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第五章 数据库技术基础【本章内容本章内容】5.1 5.1 数据数据库与数据与数据库管理系管理系统5.2 5.2 关系模型及关系数据关系模型及关系数据库5.3 5.3 数据数据库应用系用系统设计15.1数据库与数据库管理系统数据库与数据库管理系统u学校教学管理系学校教学管理系统u图书馆管理系管理系统u航空、航空、铁路售票系路售票系统u超市超市销售系售系统u基于基于3W的的Web数据数据库系系统2数据库系统的组成数据库系统的组成u数据：数据：对客客观事物的一种符号化表示，数事物的一种符号化表示，数据据库中可中可处理的数据有文字、数字、理的数据有文字、数字、图形、形、图像、声音等。像、声音等。u数据数据库（DBDB）：数据以一定）：数据以一定结构存构存储在一在一起且相互关起且相互关联的、的、结构化数据集合。数据构化数据集合。数据库中不中不仅存放了数据，存放了数据，还存放了数据与数存放了数据与数据之据之间的关系。的关系。3u数据数据库管理系管理系统（DBMSDBMS）：用于描述、管）：用于描述、管理和理和维护数据数据库的的软件系件系统，是数据，是数据库系系统的核心的核心组成。主要功能包括：成。主要功能包括：l描述数据描述数据库l管理数据管理数据库l维护数据数据库u数据数据库应用系用系统是根据用是根据用户需要在需要在DBMSDBMS支支持下运行的持下运行的应用系用系统。u数据数据库用用户：包括数据：包括数据库管理管理员、系、系统分分析析员、应用程序用程序员、终端用端用户。4数据库系统阶段的特点数据库系统阶段的特点:l数据共享数据共享l减少数据冗余减少数据冗余l可实施标准化可实施标准化l保证数据安全保证数据安全l保证数据完整性保证数据完整性55.2关系模型及关系数据库关系模型及关系数据库5.2.1 5.2.1 从从现实世界到数据世界世界到数据世界u首先在首先在认识现实世界中的客世界中的客观事物后，将事物后，将其抽象其抽象为概念世界的某一概念模型；概念世界的某一概念模型；u再把概念模型再把概念模型转换为数据世界所支持的某数据世界所支持的某一一逻辑数据模型数据模型 (层次、网状、关系次、网状、关系)。6建立数据模型的建立数据模型的过程：程：现实世界现实世界概念世界概念世界抽象抽象转换转换学生学生学号学号姓名姓名性别性别数据世界数据世界75.2.2 5.2.2 概念模型的表示方法：概念模型的表示方法：E-RE-R图lE-RE-R图（实体体联系系图）直接从）直接从现实世界世界中抽象出中抽象出实体体类型及型及实体体间联系。系。实体实体属性属性联系联系连线连线8l概念模型中的基本概念概念模型中的基本概念l实体：客体：客观存在并可相互区存在并可相互区别的事物。可的事物。可以是具体的人、事、物，也可是抽象的概以是具体的人、事、物，也可是抽象的概念或念或联系。系。如：一个学生如：一个学生,一一门课程，学生的一次程，学生的一次选课。l属性：属性：实体所具有的某一特征。一个体所具有的某一特征。一个实体体可以用若干个属性来刻画。可以用若干个属性来刻画。如：学号、姓名。如：学号、姓名。l值域：属性的取域：属性的取值范范围。如：如：性性别的的值域域为（男，女）。（男，女）。9l键：能唯一：能唯一标识实体的属性或属性集。体的属性或属性集。如：如：学生学生实体的体的键为学号。学号。l实体集：同型体集：同型实体的集合称体的集合称为实体集。体集。如：如：学校的全体学生就是一个学校的全体学生就是一个实体集。体集。学生学生学号学号性别性别年龄年龄姓名姓名E-R E-R 图中实体图中实体与属性的表示与属性的表示10l联系：系：实体（型）属性体（型）属性间及及实体（型）之体（型）之间的的联系。系。学生学生学号学号学分学分成绩成绩性别性别年龄年龄姓名姓名课号课号课名课名课程课程学习学习学生与课程联系的学生与课程联系的E-RE-R图图 MN学时学时联系的类型包括：联系的类型包括：一对一联系一对一联系 (1:1)(1:1)一对多联系一对多联系 (1:n)(1:n)多对多联系多对多联系 (m:n)(m:n)联系联系11v数据数据库模型模型侧重于数据的表达方式和数据重于数据的表达方式和数据库结构的构的实现方法，可分方法，可分为：层次、网状次、网状和关系模型。和关系模型。层次模型：层次模型：有且只有一个根有且只有一个根结点；除了根结结点；除了根结点，其它结点有点，其它结点有且只有一个父结且只有一个父结点。点。典型产品：典型产品：1969年年IBM公司公司的的IMS系统系统网状模型：网状模型：允许结点有多允许结点有多于一个的父结于一个的父结点；可以有一点；可以有一个以上的结点个以上的结点没有父结点。没有父结点。典型产品：典型产品：CODASYL系统系统关系模型：关系模型：用二维表格结构来用二维表格结构来表示实体和实体间表示实体和实体间联系的数据模型。联系的数据模型。典型产品：典型产品：AccessVisual FoxproSQL ServerORACLE5.2.3 5.2.3 数据库模型数据库模型125.2.4 5.2.4 关系模型的基本概念及性质关系模型的基本概念及性质1 1、基本概念、基本概念 一个关系的一个关系的逻辑结构是一构是一张二二维表，表，它由行和列它由行和列组成。