数据库的基本概念ppt课件

1、信息工程学院劳 东 青dql904126关于本课程。关于本课程。pWhy we should learn this course?p56学时实际30，实验26p课程安排：p10、11章选学；重点3、4、5、6、8p作业10次；实验13次p课堂纪律p考核：笔试p成果：平常成果30%+考试成果70%p平常成果：作业+实验+出勤+课堂表现20102010劳东青劳东青1.2 数据库设计数据库设计1.3 数据库运用系统数据库运用系统补充：补充： SQL Server 2000环境环境20102010劳东青劳东青1.1.1 1.1.1 数据库与数据库管理系统数据库与数据库管理系统

2、1 1数据库数据库DATA BASEDATA BASE，DBDB简单地说，数据库是指存放数据的仓库。简单地说，数据库是指存放数据的仓库。数据不仅包含数字，还包括文本、图像、音频、视频等。数据不仅包含数字，还包括文本、图像、音频、视频等。并且，这些数据存在一定的关联，并按一定的格式存放在并且，这些数据存在一定的关联，并按一定的格式存放在计算机内。计算机内。严厉的严厉的DBDB定义：定义： DB DB是指长期存储在计算机内、有组织的、是指长期存储在计算机内、有组织的、一致管理的相关数据的集合。一致管理的相关数据的集合。例如，把一个学校的学生、课程、学生成果等数据有序地例如，把一个学校的学生、课程、

3、学生成果等数据有序地组织并存放在计算机内，就可以构成一个数据库。组织并存放在计算机内，就可以构成一个数据库。特点：特点：DBDB能为各种用户共享，具有较小冗余度、数据间联能为各种用户共享，具有较小冗余度、数据间联络严密而又有较高的数据独立性。络严密而又有较高的数据独立性。他会想到什么？他会想到什么？20102010劳东青劳东青2 2数据库管理系统数据库管理系统DATA BASE MANAGEMENT SYSTEM, DATA BASE MANAGEMENT SYSTEM, DBMSDBMSDBMSDBMS是位于用户与是位于用户与OSOS之间的一层数据管理软件，它为之间的一层数据管理软件，它为用

4、户或运用程序提供访问用户或运用程序提供访问DBDB的方法，包括的方法，包括DBDB的建立、查询、的建立、查询、更新及各种数据控制。更新及各种数据控制。DBMSDBMS总是基于某种数据模型，可以分为层次型、网状总是基于某种数据模型，可以分为层次型、网状型、关系型和面向对象型等。型、关系型和面向对象型等。 用户DBMS20102010劳东青劳东青2 2数据库管理系统数据库管理系统DBMSDBMS的详细功能：的详细功能：1 1数据定义功能数据定义功能DDLDDL：可定义数据库中的数据：可定义数据库中的数据对象。对象。2 2数据支配功能数据支配功能DMLDML：可对数据库表进展根本：可对数据库表进展根

5、本操作，如插入、删除、修正、查询等。操作，如插入、删除、修正、查询等。3 3数据库的维护功能：数据库的维护功能：数据完好性检查功能：保证用户输入的数据满足相应数据完好性检查功能：保证用户输入的数据满足相应的约束条件。的约束条件。数据库的平安性控制功能：保证只需具有权限的用户数据库的平安性控制功能：保证只需具有权限的用户才干访问数据库中的数据。才干访问数据库中的数据。数据库的并发控制功能：使多个运用程序可在同一时数据库的并发控制功能：使多个运用程序可在同一时辰并发地访问数据库的数据。辰并发地访问数据库的数据。20102010劳东青劳东青2 2数据库管理系统数据库管理系统DBMSDBMS应提供如下

6、功能：应提供如下功能：3 3数据库的维护功能：数据库的维护功能：数据库系统的缺点恢复功能：使数据库在运转出现缺数据库系统的缺点恢复功能：使数据库在运转出现缺点时进展数据库恢复，以保证数据库可靠运转。点时进展数据库恢复，以保证数据库可靠运转。4 4数据库的维护功能数据库的维护功能5 5数据字典数据字典DDDD：给数据流图上每个成分加以定：给数据流图上每个成分加以定义和阐明。义和阐明。6 6在网络环境下访问数据库的功能。在网络环境下访问数据库的功能。 7 7提供方便、有效地存取数据库信息的接口和工具。提供方便、有效地存取数据库信息的接口和工具。编程人员经过程序开发工具与数据库的接口编写数据库运编程

