[IT认证]第1章 数据库系统基本概念

1、课程学习的目标课程学习的目标 设计数据库（表结构和联系）； 利用dbms操纵数据库（用dbms的标准语言sql操纵数据库）-熟练使用sql。数据库应用程序开发不在本课程中学习数据库应用程序开发不在本课程中学习本单元主要内容本单元主要内容u数据库系统应用实例数据库系统应用实例u数据库系统的组成数据库系统的组成u数据管理技术数据管理技术u数据模型数据模型u关系数据库基本概念关系数据库基本概念 学生选课数据库系统的应用学生选课数据库系统的应用v 成绩录入应用程序界面成绩录入应用程序界面模块一模块一 数据库系统应用实例数据库系统应用实例v 学生数据库学生数据库思考：思考：（1）看到的数据存放在哪里？）

2、看到的数据存放在哪里？（2）数据是如何得到的？）数据是如何得到的？数据库数 据 库 管理系统dbms数据库应用程序用户图1-1 数据库应用系统的组成 模块二模块二 数据库系统的组成数据库系统的组成v 数据库数据库 数据库数据库（database，简称db），是一个有结构的、集成的、可共享的、统一管理的数据集合。 所谓所谓有结构的有结构的，指的是数据是按一定的模型组指的是数据是按一定的模型组织起来的。织起来的。所谓所谓集成的集成的，是指数据库中集中存放着企业各，是指数据库中集中存放着企业各种各样的数据。种各样的数据。|集中存放的好处是：一个数据只需一个备份，重复存储少，即消除了数据的冗余。|没有

3、数据冗余，也就能保证数据的一致。 所谓所谓共享共享，指的是数据库中的数据可以被不同指的是数据库中的数据可以被不同的用户使用。也就是说，每一个用户可以按自己的用户使用。也就是说，每一个用户可以按自己的要求访问相同的数据库。的要求访问相同的数据库。 所谓所谓统一管理的统一管理的，指的是数据库由指的是数据库由dbms统一统一管理，任何数据访问都是通过管理，任何数据访问都是通过dbms来完成的。来完成的。v 数据库管理系统数据库管理系统 数据库管理系统数据库管理系统 （database management system，dbms） 是用来管理数据库的一种商品化软件。是用来管理数据库的一种商品化软件。

4、 所有访问数据库的请求都由dbms来完成的。 dbms提供了操作数据库的许多命令（语言），即sql语言。 用户发送sql命令，dbms按命令操作数据库。 dbms 的主要功能：数据定义的功能。dbms提供数据定义语言(data definition language，ddl)。通过ddl，可以方便地定义数据库中的各种对象。如定义students表结构。数据操纵的功能 。dbms提供数据操纵语言(data manipulation language，dml)。通过dml，实现数据库中数据的基本操作，比如数据的查询、删除、更新等操作。 数据通信功能。数据通信功能是分布式数据处理系统中最重要的功能之

5、一，它支持与操作系统的联机处理、分时处理和远程作业传输。 数据库的建立和维护功能。主要包括数据库数据的输入、删除、更新功能；数据库数据的转储、恢复功能，数据库的重组和分析功能等。 数据库的运行和管理功能。主要包括安全性检查、完整性约束条件、并发控制及数据库的维护等。v 数据库应用程序数据库应用程序数据库应用程序是计算机专业人员利用某种数据库应用程序是计算机专业人员利用某种高级语言，为实现某些特定功能而编写的程高级语言，为实现某些特定功能而编写的程序，如查询程序、报表程序等。序，如查询程序、报表程序等。 应用程序是用户与数据库之间的桥梁。应用程序是用户与数据库之间的桥梁。应用程序与应用程序与db

6、ms交互，交互，dbms访问访问db。v 用户用户q用户是使用数据库的人员。用户是使用数据库的人员。q可分为：应用程序员（应用程序）、最终用可分为：应用程序员（应用程序）、最终用户（终端用户、一般用户）、数据库管理员。户（终端用户、一般用户）、数据库管理员。q应用程序员开发应用程序应用程序员开发应用程序,应用程序通过应用程序通过dbms访问数据库。访问数据库。q最终用户使用应用程序来访问数据库。最终用户使用应用程序来访问数据库。q数据库管理员负责数据库系统的安全控制与数据库管理员负责数据库系统的安全控制与正常运行。利用正常运行。利用dbms提供的各种工具访问提供的各种工具访问数据库。数据库。

