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1、第四章 数据库系统,4.1数据库系统概述,4.1.1数据模型 在数据库系统体系结构的三级结构中，模式是整个系统的核心和关键，而模式的主体就是数据模型。所以数据模型是数据库系统的核心和基础。1.模型的概念对现实世界事物特征的模拟和抽象就是这个事物的模型。数据模型也是一种模型，它是数据特征的抽象表示。作为模型应当满足：真实反映物质本身；容易被人理解；便于在计算机上实现。,2.概念模型概念模型也称为信息模型。概念模型是从人堆现实世界的认识出发，根据建模的需要将具体的事物抽象为便于理解和研究的模型。（1）常用术语实体：客观存在，并且可以互相区别的事物。它可以是具体的物件，也可以是抽象的概念，还可以是某
2、种联系。属性：实体具有的每一个特性都称为一个属性。属性有“型”和“值”的概念，属性的名称(说明)就是属性的“型”；对型的具体赋值就是属性的“值”。如学生有学号，姓名，性别,码：在众多属性中能够惟一标识(确定)实体的属性或属性组的称为实体的码。域：属性的取值范围称为该属性的域。实体型：用实体名及描述它的各属性名，可以刻画出全部同质实体的共同特征和性质，它被称为实体型。实体集：某个实体型下的全部实体，叫做实体集。联系：一个实体集内部各实体之间的相互联系，叫做实体内。(2)实体型之间的联系一对一联系（1:1），一对多联系（1：n），多对多联系（m:n）,（3）实体内部各属性之间的联系在一个实体集内部
3、也存在着一对一、一对多和多对多的联系。（4）概念模型的表示方法概念数据模型的主要工具是E-R（实体-联系）模型，也称E-R图，E-R图主要由实体、属性和联系三个要素构成。在E-R图中使用的4种基本符号是,3.数据模型,它分为逻辑数据模型和物理数据模型两类。逻辑数据模型：是用户通过数据库管理系统看到的现实世界，它描述了数据库数据的整体结构。逻辑模型通常由数据结构、数据操作和数据完整性约束三部分概念组成。数据结构是对系统静态特性的描述，人们一般以数据结构的类型来命名数据模型，如层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型等。物理数据模型：是用来描述数据的物理存储结构和存储方法的。它不但受数据库管理系
4、统控制，而且与计算机存储器、操作系统密切相关。,(l)层次模型。层次数据库的特点是实体之间按层次关系部定义。实体用记录(类型)表示，实体的属性对应记录的数据项；实体之间的联系用有向连线表示。层次模型以每个实体为结点，上层结点叫做父结点，下层结点叫做子结点。层次模型像一棵倒置的树，最上层的结点没有双亲，称为根结点；最下层的结点没有子女，称为叶结点。所以层次模型是一种以记录类型为结点的有向树结构。,(2)网状模型。由于层次模型还不能很好地表达实体间的复杂关系(多对多联系)，于是又产生了网状模型，它很好地解决了实体间复杂关系的表达问题，但是它也有致命的弱点，即当需求扩展时，对原有数据结构及应用程序的
5、修改会产生严重的后果。(3)关系模型。关系模型以人们经常使用的表格形式作为基本的存储结构，通过相同关键字段来实现表格间的数据联系。(4)面向对象模型。,4.1.2关系模型与关系数据库,1.关系模型 关系模型是一种新的数据模型。它建立在集合论和谓词演算公式的基础上。它提供的逻辑结构简单，数据独立性强，存取具有对称性、操纵灵活。在数据库中的数据结构如果依照关系模型定义，就是关系数据库系统。关系数据库系统由许多不同的关系构成，其中每个关系就是一个实体，可以用一张二维表表示。,关系二维表中的术语解释如下：,关系(Relation)：一张二维表对应一个关系。属性(Attribute)：表中每一列叫做一个
6、属性，属性有名和值的区别。元组(Topl)：由属性值组成的每一行叫做一个元组。框架(rramework)：由属性名组成的表头称为框架(关系型)。域(Domain)：每个属性的取值范围。候选码(CandidateKey)：可以惟一确定的一个元组的属性或属性组(可简称码)。主码(PrimaryKey)：一个关系中往往会有多个候选码，可以指定一个为主码。,主属性(PrimaryAttribute)：可以作为候选码的属性也叫主属性。非主属性(Non-keyAttribute)：不能作为候选码的属性叫做非主属性。关系模式：对关系的描述称为关系模式，常常记做:关系名(属性1，属性2，属性3，属性n)在关系
