网络数据库 课件 项目1、2 数据库基础、创建和管理数据库

项目一

数据库基础任务1数据库系统任务2数据库管理系统任务3数据库设计基础任务4初识SQLServer2019任务1数据库系统任务引入小林是一名大三的学生，这个学期有C语言、数据库和python等关于计算机编程的选修课。小林去查询相关资料，他对数据库比较感兴趣，决定选修数据库。那么，数据库系统都有哪些组成？数据库系统体系结构是什么样呢？知识准备通常把引进了数据库技术的计算机系统称为数据库系统，它的目的是存储和产生所需要的有用信息。这些有用的信息可以是使用该系统的个人或组织的有意义的任何事情，换句话说，是对某个人或组织辅助决策过程中不可少的事情。一、数据库系统的组成数据库系统由数据库、硬件、数据库管理系统、应用程序和人员等部分组成。二、数据库系统体系结构数据库系统有着严谨的体系结构。目前世界上有大量的数据库在运行中，其类型和规模可能相差很大，但是就其体系结构而言却是大体相同的。1．数据库系统的三级模式结构三级结构对数据库的组织从内到外分3个层次描述，分别称为内模式、概念模式和外模式，如图所示。2．3个模式之间的映象前面谈到的三级模式，只有内模式才是真正存储数据的，而模式和外模式仅是一种逻辑表示数据的方法，但却可以放心大胆地使用它们，这是靠DBMS的映象功能实现的。（1）外模式/模式映象（2）模式/内模式映象任务2数据库管理系统任务引入小林已经对数据库系统有了大体的了解，知道了数据库系统的组成。但是，怎么才能把数据库、用户和应用程序联系到一起呢？知识准备数据库管理系统（DBMS）是数据库系统的关键组成部分。任何数据操作，包括数据库定义、数据查询、数据维护、数据库运行控制等都是在DBMS管理下进行的。DBMS是用户与数据库的接口，应用程序只有通过DBMS才能和数据库打交道。一、DBMS的主要功能通常，DBMS的主要功能包括以下几个方面。1．数据库定义DBMS提供数据定义语言（DataDefinitionLanguage，DDL）来定义数据库的三级模式，用概念DDL编写的概念模式称为源概念模式，用外DDL编写的外模式称为源外模式；用内DDL编写的内模式称为源内模式。2．数据操纵DBMS提供数据操纵语言（DataManipulationLanguage，DML）实现对数据库数据的操纵功能，包括检索、插入、修改和删除。3．数据库的运行管理DBMS提供数据库的运行控制好管理功能，即数据的安全性、完整性和并发控制等对数据库运行进行有效的控制和管理，以确保数据库数据正确有效和数据库系统的有效运行。4．数据库的建立和维护包括数据库初始数据的装入，数据库的转储、恢复、重组织，系统性能监视、分析等功能。5．数据库的传输DBMS提供处理数据的传输，实现用户程序与DBMA之间的通信，通常与操作系统协调完成。二、DBMS的组成DBMS大多是由许多“系统程序”所组成的一个集合。每个程序都有自己的功能，一个或几个程序一起完成DBMS的一件或几件工作。各种DBMS的组成因系统而异，一般说来，它由以下几个部分组成。1．语言编译处理程序2．系统运行控制程序3．系统建立、维护程序4．数据字典任务3数据库设计基础任务引入小林现在已经掌握数据库的原理，想进行数据库设计，可是他却无从下手。那么，数据库设计包括哪些步骤呢？每个步骤都有什么要求呢？知识准备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议中的核心技术。由于数据库应用系统的复杂性，为了支持相关应用程序的运行，数据库设计就变得异常复杂，因此最佳设计不可能一蹴而就，而只能是一种“反复探寻，逐步求精”的过程。数据库设计内容包括结构特性设计和行为特性设计。前者是指数据库总体概念的设计，它应该是具有最小数据冗余的、能反映不同用户数据需求的、能实现数据共享的系统。后者是指实现数据库用户业务活动的应用程序的设计，用户通过应用程序来访问和操作数据库。按照规范设计的方法，考虑数据库及其应用系统开发全过程，将数据库设计分为以下6个阶段（见图）：需要分析阶段

概念结构设计阶段

逻辑结构设计阶段物理结构设计阶

数据库实施阶段

数据库运行和维护阶段数据库设计步骤一、需求分析需求分析的任务是通过详细调查现实世界要处理的对象（组织、部门、企业等），充分了解原系统（手工系统或计算机系统）工作概况，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新系统的功能。1．需求分析的步骤收集和分析用户要求一般可按以下4步进行。（1）分析用户活动

