第二讲数据库基础知识.ppt

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1、军队仓储教研室军队仓储教研室军队仓储教研室军队仓储教研室张剑芳张剑芳二二0 0一一年十一月一一年十一月目目 录录仓库管理信息系统数据库基础知识数据库基础知识一、数据库技术基础一、数据库技术基础二、关系数据库二、关系数据库三三、关系数据库规范化关系数据库规范化四、数据库组成与结构四、数据库组成与结构一、数据库技术基础 数据库技术产生于20世纪60年代未。广泛应用于：情报检索、专家系统、人工智能、计算机辅助设计等。应用领域：各种非数值计算、基于计算机网络的远程信息服务、分布式数据处理、复杂市场的跟踪监测等。一、数据库技术基础1、数据库管理技术的发展：四个阶段：人工管理阶段、文件系统阶段、数据库阶段

2、和高级数据库阶段。人工管理阶段：应用程序1应用程序2应用程序n数据集1数据集2数据集n：特点：数据管理由应用程序完成 数据不能共享 数据缺乏独立性 数据不能保存一、数据库技术基础文件系统阶段：应用程序1应用程序2应用程序n数据文件1数据文件2数据文件n特点：数据管理由文件管理系统完成 数据共享性差，冗余度大 数据独立性差 数据可长期保存文件系统：一、数据库技术基础数据库阶段：应用程序1应用程序2应用程序n特点：数据结构化（数据模型）数据共享程度高（多个应用程序同时访问数据库）数据独立性强（物理独立性和逻辑独立性）数据冗余度小（面向整个应用系统）加强对数据的保护（安全控制、数据完整性控制、并发控

3、制数据恢复）数据库管理系统：数据库一、数据库技术基础 2、数据库技术的基本概念）数据：通常是指用符号记录下来的、可以识别的信息。）数据库（）：是指按一定方式组织起来的相互关联的数据集合。）数据库管理系统：是用户与操作系统之间的一层数据管理软件，它为用户或应用程序提供访问数据库的方法，包括数据库的建设、查询、更新及各种数据控制。）数据库应用系统：是为特定应用开发的数据库应用软件。对数据库中的数据进行处理和加工的软件，面向特定应用。）数据库技术：是在操作系统的文件系统的基础上发展起来的，是研究数据库的结构、存储、设计、管理和使用的一门软件学科。一、数据库技术基础 2、数据库技术的基本概念3、数据模

4、型 数据模型是现实世界数据特征的抽象。在数据库中用数据模型来抽象、表示和处理现实世界中的信息。数据模型是数据库系统的核心和基础。根据模型应用的不同目的，可将模型划分为两类：概念模型和数据模型。一、数据库技术基础（1）概念模型 概念模型又称信息模型，它是按照用户的观点来对信息建模，主要用于数据库设计。概念表示方法很多，其中最常用的是实体联系方法。该方法用ER图描述现实世界的概念模型，ER方法也称为ER模型。ER方法提供了以下四种基本工具来实现ER图。一、数据库技术基础 实体的概念 实体：是指客观存在并相互区别的事物。实体可以是具体对象，例如，一个教师、一个学生、一个部门等。也可以是抽象的概念和联

5、系，例如学生的一次选课、一次借书等。一、数据库技术基础实体的概念 实体集：具有相同性质的同类实体的集合。例如所有教员、所有选课等。属性：实体具有许多特性，每一个特性称为属性。每个属性有一个取值范围，即值域。例如学生实体可由学号、姓名、性别、年龄、系别等属性组成。主键：唯一标识实体的属性集称为主键。例如学生实体的学号可作为学生实体的主键。一、数据库技术基础 E-R模型（概念模型）E-R模型有三要素：实体、属性和实体间的联系。实体：用矩形表示，框内标注实体名称；属性：用椭圆表示，并用连线与实体或联系连接起来；实体间的联系：用菱形框表示，框内标注联系名称，并用连线将菱形框分别与有关实体相连。实体间的

