第1章_数据库系统概述2010版

1、车车 蕾蕾 北京信息科技大学北京信息科技大学信息管理学院信息管理学院数据库技术及应用数据库技术及应用石理想石理想计算机学院计算机学院办公室：办公室：1307联系方式：联系方式：1010660764材料：数据库技术及应用（材料：数据库技术及应用（access 2010）二级考试二级考试计算机技术的应用在我国各个领域发展迅速，为计算机技术的应用在我国各个领域发展迅速，为了适应知识经济和信息产业发展的需要，操作和了适应知识经济和信息产业发展的需要，操作和应用计算机已成为人们必须掌握的一种基本技能应用计算机已成为人们必须掌握的一种基本技能。许多单位部门已把掌握一定的计算机知识和应。许多单位部门已把掌握

2、一定的计算机知识和应用技能作为干部录用、职务晋升、职称评定、上用技能作为干部录用、职务晋升、职称评定、上岗资格的重要依据之一。鉴于社会的客观需求，岗资格的重要依据之一。鉴于社会的客观需求，经原国家教委批准，原国家教委考试中心于经原国家教委批准，原国家教委考试中心于1994年面向社会推出了年面向社会推出了NCRE，其目的在于以，其目的在于以考促学，向社会推广和普及计算机知识，也为用考促学，向社会推广和普及计算机知识，也为用人部门录用和考核工作人员时提供一个统一、客人部门录用和考核工作人员时提供一个统一、客观、公正的标准。观、公正的标准。二级证书二级证书证书表明持有人具有计算机基础知识和基证书表明

3、持有人具有计算机基础知识和基本应用能力，能够使用本应用能力，能够使用计算机高级语言计算机高级语言编编写程序和调试程序，可以从事计算机程序写程序和调试程序，可以从事计算机程序的编制工作、初级计算机教学培训工作以的编制工作、初级计算机教学培训工作以及计算机企业的业务和营销工作。及计算机企业的业务和营销工作。计算机二级计算机二级考试时间：考试时间：上半年上半年3月底月底(即即3月份倒数第月份倒数第一个周六一个周六)，下半年，下半年9月中旬月中旬(即即9月份倒数月份倒数第二个周六第二个周六)。系统环境：系统环境：二级各科目上机考试应用软件二级各科目上机考试应用软件为：中文专业版为：中文专业版Acces

4、s 2010版本版本计算机二级计算机二级考试形式：考试形式：全部为上机考试，总考试时间为全部为上机考试，总考试时间为120分钟，分数满分钟，分数满60分即为合格。分即为合格。少部分考点将会通报考生的具体成绩分数，大少部分考点将会通报考生的具体成绩分数，大部分考点及一般的查询方法将会通报考生的部分考点及一般的查询方法将会通报考生的等第，等第代号及含义如下：等第，等第代号及含义如下：3.0优秀优秀，即不小于，即不小于90分分;2.0良好，即不小于良好，即不小于80分但小于分但小于90分分;1.0及格，即不小于及格，即不小于60分分但小于但小于80分分;0.0不及格，即小于不及格，即小于60分。分。

5、总成绩取笔试和上机成绩中最低的一个。总总成绩取笔试和上机成绩中最低的一个。总成绩在及格及其以上者为通过考试。成绩在及格及其以上者为通过考试。计算机二级计算机二级考核内容考核内容二级定位为程序员，考核内容包括二级定位为程序员，考核内容包括公共基公共基础知识础知识和程序设计。所有科目对基础知识和程序设计。所有科目对基础知识作统一要求，使用统一的公共基础知识考作统一要求，使用统一的公共基础知识考试大纲和教程。试大纲和教程。二级公共基础知识二级公共基础知识在各科在各科笔试中的分值比重为笔试中的分值比重为30%(30分分)。程序设。程序设计部分的比重为计部分的比重为70%(70分分)，主要考查考，主要考

6、查考生对生对程序设计语言程序设计语言使用和编程调试等基本使用和编程调试等基本能力。能力。数据库技术是什么数据库技术是什么? 一门专门的计算机软件技术一门专门的计算机软件技术,主要用于数据处理主要用于数据处理.数据库技术应用情况如何数据库技术应用情况如何? 各行各业都在广泛使用各行各业都在广泛使用,和我们生活的方方面面都结合得较紧和我们生活的方方面面都结合得较紧数据库在通信行业应用如何数据库在通信行业应用如何? 在网管、在网管、 计费、客服、电子运维、移动通信网、智能网等中计费、客服、电子运维、移动通信网、智能网等中发挥着重要作用发挥着重要作用.学习目标学习目标通过本课程的学习，学员能够掌握关系

7、型数据通过本课程的学习，学员能够掌握关系型数据库的基本原理，掌握库的基本原理，掌握SQL Server数据库管理系数据库管理系统的使用和管理方法，提高数据库知识水平和统的使用和管理方法，提高数据库知识水平和数据库操作能力；具备较强的解决数据库应用数据库操作能力；具备较强的解决数据库应用领域问题的能力，为更好地完成审计任务打下领域问题的能力，为更好地完成审计任务打下坚实的基础。坚实的基础。学习方法学习方法：理论理论+实践实践第第1 1章章 数据库基础概述数据库基础概述 1.1 数据库系统概述数据库系统概述1.2 数据模型数据模型1.3 关系数据理论关系数据理论 1.4 关系数据库关系数据库1.5

