第1章 数据库系统基本知识

1、12 课程名称：数据库技术与应用课程名称：数据库技术与应用 总计总计48学时，学时，理论课（理论课（16学时）和上机实验（学时）和上机实验（32学时）学时）两种教学方式。两种教学方式。 考核方式：考核方式：机试机试 70%，平时考核，平时考核 30% 平时考核包括：平时考核包括：实验情况、课堂考勤，每个指标均占实验情况、课堂考勤，每个指标均占一定的权重，综合起来就是你的平时成绩。一定的权重，综合起来就是你的平时成绩。3 目前，人类社会正处于信息时目前，人类社会正处于信息时代。我们所有的决策和行为、代。我们所有的决策和行为、社会的管理和运行，有赖于对社会的管理和运行，有赖于对于于信息信息的获取、

2、存储、加工及的获取、存储、加工及传输，信息是最基本的社会元传输，信息是最基本的社会元素之一。而这个时代的突出特素之一。而这个时代的突出特征是征是“计算机信息处理计算机信息处理”。 计算机是目前最重要的信息处理工具。计算机是目前最重要的信息处理工具。 计算机是最活跃的不断革新和发展的技术领域。计算计算机是最活跃的不断革新和发展的技术领域。计算机作为工具，总在不断地面对各种各样的应用问题。机作为工具，总在不断地面对各种各样的应用问题。4 对于一个应用问题，人们去研究如何用最好的技术来对于一个应用问题，人们去研究如何用最好的技术来解决该问题，从而不断地发展出新的理论和技术；另外解决该问题，从而不断地

3、发展出新的理论和技术；另外一些人研究如何将新的理论和技术通过计算机软件加以一些人研究如何将新的理论和技术通过计算机软件加以实现。而更多的人，则是实现。而更多的人，则是运用现有的技术运用现有的技术来更好的解决来更好的解决实际问题。实际问题。 计算机技术就是在这几种力量的推动下不断向前发展。计算机技术就是在这几种力量的推动下不断向前发展。5 而而计算机信息处理，计算机信息处理，已经深深的渗透到人已经深深的渗透到人类社会的各个领域。类社会的各个领域。没有计算机，整个社没有计算机，整个社会的运转将面临崩溃，会的运转将面临崩溃，人们将寸步难行。人们将寸步难行。 作为当代的年轻人，特别是学习经济、管理、法

4、律等作为当代的年轻人，特别是学习经济、管理、法律等社科领域知识的大学生，必须掌握足够的计算机信息处社科领域知识的大学生，必须掌握足够的计算机信息处理的知识，才能让自己具备参与社会竞争的能力，具备理的知识，才能让自己具备参与社会竞争的能力，具备发展的能力。发展的能力。6 目前在使用计算机进行信息处理时，其核心技术便是：目前在使用计算机进行信息处理时，其核心技术便是：数据库技术和网络技术。数据库技术和网络技术。 数据库加上程序设计是管理及加工信息的技术，网络数据库加上程序设计是管理及加工信息的技术，网络是传输信息的技术。是传输信息的技术。 本学期，我们将通过本学期，我们将通过 “Access数据库

5、及其应用数据库及其应用”课课程，从实际应用案例入手，比较系统和完整地学习了解程，从实际应用案例入手，比较系统和完整地学习了解当前计算机信息处理的相关知识，为我们建立符合时代当前计算机信息处理的相关知识，为我们建立符合时代需要的知识结构打下坚实的基础。需要的知识结构打下坚实的基础。7 从掌握计算机信息处理的角度出发，从掌握计算机信息处理的角度出发，本学期要学习的本学期要学习的基本内容包括：基本内容包括：信息的概念；信息的概念；数据、数据处理、数据库技术、数据库系统、关系型数据、数据处理、数据库技术、数据库系统、关系型数据库等数据库等；数据库基本理论、数据库管理系统数据库基本理论、数据库管理系统D

