数据库与Access资料

第6章

数据库原理

6.1数据库系统概述

数据管理的应用需求(1)

一个应用实例:

高校教学业务管理学生信息(学号,姓名……)教师信息(工号,姓名……)教材信息(书号,教材名,..)课程信息(课程号,课程名..)教室信息(教室号,位置…)选课信息(学生号,课程号…)….大量数据数据库(DB)………….各部门共享数据按一定的结构组织存储到计算机数据管理的应用需求(2)数据库数据库管理系统应用程序1应用程序2应用程序K…….…..用户数据库系统中用户共享数据库资源数据管理的应用需求(3)综上:

●由于数据量急剧增长，计算机用于管理并实现共享数据的需求越来越迫切。人们逐步发展了以统一管理和共享数据为主要特征的数据库系统（DBS）。

●在DBS中，数据不再仅仅服务于某个程序或用户，而是按一定的结构存储于数据库，作为共享资源，由数据库管理系统（DBMS）软件管理,使得数据能为尽可能多的应用服务。6.1.1数据库的产生和发展计算机数据管理技术经历了人工管理、文件系统和数据库系统三个阶段。

人工管理阶段①资料的共享性较差②资料的冗余度较大③数据存在不一致性④数据的独立性较差

文件系统阶段①资料不保存②资料不共享③数据冗余度大④数据缺乏独立性⑤数据不统一数据库系统阶段①数据结构化②资料冗余度低③数据独立性高④数据由数据库管理系统统一管理数据：各种能被计算机存储和处理的信息总称。它可以是数字、字母、文字、图形、图像、声音、视频等。数据库：存储在计算机内的、有组织的、可共享的、具有多种表现形式的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性。数据库管理系统：是实现对数据库进行管理的软件，它以统一的方式管理和维护数据库，并提供数据库接口软件用来访问数据库。主要功能有：定义功能、操纵功能、控制功能、维护功能。数据库系统：指在计算机系统中引入了数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员和用户构成。6.1.2数据库系统的基本概念6.1.3数据模型的基本概念数据模型有两类：1、概念（数据）模型：用于信息世界，是现实世界到信息世界的抽象。面向人，独立于具体的计算机。如E—R模型。2、(逻辑)数据模型：用于数据世界，是信息世界到数据世界的抽象。面向计算机。如关系模型。3、数据模型三要素：数据结构，数据操作和数据完整性约束。目前的3种基本

(逻辑)数据模型：1、层次模型：树形结构2、网状模型：网状结构，可用图来表示。3、关系模型：二维表格形式。一个二维表就叫一个关系

其中是最重要的数据模型是关系模型，其对应的关系数据库应用最为普遍。E-R模型的基本概念实体：客观存在并可以相互区别的事物。如:学生、课程属性：实体所具有的特性。一个实体可以具有多个特性。如：学号、姓名、课程名联系：描述实体之间的关系，它可以是一对一、一对多、多对多三种方式。

1：1联系：如班级——班长

1：N联系：如班级——学生

M：N联系：如学生——课程、仓库——零件6.1.3数据模型的基本概念1.关系术语关系模型是用二维表格来表示实体及实体之间联系的数据模型，关系模型的数据结构是一张二维表，由行和列组成。关系模型的主要术语有：关系：整个表就是一个关系，每个关系都有一个关系名。元组：表中的一行称为一个元组，与实体相对应，Access中称为记录。6.2关系数据库概述1.关系术语属性：表中的一列称为一个属性，Access中称为字段。域：属性的取值范围。主码或主关键字：是表中的某个属性或属性组，能够唯一确定一个元组。关系模式：是对对象的描述，由关系名及其所有属性名组成的集合。

一般表示为：关系名（属性1，属性2，……，属性n）6.2关系数据库概述例如，学生登记表（S）课程开设表(C):学生选课成绩表(SC):学生登记表(S),课程开设表(C)与学生选课成绩表之间的联系:SNO