6、联系有两种：一是同一实体集的实体之间的联系；二是不同实体集的实体之间的联系。一、数据库技术基础项目代号项目名称日期零件代号零件名颜色重量项目零件项目-零件零件数量ER图实例MN一、数据库技术基础 E-R模型 两个不同实体集的实体间的联系有以下三种情况：一对一联系：记为1：1。例如学校与校长之间，火车的座位与顾客之间都是1：1联系。“公司”与“总经理”的两个实体的联系。一、数据库技术基础公司总经理任职11一对一联系 两个不同实体集的实体间的联系有以下三种情况：一对多联系：记为1：N。例如一个学校有若干学生，而每个学生均在一个学校学习，学校与学生之间是一对多的联系。一、数据库技术基础学校学生学习1

7、n一对多联系 两个不同实体集的实体间的联系有以下三种情况：多对多联系，记为M:N。例如课程与学生之间，一个学生可选多门课程，而每一门课程可有多个学生选修，课程与学生之间是多对多的联系。“成绩”是“学生”和“课程”共有的属性。一、数据库技术基础学生课程选修mn多对多联系成绩（2）数据模型 数据模型是对客观事物及其联系的数据描述，是对数据库中数据逻辑结构的描述。主要包括层次模型、关系模型、网络模型和面向对象模型等。层次模型：用树型结构表示实体类型和实体间联系的数据模型。一、数据库技术基础关系模型：用表格结构表示表达实体集及实体间联系的数据模型。关系模型示例一、数据库技术基础一、数据库技术基础一、数

8、据库技术基础关系模型示例网状模型：用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。网状模型示例 一、数据库技术基础网状模型：用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。一、数据库技术基础面向对象模型：用对象和类来表示实体类型和实体间联系的数据模型。姓名性别年龄系别专业姓名性别年龄班级特长姓名性别年龄类：大学生类：小学生类：学生一、数据库技术基础二、关系数据库在关系数据库中，数据元素是最基本的数据单元。可以将若干个数据元素组成数据元组，若干个相同的数据元组组成一个数据表(即关系)，而所有相互关联的数据表则可以组成一个数据库。这样的数据库集合即被称为基于关系模型的数据库系统，其相应的数据库管理

9、软件称为关系数据库管理系统(简称RDBMS)。二、关系数据库1.数据元素数据元素存放于字段中，一个数据表中的每一个字段均具有一个惟一的名字(称为字段名)。一个字段也就是数据表中的一列。字段的基本属性有：字段名称、数据类型、字段大小等。2.数据元组数据元组称为记录，一个数据表中的每一个记录均具有一个惟一的编号(称为记录号)。一个记录就是数据表中的一行。3.数据表具有相同字段的所有记录的集合称为数据表，数据库中的每一个数据表均具有一个惟一的名字(称为数据表名)。关系数据库是以二维表作为数据模型的数据库系统。它具有数据结构简单、数据独立性较高、处理实体对应关系方便等特点。、基本术语）关系关系是一个元

10、素为（）的组集合。即这个关系中有若干个元组，每个元组有个属性值。关系可视为一个集合，集合中的元素是元组，每个关系均有一个名称，称关系名。二、关系数据库一般地讲，一个二维表就是一个“关系”，表中的每一行对应一个元组，相当于一个记录。每列对应一个域，称为属性。关系可用下式描述：（属性、属性、属性）。如：学生（学号、姓名、年龄、性别、系别）。）关键词在一个关系中，有些属性能惟一地标识元组。具有能惟一标识元组的属性或最小属性组称为关系的候选关键字。若关键字惟一，则称其为主关键字。当一个关系中有多个候选关系字时，可任选一个为主关键字。二、关系数据库）关系模型一个关系的属性名表，即二维表的框架称为关系模式

