数据库基础知识-Q1.ppt

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1、数据库基础知识信息时代我们与数据的关系数数 据据一、数据库技术的发展1、人工管理阶段这一阶段是指20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算。特点：数据不保存、数据无专门软件进行管理、数据不共享、数据不具有独立性、数据无机构。应用程序应用程序1 1应用程序应用程序2 2应用程序应用程序n n数据组数据组1 1数据组数据组2 2数据组数据组n n 2、文件系统阶段这一阶段从20世纪50年代后期到60年代中期，计算机硬件和软件都有了一定的发展。3、数据库系统阶段20世纪60年代末数据管理进入新时代数据库系统阶段。数据库系统阶段出现了统一管理数据的专门软件系统，即数据库管理系统。数据库系统是一种

2、完善的高级数据管理方式，也是当今数据管理的主要方式，获得了广泛的应用。随着科学技术好数据库系统的发展，数据库系统又分为分布式数据库系统分布式数据库系统和面向对象的数据库系统面向对象的数据库系统。分布式数据库系统阶段（Distributed DataBase System，DDBS）分布式数据库系统是由若干个站集合而成。这些站又称为节点，他们在通讯网络中联接在一起，每个节点都是一个独立的数据库系统，它们都拥有各自的数据库、中央处理机、终端，以及各自的局部数据管理系统。因此分布式数据库系统可看作是一系列集中式数据库系统的联合。他们在逻辑上属于同一系统，但在物理结构上是分布式的。面向对象数据库系统（

3、Object-Oriented DataBase System，OODBS）面向对象编程（Object Oriented Progrmming，OOP，面向对象程序设计）是一种计算机编程架构。OOP的一条基本原则是：计算机程序是由单个能够起到子程序作用的单元或对象组合而成。OOP达到了软件工程的三个主要目标：重用性、灵活性、扩展性。面向对象数据库吸收了面向对象程序设计方法的核心概念和基本思想，采用面向对象的观点来描述现实世界实体（对象）的逻辑组织、对象之间的限制和联系等。数据处理中最重要的问题就是数据管理数据处理中最重要的问题就是数据管理，包括如何对数据分类、组，包括如何对数据分类、组织、编码

4、、存储、检索和维护。随着计算机软、硬件的不断升级，织、编码、存储、检索和维护。随着计算机软、硬件的不断升级，数据管理经历了以下几个阶段：数据管理经历了以下几个阶段：面向对象数据库系统面向对象数据库系统分布式数据库系统分布式数据库系统数据库管理数据库管理文件系统文件系统人工管理人工管理独立性越来越高，独立性越来越高，使用越来越方便，使用越来越方便，技术越来越复杂技术越来越复杂人工管理人工管理阶段段文件系文件系统阶段段数据数据库系系统阶段段背背景景应用背景用背景科学科学计算算科学科学计算、管理算、管理大大规模管理模管理硬件背景硬件背景无直接存取存无直接存取存储设备磁磁盘、磁鼓、磁鼓大容量磁大容量磁

5、备盘软件背景件背景没有操作系没有操作系统有文件系有文件系统有数据有数据库管理系管理系统处理方式理方式批批处理理联机机实时处理、批理、批处理理联机机实时处理、分布理、分布处理、理、批批处理理特特点点数据的管理者数据的管理者 用用户（程序（程序员）文件系文件系统数据数据库管理系管理系统数据面向的数据面向的对象象某一某一应用程序用程序某一某一应用用现实世界世界数据的共享程数据的共享程度度无共享，冗余度极无共享，冗余度极大大共享性差，冗余度大共享性差，冗余度大共享性高，冗余度小共享性高，冗余度小数据的独立性数据的独立性不独立，完全依不独立，完全依赖于程序于程序独立性差独立性差具有高度的物理独立性和一具

6、有高度的物理独立性和一定的定的逻辑独立性独立性数据的数据的结构化构化 无无结构构记录内有内有结构，整体构，整体无无结构构整体整体结构化，用数据模型描构化，用数据模型描述述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应用程序自己控制用程序自己控制由数据由数据库管理系管理系统提供数据提供数据安全性、完整性、并安全性、完整性、并发控制控制和恢复能力和恢复能力二、数据库（Database,简记为DB）数据库是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。这种集合具有如下特点：1、最小的冗余度2、应用程序对数据资源共享3、数据独立性高4、统一管理和控制 数据库中的数据按一定的数据模型组织、

