Access-数据库应用基础教程(第二版)全套课件.ppt
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1、第第1章章 数据库系统概论数据库系统概论 Access 数据库应用基础教程数据库应用基础教程(第二版第二版)教学目标教学重点教学过程2023年3月9日第1页教学目标教学目标l理解信息与数据的概念理解信息与数据的概念l了解数据库发展的历史与基本概念了解数据库发展的历史与基本概念 l掌握数据库体系和模型掌握数据库体系和模型l 掌握关系数据库的原理掌握关系数据库的原理l掌握关系化代数与规范化理论掌握关系化代数与规范化理论l掌握数据库设计的一般过程掌握数据库设计的一般过程2023年3月9日第2页教学重点教学重点l理解信息与数据的概念理解信息与数据的概念l掌握数据库体系和模型掌握数据库体系和模型l掌握关
2、系数据库的原理掌握关系数据库的原理l掌握关系化代数与规范化理论掌握关系化代数与规范化理论2023年3月9日第3页教学过程教学过程l信息与数据的概念信息与数据的概念l数据库系统的发展与基本概念数据库系统的发展与基本概念l数据库系统的体系结构与模型数据库系统的体系结构与模型l关系数据库的基本概念关系数据库的基本概念l传统的集合运算与关系运算传统的集合运算与关系运算l规范化理论规范化理论l数据库设计的定义、特点、方法和步骤数据库设计的定义、特点、方法和步骤2023年3月9日第4页1.1 数据处理数据处理 l信息与数据:信息与数据是两个密切相关信息与数据:信息与数据是两个密切相关的概念,信息是各种数据
3、所包括的意义,的概念,信息是各种数据所包括的意义,数据则是负载信息的物理符号。数据则是负载信息的物理符号。l数据处理:数据处理是指对各种形式的数数据处理:数据处理是指对各种形式的数据进行收集、存储、加工和传播的一些列据进行收集、存储、加工和传播的一些列活动的总和。活动的总和。2023年3月9日第5页1.2 数据库历史与基本概念数据库历史与基本概念 l数据库系统的发展史数据库系统的发展史l数据库的概念数据库的概念 l数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)l数据库系统数据库系统l数据库应用系统数据库应用系统2023年3月9日第6页数据库系统的发展史数据库系统的发展史l20世纪世纪50年代至年代至
4、60年代早期,磁带被用于数据存年代早期,磁带被用于数据存储,磁带储,磁带(和卡片和卡片)都只能顺序读取。都只能顺序读取。l20世纪世纪60年代末至年代末至20世纪世纪70年代,硬盘可以直接年代,硬盘可以直接对数据进行访问。对数据进行访问。l20世纪世纪80年代,关系数据库得到发展。年代,关系数据库得到发展。l20世纪世纪90年代初,许多数据库厂商推出了并行数年代初,许多数据库厂商推出了并行数据库产品。据库产品。l20世纪世纪90年代末至今,数据库支持网络接口,并年代末至今,数据库支持网络接口,并且比以前有了更加广泛的应用。且比以前有了更加广泛的应用。2023年3月9日第7页数据库数据库 l数据
5、库数据库(Database,DB)是长期存储在计算是长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的、统一管理机内的、有组织的、可共享的、统一管理的相关数据的集合。按照字面的理解,数的相关数据的集合。按照字面的理解,数据库就是存放数据的仓库。据库就是存放数据的仓库。2023年3月9日第8页数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)lDBMS的功能:数据库定义功能;数据存取的功能:数据库定义功能;数据存取功能;数据库运行管理功能;数据库的建功能;数据库运行管理功能;数据库的建立和维护功能;数据通信功能。立和维护功能;数据通信功能。l DBMS的组成:语言编译处理程序;系统的组成:语言编译处理程序;系统运行
6、控制程序;系统建立、维护程序;数运行控制程序;系统建立、维护程序;数据字典。据字典。2023年3月9日第9页数据库系统数据库系统 l数据库系统的组成数据库系统的组成 l数据库系统的特点数据库系统的特点 2023年3月9日第10页数据库系统的组成数据库系统的组成l数据:数据是数据库系统的工作对象,它们是某数据:数据是数据库系统的工作对象,它们是某特定应用环境中进行管理和决策所必需的信息。特定应用环境中进行管理和决策所必需的信息。l用户:用户是指存储、维护和检索数据库中数据用户:用户是指存储、维护和检索数据库中数据的人员。数据库系统中主要有的人员。数据库系统中主要有3类用户:终端用户、类用户:终端
