL）、数据操）、数据操作语言（作语言（DMLDML）以及管理和控制程序三个组成部分。）以及管理和控制程序三个组成部分。12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work CollegeDBMS的组成数据描述

20、语言数据描述语言（DMLData Description Language）：用来描述数据库的结构，供用户建立数据库。数据操作语言数据操作语言（DMLData Manipulation LangUage）：供用户对数据库进行数据的查询（数据的检索和统计等）和处理（数据的增加、删除和修改等）等操作。管理和控制程序管理和控制程序：包括安全管理、通信控制和工作日志管理等程序。12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College1.2.3 数据库系统的用户数据库系统的用户，共有4

21、类：o系统程序员系统程序员n负责整个数据库系统的设计工作，根据用户的需求安装数据库管理系统，建立维护数据库管理系统及相关软件的工具，设计合适的数据库及表文件，对整个数据库存取权限做出规划。o数据库管理员数据库管理员（DBADatabase Administrator）nDBA是支持数据库系统的专业技术人员，决定数据库结构，维护数据，管理帐号，备份及恢复数据，提高系统效率。12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work Collegeo应用程序员应用程序员n负责编写访问数据库的面向终

22、端用户的应用程序，是用户可以友好地使用数据库。可以使用Visual Basic、Java、.net、Delphi、PHP、ASP、JSP等语言访问数据库。o操作员操作员n操作应用程序软件来访问数据库，利用数据库系统完成日 常工作，不关心数据库的具体格式及其维护和管理问题。数据库系统的用户(续）12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College1.2.4 数据库系统的体系结构o大型数据库大型数据库 由一台性能很强的计算机（称为主机或者数据库服务器）负责处理庞大的数据，用户

23、通过终端机与大型主机相连，以存取数据。如Oracle，Sybase，IBM DB2，Informix，SQL Server。o中小型数据库中小型数据库 在用户较少、数据量不大的情况下，可使用本地小型数据库。一般是由个人建立的个人数据库。如：Access，Foxpro，MySQL。Excel也可以认为是简单数据库。o分布式数据库分布式数据库 分布式数据库就是为了解决大型数据库反应缓慢的问题而提出的，它是由多台数据库服务器组成，数据可来自不同的服务器。o客户机客户机/服务器数据库服务器数据库 利用网络将终端机（一般为微机）和数据库服务器连接，终端从数据库服务器中存取数据，并分担服务器的部分运算任务

24、，以分散数据库服务器的负担，这样数据库服务器就不必是价格昂贵的大型主机了，采用客户机服务器数据库网络结构。12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College1.3 关系型数据库 1.3.1 关系型数据库定义 1.3.2 关系型数据库与表 1.3.3 主键与外键 1.3.4 字段约束 1.3.5 数据完整性 1.3.6 表的关联 12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Soc

25、ial Work College1.3.1 关系数据库定义关系数据库定义o关系型数据库概念是由关系型数据库概念是由EFCodd 1976年年6月博士月博士提出的。提出的。o数据库模型（数据模型）分为三种类型：网状数据库、数据库模型（数据模型）分为三种类型：网状数据库、层次数据库和关系数据库。而关系型数据库之所以能被层次数据库和关系数据库。而关系型数据库之所以能被广泛的应用广泛的应用,是因为它将每个是因为它将每个具有相同属性的数据具有相同属性的数据独立地独立地存储在一个表中。它解决了层次型数据库的横向关联不存储在一个表中。它解决了层次型数据库的横向关联不足的缺点，也避免了网状数据库关联过于复杂的

26、问题。足的缺点，也避免了网状数据库关联过于复杂的问题。我们所看到的数据库都是关系数据库。我们所看到的数据库都是关系数据库。o关系型数据库是指一些相关的关系型数据库是指一些相关的表表和其他数据库和其他数据库对象对象的集的集合。合。12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College1.3.2 关系数据库与表关系数据库与表 o数据库是由多个数据库是由多个表表和其他数据库对象（如约束关系，和其他数据库对象（如约束关系，用户，安全性，日志）组成的。用户，安全性，日志）组成的。o在