7、描述和存储，实现数据的集中管理、统一使用和共享。数据库系统最根本是解决数据共享问题。数据（Data）数据是描述现实世界事物的符号记录，是用物理符号记录的 可以鉴别的信息。包括文字、图形、声音等，他们都是用来描述事物特性的。数据处理是对各种类型的数据进行收集、存储、分类、计算、加工、检索与传输的过程。包括：收集原始数据、编码转换、数据输入、数据处理、数据输出等。数据独立性分类数据独立性分类物理独立性：物理独立性：数据的物理结构（包括存储结构，数据的物理结构（包括存储结构，存取方式等）的改变，如存储设备的更换、物理存储存取方式等）的改变，如存储设备的更换、物理存储的更换、存取方式改变等都不影响数据

8、库的逻辑结构，的更换、存取方式改变等都不影响数据库的逻辑结构，从而不致引起应用程序的变化。从而不致引起应用程序的变化。逻辑独立性：逻辑独立性：数据库总体逻辑结构的改变，如修数据库总体逻辑结构的改变，如修改数据模式、增加新的数据类型、改变数据间联系等，改数据模式、增加新的数据类型、改变数据间联系等，不需要相应修改应用程序。不需要相应修改应用程序。数据库系统（DBS）数据系统包括：数据库应用系统和数据库管理系统。数据库系统的组成 数据库系统由5部分组成：硬件系统、数据库集合、数据库管理系统、应用系统和人员。人员包括：数据看管理员、系统分析员、数据库设计员、应用程序员和最终用户。数据库管理员：对数据

9、库进行规划、设计、维护、监视等的专业人员。1、数据库应用系统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。由数据库系统、应用软件、应用界面组成。如：财务管理系统、人事管理系统等等。数据库管理系统是数据库系统的核心软件数据库系统的5部分：n硬件系统硬件系统n数据库集合数据库集合（DB）n数据库管理系统数据库管理系统（DBMS）n应用系统应用系统n用户用户数据库管理员数据库管理员(DBA)2、数据库管理系统数据库管理系统就是管理数据库的系统软件，简称DBMS（Database Management System）用于数据库的建用于数据库的建立、使用和

10、维护。立、使用和维护。是位于用户与操作系统之间的一个数据管理软件，它的基本功能包括以下几个方面：1、数据定义功能 通过数据定义语言，对数据库中的数据对象进行定义 2、数据操纵功能 使用操纵语言操纵数据，如：查询、插入、删除和修改 3、数据库的运行管理功能 数据库在建立、运行和维护时由数据库管理系统统一管理和控制。4、数据库额建立和维护功能 包括数据库初始化数据的输入、转换功能，数据的存储、恢复功能等。数据库管理系统是构架在一个或多个数据库之上，并针对数据库中的数据进行管理和运行系统，主要的管理操作有：1、新建数据库 根据规划建立相应的数据库。2、新建数据表 根据某个实体的相应属性建立对应的数据

11、表。3、添加数据 把某类实体的所有数据输入到对应的数据表中。4、筛选 分析表中的数据，设置各种条件，根据给定的条件输出所需要的数据，如：建立索引和排序等5、查询 使用SQL命令从一个或多个表中获取一组指定的记录，或对某个表执行指定的操作6、修改数据 对数据表中的数据进行修改和校正等7、删除数据 删除无用的数据8、删除数据表 删除不必要的数据表数据库系统（DBS）硬件操作系统OSDBMS据库数管理系统据库数系统数据库管理员应用专业用户最终用户数据、数据库管理系统和数据库系统之间的关系DBDBMSDBS用户用户用户应用系统应用开发工具操作系统数据库管理系统数据库数据库管理员数据库系统的构成数据库系

12、统的构成 数据库系统的内部结构体系数据库系统的内部结构体系数据库系统的内部结构体系数据库系统的内部结构体系模式/外模式 映射 应用A 应用B 外模式1 应用 C 应用D 外模式3 模式/内模式映射 模式 内模式 数据库 为了有效地组为了有效地组织、管理数据，织、管理数据，数据库采用三数据库采用三级模式结构：级模式结构：内模式、模式内模式、模式和外模式组成和外模式组成，即由即由物理级、物理级、概念级和用户概念级和用户级级组成。组成。内模式（内模式（内模式（内模式（Internal SchemaInternal SchemaInternal SchemaInternal Schema）：又称物理模