8、常用数据库软件常用数据库软件1.1 数据库系统概述数据库系统概述数据密集型应用的三个特点数据密集型应用的三个特点 涉及的数据量大涉及的数据量大 数据不随程序的结束而消失数据不随程序的结束而消失 数据被多个应用程序共享数据被多个应用程序共享 1.1.1 数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展人工管理阶段人工管理阶段文件系统阶段文件系统阶段 数据库系统阶段数据库系统阶段人工管理阶段人工管理阶段特点特点 数据不保存数据不保存 应用程序管理数据应用程序管理数据 数据不共享数据不共享 数据不具有独立性数据不具有独立性文件系统阶段文件系统阶段特点：特点： 数据可以长期保存在磁盘上，也可以反复使用

9、。数据可以长期保存在磁盘上，也可以反复使用。 程序和数据之间有了一定的独立性。程序和数据之间有了一定的独立性。 文件的形式多样化，文件之间是独立的。文件的形式多样化，文件之间是独立的。 数据的存取基本上以记录为单位。数据的存取基本上以记录为单位。应用程序应用程序A1应用程序应用程序A2学生基本信息管理学生基本信息管理学生选课管理学生选课管理学生信学生信息文件息文件F1课程信课程信息文件息文件F2学生选学生选课信息课信息文件文件F3F1包括：学号、姓名、性别、出生日期、所在系、专业、所在班、特长、家庭住址。包括：学号、姓名、性别、出生日期、所在系、专业、所在班、特长、家庭住址。F2包括：课程号、

10、课程名、授课学期、学分、课程性质。包括：课程号、课程名、授课学期、学分、课程性质。F3包括：学号、包括：学号、姓名姓名、课程号、课程号、课程名课程名、修课类型、修课时间、考试成绩。、修课类型、修课时间、考试成绩。文件系统阶段文件系统阶段文件系统阶段文件系统阶段的缺陷的缺陷数据共享性差，冗余度大数据共享性差，冗余度大 不同的应用程序独立地定义和处理自己的文件，相同的数据集合不同的应用程序独立地定义和处理自己的文件，相同的数据集合在不同的应用程序中使用时，经常需要重复定义、重复存储在不同的应用程序中使用时，经常需要重复定义、重复存储 数据数据不一致不一致 相同数据的重复存储，单独管理，给数据的修改

11、和维护带来了相同数据的重复存储，单独管理，给数据的修改和维护带来了困难，容易造成数据不一致困难，容易造成数据不一致 数据独立性差数据独立性差 文件与应用程序联系紧密，当文件的结构发生改变时，必须修文件与应用程序联系紧密，当文件的结构发生改变时，必须修改应用程序，包括修改记录结构的定义和应用程序的数据处理改应用程序，包括修改记录结构的定义和应用程序的数据处理部分部分 数据结构化程度低数据结构化程度低 文件之间是孤立的，从整体上看是无结构文件之间是孤立的，从整体上看是无结构 、无联系的、无联系的应用程序1应用程序2应用程序nDBMS数据库数据库系统阶段数据库系统阶段有关学生管理的其它数据有关学生管

12、理的其它数据 学生基本情况学生基本情况 有关选课的其它数据有关选课的其它数据学生选课子系统学生管理子系统数据库管理系统（数据库管理系统（DBMS）数据库系统数据库系统 数据库中的数据不是孤立的，数据与数据库中的数据不是孤立的，数据与数据之间是相互关联的。也就是说，在数据之间是相互关联的。也就是说，在数据库中不仅要能够表示数据本身，还数据库中不仅要能够表示数据本身，还要能够表示数据与数据之间的联系。要能够表示数据与数据之间的联系。1、相互关联的数据的集合、相互关联的数据的集合 数据库中的数据被统一管理，合理组织，任何对数据的操作都由数据库管理系统DBMS完成。DBMS2、较小的数据冗余、较小的数

13、据冗余 数据独立性是数据独立性是指数据的组织和存指数据的组织和存储方法与应用程序储方法与应用程序互不依赖、彼此独互不依赖、彼此独立的特性。立的特性。3、数据具有较高的独立性、数据具有较高的独立性 数据库技术要能够保证数据库中的数据是安全、可靠的。 有效地防有效地防止数据库中止数据库中的数据被非的数据被非法使用或非法使用或非法修改法修改 数据遭数据遭到破坏时能到破坏时能立刻将数据立刻将数据完全恢复完全恢复4、保证数据的安全、可靠、保证数据的安全、可靠 保证数保证数据正确的特据正确的特性在数据库性在数据库中称之为数中称之为数据完整性。据完整性。200岁5、最大限度地保证数据的正确性、最大限度地保证