7、人员经过程序开发工具与数据库的接口编写数据库运用程序。数据库系统管理员用程序。数据库系统管理员DBADBA，DataBase DataBase AdminitratorAdminitrator经过提供的工具对数据库进展管理。经过提供的工具对数据库进展管理。20102010劳东青劳东青数据、数据库、数据库管理系统与操作数据库的运用程序，加上支撑它们的硬件平台、软件平台和与数据库有关的人员一同构成了一个完好的数据库系统。数据库数据库系统的系统的构成构成20102010劳东青劳东青p常用数据模型：层次模型、网状模型、关系模型。p层次模型：以树状层次构造组织数据。图1.2 某学校按层次模型组织的数据例

8、如20102010劳东青劳东青p网状模型：每一个数据用一个节点表示，每个节点与网状模型：每一个数据用一个节点表示，每个节点与其他节点都有联络，这样，数据库中的一切数据节点就其他节点都有联络，这样，数据库中的一切数据节点就构成了一个复杂的网络。构成了一个复杂的网络。图1.3 按网状模型组织的数据例如20102010劳东青劳东青3 3关系模型：以二维表格关系表的方式组织关系模型：以二维表格关系表的方式组织数据库中的数据。数据库中的数据。例如，在学生成果管理系统所涉及的学生、课程和例如，在学生成果管理系统所涉及的学生、课程和成果三个表中。学生表涉及的主要信息有学号、姓名、成果三个表中。学生表涉及的主

9、要信息有学号、姓名、性别、出生时间、专业、总学分、备注。课程表涉及性别、出生时间、专业、总学分、备注。课程表涉及的主要信息有课程号、课程名、开课学期、学时和学的主要信息有课程号、课程名、开课学期、学时和学分。成果表涉及的主要信息有学号、课程号和成果。分。成果表涉及的主要信息有学号、课程号和成果。学 号姓 名性 别出 生 时 间专 业总 学 分备 注081101王林男1990-02-10计算机50081103王燕女1989-10-06计算机50081108林一帆男1989-08-05计算机52已提前修完一门课081202王林男1989-01-29通信工程40有一门课不及格，待补考081204马琳

10、琳女1989-02-10通信工程42学生关系表20102010劳东青劳东青课 程 号课 程 名开 课 学 期学 时学 分0101计算机基础18050102程序设计与语言26840206离散数学4684学 号课 程 号成 绩学 号课 程 号成 绩08110110180081108101850811011027808110810264081101206760811082068708110310162081202101650811031027008120410191 课程关系表成果关系表一行一一行一个记录个记录一列一个字段字段名20102010劳东青劳东青1313p假设给每个关系表取一个名字，那么有

11、n个字段的关系表的构造可表示为关系表名字段名1，字段名2，字段名n，通常把关系表的构造称为关系方式。p例1：学生表取名为XSB，那么学生表的关系方式为：pXSB学号，姓名，性别，出生时间，专业，总学分，备注p例2：成果表取名为CJB，那么成果表的关系方式为：pCJB学号，课程号，成果，学分p在关系表中，假设一个字段或几个字段组合的值可独一标识其对应的记录，那么称该字段或字段组合为码。p一个表可以有多个码，但只需一个主码。关系方式中，普通用下划线标出主码。20102010劳东青劳东青p 关系型数据库的规范言语是SQLStructured Query Language，构造化查询言语。p SQL言

12、语的功能包括数据查询、数据支配、数据定义和数据控制4部分。p SQL言语简约、方便、适用，为完成其中心功能只用了6个动词：SELECT、CREATE、INSERT、UPDATE、DELETE、GRANTREVOKE，目前已成为运用最广的关系数据库言语。p SQL言语易学易用，作为关系数据库的规范言语，它已被众多商用数据库管理系统产品所采用。不过，由于不同的数据库管理系统在其实际过程中都对SQL规范做了某些编改和扩展，所以，实践上不同数据库管理系统之间的SQL言语不能完全通用。例如，微软公司的SQL Server数据库系统支持的是Transact-SQL简称T-SQL，而甲骨文公司的Oracle