7、用户、应用程序员和数据库管理员。应用程序员和数据库管理员。l硬件:硬件是指存储数据库和运行数据库管理系硬件:硬件是指存储数据库和运行数据库管理系统统DBMS的硬件资源。的硬件资源。l软件:软件是指负责数据库存取、维护和管理的软件:软件是指负责数据库存取、维护和管理的软件系统,通常叫做数据库管理系统软件系统,通常叫做数据库管理系统(DBMS)。2023年3月9日第11页数据库系统的特点数据库系统的特点 l数据低冗余、共享性高。数据低冗余、共享性高。l数据独立性提高。数据独立性提高。l有统一的数据控制功能。有统一的数据控制功能。2023年3月9日第12页数据库应用系统数据库应用系统 l数数据据库库
8、应应用用系系统统(Database Application System,DBAS),是是指指在在DBMS的的基基础础上上,针针对对一一个个实实际际问问题题开开发发出出来来的的面面向向用用户户的的系统。系统。2023年3月9日第13页1.3 数据库体系和模型数据库体系和模型 l数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构 l概念模型概念模型 l常用的数据模型常用的数据模型2023年3月9日第14页数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构 l内部体系结构:数据库系统得内部体系结内部体系结构:数据库系统得内部体系结构是三级模式结构,分别为模式、外模式构是三级模式结构,分别为模式、外模式和内模式。和内模
9、式。l外部体系结构:外部体系结构主要有集中外部体系结构:外部体系结构主要有集中式结构、文件服务器结构和客户式结构、文件服务器结构和客户/服务器结服务器结构。构。2023年3月9日第15页概念模型概念模型 l实体与实体集:实体是现实世界中可区别于其他实体与实体集:实体是现实世界中可区别于其他对象的对象的“事件事件”或物体;实体集是具有相同类型或物体;实体集是具有相同类型及共享相同性质及共享相同性质(属性属性)的实体集合。的实体集合。l属性:实体通过一组属性来表示;属性是实体集属性:实体通过一组属性来表示;属性是实体集中每个成员具有的描述性性质。中每个成员具有的描述性性质。l关键字和域:实体的某一
10、属性或属性组合,其值关键字和域:实体的某一属性或属性组合,其值能惟一标识出某一实体,称为关键字,也称码;能惟一标识出某一实体,称为关键字,也称码;每个属性都有一个可取值的集合,称为该属性的每个属性都有一个可取值的集合,称为该属性的域,或者该属性的值集;域,或者该属性的值集;l联系:两个实体之间的联系又可分为一对一联系联系:两个实体之间的联系又可分为一对一联系(1:1)、一对多联系、一对多联系(1:n)和多对多的联系和多对多的联系(m:n)。2023年3月9日第16页常用的数据模型常用的数据模型l层次模型层次模型l网状模型网状模型 l关系模型关系模型 2023年3月9日第17页层次模型层次模型l
11、层次数据模型是数据库系统最早使用的一层次数据模型是数据库系统最早使用的一种模型,它的数据结构是一颗有向树。层种模型,它的数据结构是一颗有向树。层次结构模型具有如下特征:次结构模型具有如下特征:l有且仅有一个结点没有双亲,该结点是根有且仅有一个结点没有双亲,该结点是根结点。结点。l其他结点有且仅有一个双亲。其他结点有且仅有一个双亲。2023年3月9日第18页网状模型网状模型l如果取消层次模型的两个限制,即两个或如果取消层次模型的两个限制,即两个或两个以上的结点都可以有多个双亲,则两个以上的结点都可以有多个双亲,则“有向树有向树”就变成了就变成了“有向图有向图”。“有向图有向图”结构描述了网状模型
12、。网状模型具有如结构描述了网状模型。网状模型具有如下特征:下特征:l可有一个以上的结点没有双亲。可有一个以上的结点没有双亲。l至少有一个结点可以有多于一个双亲。至少有一个结点可以有多于一个双亲。2023年3月9日第19页关系模型关系模型l关系模型关系模型(Relational Model)是用二维表格是用二维表格结构来表示实体及实体之间联系的数据模结构来表示实体及实体之间联系的数据模型。关系模型的数据结构是一个型。关系模型的数据结构是一个“二维表二维表框架框架”组成的集合,每个二维表又可称为组成的集合,每个二维表又可称为关系,因此可以说,关系模型是关系,因此可以说,关系模型是“关系框关系框架架