14、数据的正确性 在多个用户同时使用数据在多个用户同时使用数据库时，能够保证不产生冲突和库时，能够保证不产生冲突和矛盾，保证数据的一致性和正矛盾，保证数据的一致性和正确性。确性。6、数据可以并发使用并能同时保证数据的一致性、数据可以并发使用并能同时保证数据的一致性10张票张票订票点订票点A订票点订票点B查询查询1010-2=8查询查询10允许并发允许并发10-3=787数据不一致数据不一致87 所以数据库在允许并发的同时还要采取一所以数据库在允许并发的同时还要采取一些保障数据一致性的措施。些保障数据一致性的措施。10张票张票订票点订票点A订票点订票点B查询查询1010-2=8查询查询88-3=58

15、85失败失败5成功成功数据库管理的发展数据库管理的发展文件系统阶段的缺陷文件系统阶段的缺陷 数据间联系弱数据间联系弱 数据冗余不可避免数据冗余不可避免应用程序依赖性应用程序依赖性不支持对文件的并发访问不支持对文件的并发访问无安全控制功能无安全控制功能 难以按用户视图表示数据难以按用户视图表示数据 数据库系统数据库系统阶段阶段的优点的优点 相互关联的数据的集合相互关联的数据的集合 较少的数据冗余较少的数据冗余 程序与数据相互独立程序与数据相互独立数据可以并发使用并能同时保数据可以并发使用并能同时保证一致性证一致性保证数据的安全、可靠保证数据的安全、可靠最大限度地保证数据的正确性最大限度地保证数据

16、的正确性 数据库是相互关联的数据的集合，数据库是相互关联的数据的集合，并且它应该具有如下性质：用综合的方并且它应该具有如下性质：用综合的方法组织数据，具有较小的数据冗余，可法组织数据，具有较小的数据冗余，可供多个用户共享，具有较高的数据独立供多个用户共享，具有较高的数据独立性，具有安全控制机制，能够保证数据性，具有安全控制机制，能够保证数据的安全、可靠，允许并发地使用数据库，的安全、可靠，允许并发地使用数据库，能有效、及时地处理数据，并能保证数能有效、及时地处理数据，并能保证数据的一致性和完整性。据的一致性和完整性。291.1.2 数据库系统的组成数据库系统的组成数据库：数据库：是数据的汇集，

17、它以一定的组织形式存于存是数据的汇集，它以一定的组织形式存于存储介质上。储介质上。DBMS：是管理数据库的系统软件，它实现数据库系是管理数据库的系统软件，它实现数据库系统的各种功能。是数据库系统的核心。统的各种功能。是数据库系统的核心。DBA：负责数据库的规划、设计、协调、维护和管理负责数据库的规划、设计、协调、维护和管理等工作。等工作。数据库管理员数据库管理员：负责数据库正常运行的管理人员。负责数据库正常运行的管理人员。其工作大致包括：其工作大致包括：负责对数据库中的数据进行维护；负责对数据库中的数据进行维护；负责监视数据库的性能，并调整、改善数据库负责监视数据库的性能，并调整、改善数据库的

18、性能，提高系统的效率；的性能，提高系统的效率；继续负责数据库安全系统的管理；继续负责数据库安全系统的管理；负责数据库的备份和恢复；负责数据库的备份和恢复；在运行过程中发现问题、解决问题。在运行过程中发现问题、解决问题。 硬件操作系统DBMS应用开发工具应用系统数据库系统运行的软、硬件环境数据库系统运行的软、硬件环境硬件环境：指保证数据库系统正常运行的硬件环境：指保证数据库系统正常运行的最基本的最基本的内存、外存内存、外存等硬件环境。等硬件环境。软件环境：指数据库管理系统作为系统软软件环境：指数据库管理系统作为系统软件是建立在一定的件是建立在一定的操作系统操作系统环境上。环境上。 简单说简单说D

19、BMS就是管理数据库的系统软件，就是管理数据库的系统软件，它应该具有如下功能：它应该具有如下功能： 数据库定义功能数据库定义功能 数据库操纵功能数据库操纵功能 数据库维护功能数据库维护功能 数据库控制功能数据库控制功能数据库通信功能数据库通信功能 数据库服务功能数据库服务功能1.1.3 数据库管理系统数据库管理系统第第1章章 关系数据库基础关系数据库基础 1.1 数据库系统概述数据库系统概述1.2 数据模型数据模型1.3 关系数据库理论关系数据库理论 1.4 数据库系统结构数据库系统结构 1.2 数据模型数据模型 数据模型的概念、分类及构成数据模型的概念、分类及构成实体联系模型实体联系模型关系

20、数据模型关系数据模型 实体联系模型向关系模型的转换实体联系模型向关系模型的转换1.2.11.2.1数据模型的概念、分类及构成数据模型的概念、分类及构成概念概念三个领域三个领域数据模型的分类数据模型的分类数据模型的构成元素数据模型的构成元素模型模型 模型是对现实世界特征的模拟和抽象，它可以帮助人们描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了解现实世界。述和了解现实世界。数据模型：数据模型： 数据模型是现实世界数据特征的抽象（数据模型是现实世界数据特征的抽象（如：数据库、文件）如：数据库、文件）数据模型应满足三个条件：数据模型应满足三个条件： 能比较真实地模拟现实世界；能比较真实地模

