《数据库程序设计》第一章课件

第一章数据库基础§1.1数据库基本概念§1.2数据库系统§1.3数据库设计步骤§1.4概念模型§1.5关系代数1第一章数据库基础§1.1数据库基本概念1§1.1数据库基本概念信息与数据数据处理和数据管理数据模型关系模型数据库和关系数据库2§1.1数据库基本概念信息与数据2§1.1数据库基本概念1.信息与数据2.数据处理和数据管理3.数据模型4.关系模型5.数据库和关系数据库（1）信息与数据信息：是客观事物属性的反映数据：是反映客观事物属性的记录，是信息的载体。区别：数据反映事物属性，数据经加工处理形成对人类具有指导意义的信息。（2）数据符号—用来表示和传播信息。数据符号的三种类型：数值型字符型特殊型3§1.1数据库基本概念1.信息与数据（1）信息与数据3§1.1数据库基本概念（1）数据处理广义的数据处理，指利用计算机对各种类型的数据进行处理，它包括对数据的采集、整理、存储、分类、排序、检索、维护、加工、统计和传输等一系列的过程。它包括狭义的数据处理和数据管理。（2）数据库技术的三个发展阶段010101

人工管理文件管理数据库管理1.信息与数据2.数据处理和数据管理3.数据模型4.关系模型5.数据库和关系数据库4§1.1数据库基本概念（1）数据处理1.信息与数据455§1.1数据库基本概念（1）数据模型：反映客观事物间联系的数据组织结构和形式（2）数据库系统的常用模型有如下四种：层次模型网状模型关系模型面向对象模型1.信息与数据2.数据处理和数据管理3.数据模型4.关系模型5.数据库和关系数据库6§1.1数据库基本概念（1）数据模型：反映客观事物间联系的§1.1数据库基本概念1.信息与数据2.数据处理和数据管理3.数据模型4.关系模型5.数据库和关系数据库（1）数据模型：反映客观事物间联系的数据组织结构和形式（2）数据库系统的常用模型有如下四种：层次模型网状模型关系模型面向对象模型（3）数据模型的组成：数据结构、数据操作和完整性规则。

7§1.1数据库基本概念1.信息与数据（1）数据模型：反映§1.1数据库基本概念（1）关系：数据库中的二维表称为关系，是同类数据的集合。1.信息与数据2.数据处理和数据管理3.数据模型4.关系模型5.数据库和关系数据库8§1.1数据库基本概念（1）关系：数据库中的二维表称为关系§1.1数据库基本概念（2）关系模型中的基本概念010105

