计算机课件--数据库设计基础.ppt

1,二级公共基础知识,程序设计基础 软件工程 算法与数据结构 数据库设计基础,数据库技术的根本目标是解决数据共享问题,数据管理技术的发展 （三个阶段）,人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段 高级数据库阶段,闫加磊,2,数据库的基本概念,数据库(DB)：是一个结构化的数据集合，具有统一的结构形式并存放于统一的存储介质内，是多种应用数据的集成，并可被各个应用程序共享。,数据库系统的内部结构体系,三级模式 模式 外模式 内模式,二级映像 外模式模式映像 模式内模式映像,3,三级模式,模式（全局逻辑） 模式也称逻辑模式或概念模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。是数据库数据在逻辑级上的视图。一个数据库只有一个模式。 外模式（局部逻辑） 外模式也称用户模式，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。 外模式通常是模式的子集。一个数据库可以有多个外模式。 内模式（全局物理） 内模式也称存储模式，一个数据库只有一个内模式。它是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。,p174,4,二级映象,外模式模式映象 对应于同一个模式可以有任意多个外模式。对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式模式映像，它定义了该外模式与模式之间的对应关系。 模式内模式映象 数据库中只有一个模式，也只有一个内模式，所以模式内模式映像是惟一的，它定义了数据库的全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。,5,数据库系统的三级模式结构及两级映像,数据模型 *概念 数据模型是事物特征的抽象。是将事物从现实世界的转到机器世界表示的一个中间层次。 *描述内容 数据结构数据操作 数据约束,6,数据模型的分类（按不同的应用层次）,概念模型 E-R模型 逻辑模型 层次模型(p179) 网状模型 关系模型 面向对象模型 物理模型,E-R模型的基本概念 *实体：现实世界中的事物 *实体集：同一类实体的集合 *属性：事物的特性 *联系：现实世界中事物间的关系 一对一的联系 一对多（多对一）联系 多对多联系,7,实体名,属性名,矩形框表示实体型,椭圆形表示属性,菱形表示联系,联系名,连接实体型与联系类型，也可用于表示实体与属性的联系,E-R图的图示法：,E-R图的设计过程 *实体集定义 *联系定义 *连接实体集和联系 *属性分配,8,例: 学生选修课程,学生,课程,选课,ER图的设计过程,返回,9,关系模型,关系：一个关系就是一个二维表。 元组：二维表（关系）中的每一行。对应在表中为记录。 属性：二维表（关系）中的每一列。对应在表中为字段。 数据项：记录中某个属性的值 属性域：属性的取值范围。如：性别只能取“男”和“女”。 键或码(关键字)：唯一标识一元组的属性或属性的集合。 候选键 主键 外键或外码：如果一个表的字段不是本表的主键，而是另外一个表的主键，这个字段（属性）就称为外键。,记录,字段,主键,10,关系模型,主键,主键,11,关系模型中的二维表要满足：,表中元组个数有限元组个数有限性 表中元组均不相同元组的唯一性 元组的次序可以交换元组的次序无关性 元组的分量是不可分割基本数据项元组分量的原子性 表中的属性名各不相同属性名唯一性 属性的次序可以任意交换属性次序无关性 不同表中的同一属性具有相同的属性域属性域的同一性,12,关系模型中的数据约束,（1）实体完整性约束 约束关系的主键中属性值不能为空值； （2）参照完全性约束 不允许关系引用不存在元组 （3）用户定义的完整性约束 在具体数据环境和应用环境中由用户自己设置的约束，它反映了具体应用中数据的语义要求。,13,关系模型中的数据操纵,数据插入 数据删除 数据修改 数据查询,用于查询的关系运算 *专门的关系运算 *投影 *选择 *连接/自然连接 传统的集合运算 *并 *交 *差 *笛卡尔乘积,14,从列的角度进行的运算,例 ： 输出学生关系R中的学生姓名及所在系。,学号 姓名 系名 年龄 S1 A CS 20 S2 B CS 21 S3 C MA 19 S4 D CI 19 S5 E MA 20 S6 F CS 22,(a),(R),关系R上的投影是从R中选择若干属性列组成新的关系。,投影,(R),15,在关系R中选择满足给定条件的元组。