软件工程之关系数据库基础幻灯片.ppt
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1、软件工程之关系数据库基础第1页,共39页,编辑于2022年,星期三2数据库系统构成 数据库系统(数据库系统(DataBase SystemDataBase System,简称为,简称为DBSDBS)是指计算机系)是指计算机系统中引入数据库后的系统,由数据库、软件(操作系统、数据库管理统中引入数据库后的系统,由数据库、软件(操作系统、数据库管理系统、开发工具、编译系统和应用系统等)、用户、硬件构成系统、开发工具、编译系统和应用系统等)、用户、硬件构成。数据库数据库硬件硬件数据库系统数据库系统软件软件操作系统操作系统 OS数据库管理系统数据库管理系统 DBMS高级语言编译系统高级语言编译系统各种各
2、种应用应用开发工具开发工具应用系统应用系统用户用户终端用户终端用户应用程序员应用程序员数据库管理员数据库管理员数据库系统分析与设计人员数据库系统分析与设计人员 第2页,共39页,编辑于2022年,星期三3数据库系统的构成图DatabaseOSDBMS应用开发工具应用开发工具应用程序应用程序DBA用户用户A用户用户C用户用户B应用程序员应用程序员第3页,共39页,编辑于2022年,星期三数据库系统的构成图24有组织的集成的可共享的数据数据集合 DBDBMSComputer SystemSQLSQLOSDBA完成某一功能的应用程序1应用程序2应用程序nDBAP 1DBAP 2DBAP n应用程序员
3、第4页,共39页,编辑于2022年,星期三关系数据库实例5第5页,共39页,编辑于2022年,星期三6数据库管理系统 数据库管理系统(数据库管理系统(Data Base Management Data Base Management SystemSystem,简称,简称DBMSDBMS)是位于用户与操作系统之间)是位于用户与操作系统之间的一种非常复杂的、对数据库进行管理的系统软的一种非常复杂的、对数据库进行管理的系统软件。它在操作系统支持下工作。在确保数据件。它在操作系统支持下工作。在确保数据“安安全可靠全可靠”的同时,提高用户使用的同时,提高用户使用“数据数据”的简明的简明性和方便性。用户对
4、数据的一切操作,包括性和方便性。用户对数据的一切操作,包括数据数据定义定义、查询查询、更新更新及各种及各种控制控制,都是通过,都是通过DBMSDBMS进进行。行。第6页,共39页,编辑于2022年,星期三DBMS的主要功能p 数据库定义功能数据库定义功能允允许许用用户户用用一一种种叫叫做做数数据据定定义义语语言言的的专专用用语语言言建建立立新新的的数数据据库库和和指指定定它它们的逻辑结构(也称为模式)。们的逻辑结构(也称为模式)。p 数据存取功能数据存取功能使用户能够用适当的语言查询数据和更新(插入、修改和删除)数据。使用户能够用适当的语言查询数据和更新(插入、修改和删除)数据。p 数据控制功
5、能数据控制功能对对数数据据库库安安全全性性、完完整整性性和和并并发发性性(多多用用户户对对数数据据的的并并发发使使用用)进进行行有有效效的的控控制制和管理,确保数据库中数据正确有效和数据库系统的有效运行。和管理,确保数据库中数据正确有效和数据库系统的有效运行。p 数据库的建立维护功能数据库的建立维护功能对数据库转储、恢复、重组织、系统性能监视分析等数据库维护工作。对数据库转储、恢复、重组织、系统性能监视分析等数据库维护工作。DBMSDBMS是由许多是由许多“系统程序系统程序”所组成的一个集合。每个程序都有自己的功能,一个或几个程所组成的一个集合。每个程序都有自己的功能,一个或几个程序一起完成序
6、一起完成DBMSDBMS的一个或几个功能。各种的一个或几个功能。各种DBMSDBMS的组成因系统而异,一般说来,它由的组成因系统而异,一般说来,它由语言编译处理程序;系统运行控制程序;系统建立、维护程序;数据字典等程序语言编译处理程序;系统运行控制程序;系统建立、维护程序;数据字典等程序组成。组成。7第7页,共39页,编辑于2022年,星期三数据库的用户p终端用户终端用户 p应用程序员应用程序员p数据库管理员数据库管理员 l系统需求分析、数据库设计、系统功能设计与实现。系统需求分析、数据库设计、系统功能设计与实现。l数据库系统软件的安装和维护数据库系统软件的安装和维护l监控监控DBMSDBMS
7、的运行,系统参数的配置与调整的运行,系统参数的配置与调整l权限管理权限管理l日常维护(备份与恢复)日常维护(备份与恢复)lDBDB中的数据进行扩充或重组中的数据进行扩充或重组lDBDB的文档管理的文档管理8第8页,共39页,编辑于2022年,星期三计算机硬件系统p硬件硬件l存储数据库和运行存储数据库和运行DBMSDBMS、OSOS的硬件资源的硬件资源 。p要求要求l需需要要足足够够大大的的内内存存来来存存放放OSOS,DBMSDBMS核核心心模模块块、数数据据库库数数据据缓冲区和应用程序缓冲区和应用程序l由由于于数数据据库库中中数数据据庞庞大大,需需要要足足够够大大的的磁磁盘盘等等直直接接存存
