第一章 数据库基础知识

二级考试解析一、知识结构1、Access数据库程序设计2、公共基础知识二、考试方式和内容无纸化考试中，传统考试的笔试部分被移植到计算机上完成，考核内容和要求不变。无纸化考试时间为120分钟，满分100分，其中选择题40分，上机操作题60分。总分达到60分，且上机操作题达到36分，方能取得合格证书。合格证书用中、英文两种文字书写，全国通用。成绩合格者由教育部考试中心颁发合格证书。成绩优秀者，合格证书上注明“优秀”字样。没有获得合格证书的考生,下一次考试不再安排补考，考生下一次考试需重新以新考生身份报名参加考试。系统环境：操作系统升级为Windows7，MSOffice版本升级为2010。二级证书:表明持有人具有计算机基础知识和基本应用能力，能够使用计算机高级语言编写程序，可以从事计算机程序的编制、初级计算机教学培训以及企业中与信息化有关的业务和营销服务工作。二级所有科目均需考核二级公共基础知识。NCRE所有级别证书均无时效限制。题型：（1）选择题：（40分，各章，包括公共基础部分）（2）基本操作题（18分，第2章）（3）简单应用题（18分，第3章）（4）综合应用题（24分，第4-9章）考试时间为每年3月份的倒数第一个周六与9月份的倒数第二个周六。第一章数据库基础知识第一节数据处理的发展过程；第二节数据库相关概念；第三节数据模型；第四节关系数据库管理系统；第五节数据库设计基础；第六节Access简介。第一节数据处理的发展过程数据处理技术由低级到高级总体上经过了以下三个发展阶段一、人工处理阶段；二、文件处理阶段；三、数据库处理阶段。一、人工处理阶段：20世纪50年代中期以前，数据管理的任务完全由程序设计人员自负其责。特点：数据与程序无独立性、数据无法共享、数据冗余度高。二、文件处理阶段：20世纪50年代中后期，计算机开始大量用于管理中的数据处理工作。操作系统中的文件系统是专门管理外存储器的数据。特点：数据与程序有一定的独立性、数据可共享、数据冗余度下降。三、数据库处理阶段：20世纪60年代后期，数据库技术出现。特点：数据与程序有高度独立、数据高度共享、数据冗余度低。四、数据库系统的发展一般认为，未来的数据库系统应支持数据管理、对象管理和知识管理，应该具有面向对象的基本特征。在关于数据库的诸多新技术中，有3种是比较重要的，它们是：面向对象数据库系统、知识库系统、关系数据库系统的扩充。1、面向对象数据库系统：用面向对象方法构筑面向对象数据库模型，使其具有比关系数据库系统更为通用的能力。2、知识库系统：用人工智能中的方法，特别是用逻辑知识表示方法构筑数据模型，使其模型具有特别通用的能力。3、关系数据库系统的扩充：利用关系数据库作进一步的扩展，使其在模型的表达能力与功能上有进一步的加强，如与网络技术相结合的Web数据库、数据仓库及嵌入式数据库等。五、数据库系统的基本特点数据的集成性、数据的高共享性与低冗余性、数据独立性、数据统一管理与控制。六、数据库系统的内部机构体系数据模式是数据库系统中数据结构的一种表示形式，具有不同的层次与结构方式。数据库系统在其内部具有3级模式及2级映射，3级模式分别是概念模式、内模式与外模式；2级映射是外模式/概念模式的映射和概念模式/内模式的映射。3级模式与2级映射构成了数据库系统内部的抽象结构体系。模式的3个级别层次反映了模式的3个不同环境以及它们的不同要求，其中内模式处于最底层，它反映了数据在计算机物理结构中的实际存储形式；概念模式处于中层，它反映了设计者的数据全局逻辑要求；而外模式则位于最外层，它反映了用户对数据的要求。一个数据库只有一个概念模式和一个内模式，有多个外模式。例题：下列叙述中正确的是：BA数据库系统是一个独立的系统，不需要操作系统的支持B数据库技术的根本目标是要解决数据的共享问题C数据库管理系统就是数据库系统D以上3种说法都不对解析：数据库系统，是由数据库管理系统（软件）、计算机硬件、操作系统及数据库管理员等组成。作为处理数据的系统，数据库技术的主要目的就是解决数据的共享问题。例题：在数据库系统中，用户所见到的数据模式为：BA概念模式B外模式C内模式D物理模式解析：概念模式是数据库系统中对全局数据逻辑结构的描述，是全体用户（应用）的公共数据视图，它主要描述数据的记录及数据间的关系，还包括数据间的语义关系等。