第1章 数据库基础知识-2ppt课件.ppt

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1、在此输入您的封面副标题第1章 数据库基础知识-2中国铁道出版社中国铁道出版社第第1 1章章 数据库基础知识数据库基础知识【案例引入案例引入】 本书提供的学生信息管理系统具有档案管理、课程管理、成绩管本书提供的学生信息管理系统具有档案管理、课程管理、成绩管理、系统管理等功能。通过运行该系统，可以实现学生档案的查询、理、系统管理等功能。通过运行该系统，可以实现学生档案的查询、修改、增加，课程信息的查询、修改、增加，学生成绩的查询、修修改、增加，课程信息的查询、修改、增加，学生成绩的查询、修改、增加，密码的修改等功能。这套系统是利用改、增加，密码的修改等功能。这套系统是利用ASP.NET/SQL A

2、SP.NET/SQL Server 2005Server 2005开发的一套数据库应用系统。学习本课程的目的就是开发的一套数据库应用系统。学习本课程的目的就是要掌握数据库应用开发技术，能够设计开发数据库应用系统。为此，要掌握数据库应用开发技术，能够设计开发数据库应用系统。为此，本章先介绍必要的数据库基础知识。本章先介绍必要的数据库基础知识。第第1 1章章 数据库基础知识数据库基础知识【学习目标学习目标】 掌握数据库的概念。掌握数据库的概念。 掌握关系数据模型。掌握关系数据模型。第第1 1章章 数据库基础知识数据库基础知识数据管理概述数据管理概述1.1数据库系统概述数据库系统概述1.2数据模型数

3、据模型1.3关系数据库关系数据库1.4掌握关系数据模型。 1.5数据库设计数据库设计1.1 1.1 数据管理概述数据管理概述1 1.1.1 .1.1 数据和数据处理数据和数据处理1 1.1.2 .1.2 数据管理技术的发展数据管理技术的发展 1.1 1.1 数据管理概述数据管理概述1 1.1.1.1.1 数据和数据处理数据和数据处理数据数据（DataData）是描述事物的符号记录，他用类型和数值来表示。随）是描述事物的符号记录，他用类型和数值来表示。随着计算机技术的发展，数据的含义更加广泛了，不仅包括数字，还着计算机技术的发展，数据的含义更加广泛了，不仅包括数字，还包含文字、图像、声音和视频等

4、多种数据。在数据库技术中，数据包含文字、图像、声音和视频等多种数据。在数据库技术中，数据是数据库中存储的基本对象。例如，学生的档案管理记录、货物的是数据库中存储的基本对象。例如，学生的档案管理记录、货物的运输情况等都是数据。运输情况等都是数据。数据处理数据处理是指将数据转换成信息的过程。它是由人、计算机等组成是指将数据转换成信息的过程。它是由人、计算机等组成的能进行信息的收集、传递、存储、加工、维护、分析、计划、控的能进行信息的收集、传递、存储、加工、维护、分析、计划、控制、决策和使用的系统。经过处理，信息被加工成特定形式的数据。制、决策和使用的系统。经过处理，信息被加工成特定形式的数据。 1

5、.1 1.1 数据管理概述数据管理概述1 1.1.1.2 2 数据管理技术的发展数据管理技术的发展 1.1.人工管理阶段：人工管理阶段：（1 1）数据不保存。）数据不保存。（2 2）没有对数据进行管理的软件系统。）没有对数据进行管理的软件系统。（3 3）没有文件的概念。）没有文件的概念。（4 4）一组数据对应于一个程序，数据是面向应用的。一个程序中的）一组数据对应于一个程序，数据是面向应用的。一个程序中的数据不能被其他程序所利用，因而，程序之间存在着大量的重复数数据不能被其他程序所利用，因而，程序之间存在着大量的重复数据，造成了数据的冗余。据，造成了数据的冗余。 1.11.1数据管理概述数据管