7、注意注意：用户的划分没有严格的界限。应用程序员、最终用户、dba都可以利用dbms产品提供的客户端工具（应用程序）访问数据库。 模块三模块三 数据管理技术的比较数据管理技术的比较1 .人工管理阶段人工管理阶段在20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算，外部存储器只有磁带、卡片和纸带等，还没有磁盘等直接存取存储设备。软件只有汇编语言，还没有数据管理方面的软件出现。数据处理的方式基本是批处理。 人工管理系统存在的缺点：人工管理系统存在的缺点：数据不保存。 数据管理不方便。 以程序为核心。 数据面向应用。2. 文件系统阶段文件系统阶段 文件系统是一个系统软件。文件系统是一个系统软件。 文件系

8、统管理数据的方法：把数据组文件系统管理数据的方法：把数据组织成一个个文件，通过管理文件，达织成一个个文件，通过管理文件，达到管理数据的目的。到管理数据的目的。 一个文件就是一组逻辑相关的数据一个文件就是一组逻辑相关的数据 文件系统管理数据示例：文件系统管理数据示例： 文件系统管理数存在的缺点文件系统管理数存在的缺点数据是分离的。文件之间彼此分离，不共享。数据是分离的。文件之间彼此分离，不共享。 存在数据冗余。不同应用程序使用不同的数据存在数据冗余。不同应用程序使用不同的数据文件，即使共同的数据，也必须分别建立自己文件，即使共同的数据，也必须分别建立自己的文件。重复存放，冗余度大。的文件。重复存

9、放，冗余度大。 数据独立性差。应用程序与文件紧密结合。文数据独立性差。应用程序与文件紧密结合。文件结构改变，应用程序也改变。件结构改变，应用程序也改变。数据难以按用户的需要表示。因为在文件系统数据难以按用户的需要表示。因为在文件系统中，数据缺乏逻辑结构。中，数据缺乏逻辑结构。3. 数据库系统阶段数据库系统阶段数据按数据模型组织。数据按数据模型组织。所有数据实行集中存放，即存放在数据库中，所有数据实行集中存放，即存放在数据库中，一个数据库就是所有相关数据的集合。一个数据库就是所有相关数据的集合。集中管理：由一个软件集中管理：由一个软件dbms实行统一管理。实行统一管理。应用程序应用程序通过通过d

10、bms访问数据，与数据分离。访问数据，与数据分离。 数据库系统管理数据示例：数据库系统管理数据示例： 数据库系统管理数据特点：数据库系统管理数据特点：数据是集成的、共享的。数据是集成的、共享的。数据冗余度低。数据冗余度低。数据独立性好。数据独立性好。 数据结构化，易于按用户的视图表示。数据结构化，易于按用户的视图表示。模块四模块四 数据库系统的基本概念数据库系统的基本概念数据库（database，db）数据库是统一管理并长期储存在计算机内有结构的大量共享的数据集合。数据库管理系统（database managements system，dbms）数据库管理系统是位于用户与操作之间的一层数据管理

11、软件。数据库在建立、运用和维护时由数据库管理系统统一管理、统一控制。数据库系统（database system dbs）数据库系统是指在计算机系统中引入数据库之后的系统构成，一般由数据库、数据库管理系统、应用程序和用户构成。 数据库系统的数据独立性数据库系统的数据独立性为什么具有数据独立性？ 答：三级模式结构。什么是三级模式结构？ 答：如下图所示。数据库的三级模式：外模式、概念模数据库的三级模式：外模式、概念模式（模式）、内模式。式（模式）、内模式。内模式是数据库中数据的存储结构、内模式是数据库中数据的存储结构、存储方法、存取策略等的描述，也称存储方法、存取策略等的描述，也称物理模式、存储模式

12、。物理模式、存储模式。概念模式是数据库中数据的逻辑结构概念模式是数据库中数据的逻辑结构的描述，的描述，也称模式、概念结构。也称模式、概念结构。外模式是单个用户用到的数据逻辑结构外模式是单个用户用到的数据逻辑结构的描述，通常也称视图、子模式。的描述，通常也称视图、子模式。实际的物理数据库与内模式对应，用户实际的物理数据库与内模式对应，用户使用外模式。使用外模式。二级映射二级映射即外模式到模式的转换，表示为即外模式到模式的转换，表示为“外模式外模式/模式模式”映射，模式到内模式的转换，映射，模式到内模式的转换，表示为表示为“模式模式/内模式内模式” 映射。映射。 数据库管理系统（数据库管理系统（d

