一章数据库系统基础知识

1微机数据库管理系统

VisualFoxPro教程14三月2024主讲吕光瑛2两本教材（互为补充）：VisualFoxpro教程（上课）VisualFoxpro实验指导书（上机）关于本课程教学几点说明3教学课时（3学分）上课48学时（3学分）上机48机时（其中教师辅导24机时）学会实践上机,记问题关键在个人

4VFP上机时间安排 各班级的同学，每周五下午或晚上都要去机房一楼的通告栏查看下周上机时间，每周上机时间、机房都有可能不同。5课内上机时间安排(辅导24小时)专业班级人数周次时间节数机时机房英语1-4班1155-15周三第五大节2230316周二第三大节23036课外自主上机时间安排(24小时)专业班级人数周次时间节数机时机房英语1-4班1207本门课的成绩评定：平时+期末=总评成绩平时：作业、考勤、课堂提问关于本课程教学几点说明8作业包括两种：书面作业：每个人准备几张16K大小的纸，作业可能是课堂上做或课后做。上机作业：每次上机均要将所做的练习存盘，并上交作业。关于本课程教学几点说明9答疑时间：每次上机时间期末考试前复习资料：FTP://，FTP://,不需要登录公共邮箱： 密码：vfp888本人电子邮箱：关于本课程教学几点说明10上机作业交到：FTP://登录名:LGYSTU(大小写均可）密码:888需要登录关于本课程教学几点说明11关于计算机等级考试江苏省计算机等级考试： 面向高校，每年3、10月各一次全国计算机等级考试： 面向社会，每年3、9月各一次12考试时间：2014年3月中旬考试形式笔试机试笔试和机试均为及格方为及格。关于江苏省计算机等级考试13一、笔试：考试时间为120分钟14二、机试：考试时间为70分钟题型分值一、项目、数据库和表操作12分二、设计查询8分三、设计菜单5分四、设计表单10分五、程序改错5分总计40分15考试时间：2014年3月考试形式机试（随机抽题）

关于全国计算机等级考试16 二级全部实行无纸化考试。笔试取消，同时上机题型改为40分的选择题和60分的程序设计题17学习VFP的重要性获得二级证书为了找个好工作用于工作中应付考试18第一章数据库系统基础知识19主要知识点1.数据库、数据库管理系统、数据库系统2.数据库的特点3.数据模型4.关系模型、关系模型的特点5.主关键字、候选关键字、外部关键字6.主流的DBMS产品20第一节

数据处理与数据管理技术一、信息、数据与数据处理“信息”和“数据”，这两个概念在计算机信息处理中是既有区别又有联系的。计算机是一种基于二进制运算的信息处理机器，任何需要由计算机进行处理的信息，都必须进行一定程度的形式化，并表示成二进制编码的形式。这就引进了数据的概念。21“数据是计算机中对事实、概念或指令进行描述的一种特殊格式，这种（特殊）格式适合于使用计算机及其相关设备自动地进行传输、翻译（转换）或加工处理。”国际标准化组织（ISO）对数据所下的定义22在信息处理领域中，信息指的是人们要解释的那些数据的含义。信息处理的过程实际上就是数据处理，数据处理的目的是获取有用的信息。在许多场合，如果不引起混淆的话，“信息”和“数据”、“信息处理”与“数据处理”通常并不严格加以区分。这一点请大家注意。231.1.2数据管理技术的发展——三个阶段1、人工管理阶段数据管理尚无统一的数据管理软件，主要依靠应用程序管理数据数据是面向应用程序的，一组数据只对应一个应用程序应用程序依赖于数据，不具有数据独立性

