数据库设计基础课件

数据库设计基础2021/6/271内容数据库的基本概念：数据库，数据库管理系统，数据库系统。数据模型，实体联系模型及E-R图，从E-R图导出关系数据模型。关系代数运算，包括集合运算及选择、投影、连接运算，数据库规范化理论。数据库设计方法和步骤：需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计的相关策略。2021/6/272基本概念1.数据(Data)实际上就是描述事物的符号记录软件中的数据一定是有结构的2.数据库(DB)长期存储在计算机内的，有组织的，可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数学模型组织、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，并可为各种用户共享。2021/6/2733.数据库管理系统(DBMS)数据库系统的核心软件要在操作系统支持下工作解决如何科学地组织和存储数据，如何高效的获取和维护数据的系统软件主要功能包括数据模式定义数据存取的物理构建数据操纵数据的完整性、安全性定义与检查数据库的并发控制与故障恢复数据的服务2021/6/274为完成上述功能，DBMS一般提供相应的数据语言：数据定义语言（DDL）数据操纵语言（DML）数据控制语言（DCL）数据语言按其使用方式具有两种结构形式交互式命令语言宿主型语言4.数据库管理员主要工作包括：数据库设计数据库维护改善系统性能，提高系统效率2021/6/2755.数据库系统（DBS）由数据库（数据）、数据库管理系统（软件）、数据库管理员（人员）、系统平台之硬件平台（硬件）和软件平台（软件）构成。6.数据库应用系统（DBAS）利用数据库系统进行应用开发(数据库系统+应用软件+应用界面）7.数据库管理技术的发展人工管理阶段文件系统阶段数据库系统接2021/6/2768.数据库系统的基本特点数据的集成性采用统一的数据结构方式按照多个应用的需要组主全局的统一的数据结构数据模式是多个应用共同的、全局的数据结构数据的高共享性与低冗余性数据独立性物理独立性和逻辑独立性物理独立性：数据的物理结构改变不影响数据库的逻辑结构，从而不会引起应用程序的变化逻辑独立性：数据库总体逻辑结构改变不需要相应修改应用程序数据统一管理与控制数据的完整性检查数据的安全性检查并发控制2021/6/2779.数据库系统的内部结构体系数据库系统的三级模式（1）概念模式：处于中层，反映设计者的数据全局逻辑要求（2）外模式：处于最外层，反映了用户对数据的要求（3）内模式：处于最底层，反映了数据在计算机物理结构中的实际存储形式数据库系统的二级映射（由DBMS实现）概念级到内模式的映射外模式到概念模式的映射二级映射保证了数据库系统中数据的独立性2021/6/278数据模型1数据模型的基本概念数据模型是数据特性的抽象数据模型描述的内容数据结构数据操作数据约束数据模型按不同的应用层次分成三种类型概念数据模型（概念模型）----E-R模型逻辑数据模型（数据模型）----层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型物理数据模型（物理模型）2021/6/2792E-R模型（实体联系模型）基本概念（1）实体（2）属性（3）联系一对一（1：1）一对多（1：M或M：1）多对多（M：N）三个基本概念之间的联接关系实体集与属性间的联接关系实体与联系2021/6/2710E-R模型的图示法实体集表示法（矩形）联系表示法（菱形）属性表示法（椭圆形）实体集与属性间的联接关系（直线）实体集与联系间的联接关系（直线）E-R图的一个实例:学生课程联系的概念模型2021/6/27113层次模型一种树形结构数据结构比较简单，操作简单对于实体间联系是固定的、且预先定义好的应用系统，有较高的性能可以提供良好的完整性支持不适合表示非层次性的联系，对于插入和删除操作的限制比较多2021/6/2712网状模型一个不加任何条件限制的无向图优于层次模型使用时设计系统内部的物理因素较多，用户操作不方便，其数据模式与系统实现不甚理想2021/6/2713关系模型采用二维表来表示，简称表。一个关系就是一张二维表。表中的每行数据称为元组。表中的每列称为属性，每个属性有一个取值范围称为值域。表的框架称为关系模式。2021/6/2714二维表的性质元素个数有限性元组的惟一性元组的次序无关性（元组次序可以任意交换）元组分量的原子性（属性是不可分割的基本数据项）属性名惟一性属性的次序无关性（属性与顺序无关，可任意交换）分量值域的同一性（属性的分量具有与该属性相同的值域）2021/6/2715主键、外键在二维表中能唯一标识元组的最小属性集称为该表的键或码。任意一个表都有键。从二维表的所有候选键中选取一个作为用户使用的键称为主键。（唯一标识每个元组）为了唯一区分表的每一行记录，可为表确定一个主键。主键可以是一个或多个列组成。如果公共关键字在一个关系中是主关键字，那么这个公共关键字被称为另一个关系的外键。由此可见，外键表示了两个关系之间的联系。2021/6/2716关系中的数据约束关系模型中允许定义三种数据约束：（1）实体完整性约束

