第4章数据库概述=创新教育基础与实践=大连理工大学.pptx

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1、LOGO第4章 数据库概述孙焘孙焘重点：重点：数据库的相关概念1SQLServer数据库环境2基于SQLServer图形界面的数据操作34.1 4.1 数据库的相关概念数据库的相关概念v数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支技术，是计算机科学的重要分支v数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透大地促进了计算机应用向各行各业的渗透v数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国

2、家信息化程度的重要标志度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志4.1.1 四个基本概念四个基本概念v数据数据(Data)v数据库数据库(Database)v数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)v数据库系统数据库系统(DBS)4.1.1.1 数据数据v数据数据(Data)是数据库中存储的基本对象是数据库中存储的基本对象v数据的定义数据的定义描述事物的符号记录描述事物的符号记录v数据的种类数据的种类文字、图形、图象、声音文字、图形、图象、声音v数据的特点数据的特点数据与其语义是不可分的数据与其语义是不可分的4.1.1.1 数据举例数据举例v学生档案中的学生记录学生档案中的学生记录（李明，男，（

3、李明，男，1972，江苏，计算机系，江苏，计算机系，1990）v数据的形式不能完全表达其内容数据的形式不能完全表达其内容v数据的解释数据的解释语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间别、入学时间解释：李明是个大学生，解释：李明是个大学生，1972年出生，江苏人，年出生，江苏人，1990年考入计算机系年考入计算机系v请给出另一个解释和语义请给出另一个解释和语义4.1.1.2 数据库数据库v人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后，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，进一步抽取有应将其保存起

4、来以供进一步加工处理，进一步抽取有用信息用信息v数据库的定义数据库的定义数据库数据库(Database,简称简称DB)是长期储存在计算机内、是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合有组织的、可共享的大量数据集合4.1.1.3 数据库管理系统数据库管理系统v什么是什么是DBMS数据库管理系统（数据库管理系统（Database Management System，简称，简称DBMS）是位于用户与操作系统之）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。间的一层数据管理软件。vDBMS的用途的用途科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据4.1.1

5、.3 DBMS的主要功能的主要功能数据定义功能数据定义功能 提供数据定义语言提供数据定义语言(DDL)定义数据库中的数据对象定义数据库中的数据对象数据操纵功能数据操纵功能:提供数据操纵语言提供数据操纵语言(DML)操纵数据实现对数据库的基本操作操纵数据实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改查询、插入、删除和修改)4.1.1.3 DBMS的主要功能的主要功能数据库的运行管理数据库的运行管理保证数据的安全性、完整性、保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用多用户对数据的并发使用发生故障后的系统恢复发生故障后的系统恢复数据库的建立和维护功能数据库的建立和维护功能(实用程序实用程序)

6、数据库数据批量装载数据库数据批量装载 数据库转储数据库转储 介质故障恢复介质故障恢复 数据库的重组织数据库的重组织 性能监视等性能监视等4.1.1.4 数据库系统数据库系统v什么是数据库系统什么是数据库系统数据库系统（数据库系统（Database System，简称，简称DBS）是指在）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。计算机系统中引入数据库后的系统构成。在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。库。v数据库系统的构成数据库系统的构成由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数

7、据库管理员（和用户）构成。系统、数据库管理员（和用户）构成。4.1.2 数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展v什么是数据管理什么是数据管理对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，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是数据处理的中心问题v数据管理技术的发展过程数据管理技术的发展过程人工管理阶段人工管理阶段(40年代中年代中-50年代中年代中)文件系统阶段文件系统阶段(50年代末年代末-60年代中年代中)数据库系统阶段数据库系统阶段(60年代末年代末-现在现在)4.1.2.1 文件系统中数据的结构文件系统中数据的结构记录内有结构。记录内有结构。数据的

8、结构是靠程序定义和解释的。数据的结构是靠程序定义和解释的。数据只能是定长的。数据只能是定长的。可以间接实现数据变长要求，但访问相应数据的应用可以间接实现数据变长要求，但访问相应数据的应用程序复杂了。程序复杂了。文件间是独立的，因此数据整体无结构。文件间是独立的，因此数据整体无结构。可以间接实现数据整体的有结构，但必须在应用程序可以间接实现数据整体的有结构，但必须在应用程序中对描述数据间的联系。中对描述数据间的联系。数据的最小存取单位是记录。数据的最小存取单位是记录。4.1.2.2 数据库系统数据库系统v特点特点数据的管理者：数据的管理者：DBMS数据面向的对象：现实世界数据面向的对象：现实世界

9、数据的共享程度：共享性高数据的共享程度：共享性高数据的独立性：高度的物理独立性和一定的数据的独立性：高度的物理独立性和一定的 逻辑独立性逻辑独立性数据的结构化：整体结构化数据的结构化：整体结构化数据控制能力：由数据控制能力：由DBMS统一管理和控制统一管理和控制4.1.2.2 应用程序与数据的用程序与数据的对应关系关系(数据数据库系系统)DBMS应用程序1应用程序2数据库4.1.3数据模型数据模型v在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟现实

