《电信资源管理系统》立项可行性说明

《数据库设计与开发》北京邮电大学软件学院郭文明(guolyz@)2003.06北京邮电大学软件学院郭文明2003.06郭文明2003.06.050.前言0.1

数据库发展与应用0.2本课程内容0.3本课程学习方法0.4本课程参考资料北京邮电大学软件学院郭文明2003.06郭文明2003.06.050.1数据库发展与应用数据库定义：数据库是数据管理的技术，数据管理是指对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。包括对数据的分类、组织、编码、存储、检索和维护。数据处理的发展：数据处理的发展过程经历了手工管理、文件管理、数据库三个阶段。数据模型：数据库是建立在数据模型基础上的数据集合。数据模型有：层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型。比较成熟完善、市场占用率较大的是基于关系模型基础上的关系数据库。郭文明2003.06.050.1数据库发展与应用数据库管理系统：数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，属系统软件。数据库管理系统的功能：数据定义(create、drop等)；数据操纵(select、insert等)；数据库运行(安全性、完整性、并发控制、故障恢复)；数据库建立与维护(数据转储、数据恢复、性能监视、重组织)。目前的一些数据库管理系统（DBMS），小型桌面数据库系统FoxPro，ACCESS，PRADOX等，大型数据库系统ORACLE，INFORMIX，SYBASE，DB2，MicrosoftSQLserver等。郭文明2003.06.050.1数据库发展与应用数据库的应用已越来越广泛。从小型的单项事务处理系统到大型复杂的信息系统大都用先进的数据库技术来保持系统数据的整体性、完整性和共享性。1)电脑抽奖:采用数据库技术,不必修改程序,只变更奖项设置,即可应用于不同的抽奖活动。2)招生考试:通过对数据库排序和索引,完成考生按志愿从高分到低分排列,根据学校招生计划录取,录满为止。3)银行储蓄:为每个用户建立能够唯一识别的帐户,同时记录用户的往来明细,做到存储量大,运算速度快,准确程度高。郭文明2003.06.050.1数据库发展与应用企业(生产管理、质量管理、客户管理、财务管理、电子商务等)；机关(办公自动化)；金融(银行电子结算)；证券(股票交易、行情分析)；通讯(话费查询、费用结算)；教育卫生(网上录取、学籍管理)；社会保障(住房公积金、医疗保险、养老保险)；政府(电子政务)；交通(道路信息系统)等。国民经济各个领域都离不开数据库技术，目前，一个国家的数据库建设规模(指数据库的个数、种类)、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量这个国家信息化程度的重要标志之一。郭文明2003.06.050.1数据库发展与应用数据库系统：数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统、应用系统、DBA和用户构成。数据库设计是建立数据库及其应用系统的技术，是信息系统开发和建设中的核心技术，具体说，数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求(信息要求和处理要求)。这个问题是数据库在应用领域的主要研究课题。数据库技术研究领域：DBMS的研制、数据库设计、数据库理论。郭文明2003.06.050.2本课程内容1）关系数据库与对象关系数据库：建立在关系模型基础上的数据操纵，融合了面向对象思想的对象关系数据库和对象关系SQL。2）数据存储和数据库管理：数据库常用的文件存储、索引技术、散列技术和多键访问技术等数据存储技术，保证数据库正常运行的安全性、完整性控制和数据库恢复。3）数据库应用程序体系结构：访问数据库的程序，事务处理技术，Client/Server体系结构，多层体系结构，分布式数据处理和中间件。郭文明2003.06.050.2本课程内容4）ORACLE数据库：ORACLE数据库的体系结构，存储管理，实例管理；ORACLE数据库的规划与实施。5）数据库设计：需求分析、概念模型设计、数据库逻辑设计和物理设计、功能设计、数据库实施、CASE技术；ER模型、规范化设计方法。