13、 数据库所运用的SQL言语那么是PL-SQL。20102010劳东青劳东青1515p 数据库设计的三个关键步骤：概念构造设计、逻辑构造设计、物理设计。p 1.2.1 概念构造设计p 实体entity：客观存在，可以相互区别的事物称为实体。 p 实体集entity set：性质一样的同类实体的集合，称为实体集。如：学生实体集、课程实体集等p 属性attribute：实体有很多特性，每一个特性称为属性。p 如学生实体的学号、姓名、班级、出生日期等。p 每一个属性有一个值域，其类型可以是整数型、实数型、字符串型等。 p 实体集中的实体彼此间是不同的，区别不同实体的属性或属性组合称为码或称键。p 每一

14、个实体集都可以指定一个码为主码。20102010劳东青劳东青16161.2.1 1.2.1 概念构造设计概念构造设计每一个实体集及其属性，都每一个实体集及其属性，都可以用图来描画。此时可以用图来描画。此时，通常用矩形框表示实，通常用矩形框表示实体集，圆角矩形框表示体集，圆角矩形框表示属性，用线段衔接实体属性，用线段衔接实体集与属性。当一个属性集与属性。当一个属性或属性组合指定为主码或属性组合指定为主码时，在实体集与属性的时，在实体集与属性的衔接线上标志一斜线。衔接线上标志一斜线。图1.4 学生和课程实体集属性的描画20102010劳东青劳东青17171.2.1 1.2.1 概念构造设计概念构造

15、设计假照实体集假照实体集A A和实体集和实体集B B之间存在各种关系，通常把这些之间存在各种关系，通常把这些关系称为联络。关系称为联络。描画实体集及实体集联络的图就是实体描画实体集及实体集联络的图就是实体EntityEntity- -联络联络RelationshipRelationship图，简称图，简称E-RE-R图。图。 E-R E-R图通常用来描图通常用来描画实体画实体- -联络模型，即联络模型，即E-RE-R模型。模型。E-RE-R图的表示方法：图的表示方法：矩形矩形实体；实体；圆形圆形实体或联络的属性；实体或联络的属性；菱形菱形联络。联络。概念构造设计：指从分析用户工程设计的数据对象

16、及数概念构造设计：指从分析用户工程设计的数据对象及数据对象之间的联络出发，到获取据对象之间的联络出发，到获取E-RE-R图的这一过程。图的这一过程。20102010劳东青劳东青1 1一对一的联络一对一的联络1 : 11 : 1A A中的一个实体至多与中的一个实体至多与B B中中的一个实体相联络，的一个实体相联络，B B中的一中的一个实体也至多与个实体也至多与A A中的一个实中的一个实体相联络。体相联络。例如，例如，“班级与班级与“正班正班长这两个实体集之间的联长这两个实体集之间的联络是一对一的联络，由于一络是一对一的联络，由于一个班级只需一个正班长，反个班级只需一个正班长，反过来，一个正班长只

17、属于一过来，一个正班长只属于一个班级。个班级。图1.5 “班级与“正班长实体集E-R模型p 两个实体之间能够有三种联络。人数人数属于属于正班长正班长班级班级姓名姓名学号学号班级编号班级编号院系院系专业专业1120102010劳东青劳东青2 2一对多的联络一对多的联络1 : n1 : nA A中的一个实体可以与中的一个实体可以与B B中中的多个实体相联络，而的多个实体相联络，而B B中的中的一个实体至多与一个实体至多与A A中的一个实中的一个实体相联络。体相联络。例如，例如，“班级与班级与“学生学生这两个实体集之间的联络这两个实体集之间的联络是一对多的联络，由于，一是一对多的联络，由于，一个班级

18、可有假设干学生，反个班级可有假设干学生，反过来，一个学生只能属于一过来，一个学生只能属于一个班级。个班级。图1.6 “学生与“班级两个实体集的E-R模型人数人数属于属于学生学生班级班级姓名姓名学号学号班级编号班级编号院系院系专业专业姓名姓名姓名姓名姓名姓名姓名姓名姓名姓名1n20102010劳东青劳东青3 3多对多的联络多对多的联络m : nm : nA A中的一个实体可以与中的一个实体可以与B B中中的多个实体相联络，而的多个实体相联络，而B B中的中的一个实体也可与一个实体也可与A A中的多个实中的多个实体相联络。体相联络。例如，例如，“学生与学生与“课程课程这两个实体集之间的联络是这两个

