《关系数据库基础》PPT课件.ppt

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1、1,主讲：陈远红湖南省审计厅经贸审计一处Email:Tel:82337071;13787144892,数据库基础及应用技术,2,目 录,第1章 关系数据库基础第2章SQL Server 2000 第3章数据库的创建与管理第4章Transact-SQL语言基础第5章基本表的创建与管理第6章数据的查询与修改第7章实现数据完整性,第8章视图第9章存储过程第10章 事务与触发器第11章 安全管理第12章 数据传输第13章 备份和恢复数据第14章 常用系统函数,3,第1章 关系数据库基础,4,本章重点、难点,重点数据库、数据库管理系统、数据库系统、数据模型等基本概念。关系数据模型和关系数据库的基本术语。

2、难点数据库、数据库管理系统、数据库系统等基本概念。数据库的三级模式结构。,5,1.1 数据管理的发展 1.2 数据库管理系统与数据库系统 1.3 数据和数据模型 1.4 数据库系统的结构 1.5 关系数据库规范化理论1.6 数据库应用结构1.7 小结1.8 习题,本章内容,End,6,1.1 数据管理的发展,7,数据密集型应用的三个特点（以数据为中心的应用）涉及的数据量大数据不随程序的结束而结束数据可以被多个应用程序共享,1.1 数据管理的发展,8,人工管理阶段,数据不保存应用程序自身管理数据 数据不独立数据不能共享,9,1.1.1 文件管理阶段,编写应用程序不方便 数据冗余不可避免应用程序依

3、赖性 不支持对文件的并发访问 数据间联系弱 难以按用户视图表示数据 无安全控制功能,10,文件系统,1.1.1 文件管理阶段,11,1.1.2 数据库管理阶段,数据真正实现了结构化 数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据独立性高 数据由DBMS统一管理和控制,12,数据库管理系统（DBMS）,数据库系统,1.1.2 数据库管理阶段,13,1.1.2 数据库管理阶段,数据库管理系统的优点相互关联的数据的集合 较少的数据冗余 程序与数据相互独立保证数据的安全、可靠最大限度地保证数据的正确性数据可以并发使用并能同时保证一致性,14,相互关联的数据的集合,数据库中的数据不是孤立的，数据与数据之间是相互关

4、联的。也就是说，在数据库中不仅要能够表示数据本身，还要能够表示数据与数据之间的联系。,学生,课程,1.1.2 数据库管理阶段,15,较少的数据冗余,数据库中的数据被统一管理，合理组织，任何对数据的操作都由数据库管理系统DBMS完成。,数据库,DBMS,1.1.2 数据库管理阶段,16,数据具有较高的独立性,数据独立性是指数据的组织和存储方法与应用程序互不依赖、彼此独立的特性。,1.1.2 数据库管理阶段,17,保证数据的安全、可靠,数据库技术要能够保证数据库中的数据是安全、可靠的。,有效地防止数据库中的数据被非法使用或非法修改,数据遭到破坏时能立刻将数据完全恢复,安全机制,备份恢复,1.1.2

5、 数据库管理阶段,18,最大限度地保证数据的正确性,保证数据正确的特性在数据库中称之为数据完整性。,学生的年龄,200岁,1.1.2 数据库管理阶段,19,数据可以并发使用并能同时保证数据的一致性,在多个用户同时使用数据库时，能够保证不产生冲突和矛盾，保证数据的一致性和正确性。,1.1.2 数据库管理阶段,20,500元,500+300=800,500-168=332,332元,800元,500元,500元,？,并发应用,1.1.2 数据库管理阶段,返回主菜单,21,1.2 数据库管理系统与数据库系统,22,1.2.1 数据库系统的组成,1数据库数据库（DataBase，DB）是存储在计算机内

6、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据模型进行组织、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，并为各种用户共享。数据库按数据模型分，可分为层次数据库、网状数据库、关系数据库和面向对象数据库。,23,1.2.1 数据库系统的组成,2数据库系统是基于数据库的一个计算机应用系统。主要包括：数据库、数据库管理系统、应用程序和系统管理员。,24,1.2.2 数据库管理系统,数据库管理系统（Database Management System）是用于建立、使用和维护数据库的软件，简称DBMS。对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。功能定义功能 操纵