数据库管理系统的3级模式结构由外模式、模式、内模式组成。数据库的外模式也叫做用户级数据库，是用户所看到和理解的数据库，是从概念模式导出的子模式，用户可以通过子模式描述语言来描述用户级数据库的记录，还可以利用数据语言对这些记录进行操作。内模式（或存储模式、物理模式）是指数据在数据库系统内的存储介质上的表示，是对数据的物理结构和存取方式的描述。第二节数据库相关概念一、数据:存储在媒体上能够识别的物理符号。描述事物的符号可以是数字、文字、图形、图像、声音、语言等，数据有多种表现形式，它们都可以经过数字化后存入计算机。二、数据库:DataBase（DB），存储在计算机上，结构化的相关数据的集合。是长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。三、数据库管理系统（DBMS）:为数据库的建立、使用和维护而配置的软件。四、数据库系统DataBaseSystem（DBS）:引进数据库技术后的计算机系统；包括：硬件平台、软件平台、数据库、数据库管理系统、用户（数据库管理员（DBA）和普通用户）。五、数据库应用系统:采用数据库系统资源开发出来的，面向基本用户实际应用的应用软件系统。如图书管理系统。第三节数据模型组成要素：数据模型由数据结构、数据操作和完整性规则3部分组成。数据结构:是描述一个数据模型性质最重要的方面，因此常按数据结构的类型命名数据模型，例如网状结构、层次结构和关系结构的数据模型分别命名为网状模型、层次模型和关系模型。数据操作：是指对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作的集合，包括操作及其有关的操作规则。数据库的操作主要包括查询和更新两个大类。完整性规则:是数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则，这些规则的集合构成数据的约束条件，以确保数据的正确性、有效性和相容性。一、概念及分类实体模型与数据模型是对客观事物及其相互联系的两种抽象描述。数据库的核心问题是数据模型。实体（Entity）属性（Attribute）实体型（EntityType）实体集（EntitySet）实体值（EntityValue）实体联系（EntityRelationship）E-R模型包括3个组成要素：实体（集）：用矩形框表示，框内标注实体名称。属性：用椭圆形表示，并用连线与实体集联系起来。实体之间的联系：用菱形框表示，框内标注联系名称。二、数据模型分类数据模型是数据库系统的基石，任何一个数据库管理系统都是基于某种数据模型的，即根据不同的数据模型可以开发出不同的数据库管理系统。常用的数据模型有3种：层次模型、网状模型和关系模型。层次模型（HierarchicalModel）网状模型（NetworkModel）关系模型（RelationalModel）面向对象数据模型（ObjectOrientedModel，简称OO模型）1.层次模型（HierarchicalModel）层次模型是最早出现的数据模型，它用树形结构来表示数据间的从属关系结构。层次模型如同一颗倒置的树，结点从根开始定义，向下发展，如图1.7所示。层次模型的特点如下：（1）有且仅有一个结点，无父结点，此结点是根结点。（2）其他结点有且仅有一个父结点。层次模型适合于表示一对多的联系，直观、自然、方便。2.网状模型（NetworkModel）网状模型是层次模型的扩展，呈现一种交叉关系的网络结构，可以表示较复杂的数据结构。其特点如下：（1）允许一个结点有多于一个的父结点。（2）允许有一个以上的结点无父结点。网状模型适用于表示多对多的联系。关系模型中的基本术语如下：（1）字段（Field）：从数据库的角度讲，实体模型中实体的属性就是字段；从表格的角度讲，属性称为列（Column）。例如学生的学号、姓名、性别和籍贯就是字段的名称（即列名）。字段和属性一样，也用类型和值来表示。由此可见，字段、属性和列这3个术语所描述的对象是相同的。（2）记录（Record）：字段值的有序集合称为记录。