13、式）：又称物理模式）：又称物理模式）：又称物理模式，具体描述数据，具体描述数据，具体描述数据，具体描述数据在外部存储器上如何组织存储。在外部存储器上如何组织存储。在外部存储器上如何组织存储。在外部存储器上如何组织存储。内模式反映了数据库的存储内模式反映了数据库的存储内模式反映了数据库的存储内模式反映了数据库的存储方式。方式。方式。方式。模式（模式（模式（模式（SchemaSchemaSchemaSchema）：）：）：）：又称逻辑模式或概念模式，是对数据库中又称逻辑模式或概念模式，是对数据库中又称逻辑模式或概念模式，是对数据库中又称逻辑模式或概念模式，是对数据库中数据的整体逻辑结构和特征的描述

14、，数据的整体逻辑结构和特征的描述，数据的整体逻辑结构和特征的描述，数据的整体逻辑结构和特征的描述，是全体用户公共的数据是全体用户公共的数据是全体用户公共的数据是全体用户公共的数据视图。视图。视图。视图。外模式（外模式（外模式（外模式（External SchemaExternal SchemaExternal SchemaExternal Schema）：）：）：）：是用户的数据视图是用户的数据视图是用户的数据视图是用户的数据视图，与某一应，与某一应，与某一应，与某一应用有关的数据的逻辑表示。外模式是模式的一个子集，故又用有关的数据的逻辑表示。外模式是模式的一个子集，故又用有关的数据的逻辑表示

15、。外模式是模式的一个子集，故又用有关的数据的逻辑表示。外模式是模式的一个子集，故又称为子模式，包含模式中允许特定用户使用的那部分数据。称为子模式，包含模式中允许特定用户使用的那部分数据。称为子模式，包含模式中允许特定用户使用的那部分数据。称为子模式，包含模式中允许特定用户使用的那部分数据。三者之间的关系：三者之间的关系：三者之间的关系：三者之间的关系：模式是内模式的逻辑表示模式是内模式的逻辑表示模式是内模式的逻辑表示模式是内模式的逻辑表示 内模式是模式的物理实现内模式是模式的物理实现内模式是模式的物理实现内模式是模式的物理实现 外模式则是模式的部分抽取。外模式则是模式的部分抽取。外模式则是模式

16、的部分抽取。外模式则是模式的部分抽取。数据库系统的两级映射数据库系统的两级映射数据库系统的两级映射数据库系统的两级映射概念模式概念模式概念模式概念模式/内模式的映射：内模式的映射：内模式的映射：内模式的映射：实现了概念模式到内模式之间的相实现了概念模式到内模式之间的相实现了概念模式到内模式之间的相实现了概念模式到内模式之间的相互转换。互转换。互转换。互转换。当数据库的存储结构发生变化时，通过修改相应的当数据库的存储结构发生变化时，通过修改相应的当数据库的存储结构发生变化时，通过修改相应的当数据库的存储结构发生变化时，通过修改相应的概念模式概念模式概念模式概念模式/内模式的映射，使得数据库的逻辑

17、模式不变，其外内模式的映射，使得数据库的逻辑模式不变，其外内模式的映射，使得数据库的逻辑模式不变，其外内模式的映射，使得数据库的逻辑模式不变，其外模式不变，应用程序不用修改，从而保证数据具有很高的模式不变，应用程序不用修改，从而保证数据具有很高的模式不变，应用程序不用修改，从而保证数据具有很高的模式不变，应用程序不用修改，从而保证数据具有很高的物物物物理独立性理独立性理独立性理独立性。外模式外模式外模式外模式/概念模式的映射：概念模式的映射：概念模式的映射：概念模式的映射：实现了外模式到概念模式之间的相实现了外模式到概念模式之间的相实现了外模式到概念模式之间的相实现了外模式到概念模式之间的相互

18、转换。互转换。互转换。互转换。当逻辑模式发生变化时，通过修改相应的外模式当逻辑模式发生变化时，通过修改相应的外模式当逻辑模式发生变化时，通过修改相应的外模式当逻辑模式发生变化时，通过修改相应的外模式/逻逻逻逻辑模式映射，使得用户所使用的那部分外模式不变，从而应辑模式映射，使得用户所使用的那部分外模式不变，从而应辑模式映射，使得用户所使用的那部分外模式不变，从而应辑模式映射，使得用户所使用的那部分外模式不变，从而应用程序不必修改，保证数据具有较高的用程序不必修改，保证数据具有较高的用程序不必修改，保证数据具有较高的用程序不必修改，保证数据具有较高的逻辑独立性逻辑独立性逻辑独立性逻辑独立性。数据模