19、实体集之间的联络是多对多的联络，由于，一个学多对多的联络，由于，一个学生可选多门课程，反过来，一生可选多门课程，反过来，一门课程可被多个学生选修。门课程可被多个学生选修。图1.7 “学生与“课程实体集间的E-R模型学分学分选课选课学生学生课程课程姓名姓名学号学号课程号课程号课程名课程名学时学时姓名姓名姓名姓名姓名姓名姓名姓名姓名姓名nm课程名课程名20102010劳东青劳东青p 逻辑构造设计：指将概念构造设计阶段所得到的概念模型逻辑构造设计：指将概念构造设计阶段所得到的概念模型E-R模型转换为详细模型转换为详细DBMS所能支持的数据模型即逻辑构造，并所能支持的数据模型即逻辑构造，并对其进展优化

20、的过程。对其进展优化的过程。p 1、1 : 1联络的联络的E-R图到关系方式的转换图到关系方式的转换p 1 1的联络既可单独对应一个关系方式，也可以不单独对应一的联络既可单独对应一个关系方式，也可以不单独对应一个关系方式。个关系方式。p 1联络单独对应一个关系方式，那么由联络属性、参与联络联络单独对应一个关系方式，那么由联络属性、参与联络的各实体集的主码属性构成关系方式，其主码可选参与联络的实体的各实体集的主码属性构成关系方式，其主码可选参与联络的实体集的任一方的主码。集的任一方的主码。p 例如，对于图例如，对于图1.5描画的描画的“班级班级BJB与与“正班长正班长BZB实体集经过属于实体集经

21、过属于SYB联络联络E-R模型，可设计如下关系方式：模型，可设计如下关系方式：20102010劳东青劳东青BJB班级编号，院系，专业，人数 BZB学号，姓名SYB学号，班级编号2联络不单独对应一个关系方式，联络的属性及一方的主码参与另一方实体集对应的关系方式中。例如，对于图1.5描画的“班级BJB与“正班长BZB实体集经过属于SYB联络E-R模型，可设计如下关系方式：BJB班级编号，院系，专业，人数BZB学号，姓名，班级编号或者BJB班级编号，院系，专业，人数，学号BZB学号，姓名20102010劳东青劳东青2、1 : n联络的联络的E-R图到关系方式的转换图到关系方式的转换1 n的联络既可单

22、独对应一个关系方式，也可以不单独对应一个的联络既可单独对应一个关系方式，也可以不单独对应一个关系方式。关系方式。1假设联络单独对应一个关系方式，那么由联络的属性、参假设联络单独对应一个关系方式，那么由联络的属性、参与联络的各实体集的主码属性构成关系方式，与联络的各实体集的主码属性构成关系方式，n端的主码作为该关系端的主码作为该关系方式的主码。方式的主码。例如，对于图例如，对于图1.6描画的描画的“班级班级BJB与与“学生学生XSB实体集实体集E-R模型，可设计如下关系方式：模型，可设计如下关系方式：BJB班级编号，院系，专业，人数班级编号，院系，专业，人数XSB 学号，姓名，性别，出生时间，专

23、业，总学分，备注学号，姓名，性别，出生时间，专业，总学分，备注SYB 学号，班级编号学号，班级编号20102010劳东青劳东青2、1 : n联络的联络的E-R图到关系方式的转换图到关系方式的转换2假设联络不单独对应一个关系方式，那么将联络假设联络不单独对应一个关系方式，那么将联络的属性及的属性及1端的主码参与端的主码参与n端实体集对应的关系方式中，端实体集对应的关系方式中，主码仍为主码仍为n端的主码。端的主码。例如，对于图例如，对于图1.6描画的描画的“班级班级BJB与与“学生学生XSB实体集实体集E-R模型，可设计如下关系方式：模型，可设计如下关系方式：BJB班级编号，院系，专业，人数班级编