21、拟现实世界； 容易被人们理解；容易被人们理解； 便于在计算机上实现。便于在计算机上实现。2.2.数据模型的基本概念数据模型的基本概念 概念层数据模型概念层数据模型组织层数据模型组织层数据模型1.2.11.2.1数据模型的概念、分类及构成数据模型的概念、分类及构成数据数据是人们从实际当中抽取感兴趣的事物特征或属是人们从实际当中抽取感兴趣的事物特征或属性性数据有一定的格式数据有一定的格式，例如，性别是一个汉字的字符。，例如，性别是一个汉字的字符。格式的规定是数据的语法，而数据的含义是数据的格式的规定是数据的语法，而数据的含义是数据的语义语义 数据是信息存在的一种形式，只有通过解释或处理数据是信息存

22、在的一种形式，只有通过解释或处理才能成为有用的信息。才能成为有用的信息。 通过解释、推论、归纳、分析和综合等方法，从通过解释、推论、归纳、分析和综合等方法，从数数据据所获得的有意义的内容称为所获得的有意义的内容称为信息信息。1.2.1.2 三个领域三个领域1.2.1.3 数据模型的分类数据模型的分类概念层数据模型概念层数据模型组织层数据模型组织层数据模型从数据的从数据的语义视角语义视角来抽取模型。来抽取模型。从数据的从数据的组织层次组织层次来描述数据。来描述数据。按按用户用户的观点来对数据和信息进行建模。的观点来对数据和信息进行建模。按按计算机系统计算机系统的观点对数据进行建模的观点对数据进行

23、建模。主要用在数据库的主要用在数据库的设计阶段设计阶段。主要用于主要用于DBMS的实现。的实现。与与DBMS无关无关与与DBMS有关有关数据库系统的核心和基础数据库系统的核心和基础数据特征数据特征 静态特性静态特性 包括数据的基本结构、数据间的联系和数据包括数据的基本结构、数据间的联系和数据中的约束。中的约束。 动态特征动态特征 指定义在数据上的操作及操作规则。指定义在数据上的操作及操作规则。1.2.1.4 1.2.1.4 数据模型的构成元素数据模型的构成元素 数据结构数据结构 数据操作数据操作 数据的约束条件数据的约束条件 要素之一：数据结构要素之一：数据结构数据库中的数据的组成、特性及其相

24、互间联数据库中的数据的组成、特性及其相互间联系。系。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。要素之二：数据操作要素之二：数据操作数据检索数据检索 在数据集合中提取感兴趣的内容。在数据集合中提取感兴趣的内容。 用用SELECT语句实现语句实现数据更新数据更新 变更数据库中的数据值。变更数据库中的数据值。 用用INSERT、DELETE、UPDATE 语句实现语句实现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。数据模型之三：数据完整性约束数据模型之三：数据完整性约束数据完整性约束是一组完整性规则的集合。数据完整性约束是一组完整性规则的集合。完整性规则完整

25、性规则 是数据及其联系所具有的制约和依存规则，是数据及其联系所具有的制约和依存规则，用以保证数据的正确、有效和相容，使数据用以保证数据的正确、有效和相容，使数据系统值和现实系统状态一致。系统值和现实系统状态一致。数据完整性约束数据完整性约束是对系统静态特性的描述。是对系统静态特性的描述。1.2.2 1.2.2 实体联系模型实体联系模型 实体实体 联系联系 属性属性 客观存在并可以相互区分的客观事物或抽象事件称为实体。客观存在的抽象事件授课、演出、足球赛等也是实体可以触及的客观对象学生、课程、职工等是实体实体的表示方式 在E-R图中用矩形框表示实体，把实体名写在框内，比如仓库实体可以表示为：仓库

26、身高年龄性别体重比赛时间、地点、参赛队实体所具有的某一特性。属性的表示方式属性的表示方式 在在E-R图中用椭圆框表示实体的属性，框内写图中用椭圆框表示实体的属性，框内写上属性名，并用连线连到对应实体。可以在标上属性名，并用连线连到对应实体。可以在标识属性下加下划线。识属性下加下划线。联联 系系 联系联系 指数据之间的关联集合，是客观存在的应用语义链指数据之间的关联集合，是客观存在的应用语义链 。实体内部的联系实体内部的联系 指组成实体的各属性之间的联系。指组成实体的各属性之间的联系。 如职工实体中，如职工实体中，职工号职工号和和部门经理号部门经理号之间有一种关联关系，之间有一种关联关系，即部门

27、经理号的取值受职工号取值的约束（部门经理也是即部门经理号的取值受职工号取值的约束（部门经理也是职工，也有职工号）职工，也有职工号）实体之间的联系实体之间的联系 指不同实体之间联系。指不同实体之间联系。 例如在银行贷款管理信息系统中，银行实体和法人实体之例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间就存在“贷款贷款”联系。联系。讨论讨论联系的表示方式实体之间的联系用实体之间的联系用菱形框表示，框内菱形框表示，框内写上联系名，然后写上联系名，然后用连线与相关的实用连线与相关的实体相连。体相连。联系名实体1实体2联系的类型一对一联系一对一联系(1:1)一对多联系一对多联系(1:n)多对