13、”组成的集合。组成的集合。l关系模型是使用最广泛的数据模型,目前关系模型是使用最广泛的数据模型,目前大多数数据库管理系统都是关系型的,如大多数数据库管理系统都是关系型的,如Access就是一种关系数据库管理系统。就是一种关系数据库管理系统。2023年3月9日第20页1.4 关系数据库关系数据库l关系模型中的基本术语关系模型中的基本术语 l关系的性质关系的性质 l关系数据库中的表之间的关系关系数据库中的表之间的关系 l关系模型的完整性约束关系模型的完整性约束 2023年3月9日第21页关系模型中的基本术语关系模型中的基本术语l关系:一个关系就是一张二维表。关系:一个关系就是一张二维表。l元组:二
14、维表中的每一条记录就是一个元组。元组:二维表中的每一条记录就是一个元组。l属性:二维表中的一列就是一个属性,又称为字段。属性:二维表中的一列就是一个属性,又称为字段。l域:属性的取值范围。域:属性的取值范围。l分量:元组中的一个属性值。分量:元组中的一个属性值。l关系模式:对关系的描述。关系模式:对关系的描述。l候选关键字:关系中的一个或几个属性的集合,该属性集惟一标识一个元组。候选关键字:关系中的一个或几个属性的集合,该属性集惟一标识一个元组。l关系数据库:对应于一个关系模型的所有关系的集合称为关系数据库。关系数据库:对应于一个关系模型的所有关系的集合称为关系数据库。l主关键字:一个关系中有
15、多个候选关键字,可以选择其中一个作为主关键字。主关键字:一个关系中有多个候选关键字,可以选择其中一个作为主关键字。l外部关键字:如果一个属性组不是所在关系的关键字,但它是其他关系的关外部关键字:如果一个属性组不是所在关系的关键字,但它是其他关系的关键字,则该属性组称为外部关键字。键字,则该属性组称为外部关键字。l主属性:包含在任一候选关键字中的属性称为主属性。主属性:包含在任一候选关键字中的属性称为主属性。2023年3月9日第22页关系的性质关系的性质l关系是一个二维表,但并不是所有的二维关系是一个二维表,但并不是所有的二维表都是关系。关系应具有以下性质:表都是关系。关系应具有以下性质:每一列
16、中的分量是同一类型的数据。每一列中的分量是同一类型的数据。不同的列要给予不同的属性名。不同的列要给予不同的属性名。列的次序可以任意交换。列的次序可以任意交换。一个关系中的任意两个元组不能完全相同。一个关系中的任意两个元组不能完全相同。行的次序可以任意交换。行的次序可以任意交换。每一个分量必须是不可分的数据项。每一个分量必须是不可分的数据项。2023年3月9日第23页关系数据库中的表之间的关系关系数据库中的表之间的关系l在关系数据库中,可以通过外部关键字实在关系数据库中,可以通过外部关键字实现表与表之间的联系,公共字段是一个表现表与表之间的联系,公共字段是一个表的主键和另一个表的外键。的主键和另
17、一个表的外键。2023年3月9日第24页关系模型的完整性约束关系模型的完整性约束l实体完整性实体完整性(Entity Integrity):若属性(指一个或一组属:若属性(指一个或一组属性)性)A是基本关系是基本关系R的主属性,则的主属性,则A不能取空值。所谓空值不能取空值。所谓空值就是就是“不知道不知道”或或“不存在不存在”的值。的值。l参照完整性参照完整性(Referential Integrity):若属性(或属性组):若属性(或属性组)F是基本关系是基本关系R的外键,它与基本关系的外键,它与基本关系S的主键的主键Ks相对应相对应(基本关系(基本关系R和和S不一定是不同的关系),则对于不
18、一定是不同的关系),则对于R中每个中每个元组在元组在F上的值必须为空或是等于上的值必须为空或是等于S中某个元组的主键值。中某个元组的主键值。l用户定义的完整性用户定义的完整性(User-defined Integrity):用于定义的:用于定义的完整性就是针对某一具体关系数据库的约束条件。完整性就是针对某一具体关系数据库的约束条件。2023年3月9日第25页1.5 关系代数关系代数 l传统的集合运算传统的集合运算 l专门的关系运算专门的关系运算 2023年3月9日第26页传统的集合运算传统的集合运算l传统的集合运算是二目运算,包括并、差、交、传统的集合运算是二目运算,包括并、差、交、笛卡尔积笛
19、卡尔积4种运算。种运算。l关系关系R和关系和关系S的并运算记作的并运算记作l关系关系R和关系和关系S的差记作的差记作 l关系关系R和关系和关系S的交记作的交记作l两个分别具有两个分别具有n和和m个属性的关系个属性的关系R和和S的笛卡尔的笛卡尔积是一个(积是一个(n+m)列的元组的集合。元组的前)列的元组的集合。元组的前n列是关系列是关系R的一个元组,后的一个元组,后m列是关系列是关系S的一个元的一个元组。若组。若R有有k1个元组,个元组,S有有k2个元组,则关系个元组,则关系R和和关系关系S的笛卡尔积有的笛卡尔积有k1k2元组。记作元组。记作 2023年3月9日第27页专门的关系运算专门的关系
