第一章数据库概论

1、主讲：刘兰芳主讲：刘兰芳教材及参考书教材及参考书&课时：课时：68 &教材教材 n刘瑞新，汪远征：Visual FoxPro程序设计教程(第第二二版版) n 机械工业出版社，2005 nJeffrey.D.Ullman, Jennifer Widom， n A First Course in Database Systems, Pretice Hall, 1997 n Dept. Of Computer Science Stanford University n平时成绩（作业、综合练习、上机实验）： 10% n期中考试：15% n上机考试：15%n期末考试：60%考评成绩考评成绩v& 听课 n

2、 （启发式、讨论式） n& 读书 n （预习、复习） n& 报告 n （综合练习、上机实验）学习方式学习方式 第1章 Visual FoxPro 6.0概述1.1 1.1 数据库概述数据库概述（1）信息信息 就是客观世界在人们头脑中的反映。按就是客观世界在人们头脑中的反映。按其存在形式的不同，可以分为现实世界、观念世界和数其存在形式的不同，可以分为现实世界、观念世界和数据世界三种。据世界三种。（2）数据数据 就是数据化后的信息，它是一种物理符就是数据化后的信息，它是一种物理符号序列，泛指一切可以被计算机处理的符号及符号组合，号序列，泛指一切可以被计算机处理的符号及符号组合，是信息的一种量化表示

3、。是信息的一种量化表示。例如：数字、字母、文字、图形、声音、动画、影像等例如：数字、字母、文字、图形、声音、动画、影像等（3）数据处理数据处理 是对数据的加工和整理，将数据转是对数据的加工和整理，将数据转换为有用信息。换为有用信息。例如：出生日期例如：出生日期年龄年龄退休日期退休日期数据库技术发展回顾数据库技术发展回顾经历了经历了三代演变三代演变 层次层次/网状系统、关系系统、新一代数据库系统家族网状系统、关系系统、新一代数据库系统家族 造就了三位图灵奖造就了三位图灵奖turing award得主得主 C.W.Bachman、E.F.Codd和和James Gray 发展了一门计算机基础学科发

4、展了一门计算机基础学科 以数据模型和以数据模型和DBMS核心技术为主，内容丰富、领域宽广核心技术为主，内容丰富、领域宽广 形成了一个巨大的软件产业形成了一个巨大的软件产业 DBMS及其相关工具产品、应用解决方案及其相关工具产品、应用解决方案 E.F.CoddJim GrayC.W.Bachman三位图灵奖得主三位图灵奖得主n1960年为通用电气制造了世界上第一个网状数据库系统IDS n积极推动与促成了数据库标准的制定：DBTG报告 n在数据库技术的产生、发展与推广应用方面都发挥了巨大的作用 n由于他在数据库方面的杰出成就1973获图灵奖n1983年成立自己的公司 n Bachman Infor

5、mation SystemCharles.W.BachmanCharles.W.Bachman网状数据库之父网状数据库之父n原是英国人，1923生于英格兰中部波特兰 n 第二次世界大战时应征入伍，在皇家空军服役。1942-1945年间任机长，参与了许多惊心动魄的空战。 n英国牛津大学数学专业理学士及硕士学位，毕业后到IBM公司工作从事操作系统和自动机理论研究 n年近40重返密歇根大学进修计算机与通信专业，1963年获得硕士学位，1965年又获得博士学位。 n60年代后期开始数据库研究, 1970年E.F.Codd 博士提出关系模型概念(CACM,Vol.13, Vol.6, 1970 ) n1

6、981年获图灵奖，84年从IBM公司退休 n还创办了一个研究所：关系研究所（The Relational Institute）和一个公司：Codd & Associations，进行关系数据库产品的研发、销售、咨询等业务Edgar F.Edgar F.CoddCodd 博士博士关系数据库之父美国工程院院士关系数据库之父美国工程院院士n1944年生，美国加州大学伯克利分校 n 计算机科学系博士。 n先后在贝尔实验室、IBM、Tandem、DEC等公司工作，研究方向转向数据库领域。 n由于他在数据库和事务处理研究方面的元创性贡献以及在将研究原型转化为商业产品的系统实现方面的技术领袖地位，1998年