CNO

GRADE

A041

CC112

92

A041

ME234

92.5

A041

MS211

90

C005

CC112

84.5

C005

CS202

82

M038

ME234

85

R098

CS202

75

R098

MS211

70.5

SNO

SNAME

DEPART

SEX

BDATE

HEIGHT

A041

周光明

自动控制

男

1986-8-10

1.7

C005

张雷

计算机

男

1987-6-30

1.75

C008

王宁

计算机

女

1986-8-20

1.62

M038

李霞霞

应用数学

女

1988-10-20

1.65

R098

钱欣

管理工程

男

1986-5-16

1.8

CNO

CNAME

LHOUR

SEMESTER

CC112

软件工程

60

春

CS202

数据库

45

秋

EE103

控制工程

60

春

ME234

数学分析

40

秋

MS211

人工智能

60

秋

学生登记表（S）学生选课成绩表（SC）课程开设表（C）关系的性质：要求每个分量必须是不可分割的数据项，即不允许表中有表。在一个关系中，不允许有相同的列。在一个关系中，不允许出现相同的记录行。在一个关系中，行与行、列与列的次序可以任意交换，不改变关系的实际意义。2．关系操作关系操作采用集合操作方式，即操作的对象和结果都是集合。关系模型中常用的关系操作包括有：查询操作：基于关系代数中的集合（set）运算、选择（select）运算、投影（project）运算、连接（join）运算等。更新操作：包括增加、删除、修改操作。3.关系完整性约束

关系模型中的完整性是指数据库中数据的正确性和一致性，关系数据模型的操作必须满足关系的完整性约束条件。关系的完整性约束条件包括实体完整性、参照完整性和用户自定义的完整性。实体完整性：保证关系中元组是唯一的。用关键字约束，主关键字不能为空值。参照完整性：保证相关表数据的正确性和一致性。保证了在输入、编辑或删除数据时数据库是完整的。用户自定义的完整性：是用户针对具体的应用领域定义的约束条件，它反映了某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。实体完整性和参照完整性是由关系数据库系统自动支持的。6.4.2数据库设计概述数据库设计

指对于一个给定的应用环境，根据一个单位的信息需求、处理需求和数据库的支撑环境，利用数据模型和应用程序模拟现实世界中该单位的数据结构和处理活动的过程。（1）主要目标①最大限度地满足用户的应用功能需求。②获得良好的数据库性能。③对现实世界模拟的精确度要高。④数据库设计应充分利用和发挥现有DBMS的功能和性能。⑤符合软件工程设计要求。

6.4.2数据库设计概述（2）设计方法（3）设计步骤①直观设计法②规范化设计法③计算机辅助设计法①需求分析②概念结构设计③逻辑结构设计④物理设计⑤数据库的实施⑥数据库的运行维护补充内容：信息系统开发与管理

软件工程与信息系统开发概述系统规划与分析系统设计系统实施与运行维护信息系统开发与管理

难度复杂性人员要求高信息系统开发和管理

是一项系统工程涉及多学科的综合技术.开发周期长、投资大、风险大比一般技术工程有更大复杂性系统分析、设计和管理人员掌握多方面技术(软件工程，DBS设计，程序设计方法,领域业务知识)。了解应用环境..软件工程与信息系统开发概述

软件危机与软件工程1960年代以来:

计算机性能不断提高 应用范围越来越广泛 软件系统开发越来越复杂。

大型软件系统开发成本高，可靠性差，甚至有时人们无法管理自身所创造出来的复杂逻辑系统，致使软件生产和维护出现了很大的困难，当时人们称此为“软件危机”。问题严重软件工程与信息系统开发概述软件危机与软件工程软件危机①正确理解和表达应用需求是艰巨的任务.但常常被忽略。②软件是逻辑产品。软件开发过程是思考过程，很难进行质量管理和进度控制。③随着问题复杂度的增加，处理问题的效率随之下降，而所需时间和费用则随之增加。大型软件开发必须有严密完整的工程技术和科学的过程，向“工程化”发展:“软件工程”分析原因解决途径软件工程与信息系统开发概述

软件工程方法要点: ①软件开发技术。软件开发规范化和工程化,对开 发中的策略、原则、步骤和文档做出规定. ②软件工程管理。对软件生产中重要环节，按计 划、进度执行，实现预期的社会和经济效益. ③软件开发方法。主要有：生命周期方法、原型 法以及面向对象的分析设计方法等。 ④软件开发工具。采用软件开发工具和环境,保证 软件开发各个阶段任务的完成。软件工程与信息系统开发概述