10、世界的模拟v数据模型应满足三方面要求数据模型应满足三方面要求能比较真实地模拟现实世界能比较真实地模拟现实世界容易为人所理解容易为人所理解便于在计算机上实现便于在计算机上实现4.1.3 数据模型数据模型(续续)v数据模型分成两个不同的层次数据模型分成两个不同的层次(1)概念模型概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来对数也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模。据和信息建模。(2)数据模型数据模型 主要包括网状模型、层次模型、关系模型主要包括网状模型、层次模型、关系模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模。等，它是按计算机系统的观点对数据建模。4.1.3 数据模型的组成要素数据模型的组

11、成要素v数据结构数据结构 v数据操作数据操作 v数据的约束条件数据的约束条件 4.1.3.1 数据结构数据结构v什么是数据结构什么是数据结构对象类型的集合对象类型的集合v两类对象两类对象与数据类型、内容、性质有关的对象与数据类型、内容、性质有关的对象与数据之间联系有关的对象与数据之间联系有关的对象v数据结构是对系统静态特性的描述数据结构是对系统静态特性的描述4.1.3.2 数据操作数据操作 v数据操作数据操作对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作及有关的操作规则的操作及有关的操作规则v数据操作的类型数据操作的类型检索检索更新（包括插入、删

12、除、修改）更新（包括插入、删除、修改）4.1.3.2 数据操作数据操作(续续)v数据模型对操作的定义数据模型对操作的定义操作的确切含义操作的确切含义操作符号操作符号操作规则（如优先级）操作规则（如优先级）实现操作的语言实现操作的语言v数据操作是对系统动态特性的描述数据操作是对系统动态特性的描述。4.1.3.3 数据的约束条件数据的约束条件 v数据的约束条件数据的约束条件一组完整性规则的集合。一组完整性规则的集合。完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则，用以限定符合数据模型的数据库的制约和储存规则，用以限定符合数据模型的数据库

13、状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。容。4.1.3.3 数据的约束条件数据的约束条件(续续)v数据模型对约束条件的定义数据模型对约束条件的定义反映和规定本数据模型必须遵守的基本的通用的完整性反映和规定本数据模型必须遵守的基本的通用的完整性约束条件。例如在关系模型中，任何关系必须满足实体约束条件。例如在关系模型中，任何关系必须满足实体完整性和参照完整性两个条件。完整性和参照完整性两个条件。提供定义完整性约束条件的机制，以反映具体应用所涉提供定义完整性约束条件的机制，以反映具体应用所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件。及的数据必须遵守

14、的特定的语义约束条件。4.1.4 概念模型概念模型v概念模型概念模型v信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念v概念模型的表示方法概念模型的表示方法4.1.4 概念模型概念模型v概念模型的用途概念模型的用途概念模型用于信息世界的建模概念模型用于信息世界的建模是现实世界到机器世界的一个中间层次是现实世界到机器世界的一个中间层次是数据库设计的有力工具是数据库设计的有力工具数据库设计人员和用户之间进行交流的语言数据库设计人员和用户之间进行交流的语言v对概念模型的基本要求对概念模型的基本要求较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知

15、识；义知识；简单、清晰、易于用户理解。简单、清晰、易于用户理解。4.1.4 信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(1)实体（实体（Entity）客观存在并可相互区别的事物称为实体。客观存在并可相互区别的事物称为实体。可以是具体的人、事、物或抽象的概念。可以是具体的人、事、物或抽象的概念。(2)属性（属性（Attribute）实体所具有的某一特性称为属性。实体所具有的某一特性称为属性。一个实体可以由若干个属性来刻画。一个实体可以由若干个属性来刻画。(3)码（码（Key）唯一标识实体的属性集称为码。唯一标识实体的属性集称为码。4.1.4 信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(续续)(4)域

16、（域（Domain）属性的取值范围称为该属性的域。属性的取值范围称为该属性的域。(5)实体型（实体型（Entity Type）用实体名及其属性名集合来抽象和刻画用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型同类实体称为实体型(6)实体集（实体集（Entity Set）同型实体的集合称为实体集同型实体的集合称为实体集4.1.4 信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(续续)(7)联系（联系（Relationship）现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系中反映为实体内部的联系和实体之间的联系实体型

17、间联系实体型间联系:两个实体型两个实体型 一对一联系（一对一联系（1:1）三个实体型三个实体型 一对多联系（一对多联系（1:n）一个实体型一个实体型 多对多联系（多对多联系（m:n）4.1.4 两个两个实体型体型间的的联系系实体型1联系名实体型2111:1联系实体型1联系名实体型2mnm:n联系实体型1联系名实体型21n1:n联系4.1.4 两个实体型间的联系两个实体型间的联系 v一对一联系一对一联系如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B中至多有中至多有一个实体与之联系，反之亦然，则称实体集一个实体与之联系，反之亦然，则称实体集A与实体集与实体集B具有一对

