数据库基本知识.ppt

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1、数据库基本知识现在学习的是第1页，共42页2023/4/3v1、有、有M个人一起去旅游，要住个人一起去旅游，要住宾馆，假，假设一个房一个房间只能住只能住N个人，个人，请问要开几个房要开几个房间？v2、假、假设给你你3瓶啤酒，商家瓶啤酒，商家规定，定，2个空酒个空酒瓶可以瓶可以兑换1瓶啤酒，在不另外掏瓶啤酒，在不另外掏钱的情况下，的情况下，最多可以喝到几瓶啤酒？最多可以喝到几瓶啤酒？v3、经理安排你理安排你组织一台一台2小小时的晚会，的晚会，请你你设计出方案。出方案。小测试小测试现在学习的是第2页，共42页2023/4/3v1.1 数据数据库系系统简介介v1.2 数据数据库系系统的的组成成v1.

2、3 关系型数据关系型数据库讲解提纲讲解提纲现在学习的是第3页，共42页2023/4/31.1 数据库系统简介数据库系统简介思考：全校学生成绩管理系统包括哪些数据？应该如何保存？数据管理：对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题数据管理技术的发展过程人工管理阶段(40年代中-50年代中)文件系统阶段(50年代末-60年代中)数据库系统阶段(60年代末-现在)现在学习的是第4页，共42页2023/4/3一、人工管理一、人工管理o时期期n40年代中年代中-50年代中年代中o产生的背景生的背景n应用需求用需求科学科学计算算n硬件水平硬件水平无直接存取存无直接存取存储设备n软件

3、水平件水平没有操作系没有操作系统n处理方式理方式批批处理理o主要特点：数据包含在程序中，程序主要特点：数据包含在程序中，程序员设计程程序的同序的同时也要考也要考虑数据的存数据的存贮现在学习的是第5页，共42页2023/4/3人工管理人工管理(续续)o特点特点n数据的管理者：数据的管理者：应用程序，数据不保存。用程序，数据不保存。n数据面向的数据面向的对象：某一象：某一应用程序用程序 n数据的共享程度：无共享、冗余度极大数据的共享程度：无共享、冗余度极大n数据的独立性：不独立，完全依数据的独立性：不独立，完全依赖于程序于程序n数据的数据的结构化：无构化：无结构构n数据控制能力：数据控制能力：应用

4、程序自己控制用程序自己控制现在学习的是第6页，共42页2023/4/3应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(人工管理人工管理)应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集n.现在学习的是第7页，共42页2023/4/3二、文件系统二、文件系统o时期期n50年代末年代末-60年代中年代中o产生的背景生的背景n应用需求用需求科学科学计算、管理算、管理n硬件水平硬件水平磁磁盘、磁鼓、磁鼓n软件水平件水平有文件系有文件系统n处理方式理方式联机机实时处理、批理、批处理理现在学习的是第8页，共42页2023/4/3文件系统文件系统(续续)p特点特点l数据

5、的管理者：文件系数据的管理者：文件系统，数据可，数据可长期保存期保存l数据面向的数据面向的对象：某一象：某一应用程序用程序 l数据的共享程度：共享性差、冗余度大数据的共享程度：共享性差、冗余度大l数据的数据的结构化：构化：记录内有内有结构构,整体无整体无结构构l数数据据的的独独立立性性：独独立立性性差差，改改变数数据据的的逻辑结构构则必必须修修改改应用程序用程序l数据控制能力：数据控制能力：应用程序自己控制用程序自己控制现在学习的是第9页，共42页2023/4/3应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(文件系统文件系统)应用程序用程序文件文件应用程序用程序文件文件2应用程序用程序文件

6、文件n存取方存取方法法.现在学习的是第10页，共42页2023/4/3三、数据库系统三、数据库系统o时期期n60年代末以来年代末以来o产生的背景生的背景n应用背景用背景大大规模管理模管理n硬件背景硬件背景大容量磁大容量磁盘n软件背景件背景有数据有数据库管理系管理系统n处理方式理方式联机机实时处理理,分布分布处理理,批批处理理现在学习的是第11页，共42页2023/4/3数据库系统数据库系统(续续)o特点特点n数据的管理者：数据的管理者：DBMS（数据（数据库管理系管理系统）n数据面向的数据面向的对象：象：现实世界世界n数据的共享程度：共享性高数据的共享程度：共享性高n数据的独立性：高度的物理独