11、。如：学号姓名年龄性别系别二、关系数据库三、关系数据库的规范化、关系数据库的规范化例：设有教师任课关系模型如下：教师任课（教工号，姓名，职称，系号，系名，课程号，课程名，学分）。教工号姓名职称系号系名课程号课程名学分1001李明讲师02化工001高数31001李明讲师02化工004化学分析41001李明讲师02化工012大学物理32001张军教授05计算机001高数32001张军教授05计算机010C语言32001张军教授05计算机032微机原理4三、关系数据库的规范化、关系数据库的规范化属性教师号和课程号是关键字。关系在使用中的问题：（1）数据冗余。每位教师可以讲授多门课程，即有多条记录，每

12、讲授一门课，该教师的姓名、职称、系号、系名信息就重复出现多次。（2）更新异常。由于数据的重复存储，会给数据更新带来困难，如修改某教师的职称，就应对所有记录职称都要更新。（3）插入异常。如果是新调入的教师没有任课，由于缺少关键字的一部分，关键字不能为空值，这些教师就不能插入到该关系中去。只能等到他们任课后才能插入，这是不合理的。（4）删除异常。与插入异常相反，如果某些教师因故暂不能任课，在删除任课信息时，会因关键字不全，将该教师的信息从数据库中删除，该教师的信息将无法记载。三、关系数据库的规范化、关系数据库的规范化解决方法（用四个关系模式来完成）教师（教工号，姓名，职称，系号）系（系号，系名）课

13、程（课程号，课程名，学分）教师任课（教工号，课程号）三、关系数据库的规范化 1）第一范式（1NF）属于第一范式的关系应满足的基本条件是元组中的每一个分量都必须是不可分割的数据项，即在同一表中没有重复项存在。学号姓名成绩数学物理英语2001001757389200100291919520010038278862001004878692不符合第一范式的关系三、关系数据库的规范化 1）第一范式（1NF）学号姓名数学物理英语2001001757389200100291919520010038278862001004878692符合第一范式的关系三、关系数据库的规范化2）第二范式（2NF）在满足第一范式

14、的前提下，所有非主属性完全依赖于其主属性(主键)的关系，称为第二范式（2NF）。学号姓名性别项目代号项目名称2001002女TJD001维修信息系统2001003男TJD002检测信息系统不符合第二范式的学生与与项目关系三、关系数据库的规范化2）第二范式（2NF）上例：将关系分解如下三个关系：学生关系：学生代码、姓名、性别项目关系：项目代码、项目名称学生与项目关系：学生代码、项目代码三、关系数据库的规范化3）第三范式（3NF）在满足第二范式的前提下，任何一个非主属性都不传递依赖于任何主键的关系，称为第三范式（3NF）。产品代码产品名供销商名供销商地址BJ0009打印机軎普北京市朝阳区BJ001

15、0扫描仪清华紫光北京市海淀区不符合第三范式的产品与供销商关系三、关系数据库的规范化3）第三范式（3NF）上例将原关系分解为：产品关系：产品代码、产品名、供销商名供销商关系：供销商名、供销商地址。三、关系数据库的规范化3）第三范式（3NF）例：学生关系模式（学号，姓名，系号，系名，办公地址）中，此关系存在大量的数据冗余，同一个系的学生，其所在系的几个属性系号、系名、办公地址将重复存储，重复值随着学生人数的增加而增加。在数据修改和插入、删除时将引起数据异常。学号姓名系号系名办公地址0027刘伟02化工2号楼0028张海涛02化工2号楼0079李玉05计算机4号楼0080王敏05计算机4号楼三、关系