6、理概述1 1.1.1.2 2 数据管理技术的发展数据管理技术的发展 2.2.文件管理阶段：文件管理阶段：（1 1）数据需要长期保存在外存上供反复使用。）数据需要长期保存在外存上供反复使用。（2 2）程序和数据之间有了一定的独立性。）程序和数据之间有了一定的独立性。（3 3）文件形式多样化。）文件形式多样化。（4 4）文件的存取基本上以记录为单位。）文件的存取基本上以记录为单位。 1.11.1数据管理概述数据管理概述1 1.1.1.2 2 数据管理技术的发展数据管理技术的发展 3.3.数据库管理阶段：数据库管理阶段： 对所有的数据进行统一、集中和独立式的对所有的数据进行统一、集中和独立式的管理，

7、使数据存储独立于使用数据的程序，减少管理，使数据存储独立于使用数据的程序，减少了数据的冗余度、节约存储空间，提高了数据的了数据的冗余度、节约存储空间，提高了数据的一致性和完整性，充分实现了数据的共享一致性和完整性，充分实现了数据的共享 1.2 1.2 数据库系统概述数据库系统概述1 1. .2 2.1 .1 数据库的概念数据库的概念1 1. .2 2.2 .2 数据库系统的模式结构数据库系统的模式结构1 1. .2 2.3.3 数据库系统的特点数据库系统的特点 1.2 1.2 数据库系统概述数据库系统概述1 1. .2 2.1.1 数据库的概念数据库的概念 数据库的概念数据库的概念 数据库（数

8、据库（DataBaseDataBase，DBDB）是指长期存储在计算机内，）是指长期存储在计算机内，按一定数据模型组织存储、可共享的数据集合。它可以按一定数据模型组织存储、可共享的数据集合。它可以供各种用户共享，具有最小冗余度和较高的数据独立性。供各种用户共享，具有最小冗余度和较高的数据独立性。 1.2 1.2 数据库系统概述数据库系统概述数据库管理系统数据库管理系统 （1 1）数据定义功能）数据定义功能数据库管理系统具有专门的数据定义语言（数据库管理系统具有专门的数据定义语言（Data Description LanguageData Description Language，DDLDDL）

9、，），用户可以方便地创建、修改、删除数据库及数据库对象。用户可以方便地创建、修改、删除数据库及数据库对象。 （2 2）数据操纵功能）数据操纵功能数据库管理系统提供数据操纵语言（数据库管理系统提供数据操纵语言（Data Manipulation LanguageData Manipulation Language，DMLDML），可以），可以实现对数据库中数据的检索、插入、删除和修改等操作。实现对数据库中数据的检索、插入、删除和修改等操作。 （3 3）数据库运行管理功能）数据库运行管理功能数据库运行过程中，是由数据库管理系统统一控制管理，以保证数据的安全性、完数据库运行过程中，是由数据库管理系统

10、统一控制管理，以保证数据的安全性、完整性，当多个用户同时访问相同数据时，由数据库管理系统进行并发控制，以保证整性，当多个用户同时访问相同数据时，由数据库管理系统进行并发控制，以保证每个用户的运行结果都是正确的。每个用户的运行结果都是正确的。 （4 4）数据库的维护功能）数据库的维护功能它包括数据库初始数据的输入、转换功能，数据库的转储、恢复功能，数据库的重它包括数据库初始数据的输入、转换功能，数据库的转储、恢复功能，数据库的重组织功能和性能监测、分析功能，等等。这些功能通常由一些实用程序完成。组织功能和性能监测、分析功能，等等。这些功能通常由一些实用程序完成。1.2 1.2 数据库系统概述数据

11、库系统概述数据库系统数据库系统 数据库系统（数据库系统（Database SystemDatabase System，DBSDBS）是指在计算机系统中引入数据库）是指在计算机系统中引入数据库后的系统。一般由数据库、数据库管理系统极其开发工具、应用系统、数后的系统。一般由数据库、数据库管理系统极其开发工具、应用系统、数据库管理员和用户构成。据库管理员和用户构成。 1.2 1.2 数据库系统概述数据库系统概述1 1. .2 2. .2 2 数据库的模式结构数据库的模式结构 模式的概念模式的概念 模式（模式（schemaschema）是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，）是数据库中全体数据的逻