28、多联系多对多联系(m:n)一对一联系（实体内部的联系）一对一联系（实体内部的联系）如果实体如果实体A中的每个实例在实体中的每个实例在实体B中至多有中至多有一个（也可以没有）实例与之关联，反一个（也可以没有）实例与之关联，反之亦然，则称实体之亦然，则称实体A与实体与实体B具有一对具有一对一联系，记作：一联系，记作：1 : 1。 一对一联系的例子一对一联系的例子实体：部门和正经理实体：部门和正经理语义：语义： 一个部门只有一个正经理一个部门只有一个正经理 一个正经理只在一个部门工作一个正经理只在一个部门工作联系：命名为工作联系：命名为工作工作部门经理11一对多的联系 如果实体如果实体A与实体与实体

29、B之间存在联系，并且对之间存在联系，并且对于实体于实体A中的中的一个一个实例，实体实例，实体B中有中有多个多个实例实例与之对应；而对实体与之对应；而对实体B中的任意中的任意一个一个实例，实例，在实体在实体A中都中都只有一个只有一个实例与之对应，则称实例与之对应，则称实体实体A到实体到实体B的联系是一对多的，记为的联系是一对多的，记为1 : n 。工作仓库职工1n一对多联系的例子一对多联系的例子实体：仓库和职工实体：仓库和职工语义：语义： 一一个仓库可以有个仓库可以有多多名职工名职工 一一个职工只能在个职工只能在一一个仓库工个仓库工作作联系：命名为工作。联系：命名为工作。 如果实体如果实体A与实

30、体与实体B之间存在联系，并且之间存在联系，并且对于实体对于实体A中的一个实例，实体中的一个实例，实体B中有多个实中有多个实例与之对应；而对实体例与之对应；而对实体B中的一个实例，在中的一个实例，在实体实体A中也有多个实例与之对应，则称实体中也有多个实例与之对应，则称实体A到实体到实体B的联系是多对多的，记为的联系是多对多的，记为m : n 。多对多的联系多对多的联系学生课程选课mn多对多的联系的例子多对多的联系的例子实体：学生和课程实体：学生和课程语义：语义： 一一个学生可以修个学生可以修多多门课程门课程 一一门课程可以被门课程可以被多多个学生修。个学生修。联系：命名为选课。联系：命名为选课。

31、1.2.3关系数据模型关系数据模型 最常用的组织层数据模型有四种：最常用的组织层数据模型有四种： 层次模型层次模型 网状模型网状模型 关系模型关系模型 面向对象模型面向对象模型 1.2.3.1 关系模型的数据结构关系模型的数据结构 把数据看成是把数据看成是二维表二维表中的元素，而这个中的元素，而这个二二维表维表就是关系就是关系 用关系（表格数据）表示实体和实体之间用关系（表格数据）表示实体和实体之间联系的模型称为关系数据模型联系的模型称为关系数据模型示例：图示例：图1-12关系模型中的基本术语关系模型中的基本术语 关系关系 ：关系就是二维表。并满足如下性质：关系就是二维表。并满足如下性质： 关

32、系表中的每一列都是不可再分的基本属性；关系表中的每一列都是不可再分的基本属性； 表中各属性不能重名；表中各属性不能重名； 表中的行、列次序并不重要。表中的行、列次序并不重要。元组：元组：表中的每一行称作是一个元组，它相当于一个记录值。表中的每一行称作是一个元组，它相当于一个记录值。属性属性 ：表中的每一列是一个属性值集，列可以命名，称为属表中的每一列是一个属性值集，列可以命名，称为属性名。性名。关系模型中的基本术语（续）关系模型中的基本术语（续）候选关键字：候选关键字： 如果一个属性集的值能唯一确定一个关系的元组而又不含如果一个属性集的值能唯一确定一个关系的元组而又不含有多余的属性，则该属性集

33、为候选关键字。有多余的属性，则该属性集为候选关键字。 简言之：能够简言之：能够唯一唯一地确定地确定一个一个元组的元组的最小属性集最小属性集。主关键字（主关键字（Primary key）： 有时一个关系中有多个候选关键字，则可以选择一个为主有时一个关系中有多个候选关键字，则可以选择一个为主关键字。关键字。 每个关系都有每个关系都有一个并且只有一个一个并且只有一个主关键字主关键字域域 ： 属性的取值范围属性的取值范围 。 如，如，性别只能是性别只能是男男和和女女两个值两个值。关系模型中的基本术语（续）关系模型中的基本术语（续）主属性：所有组成候选关键字的属性主属性：所有组成候选关键字的属性非主属性

34、：除主属性之外的其他属性非主属性：除主属性之外的其他属性关系模式：关系模式是关系的关系模式：关系模式是关系的“型型”或元或元组的结构共性的描述。关系模式实际上对组的结构共性的描述。关系模式实际上对应关系表的应关系表的表头表头。外部关键字外部关键字参照关系和被参照关系参照关系和被参照关系1.2.3.2 1.2.3.2 关系模型的数据操作关系模型的数据操作 主要包括：主要包括：查询、插入、删除和修改数据查询、插入、删除和修改数据。数据操作是数据操作是基于集合的操作，基于集合的操作，操作对象操作对象和和操作结果操作结果都都是集合（或是集合（或关系关系）。）。只需要指出只需要指出 “ “需要什么需要什