7、获奖(时任微软研究员)James GrayJames Gray数据库技术和事务处理专家（1）人工管理阶段）人工管理阶段（2） 文件系统阶段文件系统阶段 （3）数据库系统阶段）数据库系统阶段人工管理人工管理n时期 n40年代中-50年代中 n产生的背景 n应用需求科学计算n硬件水平无直接存取存储设备 n软件水平没有操作系统n处理方式批处理特点 n数据的管理者：应用程序，数据不保存。 n数据面向的对象：某一应用程序 n数据的共享程度：无共享、冗余度极大 n数据的独立性：不独立，完全依赖于程序 n数据的结构化：无结构 n数据控制能力：应用程序自己控制人工管理人工管理( (续续) )n n n n n

8、 n n 应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集n.应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系( (人工管理人工管理) )n时期 n50年代末-60年代中 n产生的背景 n应用需求科学计算、管理n硬件水平磁盘、磁鼓n软件水平有文件系统n处理方式联机实时处理、批处理文件系统文件系统 特点特点 数据的管理者：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 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 数据控制能力：应用程序自己控制文件系统文件系统(

9、 (续续) )应用程序应用程序文件文件应用程序应用程序文件文件2应用程序应用程序文件文件n存取存取方法方法.应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系( (文件系统文件系统) )n时期 n60年代末以来 n产生的背景 n应用背景大规模管理n硬件背景大容量磁盘n软件背景有数据库管理系统n处理方式联机实时处理，分布处理，批处理 数据库系统数据库系统n特点 n数据的管理者：DBMS n数据面向的对象：现实世界n数据的共享程度：共享性高n数据的独立性：高度的物理独立性和一定的 n 逻辑独立性n数据的结构化：整体结构化 n数据控制能力：由DBMS统一管理和控制数据库系统数据库系统( (续续) )D

10、BMS应用程序1应用程序2数据库应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系( (数据库系统数据库系统) )（DBDataBase）是存储在计算机上的结构化相是存储在计算机上的结构化相关数据的集合。关数据的集合。 （1 1）相互关联的数据的集合）相互关联的数据的集合（2 2）用综合的方法组织数据）用综合的方法组织数据（3 3）低冗余与数据共享）低冗余与数据共享（4 4）数据具有较高的独立性）数据具有较高的独立性（5 5）保证数据的安全、可靠）保证数据的安全、可靠（6 6）最大限度地保证数据的正确性）最大限度地保证数据的正确性（7 7）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

11、用并能同时保证数据的一致性(DBMS)就是对数据库中的数据资源就是对数据库中的数据资源进行管理，并使之能为多个用户共享，同时还能保证数据进行管理，并使之能为多个用户共享，同时还能保证数据的安全性、可靠性、完整性、一致性，还要保证数据的高的安全性、可靠性、完整性、一致性，还要保证数据的高度独立性。度独立性。是数据库系统的核心。是数据库系统的核心。数据库管理系统数据库管理系统具备的功能具备的功能：（1 1）数据库定义功能）数据库定义功能（2 2）数据库操作功能）数据库操作功能（3 3）数据库查询功能）数据库查询功能（4 4）数据库控制功能）数据库控制功能（5 5）数据库通信功能）数据库通信功能(D

12、BAS)就是利用数据库系统资源开就是利用数据库系统资源开发的面向某一类实际应用的应用软件。发的面向某一类实际应用的应用软件。l使用数据库管理系统开发的应用程序。使用数据库管理系统开发的应用程序。l例例 ： 财务管理系统、人事管理系统、学生管理系统财务管理系统、人事管理系统、学生管理系统数据库系统数据库系统就是基于数据库的计算机应用系统。就是基于数据库的计算机应用系统。数据库系统数据库系统包括的内容包括的内容：（1 1）以数据为主体的数据库）以数据为主体的数据库（2 2）管理数据库的系统软件）管理数据库的系统软件DBMSDBMS（3 3）支持数据库系统的计算机硬件环境和操作系统环境支持数据库系统

13、的计算机硬件环境和操作系统环境（4 4）管理和使用数据库系统的人员，即用户和数据库管理员）管理和使用数据库系统的人员，即用户和数据库管理员（5 5）方便使用和管理系统的各种技术说明书和使用说明书）方便使用和管理系统的各种技术说明书和使用说明书 1.2 1.2 数据模型数据模型1实体实体是客观事物存在并可相互区分的事物，是客观事物存在并可相互区分的事物，对应于数据库中的记录。对应于数据库中的记录。2实体集实体集即若干具有相互关系的实体的集合。即若干具有相互关系的实体的集合。对应于数据库文件。对应于数据库文件。3属性属性实体所具有的某一方面的特性，对应实体所具有的某一方面的特性，对应于数据库中的字

