数据库概述课件.ppt
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1、关于数据库概述第1页,此课件共45页哦1.1.信息与数据信息与数据 数据数据 (data)(data):是指对客观事物特征所进行的一种抽象化、是指对客观事物特征所进行的一种抽象化、符号化表示。计算机中的数据比在科学计算领域中大大拓宽,不符号化表示。计算机中的数据比在科学计算领域中大大拓宽,不仅包括数据、字母、文字及其他特殊字符组成的仅包括数据、字母、文字及其他特殊字符组成的文本形式文本形式的数据,的数据,而且还包括图形、图像、声音等而且还包括图形、图像、声音等多媒体多媒体数据。总之凡是能够被计数据。总之凡是能够被计算机处理的对象都称为数据。算机处理的对象都称为数据。信息信息(Informati
2、onInformation):通常被认为是有一定含义的经过加工处):通常被认为是有一定含义的经过加工处理的、对决策有价值的理的、对决策有价值的数据数据。数据与信息在概念上是有区别的。信息是有用的数据,数据是数据与信息在概念上是有区别的。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,数据如不具有知信息的表现形式。信息是通过数据符号来传播的,数据如不具有知识性和有用性则不能称其为信息。识性和有用性则不能称其为信息。数据与信息之间的关系可以表示为:数据与信息之间的关系可以表示为:信息信息=数据数据+处理处理一、基本知识介绍第2页,此课件共45页哦 2.2.数据处理数据处理 数数
3、据据处处理理:利利用用计计算算机机对对各各种种类类型型的的数数据据进进行行处处理理。它它包包括括对对数数据据的的采采集集、整整理理、存存储储、分分类类、排排序序、检检索索、维维护护、加加工工、统统计计和和传传输输等等一一系系列列操操作作过过程程。数数据据处处理理的的目目的的是是从从大大量量的的、原原始始的的数数据据中中获获得得我我们们所所需需要要的的资资料料并并提提取取有有用用的的数数据据成成份份,作作为为行行为为和和决策的依据。决策的依据。随随着着电电子子计计算算机机软软件件和和硬硬件件技技术术的的发发展展,数数据据处处理理过过程程发发生生了了划划时时代代的的变变革革,而而数数据据库库技技术
4、术的的发发展展,又又使使数数据据处处理理跨跨入入了了一个崭新的阶段。一个崭新的阶段。数据库管理技术大致经历了以下四个阶段数据库管理技术大致经历了以下四个阶段:(1)(1)人工管理方式人工管理方式 (2)(2)文件管理方式文件管理方式 (3)(3)数据库系统管理方式数据库系统管理方式 (4)(4)分布式数据库系统方式分布式数据库系统方式第3页,此课件共45页哦二、数据库的基本概念二、数据库的基本概念(1)数据库(DB)数据库数据库(DataBase)(DataBase)定义:是存储在计算机存储设备上,结构化的相关数据集合。定义:是存储在计算机存储设备上,结构化的相关数据集合。它不仅包括描述事物的
5、数据本身,而且还包括相关事物之间的联系。它不仅包括描述事物的数据本身,而且还包括相关事物之间的联系。数据库中的数据往往不是只面向某一项特定应用,而是面向多种应用,可以被多个用户、数据库中的数据往往不是只面向某一项特定应用,而是面向多种应用,可以被多个用户、多个应用程序共享。其数据结构独立于使用数据的程序,对于数据的增加、删除、修改和检多个应用程序共享。其数据结构独立于使用数据的程序,对于数据的增加、删除、修改和检索由系统软件进行统一的控制。索由系统软件进行统一的控制。(2)数据库管理系统(DBMS)为了让多种应用程序并发地使用数据库中具有最小冗余度的共享数据,必须使为了让多种应用程序并发地使用
6、数据库中具有最小冗余度的共享数据,必须使数据与程序具有较高的独立性。这就需要一个软件对数据实行专门管理,提供安全性数据与程序具有较高的独立性。这就需要一个软件对数据实行专门管理,提供安全性和完整性等统一控制机制,方便用户以交互命令或程序方式对数据库进行操作。数据和完整性等统一控制机制,方便用户以交互命令或程序方式对数据库进行操作。数据库管理系统库管理系统DBMSDBMS可以对数据库的建立、使用和维护进行管理。可以对数据库的建立、使用和维护进行管理。第4页,此课件共45页哦(3)数据库系统(DBS)数据库系统是指引进数据库技术后的计算机系统,实现有组织数据库系统是指引进数据库技术后的计算机系统,