另外，通过实验环节进一步理解所讲内容，实验即选择一DBMS平台、设计一实际的数据库应用系统。完成实验需具备DBMS知识、程序设计开发能力、适当的专业领域知识。（实验要求另发）。郭文明2003.06.050.3本课程学习方法数据库设计与开发这一门课集理论性、技术性、艺术性为一体，学习过程中应根据这一些特点，针对性的采取一些措施。1）从学习一个具体的数据库管理系统（DBMS）开始。理解数据管理的含义、理解数据库原理中的理论和方法。——离开具体的DBMS进行数据库设计是不完整的设计。2）从熟悉一个具体的数据库应用系统开始。了解具体应用的领域知识和背景，结合DBMS的功能，探索利用DBMS为实际解决问题的过程。——离开深厚的领域知识，不可能设计出用户满意的数据库。郭文明2003.06.050.3本课课程学习方方法3）从使用用一个具体体的编成语语言开始。。明确理解解在数据库库设计和开开发过程中中，哪些功功能由DBMS完成成，哪些由由程序完成成。——没没有编程经经验，不可可能设计出出编程人员员满意的数数据库。4）从DBA的角度度学。数据据库应用系系统的运行行离不开DBA的大大力支持，，数据库设设计开发除除满足一般般用户要求求之外，还还应方便DBA的数数据管理。。——数据据库系统的的运行没有有DBA的的参与，数数据库系统统的设计开开发可能会会感觉特别别费劲。5）多学习习、多实践践、多思考考才能集理理论性、技技术性、艺艺术性为一一体。郭文明2003.06.050.4本课课程参考资资料1.数据库库—原理、、编程与性性能,PatrickO’Neil著,周周傲英等译译,机械工工业出版社社，2002.01(DATABASEPrinciples,Programming,andPerformance.PatrickO’’NeilElizabethO’neil,高等等教育出版版社,2001.05)2.数据库库设计教程程,ThomasM.Connolly著著,何玉洁洁等译,机机械工业出出版社,2003.063.Unix和Linux下的Oracle数据库库管理,MichaelWesster著著,王华华驹等译,人民邮电电出版社,2002.84.Oracle9iDBAFundamentalsI，ORACLEUniversity5.数据库库实用教程程,丁宝宝康董健健全,清清华大学出出版社,2001.09郭文明2003.06.051.关系数据库库与对象关关系数据库库关系数据库库管理系统统（RDBMS）使使用灵活，，即使用户户不是程序序员，也可可轻松快捷捷地写出一一般的查询询语句。关关系数据库库管理系统统建立在关关系模型基基础之上。。最近几年年，一种更更新的数据据模型———对象-关关系模型在在许多产品品中正逐渐渐取代关系系模型。建建立在对象象—关系模模型基础之之上的数据据库管理系系统称为对对象-关系系数据库管管理系统（（ORDBMS）。。对象-关关系数据库库管理系统统也支持关关系数据库库管理系统统中的数据据。郭文明2003.06.051.关系数据库库与对象关关系数据库库本章将介绍绍多年来支支配数据表表达方式的的关系模型型的概念和和规则，从从关系代数数固有的查查询能力方方面介绍关关系模型的的特性，还还要深入介介绍工业标标准SQL（SQL-99））语言言。本章章还将将介绍绍对象象-关关系模模型的的特性性和对对象-关系系SQL语法。。1.1关系模模型1.2关系代代数1.3SQL1.4对象关关系数数据库库郭文明明2003.06.051.1关系系模型型1.1.1关关系数数据库库举例例1.1.2关系系数据据模型型域和和数据据类型型表和关关系关系规规则1.1.3数据据模型型1.1.4最常常用的的数据据模型型郭文明明2003.06.051.1.1关系数数据库库举例例数据库库是为为了特特殊目目的存存储在在一起起的相相关数数据记记录的的集合合。关关系数数据库库是按按照关关系模模型组组织存存放数数据的的数据据库。。我们们给出出几个个关系系数据据库的的例子子。1）产品——代理理—销销售数数据库库(CAP)顾客从从代理理商那那里批批发大大量商商品然然后自自己转转销，，顾客客其实实是零零售商商。顾顾客向向代理理商要要求购购买商商品，，每次次订货货要求求有完完整的的记录录。2）网网上录录取数数据库库(SCT)3）房房屋销销售数数据库库(HEC)郭文明2003.06.051)产产品-代代理-销销售数据据库(CAP)CUSTOMERS顾客信息表