19、型数据模型：数据模型：反映实体及其实体间联系的数据组织的结构和形式。是数据库管理系统用来表示实体及其联系的方法，是从现实世界到机器世界的一个中间层次。数据模型所描述的三部分内容数据模型所描述的三部分内容数据结构：数据结构是所研究的对象类型的集合，描述系统的静态特性。数据操作：对数据库中各种对象允许执行的操作集合，描述系统的动态特性。数据的约束条件：数据的约束条件是一组完整性规则的集合，保证数据的正确、有效和相容。数据模型分类数据模型分类概念数据模型：简称概念模型，是对客观世界复杂事物的结构描述及它们之间的内在联系的刻画。概念模型主要有：E-R模型(实体联系模型)、扩充的E-R模型、面向对象模型

20、及谓词模型等。逻辑数据模型：又称数据模型，是一种面向数据库系统的模型，该模型着重于在数据库系统一级的实现。逻辑数据模型主要有：层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型等。（不同数据模型对应不同数据库系统）物理数据模型：又称物理模型，它是一种面向计算机物理表示的模型。实体描述实体描述实体：实体：客观存在且相互区别的事物。即可以是实际事物也可即可以是实际事物也可以是抽象事物。如学生，课程是实体，而学生选课也是实体。以是抽象事物。如学生，课程是实体，而学生选课也是实体。实体属性：实体属性：用来描述实体的用来描述实体的某方面特性某方面特性的属性。如学生可以的属性。如学生可以用学号、姓名、系别、班级等

21、属性来描述。用学号、姓名、系别、班级等属性来描述。实体型：实体型：属性的集合表示一种实体的类型，称为实体型。属性的集合表示一种实体的类型，称为实体型。实体集：实体集：属性值集合表示一个实体，同类型实体集合称为实属性值集合表示一个实体，同类型实体集合称为实体集。体集。ACCESSACCESS中的对应关系中的对应关系“表表”存放同一类实体，则为实体集。存放同一类实体，则为实体集。字段字段属性、记录属性、记录实体实体实体之间的联系实体间的联系实体间的联系 一对一联系（一对一联系（1:11:1）一对多联系（一对多联系（1:m1:m）多对多联系（多对多联系（m:nm:n）例：例：系系 -系主任系主任 （

22、1:11:1）学生学生 -座位座位 （1:11:1）班级班级 -学生学生 （1:m1:m）公司公司 -职员职员 （1:m1:m）学生学生 -课程课程 （m:nm:n）运动员运动员 -项目项目 （m:nm:n）设实体集：设实体集：E1 E2E1 E2联系：联系：联系：联系：实体之间的对应关系，描述了现实事物之间的相互关联。实体之间的对应关系，描述了现实事物之间的相互关联。实体关系实体关系实体关系实体关系(E-R)(E-R)(E-R)(E-R)模型：模型：模型：模型：利用标准图例来描述实体及实体间的联系利用标准图例来描述实体及实体间的联系（概念模型）。（概念模型）。矩形矩形实体实体椭圆椭圆属性属性

23、菱形菱形联系联系箭头方表示一箭头方表示一 常用的三种数据模型常用的三种数据模型常用的三种数据模型常用的三种数据模型层次模型数据模型层次模型数据模型层次模型数据模型层次模型数据模型 有且仅有一个节点无双亲有且仅有一个节点无双亲有且仅有一个节点无双亲有且仅有一个节点无双亲根节点根节点根节点根节点 其他节点仅有一个双亲其他节点仅有一个双亲其他节点仅有一个双亲其他节点仅有一个双亲 树型结构，便于描述一对多的关系树型结构，便于描述一对多的关系树型结构，便于描述一对多的关系树型结构，便于描述一对多的关系网状数据模型网状数据模型网状数据模型网状数据模型 允许一个以上的节点无双亲允许一个以上的节点无双亲允许一