,例： 输出关系R中计算机科学系CS的学生,学号 姓名 系名 年龄 S1 A CS 20 S2 B CS 21 S3 C MA 19 S4 D CI 19 S5 E MA 20 S6 F CS 22,(a),(R),(R),选择,从行的角度进行的运算,16,通过两个字段的值的比较进行连接 用来连接的两个字段要用相同的域,连接,R1,R2,连接的结果,R1|X|R2,CD,17,两个关系间有公共字段 通过公共字段的值相等进行连接,自然连接,R1,R2,R1和R2自然连接的结果,18,两个分别为n列和m列的关系R和S的笛卡尔积是一个(n+m)列的元组的集合。元组的前n列是关系R的一个元组，后m列是关系S的一个元组。若R有k1个元组，S有k2个元组，则关系R和关系S的广义笛卡尔积有k1k2个元组。 记做：RS,笛卡尔乘积,19,设关系R和关系S具有相同的列n（即两个关系都有n个属性），且相应 的属性取自同一个域，则关系R与关系S的并由属于R或属于S的元组组成。 其结果关系仍为n目关系。记作： RS,并运算,20,c2,b2,a1,c1,b2,a2,C,B,A,R1R2,设关系R和关系S具有相同的列n（即两个关系都有n个属性），且相应 的属性取自同一个域，则关系R与关系S的交由既属于R又属于S的元组组成。 其结果关系仍为n目关系。记作： R S,交运算,21,差运算,设关系R和关系S具有相同的目n，且相应的属性取自同一个域，则关系R与关系S的差由属于R而不属于S的所有元组组成。其结果关系仍为n目关系。 记作： RS,数据库的设计,数据库设计的两种方法： （1）面向数据：以信息需求为主，兼顾处理需求； （2）面向过程：以处理需求为主，兼顾信息需求。,22,数据库的生命周期,需求分析阶段 概念设计阶段 逻辑设计阶段 物理设计阶段 数据库实施阶段 数据库运行和维护阶段,23,数据库需求分析方法,结构化分析方法 结构化分析（简称SA）方法用自顶向下、逐层分解的方式分析系统。用数据流图表达数据和处理过程的关系。对数据库设计来讲，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。 面向对象的方法,24,数据库的概念设计,集中式模式设计法 是一种统一的模式设计方法，它根据需求由一个统一机构或人员设计一个综合的全局模式，适用于小型或不复杂的单位或部门。 视图集成设计法 将一个单位分解成若干部分，先对每个部分做局部设计，建立各部分的视图，然后再集成，最终形成全局模式，是一种由分散到集中的方法，过程复杂但能较好反映需求，适用于大型与复杂的单位。,分析数据间的内在关联，在此基础上建立一个数据的抽象模型。数据库概念设计的方法有以下两种:,25,数据库的逻辑设计,数据的逻辑设计主要工作是将E-R图转换成关系模型。,转换后,视图设计次序 自顶向下 由底向上 由内向外,26,学生实体,课程实体,选课联系,27,数据库系统的组成,数据库（DB） 数据库管理系统（DBMS） 软件系统（开发工具/应用系统） 人（数据库管理员/用户） 硬件系统,其中，数据库管理系统(DBMS)是数据库系统的核心。,p175,28,数据库管理系统（DBMS）的功能,（1）数据定义 （2）数据操纵 （3）数据库运行管理 （4）数据组织、存储、管理 （5）数据库的建立和维护 （6）数据的通信功能,p176,29,DBMS提供的数据库语言,为完成以上六个功能，数据库管理系统提供以下的数据语言： （1）数据定义语言：负责数据的模式定义与数据的物理存取构建； （2）数据操纵语言：负责数据的操纵，如查询与增、删、改等； （3）数据控制语言：负责数据完整性、安全性的定义与检查以及并发控制、故障恢复等。,30,DBMS对数据库的保护包括,安全性控制 完整性控制 并发性控制 数据库恢复,31,数据库系统的主要特点,数据的集成性 数据的高共享性、低冗余性 数据独立性高 逻辑独立性 物理独立性 数据统一管理与控制 数据的结构化及灵活的存取方式 可以存取数据库中的某一个数据项、一组数据项、一个记录或一组记录,32,数据库设计基础 历年考题,2004.9 (8)数据库系统的核心是(B) A)数据模型 B)数据库管理系统 C)软件工具 D)数据库 (9)下列叙述中正确的是( C ) A)数据库系统是一个独立的系统，不需要操作系统的支持 B)数据库设计是指设计数据库管理系统 C)数据库技术的根本目标是要解决数据共享的问题 D)数据库系统中，数据的物理结构必须与逻辑结构一致 (10)下列模式中，能够给出数据库物理存储结构与物理存取方法的是(A) A)内模式 B)外模式 C)概念模式 D)逻辑模式,33,(18) 下述关于数据库系统的叙述中正确的是。( A ) A. 数据库系统减少了数据冗余 B. 数据库系统避免了一切冗余 C. 数据库系统中数据的一致性是指数据类型的一致 D. 数据库系统比文件系统能管理更多的数据,34,(67) 数据处理的最小单位是_C_。 A. 数据 B. 数据元素 C. 数据项 D. 数据结构 (68) 下列有关数据库的描述，正确的是_C_。 A. 数据库是一个 DBF文件 B. 数据库是一个关系 C. 