cid顾客ID

cname顾客姓名

city顾客所在城市

discnt顾客可能会有的折扣AGENTS代理商信息表aid代理商IDaname代理商名称city代理商所在城市percent代理商每笔交易所能获得的佣金百分比PRODUCTS商品信息表

pid商品IDpname商品名称city商品库存所在城市quantity商品库存数量price商品批发价ORDERS订单信息表

ordno订单IDMonth订单月份cid顾客ID

aid代理商IDpid商品IDqty数量dollars商品总价郭文明2003.06.052)网网上录取取数据库库(SCT)STUDENTS学生信息表

Skh考号Sxm姓名Sxb性别Scsny出生年月Sdw生源地Syw语文Ssx数学Swy外语SxXSzof文化总分Szg照顾加分Szgf投档分Szy1一批志愿Scy1一批参志愿Szy2二批志愿Scy2二批参志愿Sbz标志(已投|在阅|录取|退档|死档等)Syx院校码Ssj时间COLLEGE院校信息表Cno院校码Cname院校名称Clb院校类别Cjh院校计划数Clq院校录取数Czy院校在阅数Ctd院校投档数TRACK投档轨迹表Skh考号Cno院校码Tbz标志Tsj时间郭文明2003.06.052)网网上录取取数据库库(SCT)运运行机制制投档程序序将考生生按志愿愿从高分分到低分分排列，，根据院院校计划划数和统统一划定定的重点点院校、、普通院院校分数数线进行行投档：：满足条条件的考考生其标标志字段段（Sbz）改改为已投投、其院院校码字字段(Syx)改为投投档院校校的编码码；院校根据据投挡结结果下载载已投档档到本学学校的考考生信息息，此时时考生其其标志字字段（Sbz））改为在在阅；院校通过过阅读学学生信息息决定每每一考生生命运（（录取、、退档））；考生标志志字段（（Sbz）的每每一次修修改，都都会相应应修改COLLEGE中的相相关字段段值，并并且在TRACK中留留下痕迹迹。郭文明2003.06.053）房屋屋销售数数据库(HEC)问题题假设某房房地产公公司聘用用多名业业务员负负责房地地产的销销售业务务，每名名客户可可以多次次或一次次购买多多套住房房，每套套住房有有唯一的的标识（（房间号号），每每套房产产交易都都要签定定合同，，合同事事例如下下图所示示：试为该房房地产公公司设计计一个关关系数据据库。合同号：01409090日期：02/02/03付款方式式：一次性性总金额：495000.00元客户身份份证号：110102701104271客户姓名名：王刚联系电话话：88626868地址：北京市市白石桥桥路188号邮政编码码：100081房间号居居室数建建筑面积积(m2)使使用面面积(m2)单单价价(元/m2)金金额额（元））1023110903300.00297000.00103278603300.00198000.00务员代码码：23业务员姓姓名：李平电话号码码：84128996郭文明2003.06.053）房屋屋销售数数据库(HEC)问题题HOUSES房屋表