24、号，院系，专业，人数XSB 学号，姓名，性别，出生时间，专业，总学分，学号，姓名，性别，出生时间，专业，总学分，备注，班级编号备注，班级编号20102010劳东青劳东青3、m : n联络的联络的E-R图到关系方式的转换图到关系方式的转换m : n的联络单独对应一个关系方式，该关系方式包括联络的属的联络单独对应一个关系方式，该关系方式包括联络的属性、参与联络的各实体集的主码属性，该关系方式的主码由各实体性、参与联络的各实体集的主码属性，该关系方式的主码由各实体集的主码属性共同组成。集的主码属性共同组成。例如，对于图例如，对于图1.7描画的描画的“学生学生XSB与与“课程课程KCB实体实体集之间的

25、联络可设计如下关系方式：集之间的联络可设计如下关系方式：XSB学号，姓名，性别，出生时间，专业，总学分，备注学号，姓名，性别，出生时间，专业，总学分，备注KCB课程号，课程称号，开课学期，学时，学分课程号，课程称号，开课学期，学时，学分CJB学号，课程号，成果学号，课程号，成果关系方式关系方式CJB的主码是由的主码是由“学号和学号和“课程号两个属性组合起来课程号两个属性组合起来构成的一个主码，一个关系方式只能有一个主码。构成的一个主码，一个关系方式只能有一个主码。20102010劳东青劳东青数据的物理模型指数据的存储构造，如对数据库物理文件、索引文件的组织方式、文件的存取途径，内存的管理等。物

26、理模型对用户是不可见的，它不仅与数据库管理系统有关，还与操作系统甚至硬件有关。20102010劳东青劳东青1.3.1 数据库的衔接方式数据库的衔接方式客户端运用程序或运用效力器向数据库效力器恳求效客户端运用程序或运用效力器向数据库效力器恳求效力时，必需首先和数据库建立衔接。力时，必需首先和数据库建立衔接。1、ODBC数据库接口数据库接口ODBC即开放式数据库互连即开放式数据库互连Open DataBase Connectivity，是微软公司推出的一种实现运用程序和，是微软公司推出的一种实现运用程序和关系数据库之间通讯的接口规范。符合规范的数据库就可关系数据库之间通讯的接口规范。符合规范的数据

27、库就可以经过以经过SQL言语编写的命令对数据库进展操作，但只针对言语编写的命令对数据库进展操作，但只针对关系数据库。目前一切的关系数据库都符合该规范如关系数据库。目前一切的关系数据库都符合该规范如SQL Server，Oracle，Access，Excel等。等。ODBC本质上是一组数据库访问本质上是一组数据库访问API运用程序编程接运用程序编程接口，它由一组函数调用组成，中心是口，它由一组函数调用组成，中心是SQL语句，其构造语句，其构造如图如图1.8所示。所示。ODBC管理器根据注册的管理器根据注册的数据源提供的数据源提供的DB位置、位置、DB类型、类型、ODBC驱动程序驱动程序等信息，建

28、立起等信息，建立起ODBC与与详细数据库的联络。详细数据库的联络。20102010劳东青劳东青b 2OLE DB数据库接口数据库接口b OLE DB即数据库链接和嵌入对象即数据库链接和嵌入对象Object Linking and EMBedding DataBase。OLE DB是微软提出的基于是微软提出的基于COM思想且面思想且面向对象的一种技术规范，其目的是提供一种一致的数据访问接口向对象的一种技术规范，其目的是提供一种一致的数据访问接口来访问各种数据源。来访问各种数据源。b 这里所说的这里所说的“数据除了规范的关系型数据库中的数据之外，数据除了规范的关系型数据库中的数据之外，还包括邮件数

29、据、还包括邮件数据、Web上的文本或图形、目录效力上的文本或图形、目录效力Directory Services、主机系统中的文件和地理数据以及自定义业务对象等。、主机系统中的文件和地理数据以及自定义业务对象等。b OLE DB规范的中心内容就是，提供一种一样的访问接口，使得规范的中心内容就是，提供一种一样的访问接口，使得数据的运用者运用程序可以运用同样的方法访问各种数据，数据的运用者运用程序可以运用同样的方法访问各种数据，而不用思索数据的详细存储地点、格式或类型。而不用思索数据的详细存储地点、格式或类型。20102010劳东青劳东青b 3ADO数据库接口数据库接口b ADOActiveX Da