（2）确定系统范围（3）分析用户活动所涉及的数据1）数据流2）加工（又称为数据处理）3）数据文件（又称数据存储）4）数据的源点或终点（4）分析系统数据2．需求分析的方法在众多的需求分析方法中，结构化分析（StructuredAnalysis，SA）方法是一种简单实用的方法。画数据流图的一般步骤如下：（1）首先画系统的输入输出，即先画顶层数据流图。图书借还系统顶层数据流图（2）画系统内部，即画下层数据流图。数据字典有以下4类条目：数据流、数据文件、数据项、基本加工。图书借还系统0层数据流图图书借还系统1层数据流图

在数据字典的定义式中出现的符号二、概念设计概念设计阶段的目标是产生整体数据库概念结构，即概念模式。概念模式是整个组织各个用户关心的信息结构。描述概念结构的有力工具是E-R模型。设计概念结构的E-R模型可采用4种策略。自顶向下：自底向上：由里向外：

混合策略：1．局部应用E-R模型设计（1）实体和描述它的属性间保持为1∶1或n∶1的联系。（2）描述实体的属性本身不能再有需要描述的性质。2．总体概念E-R模型设计综合各部门（或应用）的局部E-R模型，就可以得到系统的总体E-R模型。综合局部E-R模型的方法有两种：多个局部E-R图一次综合。多个局部E-R图逐步综合，用累加的方式一次综合两个E-R图。3．消除不必要的冗余在初步的E-R图中，可能存在冗余的数据或冗余的联系。冗余的数据是指可由基本的数据导出的数据，冗余的联系是由其他的联系导出的。三、逻辑设计E-R模型表示的概念模型是用户的模型。它独立于任何一种数据模型，独立于任何一个具体的数据库管理系统，因此，需要把上述概念模型转换为某个具体的数据库管理系统所支持的数据模型。然后建立用户需要的数据库。由于国内目前使用的数据库系统基本上都是关系型的，因此本书讨论将E-R模型转换为关系模型的方法。1．E-R模型向关系模型的转换（1）若实体间的联系是1∶1联系，可以在两个实体类型转换成的两个关系模式中的任意一个关系模式的属性中，加入另一个关系模式的主码和联系类型的属性。（2）若实体间的联系是1∶n联系，则在n端实体类型转换成的关系模式中，加入1端实体类型转换成的关系模式的主码和联系类型的属性。（3）若实体间的联系是m∶n联系，则将联系类型也转换成关系模式，其属性为两端实体类型的主码加上联系类型的属性，而该主码为两端实体主码的组合。2．关系规范化（1）考查关系模式的函数依赖关系，确定范式等级。（2）对关系模式进行合并或分解。3．关系模式的优化为了提高数据库应用系统的性能，特别是为了提高对数据的存取和存储效率，还必须对上述产生的关系模式进行优化，即修改、调整和重构模式，经过反复多次的尝试和比较，最后得到优化的关系模式。四、物理设计逻辑设计完成后，下一步的任务就是进行系统的物理设计。物理设计是在计算机的物理设备上确定应采取的数据存储结构和存取方法，以及如何分配存储空间等问题。当确定之后，应用系统所选用的DBMS提供的数据定义语言把逻辑设计的结果（数据库结构）描述出来，并将源模式变成目标模式。由于目前使用的DBMS基本上是关系型的，物理设计的主要工作是由系统自动完成的，用户只要关心索引文件的创建即可。尤其是对微机关系数据库用户来说，用户可做的事情很少，用户只需用DBMS提供的数据定义语句建立数据库结构。任务4初识SQLServer2019任务引入小林去图书馆查询相关书籍，如果要想使用SQLServer进行数据库管理，必须先下载和安装SQLServer。那么，怎样下载和安装SQLServer软件？小林安装好SQLServer软件后，却不知道从哪儿进入软件去进行数据库管理，他咨询了学长，才知道还得再安装SQLServerManagementStudio才行。那么怎么安装SQLServerManagementStudio软件呢？怎么使用SQLServerManagementStudio呢？知识准备一、SQLServer2019简介SQLServer2019为所有数据工作负载带来了创新的安全性和合规性功能、业界领先的性能、任务关键型可用性和高级分析，还支持内置的大数据。SQLServer2019基本功能如下：1．