数据库基础概述

1、数据库根底概述当今社会是一个信息化社会,信息是社会上各行各业的重要资源.数据是信息的载体,数据库是相互关联的数据集合.数据库能利用计算机来保存和治理大量复杂的数据,快速而有效地为不同的用户和应用程序提供数据,帮助人们利用和治理数据资源,目前,数据库已经遍布我们生活的各个角落,如,学校的教学治理系统、图书管的图书借阅系统、飞机或火车的网络售票系统、银行的业务系统、超市的售货系统、公司的人事治理系统等等.因此,了解数据库的相关概念,掌握数据库的根本操作是我们从事信息处理相关专业人员适应信息化的重要根底,数据库相关技术也是我们应该必须掌握的重要信息化处理工具！1.数据库系统概述1.1数据治理技术的产

2、生和开展数据是现实世界中实体或客体在计算机中的符号表示.数据不仅可以是数字,还可以是文字、图表、图像、声音、视频等.每个组织都保存了大量的数据.如,银行有关储蓄存款、贷款业务、信用卡治理、投资理财等方面的数据；医院有关病历、药品、医生、病房、财务等方面的数据；超市有关商品、销售情况、进货情况、员工等方面的信息.数据是一个组织的重要资源,有时比其他资源更珍贵.因此必须对组织的各种数据实现有效治理.数据治理是指对数据的分类、组织、编码、存储、检索和维护等操作.数据库的核心任务就是数据治理.数据库技术并不是最早的数据治理技术.在计算机诞生的初期,计算机主要用于科学计算,虽然当时同样存在数据治理的问题

3、,但当时的数据治理是以人工方式进行的,后来开展到文件系统,再后来才是数据库.数据治理开展主要经历了人工治理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段.(1)人工治理阶段?时期20 世纪 40 年代中-50 年代中?产生的背景?应用需求科学计算?硬件水平无直接存取存储设备?软件水平没有操作系统?处理方式批处理特点数据的治理者：用户(程序员),数据不保存数据面向的对象：某一应用程序数据的共享程度：无共享、冗余度极大数据的独立性：不独立,完全依赖于程序数据的结构化：无结构数据限制水平：应用程序自己限制应用程序n数据集n图 1 人工治理阶段应用程序与数据之间的对应关系(2)文件系统阶段?时期?20 世纪 50

4、 年代末-60 年代中?产生的背景?应用需求科学计算、治理?硬件水平磁盘、磁鼓?软件水平有文件系统?处理方式联机实时处理、批处理?特点?数据的治理者：文件系统,数据可长期保存?数据面向的对象：某一应用程序?数据的共享程度：共享性差、冗余度大?数据的结构化：记录内有结构,整体无结构(针对某一个应用)?数据的独立性：独立性差,数据的逻辑结构改变必须修改应用程序?数据限制水平：应用程序自己限制应用程序1文件1应用程序n文件n图 2 文件系统阶段应用程序与数据之间的对应关系(3)数据库系统阶段?时期?20 世纪 60 年代末以来?产生的背景?应用背景大规模治理?硬件背景大容量磁盘、磁盘阵列?软件背景有

5、数据库治理系统?处理方式联机实时处理,分布处理,批处理?特点?数据整体结构化(面向全组织),整体是结构化的,数据之间具有联系?数据的共享性高,冗余度低,易扩充,防止数据不兼容性和不一致?数据独立性高,物理独立性和逻辑独立性好.由二级映像功能来保物理独立性：数据的物理存储改变了,应用程序不用改变.逻辑独立,性：数据的逻辑结构改变了,用户程序也可以不变.?数据由 DBMS 统一治理和限制1.2 数据库系统的组成数据库系统(DataBaseSystem写 DBS)指在计算机系统中引入数据库技术后的系统,一般由数据库(DataBaseDB)、数据库治理系统(DataBaseManagementSyst

6、em,DBMS)及其开发工具、应用系统、数据库用户和治理员(DataBaseAdministrator,DBA)构成.数据库系统组成如图 4 所示.应用开发工具数据库图 4 数据库系统组成1.3 数据库治理系统DBMS:是开发的一款数据治理软件,其任务就是对数据资源进行治理,并且使之能为多个用户共享,同时保证数据的平安性、可靠性、完整性、一致性和高度独立性.DBMS 的主要功能(1)数据定义功能：定义数据库的结构和存储结构、数据间的联系、数据的完整性约束条件.(2)数据操纵功能：对数据库中的数据进行增、删、改、查操作.(3)数据库维护功能：重新组织数据库的存储结构(提升性能)、备份和恢复数据库