6、BMSDBMS；掌握掌握AccessAccess系统，以及系统，以及AccessAccess数据库的七大对象：表、数据库的七大对象：表、查询、窗体、报表、页、宏和模块查询、窗体、报表、页、宏和模块；使用使用AccessAccess实现简单的应用系统。实现简单的应用系统。8 目前，目前，管理信息系统（管理信息系统（MIS）得得到了非常多的运用。所谓到了非常多的运用。所谓MIS，就是企业利用现代信息技术，实就是企业利用现代信息技术，实现管理业务处理系统的计算机化。现管理业务处理系统的计算机化。 例如：例如： 商场联网收费系统、库存管理系商场联网收费系统、库存管理系统；机票车票预订销售系统；银统；机

7、票车票预订销售系统；银行联网的储蓄、信贷业务系统和金融服务系统；企业围行联网的储蓄、信贷业务系统和金融服务系统；企业围绕订单、生产、销售、财务和员工管理的绕订单、生产、销售、财务和员工管理的ERP系统系统 没有没有MIS，现代企业将无法运行。，现代企业将无法运行。9 本学期，我们将结合一个简单本学期，我们将结合一个简单的的“教学管理系统教学管理系统”，从从提出问题到分析、设计、实现，提供比较完整的对计提出问题到分析、设计、实现，提供比较完整的对计算机信息处理技术的学习。算机信息处理技术的学习。 基本学习方法是：基本学习方法是：相关分析；课堂演示；上机实验。相关分析；课堂演示；上机实验。 理论与

8、应用相结合，理论与应用相结合，以数据库技术为核心，以数据库技术为核心，结合程序结合程序设计和相关网络技术，建立比较完整的计算机信息处理设计和相关网络技术，建立比较完整的计算机信息处理过程和方法的知识框架过程和方法的知识框架。 学习过程：学习过程：预习、讲授、实验、归纳、扩展。预习、讲授、实验、归纳、扩展。10熟练掌握熟练掌握AccessAccess创建创建数据库及表、数据库及表、查询、窗体、查询、窗体、报表、页、报表、页、宏等对象，宏等对象，掌握掌握SQLSQL，理解模块和理解模块和程序设计。程序设计。软件软件运用运用基本基本理论理论系统掌握关系统掌握关系数据库基系数据库基本理论，了本理论，了

9、解数据库系解数据库系统体系框架，统体系框架，了解常见了解常见DBMSDBMS。整体整体框架框架了解信息处了解信息处理基本概念，理基本概念，从宏观上理从宏观上理解数据库系解数据库系统开发的基统开发的基本过程及步本过程及步骤。骤。11 首先，首先，熟练掌握数据库的基本操作，为后续的专业学熟练掌握数据库的基本操作，为后续的专业学习（如：管理信息系统习（如：管理信息系统MIS，ERP等）作铺垫。等）作铺垫。 其次，其次，通过期末考试。通过期末考试。 第三，第三，远景目标是远景目标是顺利通过全国计算机等级考试二级顺利通过全国计算机等级考试二级（NCRE）。）。公务员，事业单位，高校，银行，证券公公务员，

10、事业单位，高校，银行，证券公司，电信企业等，都需要计算机二级考试证书的。司，电信企业等，都需要计算机二级考试证书的。12 ExcelExcelFoxPro FoxPro OutlookOutlookAccessAccessSQL ServerSQL ServerHTMLHTML、XMLXMLDBASEDBASE13 本章介绍了数据库系统的有关知识，包括：本章介绍了数据库系统的有关知识，包括： 1. 数据库系统的基本知识；数据库系统的基本知识； 2. 数据模型；数据模型； 3. 数据的组成层次；数据的组成层次； 4. 数据库设计的方法和步骤；数据库设计的方法和步骤； 5. 数据库的实施和维护。数

11、据库的实施和维护。141. 信息信息 信息信息与与能源能源、物质物质并列为人类社会活动的三大要素，并列为人类社会活动的三大要素，我们所在的时代被称为信息时代。我们所在的时代被称为信息时代。 信息信息是对现实世界中事物的存在特征、运动形态以及是对现实世界中事物的存在特征、运动形态以及不同事物间的相互联系等多种属性的描述，通过抽象形不同事物间的相互联系等多种属性的描述，通过抽象形成概念。这些概念能被人们认识、理解，被表达、加工、成概念。这些概念能被人们认识、理解，被表达、加工、推理和传播，以达到认识世界和改造世界的目的。因此，推理和传播，以达到认识世界和改造世界的目的。因此，信息是关于事物以及事物