7、模型中，不但实体用关系表示，而且实体之间的联系也用关系来表示。,2.关系模型的基本要求关系模型要求关系必须是规范化的，即要求每个关系必须满足一定的条件，其中最基本的一条就是，关系中每个分量必须是不可再分的基本项。表格中每一数据项不可再分，是基本项。每一列数据有相同的类型，叫做属性。各列都有惟一的属性名和不同的属性值，列数可根据需要而设定。每列的顺序是任意的。每一行数据是一个实体诸多属性值的集合，叫做元组。一个表格中不允许有完全相同的行出现。各行顺序可以是任意的。,3.关系的完整性,关系模型一般有三类完整性约束条件：（1）实体完整性关系中的主属性不能取空值，即包括主码在内的所有主属性都不能取空值
8、。（2）参照完整性参照完整性规则：若参照关系中的外码与目标关系中的主码相对应，则参照关系中每个元组在外码上的每个属性值必须为空值，或者等于目标关系中某个元组的主码值，参照关系和被参照关系可以是同一个关系。（3）用户定义完整性所谓用户定义的完整性就是由用户根据具体的应用环境，为某个关系数据库设定非约束条件。,4.关系操作,关系数据模型的理论基础是集合论，每一个关系就是一个笛卡尔积的子集。(1)传统集合运算。传统集合运算有并、交、差三种。(2)专门的关系运算。专门的关系运算主要有选择(筛选)、投影和连接三种。选择运算是对关系表中元组(行)的操作，操作结果是找出满足条件的元组。其中，投影运算是对关系
9、表中属性(列)的操作，操作结果是找出关系中指定属性全部值的子集。选择运算和投影运算可以同时用一条命令来实现。连接运算是对两个关系的运算，操作结果是找出满足连接条件的所有元组，并且拼接成一个新的关系。完善的关系数据库管理系统总是以数据操纵语言及结构化查询语言(SQL)，来实现各种关系运算。,数据规范化,1.规范化一般将关系范式划分为五个级别，分别成为一范式（1NF）、二范式（2NF）、三范式（3NF）、BC范式（BCNF）、四范式（4NF）和五范式（5NF）。关系范式越高，数据库结构越好。2.数据规范化一个低一级范式的关系模式，可以通过分解转换为若干个高一级范式的关系模型的集合，这个改进提高的过
10、程叫做数据规范化。（1）建立一范式（问题较多）插入异常；删除、修改异常；数据冗余大。,（2）解决方法消除关系模式中的不完全函数依赖和传递函数依赖。（3）建立二范式经过投影分解后，一范式的二维表消除部分函数依赖关系，新表达到二范式以上的条件，但仍然有问题：插入异常；删除异常；冗余太大。（4）建立三范式仍需投影分解方式。一范式的一个关系经过多次投影分解操作以后，范式水平逐渐提高，最后达到了三范式，同时一个关系被分解为多个关系，这些关系之间可以靠同名属性进行联系。这种分解过程是无损的、可逆的，如按照同名属性合并，还可以还原为一个关系。,4.1.4 数据库的安全性,数据库具有的防止非法用户闯入，或合法
11、用户非法使用造成数据泄露、更改或破坏的功能叫做数据库安全性。对于数据库系统来说，常用的安全措施主要有1.身份验证输入用户名或用户标识号作为用户身份。系统核对用户输入的口令，以口令的正确与否最后确认用户的身份。2.存取控制事先为每个用户定义好访问权限。存取权限有两个要素构成，一个是数据对象，另一个使操作类型。,4.2.1结构化查询语言SQL概述SQL（Structured Query Language，即结构化查询语言）是一种十分重要的标准关系数据库语言，其主要功能是数据查询。1.SQL语言的特点 没有基本程序结构语句，每一条命令功能强大、操作简单。2.SQL语言的使用SQL语言可以直接用命令形
12、式以交互方式使用，也可以嵌入其他语言程序命令行中，以程序的方式使用。本节将主要通过SQL Server 2000和VFP数据库管理系统的SQL语言来介绍创建、操纵和管理数据库的基本命令和方法。,4.2数据库管理系统中的SQL语言,3.SQL数据库术语表：具体差别见p132表4-13数据库：一个关系数据库中包含若干个关系。索引：依据数据表中某个关键字或关键字表达式值的顺序，使数据表中的记录有序排列的一种技术。关键字：作为创建索引的表达式一般叫做关键字。视图：一种特殊类型的表，往往由一个或多个表中的部分字段或部分记录导出，但视图不会被作为一个完整的数据集合存在存储器中。视图可以称为“虚表”或逻辑表