元组：表中一行，也称记录。属性：表中一列，也称字段。数据项：行和列的交叉点，是关系中最基本的数据单位，也称分量。（3）关系模型的主要特点分量不可再分。每列的分量是同属性的（值可不同），且列序无关。每行的分量是属于同个事物的，且行序无关。一个关系中属性名不许相同。1.信息与数据2.数据处理和数据管理3.数据模型4.关系模型5.数据库和关系数据库9§1.1数据库基本概念（2）关系模型中的基本概念01011010§1.1数据库基本概念（1）数据库数据库：以一定的组织方式将关联的数据组织在一起，存放在计算机外存储器上，能为多个用户共享，与应用程序彼此独立的一组相关数据的集合。（2）关系数据库由若干张二维表（关系）组成。每张表有唯一的表名，不允许重复。关系数据库的特点：冗余度小，支持复杂的数据结构。程序和数据的相互独立性高，程序和数据的逻辑结构与数据的物理存储方式无关。具有共享性。共享时提供多种控制，保证数据安全完整，防止多用户并发访问带来的不一致性。1.信息与数据2.数据处理和数据管理3.数据模型4.关系模型5.数据库和关系数据库11§1.1数据库基本概念（1）数据库1.信息与数据11§1.2数据库系统1.数据库应用系统的构成2.数据库系统的体系结构3.数据库管理系统12§1.2数据库系统1.数据库应用系统的构成12§1.2数据库系统数据库系统的三级模式结构：外模式、概念模式（模式）和内模式。1.数据库应用系统的构成2.数据库系统的体系结构3.数据库管理系统对应于用户的（应用数据库系统）——外部视图；对应于应用程序员的（使用数据的逻辑结构）——概念视图；对应于系统程序员的（负责数据的物理存储与设计）——内部视图。13§1.2数据库系统1.数据库应用系统的构成对应于用户的（§1.2数据库系统（1）数据库管理系统（DBMS）：我们把利用数据库进行信息处理的工作过程，或把掌握、管理和操纵数据库的数据资源的方法看作是一个系统，称这个系统为数据库管理系统简称DBMS。（2）组成：数据描述语言（DDL）数据操纵语言（DML）数据库管理例行程序，也称数据控制语言（DCL）1.数据库应用系统的构成2.数据库系统的体系结构3.数据库管理系统14§1.2数据库系统（1）数据库管理系统（DBMS）：我们把§1.3数据库设计步骤需求分析概念结构设计逻辑结构设计、优化设计物理设计实施使用与维护15§1.3数据库设计步骤需求分析15§1.4概念模型实体：客观存在并相互区别的“事物”属性：指实体的特征和性质实体型：具有相同特征的实体的集合联系：两个或两个以上实体或实体型间的联系现实世界概念世界（概念模型）计算机世界（数据模型）抽象转换1.实体-联系模型基本概念2.实体型的联系类型3.E-R模型的设计4.E-R模型转换成关系16§1.4概念模型现实世界概念世界计算机世界抽象转换1.实§1.4概念模型一对一联系（1:1）一对多联系（1:n）多对多联系（m:n）1.实体-联系模型基本概念2.实体型的联系类型3.E-R模型的设计4.E-R模型转换成关系01040117§1.4概念模型1.实体-联系模型基本概念0104011818§1.4概念模型用E-R图描述E-R模型。规定：矩形——表示实体椭圆——表示属性菱形——表示联系1.实体-联系模型基本概念2.实体型的联系类型3.E-R模型的设计4.E-R模型转换成关系19§1.4概念模型1.实体-联系模型基本概念19§1.4概念模型原则：1.实体-联系模型基本概念2.实体型的联系类型3.E-R模型的设计4.E-R模型转换成关系概念模型中关系模型中关系数据库中实体型关系数据表实体元组记录属性属性字段属性值分量数据项20§1.4概念模型原则：1.实体-联系模型基本概念概念模§1.5关系代数什么是关系代数运算？运算对象运算结果运算内容（符号）传统代数运算数字数字+-*/关系运算关系（二维表）关系（二维表）交、差、并、笛卡儿积投影、选择、连接21§1.5关系代数什么是关系代数运算？运算对象运算结果运算内§1.5关系代数1交既属于R又属于S的元组组成新关系。记作：2并属于R或者属于S的元组组成新关系。记作：3差属于R却不属于S的元组组成新关系。记作：4笛卡儿积将R和S中的元组进行连接组成新关系。记作：22§1.5关系代数1交22§1.5关系代数5投影选择关系中的若干属性组成新关系——选择部分列。记作：6选择选择关系中某些满足条件的记录组成新关系——选择部分行。记作：7连接将两个或多个关系通过连接条件组成一个新关系。记作：23§1.5关系代数5投影232424252526262727§1.1信息、数据和数据处理—数据库的由来？基本概念✍信息：是客观事物的某种表示或描述。形式如：文字，图像等等。数据：是信息在计算机中的载体；是描述事物的符号记录。数据处理：对数据进行收集、存储、加工、传播活动的总和。数据管理：指对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护。是数据处理的中心问题。数据管理技术的发展010101

人工管理阶段人工收集、记录、处理各类原始数据。数据不保存、应用程序管理、不独立、不共享文件管理阶段将数据保存在记录文件中。一次一记录，不同数据文件中数据无联系。数据可保存、文件系统管理、独立性差、共享度低、冗余大数据库管理阶段（特点）数据结构化、DBMS管理、高度独立、高度共享、可控冗余28§1.1信息、数据和数据处理—数据库的由来？基本概念✍22929§1.2数据模型——计算机如何描述世界？客观世界事物类别特征客观规律行为领域信息世界—概念世界实体实体型、实体集属性联系码、域内在联系与外界联系三种基本联系类型：一一、一多（多一）、多多联系✍010201计算机世界—数据（物理）世界数据（元组）数据模型、数据模式数据项（分量）完整性数据模型由数据结构、数据操作、数据约束组成。✍一般分为：层次、网络、关系三种。✍010205数据模式是数据模型的型。完整性：一般包括实体、域、参照、用户自定义完整性几种。✍30§1.2数据模型——计算机如何描述世界？客观世界30§1.3数据库系统—是怎样的？数据库系统组成010301数据库存储在计算机内、有组织、可共享的数据集合。✍数据库系统软、硬件资源和相关人员组成✍DBMSDDL+DML+DCL+数据库管理例程✍