12、间联系的知识。信息是关于事物以及事物间联系的知识。15 信息一般分三类：信息一般分三类：事物的静态属性信息、动态属性信事物的静态属性信息、动态属性信息、事物间的内在联系信息。息、事物间的内在联系信息。 目前人们使用的信息表达方法，主要包括：数字、文目前人们使用的信息表达方法，主要包括：数字、文字和语言、公式、图形和曲线、表格、多媒体（包含图字和语言、公式、图形和曲线、表格、多媒体（包含图像、声音、视频等）、超链接等。像、声音、视频等）、超链接等。 信息具有可共享性、易存储性、可压缩性、易传播性信息具有可共享性、易存储性、可压缩性、易传播性等等特点特点。162. 数据与数据处理系统数据与数据处理

13、系统 表达信息的符号记录就是表达信息的符号记录就是数据数据。数据是信息的载体，数据是信息的载体，信息是数据的内涵。信息是数据的内涵。 计算机是目前最普遍使用和最重要的信息处理工具。计算机是目前最普遍使用和最重要的信息处理工具。计算机是处理数据的。作为数据的符号在计算机中都转计算机是处理数据的。作为数据的符号在计算机中都转换成二进制符换成二进制符号号“0”和和“1 1”进行进行保保存和处理。存和处理。17 为实现特定数据处理目标所需要的所有各种资源的总为实现特定数据处理目标所需要的所有各种资源的总和称为和称为数据处理系统数据处理系统。在在一般情况下主要一般情况下主要是是指硬件设备、指硬件设备、软

14、件环境与开发工具、应用程序、数据集合、相关文档软件环境与开发工具、应用程序、数据集合、相关文档等。等。 数据处理系统的开发是指在选定的硬件、软件环境下，数据处理系统的开发是指在选定的硬件、软件环境下，设计实现特定数据处理目标的软件系统的过程。设计实现特定数据处理目标的软件系统的过程。 数据库技术是数据处理系统的核心技术。数据库技术是数据处理系统的核心技术。18 数据管理数据管理是指对数据进行组织、存储、维护、查询和是指对数据进行组织、存储、维护、查询和传输的过程。传输的过程。 计算机数据管理技术发展经历了三个阶段：计算机数据管理技术发展经历了三个阶段：手工管理手工管理阶段、文件系统阶段、数据库

15、系统阶段。阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段。19 数据库数据库管理阶段管理阶段文件系文件系统阶段统阶段人工管人工管理阶段理阶段 2020世纪世纪5050年代中期以前，计算年代中期以前，计算机主要用于科学计算。在这一机主要用于科学计算。在这一阶段，计算机除硬件外，没有阶段，计算机除硬件外，没有管理数据的软件。管理数据的软件。20 数据库数据库管理阶段管理阶段文件系文件系统阶段统阶段人工管人工管理阶段理阶段2020世纪世纪5050年代后期至年代后期至6060年代中年代中期，计算机有了磁鼓、磁盘等期，计算机有了磁鼓、磁盘等存储设备，软件有了操作系统。存储设备，软件有了操作系统。在操作系统的支持下，

16、开发了在操作系统的支持下，开发了专门管理数据的文件系统。专门管理数据的文件系统。21 数据库数据库管理阶段管理阶段文件系文件系统阶段统阶段人工管人工管理阶段理阶段从从2020世纪世纪6060年代末期开始，人年代末期开始，人们研制出了一种新的、先进的们研制出了一种新的、先进的数据库管理方法，即数据库系数据库管理方法，即数据库系统，克服了以前数据管理方式统，克服了以前数据管理方式的缺点，试图提供一种完美的、的缺点，试图提供一种完美的、更高的数据管理方式。更高的数据管理方式。22什么是数据库？什么是数据库？ 存放数据的仓库？存放数据的仓库？ 存放载有数据的存储介质的仓库？存放载有数据的存储介质的仓库