二、数据管理技术的发展241.1.2数据管理技术的发展——三个阶段2、文件系统阶段数据可以以文件形式存储在外存储器中程序与数据之间具有相对的独立性

3、数据库系统阶段采用数据模型表示复杂的数据结构有较高的数据独立性提供了数据安全性、完整性等管理与控制功能，统一管理和控制数据

25数据库系统（DatabaseSystem，简称DBS）指具有管理和控制数据库功能的计算机应用系统

组成数据库系统（DBS）=数据库+ 数据库管理系统+应用程序+ 人员+计算机支持系统第二节

数据库系统（DBS）的组成26一、数据库（DB）1、定义：数据库是以一定的组织形式存放在存储介质上

的相关数据的集合

其中：组织形式——

数据模型相关数据——与数据库主题有关的数据

例如：对于学籍管理数据库

学生基本情况课程情况考试成绩

而校园内的树木种类、树木数量等不属于相关数据。相关数据272、数据库的特点：（1）具有最小的冗余度，即数据尽可能不重复（2）具有最大的共享性，即为多个应用程序服务

DataBase用户1用户2用户3用户n例如：对于学籍管理数据库，教务处、学生处、学院的教学秘书、辅导员，可以根据自己的需要使用其中的数据，不同的用户只需要用到数据库中的一部分数据。28（3）数据独立性，即数据与应用程序之间的独立

数据库中的数据是动态的，如在学籍管理数据库中，毕业班走了，新一届的学生又进来了，数据在不断变化，但应用程序是不需要改变的。（4）数据安全性

数据库的安全性是指保护数据库以防止不合法使用，数据库管理系统（DBMS）提供了统一的数据保护功能，可根据用户标识来确定用户的使用权限。29（5）数据完整性

指数据的正确性和相容性（一致性），DBMS必须提供一种功能来检查数据库中的数据是否满足规定的条件，这种条件在数据库中称为完整性约束条件。例如：日期中的月份数字，应在1~12之间；基本工资应大于0，等等都属于数据完整性约束。30

数据库包括内容：1）按一定的数据模型组织并实际存储的所有应用需要的数据，供用户直接使用；2）有关数据库定义的数据，用于描述数据的结构、类型、格式、关系、完整性约束、使用权限等。这些描述性数据通常称为“元数据”，元数据的集合称为数据字典（简称DD）31数据库按数据模型分为:层次数据库网状数据库

关系数据库面向对象数据库32二、数据库管理系统

（DBMS,DataBaseManagementSystem)1.DBMS的性质

DBMS属于系统软件，它在计算机系统中的地位如下图：硬件操作系统DBMS各种高级语言DBMS是在操作系统支持下的系统软件，是与其他高级语言地位相同的。332.DBMS的功能数据定义功能:提供数据定义语言（DDL），定义数据库中的数据对象。数据操纵功能：提供数据操纵语言（DML），实现插入、删除、修改和查询等基本操作。数据的组织和存取管理：提供数据在辅助存储器上的物理组织与存取方法。数据库运行管理：提供事务运行管理及运行日志等。数据库维护：为数据库管理员提供软件支持包括各种安全控制。34三、应用程序

面向最终用户的、利用数据库系统资源开发的解决管理和决策问题的各种应用软件。四、用户

系统管理员、数据库管理员、数据库设计员、系统分析员、程序员和最终用户。数据库管理员（DBA）：具有最高的数据库用户特权，负责全面管理数据库。五、计算机支持系统

用于数据库管理的硬件和软件平台。35结语：数据库系统（DBS）

(DataBaseSystem)

是由数据库(DB)、数据库管理员(DBA)、数据库管理系统(DBMS)、应用程序、操作系统(OS)、计算机硬件资源等组成的计算机系统。

其关系如下图：

数据库（DB）各种应用程序

数据库管理系统（DBMS）操作系统图1-1数据库系统数据库管理员（DBA）36第三节

数据库系统的模式结构为了实现数据的独立和共享，便于数据库的设计和实现，美国国家标准局（ANSI）计算机与信息处理委员会（X3），以及标准规划和要求委员会（SPARC）在1975年将数据库系统的结构定义为三级模式结构：37外部层（单个用户的视图）