12、辑结构和特征的描述，它仅仅涉及到型的描述，不涉及到具体的值。模式的一个具体值称它仅仅涉及到型的描述，不涉及到具体的值。模式的一个具体值称为模式的一个实例（为模式的一个实例（instanceinstance）。同一个模式可以有很多实例。模）。同一个模式可以有很多实例。模式是相对稳定的，而实例是相对变动的。模式反映的是数据的结构式是相对稳定的，而实例是相对变动的。模式反映的是数据的结构及其关系，而实例反映的是数据库某一时刻的状态。及其关系，而实例反映的是数据库某一时刻的状态。1.2 1.2 数据库系统概述数据库系统概述数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构1.2 1.2 数据库系统概述数

13、据库系统概述 模式也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑模式也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。它是数据库系统模式结构的中间层，不涉及数据的它是数据库系统模式结构的中间层，不涉及数据的物理存储细节和硬件环境，与具体的应用程序，与物理存储细节和硬件环境，与具体的应用程序，与所使用的应用开发工具及高级程序设计语言无关。所使用的应用开发工具及高级程序设计语言无关。 模式模式1.2 1.2 数据库系统概述数据库系统概述外模式外模式 外模式也称子模式或用户模式，他是数据库用户（包外模式也称子模式或用户模式，他是数据

14、库用户（包括程序员和最终用户）看见和使用的局部数据的逻辑结括程序员和最终用户）看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。它通常是模式的子集。应用有关的数据的逻辑表示。它通常是模式的子集。 1.2 1.2 数据库系统概述数据库系统概述内模式内模式 内模式也称存储模式，它是数据物理结构和存储内模式也称存储模式，它是数据物理结构和存储结构的描述，是数据在数据库内部的表示方式。例结构的描述，是数据在数据库内部的表示方式。例如，记录的存储方式是顺序存储、按照如，记录的存储方式是顺序存储、按照B B

15、树结构存树结构存储还是按储还是按hashhash方法存储、索引按照什么方式组织；方法存储、索引按照什么方式组织；数据是否压缩存储，是否加密；数据的存储记录结数据是否压缩存储，是否加密；数据的存储记录结构有何规定等。一个数据库只有一个内模式。构有何规定等。一个数据库只有一个内模式。 1.2 1.2 数据库系统概述数据库系统概述数据库系统的二级映像数据库系统的二级映像 外模式外模式/ /模式映像模式映像 模式模式/ /内模式映像内模式映像 1.2 1.2 数据库系统概述数据库系统概述1 1. .2 2. .3 3 数据库系统的特点数据库系统的特点 （1 1）结构化）结构化（2 2）数据共享）数据共

16、享（3 3）数据独立性）数据独立性（4 4）统一的数据控制）统一的数据控制1.3 1.3 数据模型数据模型1 1. .3 3.1 .1 数据模型的概念数据模型的概念1 1. .3 3.2 .2 概念模型概念模型1.3.3 1.3.3 逻辑模型逻辑模型1.3 1.3 数据模型数据模型数据模型的概念数据模型的概念 数据模型就是现实世界的模拟。现有的数据库系统均是基于某种数据数据模型就是现实世界的模拟。现有的数据库系统均是基于某种数据模型的。模型的。 数据库管理系统是按照一定的数据模型组织数据的，所谓的数据模型数据库管理系统是按照一定的数据模型组织数据的，所谓的数据模型是指数据结构、数据操作和完整性

17、约束，这三方面称为数据模型的三是指数据结构、数据操作和完整性约束，这三方面称为数据模型的三要素。要素。 数据结构数据结构 数据操作数据操作 完整性约束完整性约束1.3 1.3 数据模型数据模型 概念模型概念模型 客观事物及其联系是信息之源，是组织和管理数据的出发点，同时客观事物及其联系是信息之源，是组织和管理数据的出发点，同时也是使用数据库的归宿。为了把现实世界中的具体事物进行抽象，人也是使用数据库的归宿。为了把现实世界中的具体事物进行抽象，人们常常首先把现实世界抽象成为信息世界，然后再把信息世界转化为们常常首先把现实世界抽象成为信息世界，然后再把信息世界转化为计算机世界。把现实世界抽象为信息

