数据库基础ACCESS.ppt
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1、数据库基础数据库基础数据库概述数据库概述一一.数据处理技术的发展数据处理技术的发展手工管理阶段手工管理阶段特点:特点:(1)数据不保存数据不保存-不能实现数据共享。不能实现数据共享。(2)数据与程序不可分割。数据与程序不可分割。(3)各程序的数据彼此独立各程序的数据彼此独立-数据冗余。数据冗余。适应场合适应场合:数据量较小。数据量较小。数据库概述数据库概述文件系统阶段文件系统阶段(1)程序和数据分开程序和数据分开,有一定的独立性。有一定的独立性。(2)数据以文件形式保存,由操作系统按名存取。数据以文件形式保存,由操作系统按名存取。(3)实现一定程度的数据共享。实现一定程度的数据共享。(4)数据
2、文件之间缺乏联系。数据文件之间缺乏联系。数据库概述数据库概述数据库阶段数据库阶段(1)数据和程序之间彼此独立,实现共享数据和程序之间彼此独立,实现共享(2)数据以数据库形式保存,最大限度减少冗余。数据以数据库形式保存,最大限度减少冗余。(3)专门的数据库管理软件专门的数据库管理软件-DBMS。应用程序1DBMS应用程序2数据库应用程序n数据库概述数据库概述分布式数据库系统分布式数据库系统数据库技术和计算机网络技术相结合产生:数据库技术和计算机网络技术相结合产生:1)物理上独立,数据分布在网络的不同计算机)物理上独立,数据分布在网络的不同计算机2)逻辑上属于一个整体。)逻辑上属于一个整体。面向对
3、象的数据库面向对象的数据库将程序设计语言中对象的概念引用到数据库中:将程序设计语言中对象的概念引用到数据库中:1)数据和操作方法作为对象统一管理;)数据和操作方法作为对象统一管理;2)可以处理更为复杂的对象;)可以处理更为复杂的对象;6.1 数据库概述数据库概述我们身边的数据库?我们身边的数据库?什么是数据库?什么是数据库?是持久数据的集合,是存储在计算机中的数据的集合 银行的用户信息、学校的教师和学生信息、图书馆的图书信息、网页上不断更新的新闻、文献资料什么是数据库技术?什么是数据库技术?研究如何科学组组织织和存储存储数据,如何高效地获取获取和处处理理数据,以及如何保障数据安全安全,实现数据
4、共享共享。举例:举例:图书馆图书馆=数据库数据库保障图书安全保障图书安全整理、组织、存储整理、组织、存储最大限度地最大限度地实现图书的共享实现图书的共享高效地查找和高效地查找和管理图书管理图书图书馆图书馆根据书的特征将它们按学科分类整理,通过建立索引表确定书籍的存放方法;根据索引表按照名称、作者、关键字、出版社等查找存放位置;需要不断地对图书进行购进、丢失处理、借阅、归还等管理工作;对图书使用状况进行科学地分析和统计,作为修改购书计划的依据;图书不能借了不还、阅览室的书不能外借(或只能短期借阅)、重要文献借阅有严格的规章制度、只允许合法用户借阅、限定借阅册数和期限不允许长期滞留在个人手中、不能
5、被某些院系独占、避免重复购进造成浪费 数据库与图书馆的不同点数据库与图书馆的不同点:数据更具普遍性,数据的多样性和复杂性使得数据的组织和管理更具挑战性,需要一套科学的技术和方法。简而言之,数据库技术就是数据管理的技术。数据库概述数据库概述数据库(数据库(DBDB)指按特定的组织形式将数据保存在存储介质上指按特定的组织形式将数据保存在存储介质上特点:特点:(1)在在数数据据库库中中,不不仅仅包包含含数数据据本本身身,也也包包含含数数据之间的联系;据之间的联系;(2)数数据据通通过过一一定定的的数数据据模模型型进进行行组组织织,保保证证有有最小的冗余度最小的冗余度,有层次、网状和关系模型;有层次、