35、么”，而不必详细说明，而不必详细说明“怎样怎样干干” ” 。 1.2.3.3 1.2.3.3 关系模型的数据完整性约束关系模型的数据完整性约束 数据完整性数据完整性是指数据库中存储的数据是有意义的或正是指数据库中存储的数据是有意义的或正确的确的。主要包括三大类：主要包括三大类： 实体完整性实体完整性 参照完整性（引用完整性）参照完整性（引用完整性） 用户定义的完整性（域完整性，语义完整性）用户定义的完整性（域完整性，语义完整性）1 1、实体完整性规则、实体完整性规则实体完整性的目的是要保证关系中实体完整性的目的是要保证关系中的每个元组都是可识别和唯一的。的每个元组都是可识别和唯一的。实体完整性

36、规则的具体内容是：若实体完整性规则的具体内容是：若属性属性A是基本关系是基本关系R的主属性，则的主属性，则属性属性A不能取空值。不能取空值。2 2、参照完整性规则、参照完整性规则参照完整性规则定义了外部关键字与主关键字参照完整性规则定义了外部关键字与主关键字之间的参照规则。之间的参照规则。参照完整性规则的内容是：如果属性（或属性参照完整性规则的内容是：如果属性（或属性组）组）F是关系是关系R的外部关键字，它与关系的外部关键字，它与关系S的主的主关键字关键字K相对应，则对于关系相对应，则对于关系R中每个元组在属中每个元组在属性（或属性组）性（或属性组）F上的值必须为：上的值必须为： 或者取空值（

37、或者取空值（F的每个属性均为空值）；的每个属性均为空值）； 或者等于或者等于S中某个元组的主关键字的值。中某个元组的主关键字的值。3 3、用户定义的完整性规则、用户定义的完整性规则 按应用语义，属性数据有按应用语义，属性数据有： 类型与长度限制类型与长度限制：方便计算机操作：方便计算机操作 取值范围限制取值范围限制：防止属性值与应用语：防止属性值与应用语义矛盾义矛盾语义许可取值范围约束例：成绩取成绩取n0 . 100,n优、良、中、及格、不及格优、良、中、及格、不及格 日期日期n入学日期入学日期 毕业日期毕业日期1.2.4 实体联系模型向关系模型的转换实体联系模型向关系模型的转换要解决的问题要

38、解决的问题 如何将实体以及实体间的联系转换为关系模式；如何将实体以及实体间的联系转换为关系模式； 如何确定这些关系模式的属性和关键字。如何确定这些关系模式的属性和关键字。转换目的转换目的从概念层结构向组织层转换从概念层结构向组织层转换转换规则转换规则例例1 1：1联系联系转换一转换一联系与部门实体对应的关系模式合并联系与部门实体对应的关系模式合并部门表（部门表（部门号部门号，部门名，部门名，经理号，经理号）主关键字：部门号主关键字：部门号外关键字：经理号外关键字：经理号经理表（经理表（经理号经理号，经理名，电话），经理名，电话）管理管理部门部门经理经理部门号部门号部门名部门名电话电话经理名经理

39、名经理号经理号11例例1 1：1联系联系转换二转换二联系与经理实体对应的关系模式合并联系与经理实体对应的关系模式合并部门表（部门表（部门号部门号，部门名），部门名）经理表（经理表（经理号经理号，部门号部门号，经理名，电话），经理名，电话）主关键字：经理号主关键字：经理号外关键字：部门号外关键字：部门号管理管理部门部门经理经理部门号部门号部门名部门名电话电话经理名经理名经理号经理号11例例1 1：1联系联系转换三转换三联系转换为一个独立的关系模式联系转换为一个独立的关系模式部门表（部门表（部门号部门号，部门名），部门名）经理表（经理表（经理号经理号，经理名，电话），经理名，电话）部门部门经理表（

40、经理表（经理号经理号，部门号部门号）候选关键字（候选关键字（2个）：经理号和部门个）：经理号和部门号号外关键字（外关键字（2个）：经理号和部门号个）：经理号和部门号注：转换三不推荐使用。注：转换三不推荐使用。管理管理部门部门经理经理部门号部门号部门名部门名电话电话经理名经理名经理号经理号11例例2 1：n联系联系转换一转换一联系与职工实体对应的关系模式合并联系与职工实体对应的关系模式合并部门表（部门表（部门号部门号，部门名），部门名）职工表（职工表（职工号职工号，部门号部门号，职工名，工资），职工名，工资）主关键字：职工号主关键字：职工号外关键字：部门号外关键字：部门号部门部门职工职工部门号部

41、门号部门名部门名工资工资职工名职工名职工号职工号管理管理1n例例2 1：n联系联系转换二转换二联系转换为一个独立的关系模式联系转换为一个独立的关系模式部门表（部门表（部门号部门号，部门名），部门名）职工表（职工表（职工号职工号，职工名，工资），职工名，工资）部门部门职工表（部门号，职工表（部门号，职工号职工号）主关键字：职工号主关键字：职工号外关键字（外关键字（2个）：部门号和职工号个）：部门号和职工号注：转换二不常用。注：转换二不常用。部门部门职工职工部门号部门号部门名部门名工资工资职工名职工名职工号职工号管理管理1n例例2 m：n联系联系联系转换为一个独立的关系模式联系转换为一个独立的关系