14、段。于数据库中的字段。4联系联系实体之间的对应关系，反映了现实事实体之间的对应关系，反映了现实事物之间的相互联系。物之间的相互联系。 实体的描述实体的描述: : 1 1）关系关系 是元组的集合。是元组的集合。 2 2）关系的模式关系的模式 关系名（属性关系名（属性1,1,属性属性2,2,） 例如：学生（学号，姓名，例如：学生（学号，姓名，）3 3）实体实体（行（行元组元组记录）记录）4 4）属性属性 实体的特性（列实体的特性（列字段）字段） 例如：学号、姓名、性别等。例如：学号、姓名、性别等。5 5）实体集实体集 同类型实体的集合同类型实体的集合 （表）（表）6 6）域域 字段的取值范围字段的

15、取值范围 例如：性别只能是男或女例如：性别只能是男或女 ， 年龄在年龄在0100之间之间 等。等。7 7）关键字关键字 唯一识别实体的属性唯一识别实体的属性 例如：学生的学号，职工的职工号。例如：学生的学号，职工的职工号。8 8）外部关键字外部关键字 与外部表连接的非主关键字与外部表连接的非主关键字 例如成绩表的学号。例如成绩表的学号。 包括：包括： 1:1 1:n n:m 1:1 实体集实体集A A中的每一个实体，在实体集中的每一个实体，在实体集B B中都有中都有唯一的一个实体与之联系，则称实体集唯一的一个实体与之联系，则称实体集A A与实体集与实体集B B具有一具有一对一的联系。对一的联系

16、。例例 班级班级: :班长班长 1:n 对于实体集对于实体集A A中的每一个实体，在实体集中的每一个实体，在实体集B B中都有中都有n(n0)n(n0)个实体与之联系，反之，对于实体集个实体与之联系，反之，对于实体集B B中的中的每一个实体，在实体集每一个实体，在实体集A A中至多只有一个实体与之联系，中至多只有一个实体与之联系，则称实体集则称实体集A A与实体集与实体集B B具有一对多的联系。具有一对多的联系。 例例 学生学生: :成绩成绩3. n:m 对于实体集对于实体集A A中的每一个实体，在实体中的每一个实体，在实体集集B B中都有中都有n(n0)n(n0)个实体与之联系，反之，对于实

17、体个实体与之联系，反之，对于实体集集B B中的每一个实体，在实体集中的每一个实体，在实体集A A中也有中也有m(m0)m(m0)个实个实体与之联系，则称实体集体与之联系，则称实体集A A与实体集与实体集B B具有多对多的具有多对多的联系。联系。 例例 学生学生: :教师教师1 1、数据模型、数据模型是对现实世界进行抽象的工具，是对现实世界进行抽象的工具， 反映数据及数据之间的联系反映数据及数据之间的联系2 2、数据库系统的三级模式结构：、数据库系统的三级模式结构： 外模式外模式 模式模式 内模式内模式 （子模式）（子模式） （概念模式、逻辑模式）（概念模式、逻辑模式） （存储模式）（存储模式）

18、 现实世界现实世界 信息世界信息世界 机器世界机器世界 实体集实体集 关系关系 二维表二维表 实体实体 元组元组 记录记录 特性特性 属性属性 字段字段层次模型层次模型是用树型结构来表示数据之间的联系。是用树型结构来表示数据之间的联系。R1R21R22R31R32R33层次模型示例层次模型示例特点特点：（1 1）有且仅有一个结点）有且仅有一个结点无父结点，这个结点即无父结点，这个结点即为树的根；为树的根；（2 2）其它结点有且仅有）其它结点有且仅有一个结点。一个结点。3 3、数据模型表现类型、数据模型表现类型 层次模型层次模型( (树树) ) 、网状模型、网状模型(网网) ) 、关系模型、关系