6、网状和关系模型;(3)各个应用程序共享数据;)各个应用程序共享数据;(4)对数据的各种操作,如定义、操纵等都由)对数据的各种操作,如定义、操纵等都由 DBMS统一进行。统一进行。二二.数据库中的常见概念数据库中的常见概念数据库管理系统(数据库管理系统(DBMSDBMS)对数据库进行管理的软件对数据库进行管理的软件.功能:功能:(1)定定义义:定定义义数数据据库库的的结结构构、数数据据完完整整性性和和其其它的约束条件;它的约束条件;(2)操纵)操纵:实现数据插入、修改、删除和查询;实现数据插入、修改、删除和查询;(3)控控制制:实实现现数数安安全全控控制制、完完整整性性控控制制以以及及多多用户环
7、境下的并发控制;用户环境下的并发控制;(4)维维护护:提提供供对对数数据据的的装装载载、转转储储和和恢恢复复,数数据库的性能分析和监测;据库的性能分析和监测;(5)数据字典,存放数据库各级结构的描述。)数据字典,存放数据库各级结构的描述。数据库概述数据库概述数据库的基本概念数据库的基本概念数据库数据库系统系统DataBase System(DBS)是指引入了数据库的计算机系统。一般由数据库(DB)、数据库管理系统(DBMS)(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员(DBA)组成。DBMS是数据库系统的核心应用程序应用程序利用利用DBMS开发的应用软件。开发的应用软件。数据库管理员(数据库管理员
8、(DBA)负负责责管管理理数数据据库库资资源源;确确定定用用户户需需求求,设设计计、实实现数据库;并负责维护和管理数据库。现数据库;并负责维护和管理数据库。数据库系统(数据库系统(DBSDBS)完完整整的的数数据据库库系系统统由由硬硬件件、数数据据库库、数数据据库库管管理理系系统统、操操作作系系统统、应应用用程程序序、数数据据库库管管理理员员等等部部分组成。分组成。数据库概述数据库概述应用程序应用程序开发工具软件开发工具软件数据库管理系统数据库管理系统操作系统操作系统硬件硬件 数据库数据库 管理员管理员 用户用户数据库概述数据库概述数据库系统(数据库系统(DBS)三三.数据库系统的体系结构数据
9、库系统的体系结构 三级模式三级模式(1)模式模式(逻辑模式或概念模式逻辑模式或概念模式)是是对对数数据据库库中中的的全全部部数数据据的的逻逻辑辑结结构构和和特特征征的的描描述,不涉及数据的物理存储。述,不涉及数据的物理存储。(2)外模式外模式(用户模式或子模式用户模式或子模式)该该模模式式面面向向用用户户,是是数数据据库库用用户户看看到到的的局局部部数数据据结构和特征的描述,是数据的局部逻辑结构。结构和特征的描述,是数据的局部逻辑结构。(3)内模式内模式(存储模式存储模式)描述数据的物理结构、在存储介质上的存储方法描述数据的物理结构、在存储介质上的存储方法和存取策略。和存取策略。数据库概述数据
10、库概述二级映射二级映射用于三级模式之间的转换。用于三级模式之间的转换。(1)外模式)外模式/模式映射模式映射 定定义义外外模模式式和和概概念念模模式式之之间间的的对对应应性性,这这一一映映射射使使得得概概念念模模式式的的改改变变不不影影响响外外模模式式和和应应用用程程序序,从而达到了数据的逻辑独立性。从而达到了数据的逻辑独立性。(2)模式)模式/内模式映射内模式映射 定义概念模式和内模式之间的对应性,当存储结定义概念模式和内模式之间的对应性,当存储结构改变即修改内模式时,只要相应改变模式构改变即修改内模式时,只要相应改变模式/内内模式映象,而模式尽量保存不变,从而达到了数模式映象,而模式尽量保