7、立性和一定的数据的独立性：高度的物理独立性和一定的 逻辑独立性独立性n数据的数据的结构化：整体构化：整体结构化构化n数据控制能力：由数据控制能力：由DBMS统一管理和控制一管理和控制现在学习的是第12页，共42页2023/4/3应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(数据库系统数据库系统)DBMS应用程序1应用程序2数据库现在学习的是第13页，共42页2023/4/3数据库阶段信息处理方式的演变数据库阶段信息处理方式的演变现在学习的是第14页，共42页2023/4/3数据的高共享性的好处数据的高共享性的好处o降低数据的冗余度，节省存储空间o避免数据间的不一致性o使系统易于扩充o独立性

8、强，数据与程序独立存放现在学习的是第15页，共42页2023/4/3数据独立性数据独立性o物理独立性n指用指用户的的应用程序用程序与存与存储在磁在磁盘上的数据上的数据库中数据是相互独立中数据是相互独立的。当数据的的。当数据的物理存物理存储改改变了，了，应用程序用程序不用不用改改变。o逻辑独立性n指指用用户的的应用用程程序序与与数数据据库的的逻辑结构构是是相相互互独独立立的的。数数据据的的逻辑结构改构改变了，用了，用户程序也可以不程序也可以不变。现在学习的是第16页，共42页2023/4/3数据结构化数据结构化o数据的结构化是数据库的主要特征之一。o数据库中实现的是数据的真正结构化n数据的数据的

9、结构用构用数据模型数据模型描述，无需程序定描述，无需程序定义和解和解释。n数据可以数据可以变长。n数据的最小存取数据的最小存取单位是位是数据数据项（data item），），也称也称为字段字段（field），列（），列（column）。现在学习的是第17页，共42页2023/4/3DBMS对数据的控制功能对数据的控制功能o数据的安全性（Security）保护n使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据，保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。o数据的完整性（Integrity）检查n将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。现在学习的是第18页，共42页2023/4/3

10、DBMS对数据的控制功能对数据的控制功能o并发（Concurrency）控制n对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。o数据库恢复（Recovery）n将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。现在学习的是第19页，共42页2023/4/31.2 数据库系统的组成1.2.1 数据库的定义1.2.2 数据库管理系统1.2.3 数据库系统的用户现在学习的是第20页，共42页2023/4/31.2.1 数据库的定义o人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后，应将其保存起来以供进一步加工处理，进一步抽取有用信息o数据库的定义n数据库(Database,简称DB)是长期储存

11、在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合、n数据库由若干数据库文件和辅助文件组成n分类：网状，层次，关系，共3类，称为3种数据模型，最重要的是关系数据库n关系数据库的主要内容就是表（table）现在学习的是第21页，共42页2023/4/3关系数据库中最主要的成分是表现在学习的是第22页，共42页2023/4/31.2.1 数据库的定义o数据库的特征n数数据据按按一一定定的的数数据据模模型型组织、描描述述和和储存存，逻辑性性（logic）强n共享性共享性（shareable）好）好n冗余度冗余度（redundancy）较小小n数据数据独立性独立性（independency）较高高n易于易于扩

12、充充（expansion）现在学习的是第23页，共42页2023/4/3o数据库的基本模型网状数据库模型：每个记录看成是一个节点，任何节点与节点之间可建立关联，形成网状结构层次数据库模型：分层管理数据，形成单位行政机构、家族式数据结构关系型数据库模型 ：以二维表形式组织数据，每一行称为一条记录，每一列是一个属性，称为一个字段数据库的分类现在学习的是第24页，共42页2023/4/31.2.2 数据库管理系统o数据数据库管理系管理系统（Database Management System-DBMS）在在操操作作系系统的的支支持持下下，帮帮助助用用户建建立立、使使用用和和管管理理数数据据库的的软件