27、数据库中，表是一种最基本的数据库对象，类似在数据库中，表是一种最基本的数据库对象，类似于电子表格，是由行和列组成的，除第一行于电子表格，是由行和列组成的，除第一行(表头表头)以外，数据库表中的每一行通常称为一条以外，数据库表中的每一行通常称为一条记录（也记录（也叫无组）叫无组），表中的每一列称为一个，表中的每一列称为一个字段字段，表头的各，表头的各列给出了各个字段的名称，可以称为列给出了各个字段的名称，可以称为表结构表结构。如下图所示。12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work

28、 College 横的 一行 称为 一个 记录 纵的一列称为一个字段 表头 给出 字段 名 关系数据库与表（续）关系数据库与表（续）12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College1.3.3 主键与外键主键与外键o关系模型要求数据库表中的每行关系模型要求数据库表中的每行记录记录都必须是都必须是惟一惟一的，而不允许出现完全相的，而不允许出现完全相同的记录。在设计数据库表时，可以通过定义同的记录。在设计数据库表时，可以通过定义主键主键(Primary Key)(Prima

29、ry Key)来保证记录来保证记录(实体实体)的惟一性。的惟一性。o每个数据库表都每个数据库表都有且只有一个主键有且只有一个主键。o一个关系型数据库可能包含多个表，可以通过一个关系型数据库可能包含多个表，可以通过外键外键(Foreign Key)(Foreign Key)使这些表之使这些表之间关联起来。间关联起来。学生信息表学生信息表 课程信息表课程信息表 学号姓名性别班级0901 张三男09310902 李四女09990890王小二男0808课程号课程名任课老师 课时B01JAVA刘一72D15英语刘二54F08VB刘三妹6812/26/2022An Introduction of Data

30、base SystemSoftware School,Changsha Social Work College主键与外键（续）主键与外键（续）o下图的下图的“成绩表成绩表”中有两个中有两个外键外键，一个是学号，一个是学号“student_id”student_id”，其详细信，其详细信息存储在息存储在“学生表学生表”中；另一个是课程编号中；另一个是课程编号“course_no”course_no”，其详细信息存储，其详细信息存储在在“课程表课程表”中。中。“成绩表成绩表”和和“学生表学生表”各有一个各有一个“学号学号”字段，该字段字段，该字段在在“成绩表成绩表”中是外键，在中是外键，在“学生表

31、学生表”中则是主键，但这两个字段的数据类中则是主键，但这两个字段的数据类型以及字段宽度必须完全一样，字段的名称可以相同，也可以不相同。型以及字段宽度必须完全一样，字段的名称可以相同，也可以不相同。12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College1.3.4 字段约束字段约束o设计数据库表时，可对表中的一个字段或多个字段的组合设计数据库表时，可对表中的一个字段或多个字段的组合设置约束设置约束条件条件，让，让SQL Server检查该字段的输入值是否符合这个约束条件。检查该

32、字段的输入值是否符合这个约束条件。约束分为表级约束和字段级约束两种。表级约束是一个表中几个字约束分为表级约束和字段级约束两种。表级约束是一个表中几个字段的约束，字段级约束则是对表中一个字段的约束。段的约束，字段级约束则是对表中一个字段的约束。o PRIMARY KEY 即主键，用来保证表中每条记录的唯一性。设计一个数据库表时，可即主键，用来保证表中每条记录的唯一性。设计一个数据库表时，可用一个字段或多个字段用一个字段或多个字段(最多最多16个字段个字段)的组合作为这个表的主键的组合作为这个表的主键。用单个字段作为主键时，使用字段约束；用字段组合作为主键时，用单个字段作为主键时，使用字段约束；用

33、字段组合作为主键时，则使用表级约束。则使用表级约束。oFOREIGN KEY 外键字段与其他表中的主键字段或具有唯一性的字段相对应，其值必外键字段与其他表中的主键字段或具有唯一性的字段相对应，其值必须在所引用的表中存在，而且所引用的表必须存放在同一数据库中。须在所引用的表中存在，而且所引用的表必须存放在同一数据库中。12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College字段约束字段约束o NULL与与NOT NULL（空值（空值/非空值）非空值）若在一个字段中允许不输入数据