11、存不变,从而达到了数据的物理独立性。据的物理独立性。数据库概述数据库概述数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构外模式外模式/模式映像模式映像模式模式/内模式映像内模式映像 数据模型数据模型概念数据模型概念数据模型概念数据模型概念数据模型 从用户的角度 强调对数据对象的基本表示和概括性描述(包括数据及其联系)不考虑计算机具体实现,与具体的DBMS无关 数据模型数据模型是对现实世界的数据特征的抽象描述是对现实世界的数据特征的抽象描述 逻辑数据模型逻辑数据模型物理数据模型物理数据模型逻辑数据模型逻辑数据模型 从计算机(DBMS)的角度 用于在数据库系统实现。概念数据模型要转化为逻辑数据模型,才能在
12、DBMS中实现 物理数据模型物理数据模型 从计算机(存储介质)的角度 每种逻辑数据模型在实现时,都有其对应的物理数据模型的支持数据模型数据模型概念数据模型概念数据模型概概念念数数据据模模型型用用来来建建立立信信息息世世界界的的数数据据模模型型,强强调调语语义义表达,描述信息结构,是对现实世界的第一层抽象。表达,描述信息结构,是对现实世界的第一层抽象。1)实体实体:客观存在并且可以相互区别的事物:客观存在并且可以相互区别的事物 可以是具体的事物,如一个学生可以是具体的事物,如一个学生,一本书一本书 也可以是抽象的事物也可以是抽象的事物,如一次考试如一次考试2)实体的属性:实体的属性:用于描述实体
13、的特性。用于描述实体的特性。如学生用学号、姓名、性别、年龄等如学生用学号、姓名、性别、年龄等属性属性描述描述3)一个实体是若干个属性值的集合。一个实体是若干个属性值的集合。如一个特定的学生用学号、姓名、性别等如一个特定的学生用学号、姓名、性别等属性值属性值描述描述4)实体集:实体集:具有相同属性的实体的集合。具有相同属性的实体的集合。如若干个学生实体的集合构成学生实体集如若干个学生实体的集合构成学生实体集数据库概述数据库概述实体集之间的联系实体集之间的联系概念:两个实体集之间实体的对应关系称为联系概念:两个实体集之间实体的对应关系称为联系(1)一对一联系)一对一联系 如如果果实实体体集集E1中
14、中的的每每一一个个实实体体至至多多和和实实体体集集E2中中的的一一个个实实体体有有联联系系,反反之之亦亦然然,则则称称E1和和E2是一对一的联系,表示为是一对一的联系,表示为1:1。例如例如:实体集校长和实体集校长和实体集学校之间的实体集学校之间的联系是一对一。联系是一对一。数据库概述数据库概述实体集之间的联系实体集之间的联系2)一对多联系)一对多联系 如如果果实实体体集集E1中中的的每每个个实实体体与与实实体体集集E2中中的的任任意意个个实实体体有有联联系系,而而实实体体集集E2中中的的每每一一个个实实体体至至多多和和实实体体集集E1中中的的一一个个实实体体有有联联系系,则则称称E1和和E2
15、之之间间是是一一对对多多的的联联系系,表表示示为为1:n,E1称称为为一一方,方,E2为多方。为多方。例如,实体集学校和实例如,实体集学校和实体集学生之间是一对多体集学生之间是一对多的联系,一方是实体集的联系,一方是实体集学校,多方是实体集学生学校,多方是实体集学生实体集之间的联系实体集之间的联系(3)多对多联系)多对多联系 如如果果实实体体集集E1中中的的每每个个实实体体与与实实体体集集E2中中的的任任意意个个实实体体有有联联系系,反反之之,实实体体集集E2中中的的每每个个实实体体与与实实体体集集E1中中的的任任意意个个实实体体有有联联系系,则则称称E1和和E2之间是多对多的联系,表示为之间