数据库引擎数据库引擎是用于存储、处理和保护数据的核心服务，就是数据库管理系统DBMS。2．分析服务分析服务是SQLServer的一个服务组件。3．集成服务SQLServer集成服务（SQLServerIntegrationServices，简称为SSIS）是一个数据集成平台，负责完成有关数据的提取，转换和加载等操作。4．复制技术复制是将一组数据从一个数据源拷贝到多个数据源的技术，是将一份数据发布到多个存储站点上的有效方式。5．通知服务通知服务是一个应用程序，可以向上百万的订阅者发布个性化的消息，通过文件、邮件等方式向各种设备传递信息。6．报表服务报表服务(ReportingServices,SSRS)基于服务器的解决方案，从多种关系数据源和多维数据源，提取数据，生成报表。7．服务代理SQLServerAgent代理服务，是sqlserver的一个标准服务，作用是代理执行所有sql的自动化任务，以及数据库事务性复制等无人值守任务。8．全文搜索SQLServer的全文搜索(Full-TextSearch）是基于分词的文本检索功能，依赖于全文索引。二、SQLServer2019应用场景通过数据虚拟化打破数据孤岛,通过利用SQLServerPolyBase,SQLServer大数据集群可以在不移动或复制数据的情况下查询外部数据源。在SQLServer中构建数据湖，SQLServer大数据集群包括一个可伸缩的HDFS存储池。它可以用来存储大数据，这些数据可能来自多个外部来源。一旦大数据存储在大数据集群中的HDFS中，您就可以对数据进行分析和查询，并将其与关系兴数据结合起来使用。三、SQLServer2019的下载安装（1）打开SQLServer官方下载页面/zh-cn/sql-server/sql-server-downloads，单击Developer版下方的“立即下载”按钮，下载SQL2019-SSEI-Dev。（2）下载完毕后，运行SQL2019-SSEI-Dev程序，打开如图所示的安装选择对话框，选择“自定义”安装类型。SQLServer2019安装选择对话框（3）打开如图所示的对话框，选择语言为“中文（简体）”，媒体位置为默认，单击“安装”按钮，进行安装。（4）开始下载安装程序包，这里需要等待一段时间，如图1-8所示。选择语言和安装路径下载安装程序包（5）下载完安装程序包后，打开“SQLServer安装中心”对话框，单击“安装”选项，切换到该页面，如图所示，单击“全新SQLServer独立安装或向现有安装添加功能”选项，自动跳转到“SQLServer2019安装”对话框。（6）在“产品密钥”页面中指定可用版本为“Developer”，其他采用默认设置，如图所示，单击“下一步”按钮。“安装”页面“产品密钥”页面（7）跳转到“许可条款”页面，在该页面中勾选“我接受许可条款”复选框，如图所示，单击“下一步”按钮。（8）跳转到“Microsoft更新”页面，采用默认设置，如图所示，单击“下一步”按钮。“许可条款”页面“Microsoft更新”页面（9）跳转到“功能选择”页面，在该页面中根据自己需要，选择所需功能，选的越多，文件越大，所以不建议选用不上的，但是数据库引擎服务和SQLServer复制是必须选的，如图所示，选择完后，单击“下一步”按钮。（10）跳转到“实例配置”页面，选择“默认实例”单选项，其他采用默认设置，如图所示，单击“下一步”按钮。“功能选择”页面“实例配置”页面（11）跳转到“服务器配置”页面，采用默认设置，如图1-15所示，单击“下一步”按钮。（12）跳转到“数据库引擎配置”页面，选择“混合模式（SQLServer身份验证和Windows身份验证）”选项，此时用户名为sa，输入密码，单击“添加当前用户”按钮，将本机添加到列表中，如图所示，单击“下一步”按钮。“服务器配置”页面“数据库引擎配置”页面（13）跳转到“准备安装”页面，显示设置的安装功能，如图所示，如果有问题，单击“上一步”按钮，重新设置，如果没有问题，单击“安装”按钮，开始安装。（14）跳转到“安装进度”页面，显示当前的安装进度，如图所示。