24、个以上的节点无双亲允许一个以上的节点无双亲 一个节点可以有一个以上的双亲一个节点可以有一个以上的双亲一个节点可以有一个以上的双亲一个节点可以有一个以上的双亲关系数据模型关系数据模型关系数据模型关系数据模型 以关系代数为基础以关系代数为基础以关系代数为基础以关系代数为基础，数据用二维表表示，二维表就是关系，数据用二维表表示，二维表就是关系，数据用二维表表示，二维表就是关系，数据用二维表表示，二维表就是关系 关系基本术语关系基本术语关系：关系：二维表 关系模式：对关系的描述，对应着一个关系结构。表示为：关系模式：对关系的描述，对应着一个关系结构。表示为：关系名关系名(属性名属性名1 1，属性名，属

25、性名2 2，属性名，属性名n n)ACCESSACCESS中的表：表名中的表：表名(字段名字段名1 1，字段名，字段名2 2，字段字段名名n n)元组：元组：二维表中，水平方向的行称为元组。即一条记录就是二维表中，水平方向的行称为元组。即一条记录就是一个元组。一个元组。属性：属性：二维表中的列。二维表中的列。ACCESSACCESS中属性用字段来表示。中属性用字段来表示。域：域：属性的取值范围。如文本，数字，日期等。属性的取值范围。如文本，数字，日期等。关键字：关键字：能唯一标识一个元组的属性或属性集合，能唯一标识一个元组的属性或属性集合，一个表中一个表中只有一个只有一个外部关键字：外部关键字

26、：表中的一个字段不是本表的关键字，而是另一表中的一个字段不是本表的关键字，而是另一个表的关键字或候选关键字。个表的关键字或候选关键字。关系术语示例由下列图标中指出对应的关系、关系模式、元组、属性、域、关键字、外部关键字ABC关系的特点：关系必须规范化。关系必须规范化。关系必须规范化。关系必须规范化。即模型中每个关系模式都应满足一定的要即模型中每个关系模式都应满足一定的要即模型中每个关系模式都应满足一定的要即模型中每个关系模式都应满足一定的要求。一般要求属性是不可再分的原子数据，表中不再包含表。求。一般要求属性是不可再分的原子数据，表中不再包含表。求。一般要求属性是不可再分的原子数据，表中不再包

27、含表。求。一般要求属性是不可再分的原子数据，表中不再包含表。同一关系中同一关系中同一关系中同一关系中不能出现同名属性不能出现同名属性不能出现同名属性不能出现同名属性。关系中关系中关系中关系中不允有完全相同的元组不允有完全相同的元组不允有完全相同的元组不允有完全相同的元组。关系中关系中关系中关系中元组次序元组次序元组次序元组次序无关紧要。无关紧要。无关紧要。无关紧要。关系中关系中关系中关系中属性次序属性次序属性次序属性次序无关紧要。无关紧要。无关紧要。无关紧要。关系中的数据约束关系中的数据约束 保证数据的完整性、一致性、相容性保证数据的完整性、一致性、相容性实体完整性约束：关系的主键中属性值不能

28、为空值，因为主键是唯一决定元组的，如为空值则其唯一性就成为不可能的了。参照完整性约束：关系之间相互关联的基本约束，不允许关系引用不存在的元组，即在关系中的外键要么是所关联关系中实际存在的元组，要么为空值。用户定义的完整性约束：反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。例如某个属性的取值范围在0100之间等。关系运算用户需要利用查询从关系数据库中找到感兴趣的数据时，需要对多用户需要利用查询从关系数据库中找到感兴趣的数据时，需要对多个关系个关系(表表)进行运算。进行运算。关系运算以关系代数为基础。关系运算以关系代数为基础。关系的基本关系的基本运算分为两类：运算分为两类：传统集合运算：传统集合

29、运算：并，交，差，笛卡尔积并，交，差，笛卡尔积 专门关系运算：专门关系运算：选择，投影，连接选择，投影，连接 传统集合运算传统集合运算并并()()：设关系设关系R R和和S S有相同的结构，有相同的结构，则则RSRS由属于由属于R R或属于或属于S S的元组组成的元组组成。例：。例：学学号号姓名姓名 性别性别01张三男02李四男学号学号 姓名姓名 性别性别05王红女06赵艳女学号学号 姓名姓名 性别性别01张三男02李四男05王红女06赵艳女传统集合运算传统集合运算传统集合运算传统集合运算交交()()：设关系设关系R R和和S S有相同的结构，有相同的结构，则则RSRS由既属于由既属于R R又