18、一联系。记为具有一对一联系。记为1:1。实例。实例。班级与班长之间的联系：班级与班长之间的联系：一个班级只有一个正班长一个班级只有一个正班长一个班长只在一个班中任职一个班长只在一个班中任职4.1.4 两个实体型间的联系两个实体型间的联系(续续)v一对多联系一对多联系如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B中有中有n个个实体（实体（n0）与之联系，反之，对于实体集）与之联系，反之，对于实体集B中的每一中的每一个实体，实体集个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，则称中至多只有一个实体与之联系，则称实体集实体集A与实体集与实体集B有一对多联系，记为有一对多联

19、系，记为1:n。实例。实例。班级与学生之间的联系：班级与学生之间的联系：一个班级中有若干名学生，一个班级中有若干名学生，每个学生只在一个班级中学习每个学生只在一个班级中学习4.1.4 两个实体型间的联系两个实体型间的联系(续续)v多对多联系多对多联系如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B中有中有n个实个实体（体（n0）与之联系，反之，对于实体集）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实中的每一个实体，实体集体，实体集A中也有中也有m个实体（个实体（m0）与之联系，则称实）与之联系，则称实体集体集A与实体与实体B具有多对多联系。记为具有多对多联系。记为m:n

20、。实例。实例。课程与学生之间的联系：课程与学生之间的联系：一门课程同时有若干个学生选修一门课程同时有若干个学生选修一个学生可以同时选修多门课程一个学生可以同时选修多门课程4.1.4 概念模型的表示方法概念模型的表示方法概念模型的表示方法很多概念模型的表示方法很多实体联系方法实体联系方法(E-R方法方法)用用E-R图来描述现实世界的概念模型图来描述现实世界的概念模型E-R方法也称为方法也称为E-R模型模型SQLServer2000特点特点v(1)支持多层客户机服务器结构支持多层客户机服务器结构v(2)有完善的分布式数据库和数据仓库功能有完善的分布式数据库和数据仓库功能v(3)具有强大的数据库管理

21、功能具有强大的数据库管理功能v(4)具有强大的网络功能具有强大的网络功能v(5)支持支持ANSI SQL（标准（标准SQL），并将标准），并将标准SQL扩展成为更加实用的扩展成为更加实用的Transact-SQL；4.2 SQLServer介绍介绍v是微软公司推出的数据库管理系统是微软公司推出的数据库管理系统使用使用SQLServer2000常用工具：企业管理器、服务管理器、查询分析器、联机丛书。企业管理器企业管理器利用企业管理器能完成的工作有：利用企业管理器能完成的工作有：管理管理SQL Server 服务器；建立与管理数据库；建立与管服务器；建立与管理数据库；建立与管理表、视图、存储过程、

22、触发程序、角色、规则、默认值理表、视图、存储过程、触发程序、角色、规则、默认值等数据库对象，以及用户定义的数据类型；备份数据库和等数据库对象，以及用户定义的数据类型；备份数据库和事务日志、恢复数据库；复制数据库；设置任务调度；设事务日志、恢复数据库；复制数据库；设置任务调度；设置警报；提供跨服务器的拖放控制操作；管理用户帐户；置警报；提供跨服务器的拖放控制操作；管理用户帐户；建立建立Transact-SQL命令语句以及管理和控制命令语句以及管理和控制SQL Mail。服务管理器服务管理器vSQL Server 服务管理器是在服务器端实际工作时服务管理器是在服务器端实际工作时最有用的实用程序。服

23、务管理器用来启动、暂停、继续和最有用的实用程序。服务管理器用来启动、暂停、继续和停止数据库服务器的实时服务，其提供的服务包括：停止数据库服务器的实时服务，其提供的服务包括：SQL Server、SQL Server Agent、MSDTC（Microsoft Distributed Transaction Coordinator，微软分布式事务协调器）。，微软分布式事务协调器）。查询分析器查询分析器vSQL Server 2000新的图形化查询分析器用于输新的图形化查询分析器用于输入和执行入和执行Transaction-SQL语句，并且迅速查看这些语语句，并且迅速查看这些语句的结果，以分析和处

24、理数据库中的数据。这是一个非常句的结果，以分析和处理数据库中的数据。这是一个非常实用的工具，对掌握实用的工具，对掌握SQL语言，深入理解语言，深入理解SQL Server的管理工作有很大帮助的管理工作有很大帮助v现在使用的数据库为关系型数据库现在使用的数据库为关系型数据库v数据库主要有数据表组成数据库主要有数据表组成v数据表为一个二维的表格数据表为一个二维的表格表格形式如下：表格形式如下：创建一个表主要包括：创建一个表主要包括：v表名v每列的列名v数据类型v长度v是否为空常见数据类型：常见数据类型：v整型：整型：bit，smallint，tinyint，int v精确数值型：精确数值型：num