16、是多对多的联系,表示为m:n。例如例如,实体集学生和实,实体集学生和实体集课程之间是多对多体集课程之间是多对多的关系的关系E-RE-R图图E-R图图:用图形方式表示实体集之间的联系。用图形方式表示实体集之间的联系。组成:组成:1)矩形:表示实体集,实体名称写在框内;)矩形:表示实体集,实体名称写在框内;2)椭椭圆圆:表表示示实实体体集集或或联联系系的的属属性性,框框内内标标明明属属性性的名称;的名称;3)菱形:表示实体间的关系,框内注明联系名称;)菱形:表示实体间的关系,框内注明联系名称;4)连连线线:连连接接实实体体和和各各个个属属性性、实实体体和和联联系系,并并注注明联系种类,即明联系种类
17、,即1:1、1:n或或n:m。一对一一对一一对一一对一联系联系联系联系实体集实体集实体集实体集之间之间之间之间的联系的联系的联系的联系一对多一对多一对多一对多联系联系联系联系多对多多对多多对多多对多联系联系联系联系学校学校1学校学校2学校学校3学校学校n校长校长1校长校长2校长校长3校长校长n学校学校校长校长班级班级1班级班级2班级班级3班级班级n学生学生1学生学生2学生学生3学生学生n班级班级学生学生1 :11 :n课程课程1课程课程2课程课程3课程课程4课程课程5课程课程n学生学生1学生学生2学生学生3学生学生4学生学生5学生学生n课程课程学生学生m :nE-R模型的表示方法实体实体用矩形
18、表示用矩形表示属性属性 用椭圆形表示用椭圆形表示联系联系 用菱形表示用菱形表示 1:1 1:n m:n 举例:网上成绩查询管理系统的举例:网上成绩查询管理系统的 E-R图图系统功能:学生登陆后,可以查询成绩、给系统功能:学生登陆后,可以查询成绩、给老师留言、下载资源;教师登陆后可以管理老师留言、下载资源;教师登陆后可以管理任课班级的学生成绩、上传资源、查看学生任课班级的学生成绩、上传资源、查看学生留言。留言。学生实体集和课程实体集之间的关系学生实体集和课程实体集之间的关系学生学生学号学号姓名姓名性别性别年龄年龄选课选课课程课程课程编号课程编号课程名称课程名称任课教师任课教师成绩成绩mn 逻辑数
19、据模型逻辑数据模型 DBMS所支持的数据模型称为逻辑数据模型,便于所支持的数据模型称为逻辑数据模型,便于在数据库系统实现。在数据库系统实现。用概念数据模型表示的数据必须转化为逻辑数据模用概念数据模型表示的数据必须转化为逻辑数据模型表示的数据,才能在型表示的数据,才能在DBMS中实现。中实现。根据数据及数据之间联系的表示形式的不同,主要根据数据及数据之间联系的表示形式的不同,主要有以下几种逻辑数据模型:有以下几种逻辑数据模型:层次数据模型层次数据模型 网状数据模型网状数据模型关系数据模型关系数据模型面向对象的数据模型面向对象的数据模型用树状结构树状结构表示各类实体以及实体间的联系以网状结构网状结
20、构表示各类实体以及实体间的联系用二维表格二维表格来描述实体以及实体之间的联系 用面向对象的观点面向对象的观点来描述现实世界的实体。逻辑数据模型逻辑数据模型概概念念:逻逻辑辑数数据据模模型型是是指指在在数数据据库库系系统统中中表表示示实实体体之间关系的模型。之间关系的模型。结点:各个实体在数据模型中被称为结点结点:各个实体在数据模型中被称为结点1层次模型层次模型1)用树形表示数据之间的多级层次结构。用树形表示数据之间的多级层次结构。2)结构特点:结构特点:(1)只有一个最高结点即根结点只有一个最高结点即根结点 (2)其余结点有而且仅有一个父结点其余结点有而且仅有一个父结点 (3)上下层结点之间表