42、模式教师表教师表( (教师号教师号，教师名，职称，教师名，职称) )课程表课程表( (课程号课程号，课程名，学分，课程名，学分) )授课表授课表( (教师号，课程号教师号，课程号，授课时，授课时数数) )主关键字（主关键字（1 1个）个）：( (教师号，课程教师号，课程号号) )外关键字（外关键字（2 2个）：教师号和课程个）：教师号和课程号号教师教师课程课程教师号教师号教师名教师名学分学分课程名课程名课程号课程号授课授课授课时数授课时数职称职称mn86第第1章章 数据库基础概述数据库基础概述 1.1 数据库系统概述数据库系统概述1.2 数据模型数据模型1.3 关系数据理论关系数据理论 1.4

43、 数据库系统结构数据库系统结构 1.3 关系数据理论关系数据理论 问题的提出问题的提出 规范化规范化1. 问题的提出问题的提出 表 14 贷款A关系实例n数据冗余问题 n数据更新问题 n数据插入问题 n数据删除问题 1.3.2规范化规范化1.3.2.1 函数依赖及相关术语函数依赖及相关术语函数依赖函数依赖非平凡的函数依赖非平凡的函数依赖决定因素决定因素完全函数依赖完全函数依赖部分函数依赖部分函数依赖传递函数依赖传递函数依赖（1）函数依赖）函数依赖Y=f(X)函数Y=sin(X)Y=X+1Y=X2+2X+1省=f(城市)姓名=f(学号)（1）函数依赖）函数依赖Y=f(X)给定一个给定一个X值，就

44、会有一个值，就会有一个Y值和它对应，值和它对应，称称X函数决定函数决定Y，或，或Y函数依赖于函数依赖于X。表示为：表示为： X Y（1）函数依赖）函数依赖例：对仓库关系例：对仓库关系 仓库仓库( (仓库号仓库号, ,城市城市, ,面积面积) )有函数依赖：有函数依赖：仓库号城市（城市函数依赖于仓库号）仓库号面积（面积函数依赖于仓库号）（2）非平凡的函数依赖）非平凡的函数依赖概念见书概念见书例如：例如： R（A，B，C） A C属于属于 函数依赖函数依赖 （A，C） C属于属于 函数依赖函数依赖 函数依赖：（法人代码，银行代码，贷款函数依赖：（法人代码，银行代码，贷款日期）日期）贷款金额为非平凡

45、函数依赖。贷款金额为非平凡函数依赖。非平凡非平凡 平凡平凡（2）非平凡的函数依赖）非平凡的函数依赖例如：例如： 学生（学号，姓名，年龄）学生（学号，姓名，年龄） (学号，姓名学号，姓名)姓名姓名 函数依赖函数依赖 学号学号姓名姓名 函数依赖函数依赖平凡平凡非平凡非平凡（3）决定因素）决定因素概念见书概念见书例如：例如： 学号学号姓名姓名 为决定因素为决定因素学号学号（4）完全、部分函数依赖）完全、部分函数依赖概念见书概念见书例如：例如： 如果在关系模式如果在关系模式R（A,B,C）中）中 存在（存在（A，B） C，B C， 则（则（ A，B） C 为为 函数依赖函数依赖 如果在关系模式如果在关

46、系模式R（A,B,C）中）中 存在（存在（A，B） C 但不存在但不存在B C和和A C 则（则（ A，B） C 为为 函数依赖函数依赖 部分部分完全完全（5）传递函数依赖）传递函数依赖概念见书概念见书例如：例如： 如果在关系模式如果在关系模式R（A,B,C）中）中 存在存在 A C 且存在且存在 A B，B C 则则 A C 为为 函数依赖函数依赖传递传递练习练习关系模式关系模式 学生（学号，姓名，所在系，系主任）中学生（学号，姓名，所在系，系主任）中 学号学号姓名姓名 学号学号所在系所在系 学号学号系主任系主任2. 解决问题的办法解决问题的办法模式分解模式分解 模式分解即把一个关系模式分解

47、成两个或多个关系模模式分解即把一个关系模式分解成两个或多个关系模式，在分解的过程中消除那些式，在分解的过程中消除那些“不良不良”的属性依赖关的属性依赖关系，从而获得好的关系模式。系，从而获得好的关系模式。 分解过程中不能破坏原来的应用语义分解过程中不能破坏原来的应用语义 所谓属性依赖关系是指：模式中的某个属性的值可以所谓属性依赖关系是指：模式中的某个属性的值可以由模式中其他属性惟一确定。由模式中其他属性惟一确定。分解过程：消除部分依赖和传递依赖分解过程：消除部分依赖和传递依赖。规范化的关系规范化的关系 第一范式（第一范式（1NF）第二范式（第二范式（2NF）第三范式（第三范式（3NF）判断范式

48、之前首先要确定判断范式之前首先要确定主关键字主关键字是什么？是什么？第一范式（第一范式（1NF）不包含重复组的关系（即不包含非原子项的属性）即不包含重复组的关系（即不包含非原子项的属性）即为第一范式。我们前边所列出的所有表都属于第一范为第一范式。我们前边所列出的所有表都属于第一范式。式。第二范式（第二范式（2NF）若若1NF表中每个非主属性都表中每个非主属性都完全依赖完全依赖于主关键字，则于主关键字，则属于第二范式。属于第二范式。第二范式（第二范式（2NF）例如：例如： 已知关系模式已知关系模式 R（A，B，C） 则此关系模式至少满足？则此关系模式至少满足？NF1第二范式（第二范式（2NF）例