30、属于又属于S S的元组组成的元组组成。例：。例：差差()：设关系设关系R R和和S S有相同的结构，有相同的结构，则则R RS S由属于由属于R R但不属于但不属于S S的的元组组成元组组成。例：。例：学学号号姓名姓名 性别性别01 张三男02 李四男学号学号 姓名姓名 性别性别01张三男06赵艳女学号学号 姓名姓名 性别性别01张三男学号学号 姓名姓名 性别性别01张三男02李四男学号学号 姓名姓名 性别性别02李四男06赵艳女学号学号 姓名姓名 性别性别01张三男笛卡尔积笛卡尔积笛卡尔积笛卡尔积()：设设设设n n n n元关系元关系元关系元关系R R R R和和和和m m m m元关系元

31、关系元关系元关系S S S S，则则则则R R R RS S S S是一个是一个是一个是一个n n n nm m m m元组的元组的元组的元组的集合集合集合集合。注意，注意，注意，注意，R R R R和和和和S S S S关系的结构不必相同关系的结构不必相同关系的结构不必相同关系的结构不必相同。例：例：例：例：课程课程数学英语学号学号 姓名姓名 性别性别01张三男02李四男课程课程 学号学号 姓名姓名 性别性别数学01张三男数学02李四男英语01张三男英语02李四男专门的关系运算选择（选择（F F(R)(R)）：）：从关系中选择满足一定条件的元组从关系中选择满足一定条件的元组。投影（投影（A

32、A(R)(R)）：）：从关系中选择若干属性列组成新的关系从关系中选择若干属性列组成新的关系。学号学号 姓名姓名 性别性别01张三男02李四男05王红女06赵艳女F：姓名：姓名张三张三学号学号 姓名姓名 性别性别01张三男学号学号 姓名姓名 性别性别01张三男02李四男05王红女06赵艳女A：姓名，性别：姓名，性别姓名姓名 性别性别张三男李四男王红女赵艳女连接（连接（）：）：从两个关系的笛卡尔积中选取满足一定条件的从两个关系的笛卡尔积中选取满足一定条件的元组元组。有两种形式：等值连接，自然连接。有两种形式：等值连接，自然连接 等值连接等值连接(R|(R|S|S(A=B)(A=B)：从从R R和和

33、S S的笛卡尔积中选择的笛卡尔积中选择A A，B B属属性值相等的元组。注：性值相等的元组。注：A A、B B是属性集合是属性集合 自然连接自然连接自然连接自然连接(R|S)(R|S)(R|S)(R|S)：要求要求要求要求A A A A，B B B B属性组必须相同，并在结果属性组必须相同，并在结果属性组必须相同，并在结果属性组必须相同，并在结果中去掉重复的属性列。中去掉重复的属性列。中去掉重复的属性列。中去掉重复的属性列。成绩成绩 姓名姓名 性别性别85张三男74李四男A(分值分值)=B(成绩成绩)分值分值 成绩成绩 姓名姓名 性别性别8585张三男分值分值8560成绩成绩 姓名姓名 性别性

34、别85张三男74李四男A(成绩成绩)=B(成绩成绩)成绩成绩 姓名姓名 性别性别85张三男成绩成绩8560数据库设计基础数据库设计是数据库应用的核心。数据库设计是数据库应用的核心。其其基本任务：根据用户对象的信息需求、处理需求和数据库的支持环境设计出数据模式。两种基本设计方法两种基本设计方法面向数据的方法：以信息需求为主，兼顾处理需求 面向过程的方法：以处理需求为主，兼顾信息需求 数据库设计的数据库设计的6 6个阶段个阶段 需求分析 概念结构设计 逻辑结构设计、物理结构设计 应用程序设计 数据库运行与维护数数数数据据据据库库库库设设设设计计计计的的的的基基基基本本本本步步步步骤骤骤骤 需求分析

35、需求分析 要准确了解并分析用户对系统的需要和要求，弄清系统要达到的目标和实现的功能。调查的重点是“数据”和“处理”。数据字典是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果 概念设计概念设计 概念结构设计阶段是整个数据库设计的关键。其目标是产生一个反映信息需求的、独立于具体DBMS的概念模型。概念模型可以用实体联系模型（E-R模型）表示。逻辑结构设计逻辑结构设计 将概念结构转换为某个DBMS支持的数据模型，并将其性能进行优化。从E-R图向关系模式的转换；逻辑模式规范化及调整、实现；关系视图设计。物理设计物理设计 数据库逻辑结构在存储设备上的实现。如对数据库怎样组织存储才能使得逻辑级的操作方便、快