13、件系系统。通通常常包包含含数数据据描描述述语言言（DDL）、数数据据操操作作语言言（DML）以及管理和控制程序三个）以及管理和控制程序三个组成部分。成部分。现在学习的是第25页，共42页2023/4/3DBMS的组成数数 据据 描描 述述 语 言言（DMLData Description Language）：用来描述数据库的结构，供用户建立数据库。数数据据操操作作语言言（DMLData Manipulation LangUage）：供用户对数据库进行数据的查询（数据的检索和统计等）和处理（数据的增加、删除和修改等）等操作。管管理理和和控控制制程程序序：包括安全管理、通信控制和工作日志管理等程序

14、。现在学习的是第26页，共42页2023/4/31.2.3 数据库系统的用户数据库系统的用户，共有4类：o系系统程序程序员n负责整个数据库系统的设计工作，根据用户的需求安装数据库管理系统，建立维护数据库管理系统及相关软件的工具，设计合适的数据库及表文件，对整个数据库存取权限做出规划。o数据数据库管理管理员（DBADatabase Administrator）nDBA是支持数据库系统的专业技术人员，决定数据库结构，维护数据，管理帐号，备份及恢复数据，提高系统效率。现在学习的是第27页，共42页2023/4/3o应用程序用程序员n负责编写访问数据库的面向终端用户的应用程序，是用户可以友好地使用数据

15、库。可以使用Visual Basic、Java、.net、Delphi、PHP、ASP、JSP等语言访问数据库。o操作操作员n操作应用程序软件来访问数据库，利用数据库系统完成日 常工作，不关心数据库的具体格式及其维护和管理问题。数据库系统的用户(续）现在学习的是第28页，共42页2023/4/31.2.4 数据库系统的体系结构o大型数据大型数据库 由一台性能很强的计算机（称为主机或者数据库服务器）负责处理庞大的数据，用户通过终端机与大型主机相连，以存取数据。如Oracle，Sybase，IBM DB2，Informix，SQL Server。o中小型数据中小型数据库 在用户较少、数据量不大的情

16、况下，可使用本地小型数据库。一般是由个人建立的个人数据库。如：Access，Foxpro，MySQL。Excel也可以认为是简单数据库。o分布式数据分布式数据库 分布式数据库就是为了解决大型数据库反应缓慢的问题而提出的，它是由多台数据库服务器组成，数据可来自不同的服务器。o客客户机机/服服务器数据器数据库 利用网络将终端机（一般为微机）和数据库服务器连接，终端从数据库服务器中存取数据，并分担服务器的部分运算任务，以分散数据库服务器的负担，这样数据库服务器就不必是价格昂贵的大型主机了，采用客户机服务器数据库网络结构。现在学习的是第29页，共42页2023/4/31.3 关系型数据库 1.3.1

17、关系型数据库定义1.3.2 关系型数据库与表1.3.3 主键与外键1.3.4 字段约束1.3.5 数据完整性1.3.6 表的关联现在学习的是第30页，共42页2023/4/31.3.1 关系数据库定义关系数据库定义o关系型数据关系型数据库概念是由概念是由EFCodd 1976年年6月博士提出的。月博士提出的。o数据数据库模型（数据模型）分模型（数据模型）分为三种三种类型：网状数据型：网状数据库、层次数据次数据库和关系数据和关系数据库。而关系型数据。而关系型数据库之所以能被广泛的之所以能被广泛的应用用,是因是因为它它将每个将每个具有相同属性的数据具有相同属性的数据独立地存独立地存储在一个表中。它

18、解决了在一个表中。它解决了层次型数据次型数据库的横向关的横向关联不足的缺点，也避免了网状数据不足的缺点，也避免了网状数据库关关联过于复于复杂的的问题。我。我们所看到的数据所看到的数据库都是关系数据都是关系数据库。o关系型数据关系型数据库是指一些相关的是指一些相关的表表和其他数据和其他数据库对象象的集合。的集合。现在学习的是第31页，共42页2023/4/31.3.2 关系数据库与表关系数据库与表 o数据数据库是由多个是由多个表表和其他数据和其他数据库对象（如象（如约束关系，用束关系，用户，安全性，日志）安全性，日志）组成的。成的。o在数据在数据库中，表是一种最基本的数据中，表是一种最基本的数据