18、世界，实际上是抽象出现实系统计算机世界。把现实世界抽象为信息世界，实际上是抽象出现实系统中有应用价值的元素及其联系，这时所形成的信息结构是概念模型。中有应用价值的元素及其联系，这时所形成的信息结构是概念模型。 1.3 1.3 数据模型数据模型 概念模型概念模型 描述概念模型的最常用的方法是实体描述概念模型的最常用的方法是实体联系（联系（Entiny-Entiny-RelationshipRelationship，E-RE-R）方法）方法 1.3 1.3 数据模型数据模型 概念模型概念模型概念模型中的常用概念概念模型中的常用概念（1 1）实体）实体（2 2）实体集）实体集（3 3）实体型）实体型

19、（4 4）属性）属性（5 5）联系（一对一、一对多、多对多）联系（一对一、一对多、多对多）1.3 1.3 数据模型数据模型 逻辑模型逻辑模型 层次模型层次模型 网状模型网状模型 关系模型关系模型 关系就是二维表关系就是二维表1.3 1.3 数据模型数据模型 逻辑模型逻辑模型 关系模型关系模型 关系就是二维表关系就是二维表1.4 1.4 关系数据库关系数据库1.4.1 1.4.1 基本概念基本概念1.4.2 1.4.2 关系运算关系运算1.4.3 1.4.3 关系数据库关系数据库1.4 1.4 关系数据库关系数据库1.4.1 1.4.1 基本概念基本概念1 1、关系术语、关系术语（1 1）关系）

20、关系 （2 2）记录）记录 （3 3）字段）字段 （4 4）域）域 （5 5）关键字）关键字（6 6）关系模式）关系模式2 2、关系约束、关系约束关系表现为二维表，但不是所有的二维表都是关系。成为关系的二维表有如下约关系表现为二维表，但不是所有的二维表都是关系。成为关系的二维表有如下约束。束。（1 1）不允许）不允许“表中套表表中套表”，即表中每个属性必须是不可分割的数据单元。或者，即表中每个属性必须是不可分割的数据单元。或者说每个字段不能再分为若干个字段，即表中不能再包含表。说每个字段不能再分为若干个字段，即表中不能再包含表。（2 2）在同一个关系中不能出现相同的属性名。）在同一个关系中不能

21、出现相同的属性名。（3 3）列的次序可以任意交换，不改变关系的实际意义。）列的次序可以任意交换，不改变关系的实际意义。（4 4）表中的行叫元组，代表一个实体，因此表中不允许出现相同的两行。）表中的行叫元组，代表一个实体，因此表中不允许出现相同的两行。（5 5）行的次序可以任意交换，不会改变关系的意义。）行的次序可以任意交换，不会改变关系的意义。1.4 1.4 关系数据库关系数据库1.4.2 1.4.2 关系运算关系运算 数学中的算术运算是大家熟悉的，例如数学中的算术运算是大家熟悉的，例如2+32+3是一个数是一个数学运算，该运算的运算对象是数值学运算，该运算的运算对象是数值2 2和和3 3，运

22、算法则是加法，运算法则是加法，运算结果也是数值（运算结果也是数值（5 5）。与此类似，关系运算的运算对）。与此类似，关系运算的运算对象是关系（二维表），关系运算的法则包括象是关系（二维表），关系运算的法则包括选择选择、投影投影、连接连接，关系运算结果也是关系（二维表），关系运算结果也是关系（二维表）。 1.4 1.4 关系数据库关系数据库1.4.2 1.4.2 关系运算关系运算选择选择 选择选择运算是在一个关系中找出满足给定条件的记录。选择运算是在一个关系中找出满足给定条件的记录。选择是从行的角度对二维表格的内容进行筛选，形成新的关系。如是从行的角度对二维表格的内容进行筛选，形成新的关系。如关

23、系学生，如表关系学生，如表1-11-1所示。所示。学号姓名性别系名出生日期民族总学分备注200501王红女信息1986-02-14汉60无200502刘林男信息1986-05-20汉54无200503曹红雷男信息1985-09-24汉50无200504方平女信息1987-08-11回52三好学生200505李伟强男信息1985-11-14汉60一门课不及格从学生表中选择男同学从学生表中选择男同学 1.4 1.4 关系数据库关系数据库1.4.2 1.4.2 关系运算关系运算投影投影 投影投影是从一个关系中找出符合条件的属性列组成新的关系。投影是从一个关系中找出符合条件的属性列组成新的关系。投影是