房间号居室数使用面积单价销售合同号EMPLOYEES雇员表

业务员代号业务员姓名电话号码CUSTOMERS客户信息表

客户身份证号客户姓名客户住址客户电话号码ORDERS合同表

合同号日期客户身份证号业务员代码郭文明2003.06.051.1.2关系数据据模型单一的数数据结构构————关系关系模型型的数据据结构非非常单一一。在关关系模型型中，现现实世界界的实体体以及实实体间的的各种联联系均用用关系来来表示。。在用户户看来，，关系模模型中数数据的逻逻辑结构构是一张张二维表表。关系操作作关系模型型给出了了关系操操作的能能力，但但不对RDBMS语言言给出具具体的语语法要求求。关系系模型中中常用的的关系操操作包括括：选择择(Select)、、投影(Project)、、连接(Join)、、除(Divide)、并(Union)、交(Intersection)、差差(Difference)等查询询(Query)操作作和增加加(Insert)、、删除(Delete)、修修改(Update)操作两两大部分分。查询询的表达达能力是是其中最最主要的的部分。关系操作的特点是集合操作方式，即操作的对象和结果都是集合。郭文明2003.06.051.1.2关系数据据模型关系的三三类完整整性约束束关系模型型允许定定义三类类完整性性约束：：实体完完整性、、参照完完整性和和用户定定义的完完整性。。其中实实体完整整性和参参照完整整性是关关系模型型必须满满足的完完整性约约束条件件，应该该由关系系型数据据库管理理系统自自动支持持。用户户定义的的完整性性是应用用领域需需要遵循循的约束束条件，，体现了了具体领领域中的的语义约约束。关系模型型与以往往的模型型(层次次模型、、网状模模型)不不同，它它是建立立在严格格的数学学概念的的基础上上的。在在用户观观点下，，关系模模型中数数据的逻逻辑结构构是一张张二维表表，它由由行和列列组成。。关系模模型中称称为关系系、属性性、元组组。数据据库中有有两套术术语：表表、列、、行；关关系、属属性、元元组。郭文明2003.06.05域和数数据类型型在目前的的DBMS产品品中（ACCESS、、FOX、ORACLE、DB2UDB、INFORMIX），创创建数据据库首先先确定该该数据库库有多少少表，每每一表的的名称是是什么，，表中包包含哪些些列，表表的列必必须确定定类型。。比如说说，表CUSTOMERS中中的discnt列的的类型是是real(实实型)，，city列的的类型为为char(20)（（字符串串）。为什么在在定义表表的时候候，必须须给表的的列加一一个特定定的类型型呢？我我们知道道，在C或者Java等编程程语言中中，对于于程序中中使用的的变量或或常量等等数据，，事先应应当申明明其类型型，具有有相同类类型的数数据才可可以进行行一系列列的比较较和运算算。数据据库中给给表的列列加一个个特定类类型的原原因也在在于此。。郭文明2003.06.05域和数数据类型型在数据库库原理或或理论性性文献中中，一般般地说，，一个表表的列的的取值范范围是在在一集合合D上，，我们称称D为域域(Domain)。。定义1.1.1域(Domain)域是一组组具有相相同数据据类型的的值的集集合。例如：自自然数、、整数、、实数、、字符串串、日期期、时间间、{0,1}、{‘‘男’，，‘女’’}、{民族名名|中国国56个个民族的的名字}等等，，都可以以是域。。郭文明2003.06.05表和关关系定义1.1.2笛卡尔积积(CartesianProduct)给定一组组域D1，D2，…，，Dn，，这些域域中可以以有相同同的。D1，D2,……，Dn的的笛卡尔尔积为：：D1×D2×……×Dn={(dl,d2,…,dn)|di∈Di,i=1,2,……,n}其中每一一个元素素(dl,d2,…,dn)叫作一一个n元元组(n-tuple)或简简称元组组(Tuple)。元元素中的的每一个个值di叫作一一个分量量(Component)。。若Di(i=1,2,…,n)为有有限集，，其基数数为mi(i=1,2,…,n)，，则D1×D2×…××Dn的的基数M为：m1×m2×…×mn笛卡尔积积可表示示为一个个二维表表。