20、运算l专门的关系运算包括选择、投影、连接、除运算等。专门的关系运算包括选择、投影、连接、除运算等。l选择:从一个关系中选出满足给定条件的记录的操作称为选择:从一个关系中选出满足给定条件的记录的操作称为选择或筛选。选择是从行的角度进行的运算,记作:选择或筛选。选择是从行的角度进行的运算,记作:l投影:从一个关系中选出若干指定字段的值。投影是从列投影:从一个关系中选出若干指定字段的值。投影是从列的角度进行的运算,所得到的字段个数通常比原关系少,的角度进行的运算,所得到的字段个数通常比原关系少,或者字段的排列顺序不同。投影操作记作:或者字段的排列顺序不同。投影操作记作:l连接:把两个关系中的记录按一
21、定条件横向结合,生成一连接:把两个关系中的记录按一定条件横向结合,生成一个新的关系,记作:个新的关系,记作:l除:元组在除:元组在X上分量值上分量值x的象集的象集Yx包含包含S在在Y上投影的集合。上投影的集合。记作:记作:2023年3月9日第28页1.6 规范化理论规范化理论 l模式规范化的必要性模式规范化的必要性l规范化理论的基本概念规范化理论的基本概念2023年3月9日第29页模式规范化的必要性模式规范化的必要性l一般而言,关系数据库设计的目标是生成一般而言,关系数据库设计的目标是生成一组关系模式,使我们既不必存储不必要一组关系模式,使我们既不必存储不必要的重复信息,又可以方便地获取信息。
22、方的重复信息,又可以方便地获取信息。方法之一就是设计满足适当范式的模式。要法之一就是设计满足适当范式的模式。要确定一个关系模式是否属于期望的范式,确定一个关系模式是否属于期望的范式,还需要有关作为数据库建模对象的现实企还需要有关作为数据库建模对象的现实企业的额外信息。业的额外信息。2023年3月9日第30页规范化理论的基本概念规范化理论的基本概念l满足一定条件的关系模式称为范式满足一定条件的关系模式称为范式(Normal Form,NF)。l第一范式第一范式(1NF):第一范式要求数据表不能存在重复的记录,即存在:第一范式要求数据表不能存在重复的记录,即存在一个关键字。一个关键字。l 第二范式
23、第二范式(2NF):如果一个关系属于第一范式:如果一个关系属于第一范式(1NF),且所有的非主,且所有的非主关键字段都完全依赖于主关键字,则称之为第二范式。关键字段都完全依赖于主关键字,则称之为第二范式。l第三范式第三范式(3NF):如果一个关系属于第二范式:如果一个关系属于第二范式(2NF),且每个非关键字,且每个非关键字不传递依赖于主关键字,这种关系就是第三范式不传递依赖于主关键字,这种关系就是第三范式(3NF)。l第四范式第四范式(4NF):第四范式的定义用到了多值依赖,多值依赖的定义:第四范式的定义用到了多值依赖,多值依赖的定义如下:设如下:设R(U)是属性集是属性集U上的一个关系模式
24、。上的一个关系模式。X、Y、Z是的是的U的子集,的子集,并且并且Z=UXY。关系模式。关系模式R(U)中多值依赖中多值依赖XY成立,当且仅当对成立,当且仅当对R(U)的任一关系的任一关系r,给定的一对,给定的一对(x,z)值有一组值有一组Y的值,这组值仅仅决的值,这组值仅仅决定于定于x值而与值而与z值无关。值无关。l其它范式其它范式2023年3月9日第31页1.7 数据库设计数据库设计 l数据库设计的定义数据库设计的定义 l数据库设计的特点数据库设计的特点l数据库设计方法数据库设计方法 l数据库设计的步骤数据库设计的步骤 2023年3月9日第32页数据库设计的定义数据库设计的定义l数据库设计是
25、指对于一个给定的应用系统,数据库设计是指对于一个给定的应用系统,构造构造(设计设计)优化的数据库逻辑模式和物理结优化的数据库逻辑模式和物理结构,并据此建立数据库及其应用系统,使构,并据此建立数据库及其应用系统,使之能够有效地存储和管理数据,满足各种之能够有效地存储和管理数据,满足各种用户的应用需求,包括信息管理要求和数用户的应用需求,包括信息管理要求和数据操作要求。据操作要求。2023年3月9日第33页数据库设计的特点数据库设计的特点l数据库建设的基本规律:数据库建设的基本规律:“三分技术,七三分技术,七分管理,十二分基础数据分管理,十二分基础数据”是数据库设计是数据库设计的特点之一。的特点之
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