大学信息技术基础：数据库与数据库管理系统

§5.1数据库与数据库管理系统5.1.1我们身边的数据库应用

2.基于WWW的Web数据库系统从数据资源的角度来说，WWW系统实际是一个大型的分布式超媒体信息数据库，是目前Internet的主流信息服务方式。客户端只要使用Web浏览器，通过Internet访问Web站点，就可获取其所需要的信息和资源。

1.学籍管理系统 学生成绩管理-new_f_yang.mdb§5.1数据库与数据库管理系统5.1.2数据库系统的组成数据库系统（DBS:DataBaseSystem）是一个整体的概念，组成如下：§5.1数据库与数据库管理系统图5-1数据库系统的组成及其关系1.数据库数据库中的数据不是杂乱无章的堆集，而是以一定结构存储在一起且相互关联的、结构化数据集合。2.数据库管理系统数据库管理系统（DBMS）是用于描述、管理和维护数据库的软件系统。DBMS建立在操作系统的基础上，对数据库进行统一的管理和控制。3.数据库应用系统数据库应用系统是程序员根据用户需要开发的，在DBMS支持下运行的一类计算机应用系统。§5.1数据库与数据库管理系统4.数据库用户数据库系统中有多种用户，他们分别扮演不同的角色，承担不同的任务，如图5-2所示。§5.1数据库与数据库管理系统图5-2各类数据库用户5.1.3数据库系统的特点1.可实现数据共享2.可减少数据冗余3.可实施标准化4.可保证数据安全5.可保证数据的完整性【是一组规则，详见5.2.5】§5.1数据库与数据库管理系统5.2.3数据库模型（类型）常用的数据库的概念模型有以下几种类型：(1)层次模型层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，层次数据库系统采用层次模型作为数据的组织方式。(2)网状模型用有向图结构来组织数据的数据模型称为网状模型。§5.2关系模型与关系数据库(3)关系模型关系模型是一种用二维表表示实体集、主键标识实体、外键表示实体间联系的数据模型。(4)面向对象数据模型面向对象数据库系统支持的数据模型称为面向对象数据模型，它包括以下几个方面：对象、类、类层次、继承等。面向对象数据库是面向对象技术与数据库技术相结合的产物，以满足一些新的应用需要。P129数据库类型，

结合实例，提前讲更好。5.1.4数据库系统三级模式结构【5版考纲无】数据库的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、概念模式和内模式三级模式构成，如图5-3所示。§5.1数据库与数据库管理系统图5-3数据库系统的三级模式结构§5.2关系模型与关系数据库先讲关系模型（§5.2.4）5.2.1由现实世界到数据世界信息在这一过程中经历了三个不同的世界：即现实世界、概念世界和数据世界（图5-4）。1.现实世界现实世界就是人们通常所指的客观世界，事物及其联系就处在这个世界中。2.概念世界概念世界又称信息世界，是指现实世界的客观事物经人们的综合分析后，在头脑中形成的印象与概念。3.数据世界数据世界又称机器世界。因为一切信息最终是由计算机进行处理的，进入计算机的信息必须是数字化的。§5.2关系模型与关系数据库§5.2关系模型与关系数据库图5-4从现实世界到数据世界的过程2概念世界指现实世界的客观事物在人头脑中形成的印象与概念。常用借助模型表示，如E-R图。3.数据世界进入计算机的相应信息，是数字化的。5.2.2概念模型的表示方法：E-R图构成E-R图的基本要素是实体、属性和联系，用到的符号包括矩形、椭圆形、菱形及其连线，如图5-5所示。1.实体(Entity)在信息世界中，客观存在并且可以相互区别的事物称为实体。实体在E-R图中用矩形表示，矩形框内写明实体名。§5.2关系模型与关系数据库图5-5E-R图的表示符号2.属性(Attribute)属性用于描述实体的某些特征。唯一标识实体的属性或属性集称为键(Key)。在E-R图中属性用椭圆形表示，并用无向边连线将其与相应的实体连接起来。如图5-6所示的是学生实体及其属性，图5-7所示的是成绩实体及其属性。§5.2关系模型与关系数据库图5-6学生实体及其属性图5-7成绩实体及其属性3.域(Domain)属性的取值范围称为该属性的域，实体的属性值是数据库中存储的主要数据。4.实体集（EntitySet）同一类型实体的集合称为实体集。例如，全体学生就是一个实体集。5.联系(Relationship)正如现实世界中事物之间存在着联系一样，实体之间也存在着联系。§5.2关系模型与关系数据库设A、B为两个实体集，则每种联系类型的简单定义可叙述如下：（1）一对一联系(1∶1)§5.2关系模型与关系数据库图5-8实体间的三种联系（2）一对多联系(1∶N)（3）多对多联系(M∶N)联系在E