常用的信息系统开发方法(1)-----结构化生命周期方法

信息系统从规划开始，经过分析设计、实施直到投入运行使用过程中,随其生存环境的变化而不断修改，当它不再适应需要时就要被淘汰，而由新的信息系统代替老的信息系统，这种循环称为信息系统的生命周期。结构化方法将信息系统软件生命分为系统规划，系统分析，系统设计，系统实施和系统维护5个阶段。各阶段工作按顺序开展，形如自上而下的瀑布，所以又称瀑布模型方法。软件工程与信息系统开发概述常用的信息系统开发方法-----结构化生命周期方法

系统规划系统分析系统设计系统实施系统维护

每一个阶段都有明确的工程任务并产生规范的文档资料,且必须评审。用以及时发现错误，防止将错误蔓延到后续阶段，避免重大损失。软件工程与信息系统开发概述

结构化生命周期法的分析和设计原则:①

自顶向下，逐层分解求精,分析和设计整个系统，减小和控制开发过程的复杂性。

②图示工具（如数据流程图和E-R图等）描述分析和设计的内容，便于各类人员交流。

③明确阶段任务。例如，系统分析阶段明确系统的结构和功能（做什么），系统设计阶段确定其如何实现（怎么做）。

④强调用户参予开发过程的作用。软件工程与信息系统开发概述

常用的信息系统开发方法(2)-----原型法

所谓原型，是指分析设计人员与用户合作，在短期内定义用户基本需求的基础上，首先开发出一个具备基本功能、实验性的、简易的应用软件。运行这个原型，并在相应的辅助开发工具的支持下，按照不断求优的设计思想，通过反复的完善性实验而最终开发出符合用户要求的信息系统。软件工程与信息系统开发概述

数据库系统设计概要信息系统设计最重要的核心技术是软件工程和基于DBS的设计技术。

DBS设计任务:应用部门信息需求计算机环境硬件,OS,DBMS等应用部门处理需求DBS设计各类数据模式应用程序软件工程与信息系统开发概述DBS设计步骤系统规划和分析

系统规划

系统规划任务:

①

调查应用部门的环境、目标和现行系统.

②根据其发展目标对新系统的需求,进行分析和预测.

③考虑新系统所受的各种约束.

④研究开发新系统的必要性和可能性，提出方案和计划.

⑤从管理、技术、经济和社会等方面进行可行性分析.系统规划过程:系统规划和分析

系统分析(1)系统分析的任务采用系统工程的思想和方法，把复杂的对象分解成简单的组成部分,明确各部分用户的各种数据需求和处理需求.(2)系统分析的方法使用结构化分析方法（SA）。SA方法从最上层的组织机构入手，采用自顶向下逐层分解的方法分析系统，并用形式化或半形式化的描述（如数据流程图和数据字典）说明数据和处理过程的关系。系统规划和分析

系统分析

(3)系统分析的工具

数据流程图（DFD）:

使用直观的图形符号，描述系统业务处理过程、信息流和数据要求的工具。.外部实体系统对数据的处理逻辑数据流（数据的外部来源和去处）数据流数据存储数据字典(DD):数据流程图表达了数据和处理的关系，数据字典则是系统中各类数据定义和描述的集合，是进行详细的数据分析所获得的主要成果。在数据字典中对数据流程图中的数据项、数据结构、数据流、处理逻辑、数据存储和外部实体等进行定义.系统规划和分析

数据流程图实例---某大学教学管理信息系统数据流程图

系统设计(1)系统设计的任务和内容系统设计任务:为实现系统目标具体规定数据结构和系统功能.系统设计的内容:概念结构设计和逻辑结构设计.客观对象概念结构转换数据模式转换DB（E-R图）（二维表）概念结构设计逻辑结构设计系统设计(概念结构设计)(2)概念结构设计将需求分析得到的用户需求转换为概念模型的过程就是概念结构设计。①概念结构设计的方法和过程 开发一个全局性的信息系统，由于其问题的复 杂性，在系统规划和需求分析阶段一般采用自顶向下的方法。而在概念结构设计中则采用自底向上的方法，即首先定义各局部应用的概念结构，然后将它集成起来得到全局的概念结构。系统设计(概念结构设计)概念结构设计系统设计(概念结构设计)②概念结构设计的工具(表示方式)