在表格中，记录称为行；在实体模型中，记录称为实体值；在关系代数中，记录称为元组。也就是说，实体值、记录、元组和行分别是从不同角度描述同一对象的术语。（3）表（Table）：表是具有相同性质记录的集合。表也有型和值，表的型就是表结构，由字段名称、字段类型、宽度、小数位数构成。表的值就是记录的集合。（4）关系（Relation）：一个关系的逻辑结构是一张二维的不可再分的表。简单地说，一个关系就是一张二维表。关系的性质主要包括：①关系中的字段都是不可再分的最小数据项，即不允许表中还有表。②关系中每一个字段的值都是类型相同的数据4、面向对象数据模型：吸收了以前的各种数据模型优点的基础上，借鉴了面向对象程序设计方法而建立的一种模型。一个OO模型是用面向对象观点来描述现实世界实体（对象）的逻辑组织、对象间限制、联系等的模型。这种模型具有更强的表示现实世界的能力，是数据模型发展的一个重要方向。目前对于OO模型还缺少统一的规范说明，尚没有一个统一的严格的定义。但在OO模型中，面向对象核心概念构成了面向对象数据模型的基础。OO模型的基本概念如下：（1）对象（Object）与对象标识（OID）：现实世界中的任何实体都可以统一地用对象来表示。每一个对象都有它唯一的标识，称为对象标识，对象标识始终保持不变。（2）类（Class）：所有具有相同属性和操作集的对象构成一个对象类（简称类）。任何一个对象都是某一对象类的实例（Instance）。（3）事件：客观世界是由对象构成的，客观世界中的所有行动都是由对象发出且能够为某些对象感受到，我们把这样的行动称为事件。如鼠标的单击事件、移动事件等。例题：下列说法中正确的是：AA为了建立一个关系，首先要构造数据的逻辑关系B表示关系的二维表中各元组的每一个分量还可以分成若干个数据项C一个关系的属性名称为关系模式D一个关系可以包含多个二维表解析：元组已经是数据的最小单位，不可再分；关系的框架称为关系模式；关系框架与关系元组一起构成了关系，即一个关系对应一张二维表。在选项A中，在建立关系前，需要先构造数据的逻辑关系是正确的。例题：用树形结构表示实体之间联系的模型是：CA关系模型B网状模型C层次模型D以上3个都是解析：数据模型是指反映实体及其实体间联系的数据组织的结构和形式。在关系模型、网状模型和层次模型等。其中层次模型实际上是以层次型为结点构成的树，它把客观问题抽象为一个严格的、自上而下的层次关系，所以它的基本结构是树形结构。第四节关系数据库管理系统一、关系术语；二、关系的特点；三、关系运算一、关系术语：1、关系（表）:一个关系就是一张二维表，通常将一个没有重复行、重复二维表看成一个关系，每个关系都有一个关系名。在Access中，所有数据都以表的形式保存，是数据库的核心，是所有操作的前提。2、关系模式（表结构）:关系的结构，即表头。3、元组（记录）:关系中水平方向上的行。4、属性（字段）:关系中垂直方向的列。在Access2003中属性被称为字段，属性名叫做字段名。5、域（有效性规则）:属性的取值范围，不同元组对同一属性地取值所限定的范围。6、关键字（主键）:属性和属性的组合，其值能够唯一标识一个元组。7、外部关键字（外键）:如果表中字段不是本表的主关键字，而是另外一个表的主关键字或候选关键字，它就称为外部关键字。二、关系的性质1、关系必须规范化。最基本的要求是每个属性必须是不可分割的。2、在同一个关系中不允许出现完全相同的元组。3、在同一个关系中不能出现相同的属性名。4、在一个关系中元组的次序无关紧要。5、一个关系属性次序无关紧要三、关系运算在关系数据库管理系统中，数据是以关系模式组织的，所以对数据的处理就是对关系（表）的处理，称为关系运算。关系运算主要有以下两类：1、传统的集合运算；2、专门的关系运算。1、传统的集合运算：（1）并；（2）交；（3）差；（4）笛卡尔积（1）并：将两个结构相同关系中的元组合并为一个新关系。例：有如下两个关系R和S：RST(R∪S)学号姓名学号姓名学号姓名101a1101a1101a1102a2102a2102a2103a3104a4103a3104a4（2）交：将两个结构相同关系中的公共元组筛选出来组织为一个新关系。