“准备安装”页面显示安装进度（15）安装完成后，跳转到“完成”页面，显示所有的功能状态为成功，如图所示，单击“关闭”按钮，关闭对话框，SQLServer2019安装完成。四、SQLServerManagementStudio（一）SQLServerManagementStudio的下载安装SQLServerManagementStudio用于管理SQLServer基础架构的集成环境。它提供用于配置、监视和管理SQLServer实例的工具。此外，它还提供了用于部署、监视和升级数据层组件的工具以生产查询和脚本。SQLServerManagementStudio将早期版本的SQLServer中所包含的企业管理器、查询分析器和AnalysisManager功能整合到单一的环境中。四、SQLServerManagementStudio（一）SQLServerManagementStudio的下载安装SQLServerManagementStudio用于管理SQLServer基础架构的集成环境。它提供用于配置、监视和管理SQLServer实例的工具。此外，它还提供了用于部署、监视和升级数据层组件的工具以生产查询和脚本。SQLServerManagementStudio将早期版本的SQLServer中所包含的企业管理器、查询分析器和AnalysisManager功能整合到单一的环境中。

设置安装位置安装进度（二）SQLServerManagementStudio的工作界面在开始菜单中单击MicrosoftSQLServerManagementStudio18程序，打开“连接到服务器”对话框，在“身份验证”下拉列表中选择“SQLServer身份验证”，输入登录名为sa，密码为安装SQLServer时设置的密码，如图所示。1．标题栏2．菜单栏3．工具栏4．对象资源管理器5．文档窗口连接到服务器QLServerManagementStudio快捷菜单项目总结项目二

创建和管理数据库任务1创建数据库任务2修改数据库任务3删除数据库任务1创建数据库任务引入小林已经安装好SQLServer和SQLServerManagementStudio软件，并且已经知道了数据库的设计步骤，他设计一个关于教学管理系统的数据库。那么，怎么才能在SQLServer中创建数据库呢？知识准备新安装SQLServer后，默认有下面几个内置的系统数据库：master数据库：该数据库记录了SQLServer系统的所有系统级别信息。tempdb数据库：该数据库保存所有的临时表和临时存储过程。model数据库：该数据库用作在系统上创建的所有数据库的模板。msdb数据库：该数据库提供SQLServer代理程序在调度警报和作业以及记录操作员时使用。一、使用SSMS创建数据库直接建立数据库是在SSMS中进行的，大多数情况下，应该使用这种方式来创建一个数据库，因为图形化界面比SQL命令更容易使用。案例——创建EMIS数据库

建立数据库

“新建数据库”对话框“数据文件”选项卡“定位文件夹”对话框“选项”选择页“文件组”选择页新建EMIS数据库二、使用T-SQL创建数据库创建数据库可以使用CREATEDATABASE语句其中，各参数和子句的说明如下：database_name指出新数据库的名称。FILENAME为“filespec”定义的文件指定操作系统文件名。SIZE子句指定“filespec”中定义的文件的大小。MAXSIZE子句指定“filespec”中定义的文件可以增长到的最大大小。FILEGROWTH子句指定“filespec”中定义的文件的增长增量。使用一条CREATEDATABASE语句即可创建数据库以及存储该数据库的文件。SQLServer分两步实现CREATEDATABASE语句：（1）SQLServer使用model数据库的副本初始化数据库及其元数据。（2）SQLServer使用空页填充数据库的剩余部分，除了包含记录数据库中空间使用情况以外的内部数据页。案例——创建factory数据库要创建一个factory数据库，并设定数据文件为“D:\SQLServer\factory.MDF”，大小为10MB，最大为50MB，每次增长5MB。事务日志文件为“D:\SQLServer\factory日志.MDF”，大小为10MB，最大为20MB，每次增长为5MB。按F5键或单击工具栏中的“执行”按钮，系统提示消息显示命令已成功完成，如图所示。如果新建的数据库在对象资源管理器中没有显示，可在对象资源管理器的数据库节点上右击，在弹出的快捷菜单中选择“刷新”选项，来查看新建立的数据库，如图所示。

成功完成消息

新建数据库任务2修改数据库一、使用SSMS修改数据库在建立数据库后，可以根据需要调整数据库的属性。这些属性影响该数据库的工作方式。设置数据库属性的操作步骤如下：数据库属性对话框的“常规”选项卡“文件”选项卡“文件组”选项卡“选项”选项卡二、使用T-SQL修改数据库在建立数据库后，可根据需要修改数据库的设置。其中，各参数和子句的说明如下：database指出要更改的数据库的名称。ADDFILE子句指定要添加文件。ADDLOGFILE子句指定要将日志文件添加到指定的数据库。REMOVEFILE指出从数据库系统表中删除文件描述并删除物理文件。MODIFYFILE指定要更改给定的文件，更改选项包括FILENAME、SIZE、FILEGROWTH和MAXSIZE。一次只能更改这些属性中的一种。MODIFYNAME=new_dbname，用于重命名数据库。案例——为factory数据库新增数据文件为factory数据库新增一个逻辑名为“factory1”的数据文件，其大小及其最大值分别为10MB和50MB。按F5键或单击工具栏中的“执行”按钮，系统提示消息显示命令已成功完成，如图所示。任务3删除数据库任务引入小林根据需要对已经创建好的数据库进行了修改，但是修改后的数据库有点乱，他想着把数据库直接删除了重新创建。那么，他怎么删除数据库呢？知识准备一、使用SSMS删除数据库当不再需要数据库，或者如果它被移到另一数据库或服务器时，即可删除该数据库。数据库删除之后，文件及其数据都从服务器上的磁盘中删除。一旦删除数据库，它即被永久删除，并且不能进行检索，除非使用以前的备份。当数据库处于以下3种情况之一时不能被删除：用户正在使用此数据库。数据库正在被恢复还原。数据库正在参与复制。（1）