36、捷等。物理设计只有少量工作可以由用户选择和干预，绝大部分工作由DBMS完成。应用程序设计应用程序设计 系统设计人员要运用DBMS提供的数据操作语言和宿主语言，根据数据库的逻辑设计和物理设计的结果建立数据库、编制与调试应用程序、组织数据入库并进行系统试运行。数据库运行与维护数据库运行与维护 数据库系统运行过程中，必须不断地对其结构性能进行评价、调整和修改、故障恢复及数据监控等。设计实例 需求分析需求分析 某校希望利用数据库技术，以实现教学管理自动化，并合理的组织管理教学信息。要求管理工作能实现如下功能：教师管理、学生管理和学生选课管理等。分析的要点：设计目标：教学管理教学管理 随着管理工作的开展

37、，所要求的功能是否满足。概念设计概念设计（E-R模型）教师教师学生学生选课成绩选课成绩课程课程选课选课考试成绩考试成绩任课任课教师任课教师任课任课教师任课教师逻辑结构设（逻辑结构设（E-R图向关系模式的转换）关系模式表关系模式表教师教师学生学生选课成绩选课成绩课程课程教师任课教师任课教师编号学生编号选课ID课程编号课程编号姓名姓名学生编号课程名称教师编号性别性别课程编号课程类别任课学期工作时间年龄成绩学分政治面目入学日期学历团员否职称简历系别照片联系电话 物理设计物理设计 利用ACCESS建立数据库，并把文件保存在指定位置：本地硬盘或远程服务器上。应用程序设计应用程序设计 利用建立的数据库，为

38、用户开发相关操作应用程序。如是采用桌面应用、C/S模式还是B/S模式；界面要求，性能要求等等。数据库运行与维护数据库运行与维护Access介绍ACCESSACCESS是一种桌面型的关系数据库管理系统，是是一种桌面型的关系数据库管理系统，是Microsoft officeMicrosoft office套件产品之一。当前版本为套件产品之一。当前版本为ACCESS2003ACCESS2003。ACCESSACCESS的主要特点的主要特点具有方便使用的强大功能。具有方便使用的强大功能。能够利用各种图例快速获得数据。能够利用各种图例快速获得数据。利用报表工具快速生成美观的数据报表。利用报表工具快速生成

39、美观的数据报表。采用采用OLEOLE技术，能方便的创建和编辑多媒体数据库。技术，能方便的创建和编辑多媒体数据库。支持支持ODBCODBC标准的标准的SQLSQL数据库的数据。数据库的数据。设计过程自动化。设计过程自动化。具有较好的集成开放功能。具有较好的集成开放功能。提供了断点设置、单步执行等调试功能。提供了断点设置、单步执行等调试功能。与与Internet/IntranetInternet/Intranet集成。集成。用户不用编写代码，就能开发一个功能强大且专业的数据库应用程序Access2003的主要功能Access提供了一整套用于组织数据、建立查询、生成窗体、打印报表、共享数据以及支持超

40、级链接的工具，使用它可以完成很多工作。1、组织数据 数据库管理系统最主要的作用就是组织、管理各种各样数据。在Access中，可以将每一条类型的数据存放在一个表里，还可以定义各个表之间的关系，从而将各个表相关数据有机的联系在一起。2、建立查询 查询是数据库管理系统不可缺少的工具。在Access中，可以通过创建查询来查找符合指定的数据，也可以利用查询来更新或删除记录，并可对数据执行各种计算。3、生成窗体 窗体是用户和数据库应用程序之间的主要接口，窗体在数据库系统中的应用可以极大地提高数据操作的安全性，可以丰富用户操作界面。一方面可以创建窗体直接查看、输入和更改表中数据；通过创建的窗体来实现功能的选

41、择。4、打印报表 可以通过创建一个报表来分析数据或将数据以特定方式打印出来。5、共享数据 具有强大、方便的数据管理功能，还提供了与其他应用程序的接口，即数据的导入及导出。可以将其他系统的数据库数据导入到Access数据库中，也可以将Access中的数据导出成为其他形式的数据，如文本、Excel等，实现数据共享，Access具有很强的数据转换能力6、支持超级链接 超级链接是浏览器中一段具有“跳转”功能的文本或图标，单击时，浏览器中的页面就会跳到该链接所指向的网络对象。（在Access中用户可以将某个字段的数据类型定义成超链接。）7、建立应用系统 Access提供了宏和VBA，利用他们可以将各种数