例：有如下两个关系R和SRST(R∩S)学号姓名学号姓名学号姓名101a1101a1101a1102a2102a2102a2103a3104a4（3）差：R和S的差是，相同的减掉，由属于R但不属于S的元组组成的集合例：有如下两个关系R和SRST(R-S)学号姓名学号姓名学号姓名101a1101a1103a3102a2102a2103a3104a4（4）笛卡尔积：就是集合的乘法运算。将第一个关系中的元组分别与第二个关系中的元组连接成一个新元组，结果就是新元组的集合。结果关系中的属性包括参加运算的两个关系中的所有属性。2、专门的关系运算：（1）选择；（2）投影；（3）联接；（4）自然联接例题：有如下3个关系表RSTABCABCABC112112313223223313下列操作中正确的是：BAT=R∩SBT=R∪SCT=R×SDT=R/S解析：集合的并、交差、广义笛卡尔积：设有两个关系为R和S，它们具有相同的结构，R和S的并是由属于R和S，或者同时属于R和S的所有元组组成，记作R∪S；R和S的交是由既属于R又属于S的所有元级组成，记作R∩S；R和S的差是由属于R但不属于S的所有元组组成，记作R-S；元组的前n个分量是R的一个元组，后m个分量是S的一个元组，若R有K1个元组，S有K2个元组，则R×S有K1×K2个元组，记为R×S。从图中可以看出，关系T是关系R和关系S的简单合并，而合并的符号为u，所以答案为T=RuS。例题：在下列关系运算中，不改变关系表中的属性个数但能减少元组个数的是：BA并B交C投影D笛卡尔积解析：关系的基本运算有两类：传统的集合运算（并、交、差）和专门的关系运算（选择、投影、连接）。集合的并、交、差：设有两个关系为R和S，它们具有相同的结构，R和S的并是由属于R的S，或同时属于R和S的所有元组组成，记作R∪S；R和S的交是由既属于R又属于S的所有元组组成，记作R∩S；R和S的差是由属于R但不属于S的所有元组组成，记作R-S。因此在关系运算中，不改变关系表中的属性个数但能减少元组（关系）个数的只能是集合的交。第五节数据库设计基础1、数据库设计步骤（1）设计原则：关系数据库的设计应遵从概念单一化“一事一地”的原则避免在表之间出现重复字段表中的字段必须是原始数据和基本数据元素用外部关键字保证有关联的表之间的联系2、设计的步骤和过程（1）、需求分析信息需求;处理要求;安全性和完整性要求;（2）、确定需要的表每个表应该只包含关于一个主题的信息表中不应该包含重复信息，并且信息不应该在表之间复制（3）、确定所需字段每个字段直接和表的实体相关以最小的逻辑单位存储信息表中的字段必须是原始数据确定主关键字字段“教学管理”数据库中的表教师表学生表选课成绩表课程表教师编号学生编号选课ID课程编号姓名姓名学生编号课程名称性别性别课程编号课程类别工作时间年龄成绩学分政治面目入校日期学历团员否职称系别系别专业电话号码简历照片（4）、确定联系一对多联系多对多联系一对一联系一种性别有许多人；多个人有多种性别。一个人只有一种性别；（5）、设计求精是否遗忘了字段是否存在保持大量空白字段是否有包含了同样字段的表表中是否带有大量不属于某实体的字段是否在某个表中重复输入了同样的信息是否为每个表选择了合适的主码是否有字段很多而记录很少的表，而且许多记录中的字段值为空。第六节Access2003概述一、Access简介Access是一种关系型的数据库管理系统，是微软Office套件产品之一。一直以来都是主流的中小型数据库后台开发工具，是Web数据库的最佳选择。日前已经成为一个综合性的数据库开发工具，利用它非常容易的开发出一个功能强大的数据库系统。二、Access的特点1、易学易用，功能强大；2、强大的数据支持能力；3、强大的图表与报表快速生成功能；4、提供标准的数据库接口；5、与Internet/Internet的集成；6、无代码开发；7、具有较好的集成开发功能。三、Access数据库的系统结构：一个完整的数据库应用系统是由不同的功能部分组成的，不同的部分就要使用不同的工具来实现，在Access中称为数据库对象，所以使用Access开发一个数据库应用系统，就是创建各种不同的数据库对象。Access中的数据库对象主要有以下7类：1、表：用户定义的存储数据的对象，是整个