7、功能 控制功能管理功能 数据通信功能,25,数据库：是数据的汇集，它以一定的组织形式存于存储介质上。DBMS：是管理数据库的系统软件，它实现数据库系统的各种功能。是数据库系统的核心。DBA：负责数据库的规划、设计、协调、维护和管理等工作。应用程序：指以数据库为基础的应用程序。,数据库系统,26,数据库系统的简单结构,应用程序1,应用程序2,应用程序n,数据库管理系统（DBMS）,数据库管理员（DBA）,数据库,基础,27,数据库系统管理员,数据库管理员：负责数据库正常运行的管理人员。其工作大致包括：负责对数据库中的数据进行维护；负责监视数据库的性能，并调整、改善数据库的性能，提高系统的效率；继

8、续负责数据库安全系统的管理；负责数据库的备份和恢复；在运行过程中发现问题、解决问题。,28,三个概念,数据库 数据库管理系统 数据库系统,数据 软件 系统,返回主菜单,29,1.3 数据和数据模型,30,1.3.1 数据和数据模型,1.数据是人们从实际当中抽取感兴趣的事物特征或属性。指存储在某种存储介质上的能够识别的物理符号。数据的主要表示形式有：文字、数字、图形等。数据是信息存在的一种形式，只有通过解释或处理才能成为有用的信息。数据与信息的关系通过解释、推论、归纳、分析和综合等方法，从数据所获得的有意义的内容称为信息。数据处理是指利用计算机对各种类型的数据进行处理。包括对数据的采集、整理、存

9、储、分类、排序、检索、维护、加工、统计和传输等一系列操作过程。,31,数据的三种范畴,现实,信息,电脑,1.3.1 数据和数据模型,32,1.3.1 数据和数据模型,数据模型概念模型是现实世界感兴趣的内容的抽象特征的模拟和抽象。（是理解系统的思维工具）数据模型是用来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息的。（如：数据库、文件）数据模型应满足三个条件：能比较真实地模拟现实世界；容易被人们理解；便于在计算机上实现。,33,1.3.1 数据和数据模型,数据模型的分类概念模型（信息模型）它是按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计，是现实世界到信息世界的第一层抽象。组织模型(重点)它是从数据

10、的组织层来描述数据。组织层就是指用什么样的数据结构来组织数据。,34,1.3.1 数据和数据模型,数据特征包括两个方面：静态特征动态特征,35,1.3.2 数据模型的三要素,数据结构：是所研究的对象类型的集合，这些对象是数据库的组成部分。用于描述系统的静态特性。数据结构的类型：与数据类型、内容、性质有关的对象。与数据之间联系有关的对象。数据操作：用于描述系统的动态特性。数据的约束条件：是一组完整性规则的集合。,36,1.3.3 概念层数据模型,1.基本概念 概念层数据模型实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次。常用的概念模型有：实体联系模型（简称E-R模型）语义对象模型2.实体联系模型三个概

11、念：实体、属性和联系。,37,客观存在并可以相互区分的客观事物或抽象事件称为实体。,客观存在的抽象事件。如授课、演出、足球赛等也是实体,可以触及的客观对象。如学生、课程、职工等是实体,实体,（Entity）,1.3.3 概念层数据模型,38,属性,身高年龄性别体重,比赛时间、地点、参赛队,实体所具有的特征或性质,(Attribute),1.3.3 概念层数据模型,39,联系是数据之间的关联集合，是客观存在的应用语义链。实体内部的联系：指组成实体的各属性之间的联系。如职工实体中，职工号和部门经理号之间有一种关联关系，即部门经理号的取值受职工号取值的约束（部门经理也是职工，也有职工号），实体之间的