42、据库对象连接在一起，从而形成一个数据库应用系统。这样，用户就可以使用数据库应用系统来完成不同的操作，提高工作效率。ACCESSACCESS数据库的系统结构数据库的系统结构数据库对象包含数据库对象包含 7 7个对象：个对象：表、查询、窗体、报表、页、宏、表、查询、窗体、报表、页、宏、模块模块。ACCESSACCESS数据库的系统结构数据库的系统结构数据库对象以数据库对象以.mdbmdb为文件扩展名保存在磁盘上为文件扩展名保存在磁盘上。各对象之间的关系如下：表表(table)(table)：是有组织地存储数据的场所。其他类型的对象如查询、是有组织地存储数据的场所。其他类型的对象如查询、窗体、报表或

43、页等窗体、报表或页等,都可以由表来提供数据来源。都可以由表来提供数据来源。查询(query)：按照用户的需求在数据库中检索所需的数据。窗体(form)：数据库的人-机交互界面,用于为数据的输入和编辑提供便捷、美观的屏幕显示方式。报表(report)：将选定的数据以特定的版式显示或打印,还可对表或查询进行求和、求平均值等计算。页(Web page)：也称数据访问页。，通过Web页，用户可以方便、快捷地将所有文件作为Web发布程序存储到指定的文件夹，或将其复制到Web服务器上，以便在网络上发布信息。宏(macro)：某些操作的集合。Access有56种宏操作,可按照需求组合,完成一些经常重复的或比

44、较复杂的操作。模块(module)：是用VBA(Visual Basic for Applications)语言编写的程序单元,可用于实现复杂的功能。模块中的每一个过程都可以是一个函数过程或一个子程序。模块可以与报表、窗体等对象结合使用，以建立完整的应用程序。启动启动Access2003Access2003的三种方法：的三种方法：开始程序Microsoft OfficeAccess2003 开始运行 Access.exe 双击桌面快捷方式退出Access 2003的方法：的方法：点击右上角的“关闭”按钮。通过 文件退出 命令。ALT+F4ALT+F+X打开已有数据库 启动Access，文件打开

45、。关闭Access数据库文件1、单击“数据库”右上角的“关闭”按钮2、双击“数据库”左上角的“控制”菜单图标3、单击“数据库”左上角的“控制”关闭小结：小结：计算机数据管理基本阶段（人工、文件系统、数据库）计算机数据管理基本阶段（人工、文件系统、数据库）数据库系统五部分组成（硬件、数据库系统五部分组成（硬件、DBDB、DBMSDBMS、DBADBA、用户），个部分的基本含、用户），个部分的基本含义义 数据库系统基本特点（共享和冗余少、数据模型、数据独立性、统一控制），数据库系统基本特点（共享和冗余少、数据模型、数据独立性、统一控制），其中最根本目的是数据共享。其中最根本目的是数据共享。数据库系

46、统的三级模式（内模式、模式、外模式）、二级映射，其中外模式数据库系统的三级模式（内模式、模式、外模式）、二级映射，其中外模式/模式映射保证了数据逻辑独立性，模式模式映射保证了数据逻辑独立性，模式/内模式映射保证物理独立性。内模式映射保证物理独立性。什么是数据模型，其包括三部分（数据结构、操作、约束），又分为三类什么是数据模型，其包括三部分（数据结构、操作、约束），又分为三类（概念模型、逻辑模型、物理模型）（概念模型、逻辑模型、物理模型）三种基本数据模型（概念模型）：层次、网状、关系模型基本准则、术语三种基本数据模型（概念模型）：层次、网状、关系模型基本准则、术语 E-RE-R模型的构成模型的构

47、成 数据约束的三种类型：实体完整性、参照完整性、用户定义完整性数据约束的三种类型：实体完整性、参照完整性、用户定义完整性 传统集合运算（并、交、差、笛卡尔积），专门关系运算传统集合运算（并、交、差、笛卡尔积），专门关系运算（选择、投影、连接（自然、等值连接）（选择、投影、连接（自然、等值连接）数据库设计的四个基本阶段（需求分析、概念设计、逻辑数据库设计的四个基本阶段（需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计）设计、物理设计）ACCESSACCESS数据库的文件名数据库的文件名.MDB.MDB ACCESSACCESS数据库的数据库的7 7个对象：表、查询、窗体、报表、页、宏、个对象：表、查询、窗体、报表、页、宏、模块模块。