7、实现有组织地动态地存储大量相关数据,提供数据处理和信息资源共享的便利地动态地存储大量相关数据,提供数据处理和信息资源共享的便利手段。手段。数据库系统由五部分组成数据库系统由五部分组成:硬件系统、数据库集合、数据库:硬件系统、数据库集合、数据库管理系统及相关软件、数据库管理员和用户。管理系统及相关软件、数据库管理员和用户。(4)数据库应用系统(DBAS)数据库应用系统是指系统开发人员利用数据库系统资源开数据库应用系统是指系统开发人员利用数据库系统资源开发出来的,面向某一类实际应用的应用软件系统。无论是面发出来的,面向某一类实际应用的应用软件系统。无论是面向内部业务和管理的管理信息,还是面向外部,
8、提供信息服向内部业务和管理的管理信息,还是面向外部,提供信息服务的开放式信息系统,从实现技术角度而言,都是以数据库务的开放式信息系统,从实现技术角度而言,都是以数据库为基础和核心的计算机应用系统。为基础和核心的计算机应用系统。第5页,此课件共45页哦数据库系统的特点1.1.实现数据共享,减少数据冗余实现数据共享,减少数据冗余.2.2.采用特定的数据模型采用特定的数据模型.决定了该系统所采用的数据结构、操作决定了该系统所采用的数据结构、操作(插入、删除、插入、删除、修改、查询等修改、查询等)与完整性的约束与完整性的约束(实体完整性、参照完整性、实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性用户自定义完
9、整性)、存储结构、存储结构3.3.具有较高的数据独立性具有较高的数据独立性.4.4.有统一的数据控制功能有统一的数据控制功能.硬件在数据库系统中各层次软件之间的在数据库系统中各层次软件之间的相互关系示意图相互关系示意图第6页,此课件共45页哦 为了反映事物本身及事物之间的各种联系,数为了反映事物本身及事物之间的各种联系,数据库中的数据必须有一定的结构,这种结构用数据据库中的数据必须有一定的结构,这种结构用数据模型来表示模型来表示。数据库不仅管理数据本身,而且要使。数据库不仅管理数据本身,而且要使用数据模型表示出数据之间的联系。用数据模型表示出数据之间的联系。数据模型数据模型是数据库管理系统用来
10、表示实体及实体是数据库管理系统用来表示实体及实体间联系的方法。一个具体的数据模型应当正确地反映间联系的方法。一个具体的数据模型应当正确地反映出数据之间存在的整体逻辑关系。出数据之间存在的整体逻辑关系。任何一个数据库管理系统都是基于某种数据模型任何一个数据库管理系统都是基于某种数据模型的。数据库管理系统所支持的数据模型分为三种:的。数据库管理系统所支持的数据模型分为三种:层层次模型次模型、网状模型网状模型、关系模型关系模型。三、数据模型三、数据模型第7页,此课件共45页哦 层次模型表示数据间的从属关系结构,象一棵倒置层次模型表示数据间的从属关系结构,象一棵倒置的树,根结点在上,层次最高;子结点在
11、下,逐层排列。的树,根结点在上,层次最高;子结点在下,逐层排列。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。.根根结结点点以以外外的的子子结结点点,向向上上仅仅有有一一个个父父结结点点,向下有若干子结点。向下有若干子结点。层层次次模模型型表表示示的的是是从从根根结结点点到到子子结结点点的的一一个个结结点点对对多多个个结结点点,或或从从子子结结点点到到父父结结点点的的多多个个结结点点对对一一个个结结点点的数据间的联系。的数据间的联系。(1 1)层次模型)层次模型第8页,此课件共45页哦等级考试管理中心北京市中国科技大学合肥工业大学安徽大学广东省黑龙江省安徽省层
12、次模型的示例图层次模型的示例图第9页,此课件共45页哦(2 2)网状模型)网状模型 网状模型是层次模型的扩展,表示多个从属关系的层网状模型是层次模型的扩展,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。其主要特征其主要特征如下如下:.有一个以上的结点无双亲。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。网网状状模模型型可可以以表表示示较较复复杂杂的的数数据据结结构构,即即可可以以表表示示数数据据间间的的纵纵向向关关系系与与横横向向关关系系。这这种种数数据据模模型型在在概概念上、结构上都比较复杂,操作上也有很多不便。念