17、？23 数据库中的数据不是孤立的，数据与数据之间是数据库中的数据不是孤立的，数据与数据之间是相互关联相互关联的。也就是说，在数据库中不仅要能够表的。也就是说，在数据库中不仅要能够表示数据本身，还要能够表示示数据本身，还要能够表示数据与数据之间的联系。数据与数据之间的联系。学生学生选修选修课程课程24 数据库能够根据不同的需要按不同的方法组织数据。数据库能够根据不同的需要按不同的方法组织数据。25文件系统时：文件系统时： 职工基本情况有关人事管理的数据职工基本情况有关人事管理的数据 职工基本情况有关教育培训的数据职工基本情况有关教育培训的数据教育子系统教育子系统人事子系统人事子系统工号工号 姓名

18、姓名 部门部门工号工号 姓名姓名 部门部门 数据与数据之间数据与数据之间没有有机的联系，冗没有有机的联系，冗余量大，容易造成余量大，容易造成 不一致性。不一致性。26数据库系统时：数据库系统时：教育子系统教育子系统人事子系统人事子系统有关人事管理的数据有关人事管理的数据 职工基本情况职工基本情况 有关教育培训的数据有关教育培训的数据工号工号 姓名姓名 部门部门 对所有的数据实行对所有的数据实行统一管理，数据文件之统一管理，数据文件之间可以建立关联关系，间可以建立关联关系，数据的冗余大大减少。数据的冗余大大减少。27 数据独立性是指数据的组织和存储数据独立性是指数据的组织和存储方法与应用程序互不

19、依赖、彼此独立方法与应用程序互不依赖、彼此独立的特性。的特性。数据库数据库(DataBase)应用程序应用程序1应用程序应用程序2应用程序应用程序3应用程序与数据库的关系应用程序与数据库的关系数据库管数据库管理系统理系统（DBMS)28 要能够保证数要能够保证数据库中的数据是据库中的数据是安全、可靠的。安全、可靠的。有效地防止数据库中有效地防止数据库中的数据被非法使用或的数据被非法使用或非法修改非法修改数据遭到破坏时能数据遭到破坏时能立刻将数据完全恢立刻将数据完全恢复复29 保证数据正确的特性在保证数据正确的特性在数据库中称之为数据完数据库中称之为数据完整性。整性。200岁岁30 在多个用户同

20、时使用数据库时，能够保证不产生冲在多个用户同时使用数据库时，能够保证不产生冲突和矛盾，保证数据的一致性和正确性。突和矛盾，保证数据的一致性和正确性。31 数据库数据库指长期存储在计算机存储设备上结构化、可共指长期存储在计算机存储设备上结构化、可共享、相关联的数据集合。享、相关联的数据集合。 数据库应用系统数据库应用系统是为特定的应用开发的数据库相关应是为特定的应用开发的数据库相关应用软件。用软件。 数据库系统数据库系统是指在计算机中引入数据库后的系统构成，是指在计算机中引入数据库后的系统构成，由数据库、由数据库、数据库管理系统（数据库管理系统（DataBase Management Syste

21、m, DBMS）及数据库应用系统）及数据库应用系统构成。构成。 数据库系统的核心数据库系统的核心是数据库是数据库管理系统（管理系统（DBMS）。32 典型的数据库系统构成如下图所示：典型的数据库系统构成如下图所示：33 用户与数据库管理系统联系示意图：用户与数据库管理系统联系示意图：数据库数据库(DataBase) 用户用户1 用户用户2 用户用户3数据库管数据库管理系统理系统DBMS34 数据库管理系统（数据库管理系统（DataBase Management System，简称简称DBMS）：）：是为数据库的建立、使用和维护配置的是为数据库的建立、使用和维护配置的软件，是数据库系统的软件，是

22、数据库系统的核心组成部分。核心组成部分。 数据库管理系统就是对数据库中的数据资源进行管理，数据库管理系统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所共享，同时还能保证数据的安全并使之能为多个用户所共享，同时还能保证数据的安全性、可靠性、完整性、一致性，和数据的高度独立性。性、可靠性、完整性、一致性，和数据的高度独立性。数据库管理系统一般具有数据库的定义、操纵、查询及数据库管理系统一般具有数据库的定义、操纵、查询及控制功能。控制功能。35 数据模型：数据模型：是对客观世界的事物以及事物之间联系的是对客观世界的事物以及事物之间联系的形式化描述。形式化描述。 数据库设计的整个过程如图数据库

