第 数据库技术基础

会计学1第数据库技术基础

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1.1数据库基础知识1.1.1数据、信息与数据处理1.1.2数据管理技术的发展1.1.3数据库系统第2页/共50页第1页/共50页

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1.1.1数据、信息与数据处理

数据（Data）数据是描述客观事物属性的记录符号。从计算机的角度看，数据指能够被计算机接受、识别和处理的各种符号。

如：学生身高175cm、课程学分6.0等。

信息（Information）信息是人们消化理解后的数据，是对客观世界的认识。

如：由数据“学分6.0”，推知“该课程是重要课程！”。第3页/共50页第2页/共50页

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1.1.1数据、信息与数据处理

数据与信息的关系数据是承载信息的载体，用于传递信息；信息则是数据的内涵，是数据的语义解释。

数据处理数据处理指数据的收集、整理、存储、加工、分类、维护、排序、统计、检索和传输等活动。数据处理也称为信息处理。

信息=数据+数据处理第4页/共50页第3页/共50页

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1.1.2

数据管理技术的发展

数据管理技术经历了人工管理、文件系统、数据库系统三个阶段。

1．人工管理阶段从50年代开始，其特点是：数据不保存无专门的数据管理软件数据不共享，冗余量大数据不具有独立性第5页/共50页第4页/共50页

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1.1.2

数据管理技术的发展人工管理阶段数据与程序的关系如图1-1所示。程序1程序2程序n……数据集1数据集2数据集n……图1-1人工管理阶段数据与程序的关系

第6页/共50页第5页/共50页

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1.1.2

数据管理技术的发展

2．文件系统阶段从50年代后期开始至60年代中期，其特点是：数据可以长期保存数据由文件系统统一管理数据共享性差，数据冗余大数据独立性较差数据一致性差第7页/共50页第6页/共50页

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1.1.2

数据管理技术的发展

文件系统阶段数据与程序之间的关系如图1-2所示。程序2程序1程序n文件系统…………文件2文件1文件n图1-2文件系统阶段数据与程序的关系第8页/共50页第7页/共50页

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1.1.2

数据管理技术的发展

3．数据库系统阶段

60年代末开始，其特点是：数据结构化数据共享性高数据独立性高统一的数据管理和控制第9页/共50页第8页/共50页

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1.1.2

数据管理技术的发展数据库系统阶段数据与程序的关系如图1-3所示。图1-3数据库系统阶段数据与程序的关系

应用程序1应用程序2应用程序nDBMS数据库…第10页/共50页第9页/共50页

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1.1.3数据库系统

数据库（DB）数据库是存放数据的仓库，是指存储在外部存储设备上、具有一定组织结构的相关数据的集合。数据库既包括数据内容，也包括数据内容之间的联系。

数据库管理系统（DBMS）数据库管理系统是指负责数据库存取、维护和管理的系统软件。数据库管理系统是数据库系统的核心软件，它对数据库进行统一管理和控制。第11页/共50页第10页/共50页

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1.1.3数据库系统

数据库系统（DBS）数据库系统是指具有管理数据库功能的计算机系统，一般由硬件系统、系统软件、数据库、数据库管理系统、数据库应用软件、数据库管理员和用户等部分组成。

数据库系统的组成如图1-4所示。第12页/共50页第11页/共50页

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1.1.3数据库系统DB用户…用户数据库管理员应用系统应用开发工具DBMS操作系统图1-4数据库系统的组成示意图

第13页/共50页第12页/共50页

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1.1.3数据库系统

数据库新技术

1）分布式数据库系统

2）面向对象数据库系统

3）多媒体数据库系统

4）数据仓库系统

第14页/共50页第13页/共50页

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1.2数据模型1.2.1概念模型1.2.2数据模型第15页/共50页第14页/共50页