13、上、结构上都比较复杂,操作上也有很多不便。第10页,此课件共45页哦专业系教研室课程学生教师任课选课网状模型的示例图网状模型的示例图第11页,此课件共45页哦(3 3)关系模型)关系模型 关系模型的所谓关系模型的所谓“关系关系”是有特定含义的,广义地说,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之间的关系。任何数据模型都描述一定事物数据之间的关系。关系模型的关系模型的主要特点有主要特点有:关系中每一关系中每一数据项数据项不可再分,是最基本的单位;不可再分,是最基本的单位;每每一一竖竖列列数数据据项项是是同同属属性性的的。列列数数根根据据需需要要而而设设,且且各列的顺序是任意的;各
14、列的顺序是任意的;每每一一横横行行(记记录录)由由一一个个事事物物的的诸诸多多属属性性项项构构成成,顺顺序序可可以以是是任意的;任意的;一一个个关关系系是是一一张张二二维维表表,不不允允许许有有相相同同的的栏栏目目(字字段段)名,也不允许有相同的横(记录)行。名,也不允许有相同的横(记录)行。第12页,此课件共45页哦某考点考生基本情况表某考点考生基本情况表编号姓名性别年龄单位身份证号等级0001000200030004甲乙丙丁女男男女20211920关系模型的示例图关系模型的示例图第13页,此课件共45页哦 数据模型的主要特征是数据结构,因此数据模型的确定,数据模型的主要特征是数据结构,因此
15、数据模型的确定,就等于确定了数据间的关系,即数据库的框架。就等于确定了数据间的关系,即数据库的框架。有有了了数数据据间间的的关关系系框框架架,再再把把表表示示客客观观事事物物具具体体特特征征的的数数据装入框架中,就形成了数据库。据装入框架中,就形成了数据库。数数据据库库的的性性质质是是由由其其中中的的数数据据模模型型决决定定的的。在在数数据据库库中中的的数数据据如如果果依依照照层层次次模模型型进进行行数数据据存存储储,则则该该数数据据库库为为层层次次数数据据库库;如如果果依依照照网网络络模模型型进进行行数数据据存存储储,则则该该数数据据库库为为网网络络数数据据库库;如果依照关系模型进行数据存储
16、,则该数据库为关系数据库。如果依照关系模型进行数据存储,则该数据库为关系数据库。Visual Visual FoxProFoxPro数数据据库库管管理理系系统统所所管管理理的的数数据据,都都是是依依照照关关系系模模型进行存储的,型进行存储的,因此其数据库为关系数据库。因此其数据库为关系数据库。数据库模型小结数据库模型小结第14页,此课件共45页哦一、关系术语一、关系术语 在在Visual FoxProVisual FoxPro中,一个中,一个 表表 就是一个关系。就是一个关系。(1 1)关系关系:一个关系就是一张二维表,每个关系有一个关系名。在一个关系就是一张二维表,每个关系有一个关系名。在V
17、isual FoxProVisual FoxPro中,一个关系存储为一个文件,文件扩展名为中,一个关系存储为一个文件,文件扩展名为 .dbf.dbf,称为称为 表表。对关系的描述称为关系模式,一个关系模式对应一个关系的结对关系的描述称为关系模式,一个关系模式对应一个关系的结构。其格式为:构。其格式为:关系名关系名(属性名属性名1,1,属性名属性名2,2,属性名属性名n)n)如:考生情况如:考生情况(报名号报名号,准考证号准考证号,姓名姓名,性别性别,政治面貌政治面貌,身份身份证号证号,报考级别报考级别,备注备注);考生成绩;考生成绩(准考证号准考证号,笔试成绩笔试成绩,上机成绩上机成绩,总分总
18、分,等级等级)在在Visual FoxProVisual FoxPro中表示为表结构:表名中表示为表结构:表名(字段名字段名1 1,字段名,字段名2 2,字段名,字段名n)n)。四、四、关系关系数据库数据库第15页,此课件共45页哦(2 2)元组元组:在一个二维表在一个二维表(一个具体关系一个具体关系)中,水平方向的行称为元组,每中,水平方向的行称为元组,每一行是一个元组。元组对应存储文件中的一个具体记录。一行是一个元组。元组对应存储文件中的一个具体记录。(3 3)属性属性:二维表中垂直方向的列称为属性,每一列有一个属性名,二维表中垂直方向的列称为属性,每一列有一个属性名,与前面讲的实体属性相
19、同,在与前面讲的实体属性相同,在Visual FoxProVisual FoxPro中表示为字段名。中表示为字段名。每个字段的数据类型、宽度等在创建表的结构时规定。每个字段的数据类型、宽度等在创建表的结构时规定。(4 4)域域:属性的取值范围,即不同元组对同一个属性的取值所限定的范属性的取值范围,即不同元组对同一个属性的取值所限定的范围。围。(5 5)关键字关键字:属性或属性组合,其值能够唯一地标识一个元组。在属性或属性组合,其值能够唯一地标识一个元组。在Visual Visual FoxProFoxPro中表示为字段或字段的组合:主关键字或候选关键字。中表示为字段或字段的组合:主关键字或候选