16、数据库的规范化3）第三范式（3NF）问题出现：是由于关系中存在传递依赖造成的。在学生关系模式中，存在：学号系号，系号办公地址，则存在传递依赖：学号办公地址。将学生关系模式分解为两个关系模式：学生（学号，姓名，系号）系（系号，系名，办公地址）关系规范化的过程是逐步消除关系模式中不合适的数据依赖的过程，使数据库模型中各个关系模式达到某种程度的分离，以消除不合适关系模式存在的问题。四、数据库的组成与结构数据库的组成与结构数据库应用软件数据库应用软件数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)DBMS)数据库系统组成数据库系统组成数据库系统组成数据库系统组成1 1、数据库的组成、数据库的组成 一般还一般还

17、一般还一般还包括：相应包括：相应包括：相应包括：相应的计算机的计算机的计算机的计算机硬硬硬硬件件件件、数据库、数据库、数据库、数据库的的的的管理者管理者管理者管理者和和和和使用者使用者使用者使用者。数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据 数据库系统（数据库系统（Database system,Database system,简简称称DBS)DBS)是指在计算机系统中进行数据管是指在计算机系统中进行数据管理与处理的系统构成，通常简称数据库。理与处理的系统构成，通常简称数据库。四、数据库的组成与结构数据库的组成与结构

18、数据库应用软件数据库应用软件数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)DBMS)数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据（数据（DataData）就是描述事物的符号就是描述事物的符号 数据的种类很多。数据的种类很多。数字数字是最简单的一是最简单的一种数据，此外，种数据，此外，文字、图形、图像、声音文字、图形、图像、声音等也是数据（等也是数据（多媒体数据多媒体数据）。）。如：个人档案数据如：个人档案数据如：个人档案数据如：个人档案数据 （王小二，男，（王小二，男，（王小二，男，（王小二，男，198319831983

19、1983，湖北，后勤工程学院，湖北，后勤工程学院，湖北，后勤工程学院，湖北，后勤工程学院，1994199419941994）四、数据库的组成与结构数据库的组成与结构数据库应用软件数据库应用软件数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)DBMS)数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据库（数据库（Database,Database,简称简称DBDB）就是长期储存在就是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的相关数据集合计算机内、有组织的、可共享的相关数据集合 学号学号学号学号 姓名姓名姓名姓名 年龄年龄年龄年龄 性别

20、性别性别性别98601 98601 王晓燕王晓燕 20 20 女女98602 98602 李李 波波 23 23 男男98603 98603 陈志坚陈志坚 21 21 男男98604 98604 张张 兵兵 20 20 男男98605 98605 张张 玲玲 21 21 女女学生基本情况表学生基本情况表数据库用数据库用“表表”来存储数据，表用来存储数据，表用行、列结构行、列结构表表示示每一列称为一个每一列称为一个字段字段每个字段只能存放每个字段只能存放一一种类型种类型的数据的数据每一行称为一个每一行称为一个记录记录，由互相关联的数据项由互相关联的数据项构成构成 学号学号学号学号 姓名姓名姓名姓

21、名 年龄年龄年龄年龄 性别性别性别性别98601 98601 王晓燕王晓燕 20 20 女女98602 98602 李李 波波 23 23 男男98603 98603 陈志坚陈志坚 21 21 男男98604 98604 张张 兵兵 20 20 男男98605 98605 张张 玲玲 21 21 女女学生基本情况表学生基本情况表 课程号课程号课程号课程号 课程名课程名课程名课程名 学时数学时数学时数学时数 C601 C601 高等数学高等数学 200 200 C602 C602 数据结构数据结构 120 120 C603 C603 操作系统操作系统 80 80 C604 C604 编译原理编译

22、原理 80 80选修课程表选修课程表四、数据库的组成与结构数据库的组成与结构数据库应用软件数据库应用软件数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)DBMS)数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据库管理系统（数据库管理系统（Database Management Database Management system,system,简称简称DBMSDBMS）是一个为了科学地组织、是一个为了科学地组织、存取并能高效处理数据库中数据的软件系统存取并能高效处理数据库中数据的软件系统 数据库的建立、运用和维护都由数据数据库