12、联系：指不同实体之间联系。例学生选课实体和学生基本信息实体之间,学生选课实体中的学号和学生基本信息实体中的学号之间的联系。,联系,1.3.3 概念层数据模型,40,联系的类型一对一联系 记为1：1。(如某学校与校长间的联系)一对多联系 记为：n。(如某宿舍房间与学生的联系)多对多联系 记为m：n。（如一个教师可以教授多个学生，而一个学生又可以受教于多个教师）,1.3.3 概念层数据模型,41,1.3.3 概念层数据模型,E-R模型:描述现实世界的概念模型。实体：用矩形框表示，框内写入实体名。属性：用椭圆形表示，属性的名称记入椭圆形内。联系：用菱形框表示实体间的相互关系，框内注明联系的名称。,4

13、2,1.3.3 概念层数据模型,E-R模型示例,43,1.3.3 概念层数据模型,设计E-R图的步骤第一步：针对特定用户的应用，确定实体、属性和实体间的联系，画出用户视图的局部E-R图，注意实体和属性是相对的。第二步：综合各个用户的局部E-R图，产生反映数据库整体概念的总体E-R图。注意：对不同E-R图中的实体，要消除那些同名异义或同义异名的现象，保证数据的一致性。在综合局部E-R图时，需要注意消除那些冗余的属性、联系。,44,E-R图例,1.3.3 概念层数据模型,45,1.3.4 组织层数据模型,组织层数据模型有四种：层次模型网状模型关系模型面向对象的模型,46,1.3.4 组织层数据模型

14、,层次模型用层次结构（树形结构）来表示实体及实体之间的联系,47,1.3.4 组织层数据模型,网状模型没有唯一的根结点，而每一个结点都可以与其他任意个结点相连。,48,1.3.4 组织层数据模型,关系模型用二维表格结构来表示实体以及实体之间联系的模型。操作的对象和结果都是二维表，这种二维表就是关系。关系模型与层次型、网状型的本质区别在于数据描述的一致性，模型概念单一。,49,1.3.4 组织层数据模型,关系模型的数据结构,基本述语：关系、元组、属性、主码、域、外码。,50,1.3.4 组织层数据模型,关系模型的数据操作查询、插入、删除、修改。关系模型的数据完整性约束实体完整性参照完整性用户定义

15、的完整性,51,实体完整性,实体完整性指的是关系表中的所有的表都必须有主码，而且表中不允许存在如下的记录：无主码值的记录主码值相同的记录,1.3.4 组织层数据模型,52,参照完整性,不允许引用“库内不存在的外码数据”。外码：取作本表属性之一的外表主码（主码值先在其主表中生成，后在其他表中引用）,1.3.4 组织层数据模型,53,用户定义的完整性,按应用语义，属性数据有：类型与长度限制：方便计算机操作取值范围限制：防止属性值与应用语义矛盾,1.3.4 组织层数据模型,54,语义许可取值范围约束例：,成绩取0.100,优、良、中、及格、不及格 日期入学日期 毕业日期,1.3.4 组织层数据模型,

16、55,外码引用例1,学生,课程,修课,(SNO,SNAME,),(CNO,CNAME,),(SNO,CNO,Grade,),1.3.4 组织层数据模型,56,外码引用例2,n 1,职工,部门,（ENO，DNO，ENAME）,（DNO，DNAME）,1.3.4 组织层数据模型,57,1.3.5 E-R模型向关系模型的转换,关系模型的逻辑结构是一组关系模式的集合。E-R图由实体、实体的属性以及实体之间的联系三部分组成，因此将E-R图转换为关系模型实际上就是将实体、实体的属性和实体间的联系转换为关系模式。,58,1.3.5 E-R模型向关系模型的转换,转换的一般规则为：一个实体转换为一个关系模式。一

17、个1:1联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端所对应的关系模式合并。一个1:n 联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与n 端所对应的关系模式合并。一个m:n 联系转换为一个关系模式。3个或3个以上实体间的一个多元联系可以转换为一个关系模式。具有相同码的关系模式可以合并。,返回主菜单,59,1.4 数据库系统的结构,60,1.4 数据库系统的结构,数据库系统内部的系统结构从管理角度看，数据库系统通常采用三级模式结构。数据库系统外部的体系结构从数据库系统最终用户角度看，数据库系统结构分为集中式结构，文件服务器结构，客户/服务器结构等。,61,1.4.1 数据库系统模式的概念,模式是