34、，则可以将该字段定义为若在一个字段中允许不输入数据，则可以将该字段定义为NULL，如果在一个字段中必须输，如果在一个字段中必须输入数据，则应当将该字段定义为入数据，则应当将该字段定义为NOT NULL。NULL值既不等价于数值型数据中的值既不等价于数值型数据中的0，也不等价于字符型数据中的空字符串。也不等价于字符型数据中的空字符串。oUNIQUE（唯一）（唯一）如果一个字段值不允许重复，则应当对该字段添加如果一个字段值不允许重复，则应当对该字段添加UNIQUE约束。与主键不同的是，在约束。与主键不同的是，在UNIQUE字段中允许出现字段中允许出现NULL值，但为保持唯一性，最多只能出现一次值，

35、但为保持唯一性，最多只能出现一次NULL值。值。oCHECK（检查）（检查）CHECK约束用于检查一个字段或整个表的输入值是否满足指定的检查条件。约束用于检查一个字段或整个表的输入值是否满足指定的检查条件。oDEFAULT（默认值）（默认值）DEFAULT约束用于指定一个字段的默认值，当尚未在该字段中输入数据时，该字段中将约束用于指定一个字段的默认值，当尚未在该字段中输入数据时，该字段中将自动填入这个默认值。自动填入这个默认值。12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work Col

36、lege1.3.5 数据完整性o实体完整性(Entity Integrity)实体完整性用于保证数据库表中的每一条记录都是唯一的，建立主键的目的就是为了实施实体完整性。一个表中的主键不能取空值，也不能取重复的值。例如，选择“学号”字段作为“学生表”中的主键时，每一条记录中的“学号”字段值就应输入一个非空值，而且必须是各不相同的。o域完整性(Domain Integrity)域完整性用于保证给定字段中数据的有效性，即保证数据的取值在有效的范围内。例如，限制“成绩”字段的值是在0到100之间；在“成绩表”中“学号”字段是一个外键，该字段的值只能是“学生表”已经存在的学号，如果在该字段中输入“学生表

37、”所没有的学号，也将破坏该字段的域完整性。12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College数据完整性o参照完整性参照完整性(Referential Integrity)(Referential Integrity)参照完整性是用于确保相关联的表间的数据保持一致。当添加、参照完整性是用于确保相关联的表间的数据保持一致。当添加、删除或修改数据库表中的记录时，可以借助于参照完整性来保证删除或修改数据库表中的记录时，可以借助于参照完整性来保证相关联的表之间的数据一致性。例如，

38、在相关联的表之间的数据一致性。例如，在“学生表学生表”中修改了某中修改了某个学号，就必须在个学号，就必须在“成绩表成绩表”或其他相关联的表进行相同的修改，或其他相关联的表进行相同的修改，否则其他表中的相关记录就会变成无效记录。否则其他表中的相关记录就会变成无效记录。o用户自定义完整性用户自定义完整性(User-defined Integrity)(User-defined Integrity)这是由用户自己定义的完整性，不同于前面这是由用户自己定义的完整性，不同于前面3 3种完整性，也可说种完整性，也可说是一种强制数据定义。是一种强制数据定义。例如，在输入学生表的记录时，应确保例如，在输入学生

39、表的记录时，应确保“学号学号”字段不为空（字段不为空（NOT NOT NULLNULL），否则与），否则与“学号学号”字段是主键矛盾。字段是主键矛盾。12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College1.3.6表的关联o一对一关联(one-to-one)设在一个数据库中有A、B两个表，对于表A中的任何一条记录，表B中只能有一条记录与之对应；反过来，对于表B中的任何一条记录，表A中也只能有一条记录与之对应，则称这两个表是一对一关联的。o一对多关联(one-to-many)

40、设在一个数据库中有A、B两个表，对于表A中的任何一条记录，表B中可能有多条记录与之对应；反过来，对于表B中的任何一条记录，表A中却只能有一条记录与之对应，则称这两个表是一对多的关联。o多对多关联(many-to-many)设在一个数据库中有A、B两个表，对于表A中的任何一条记录，表B中可能有多条记录与之对应；反过来，对于表B中的任何一条记录，表A中也有多条记录与之对应，则称这两个表是多对多关联的。12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College数据联系的描述一对一联系一对多联系12/26/2022An Introduction of Database SystemSoftware School,Changsha Social Work College数据联系的描述图 多对多联系