23、的建立、运用和维护都由数据库管理系统统一管理、统一控制。库管理系统统一管理、统一控制。数据库管理系统无需用户自己开发，根据需数据库管理系统无需用户自己开发，根据需要选用市场上成熟的数据库管理系统产品要选用市场上成熟的数据库管理系统产品。四、数据库的组成与结构数据库的组成与结构数据库应用软件数据库应用软件数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)DBMS)数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据数据常用的数据库管理系统产品有：常用的数据库管理系统产品有：常用的数据库管理系统产品有：常用的数据库管理系统产品有：1.1.Ora

24、cle-Oracle-目前我军选用的军用数据库标准目前我军选用的军用数据库标准目前我军选用的军用数据库标准目前我军选用的军用数据库标准2.2.2.2.SQL Server-SQL Server-分布式客户机分布式客户机分布式客户机分布式客户机/服务器计算环境服务器计算环境服务器计算环境服务器计算环境3.3.3.3.Sybase-Sybase-第一个采用客户机服务器体系结构第一个采用客户机服务器体系结构第一个采用客户机服务器体系结构第一个采用客户机服务器体系结构4.4.4.4.Informix-Informix-多种平台上的关系数据库多种平台上的关系数据库多种平台上的关系数据库多种平台上的关系数

25、据库5.5.5.5.Visual Visual FoxproFoxpro-在微机平台广泛使用在微机平台广泛使用在微机平台广泛使用在微机平台广泛使用6.6.Access97-Office97Access97-Office97套件之一套件之一套件之一套件之一7.7.Lotus Domino/Notes-Lotus Domino/Notes-文档数据库文档数据库文档数据库文档数据库四、数据库的组成与结构数据库的组成与结构数据库应用软件数据库应用软件数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)DBMS)数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据数据数据数据数据数据数据数据

26、数据数据数据数据数据库应用软件是面向用户的、实数据库应用软件是面向用户的、实现特定应用功能的软件，现特定应用功能的软件，由用户单由用户单位根据需要开发形成的，位根据需要开发形成的，用于完成用于完成对数据库中的数据进行常用或特殊对数据库中的数据进行常用或特殊的处理（如用户数据输入程序、各的处理（如用户数据输入程序、各种条件查询程序、各种报表统计与种条件查询程序、各种报表统计与打印程序等）。打印程序等）。应用软件的开发工具既可以使用数据库管理系统应用软件的开发工具既可以使用数据库管理系统应用软件的开发工具既可以使用数据库管理系统应用软件的开发工具既可以使用数据库管理系统提供的开发工具，也可以使用其

27、它能调用该数据库管提供的开发工具，也可以使用其它能调用该数据库管提供的开发工具，也可以使用其它能调用该数据库管提供的开发工具，也可以使用其它能调用该数据库管理系统的程序设计软件（如理系统的程序设计软件（如理系统的程序设计软件（如理系统的程序设计软件（如C C C C语言、语言、语言、语言、DelphiDelphiDelphiDelphi语言、语言、语言、语言、AuthorwareAuthorwareAuthorwareAuthorware多媒体创作工具等）。多媒体创作工具等）。多媒体创作工具等）。多媒体创作工具等）。四、数据库的组成与结构数据库的组成与结构（1 1）单用户结构）单用户结构（2

28、2）主从式结构）主从式结构（3 3）分布式结构）分布式结构（4 4）客户机）客户机/服务器结构服务器结构2、数据库的结构、数据库的结构四、数据库的组成与结构数据库的组成与结构2、数据库的结构、数据库的结构(1)(1)单用户结构单用户结构 整个数据库系统，包括应用程序、整个数据库系统，包括应用程序、整个数据库系统，包括应用程序、整个数据库系统，包括应用程序、数据库管理系统，数据，都装在一台计数据库管理系统，数据，都装在一台计数据库管理系统，数据，都装在一台计数据库管理系统，数据，都装在一台计算机上，不同机器之间不能共享数据。算机上，不同机器之间不能共享数据。算机上，不同机器之间不能共享数据。算机