21、示一对多的联系上下层结点之间表示一对多的联系3)应用应用:行政组织机构、家族辈份关系等。行政组织机构、家族辈份关系等。逻辑数据模型逻辑数据模型逻辑数据模型逻辑数据模型2网状模型网状模型1)用图表示数据之间的关系用图表示数据之间的关系2)允许结点有多于一个的父结点允许结点有多于一个的父结点3)可以有一个以上的结点没有父结点。可以有一个以上的结点没有父结点。4)特点特点:表示结点之间多对多的联系。表示结点之间多对多的联系。3关系模型关系模型1)用二维表格来表示实体及实体之间的联系用二维表格来表示实体及实体之间的联系2)实际应用中,每一个二维表代表了一个关系。实际应用中,每一个二维表代表了一个关系。
22、3)特点:结构简单特点:结构简单,容易实现容易实现物理数据模型物物理理数数据据模模型型反反映映了了数数据据在在存存储储介介质质上上的的存存储结构储结构物物理理数数据据模模型型不不仅仅与与具具体体的的DBMS有有关关,也也和操作系统及硬件有关。和操作系统及硬件有关。物理数据模型物理数据模型在计算机系统的底层对数据进行抽象,它在计算机系统的底层对数据进行抽象,它描述数据在描述数据在存储介质上的上的存储方式和和存取方法,是面向计算机系统的。,是面向计算机系统的。在设计一个数据库时,首先需要将现实世在设计一个数据库时,首先需要将现实世界抽象得到概念数据模型,然后将界抽象得到概念数据模型,然后将概念数据
23、模型转换为转换为逻辑数据模型,最后将逻辑,最后将逻辑数据模型转换为数据模型转换为物理数据模型。最后一步一般由选定的最后一步一般由选定的DBMS自动实现。自动实现。关系数据库关系数据库采用的采用的DBMS是支持关系数据模型的,据此是支持关系数据模型的,据此构建的数据库称为关系数据库构建的数据库称为关系数据库相应的相应的DBMS为关系数据库管理系统为关系数据库管理系统(Relational DataBase Management System,RDBMS)关系数据模型根据概念数据模型设计逻辑数据模型关系数据库主要内容主要内容主要内容主要内容数据结构数据结构数据数据数据数据结构结构结构结构规范化的二
24、维表格:规范化的二维表格:任意两行内容不能完全相同 不能有名称相同的列 每一列都是不可分的,即不允许表中还有表 同一列的值取自同一个定义 关系模式关系模式:学生(学生(学号,姓名,性别,状态,入学时间,最后登陆时间,登陆次数)学号,姓名,性别,状态,入学时间,最后登陆时间,登陆次数)关系关系模式属性域元组关键字(包括候选键和主键)关系数据库关系数据库关系模型的组成关系模型的组成-二维表格二维表格关系模型中的常用术语关系模型中的常用术语1元组元组在在二二维维表表中中,从从第第二二行行起起的的每每一一行行称称为为一一个个元元组组,在文件中对应一条具体记录。在文件中对应一条具体记录。2属性属性二二维
25、维表表中中,每每一一列列称称为为一一个个属属性性,在在文文件件中中对对应应一个字段。一个字段。3属性名属性名二二维维表表第第一一行行显显示示的的每每一一列列的的名名称称,在在文文件件中中对对应字段名,例如应字段名,例如“姓名姓名”,“性别性别”等。等。关系模型中的常用术语关系模型中的常用术语4属性值属性值行和列的交叉位置表示某个属性的值。行和列的交叉位置表示某个属性的值。5域域表示各个属性的取值范围。表示各个属性的取值范围。关系模型中的常用术语关系模型中的常用术语6表结构表结构表表中中的的第第一一行行,表表示示组组成成该该表表的的各各个个字字段段名名称称,各字段取值的类型、宽度等。各字段取值的
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