7、(提升平安性和可靠性).(4)数据限制功能：平安性限制、完整性限制、并发限制等(5)数据通信功能：分布式数据库或提供网络操作功能的数据库提供通信功能.(6)数据效劳功能：与其他系统进行数据交换、数据分析.操作系统DBMS数据库治理员2.数据模型数据库中不仅存储数据本身,还要存储数据与数据之间的联系,这种数据及其联系是需要描述和定义的,数据模型来完成此任务.2.1 概念模型是对现实世界特征的模拟和抽象,它可以帮助人们描述和理解现实世界.看到了模型,人们就能想象现实世界的物质.数据模型也是一种模型,是对现实世界数据特征的抽象.设计数据库系统时,一般要求用图或表的形式抽象地反映数据彼此之间的关系,这

8、被称为建立数据模型.现有的数据库系统都是基于某种数据模型的.数据模型满足三方面的要求：能比拟真实地模拟现实世界容易为人所理解便于在计算机上实现计算机不能直接处理现实世界中的具体事务,所以人们必须把具体事务抽象并转换成计算机能够处理的数据.一般要经历两个阶段：将现实世界中的客观对象抽象为信息世界的概念数据模型将信息世界的概念模型转换成机器世界的组织数据模型,如图 5 所示,信息世界概念数据模型机器世界DBMS支持的组织数据模型图 5 对现实世界的抽象过程现实世界：存在于人们头脑外的客观世界.客观事物的原始数据是错综复杂的,数据量很大.如银行贷款信息,超市销售信息等等.信息世界：现实世界在人脑中的

9、反映,对现实世界的事物进行抽象,找出这些数据现实世界熟悉之间的联系和规律,以形式化方法表示出来,实现人与人之间的信息交流.机器世界： 是数据库的处理对象.信息世界的信息经过加工、 编码转换成机器世界的数据,这些数据必须具有自己特定的数据结构,能反映信息世界中数据间的联系.计算机能对这些数据进行处理,并向用户展示经过处理的数据.2.2 分类在数据库系统中,针对不同的使用对象和应用目的,往往采用不同的数据模型.根据模型的不同应用目的,可以将这些模型划分为两类,即概念数据模型和组织数据模型,它们属于不同的层次.(1)第一类：概念数据模型.面向现实世界,从数据的语义视角来抽取模型,按用户的观点对数据和

10、信息建模,强调语义表达水平,建模容易、方便、概念简单、清楚,易于用户所理解,是现实世界到信息世界的第一层抽象,是用户和数据库设计人员之间进行交流的语言.概念数据模型主要用在数据库设计阶段,与 DBMS 无关.常用的概念数据模型是实体联系模型.(2)第二类：组织数据模型,也称数据模型.它是一种基于记录的模型,主要包括层次模型、网状模型、关系模型等.组织数据模型是面向机器世界的,它根据计算机系统的观点对数据建模,从数据的组织层次来描述数据,一般于实际数据库对应.例如层次模型、网状模型、关系模型分别与层次数据库、网状数据库和关系数据库对应,可以在机器上实现.这类模型有更严格的形式化定义,常需要加一些

11、限制或规定.组织数据模型是数据库系统的核心和根底,各种机器上实现的 DBMS 都是基于某一种组织数据模型的.设计数据库系统时,通常利用第一类模型作初步设计,之后再根据一定方法转换为第二类模型,再进一步设计全系统的数据库结构,最终在机器上实现.2.3 组成元素数据模型包括三局部：数据结构、数据操作和数据的约束条件.(1)数据结构：用于描述数据库系统的静态特征,包括数据库中的数据的组成、特性及其相互联系.数据模型就是根据数据结构的类型来命名的.如层次结构一层次模型,网状结构一网状模型,关系结构一关系模型.(2)数据操作：用于描述系统的动态特性,是对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合,包括操

12、作及有关的操作规那么.数据库的操作主要有查询、插入、删除和更新.数据模型要给出这些操作确实切定义、操作符号、操作规那么及实现操作的语言.(3)数据的约束条件：用于描述数据库系统的静态特性,是一组数据完整性规那么的集合.它给丁数据模型中数据及其联系所具有的制约依存规那么,用于限定符合数据模型的数据库状态及其变化,以保证数据的完整性.3.实体-联系模型概念模型主要描述现实世界中实体及实体间的联系.P.P.S.Chen 于 1976 年提出的实体-联系(Ent 计 y-RelationShip,E-R)模型,是支持概念模型的最常用方法.E-R模型使用的工具成为 E-R 图,描述的是现实世界的信息结构