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1.2.1概念模型

三个世界和数据建模

数据处理所涉及的三个世界和数据建模的过程如下图所示。现实世界概念世界抽象数据世界转换数据模型概念模型第16页/共50页第15页/共50页

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1.2.1概念模型

概念模型概念模型面向现实世界建模，描述现实世界的概念化结构，实现数据从现实世界到概念世界的转换。

概念模型涉及实体、属性、联系等内容。

实体（Entity）

客观存在的各种事物称为实体。实体可以是实际的事物，也可以是抽象的事件。如：学生、图书、会议日程等都是实体。第17页/共50页第16页/共50页

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1.2.1概念模型

概念模型

属性（Attribute）

实体的某一特性称为属性。如：学号、姓名等都是学生实体的属性。

实体型（EntityType）

同类实体所有属性的集合称为实体型。实体是实体型的一个实例，而实体型则是同类实体的抽象表示。实体集（EntitySet）

同类实体的集合则称为实体集。第18页/共50页第17页/共50页

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1.2.1概念模型

概念模型

域（Domain）

属性的取值范围称为域。同类实体的同一个属性的域应该是相同的。

如：学生实体的属性“性别”的域为(男,女)。

码（Key）

能够唯一标识实体的属性或属性集称为码，也称为关键字。

如：(学号)是学生实体的码；

(学号,课程号)是成绩实体的码。第19页/共50页第18页/共50页

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1.2.1概念模型第20页/共50页第19页/共50页

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1.2.1概念模型第21页/共50页第20页/共50页

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1.2.1概念模型

概念模型

联系（Relationship）实体之间的关系称为联系。联系可分为一对一、一对多和多对多三种类型。①一对一联系若实体集A的每个实体至多和实体集B的一个实体有联系，反之亦然，则称A与B具有一对一的联系，记作1:1。如：一个学院只有一个院长，一个院长只能管理一个学院，二者是1:1联系。第22页/共50页第21页/共50页

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1.2.1概念模型

概念模型

联系（Relationship）

②一对多联系实体集A的一个实体和实体集B的多个实体有联系；同时，实体集B的一个实体至多只和实体集A的一个实体有联系，则称A与B之间是一对多的联系，记作1:n。

如：班级实体集与学生实体集之间的联系属于1:n。第23页/共50页第22页/共50页

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1.2.1概念模型

概念模型

联系（Relationship）③多对多联系若实体集A的每一个实体和实体集B的多个实体有联系；同时，实体集B的每个实体也可以与实体集A的多个实体有联系，则称A与B之间是多对多的联系，记作m:n。

如：课程实体集与教师实体集之间属于m:n型联系。第24页/共50页第23页/共50页

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1.2.1概念模型E-R图

用来表示概念模型的方法很多，其中最为常用的是实体－联系模型（Entity－RelationshipModel），简称E-R模型。在E－R图中：

实体：用矩形表示，框内书写名称。

属性：用椭圆表示，椭圆形内书写名称，并用无向边将其与对应的实体连接起来。

联系：用菱形表示，菱形框内书写名称，并用无向边分别与有关实体连接起来，并在无向边旁书写联系类型（1:1、1:n或m:n）。第25页/共50页第24页/共50页

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1.2.1概念模型联系本身也是一种实体，也可以有属性。nnmm学生学号专业性别姓名教师教师号职称姓名选课课程课程号学分课程名学时授课分数出生日期入学总分学院代码时间教室第26页/共50页第25页/共50页

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1.2.2数据模型

常见的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型三种，基于它们建立的数据库相应地称为层次数据库、网状数据库和关系数据库。层次模型层次模型可以用有向树结构来表示实体之间的关系，其主要特征如下：（1）仅有一个无父结点的根结点。（2）除根结点以外的子结点，向上仅有一个父结点，向下有若干子结点。

树第27页/共50页第26页/共50页

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1.2.2数据模型

网状模型网状模型可以用网状结构表示实体及实体间的关系。它取消了层次模型的一些限制，是层次模型的扩展。其主要特征如下：（1）有一个以上的结点无父结点。（2）至少有一个结点有多个父结点。图第28页/共50页第27页/共50页

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1.2.2数据模型

关系模型关系模型用二维表结构表示实体及实体间的联系。由于客观世界中二维表的应用非常普遍，因此关系模型的应用也最为广泛。

VisualFoxPro就是基于关系模型的数据库管理系统。

第29页/共50页第28页/共50页

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1.3关系数据库基础1.3.1关系模型中的概念1.3.2关系完整性约束1.3.3关系运算1.3.4关系范式

第30页/共50页第29页/共50页

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1.3.1关系模型中的概念

关系（Relation）一个二维表就称为一个关系，包括若干行，每行描述一个实体。关系对应于概念世界中的实体集。在VisualFoxPro中，关系称为“表”，保存为表文件。

关系的特征：关系对应于一个规则的行列式二维表同一个关系中不允许出现相同的属性同一个关系中不允许出现相同的元组关系中的元组和属性具有顺序无关性第31页/共50页第30页/共50页