18、用给定的数据模型对具体数据的描述。关系模式实际上对应的是关系表的表头，如下图所示。,实例：模式的一个具体值称为模式的一个实例。如：表中的每一行数据是其表头结构（模式）的一个具体实例。,表头（关系模式）,元组,62,关系模式的表示,R（A1，A2，An）,关系名称,各属性名称,1.4.1 数据库系统模式的概念,63,1.4.2 三级模式结构,三级模式为：外模式模式（概念模式或逻辑模式）内模式,64,1.4.3 数据库的二级模式映像功能与数据独立性,1外模式/模式映射 定义该外模式与模式之间的对应关系。2模式/内模式映射 模式/内模式映射是惟一的，定义数据库全局 逻辑结构与存储结构之间的对应关系

19、采用映射技术实现了数据的两级独立性，保证了数据的共享。,返回主菜单,65,1.5 关系数据库规范化理论,66,1.5 关系数据库理论基础,问题的提出 解决问题的办法模式分解,67,1.问题的提出,例：S-L-C(Sno,Sdept,SLOC,Cno,Grade)其中：Sdept 为学生所在系；SLOC为学生住处（宿舍楼），设每个系的学生住在一个地方。Grade为考试成绩。主码为（Sno,Cno）,68,关系模式中存在什么问题,69,存在问题,数据冗余问题 数据更新问题 数据插入问题 数据删除问题,70,2.解决问题的办法模式分解,模式分解即把一个关系模式分解成两个或多个关系模式，在分解的过程中

20、消除那些“不良”的属性依赖关系，从而获得好的关系模式。分解过程中不能破坏原来的应用语义 所谓属性依赖关系是指：模式中的某个属性的值可以由模式中其他属性惟一确定。分解过程：消除部分依赖和传递依赖。,71,S-L-C被分解为如下三个关系模式,Student（Sno，Sdept）SC（Sno，Cno，Grade）SLoc（Sdept，SLoc）,72,1.5.1 函数依赖,函数依赖基本概念Y=f(X)XY（函数Y依赖于X）一些术语和符号非平凡的函数依赖完全函数依赖部分函数依赖传递函数依赖为什么要讨论函数依赖关系模式设计的不好时，某些属性之间存在着“不良”的函数依赖。,73,1.5.2 关系规范化,范

21、式第一范式（1NF）：不包含重复组的关系（即不包含非原子项的属性）即为第一范式。我们前边所列出的所有表都属于第一范式。,74,1.5.2 关系规范化,第二范式（2NF）：若1NF表中每个非主属性都完全依赖于主码，则属于第二范式。,75,1.5.2 关系规范化,第三范式（3NF）：若2NF表中所有非主属性都不传递依赖于主码，则属于第三范式。一般将第三范式关系就称为规范化的关系。例：学生（学生名，所在系，宿舍楼）或：S（S，D，H）此关系存在传递关系，即SD,DH。存在高度冗余。例如，如果一个系有500个学生，则宿舍楼就要重复500次；也存在着插入异常、修改困难等问题。上述模式分解为：S（S，D）

22、D（D，H）,76,1.5.2 关系规范化,关系模式的分解准则规范化的方法是进行模式分解，但分解后产生的模式应与原模式等价，即模式分解必须遵守一定的准则。模式分解应满足：模式分解具有无损连接性；模式分解能够保持函数依赖。,返回主菜单,77,1.6 数据库应用结构,78,1.6.1 集中式应用结构,优点:实现集中管理,安全性能好。缺点:费用昂贵,不能真正划分应用程序的逻辑。,79,1.6.2 文件服务器结构,优点：费用低，配置灵活，可方便地增减客户端工作站。缺点：服务器只提供服务，应用处理都要在客户端完成，客户端个人计算机要求较高。,80,1.6.3 客户机/服务器结构,客户机/服务器结构将应用逻辑分布在客户工作站和服务器之间，可提供更快、更有效的应用程序性能。,81,1.6.4 互联网应用结构,返回主菜单,互联网计算环境依赖于互联网。,82,1.7 小结,返回主菜单,83,1.8 习题p3536,返回主菜单,84,End,