23、设计的整个过程如图：概念概念模型模型数据数据模型模型DBMS现实世界信息世界数据世界数据库361. 实体实体 客观存在并可相互区别的事物称为客观存在并可相互区别的事物称为实体。实体。这些事物既这些事物既可以是具体的人、事、物（如一个学生、一本书等），可以是具体的人、事、物（如一个学生、一本书等），也可以是抽象的概念或联系（如一门课程、一场考试也可以是抽象的概念或联系（如一门课程、一场考试等）。等）。2. 属性属性 实体所具有的特性称为实体所具有的特性称为属性，属性，实体可由若干属性来刻实体可由若干属性来刻画。画。如：如：某学生实体可由学号、姓名、年龄、专业等属某学生实体可由学号、姓名、年龄、专

24、业等属性组成，属性的具体值就是对该学生的描述。性组成，属性的具体值就是对该学生的描述。373. 实体集实体集 实体集实体集是具有相同特性的实体的集合。如：学校的所是具有相同特性的实体的集合。如：学校的所有教师组成一个教师实体集，学生组成学生实体集，所有教师组成一个教师实体集，学生组成学生实体集，所有的课程组成一个课程实体集。有的课程组成一个课程实体集。4. 联系联系 实体之间相互的关联关系称为实体之间相互的关联关系称为联系。联系。如：如：老师与学生老师与学生之间的联系是老师教导学生。根据实体之间联系的特点之间的联系是老师教导学生。根据实体之间联系的特点可分为三种基本类型：可分为三种基本类型：一

25、对一，一对一，如校长与学校的联系；如校长与学校的联系；一对多一对多，如班级与学生的联系；如班级与学生的联系；多对多，多对多，如学生与课程如学生与课程的联系。的联系。385. 值域值域 值域值域是实体属性取值的范围。是实体属性取值的范围。如：如：课程成绩一般在课程成绩一般在0100之间，性别的取值必须为之间，性别的取值必须为“男男”或者或者“女女”，年龄的取值应该从年龄的取值应该从0开始，而且不应该超过某个固定的开始，而且不应该超过某个固定的值（如值（如150）等。）等。39 任何一种数据库管理系统都是基于某种数据模型的。任何一种数据库管理系统都是基于某种数据模型的。目前常用的数据模型有三种：目

26、前常用的数据模型有三种：层次模型、网状模型和关层次模型、网状模型和关系模型。系模型。401. 层次模型层次模型 用用树型结构树型结构表示实体及其之间的联系和从属关系，记表示实体及其之间的联系和从属关系，记录类型为结点。其构造特点是总体结构像一棵倒置的树，录类型为结点。其构造特点是总体结构像一棵倒置的树，根结点在上，无双亲，层次最高；其它结点仅有一个双根结点在上，无双亲，层次最高；其它结点仅有一个双亲。亲。 一个双亲可对应多个子一个双亲可对应多个子结点，而一个子结点只结点，而一个子结点只能对应一个双亲，这种能对应一个双亲，这种关系称为关系称为一对多。一对多。412. 网状模型网状模型 用用网状结

27、构网状结构表示实体及其之间的联系，可以表示表示实体及其之间的联系，可以表示多对多对多多的关系。其数据构造特点是有多个结点无双亲，而的关系。其数据构造特点是有多个结点无双亲，而各结点又可以有多个双亲。各结点又可以有多个双亲。423. 关系模型关系模型 关系模型关系模型也称表型，它用也称表型，它用二维表结构二维表结构来表示实体及其来表示实体及其之间的联系。之间的联系。 关系模型关系模型把数据结构看成一个二维表，每个二维表就把数据结构看成一个二维表，每个二维表就是一个关系，不仅描述实体本身，还反映是一个关系，不仅描述实体本身，还反映实体之间的联实体之间的联系。系。关系模型是由若干个二维表格组成的集合

28、。关系模型是由若干个二维表格组成的集合。 关系模型简单，使用方便，应用也最广泛，关系模型简单，使用方便，应用也最广泛，Access就是一种基于关系模型的关系数据库管理系统。就是一种基于关系模型的关系数据库管理系统。43 下图为学生信息关系表：下图为学生信息关系表：44 并不是任何二维表都是关系。并不是任何二维表都是关系。表构成关系型数据模型表构成关系型数据模型必须满足如下条件必须满足如下条件：（1）表）表中的每一列属性都是原子属性，即属性不可再中的每一列属性都是原子属性，即属性不可再分。分。（2）表）表中的每一列属性都是同质的，即中的每一列属性都是同质的，即每一列必须具每一列必须具有相同的数据