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1.3.1关系模型中的概念

属性（Attribute）

二维表中的列称为属性，是关系中不可划分的最小单位。一个关系中的属性不允许重名。属性对应于概念世界中实体的属性。在VisualFoxPro中，属性称为“字段”。

域（Domain）

属性的取值范围称为域，关系中不同实体的同一个属性的域应该是相同的。域对应于概念世界中的域。如：GRAGE表中的“成绩”是一个数值型字段，取值范围是0-100。第32页/共50页第31页/共50页

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1.3.1关系模型中的概念

元组（Tuple）

关系中的行称为元组，它包含所有属性的值。元组对应于概念世界中的实体。在VisualFoxPro中，元组称为“记录”。

关键字（Key）在关系中，一个或几个属性的组合能唯一标识一个元组，则称其为关键字（或键），对应于概念世界中的码。第33页/共50页第32页/共50页

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1.3.1关系模型中的概念

主键：可从关系的多个键中选出一个作为主键，其他键作为候选键。一个关系最多只能设置一个主键，候选键则可以有多个。外键：若关系A的主键出现关系B中，则关系B中的对应属性(组合)称为外键。参照关系：两个关系之间通过主键与外键建立的关联。此时，关系A称为被参照关系，而关系B称为参照关系。第34页/共50页第33页/共50页

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1.3.1关系模型中的概念

主键主键外键第35页/共50页第34页/共50页

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1.3.1关系模型中的概念

关系模式（RelationSchema）关系模式是对关系结构的定义，对应于概念世界中的实体型。关系模式可用下列形式表示：关系名(属性1,属性2,…,属性n)

第36页/共50页第35页/共50页

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1.3.2关系完整性约束

完整性约束是对数据模型提出的某种约束条件或规则,包括实体完整性、参照完整性和用户自定义完整性三类：

实体完整性它规定关系中构成主键、候选键的属性或属性组合不能有空值或重复值。如：在STUDENT表中，“学号”是主键，则所有记录的“学号”属性值不能为空，也不能有重复值。第37页/共50页第36页/共50页

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1.3.2关系完整性约束

参照完整性

它规定参照关系中外键的取值要么等于被参照关系中某个元组的主键值，要么取空值。如：按照参照完整性规则，参照关系SPEC表“专业号”的取值必须是被参照关系STUDENT表中某记录的“专业号”值，或者为空。

用户自定义完整性它是用户针对具体应用提出约束性条件，包括域完整性和元组完整性两个方面。第38页/共50页第37页/共50页

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1.3.2关系完整性约束

用户自定义完整性

域完整性：是对关系中属性取值范围以及是否允许空值的约束。

如：规定GRADE表中“成绩”属性的取值范围是0-100。

元组完整性：是对关系中属性之间的取值进行约束。

如：规定课程信息表中属性“学时”的值必须大于等于属性“学分”值的15倍。

第39页/共50页第38页/共50页

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1.3.2关系完整性约束第40页/共50页第39页/共50页

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1.3.3关系运算

传统的集合运算

并：R∪S={t|t∈R∨t∈S}，结果由属于R或属于S的元组组成。

差：R-S={t|t∈R∧Øt∈S}，结果由属于R而不属于S的所有元组组成。

交：R∩S={t|t∈R∧t∈S}，结果由既属于R又属于S的元组组成。

广义笛卡尔积：R×S={trts|tr∈R∧ts∈S}结果是一个(n+m)列，前n列是关系R的一个元组，后m列是关系S的一个元组。若R有k1个元组，S有k2个元组，则结果有k1×k2个元组。第41页/共50页第40页/共50页

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1.3.3关系运算

专门的关系运算选择运算：从关系R中选择出满足条件的元组构成新关系，新关系同R具有相同的结构。如：查男生记录，属于选择运算。

投影运算：从关系R中选取若干个属性构成新关系。如：查学生姓名、专业信息，属于投影运算。

连接运算：按照R和S相应属性的比较条件连接起来，生成新关系。如：将学生表和成绩表可以按“学号”进行联接，产生包含姓名、课程号、成绩的新表。第42页/共50页第41页/共50页

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1.3.3关系运算第43页/共50页第42页/共50页

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1.3.3关系运算第44页/共50页第43页/共50页

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1.3.3关系运算第45页/共50页第44页/共50页

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1.3.4关系范式

第一范式（1NF）如果关系R的所有属性都是不可再分的数据项，则称该关系属于第一范式。记作R∈1NF。

第二范式（2NF）若R∈1NF，且主键可以决定每一非主属性，同时不存在主键的真子集可以决定其他的非主属性，则该关系模式属于第二范式。记作R∈2NF。

第三范式（3NF）若R∈2