19、模型(二维表二维表) ) 。网状模型网状模型是用网络结构来表示数据之间的联系，可以表是用网络结构来表示数据之间的联系，可以表示示多对多多对多的联系的联系。R1R2R5R4R3R6R7网络模型示例网络模型示例特点：特点：（1 1）可以有一个以上的）可以有一个以上的结点无父结点；结点无父结点；（2 2）至少有一个子结点）至少有一个子结点有一个以上的父结点；有一个以上的父结点；（3 3）在两个结点之间有）在两个结点之间有两个或两个以上的联系。两个或两个以上的联系。关系模型关系模型是把数据结构看成一个二维表，每个二维表就是把数据结构看成一个二维表，每个二维表就是一个关系，关系模型是由若干个二维表格组成

20、的集合。是一个关系，关系模型是由若干个二维表格组成的集合。特点特点：（1 1）表格中的每一列都是不可再分的基本属性；）表格中的每一列都是不可再分的基本属性；（2 2）各列被指定一个相异的名字；）各列被指定一个相异的名字；（3 3）各行不允许重复；）各行不允许重复；（4 4）行、列的次序无关。）行、列的次序无关。关系模型关系模型示例示例如下表：如下表：学学 号号 姓姓 名名 性性 别别 班班 级级 家家 庭庭 住住 址址 联联 系系 电电 话话 9 99 90 01 10 03 30 01 1 刘刘 中中 雨雨 女女 注注 会会 北北 京京 东东 城城 6 63 39 95 56 66 65 5

21、5 5 9 99 90 01 10 03 30 02 2 林林 天天 力力 男男 注注 会会 北北 京京 崇崇 文文 6 67 71 11 17 73 37 78 8 9 99 90 01 10 03 30 03 3 王王 平平 男男 注注 会会 北北 京京 丰丰 台台 6 63 37 72 28 89 91 12 2 9 99 90 01 10 03 30 04 4 章章 闻闻 天天 男男 注注 会会 北北 京京 朝朝 阳阳 6 67 73 39 91 13 35 56 6 9 99 90 02 20 02 20 01 1 闻闻 书书 敏敏 女女 金金 融融 北北 京京 怀怀 柔柔 8 89

22、 93 35 56 63 32 21 1 9 99 90 02 20 02 20 02 2 于于 小小 丽丽 女女 金金 融融 北北 京京 宣宣 武武 6 62 23 36 67 78 83 35 5 1.3 1.3 关系数据库关系数据库 1、关系模型关系模型用二维表表示实体及实体之间的联系用二维表表示实体及实体之间的联系的数据模型。的数据模型。 2、关系关系（二维表）的特点（二维表）的特点（判断判断） 属性不可分割属性不可分割行不重复行不重复列不可重复列不可重复行列顺序可以变行列顺序可以变3、关系模型实例关系模型实例： 学生表、成绩表、班级表及其之间的联系。学生表、成绩表、班级表及其之间的联

23、系。4 4、关系模型的约束关系模型的约束 ：1 1）实体完整性：行不重复，通过设置）实体完整性：行不重复，通过设置主键主键保证保证2 2）参照完整性：表之间数据的一致性）参照完整性：表之间数据的一致性3 3）用户自定义的完整性（域完整性）：数据的有效性。）用户自定义的完整性（域完整性）：数据的有效性。5 5、关系模型按应用层次关系模型按应用层次分为：分为： 概念数据模型（面向现实世界）概念数据模型（面向现实世界） 逻辑数据模型（面向数据库）逻辑数据模型（面向数据库） 物理数据模型（面向计算机）物理数据模型（面向计算机） 数据完整性数据完整性是指数据库中数据的正确性和一致性是指数据库中数据的正确

24、性和一致性（相容性），数据完整性用来防止数据库中存在不合法（相容性），数据完整性用来防止数据库中存在不合法的数据，防止错误的数据进入数据库。的数据，防止错误的数据进入数据库。三类完整性三类完整性：实体完整性、域完整性和参照完整性。：实体完整性、域完整性和参照完整性。包括两级包括两级：字段的数据完整性和记录的数据完整性。：字段的数据完整性和记录的数据完整性。字段的数据完整性是指输入到字段中的数据的类型或值字段的数据完整性是指输入到字段中的数据的类型或值必须符合某个特定的要求。字段的有效性规则必须符合某个特定的要求。字段的有效性规则 即用以即用以实施字段的数据完整性。实施字段的数据完整性。 记录的