R图中用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1∶1，1∶n或m∶n）。§5.2关系模型与关系数据库图5-9多对多联系示例学生成绩管理的全局E-R图表5-1列出了从现实世界到数据世界有关术语的映射与对照，有助于同学们理解这些概念之间的联系与区别。§5.2关系模型与关系数据库5.2.3数据库模型（类型）常用的数据库的概念模型有以下几种类型：(1)层次模型层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，层次数据库系统采用层次模型作为数据的组织方式。(2)网状模型用有向图结构来组织数据的数据模型称为网状模型。§5.2关系模型与关系数据库(3)关系模型关系模型是一种用二维表表示实体集、主键标识实体、外键表示实体间联系的数据模型。(4)面向对象数据模型面向对象数据库系统支持的数据模型称为面向对象数据模型，它包括以下几个方面：对象、类、类层次、继承等。面向对象数据库是面向对象技术与数据库技术相结合的产物，以满足一些新的应用需要。§5.2关系模型与关系数据库5.2.4关系模型的基本概念及性质1.关系模型的基本概念关系、关系名、元组、属性、值域、主键、外键。§5.2关系模型与关系数据库2.关系模型的性质(1)关系中每个属性值是不可分解的。也就是表中元组分量必须是原子的。(2)关系中每个元组代表一个实体，因此不允许存在两个完全相同的元组。(3)元组的顺序无关紧要，可以任意交换，不会改变关系的意义。(4)关系中各列的属性值取自同一个域，故一列中的各个分量具有相同性质。(5)列的次序可以任意交换，不改变关系的实际意义，但不能重复。§5.2关系模型与关系数据库3.关系模型支持的三种基本运算(1)选择（Selection）选择运算是根据给定的条件，从一个关系中选出一个或多个元组（表中的行）。(2)投影（Projection）投影就是从一个关系中选择某些特定的属性（表中的列）重新排列组成一个新关系，投影之后属性减少，新关系中可能有一些行具有相同的值。(3)连接（Join）连接运算是从两个或多个关系中选取属性间满足一定条件的元组，组成一个新的关系。§5.2关系模型与关系数据库§5.2关系模型与关系数据库5.2.5关系完整性(1)实体完整性（EntityIntegrity）实体完整性是针对基本关系的，一个基本表通常对应于现实世界中的一个实体集。(2)参照完整性（ReferentialIntegrity）现实世界中的实体之间往往存在某种联系，这样就会存在关系之间的引用。参照完整性实质上反映了“主键”属性与“外键”属性之间的引用规则。(3)用户定义完整性（User-definedIntegrity）实体完整性和参照完整性是任何关系数据库系统都必须支持的。§5.2关系模型与关系数据库除此之外，不同的关系数据库系统根据其应用环境的不同，往往还需要一些特殊的约束条件，用户定义的完整性就是针对某一具体关系的数据库的约束条件。由以上介绍可见，实体完整性和参照完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件，被称为关系的两个不变性，应该由关系数据库系统自动支持。§5.2关系模型与关系数据库§5.4数据库应用系统设计§5.4

数据库应用系统设计5.3.1数据库设计概述关系数据库的设计过程可按以下步骤进行：(1)数据库系统需求分析；(2)概念数据库设计；(3)逻辑数据库设计；(4)关系的规范化；(5)数据库的创建与维护。§5.4

数据库应用系统设计五版考纲仅写一行：“E-R图转换为关系模式”

转换规则(P134)实体（型）---》关系模式；【一框即一表】2，实体的属性---》关系模式的属性3,联系的转换分三种情况处理：

§5.3

数据库应用系统设计5.3.2数据库系统需求分析：[五版考纲无]系统需求分析，是为了了解系统到底需要什么样的功能，以便设计数据库系统。数据库设计的最初阶段必须对用户的需求有较清楚的了解，设计前与用户深入沟通，与有经验的设计人员交流是十分重要的。5.3.3概念数据库设计：[五版考纲无]概念设计是对现实世界的一种抽象，它抽取了客观事物中人们所关心的信息、忽略了非本质的细节，并对这些信息进行了精确地描述。§5.3

数据库应用系统设计概念模型设计是根据用户需求设计的数据库模型，可用实体—联系模型(E-R模型)表示。经过需求分析，下面给出学习成绩管理系统的全局E-R图。图5-11学习成绩管理系统的全局E-R图5.3.4逻辑数据库设计[五版考纲无]逻辑数据库设计的主要任务就是将E-R模式转化为关系数据库模式。对于实体型间不同类型的联系，转换的规则是：（1）若实体间联系是1∶1，可以在两个实体类型转换成的两个关系模式中任意一个关系模式的属性中加入另一个关系模式的键和联系类型的属性。（2）若实体间联系是1∶n，则在n端实体类型转换成的关系模式中加入1端实体类型的键和联系类型的属性（3）若实体间联系是m∶n，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键加上联系类型的属性，而键为两端实体键的组合。§5.3

数据库应用系统设计（4）三个或三个以上实体间的一个多元联系可以转换为一个关系模式。与该多元联系相连的各实体键以及联系本身的属性均转换为关系的属性，各实体键组成关系的键或关系键的一部分。5.3.5关系的规范化[五版考纲无]在关系数据库中，这种规则就是范式（NormalForm）。范式是符合某一种级别的关系模式的集合，目前关系数据库有六种范式：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、第四范式（4NF）、第五范式（5NF）和第六范式（6NF）。§5.3

数据库应用系统设计5.3.6数据库的创建与维护[五版考纲无]最后一个阶段是建立与维护数据库。完成数据模型的建立后，就必须对数据库表的字段进行命名，确定字段的类型和宽度，以及字段的属性设置，并利用数据库管理系统创建其他数据库对象，因此数据库的实施是数据库设计过程的“最终实现”。图5-12是在Access中创建的“学生”表数据视图。如果数据库运行正常，则表明数据库设计任务基本结束，以后的重点就是数据库的维护工作，包括做好备份工作、数据库的安全性和完整性调整、改善数据库性能等。§5.3

数据库应用系统设计§5.3

数据库应用系统设计图5-12在Access中创建的“学生”表数据视图数据库技术和系统已经成为信息基础设施的核心技术和重要基础。数据库技术作为数据管理的最有效的手段，极大地促进了计算机应用的发展。本章介绍了数据库技术、数据库系统、关系数据模型、E

R模型和数据库设计等基础理论知识，为后面各章的学习打下基础。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。构造数据库必须遵循一定的规则。在关系数据库中，这种规则就是范式。数据库范式规范化的目的是使结构更合理，消除存储异常，使数据冗余尽量小，便于插入、删除和更新。这些内容是非计算机专业的学生应该掌握的基本知识