24、从列的角度对二维表的内容进行的筛选或重组，形成新的关系。是从列的角度对二维表的内容进行的筛选或重组，形成新的关系。学号姓名性别系名出生日期民族总学分备注200501王红女信息1986-02-14汉60无200502刘林男信息1986-05-20汉54无200503曹红雷男信息1985-09-24汉50无200504方平女信息1987-08-11回52三好学生200505李伟强男信息1985-11-14汉60一门课不及格筛选所需要的列：姓名和出生日期筛选所需要的列：姓名和出生日期1.4 1.4 关系数据库关系数据库1.4.2 1.4.2 关系运算关系运算连接连接 连接连接是从两个关系的笛卡儿积中

25、选取属性之间满足一是从两个关系的笛卡儿积中选取属性之间满足一定条件的元组形成的新关系。在此我们不给出笛卡尔积的定条件的元组形成的新关系。在此我们不给出笛卡尔积的定义，仅仅通过一个举例希望大家对笛卡尔积作一个初步定义，仅仅通过一个举例希望大家对笛卡尔积作一个初步了解，对于笛卡尔积的定义请参考离散数学。了解，对于笛卡尔积的定义请参考离散数学。1.4 1.4 关系数据库关系数据库1.4.2 1.4.2 关系运算关系运算连接连接ABCa1b1c1a2b2c2a3b3c3ADa1c4a3c5关系关系R R关系关系S SR.ABCS.ADa1b1c1a1c4a1b1c1a3c5a2b2c2a1c4a2b2

26、c2a3c5a3b3c3a1c4a3b3c3a3c5关系关系R R与关系与关系S S的笛卡尔积的笛卡尔积1.4 1.4 关系数据库关系数据库1.4.2 1.4.2 关系运算关系运算连接连接 连接连接运算中有两种常用的连接，一种是等值连接运算中有两种常用的连接，一种是等值连接（Equi-joinEqui-join），另一种是自然连接（），另一种是自然连接（Natural joinNatural join）。）。 等值连接是选取等值连接是选取R R与与S S的笛卡儿积的属性值相等的那些元组。的笛卡儿积的属性值相等的那些元组。 自然连接要求两个关系中进行比较的分量必须是相同属性自然连接要求两个关系中

27、进行比较的分量必须是相同属性组，且要在结果中把重复的属性去掉。组，且要在结果中把重复的属性去掉。1.4 1.4 关系数据库关系数据库1.4.3 1.4.3 关系数据库关系数据库 关系数据库是一些相关的表和其他数据库对象的集合。这里有三层关系数据库是一些相关的表和其他数据库对象的集合。这里有三层含义：含义： （1 1）在关系型数据库中，数据存储在二维表结构的数据表中，一个表是）在关系型数据库中，数据存储在二维表结构的数据表中，一个表是一个关系，又称为实体集。一个关系，又称为实体集。 （2 2）数据库所包含的表之间是有联系的，联系由表的主键和外键所体现）数据库所包含的表之间是有联系的，联系由表的主

28、键和外键所体现的参照关系实现。的参照关系实现。（3 3）数据库不仅包含表，还包含其他的数据库对象，如视图、存储过程）数据库不仅包含表，还包含其他的数据库对象，如视图、存储过程和索引等。和索引等。 1.5 1.5 数据库设计数据库设计 从数据库应用系统开发的全过程来考虑，可将数据库从数据库应用系统开发的全过程来考虑，可将数据库的设计归纳为六大步骤：的设计归纳为六大步骤：（1 1）需求分析）需求分析（2 2）概念结构设计）概念结构设计（3 3）逻辑结构设计）逻辑结构设计（4 4）数据库物理设计）数据库物理设计（5 5）数据库实施）数据库实施（6 6）数据库的运行与维护）数据库的运行与维护总总 结结 本章主要介绍了数据库的基本概念，数据管理技术的发本章主要介绍了数据库的基本概念，数据管理技术的发展、展、E-RE-R方法、常见的数据模型、关系数据库中的基本术方法、常见的数据模型、关系数据库中的基本术语、关系运算、数据库设计的基本步骤等知识。语、关系运算、数据库设计的基本步骤等知识。