13、.3.1 实体现实世界中所治理的对象称为实体(Entity)o 实体的定义为： 客观存在并可以相互区分的客观事物或抽象事件.例如,职工,学生,银行,法人等都是客观事物,上课,比赛,都是抽象事件,它们都是现实世界治理的对象,都是实体.在关系数据库中,一般一个实体被映射成一个关系表,表中的移行对应一个可区分的现实世界对象,称为实体实例Ent 的 Instance.比方,“银行实体中的每家银行都是“银行实体的一个实例.在 E-R 图中用矩形框表示实体,在框内注明实体名称,如图 6 所示.银行雇员比赛图 6 实体例如3.2 属性实体所具有的某一特性称为属性Attribute0一个实体可以由假设干个属性

14、来刻画.例如,雇员可以由雇员号、雇员名、工资和经理号来刻画.其中雇员号可以用来区分雇员实体,被称为标识属性,而工资就不是标识属性.在 E-R 图中用椭圆框或圆角矩形框表示实体的属性,框内注明属性名.并用连线连到对应的实体.可以在标识属性下划线.如图 7 所示.3.3 联系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.?实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系,如,图7 中的雇员实体的属性“雇员号与“经理号之间就有关联关系,即经理号的取值受雇员号取值的约束 由于经理也是雇员,也有雇员号 这就是实体内部的联系.?实体之间的联系通常是指不同实体之间的联

15、系,如在银行贷款管理信息系统中,银行实体和法人实体之间就存在“贷款联系.我们主要研究的是实体之间的联系.实体之间用菱形框表示,框内写上联系名,然后用连线与相关实体相连.实体之间的联系方式可分为如下三类.如图 8所示.如“班级实体和“班长实体的联系.一个班级只有一个正班长,一个班长只在一个班中任职（2）一对多联系1:n如“班级实体和“学生实体的联系.一个班级可以包含多名学生,但每名学生只属于一个班级.3多对多联系m：n如“银行实体与“法人实体之间的联系.一家银行同时可以给多个法人贷款,一个法人可以同时向多家银行贷款.如图 10 所示.1:1联系i一对一联系1:n联系图 8 实体联系表小m:n联系

16、4.关系数据模型关系数据模型就是用关系表示现实世界中实体及实体之间联系的数据模型.是前面介绍的组织数据模型的一种.关系数据模型包括关系数据结构、 关系数据操作和关系完整性约束三个重要方面.4.1 关系数据模型的数据结构关系数据结构非常简单,在关系数据模型中,现实世界的实体及实体之间的联系均用关系来表示.从逻辑或用户的观点来看,关系就是二维表.关系系统要求让用户感觉数据库就是一张张表的集合.表是逻辑结构而不是物理结构.如图 11 所示的两个关系模型分别为银行关系和贷款关系.关系数据模型的一些根本术语(1)关系(2)元组(3)属性(4)关系模式(5)候选关键字(6)主关键字(7)外部关键字(8)参

17、照关系和非参照关系4.2 关系模型的数据操作4.3 关系模型的数据完整性约束(1)实体完整性规那么(2)参照完整性规那么(3)用户定义完整性规那么5.实体联系模型向关系模型的转换二、SQLServer2022系统介绍1 .系统简介SQLServer 是一个关系数据库治理系统.它最初是由 Microsoft、Sybase 和Ashton-Tate三家公司共同开发的,于1988年推出了第一个OS/2版本.在WindowsNT推出后,Microsoft 与 Sybase 在 SQLServer 的开发上就分道扬镇了,Microsoft 将 SQLServer移植到 WindowsNT 系统上,专注于

18、开发推广 SQLServer 的 WindowsNT 版本.Sybase 那么较专注于 SQLServer 在 UNX 操作系统上的应用.具开展历程如下：1993. SQLServer4.2forWindowsNT,离企业级 RDBMS?求相差甚远.1996.SQLServer6.5,具备了市场所需的功能、速度,易使用价格低等特点.1998.SQLServer7.0,功能更强大,在数据存储和数据库引擎方面有了根便变化,进一步确认了 SQLServer 在数据库治理系统中的主导地位.2000.SQLServer2000,继承了 7.0 的优点,又增加了许多先进功能,适用方便,可伸缩性好,与相关软