29、上，不同机器之间不能共享数据。DB四、数据库的组成与结构数据库的组成与结构2、数据库的结构、数据库的结构（2 2）主从结构）主从结构 一个主机带多个终端的多用户结构，一个主机带多个终端的多用户结构，一个主机带多个终端的多用户结构，一个主机带多个终端的多用户结构，数据库系统集中存放在主机上，所有处理数据库系统集中存放在主机上，所有处理数据库系统集中存放在主机上，所有处理数据库系统集中存放在主机上，所有处理任务都由主机完成，各个用户通过终端并任务都由主机完成，各个用户通过终端并任务都由主机完成，各个用户通过终端并任务都由主机完成，各个用户通过终端并发地存取数据库，共享数据资源。发地存取数据库，共享

30、数据资源。发地存取数据库，共享数据资源。发地存取数据库，共享数据资源。DB四、数据库的组成与结构数据库的组成与结构2、数据库的结构、数据库的结构（3 3）分布式结构分布式结构分布式DBMS场地D场地B场地C分布式DBMS场地A分布式DBMS分布式DBMS网络 数据库中的数据在逻辑上是一个整体，但物理数据库中的数据在逻辑上是一个整体，但物理数据库中的数据在逻辑上是一个整体，但物理数据库中的数据在逻辑上是一个整体，但物理地分布在计算机网络的不同结点上。地分布在计算机网络的不同结点上。地分布在计算机网络的不同结点上。地分布在计算机网络的不同结点上。网络中的每个结点都可以独立处理本地数据库网络中的每个

31、结点都可以独立处理本地数据库网络中的每个结点都可以独立处理本地数据库网络中的每个结点都可以独立处理本地数据库中的数据，同时也可以存取和处理多个异地数据库中的数据，同时也可以存取和处理多个异地数据库中的数据，同时也可以存取和处理多个异地数据库中的数据，同时也可以存取和处理多个异地数据库中的数据。中的数据。中的数据。中的数据。四、数据库的组成与结构数据库的组成与结构2、数据库的结构、数据库的结构（4 4）客户机）客户机/服务器结构（服务器结构（C/SC/S）应用工具接口应用工具接口接口DBMS功能DB客户机客户机客户机客户机服服服服务务务务器器器器客户机：仅安装客户机：仅安装DBMSDBMS的的外

32、围应用开发工具，支外围应用开发工具，支持用户的应用。持用户的应用。服务器：是网络结点上的服务器：是网络结点上的专门用于执行专门用于执行DBMSDBMS功能的功能的计算机。计算机。C/SC/S结构可分为集中的服务器结构和分布的服务器结构可分为集中的服务器结构和分布的服务器结构。前者在网络中仅有一台数据库服务器，而客户服结构。前者在网络中仅有一台数据库服务器，而客户服务器是多台。后者在网络中有多台数据库服务器。分布务器是多台。后者在网络中有多台数据库服务器。分布的服务器结构是客户机服务器与分布式数据库的结合。的服务器结构是客户机服务器与分布式数据库的结合。与主从式结构相似，在集中的服务器结构中，一个与主从式结构相似，在集中的服务器结构中，一个数据库服务器要为众多的客户服务，往往容易成为瓶颈，数据库服务器要为众多的客户服务，往往容易成为瓶颈，制约系统的性能。制约系统的性能。与分布式结构相似，在分布的服务器结构中，数据与分布式结构相似，在分布的服务器结构中，数据分布在不同的服务器上，从而给数据的处理、管理与维分布在不同的服务器上，从而给数据的处理、管理与维护带来困难。护带来困难。C/SC/S结构在结构在InternetInternet网络中派生出一种新结构，即网络中派生出一种新结构，即浏览器浏览器/服务器结构（服务器结构（B/SB/S）。）。