8、取取设备存储数据设备存储数据l为安全,需要足够的磁带、光盘等存贮介质做数据库的备份为安全,需要足够的磁带、光盘等存贮介质做数据库的备份l要求具有较高的通道能力,以提高数据传送率要求具有较高的通道能力,以提高数据传送率l要求系统支持联网能力要求系统支持联网能力 9第9页,共39页,编辑于2022年,星期三10目前常用的DBMSp目前常用的目前常用的 DBMS lORACLE(甲骨文)lDB2(IBM)lSYBASElMicrosoft SQL Server 2000、2005(MS)lMYSQLlACCESSlxBASE类:Visual FoxPro dBASEp常用的开发工具常用的开发工具lP
9、ower BuilderPower BuilderlDelphiDelphilVisual BASICVisual BASIC,Visual Studio.NetVisual Studio.Net等。等。l数据库厂商提供的开发工具。例如,数据库厂商提供的开发工具。例如,ORACLEORACLE的的Design 2000Design 2000和和SYBASESYBASE的的Power DesignerPower Designer。第10页,共39页,编辑于2022年,星期三关系模型概述p关系数据库关系数据库l 使用关系模型的数据库使用关系模型的数据库p关系数据库系统关系数据库系统l 支持关系模型
10、的数据库系统支持关系模型的数据库系统p关系模型关系模型l 关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组成成111.1.关系数据结构关系数据结构(二维表二维表)2.2.关系操作集合关系操作集合3.3.关系完整性约束关系完整性约束关系关系模型模型实体完整性实体完整性参照完整性参照完整性用户定义完整性用户定义完整性第11页,共39页,编辑于2022年,星期三12关系数据模型关系模型是用关系模型是用二维表格结构二维表格结构来表示实体以及实体间联系的模型来表示实体以及实体间联系的模型p 关系模型的数据结构关系模型的数据结构关系模型的数据结构是一个关
11、系模型的数据结构是一个“二维表框架二维表框架”组成的集合,每个二维表又可组成的集合,每个二维表又可称为关系,因此可以说,关系模型是称为关系,因此可以说,关系模型是“关系框架关系框架”组成的集合。组成的集合。p 关系模型使用的术语关系模型使用的术语关系:关系可理解为由关系(二维表)的框架和若干元组构成。关系:关系可理解为由关系(二维表)的框架和若干元组构成。元组:表中的行。通常称为元组:表中的行。通常称为记录记录。属性:表中的列,通常称为属性:表中的列,通常称为字段字段。关系键:表中的某个属性组,它的值可以唯一确定一个关系键:表中的某个属性组,它的值可以唯一确定一个记录记录。域:属性的取值范围。
12、域:属性的取值范围。分量:分量:记录记录中的一个属性值。中的一个属性值。第12页,共39页,编辑于2022年,星期三13关系数据模型-关系实例学号学号姓名姓名性别性别年龄年龄籍贯籍贯9901李勇李勇男男20江苏江苏9902刘晨刘晨女女19山东山东9903王明王明女女20北京北京9999张立张立男男18陕西陕西学生记录表学生记录表学生记录表学生记录表关系名关关系系记录(行)字段(列)关系键男女域分量关系模式:学生(学号、姓名、性别、年龄、籍贯)学生(学号、姓名、性别、年龄、籍贯)学生(学号、姓名、性别、年龄、籍贯)学生(学号、姓名、性别、年龄、籍贯)字段名第13页,共39页,编辑于2022年,星
13、期三14关系键p关系键的文字定义:关系键的文字定义:在关系中能惟一标识元组的一个属性或不包含有多余属性在关系中能惟一标识元组的一个属性或不包含有多余属性的属性组合称为该关系的关系键。的属性组合称为该关系的关系键。学号课程号成绩9901990199029903C1C2C2C390807080学号姓名年龄性别所在系9901990299039904张三李四王五赵六20181920男女女男计算机计算机计算机计算机第14页,共39页,编辑于2022年,星期三15候选键和主关系键,主属性和非主属性p 候选键、主关系键候选键、主关系键某些关系中会发现具有关系键特性的属性或属性组有多个,那么把他们都称某些关系