19、库对象，象，类似于似于电子表格，是由行和列子表格，是由行和列组成的，除第一行成的，除第一行(表表头)以外，数据以外，数据库表中的每一行通常称表中的每一行通常称为一条一条记录（也叫无（也叫无组），表中的，表中的每一列称每一列称为一个一个字段字段，表，表头的各列的各列给出了各个字段的名出了各个字段的名称，可以称称，可以称为表表结构构。如下图所示。现在学习的是第32页，共42页2023/4/3关系数据库与表（续）关系数据库与表（续）现在学习的是第33页，共42页2023/4/31.3.3 主键与外键主键与外键o关系模型要求数据关系模型要求数据库表中的每行表中的每行记录都必都必须是是惟一惟一的，而不允

20、的，而不允许出出现完全相同的完全相同的记录。在在设计数据数据库表表时，可以通，可以通过定定义主主键(Primary Key)来保来保证记录(实体体)的惟一性。的惟一性。o每个数据每个数据库表都表都有且只有一个主有且只有一个主键。o一个关系型数据一个关系型数据库可能包含多个表，可以通可能包含多个表，可以通过外外键(Foreign Key)使使这些表之些表之间关关联起来。起来。学生信息表学生信息表课程信息表程信息表 学号姓名性别班级0901张三男09310902李四女09990890王小二男0808课程号课程名任课老师课时B01JAVA刘一72D15英语刘二54F08VB刘三妹68现在学习的是第3

21、4页，共42页2023/4/3主键与外键（续）主键与外键（续）o下下图的的“成成绩表表”中中有有两两个个外外键，一一个个是是学学号号“student_id”，其其详细信信息息存存储在在“学学生生表表”中中；另另一一个个是是课程程编号号“course_no”，其其详细信信息息存存储在在“课程程表表”中中。“成成绩表表”和和“学学生生表表”各各有有一一个个“学学号号”字字段段，该字字段段在在“成成绩表表”中中是是外外键，在在“学学生生表表”中中则是是主主键，但但这两两个个字字段段的的数数据据类型型以以及及字字段段宽度度必必须完完全全一一样，字字段段的的名名称称可可以以相相同同，也也可可以不相同。以

22、不相同。现在学习的是第35页，共42页2023/4/31.3.4 字段约束字段约束o设计数据数据库表表时，可，可对表中的一个字段或多个字段的表中的一个字段或多个字段的组合合设置置约束条件束条件，让SQL Server检查该字段的字段的输入入值是否符合是否符合这个个约束条件。束条件。约束分束分为表表级约束和字段束和字段级约束两种。表束两种。表级约束是一个表中几个字段的束是一个表中几个字段的约束，字段束，字段级约束束则是是对表中一个字段的表中一个字段的约束。束。o PRIMARY KEY 即主即主键，用来保，用来保证表中每条表中每条记录的唯一性。的唯一性。设计一个数据一个数据库表表时，可用一个字段

23、或多个，可用一个字段或多个字段字段(最多最多16个字段个字段)的的组合作合作为这个表的主个表的主键。用。用单个字段作个字段作为主主键时，使用字段使用字段约束；用字段束；用字段组合作合作为主主键时，则使用表使用表级约束。束。oFOREIGN KEY 外外键字段与其他表中的主字段与其他表中的主键字段或具有唯一性的字段相字段或具有唯一性的字段相对应，其，其值必必须在在所引用的表中存在，而且所引用的表必所引用的表中存在，而且所引用的表必须存放在同一数据存放在同一数据库中。中。现在学习的是第36页，共42页2023/4/3字段约束字段约束o NULL与与NOT NULL（空（空值/非空非空值）若在一个字