表中中的每行行对应一一个元组组，表中中的每列列对应一一个域。。郭文明2003.06.05表和关关系定义1.1.3关系(Relation)D1×D2×……×Dn的子集集叫作在在域D1，D2,……，Dn的关关系，表表示为R(D1，D2,……，Dn)R这里只只表示关关系的名名字，n是关系系的目或或度(Degree)。关系是笛笛卡尔积积的有限限子集，，所以关关系也是是一个二二维表，，表的每每行对应应一个元元组，表表的每列列对应一一个域。。由于域域可以相相同，为为了加以以区分，，必须对对每列起起一个名名字，称称为属性性(Attribute)。n目关关系系必必有有n个属属性性。。郭文文明明2003.06.05表表和和关关系系若关关系系中中的的某某一一属属性性组组的的值值能能唯唯一一地地标标识识一一个个元元组组，，则则称称该该属属性性组组为为候候选选码码(Candidatekey)。。若若一一个个关关系系有有多多个个候候选选码码，，则则选选定定其其中中一一个个为为主主码码(Primarykey)。主主码码的的诸诸属属性性称称为为主主属属性性(Primeattribute)。不不包包含含在在任任何何侯侯选选码码中中的的属属性性称称为为非非码码属属性性(Non-keyattribute)。笛卡卡尔尔积积中中的的许许多多元元组组是是无实实际际意意义义的的，从从中中取取出出有有实际际意意义义的元元组组来来构构造造关关系系。。在在域域的的笛笛卡卡儿儿积积中中，，我我们们称称那那些些符符合合条条件件的的元元素素为为相相关关的的，，由由此此得得到到数数学学上上的的术术语语————关关系系。。郭文文明明2003.06.05表表和和关关系系表的的列列相相对对是是稳稳定定的的，，它它描描述述表表的的结结构构。。增增加加或或删删除除列列都都不不是是常常见见的的，，我我们们也也不不希希望望在在日日常常业业务务中中这这样样。。设设计计表表的的列列布布局局就就是是数数据据库库的的逻逻辑辑设设计计。。另另一一方方面面，，表表的的内内容容是是经经常常变变化化的的，，新新的的行行被被添添加加或或被被删删除除在在日日常常业业务务中中随随时时可可能能发发生生。。数数据据库库是是关关系系的的集集合合。。组组成成关关系系的的属属性性(列列)的的集集合合称称为为关关系系模模式式。。数数据据库库所所有有关关系系模模式式的的集集合合构构成成数数据据库库模模式式。。关系系可可以以有有三三种种类类型型：：基基本本关关系系(基本本表表或或基基表表)、查查询询表表和和视视图图表表。。基基本本表表是是实实际际存存在在的的表表，，它它是是实实际际存存储储数数据据的的逻逻辑辑表表示示。。查查询询表表是是查查询询结结果果对对应应的的表表。。视视图图表表是是由由基基本本表表或或其其郭文文明明2003.06.05关关系系规规则则基于于笛笛卡卡尔尔积积的的子子集集的的关关系系定定义义，，在在各各种种不不同同的的商商业业数数据据库库产产品品中中又又有有一一些些规规则则，，这这些些规规则则告告诉诉我我们们在在表表结结构构中中哪哪些些变变化化是是允允许许的的，，哪哪些些检检索索操操作作是是受受限限的的，，这这些些规规则则也也是是我我们们在在进进行行数数据据库库设设计计时时需需要要充充分分考考虑虑的的。。关系系规规则则是是在在关关系系模模型型的的发发明明者者E.F.Codd的的一一系系列列论论文文中中提提出出，，这这些些规规则则反反映映了了特特定定的的数数学学假假设设，，目目的的是是为为了了建建立立一一个个良良好好的的关关系系结结构构。。出现现新新的的对对象象-关系系模模型型是是因因为为人人们们认认为为从从数数学学出出发发的的关关系系规规则则有有点点太太严严格格，，无无法法容容纳纳一一些些有有价价值值的的思思想想，，特特别别是是面面向向对对象象的的系系统统分分析析思思想想出出现现之之后后。。郭文文明明2003.06.05规则则1列列是是同同质质的的每一一列列中中的的分分量量是是同同一一类类型型的的数数据据，，来来自自同同一一个个域域。。每每一一列列为为一一个个属属性性，，要要给给予予不不同同的的属属性性名名。。