25、数据完整性是指为记录赋于数据完整性规则。记录的数据完整性是指为记录赋于数据完整性规则。记录的数据完整性通过记录的有效性规则加以实施。记录的数据完整性通过记录的有效性规则加以实施。 1.实体完整性实体完整性数据库表的每一行都有一个唯一的标识。数据库表的每一行都有一个唯一的标识。实体完整性规则实体完整性规则指表中的每一行在组成码指表中的每一行在组成码（关键字）的列上不能有空值或重复值）（关键字）的列上不能有空值或重复值）2.域完整性域完整性数据库数取值的正确性。数据库数取值的正确性。（数据类型、精度、取值范围、是否允许空值）（数据类型、精度、取值范围、是否允许空值）注：取值范围分为两种注：取值范围

26、分为两种静态和动态静态和动态 静态取值范围固定；动态取值范围由其他列决定。静态取值范围固定；动态取值范围由其他列决定。 3.参照完整性参照完整性相关表之间的数据一致性。相关表之间的数据一致性。参照完整性参照完整性是指数据库中表与表之间存在码（关键是指数据库中表与表之间存在码（关键字）与外码（外部关键字）的约束关系，可利用他字）与外码（外部关键字）的约束关系，可利用他来维护数据的一致性或相容性。来维护数据的一致性或相容性。用来控制数据的一致性，尤其是控制数据库相用来控制数据的一致性，尤其是控制数据库相关表之间的主关键字和外部关键字之间数据一致性关表之间的主关键字和外部关键字之间数据一致性的规则。

27、的规则。1.1.选择运算选择运算从关系中找出满足指定条件的元组，称为从关系中找出满足指定条件的元组，称为选择选择,又称为又称为筛选筛选运算运算。 从关系模型中指定若干个属性来组成新的关系称为从关系模型中指定若干个属性来组成新的关系称为投影投影。 从两个关系（表）中选取满足条件的元主组成新关系从两个关系（表）中选取满足条件的元主组成新关系（表），称为（表），称为连接连接（链接链接）。）。连接是关系（表）的横向结合，连接运算将两个关系模式连接是关系（表）的横向结合，连接运算将两个关系模式（表）的属性名（字段名）拼接成一个更宽的关系模式（表）的属性名（字段名）拼接成一个更宽的关系模式（表）。（表）。

28、2.2.投影运算投影运算3.3.连接运算连接运算19891989年，美国年，美国FOXFOX公司公司正式推出正式推出FoxPro1FoxPro1.0 .0，引入了图形引入了图形用户界面设计和字符窗口技术用户界面设计和字符窗口技术19911991年，年， 推出了推出了FoxPro2FoxPro2.0 .019921992年，推出了更为成功的年，推出了更为成功的 FoxPro2FoxPro2.5 .519961996年，美国年，美国MicrosoftMicrosoft公司推出了公司推出了Visual Visual FoxPro3FoxPro3.0 .0，使使用了可视化和面向对象技术用了可视化和面向

29、对象技术19971997年，年， 推出了推出了Visual Visual FoxPro5FoxPro5.0 .019981998年，年， 出现了出现了Visual Visual FoxPro6FoxPro6.0 .01.4 1.4 VFPVFP的发展概况的发展概况1.5 1.5 VFPVFP的功能的功能1 1）利用表存储相应信息）利用表存储相应信息2 2）可定义各个表间的关系，从而将各个表中相关数据有）可定义各个表间的关系，从而将各个表中相关数据有机地联系在一起机地联系在一起3 3）可创建查询来搜索满足条件的记录，也可对记录排序）可创建查询来搜索满足条件的记录，也可对记录排序和分组，并根据结果创建报表、表及图表和分组，并根据结果创建报表、表及图表4 4）可利用视图从关联的表中搜索提取数据、更新数据；）可利用视图从关联的表中搜索提取数据、更新数据；也可利用视图收集或修改远程数据也可利用视图收集或修改远程数据5 5）可创建表单直接查看和管理表中的数据）可创建表单直接查看和管理表中的数据6 6）可创建报表来分析数据或以指定方式打印。）可创建报表来分析数据或以指定方式打印。 1.易于使用易于使用XbaseXbase命令语言可在命令语言可在VFPVFP系统命令窗口使用系统命令窗口使用在中文在中文WindowsWindows环境中环境中2.可视化开发可视化开发 除编写程序实现相关功能外