24、段中允若在一个字段中允许不不输入数据，入数据，则可以将可以将该字段定字段定义为NULL，如果在一个字段中必，如果在一个字段中必须输入数据，入数据，则应当将当将该字段定字段定义为NOT NULL。NULL值既不等价于数既不等价于数值型数据中的型数据中的0，也不等价于字符型数据中的空字符串。，也不等价于字符型数据中的空字符串。oUNIQUE（唯一）（唯一）如果一个字段如果一个字段值不允不允许重复，重复，则应当当对该字段添加字段添加UNIQUE约束。与主束。与主键不同的是，在不同的是，在UNIQUE字段中允字段中允许出出现NULL值，但，但为保持唯一性，最多只能出保持唯一性，最多只能出现一次一次NU

25、LL值。oCHECK（检查）CHECK约束用于束用于检查一个字段或整个表的一个字段或整个表的输入入值是否是否满足指定的足指定的检查条件。条件。oDEFAULT（默（默认值）DEFAULT约束用于指定一个字段的默束用于指定一个字段的默认值，当尚未在，当尚未在该字段中字段中输入数据入数据时，该字段中将自字段中将自动填入填入这个默个默认值。现在学习的是第37页，共42页2023/4/31.3.5 数据完整性o实体完整性(Entity Integrity)实体完整性用于保证数据库表中的每一条记录都是唯一的，建立主键的目的就是为了实施实体完整性。一个表中的主键不能取空值，也不能取重复的值。例如，选择“学

26、号”字段作为“学生表”中的主键时，每一条记录中的“学号”字段值就应输入一个非空值，而且必须是各不相同的。o域完整性(Domain Integrity)域完整性用于保证给定字段中数据的有效性，即保证数据的取值在有效的范围内。例如，限制“成绩”字段的值是在0到100之间；在“成绩表”中“学号”字段是一个外键，该字段的值只能是“学生表”已经存在的学号，如果在该字段中输入“学生表”所没有的学号，也将破坏该字段的域完整性。现在学习的是第38页，共42页2023/4/3数据完整性o参照完整性参照完整性(Referential Integrity)参照完整性是用于确保相关参照完整性是用于确保相关联的表的表间

27、的数据保持一致。当添加、的数据保持一致。当添加、删除或修除或修改数据改数据库表中的表中的记录时，可以借助于参照完整性来保，可以借助于参照完整性来保证相关相关联的表之的表之间的数据一致性。例如，在的数据一致性。例如，在“学生表学生表”中修改了某个学号，就必中修改了某个学号，就必须在在“成成绩表表”或其他相关或其他相关联的表的表进行相同的修改，否行相同的修改，否则其他表中的相关其他表中的相关记录就会就会变成成无效无效记录。o用用户自定自定义完整性完整性(User-defined Integrity)这是由用是由用户自己定自己定义的完整性，不同于前面的完整性，不同于前面3种完整性，也可种完整性，也可

28、说是一种是一种强制数据定制数据定义。例如，在例如，在输入学生表的入学生表的记录时，应确保确保“学号学号”字段不字段不为空（空（NOT NULL），否），否则与与“学号学号”字段是主字段是主键矛盾。矛盾。现在学习的是第39页，共42页2023/4/31.3.6表的关联o一对一关联(one-to-one)设在一个数据库中有A、B两个表，对于表A中的任何一条记录，表B中只能有一条记录与之对应；反过来，对于表B中的任何一条记录，表A中也只能有一条记录与之对应，则称这两个表是一对一关联的。o一对多关联(one-to-many)设在一个数据库中有A、B两个表，对于表A中的任何一条记录，表B中可能有多条记录与之对应；反过来，对于表B中的任何一条记录，表A中却只能有一条记录与之对应，则称这两个表是一对多的关联。o多对多关联(many-to-many)设在一个数据库中有A、B两个表，对于表A中的任何一条记录，表B中可能有多条记录与之对应；反过来，对于表B中的任何一条记录，表A中也有多条记录与之对应，则称这两个表是多对多关联的。现在学习的是第40页，共42页2023/4/3数据联系的描述一对一联系一对多联系现在学习的是第41页，共42页2023/4/3数据联系的描述图多对多联系现在学习的是第42页，共42页2023/4/3