该该规规则则对对应应：：设设计计表表时时，，确确定定了了表表名名之之后后，，给给每每一一个个字字段段命命名名，，并并确确定定字字段段类注：不同的DBMS所支持的数据类型，能够处理的数据长度不一定相同。不同的DBMS当字段类型发生变化时，对已有数据的处理规则也不相同。例如：字段学号原来是字符型，现在该为数值型，那末已存在的字符型学号是否直接变成数值型。不同DBMS下的数据进行移动交换时，处理规则也不相同，数据导入导出时要特别注意此问题。对于来自于枚举型数值域的列，可通过参照表和被参照表的方式实现。郭文文明明2003.06.05规则2第第一泛泛式规规则关系模模型要要求关关系必必须是是规范范化的的，即即要求求关系系中不不允许许含有有多值值属性性和含含有内内部结结构，，遵守守这样样规则则的表表称为为第一一范式式。关关系的的每一一个分分量必必须是是一个个不可可分的的的数数据项项，不不允许许表中中还有有表。。第一范范式规规则是是关系系模型型的基基本规规则，，但在在对象象-关系数数据库库系统统中，，这一一规则则将不不在是是数据据库设设计的的一个个约束束。以以后我我们会会讨论论对象象-关系模模型时时知道道，打打破第第一范范式规规则的的途径径是该该模型型中允允许表表中对对象列列的值值是包包含复复杂类类型的的集合合。用用户可可以自自定义义数据据类型型，某某一字字段可可以是是用户户定义义的复复杂类类型。。郭文明明2003.06.05规则2第第一泛泛式规规则该规则则表明明重复复字段段在关关系中中是不不允许许的，，这是是关系系数据据库设设计过过程中中的一一个最最基本本的约约束。。例如如，人人事管管理中中常见见的职职工登登记表表有简简历这这一列列，如如果我我们将将简历历这一一列设设计为为备注注型字字段，，则对对曾经经学习习工作作过的的单位位的查查询基基本不不能完完成，，但如如果将将该列列放入入职工工表的的行中中，则则我们们需要要给表表建立立一定定数目目的列列，这这个数数目要要达到到某一一职工工可能能有的的最多多的学学习工工作单单位数数，但但是这这是不不切实实际的的。一一个有有效的的方法法是将将职工工表分分解成成两部部分，，建立立单独独的职职工表表和简简历表表，职职工表表包括括职工工号等等基本本信息息，简简历表表包括括职工工号、、起始始年月月、终终止年年月、、单位位4个个字段段。郭文明明2003.06.05规则3只只能基基于内内容存存取行行规则则行的顺顺序可可以任任意交交换，，或者者说，，行是是没有有次序序的，，我们们只可可以通通过行行的内内容即即每一一行中中所存存在的的属性性值来来检索索。因因为关关系是是元组组的集集合，，元组组没有有第一一行、、第二二行之之分。。实际际中，，查询询职工工号为为10001号号职工工的信信息，，没有有查询询第一一行职职工的的信息息。值值得注注意的的是，，关系系模型型要求求关系系中列列也是是没有有次序序的，，列的的顺序序可以以任意意交换换。这这一点点在““只能能基于于内容容存取取行””规则则中已已体现现。有些商商业数数据库库系统统打破破了第第三项项规则则，通通过行行标识识（rowidentification，，ROWID））提供供一种种用户户检索索表中中行的的方法法。但但其主主要目目的是是帮助助DBA检检查在在什么么地方方表中中的行行记录录没有有按正正确方方式存存放。。郭文明明2003.06.05规则4行行唯一一性规规则任意两两个元元组不不能完完全相相同，，关系系模型型中关关系是是元组组的集集合，，集合合中完完全相相同的的两元元素只只能被被看作作一个个元素素，集集合不不可以以包含含相同同的元元素。。而且且，规规则3只能能按列列值存存取要要求元元组必必须唯唯一。。商业数数据库库系统统中，，很多多并不不是自自动维维护规规则4的。郭文明明2003.06.05规则5实实体完完整性性规则则任意行在主键键列上的取值值都不允许为为空值（NULLValue）。。空值解释为为未知的或者者尚未定义的的，当以后知知道的情况下下会重新填写写该值。空值值不同于数字字0和空串。。表的主键是是用来唯一区区分表的行的的，不难想象象，未知的或或者尚未定义义的实体我们们是无法区分分他们的。郭文明2003.06.051.1.3数据模型数据模型是数数据库的框架架，这个框架