14、中会发现具有关系键特性的属性或属性组有多个,那么把他们都称为该关系的候选关系键,或称为候选关键字或候选码。从候选关系键中选择为该关系的候选关系键,或称为候选关键字或候选码。从候选关系键中选择一个作为主关系键(也称为主键、主关键字、主码)。一个作为主关系键(也称为主键、主关键字、主码)。为了惟一地标识表中的每一个记录,保证记录的惟一性,每个表都必须选择为了惟一地标识表中的每一个记录,保证记录的惟一性,每个表都必须选择一个主关系键,而且只能有一个主关系键。对于任意一个表,主关系键一经一个主关系键,而且只能有一个主关系键。对于任意一个表,主关系键一经选定,通常是不能随意改变的。选定,通常是不能随意改
15、变的。p 主属性主属性包含在关系键中的属性包含在关系键中的属性p 非主属性非主属性不包含在关系键中的属性称为非主属性不包含在关系键中的属性称为非主属性第15页,共39页,编辑于2022年,星期三16外部关系键p如果关系如果关系R2的一个或一组属性的一个或一组属性X不是不是R2的关系键,而是另一关系的关系键,而是另一关系R1的关的关系键,则该属性或属性组系键,则该属性或属性组X称为关系称为关系R2的外部关系键的外部关系键(或称外关键字或或称外关键字或外部码外部码)。外部关系键与其相符的另一个表的键起着两个表的连接和参照作。外部关系键与其相符的另一个表的键起着两个表的连接和参照作用。外部关系键也称
16、为外部键或外键。用。外部关系键也称为外部键或外键。学号学号姓名所在系99019901990299029903990399049904张三李四王五赵六计算机计算机计算机计算机课程号课程号课程名学时数C01C01C02C02C03C03C04C04高等数学数据结构操作系统数据库100708060学号学号课程号课程号成绩9901990199019901990299029904990499049904C01C01C02C02C04C04C04C04C03C039080908570学生关系学生关系课程关系课程关系学习成绩关系学习成绩关系外部关系键外部关系键主关系键主关系键第16页,共39页,编辑于202
17、2年,星期三17关系模型的完整性约束 关系模型中的操作必须满足关系的完整性约束条关系模型中的操作必须满足关系的完整性约束条件。关系的完整性约束条件包括三大类:件。关系的完整性约束条件包括三大类:l实体完整性实体完整性l参照完整性参照完整性l用户定义的完整性用户定义的完整性 第17页,共39页,编辑于2022年,星期三18实体完整性规则p规则:规则:l主属性(关系键中包括的属性)不能取空值或部分空值的约束条件称为实体主属性(关系键中包括的属性)不能取空值或部分空值的约束条件称为实体完整性规则。完整性规则。p目的:目的:l如果出现空值,那么主键值就起不了唯一标识元组的作用。如果出现空值,那么主键值
18、就起不了唯一标识元组的作用。lDBMS利用主键值来避免元组重复。利用主键值来避免元组重复。p 实例:实例:9080908570C02C04C04C039901990199049904成绩成绩课程号课程号学号学号不能为空不能为空主属性第18页,共39页,编辑于2022年,星期三19参照完整性规则p规则规则l 如果关系如果关系R2的外部关系键的外部关系键X与关系与关系R1的(主)关系键相符,那么外部关系键的(主)关系键相符,那么外部关系键X的每个值的每个值必须在关系必须在关系R1中关系键的值中找到,或者取空值。中关系键的值中找到,或者取空值。p目的目的l定义了外部关系键与关系键的引用规则,外部关系
19、键的值要根据参照的关系键的值进行定义了外部关系键与关系键的引用规则,外部关系键的值要根据参照的关系键的值进行检查,参照该关系键的列值以确定其合法性,保持数据的一致性,不引用不存在的实体;检查,参照该关系键的列值以确定其合法性,保持数据的一致性,不引用不存在的实体;外部关系键与关系键对应可实现两个表的关联。外部关系键与关系键对应可实现两个表的关联。p实例实例职工表职工表(R2)(R2)部门表部门表(R1)(R1)主关系键外部关系键参照参照空值李娟0298039803万名 98029802张山0198019801姓名姓名部门编号部门编号职工编号职工编号公关部0202人事部0101部门名部门名部门编
20、号部门编号第19页,共39页,编辑于2022年,星期三20用户定义完整性p规则:规则:l用户定义的完整性是针对某一具体的实际数据库的约用户定义的完整性是针对某一具体的实际数据库的约束条件,它由应用环境所决定。束条件,它由应用环境所决定。p例如例如:l属性的取值范围约束属性的取值范围约束l数据的输入格式约束数据的输入格式约束l数据类型(类型、长度、精度等)约束数据类型(类型、长度、精度等)约束l空值的约束等空值的约束等关系数据库管理系统应提供定义和检验这类完整性的机制,关系数据库管理系统应提供定义和检验这类完整性的机制,以便用统一的系统的方法处理它们,而不要由应用程序承担这一以便用统一的系统的方
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