内部层（存储视图）概念层（全体用户的公共视图）外部层（单个用户的视图）外部层（单个用户的视图）图1-2数据库系统三级结构示意图概念层（全体用户的公共视图）数据库管理员所看到的数据库内部层（存储视图）机器“看到”的数据库外部层（单个用户视图）用户所看到的数据库38

第四节

数据模型

数据模型——数据的组织形式一、数据模型概述（信息的三个领域）现实世界——客观事物及其相互联系信息世界——现实世界的事物在人们头脑中的反映数据世界——以数据形式反映观念世界中的信息数据库，就是在计算机里用数据模拟现实世界的事物及其联系39现实世界信息世界数据世界事物及联系概念模型数据模型事物实体数据对象性质对象属性记录字段抽象数据表示在数据库技术的发展过程中，出现的数据模型主要有：

层次模型——树结构网状模型——网络结构

关系模型——表结构面向对象数据模型

！！！目前流行的DBMS产品中，数据结构模型主要是采用关系模型和面向对象的关系模型。

41概念模型是按用户的观点对数据建模，它是对现实世界的第一层抽象。广泛使用的概念模型是“实体—联系”模型，简称E-R模型。二、概念模型（E-R模型）42实体、属性、联系1）实体（Entity）：是客观存在的、可以相互区别的事物。如一名学生、一本书等。实体集：具有相同性质的实体集合。1、E-R模型的三个基本概念432）属性（Attribute）：指实体和联系所具有的特征。3）联系（Relationship)：是实体集之间关系的抽象表示。两个实体集之间的联系有3种：1、一对一（1:1）2、一对多(1:m)3、多对多(m:n)44联系的三种类型：如果实体集X中的每一个实体只与实体集Y中的一个实体有联系，反之亦然，则称X与Y是一对一联系（记为1：1），如学生与教室座位如果实体集X中的每一个实体与实体集Y中的任意个（包括0个）实体有联系，则称X与Y是一对多联系（记为1：m），如系与学生如果实体集X中的每一个实体与实体集Y中的任意个（包括0个）实体有联系，反之亦然，则称X与Y是多对多联系（记为m：n），如课程与学生45E-R图是E-R模型的图形表示法。矩形框表示实体集，菱形框表示联系，椭圆框表示属性。例：学生考试成绩1m学号姓名……学号课程……2、E-R图46三、关系模型 关系模型用二维表表示实体集，通过外部关键字表示实体间的联系。关系模型通过一系列的关系模式来表示数据的结构和属性，一般有三部分组成：数据结构：数据库中所有数据及其联系都被组织成关系（二维表）的形式数据操作：提供关系运算，支持数据库的各种操作完整性规则：域完整性规则、实体完整性规则、参照完整性规则和用户定义的完整性规则等47

1.关系模型的数据结构 关系模型的数据结构是二维表，用二维表的形式来表示实体间的联系。表(关系)记录(实体)字段(属性)48关系：一个关系就是一张二维表（称为“表”），关系的首行称为“属性”（称为“字段”），其他各行称为“元组”（称为“记录”）。学号课程代号成绩备注99010100185考试99010200975考试关系名是“成绩”，该关系包括4个属性：学号、课程代号、成绩和备注。关系“成绩”49学号课程代号成绩备注99010100185考试99010200975考试关系模式是对关系结构的描述，它包括模式名以及组成该关系的诸多属性名等。如以上的“成绩”关系，其关系模式可表示为：

成绩（学号，课程代号，成绩，备注）关系“成绩”502、二维表的关键字二维表中能唯一确定记录的一个字段或几个字段的组合，称为“超关键字”“学号”可作为超关键字

“姓名”如果没有重复，也可作为超关键字“学号”+“姓名”可作为超关键字“学号”+“姓名”+“性别”也可作为超关键字而“性别”、“系名”不能作为超关键字二维表中必须存在超关键字学生表如果是用单一的列构成关键字，称其为“单一关键字”；如果是用两个或两个以上的列构成关键字，则称其为“组合关键字”；51学生表“学号”和“姓名”都可作为“候选关键字”如果一个超关键字中去掉其中任何一个字段后不再能唯一确定记录，则称为候选关键字。