成。关关系系关系名关系名13l元元组：表中的一行即：表中的一行即为一个元一个元组；l字段：表中的一列，列字段：表中的一列，列值称称为字段字段值，列名，列名称称为字段名字段名l值域：字段域：字段值的取的取值范范围元组元组(记录）记录）属性属性 (字段字段)14l主主键（码）：能唯一）：能唯一标识一个元一个元组的属性集合的属性集合l外外键（外（外码）：）：若属性若属性组F F不是关系不是关系R1R1的主的主键，但它是关系但它是关系R2R2的主的主键，则F F称是关系称是关系R1R1的外的外键。主键主键主键主键外键外键152 2、关系的特性：、关系的特性：u每一列属性每一列属性值是不可再分解是不可再分解;u每一列的取每一列的取值范范围必必须相同相同;u任意两个元任意两个元组不能相同不能相同;u列的列的顺序交序交换不影响关系意不影响关系意义的表达；的表达；u行的行的顺序交序交换不影响关系意不影响关系意义的表达；的表达；u不同的列取不同的列取值范范围可以相同，但必可以相同，但必须有有唯一的属性名。唯一的属性名。163 3、关系模型的最基本的三种运算：、关系模型的最基本的三种运算：1 1）选择运算运算是根据是根据给定的条件，从一个关定的条件，从一个关系中系中选出一个或多个元出一个或多个元组（行）。（行）。2 2）投影运算投影运算是从一个关系中是从一个关系中选择某些特定某些特定的属性（列）重新排列的属性（列）重新排列组成一个新关系。成一个新关系。3 3）连接运算接运算是从两个或多个关系中是从两个或多个关系中选取属取属性性间满足一定条件的元足一定条件的元组，组成一个新的关成一个新的关系。系。175.2.5 5.2.5 关系完整性关系完整性约束束实体完整性：主属性的体完整性：主属性的值不能不能为空，且具有唯一空，且具有唯一性。性。如：如：“学生学生”关系中的主关系中的主键“学号学号”值不能不能为空，且具有唯一性。空，且具有唯一性。参照完整性：外参照完整性：外键的的值或者或者为空，或者等于被参空，或者等于被参照关系的某个主照关系的某个主键值。如：如：“学生学生”关系中的外关系中的外键“专业号号”值为“专业”关系中关系中“专业号号”的某一个的某一个值，或者，或者为空。空。用用户自定自定义完整性：数据必完整性：数据必须满足的条件。足的条件。如：如：规定性定性别的取的取值只能是只能是“男男”、“女女”之一之一185.3 5.3 数据库应用系统设计数据库应用系统设计1 1、数据、数据库的的设计步步骤包括：包括：v 数据数据库系系统需求分析需求分析v 概念数据概念数据库设计v 逻辑数据数据库设计v 关系的关系的规范化范化v 数据数据库运行和运行和维护192 2、概念、概念结构构设计（E-RE-R方法）方法）建立建立E-RE-R模型模型 1 1）局部）局部E-RE-R模型模型设计：归纳出出实体、体、实体体属性、属性、实体体间联系系 2 2）总体体E-RE-R模型模型设计：原：原则：一个：一个实体在体在E-RE-R图中只出中只出现一次一次20 213 3、建立关系模型、建立关系模型 E-RE-R模型模型 关系模型关系模型 每个每个实体体 关系（包括关系（包括实体的全部属性）体的全部属性）根据两根据两实体的体的联系系类型，来决定型，来决定联系的属性的去向。系的属性的去向。u1 1：1 1联系可不建立系可不建立单独的关系，任一方的主独的关系，任一方的主键和和联系的属性放入另一方关系中系的属性放入另一方关系中u1 1：n n联系可不建立系可不建立单独的关系，一方的主独的关系，一方的主键和和联系的属性放入系的属性放入N N方关系中方关系中um m：n n 联系要建立系要建立单独的关系，独的关系，该关系的属性包括关系的属性包括 双方双方实体的主体的主键和和联系的属性系的属性22专业专业任教任教学习学习m mn nn nn nm m1 1时间时间工号工号专业专业号号姓名姓名课号课号学分学分学时学时课名课名职称职称创建时创建时间间专业专业名名性别性别姓名姓名学号学号教师教师联系联系课程课程学生学生成绩成绩23转换为关系模型：关系模型：教教师（工号工号，姓名，姓名，职称）称）任教（任教（课号号，工号工号，时间）课程（程（课号号，课名，学名，学时，学分），学分）成成绩（学号学号，课号号，成，成绩）学生（学生（学号学号，姓名，性，姓名，性别，专业号号）专业（专业号号，专业名，名，创建建时间）244 4、关系的、关系的规范化范化 关系模型必关系模型必须满足一定的足一定的规范化要求，范化要求，这些些规则被称被称为范式；由低到高依次分范式；由低到高依次分为1NF1NF至至6NF6NF。其中第一范式：关系的所有属。其中第一范式：关系的所有属性都是不可再分的数据性都是不可再分的数据项。5 5、数据、数据库的的创建与建与维护 运用运用DBMSDBMS提供的数据提供的数据语言，建立数据言，建立数据库，组织数据入数据入库。255.4常见的数据库管理系统常见的数据库管理系统lMicrosoftAccess（微（微软公司）公司）lOracle（甲骨文公司）（甲骨文公司）lSQLServer（微（微软公司）公司）26