30、ta Objects是微软公司开发的基于是微软公司开发的基于COM的数据的数据库运用程序接口，经过库运用程序接口，经过ADO衔接数据库，可以灵敏地操作数据库中衔接数据库，可以灵敏地操作数据库中的数据。的数据。 图1.10 ADO访问SQL Server的接口b 运用ADO访问SQL Server数据库有两种途径：一种是经过ODBC驱动程序，另一种是经过SQL Server公用的OLE DB Provider，后者有更高的访问效率。20102010劳东青劳东青b 4ADO.NET数据库接口数据库接口b ASP.NET运用运用ADO.NET数据模型。该模型从数据模型。该模型从ADO开展而来，开展而

31、来，但它不只是对但它不只是对ADO的改良，而是采用了一种全新的技术。的改良，而是采用了一种全新的技术。主要表如今以下几个方面。主要表如今以下几个方面。b 1ADO.NET 不是采用不是采用 ActiveX 技术，而是与技术，而是与.NET框架框架严密结合的产物。严密结合的产物。b 2ADO.NET 包含对包含对 XML规范的完全支持，这对于跨规范的完全支持，这对于跨平台交换数据具有重要的意义。平台交换数据具有重要的意义。b 3ADO.NET 既能在与数据源衔接的环境下任务，又既能在与数据源衔接的环境下任务，又能在断开与数据源衔接的条件下任务。特别是后者，非常能在断开与数据源衔接的条件下任务。特

32、别是后者，非常适宜于网络运用的需求。由于在网络环境下，坚持与数据适宜于网络运用的需求。由于在网络环境下，坚持与数据源衔接，不符合网站的要求，不仅效率低，付出的代价高，源衔接，不符合网站的要求，不仅效率低，付出的代价高，而且经常会引发多个用户同时访问带来的冲突。因此而且经常会引发多个用户同时访问带来的冲突。因此ADO.NET系统集中主要精神来处理在断开与数据源衔接的系统集中主要精神来处理在断开与数据源衔接的条件下的数据处置问题。条件下的数据处置问题。20102010劳东青劳东青ADO.NET 提供了面向对象的数据库视图，并且在ADO.NET 对象中封装了许多数据库属性和关系。最重要的是，ADO.

33、NET 经过多种方式封装和隐藏了很多数据库访问的细节。用户可以完全不知道对象在与 ADO.NET 对象交互，也不用担忧数据挪动到另外一个数据库或者从另一个数据库获得数据的细节问题。图1.11所示为ADO.NET 架构总览。20102010劳东青劳东青b 5JDBC数据库接口数据库接口b 在在JDBC API中有两层接口：运用程序层和驱动程序层，中有两层接口：运用程序层和驱动程序层，前者使开发人员可以经过前者使开发人员可以经过SQL调用数据库和获得结果，后调用数据库和获得结果，后者处置与详细数据库驱动程序相关的一切通讯。者处置与详细数据库驱动程序相关的一切通讯。b 运用运用JDBC接口对数据库操

34、作有如下优点：接口对数据库操作有如下优点：b 1JDBC API与与ODBC非常类似，有利于用户了解。非常类似，有利于用户了解。b 2使编程人员从复杂的驱动器调用命令和函数中解使编程人员从复杂的驱动器调用命令和函数中解脱出来，而努力于运用程序功能的实现。脱出来，而努力于运用程序功能的实现。b 3JDBC支持不同的关系数据库，加强了程序的可移支持不同的关系数据库，加强了程序的可移植性。植性。b 运用运用JDBC的主要缺陷：访问数据记录的速度会遭到一的主要缺陷：访问数据记录的速度会遭到一定影响；此外，定影响；此外，JDBC构造中包含了不同厂家的产品，这给构造中包含了不同厂家的产品，这给数据源的更改带来了较大费事。数据源的更改带来了较大费事。20102010劳东青劳东青b 6数据库衔接池技术数据库衔接池技术b 网络环境下的数据库运用，由于用户众多，运用网络环境下的数据库运用，由于用户众多，运用传统的传统的JDBC方式进展数据库衔接，系统资源开销过方式进展数据库衔接，系统资源开销过大，这成为制约大型企业级运用