数据库系统结构010305三层结构、两级映像与数据库独立性✍外模式、模式（概念模式）、内模式（存储模式）外模式/模式映像（逻辑独立性）——逻辑设计模式/内模式映像（物理独立性）——物理设计数据库系统分类单、多用户；集中、分布式；传统与对象、智能数据库系统在计算机系统中的地位010310

31§1.3数据库系统—是怎样的？数据库系统组成010301§1.4关系数据库系统关系模型010401

关系与表；元组与记录（行）；属性与字段（列）；码与关键字关系性质✍行、列序无关规范关系（属性原子—第一范式）实体完整（主键值唯一、非空；无同记录）关系运算✍010405集合运算：并、差、交、广义笛卡儿积专门关系运算：选择、投影、连接、除通用RDBMS选介美国加州大学伯克利分校INGRES美国Oracle公司Oracle系列美国Sybase公司Sybase系列美国Microsoft公司DB系列美国Informix公司Informix系列32§1.4关系数据库系统关系模型01040132第一章数据库基础§1.1数据库基本概念§1.2数据库系统§1.3数据库设计步骤§1.4概念模型§1.5关系代数33第一章数据库基础§1.1数据库基本概念1§1.1数据库基本概念信息与数据数据处理和数据管理数据模型关系模型数据库和关系数据库34§1.1数据库基本概念信息与数据2§1.1数据库基本概念1.信息与数据2.数据处理和数据管理3.数据模型4.关系模型5.数据库和关系数据库（1）信息与数据信息：是客观事物属性的反映数据：是反映客观事物属性的记录，是信息的载体。区别：数据反映事物属性，数据经加工处理形成对人类具有指导意义的信息。（2）数据符号—用来表示和传播信息。数据符号的三种类型：数值型字符型特殊型35§1.1数据库基本概念1.信息与数据（1）信息与数据3§1.1数据库基本概念（1）数据处理广义的数据处理，指利用计算机对各种类型的数据进行处理，它包括对数据的采集、整理、存储、分类、排序、检索、维护、加工、统计和传输等一系列的过程。它包括狭义的数据处理和数据管理。（2）数据库技术的三个发展阶段010101

人工管理文件管理数据库管理1.信息与数据2.数据处理和数据管理3.数据模型4.关系模型5.数据库和关系数据库36§1.1数据库基本概念（1）数据处理1.信息与数据4375§1.1数据库基本概念（1）数据模型：反映客观事物间联系的数据组织结构和形式（2）数据库系统的常用模型有如下四种：层次模型网状模型关系模型面向对象模型1.信息与数据2.数据处理和数据管理3.数据模型4.关系模型5.数据库和关系数据库38§1.1数据库基本概念（1）数据模型：反映客观事物间联系的§1.1数据库基本概念1.信息与数据2.数据处理和数据管理3.数据模型4.关系模型5.数据库和关系数据库（1）数据模型：反映客观事物间联系的数据组织结构和形式（2）数据库系统的常用模型有如下四种：层次模型网状模型关系模型面向对象模型（3）数据模型的组成：数据结构、数据操作和完整性规则。

39§1.1数据库基本概念1.信息与数据（1）数据模型：反映§1.1数据库基本概念（1）关系：数据库中的二维表称为关系，是同类数据的集合。1.信息与数据2.数据处理和数据管理3.数据模型4.关系模型5.数据库和关系数据库40§1.1数据库基本概念（1）关系：数据库中的二维表称为关系§1.1数据库基本概念（2）关系模型中的基本概念010105