13、，但是用户完全可以把它当作实体数据使用。,4.2.2数据库的定义,在SQL Server 2000 中可以直接用SQL语句定义数据库。在VFP中没有直接创建数据库的SQL命令。,4.2.3 数据库的管理,显示数据库配置数据库重新命名删除数据库,数据类型语句命令格式,4.2.4 数据表的定义,4.2.5数据表的管理,查看表结构修改表结构表的删除数据的插入数据的更新数据的删除,4.2.6索引的建立与删除,索引的种类索引的创建索引的删除,4.2.7视图的定义与删除,定义视图：单表视图、多表视图视图的删除,4.2.6索引的建立与删除,4.2.7视图的定义与删除,4.3SQL语言的数据查询功能,系统规划
14、的可行性研究的工作内容是进行初步调查，综合考察企业和环境状况，信息处理状况和问题，建立新系统的资源的状况，以及企业领导和管理人员对建立新系统的支持程度等情况。明确原系统存在的问题、新系统的目标与范围，对系统的执行性规划进行审定和可行性分析，初步评价解决问题的几种设想和方案，对是否有必要建立一个新的管理信息系统而提出建议。,4.3.1简单查询,初步调查是可行性分析的基础。可行性分析小组需调查的内容主要有以下几个方面：l.企业和环境概况 它包括企业发展历史、发展目标和经营战略、规模、产品结构和水平、技术水平、经济实力、人员数量及结构、设备情况、组织机构、地理分布、客户特点及分布、国家对企业发展的有
15、关政策、同行业发展情况、竞争对手情况、产品市场动态等。2.信息处理状况 它主要指调查企业固定信息与流动信息量、信息处理的过程与能力、人员状况、技术条件(包括计算机应用情况)、工作效率等基本情况。在此基础上进一步了解现行系统存在哪些问题、哪些方面不能满足用户的需求、哪些是关键问题、用户的真实要求等。3.开展系统开发的资源情况 为建立新的计算机管理信息系统，企业可以或者准备投入的资金、物力、人力以及其来源的情况。4.企业领导和各职能部门负责人对系统目标和范围的看法，对系统开发工作的态度。,高级查询,系统规划方案的可行性应从经济方面、技术方面、系统运行方面进行分析和评价。1.经济的可行性 它主要是指
16、进行系统的投资/效益分析。新系统的投资包括硬件、系统软件、辅助设备费、机房建设和环境设施、系统开发费、人员培训费、运行费等。系统的效益主要从改善决策、提高企业竞争力、加强计划和控制、快速处理信息、改善顾客服务、减少库存、提高生产效率等方面取得。将初步算出的新系统可能获得的年经济收益，与系统投资相比较，从而估算出投资效果系数和投资回收期。根据估算的直接经济效果和各种间接效益，评价新系统经济上的可行性。2.技术的可行性 评价总体方案所提出的技术条件如计算机硬件、系统软件的配置、网络系统性能和数据库系统等，能否满足新系统目标的要求，并对达到新系统目标的技术难点和解决方法的可行性进行分析。此外，还应分
17、析开发和维护系统的技术力量，不仅考虑技术人员的数量，更应考虑他们的经验和水平。3.系统运行的可行性,根据可行性分析结果，提出可行性研究报告，其主要内容包括：现行系统概况，包括企业目标、规模、组织结构人员、设备、效益等。1)现行信息系统存在的主要问题和主要信息需求。2)拟建系统的规划方案。3)经济可行性分析包括新系统的投资、运行费用、经济效益及社会效益。4)技术可行性分析，包括对所提供技术的评估，分析使用规划中所提供的技术能否达到预期目标的可行性。5)系统运行的可行性分析。分析新系统运行对管理思想、管理体制和方法变更的要求，实施各种有利于新系统运行的改革建议的可行性、人员的适应性。6)结论。对可行性研究结果的简要总结。,结论可以是下列四种之一：(l)可以立即开始开发工作。(2)需要推迟到某些条件(如资金、技术、管理)具备后才能进行系统开发。(3)需要对目标进行某些修改后才能进行系统开发。(4)完全不可行，没有必要进行系统开发，终止工作。,