要求关系中主键值不能为空值（2）参照完整性约束该约束是关系之间关联的基本约束，不允许关系引用不存在的元组。（3）用户定义的完整性约束由用户具体设置的约束2021/6/2717关系操纵关系模型的数据操纵一般有以下操作：查询增加删除修改2021/6/27183关系代数1.关系模型的基本操作插入（R1∪R2）删除（R1-R2）修改查询投影运算（选择属性列构成一个新关系）选择运算（选择满足条件的元组构成一个新关系）笛卡儿积运算（连接运算）（T=R×S）2021/6/2719关系代数中的扩充运算交运算（R∩S)除运算（R÷S）连接自然连接2021/6/2720数据库设计与管理1数据库设计概述设计一个能满足用户要求，性能良好的数据库基本任务：根据用户对象的信息需求、处理需求和数据库的支持环境设计出数据模式两种方法：以信息需求为主，兼顾处理需求（面向数据的方法）以处理需求为主，兼顾信息需求（面向过程的方法）面向数据的设计方法已成为主流方法2021/6/2721数据库设计目前一般采用生命周期法，将整个数据库应用系统的开发分若干阶段：需求分析阶段概念设计阶段逻辑设计阶段物理设计阶段编码阶段测试阶段运行阶段进一步修改阶段在数据库设计中采用前四个阶段，并且重点以数据结构与模型的设计为主线2021/6/27222数据库设计的需求分析任务：通过详细调查现实世界要处理的对象，充分了解原系统的工作概况，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新系统的功能调查的重点是“数据”和“处理”常采用结构化分析方法和面向对象的方法对数据库设计来讲，数据字典是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果数据字典是在需求分析阶段建立，在数据库设计过程中不断修改、充实、完善的2021/6/27233数据库概念设计概述目的：分析数据间内在语义关联，在此基础上建立一个数据的抽象模型设计方法：集中式模式设计法和视图集成设计法设计的过程

使用E-R模型与视图集成法进行设计时按以下步骤：选择局部应用视图设计：3种设计次序（自顶向下、由底向上、由内向外）视图集成2021/6/27244数据库的逻辑设计从E-R图向关系模式的转换逻辑模式规范化及调整、实现关系视图设计5数据库的物理设计对数据库内部物理结构作调整并选择合理的存取路径，以提高数据库访问速度及有效利用存储空间留给用户参与物理设计的余地不多2021/6/27256数据库管理

数据库是一种共享资源，它需要维护和管理，称为数据库管理。数据库的建立（数据模式建立和数据加载）数据库的调整数据库的重组（对数据库进行重新整理，调整存贮空间）数据库安全性控制与完整性控制数据库的故障恢复数据库监控2021/6/2726例题讲解2021/6/2727数据库管理系统DBMS中用来定义模式、内模式和外模式的语言为

A)CB)BasicC)DDL D)DML下列有关数据库的描述，正确的是

A)数据库是一个DBF文件 B)数据库是一个关系

C)

数据库是一个结构化的数据集合 D)数据库是一组文件下列有关数据库的描述，正确的是

A)数据处理是将信息转化为数据的过程

B)数据的物理独立性是指当数据的逻辑结构改变时，数据的存储结构不变

C)关系中的每一列称为元组，一个元组就是一个字段

D)

如果一个关系中的属性或属性组并非该关系的关键字，但它是另一个关系的关键字，则称其为本关系的外关键字2021/6/2728应用数据库的主要目的是

A)解决数据保密问题 B)解决数据完整性问题

C)

解决数据共享问题 D)解决数据量大的问题在数据库设计中，将E-R图转换成关系数据模型的过程属于

A)需求分析阶段 B)

逻辑设计阶段

C)概念设计阶段 D)物理设计阶段在数据管理技术的发展过程中，经历了人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。其中数据独立性最高的阶段是

Ａ)

数据库系统 Ｂ)文件系统Ｃ)人工管理 Ｄ)数据项管理2021/6/2729索引属于

A)模式 B)内模式

C)外模式 D)概念模式下述关于数据库系统的叙述中正确的是

Ａ)