元组：表中一行，也称记录。属性：表中一列，也称字段。数据项：行和列的交叉点，是关系中最基本的数据单位，也称分量。（3）关系模型的主要特点分量不可再分。每列的分量是同属性的（值可不同），且列序无关。每行的分量是属于同个事物的，且行序无关。一个关系中属性名不许相同。1.信息与数据2.数据处理和数据管理3.数据模型4.关系模型5.数据库和关系数据库41§1.1数据库基本概念（2）关系模型中的基本概念01014210§1.1数据库基本概念（1）数据库数据库：以一定的组织方式将关联的数据组织在一起，存放在计算机外存储器上，能为多个用户共享，与应用程序彼此独立的一组相关数据的集合。（2）关系数据库由若干张二维表（关系）组成。每张表有唯一的表名，不允许重复。关系数据库的特点：冗余度小，支持复杂的数据结构。程序和数据的相互独立性高，程序和数据的逻辑结构与数据的物理存储方式无关。具有共享性。共享时提供多种控制，保证数据安全完整，防止多用户并发访问带来的不一致性。1.信息与数据2.数据处理和数据管理3.数据模型4.关系模型5.数据库和关系数据库43§1.1数据库基本概念（1）数据库1.信息与数据11§1.2数据库系统1.数据库应用系统的构成2.数据库系统的体系结构3.数据库管理系统44§1.2数据库系统1.数据库应用系统的构成12§1.2数据库系统数据库系统的三级模式结构：外模式、概念模式（模式）和内模式。1.数据库应用系统的构成2.数据库系统的体系结构3.数据库管理系统对应于用户的（应用数据库系统）——外部视图；对应于应用程序员的（使用数据的逻辑结构）——概念视图；对应于系统程序员的（负责数据的物理存储与设计）——内部视图。45§1.2数据库系统1.数据库应用系统的构成对应于用户的（§1.2数据库系统（1）数据库管理系统（DBMS）：我们把利用数据库进行信息处理的工作过程，或把掌握、管理和操纵数据库的数据资源的方法看作是一个系统，称这个系统为数据库管理系统简称DBMS。（2）组成：数据描述语言（DDL）数据操纵语言（DML）数据库管理例行程序，也称数据控制语言（DCL）1.数据库应用系统的构成2.数据库系统的体系结构3.数据库管理系统46§1.2数据库系统（1）数据库管理系统（DBMS）：我们把§1.3数据库设计步骤需求分析概念结构设计逻辑结构设计、优化设计物理设计实施使用与维护47§1.3数据库设计步骤需求分析15§1.4概念模型实体：客观存在并相互区别的“事物”属性：指实体的特征和性质实体型：具有相同特征的实体的集合联系：两个或两个以上实体或实体型间的联系现实世界概念世界（概念模型）计算机世界（数据模型）抽象转换1.实体-联系模型基本概念2.实体型的联系类型3.E-R模型的设计4.E-R模型转换成关系48§1.4概念模型现实世界概念世界计算机世界抽象转换1.实§1.4概念模型一对一联系（1:1）一对多联系（1:n）多对多联系（m:n）1.实体-联系模型基本概念2.实体型的联系类型3.E-R模型的设计4.E-R模型转换成关系01040149§1.4概念模型1.实体-联系模型基本概念0104015018§1.4概念模型用E-R图描述E-R模型。规定：矩形——表示实体椭圆——表示属性菱形——表示联系1.实体-联系模型基本概念2.实体型的联系类型3.E-R模型的设计4.E-R模型转换成关系51§1.4概念模型1.实体-联系模型基本概念19§1.4概念模型原则：1.实体-联系模型基本概念2.实体型的联系类型3.E-R模型的设计4.E-R模型转换成关系概念模型中关系模型中关系数据库中实体型关系数据表实体元组记录属性属性字段属性值分量数据项52§1.4概念模型原则：1.实体-联系模型基本概念概念模§1.5关系代数什么是关系代数运算？运算对象运算结果运算内容（符号）传统代数运算数字数字+-*/关系运算关系（二维表）关系（二维表）交、差、并、笛卡儿积投影、选择、连接53§1.5关系代数什么是关系代数运算？运算对象运算结果运算内§1.5关系代数1交既属于R又属于S的元组组成新关系。记作：2并属于R或者属于S的元组组成新关系。记作：3差属于R却不属于S的元组组成新关系。记作：4笛卡儿积将R和S中的元组进行连接组成新关系。记作：54§1.5关系代数1交22§1.5关系代数5投影选择关系中的若干属性组成新关系——选择部分列。记作：6选择选择关系中某些满足条件的记录组成新关系——选择部分行。记作：7连接将两个或多个关系通过连接条件组成一个新关系。记作：55§1.5关系代数5投影235624572558265927§1.1信息、数据和数据处理—数据库的由来？基本概念✍信息：是客观事物的某种表示或描述。形式如：文字，图像等等。数据：是信息在计算机中的载体；是描述事物的符号记录。数据处理：对数据进行收集、存储、加工、传播活动的总和。数据管理：指对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护。是数据处理的中心问题。数据管理技术的发展010101

人工管理阶段人工收集、记录、处理各类原始数据。数据不保存、应用程序管理、不独立、不共享文件管理阶段将数据保存在记录文件中。一次一记录，不同数据文件中数据无联系。数据可保存、文件系统管理、独立性差、共享度低、冗余大数据库管理阶段（特点）数据结构化、DBMS管理、高度独立、高度共享、可控冗余60§1.1