E-R图用表示“实体-联系概念”的E-R图,对一个单位信息状况进行直观说明，称为一个单位的E-R概念结构。

E-R图中:

矩形框表示实体集菱形框表示联系椭圆（或圆形）框表示属性加斜杠线的属性组成相应实体集的主键联系与实体集相连的线上注明联系的语义类型。

系统设计(概念结构设计)E-R图的实例:学号SNO姓名SNAME系别DEPART出生年月BDATE学生S所属SCL班级CLASS班号CLNO班名CLNAME班长MONITOR排座ss教室座位SIE排号ROW列号COLUMN选课SC成绩GRADE课程C课程号CNO课程名CNAME学时LHOUR开课时间SEMESTERnm1n11性别SEX身高HEIGHT系统设计(逻辑结构设计)(3)逻辑结构设计

①面向系统的全局关系模式:把概念结构设计产生全局E-R图中的实体和联系，转换为关系DBMS所支持的关系型数据的逻辑结构，即面向系统的全局关系模式.

②面向用户的视图:是全局关系模式的子集.用定义视图实现按转换规则(见阅读材料6.3)物理结构设计

物理结构设计反映数据关系模式的基本表对应于计算机外的存储文件.物理设计的任务是选取相应的文件存储结构和文件存取路径.

目标：有效利用存储空间,提高性能.物理结构设计

特别提示: DBS的物理结构设计与多种因素有关:

应用处理需求(内容和频率）变化数据特性（属性值分布，长度及个数）变化 处理需求随应用环境而变化

由此,数据特性因数据库状态的改变而变化，导致数据特性在DBS设计阶段很难准确估计。因而，数据库物理设计和一般产品设计有很大的区别:DBS设计往往只提供一种初始设计，在DBS运行过程中还应根据用户要求不断调整。过分强调所谓“精确设计”，企图一次成功，并不符合DBS的设计特点。系统实施与运行维护(1).系统实施 系统实施的任务:

实现系统设计阶段提出的数据逻辑结构、存储结构和软件结构，按实施方案完成一个可实际运行的信息系统，交付用户使用。具体工作:

①按系统逻辑结构和物理物理结构,用关系DBMS-SQL语言编制源代码，调试产生目标模式，并将数据载入DB中；

②功能程序设计，按软件结构设计提出的模块要求进行程序编码、编译、联接以及测试的工作。系统实施与运行维护(2).系统的运行和维护

在保证信息系统正常运行的前提下，为提高系统运行的有效性而对系统的硬件、软件和文档所做的修改和完善都称为系统维护。系统维护有3类：

①纠正性维护。纠正应用软件设计中遗留的种种错误。②适应性维护。适应硬件/软件环境变更,对应用程序作适当修改。③完善性维护。数据转储，为提高系统性能,对系统和应用程序的修改等。系统实施与运行维护

特别提示:(1)数据库维护是一项有一定技术难度的工作，实质上它是再分析、再设计、再编程、再测试的过程，同时还包括程序和各种文档的修改。(2)从时间上看，维护是DBS应用中的最后一个阶段，但从工作性质来看，维护实际上是与DBS管理和控制密切相关的活动，是数据库应用的深化。

6.5Access基本操作2024/11/548考试大纲要求ACCESS数据库数据库：数据库的创建；表结构的建立和修改；记录的录入和修改查询设计器：插入、删除、更新记录；简单查询；汇总查询综合应用ACCESS表和查询结果与其他格式文件相互转换。2024/11/5491.数据库的创建打开MSACCESS2003文件——新建——空数据库——命名新的数据库文件2024/11/5501.数据库的创建在相应目录中，右击鼠标2024/11/5512.表结构的建立和修改进入表结构设计器2024/11/5522.表结构的建立例：建立如下图的表，表名为STUDENT字段意义字段名称数据类型（长度）说明学号SNO文本（4）主键姓名SNAME文本（8）系别DEPART文本（10）性别SEX文本（1）出生日期BDATE日期/时间身高HEIGHT数字（单精度型）2024/11/5533.表结构的修改2024/11/5544.记录的录入和修改打开表：双击要添加记录的表2024/11/5555.记录的删除在要删除的记录行上右击鼠标，选择【删除记录】查询的功能选择字段选择记录编辑记录包括添加记录、修改记录和删除记录等实现计算建立新表2024/11/5576.查询