数据库系统减少了数据冗余Ｂ)数据库系统避免了一切冗余Ｃ)数据库系统中数据的一致性是指数据类型一致Ｄ)数据库系统比文件系统能管理更多的数据数据库系统的核心是

A)数据库 B)

数据库管理系统

C)模拟模型 D)软件工程2021/6/2730下列SQL语句中，用于修改表结构的是

A)ALTER B)CREATEC)UPDATED)INSERT数据库、数据库系统和数据库管理系统之间的关系是

A)数据库包括数据库系统和数据库管理系统

B)

数据库系统包括数据库和数据库管理系统

C)数据库管理系统包括数据库和数据库系统

D)3者没有明显的包含关系关系模型允许定义3类数据约束，下列不属于数据约束的是

A)实体完整性约束 B)参照完整性约束

C)

域完整性约束 D)用户自定义的完整性约束2021/6/2731关系表中的每一横行称为一个

Ａ)元组 Ｂ)字段Ｃ)属性 Ｄ)码2021/6/2732

数据库的故障恢复一般是由

A)数据流图完成的 B)数据字典完成的

C)DBA完成的 D)PAD图完成的下列说法中，不属于数据模型所描述的内容的是

A)数据结构 B)数据操作

C)

数据查询 D)数据约束2021/6/2733

在数据管理技术发展过程中，文件系统与数据库系统的主要区别是数据库系统具有

A)特定的数据模型 B)数据无冗余

C)

数据可共享 D)专门的数据管理软件数据库设计包括两个方面的设计内容，它们是

A)

概念设计和逻辑设计B)模式设计和内模式设计

C)内模式设计和物理设计D)结构特性设计和行为特性设计2021/6/2734一个关系中属性个数为1时，称此关系为

A)对应关系 B)单一关系

C)一元关系

D)二元关系为用户与数据库系统提供接口的语言是

A)高级语言 B)数据描述语言(DDL)

C)

数据操纵语言(DML) D)汇编语言相对于数据库系统，文件系统的主要缺陷有数据关联差、数据不一致性和

A)

可重用性差 B)安全性差

C)非持久性 D)冗余性2021/6/2735下列关系模型中，能使经运算后得到的新关系中属性个数多于原来关系中属性个数的是

A)选择 B)

连接C)投影 D)并下列叙述中，正确的是

A)

用E-R图能够表示实体集间一对一的联系、一对多的联系和多对多的联系

B)用E-R图只能表示实体集之间一对一的联系

C)用E-R图只能表示实体集之间一对多的联系

D)用E-R图表示的概念数据模型只能转换为关系数据模型“年龄在18-25之间”这种约束是属于数据库当中的

A)原子性措施 B)一致性措施

C)

完整性措施 D)安全性措施2021/6/2736下列叙述中，不属于数据库系统的是

A)数据库 B)数据库管理系统

C)数据库管理员 D)数据库应用系统数据库系统的核心是

A)数据库 B)数据库管理系统

C)数据模型 D)软件工具视图设计一般有3种设计次序，下列不属于视图设计的是

A)自顶向下 B)

由外向内

C)由内向外 D)自底向上2021/6/2737下列4项中说法不正确的是

A)数据库减少了数据冗余B)数据库中的数据可以共享

C)

数据库避免了一切数据的重复D)数据库具有较高的数据独立性最常用的一种基本数据模型是关系数据模型，它的表示应采用

A)树 B)网络C)图 D)二维表2021/6/2738公司中有多个部门和多名职员，每个职员只能属于一个部门，一个部门可以有多名职员，从职员到部门的联系类型是

A)多对多 B)一对一C)

多对一 D)一对多

下列关系运算的叙述中，正确的是

A)投影、选择、连接是从二维表行的方向进行的运算

B)并、交、差是从二维表的列的方向来进行运算

C)投影、选择、连接是从二维表列的方向进行的运算

D)

以上3种说法都不对关系数据库管理系统应能实现的专门的关系运算包括

A)排序、索引、统计 B)

选择、投影、连接

C)关联、更新、排序 D)显示、打印、制表2021/6/2739用树形结构来表示实体之间联系的模型称为A）关系模型B）层次模型C）网状模型D）关系模型关系表中的每一列称为一个A)元组B)字段C)属性

D)码按条件f对关系Ｒ进行选择，其关系运算表示式是A)R|×|RB)R|×|RC)σf(R)D)πf(R)

f2021/6/2740在关系数据库中，用来表示实体之间联系的是A)树结构B)网结构C)线性表D)二维表将Ｅ-R图转换到关系模式时，实体与联系都可以表示成A)属性B)关系

C