25、eric，decimal v货币型：货币型：money，smallmoney v近似数值型：近似数值型：float，realv日期时间型：日期时间型：datetime，Smalldatetimev字符型：字符型：char，varchar，text v统一编码字符型：统一编码字符型：nchar，nvarchar，ntextv二进制数据类型：二进制数据类型：binary，varbinary，image例如：例如：列名列名含义含义类型类型长度长度允许空允许空 键键Sno学号学号char8 N PSname姓名姓名varchar10 YSsex性别性别char1 YSbirth出生日期出生日期date

26、time8 YSdept院系代码院系代码char3 Y F4.3 基于SQLServer图形界面的数据操作过程如下：过程如下：启动企业管理器启动企业管理器选择或创建数据库选择或创建数据库选择表，右键，新建表选择表，右键，新建表v保存刚才设计表格保存刚才设计表格student，右键点击表，选择打开，右键点击表，选择打开表，选择返回所有行表，选择返回所有行v在这个表中即可插入数据了在这个表中即可插入数据了练习练习1v在在SQLServer上建立：上建立：“学生学生”表表Student、“院系院系”表表Department、“课程课程”表表Course、“学生学生选课选课”表表SC练习练习2v(1)

27、向向Student表增加表增加“入学时间入学时间”列列Scome，其数据类型为日期型；，其数据类型为日期型；v(2)将姓名字段将姓名字段Sname长度改为长度改为20；v(3)删除删除Sbirth列；列；v(4)删除学生表；删除学生表；关于主键关于主键v主键的存在就代表着表结构的完整性，表的主键的存在就代表着表结构的完整性，表的记录必须得有唯一区分的字段，主键主要是用于记录必须得有唯一区分的字段，主键主要是用于其他表的外键关联，本记录的修改与删除其他表的外键关联，本记录的修改与删除定义主键规则定义主键规则v主键必须唯一的识别每一记录主键必须唯一的识别每一记录v一个记录的主键不能为空一个记录的主

28、键不能为空v当生成记录时，主键的值必须存在当生成记录时，主键的值必须存在v主键必须保持稳定主键必须保持稳定你不能更改主键的域你不能更改主键的域v主键必须简洁，不要包含过分的属性主键必须简洁，不要包含过分的属性v主键的值不能改变主键的值不能改变关于视图关于视图v视图（视图（view）是在基本表之上建立的表，它的结构）是在基本表之上建立的表，它的结构（即所定义的列）和内容（即所有数据行）都来自基本表，（即所定义的列）和内容（即所有数据行）都来自基本表，它依据基本表存在而存在。一个视图可以对应一个基本表，它依据基本表存在而存在。一个视图可以对应一个基本表，也可以对应多个基本表。视图是基本表的抽象和在

29、逻辑意也可以对应多个基本表。视图是基本表的抽象和在逻辑意义上建立的新关系。义上建立的新关系。v基本表属于全局模式中的表，是实表；视图基本表属于全局模式中的表，是实表；视图属于局部模式的表，是虚表。视图的建立和删除属于局部模式的表，是虚表。视图的建立和删除只影响视图本身，不影响对应的基本表，而对视只影响视图本身，不影响对应的基本表，而对视图内容的更新直接影响基本表（一般只允许对非图内容的更新直接影响基本表（一般只允许对非主属性修改，不许做插入和删除的操作）。主属性修改，不许做插入和删除的操作）。关于索引关于索引v索引是最为常用的改善数据库性能的技术。索引是最为常用的改善数据库性能的技术。SQL

30、Server引入索引主要是为了提高查询的效率，它能够加引入索引主要是为了提高查询的效率，它能够加速数据排序和分组等操作，保证数据的唯一性，并加快表速数据排序和分组等操作，保证数据的唯一性，并加快表连接的速度。连接的速度。v(1)基本表的记录数量越多，记录越长，越有必要基本表的记录数量越多，记录越长，越有必要创建索引创建索引v(2)索引是为了加快查询速度而创建的，但同时会索引是为了加快查询速度而创建的，但同时会影响基本表的插入、删除或修改等更新活动的速度影响基本表的插入、删除或修改等更新活动的速度v(3)索引是建立在基本表列上的对象，对哪一列创索引是建立在基本表列上的对象，对哪一列创建索引，通常根据列在条件选择（建索引，通常根据列在条件选择（WHERE）、排序）、排序（ORDER BY）、分组（）、分组（GROUP BY）子句中出现的）子句中出现的频率决定。频率决定。