29、类型有相同的数据类型。（3）表中的每一列必须有一个唯一的名字）表中的每一列必须有一个唯一的名字。（4）表中不应该有内容完全相同的行）表中不应该有内容完全相同的行。（5）行的顺序与列的顺序均不影响表格中所表示的信）行的顺序与列的顺序均不影响表格中所表示的信息含义息含义。45 1. 关系：关系：一个关系对应一张二维表，即一个具有二维一个关系对应一张二维表，即一个具有二维表结构的数据库文件。表结构的数据库文件。46 2. 元组：元组：也称为也称为记录，记录，指表中的一行。在信息世界中指表中的一行。在信息世界中称为实体。称为实体。47 3. 属性：属性：也称也称字段，字段，指表中的一列。给每一列取一个

30、指表中的一列。给每一列取一个名称，该名称叫做属性名或字段名。名称，该名称叫做属性名或字段名。48 4. 域：域：属性的取值范围，即不同属性的取值范围，即不同的元组对同一个属性的取值范围。的元组对同一个属性的取值范围。例如，课程表中学分字段为数字型例如，课程表中学分字段为数字型（整型），且必须介于（整型），且必须介于1到到4之间。之间。 5. 分量：分量：行中的一个属性值。行中的一个属性值。 6. 元素：元素：表格中的数据可看做是表格中的数据可看做是元素。元素。49 7. 关键字：关键字：能唯一确定记录能唯一确定记录的字段称为的字段称为主关键字，主关键字，不能唯一确不能唯一确定记录的字段称为定记

31、录的字段称为辅助关键字。辅助关键字。例如下表中，例如下表中，学号在每条记录中学号在每条记录中都是唯一的，不可能存在两个学生学号是相同的这种情况，因此都是唯一的，不可能存在两个学生学号是相同的这种情况，因此学号就可以定义为主关键字。学号就可以定义为主关键字。姓名等字段是辅助关键字。姓名等字段是辅助关键字。 字段属性或字段属性的组合可以作为关系表的关键字。字段属性或字段属性的组合可以作为关系表的关键字。50 8. 关系模式：关系模式：对关系的描述称为关系模式。格式为：对关系的描述称为关系模式。格式为：关系名关系名(属性属性1, 属性属性2, , 属性属性n)。例如：例如：下表所示的下表所示的“学生

32、信息表学生信息表”关系的关系模式可表示为关系的关系模式可表示为“学生信息表学生信息表(学号学号, 姓名姓名, 性别性别, 民族民族, .)”。51 关系模型的完整性规则是对关系的某种约束条件。关关系模型的完整性规则是对关系的某种约束条件。关系模型有三类完整性约束：系模型有三类完整性约束：实体完整性、参照完整性和实体完整性、参照完整性和用户定义完整性。用户定义完整性。 1. 实体的完整性实体的完整性 每个关系都有一个主关键字，每个元组主关键字的值每个关系都有一个主关键字，每个元组主关键字的值应是唯一的。主关键字的值不能为空，否则，无从识别应是唯一的。主关键字的值不能为空，否则，无从识别元组，这就

33、是实体完整性约束。元组，这就是实体完整性约束。522. 参照的完整性参照的完整性 在关系模型中，实体之间的联系是用关系来描述的，在关系模型中，实体之间的联系是用关系来描述的，因而存在关系与关系之间的引用。这种引用可通过外部因而存在关系与关系之间的引用。这种引用可通过外部关键字来实现。参照完整性规则是对关系外部关键字的关键字来实现。参照完整性规则是对关系外部关键字的规定，要求外部关键字取值必须是客观存在的，即不允规定，要求外部关键字取值必须是客观存在的，即不允许在一个关系中引用另一个关系里不存在的元组。许在一个关系中引用另一个关系里不存在的元组。53 3. 用户定义的完整性用户定义的完整性 由用户根据实际情况，