数据库是一个结构化的数据集合 D.数据库是一组文件 (80) 下列说法中，不属于数据模型所描述的内容的是( C) A. 数据结构 B. 数据操作 C. 数据查询 D. 数据约束,35,(13)数据模型反映的是(A) A)事物本身的数据和相关事物之间的联系 B)事物本身所包含的数据 C)记录中所包含的全部数据 D)记录本身的数据和相关关系 (4)如果一个工人可管理多个设备，而一个设备只被一个工人管理，则实体“工人”与实体“设备”之间存在_一对多_关系。 (5)关系数据库管理系统能实现的专门关系运算包括选择、连接和_投影_。,36,2005.4 (9)数据独立性是数据库技术的重要特点之一。所谓数据独立性是指(D) A)数据与程序独立存放 B)不同的数据被存放在不同的文件中 C)不同的数据只能被对应的应用程序所使用 D)以上三种说法都不对 (10)用树形结构表示实体之间联系的模型是( C ) A)关系模型 B)网状模型 C)层次模型 D)以上三个都是 (12)假设数据中表A与表B建立了“一对多“关系，表B为“多“的一方，则下述说法中正确的是( A ) A)表A中的一个记录能与表B中的多个记录匹配 B)表B中的一个记录能与表A中的多个记录匹配 C)表A中的一个字段能与表B中的多个字段匹配 D)表B中的一个字段能与表A中的多个字段匹配 (4)在关系数据库中，把数据表示成二维表，每一个二维表称为_关系_。,37,2005.9 (8)数据库设计的根本目标是要解决( A ) A)数据共享问题 B)数据安全问题 C)大量数据存储问题 D)简化数据维护 (9)设有如下关系表： 则下列操作中正确的是( B ) A)T=RS B)T=RS C)T=RS D)T=R/S,38,(10)数据库系统的核心是( B ) A)数据模型 B)数据库管理系统 C)数据库 D)数据库管理员 (11)将两个关系拼接成一个新的关系，生成的新关系中包含满足条件的元组，这种操作称为( C ) A)选择 B)投影 C)连接 D)并 (12)如果表A中的一条记录与表B中的多条记录相匹配，且表B中的一条记录与表A中的多条记录相匹配，则表A与表B存在的关系是 (D) A)一对一 B)一对多 C)多对一 D)多对多 (1)数据管理技术发展过程经过人工管理、文件系统和数据库系统3个阶段，其中数据独立性最高的阶段是_数据库系统_。,39,2006.4 (8)“商品”与“顾客”两个实体集之间的联系一般是( D ) A)一对一 B)一对多 C)多对一 D)多对多 (9)在E-R图中，用来表示实体的图形是( A ) A)矩形 B)椭圆形 C)菱形 D)三角形 (10)数据库DB、数据库系统DBS、数据库管理系统DBMS之间的关系是( C ) A)DB包含DBS和DBMS B)DBMS包含DB和DBS C)DBS包含DB和DBMS D)没有任何关系 (11)常见的数据模型有三种，它们是( B ) A)网状、关系和语义 B)层次、关系和网状 C)环状、层次和关系 D)字段名、字段类型和记录,40,(3)在关系模型中，把数据看成是二维表，每一个二维表称为一个_关系_。 (5)数据独立性分为逻辑独立性与物理独立性。当数据的存储结构改变时，其逻辑结构可以不变，因此，基于逻辑结构的应用程序不必修改，称为_物理独立性_。 2006.9 (4)在数据库系统中，用户所见的数据模式为( B ) A)概念模式 B)外模式 C)内模式 D)物理模式 (5)数据库设计的四个阶段是：需求分析、概念设计、逻辑设计和( D ) A)编码设计 B)测试阶段 C)运行阶段 D)物理设计,41,(11)下列实体的联系中，属于多对多联系的是( A ) A)学生与课程 B)学校与校长 C)住院的病人与病床 D)职工与工资 (12)在关系运算中，投影运算的含义是( B ) A)在基本表中选择满足条件的记录组成一个新的关系 B)在基本表中选择需要的字段(属性)组成一个新的关系 C)在基本表中选择满足条件的记录和属性组成一个新的关系 D)上述说法均是正确的 (3)一个关系表的行称为_记录_。,42,2007.4 (8)在下列关系运算中，不改变关系表中的属性个数但能减少元组个数的是( B ) A)并 B)交 C)投影 D)笛卡儿乘积 (10)下列叙述中错误的是( A ) A)在数据库系统中，数据的物理结构必须与逻辑结构一致 B)数据库技术的根本目标是要解决数据的共享问题 C)数据库设计是指在已有数据库管理系统的基础上建立数据库 D)数据库系统需要操作系统的支持 (11)在关系数据库中，能够惟一地标识一个记录的属性或属性的组合，称为( A ) A)关键字 B)属性 C)关系 D)域 (12)在现实世界中，每个人都有自己的出生地，实体“人”与实体“出生地”之间的联系是( B ) A)一对一联系 B)一对多联系 C)多对多联系 D)无联系,43,(14)在关系运算中，选择运算的含义是( A )