20、关键字。第16页,此课件共45页哦(6 6)外部关键字外部关键字:如果表中的一个字段不是本表的主关键字或候选关键字,如果表中的一个字段不是本表的主关键字或候选关键字,而是另外一个表的主关键字或候选关键字,这个字段就称为外而是另外一个表的主关键字或候选关键字,这个字段就称为外部关键字。部关键字。从集合论的观点来定义关系,可以将关系定义为元组的集合。从集合论的观点来定义关系,可以将关系定义为元组的集合。关系模式是命名的属性集合。元组是属性值的集合关系模式是命名的属性集合。元组是属性值的集合。一个具体的关系。一个具体的关系模型是若干个有联系的关系模式的集合。模型是若干个有联系的关系模式的集合。在在V
21、isual FoxProVisual FoxPro中,把相互之间存在联系的表放到一个数据中,把相互之间存在联系的表放到一个数据库中统一管理。数据库文件的类型为库中统一管理。数据库文件的类型为 .dbc.dbc。关系模型看起来简单,但是并不能把日常手工管理所用的各种表格,关系模型看起来简单,但是并不能把日常手工管理所用的各种表格,按照一张表一个关系直接存放到数据库系统中。在关系模型中对关系有按照一张表一个关系直接存放到数据库系统中。在关系模型中对关系有一定的要求,一定的要求,即关系必须规范化。即关系必须规范化。第17页,此课件共45页哦二、二、关系运算关系运算 对关系数据库进行查询时,需要找到用
22、户感兴趣的数据,这就对关系数据库进行查询时,需要找到用户感兴趣的数据,这就需要对关系进行一定的运算。关系的基本运算有两类:一类是传统需要对关系进行一定的运算。关系的基本运算有两类:一类是传统的集合运算的集合运算(并、差、交等并、差、交等),另一类是专门的关系运算,另一类是专门的关系运算(选择、选择、投影、联接投影、联接),有些查询需要几个基本运算的组合。,有些查询需要几个基本运算的组合。(1 1)传统的集合运算传统的集合运算 进行并、差、交集合运算的两个关系必须具有相同进行并、差、交集合运算的两个关系必须具有相同的关系模式,即相同结构。的关系模式,即相同结构。1)1)并:两个相同结构关系的并是
23、这关系的元组并:两个相同结构关系的并是这关系的元组组成的集合。组成的集合。SRRS第18页,此课件共45页哦2)2)交:交:两个具有相同结构的关系两个具有相同结构的关系R R和和S S,它们的交,它们的交是由既属于是由既属于R R又属于又属于S S的元组组成的集合。交运算的的元组组成的集合。交运算的结果是结果是R R和和S S的共同元组。的共同元组。3)3)差:设有两个相同结构的关系差:设有两个相同结构的关系R R和和S S,R R差差S S的结的结果是由属于果是由属于R R但不属于但不属于S S的元组组成的集合,即差的元组组成的集合,即差运算的结果是从运算的结果是从R R中去掉中去掉S S中
24、也有的元组。中也有的元组。SRRSSRRS 在在Visual FoxProVisual FoxPro中没有直接提供传统的集合运算,但中没有直接提供传统的集合运算,但可以通过其他操作或编写程序来实现。可以通过其他操作或编写程序来实现。第19页,此课件共45页哦(2 2)专门的关系运算专门的关系运算 在在Visual FoxProVisual FoxPro中,查询是高度非过程化的,用户只需提中,查询是高度非过程化的,用户只需提出出 要干什么要干什么,而不需要指出,而不需要指出 怎么去干怎么去干。系统将自动对查询过程。系统将自动对查询过程进行优化,可以实现多个相关联的表的调整存取。然而,要正确进行优
25、化,可以实现多个相关联的表的调整存取。然而,要正确表示较为复杂的查询并非是一件简单的事。了解专门的关系运算表示较为复杂的查询并非是一件简单的事。了解专门的关系运算有助于正确给出查询表达式。有助于正确给出查询表达式。1)1)选择(选择(forfor子句)子句)从关系中找出满足给定条件的元组的操作称为选择。选择从关系中找出满足给定条件的元组的操作称为选择。选择的条件以逻辑表达式给出,使得逻辑表达式的值为真的元组将的条件以逻辑表达式给出,使得逻辑表达式的值为真的元组将被选取。被选取。选择是从行的角度进行的运算,即从水平方向抽取记录。经过选择是从行的角度进行的运算,即从水平方向抽取记录。经过选择运算得
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