19、件集成度高等优点,具有跨平台性.从 win98 笔记本到 win2000 大型多处理器多平台.2022.SQLServer2022,更全面,使用集成的商业智能工具以提供企业级的数据机治理.数据库引擎为关系型数据和结构化数据提供了更平安可靠的存储功能.2022.SQLServer2022,是SQLServer2022的功能强化版本,其主要新功能与特色包括：以原那么(Policy-Based)为主的治理根底架构、性能数据收集器、资源调节器、可预测的查询效能、数据压缩水平、DDL 审核水平等20 余项.2022.SQLServer2022 对微软来说是一个重要产品.微软把自己定位为可用性和大数据领域

20、的领头羊,帮助企业处理每年大量的数据(Z 级别)增长.功能更为强大,尤其支持大数据.2. MicrosoftSQLServer2022的常用工具包括：SQLServer配置治理器、SQLServerManagemenStudio和联机丛书.2.1SQLServer配置治理器SQLServer 配置治理器是一种工具,用于治理与 SQLServer 相关联的服务、配置SQLServer 使用的网络协议以及从 SQLServer 客户端计算机治理网络连接配置.一般从开始菜单进行访问.SQLServer 配置治理器功能分为三局部：SQLServer 效劳、SQLServer网络配置和本地客户端配置,如

21、上图.(1)SQLServer 效劳的启动与停止启动效劳器：SQLServer 数据库效劳器是整个 SQLServer 最核心的效劳,必须先启动此效劳,用户端才可以访问 SQLServer 内的数据.启动方法有两种：方法一： 利用 WindowsServices 启动效劳.在 Windows 中翻开限制面板一治理工具一效劳,就会看到 WindowsServices 窗口.“SQLServer 数据库效劳器对应的名称是SQLServeRMSSQLSERVER 可以在效劳器名称上双击或通过属性窗口设置.图 1.从 WindowsServices 启动方法二： 禾 I 用 SQLServerConf

22、igurationManager 理 SQLServer 配置治理器)启动.在“开始菜单栏找到“SQLServer 配置治理器,翻开后在左侧目录下选择“SQLServer 效劳,在右侧对应当窗口选择SQLServer(SQLSERVER)项,看状态列,如果是已停止,那么点击右键,在弹出的快捷菜单中选择“启动.如下图.图 2 从 SQLServerConfigurationManager 停止效劳方法同上.什么试一下要在客户端访问远程的 SQLServer 效劳器,必须在客户端计算机和效劳器上配置相同的网络协议.SQLServer2022 支持的网络协议包括SharedMemory、NamedP

23、ipesTCP/IP 和 VIA.SQLServer 各协议疝下：SharedMemory： 是可供使用的最简单协议.使用该协议的客户端近可以连接到同一台计算机上运行的SQLServer实例,因此对于大多数数据库活动是无用的.只包含是否启用.NamedPipes 是为局域网而开发的协议.TCP/IP 是互联网上广泛使用的通用协议.它可以实现与互联网中不同的硬件结构和操作系统的计算机进行通信.TCP/IP 是通过本地或者远程连接到SQLServer 的首选协议.SQLServer 需要指定 TC 训口以侦听请求,SQLServer默认的 TCP 端口为 1433.如果默认端口被其他程序所占用,可

24、以在TCP/IP!性对话框中修改 TC 端口.VIA:虚拟适配器,一般情况下,建议用户禁用该协议.目前大多数网络都是基于 TCP/IP 架构的,而 TCP/IP 在安装时被默认添加到SQLServer 的企业协议中,在这种情况下不需要对网络协议作特殊设置.(3)本地客户端配置客户端要连接到远程的 SQLServer 效劳器,同样需要安装并配置相同的网络协议.在图 2 中选择“SQLNativeClient10.0 配置下的“客户端协议可以查看 SQLServer 本地客户端已经配置的网络协议,如操作所示.客户端为了能够连接到 SQLServer 效劳器,必须使用与某一监听效劳器的协议相匹配的协

25、议.例如,如果客户端试图使用 TCP/IP 连接到 SQLServer 效劳器,而效劳器上只安装了 NamedPipes 协议,那么客户端将不能建立连接.2.2SQLServerManagementStudioSQLServerManagementStudio 是一个集成环境,用于访问、配置、治理和开发SQLServer的所有组件.SQLServerManagementStudio组合了大量的图形工具和丰富的脚本(2)Server 网络配置本地客户端连接效劳器用编辑器,使各种技术水平的开发人员和治理员都能访问 SQLServer.SQLServerManagementStudio 将早期版本的 SQLServer 中所包含的企业治理器、查询分析器和 AnalysisManager 功能整合到单一的环境中.(1)启动 SQLServerManagementStu