候选关键字既能唯一确定记录，它包含的字段又是最少的。二维表中必须存在候选关键字

52课程表成绩表“课程代号”可作为关键字“课程名”如没有重复，也可作为关键字成绩表的关键字应该是？“学号”+“课程代号”组合关键字“课程代号”和“课程名”都可作为“候选关键字”在“候选关键字”中可选出一个作为主关键字主关键字必须包含一个不同于其他记录的唯一的值。主关键字的值不能为空53学生表课程表成绩表组合关键字主关键字主关键字外部关键字外部关键字当A表的主关键字被包含到B表时，A表的主关键字称为B表的外部关键字。543.关系运算传统的集合运算：（1）并R∪S 设R和S具有相同的关系模式,并运算的结果是R中元组加上S中的元组（2）差R-S

设R和S具有相同的关系模式,差运算的结果是R中去掉S中也有的元组（3）交R∩S

设R和S具有相同的关系模式,交运算的结果是R和S中均有的元组55传统的集合运算：并(R∪S)

、交(R∩S

)、差(R-S)并交差Example56专门的集合运算（1）选择记录（行）的筛选，关系（二维表）的水平分解（2）投影字段（列）的筛选，关系（二维表）的垂直分解（3）联接RS，根据给定的联接条件将两个关系模式拼成一个新的关系模式57选择：在关系S中选择满足给定条件（逻辑表达式）的元组组成一个新关系，例如：从学生表中选出性别为“男”的元组组成新关系“男学生登记表”选择新关系中的元组是原关系中元组的一个子集投影：在关系SC中选择出若干个属性列组成新的关系，例如：从成绩表中选出（投影）学号、课程号2个属性生成一个新关系新关系中：属性减少，元组（行）不变投影58连接：基于共有属性把两个关系组合起来例如：学生登记表与学生选课成绩表通过学号连接为一个新表属性（列）是两个表的并集元组（行）通过两表共有属性(学号)连接而成。无连接连接594、关系的规范化关系是一种规范了的表格具有如下性质：属性值是原子的，不可再分二维表的记录数随数据的增删而改动，但它的字段数是相对固定的。每一列有唯一的字段名，且取值为同性质的（属于同一种数据类型）不允许出现完全相同的行（不允许出现相同的两个记录）行列的顺序是无所谓的60表中的数据不能确定其行、列的位置，这样的数据无法作为关系模型存入计算机。其中，第1点性质(属性值是原子的，不可再分)是最重要的，凡满足这一点的关系称为符合第一范式的。61学校管理系统中有一“教材供应”关系模式：教材供应（出版社，地址，联系电话，图书编号，书名，单价）出版社地址联系电话图书编号书名单价高教出版社北京AASBN7-04-100592-6PC技术42.8清华大学出版社北京BBSBN7-302-03646-2数据库系统基础教程36.0苏大出版社苏州CCSBN7-81037-339-0计算机应用基础20.0科学出版社北京DDSBN7-03-017257-4数据库简明教程27.0苏大出版社苏州CCSBN7-81090-047-8新编VFP教程23.062缺点：数据冗余度大更新异常插入异常删除异常解决方法：“教材供应”关系模式分解成两个关系模式：出版社（出版社，地址，联系电话）教材（出版社，图书编号，书名，单价）63关系规范化的过程是通过关系中属性的分解和关系模式的分解来实现的。关系规范化的条件可以分为几级，每级称为一个范式，记作nNF。范式的级别越高则条件越严格。实际设计关系模式时一般要求满足3N