13、bms），不仅提供三级），不仅提供三级模式的定义语言，而且还提供了三级模式之模式的定义语言，而且还提供了三级模式之间相互转换的机制，即二级映射机制。间相互转换的机制，即二级映射机制。外模式外模式/模式映射模式映射，定义了外模式到模式，定义了外模式到模式之间的对应关系。是在外模式中定义的。之间的对应关系。是在外模式中定义的。模式模式/内模式映射内模式映射，定义了模式到内模式，定义了模式到内模式之间的对应关系。在模式中描述的。之间的对应关系。在模式中描述的。模块五 数据模型1、数据模型概念、数据模型概念数据模型就是现实世界的模拟。在数据库中通常使用数据模型来抽象表示和处理现实世界中的数据和信息。数

14、据模型分成两个不同的层次，分别为概念模型和数据模型。 （一）概念模型概念模型也称为信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模。概念模型不依赖于某一个dbms支持的数据模型。概念模型可以转换为计算机上某一特定的dbms支持的特定数据模型。 数据模型数据模型是按计算机系统的观点对数据建模，是严格定义的一组概念的集合。数据模型主要包括网状模型、层次模型、关系模型等模型。这些概念精确地描述了系统的静态特性、动态特性和完整性约束条件。 数据模型通常由下面3个部分组成。1数据结构 数据结构主要用于描述系统的静态特性。研究与数据类型、内容、性质有关的对象，例如关系模型中的域、属性、关系等。2数据操作 数据

15、库主要包括查询和更新（包括插入、删除、修改）两大类操作。数据模型必须定义这些操作的确切含义、操作符号、操作规则（如优先级）以及实现操作的语言。3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。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状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。此外，数据模型还应该提供定义完整性约束条件的机制。 数据模型的一些术语数据模型的一些术语1实体（entity）：客观存在并可相互区别的事物，称为实体。例如：一个学生、一门课程等。2实体集（entity set）：性质相同的同类实体的集合，称为实体集。所有的学生

16、、所有的教师等。3属性（attribute）：实体所具有的特征，称为属性。每个属性都有一个值域，其类型可以使整数型、字符型、日期型等等。4关系（relation）：独立的实体相互之间的联系。如学生和课程存在学习关系、学生和班级存在属于关系等。5键（key）：能唯一标识每个实体的属性或者属性的组合，称为实体的键。比如，学生的学号这个属性，可以作为学生实体的键。 模块六 关系数据库概述 一、关系模型及其特点 （一）关系模型概述关系模型是数据库系统中最重要的一种模型，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表。关系模型是使用表格来描述实体之间的关系，二维表中的列（字段、数据项）就是属性，列的值称为属性值，

17、属性值的取值范围为值域（domain），每一行数据称为一个记录（元组）。关系模型示例见表1-1。二、关系数据库 二、关系数据库二、关系数据库（一）关系数据库的定义关系数据库是相互关联的表或者关系的集合。关系数据库是用二维表格来组织和存放数据的，一个二维表就是一个关系。 （二）键的概念 1主键（primary key）。是指表中的某一列或几列的组合，该列或列的组合的值惟一地标识一行记录。例如，student表中的student_id（学号）就是该表的主键。 2外键（foreign key ）。是指一个表中含有与另一个表的主键相同的列组，那么该列组称为外键。一个表可能有多个外键。外键也是由一个或多

18、个列组成的。 3公共键（common key）。是指关系数据库中，如果两个表中具有相同的列或列组，则这个列或列组称为这两个表的公共键。 模块七 sqlserver数据库的基本概念 一、sql server数据库对象 sql server数据库是数据、表以及其他数据库对象的集合。table：存放各种实体数据的集合。constraint：强制实施数据完整性的一种方法。default：用户若没给出明确的列值，系统自动给出的数据值。rule：当向表的某一列插入或更新数据时的取值范围规则。 index：实现数据快速检索、并强制实现数据完整性的一种存储结构。view：查看数据库中一个或多个表或视图中数据的一种方法。procedure：一组预先编译好的、能实现特定数据操作功能的sql代码集。 trigger：一种特殊的存储过程，在用户向表中插入、更新或删除数据时自动执行。 二、sql serve