49、如：例如： 已知关系模式已知关系模式 R（A，B，C） 若不存在若不存在A C 且且 B C 则此关系模式至少满足？则此关系模式至少满足？NF2第二范式（第二范式（2NF）例如：例如： 已知关系模式已知关系模式 R（A，B，C） 若存在若存在A C 或或 B C 则此关系模式一定满足？则此关系模式一定满足？NF1第二范式（第二范式（2NF）例如：例如： 已知关系模式已知关系模式 R（A，B，C） 则此关系模式至少满足？则此关系模式至少满足？NF2特殊情况特殊情况第二范式（第二范式（2NF）判断关系模式是否满足判断关系模式是否满足2NF的方法？的方法？ 主关键字为单个属性时：一定为主关键字为单个

50、属性时：一定为2NF 主关键字为多个属性时：如果存在构成主关键主关键字为多个属性时：如果存在构成主关键字属性组的真子集决定非主属性，则不为字属性组的真子集决定非主属性，则不为2NF；否则为否则为2NF。第三范式（第三范式（3NF）若若2NF表中所有表中所有非主属性都不传递依赖于主关非主属性都不传递依赖于主关键字键字，则属于第三范式。，则属于第三范式。一般将第三范式关系就称为规范化的关系一般将第三范式关系就称为规范化的关系 。第三范式（第三范式（3NF）例如：例如： 已知关系模式已知关系模式 R（A，B，C）中）中 存在存在B C 或或C B 则此关系模式一定满足？则此关系模式一定满足？NF2第

51、三范式（第三范式（3NF）例如：例如： 已知关系模式已知关系模式 R（A，B，C）中）中 不存在不存在B C 且不存在且不存在C B 则此关系模式一定满足？则此关系模式一定满足？NF3第三范式（第三范式（3NF）例如：例如： 已知关系模式已知关系模式 R（A，B，C） 则此关系模式一定满足？则此关系模式一定满足？NF3特殊情况特殊情况第三范式（第三范式（3NF）如果一个关系模式满足如果一个关系模式满足2NF，判断关系模式是否满足，判断关系模式是否满足3NF的根本是判断的根本是判断非主属性之间是否有函数依赖非主属性之间是否有函数依赖。若。若有，则不满足有，则不满足3NF；若无，则满足；若无，则满

52、足3NF。如果一个关系模式满足如果一个关系模式满足2NF，并且它最多，并且它最多只有一个非只有一个非主属性主属性，则一定满足，则一定满足 NF。如果一个关系模式满足如果一个关系模式满足1NF，并且没有非主属性，则，并且没有非主属性，则一定满足一定满足 NF331.4 数据库系统结构数据库系统结构 数据库系统的内部体系结构数据库系统的内部体系结构 数据库系统的外部体系结构数据库系统的外部体系结构 1.4.1 1.4.1 数据库系统的内部体系结构数据库系统的内部体系结构 模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述仅仅涉及型的描述，不涉及具体的值。仅仅涉

53、及型的描述，不涉及具体的值。模式的一个具体值称为模式的一个实例。模式的一个具体值称为模式的一个实例。模式是相对稳定的，实例是相对变动的。模式是相对稳定的，实例是相对变动的。数据模式描述某一类事物的结构、属性、类型和约束，实质上数据模式描述某一类事物的结构、属性、类型和约束，实质上是用数据模型对一类事物的模拟，而实例是反映某类事物的某是用数据模型对一类事物的模拟，而实例是反映某类事物的某一时刻的当前状态。一时刻的当前状态。1.4.1 数据库系统的三级模式两级映像数据库系统的三级模式两级映像模式（概念模式）模式（概念模式） 也称为逻辑模式，是数据库中全体数据的也称为逻辑模式，是数据库中全体数据的逻

54、辑结构和特征的描述，是所有用户的公逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据描述。共数据描述。 是数据库系统结构的中间层是数据库系统结构的中间层 用模式定义语言表达。例，对关系数据库，用模式定义语言表达。例，对关系数据库，定义：表头结构、属性取值范围、定义：表头结构、属性取值范围、。外模式（用户模式、子模式）外模式（用户模式、子模式） 用户对现实系统中感兴趣整体的局部数据结构用户对现实系统中感兴趣整体的局部数据结构的描述。的描述。 是是DB整体数据结构的子集或局部重构。整体数据结构的子集或局部重构。 用外模式定义语言表达。例，对用外模式定义语言表达。例，对RDB，定义视，定义视图结构。图结构。是保证数据库安全的一个措施是保证数据库安全的一个措施。 内模式（存储模式）内模式（存储模式） 数据的内存结构描述（数据的组织与存储）。数据的内存结构描述（数据的组织与存储）。 用数据库、索引定义语言描述。例，对用数据库、索引定义语言描述。例，对RDB，定义数据文件的位置、索引的依据等。定义数据文件的位置、索引的依据等。 3. 数据库的二级模式映象功能与数据