大学计算机基础四第章数据库技术.ppt

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1、第 4 讲数据库技术基础,华中科技大学网络与计算机中心,网络与计算中心,目前数据处理成为计算机应用的主要方面,我们是如何使用数据的？,网络与计算中心,3,引例,单击提交按钮后发生了什么？将用户的选择写入已定义好的数据库表中从表中读取数据，分别统计出,B,C,D选项所占比例。将统计结果显示在页面上,n个学生答案统计到数据库中,网络与计算中心,引例,向学生反馈结果,任课老师了解情况,2012级电子专业调查情况,教务处制定教学计划,n个学生答案统计到数据库中,网络与计算中心,数据库系统技术：是数据管理技术发展的最新研究成果。,显然,数据处理的中心问题是数据管理。,“Science never sol

2、ved one problem without creating ten more”,George Bernard Shaw,从这门课中我们将学到什么？,网络与计算中心,1.数据库能做什么？,存储大量数据，并可以增加、删除和修改。快速地对数据进行检索、排序、分析、汇总并报告结果。,网络与计算中心,数据库能做什么？-高考数据分析应用实例,比如，大家都知道每年各省都公示一分一段数据，那么我们如何实现呢?数据的存储用各门课成绩求总分求出一分一段结果,网络与计算中心,高考数据分析：数据的存储,数据量：2011年全国933万，湖北48.5万 Excel2003:列数最多256列 行数最多 65536行数

3、据库存储：关系数据库，二维表假如每个考生的信息如下：考号、姓名、性别、类别、语文、数学、外语、综合，类别分为文理科,网络与计算中心,高考数据分析：数据的存储,所有考生的数据就构成一个二维表，如下：,网络与计算中心,高考数据分析：求每个人的总分,Access中可以用一条语句实现：SELECT 考号,类别,语文+数学+外语+综合 AS 总分 INTO aaaFROM 高考成绩表;,网络与计算中心,高考数据分析：求出一分一段结果,然后，在使用如下命令对上面的表进行统计。SELECT 总分,count(*)AS 人数 FROM aaa WHERE 类别=1 GROUP BY 总分 ORDER BY 总

4、分 DESC;,网络与计算中心,第四章 数据库技术基础,了解数据、信息处理的概念。了解数据库、数据库管理系统及其功能。了解数据库系统的组成。,4.1 数据库系统的基本概念,本节学习目标,网络与计算中心,4.1.1 数据、信息和数据处理,什么是数据（Data）?,网络与计算中心,什么是信息（Information）?,信息是有一定含义的、经过加工处理的、有价值的数据。,4.1.1 数据、信息和数据处理,18是什么？,数据,信息,表现形式,载体,网络与计算中心,4.1.1 数据、信息和数据处理,计算机世界,从现实世界到计算机世界转换的过程体现了计算思维方法,4.1.2 数据库系统,什么是数据库（D

5、ataBase,DB）,网络与计算中心,什么是数据库管理系统（DBMS）?,部门经理：货物种类表,售货员：提取某品牌货物,采购人员：货物数量清单 货物入库,送货员：,忙得一团糟谁来帮帮忙？,仓库管理员,网络与计算中心,4.1.2 数据库系统,什么是数据库管理系统（DBMS）?,应用程序A1,应用程序A2,应用程序A3,数据库管理系统DBMS,数据库,DBMS：位于用户与DB之间的一层数据管理软件,网络与计算中心,4.1.2 数据库系统,什么是数据库系统？,由计算机平台、数据库、数据库管理系统、数据库应用系统 和用户构成。,网络与计算中心,4.1.2 数据库系统,应用程序,DBMS,ACCESS

6、,SQL SERVER,ORACLE,DB2,SQL命令,数据库引擎,数据库,Sybase,单机版VBPowerbuilderDelphi,网络版PHPASPJSP,网络与计算中心,4.1.3 数据库技术的发展,待解决问题：,4.2 数据模型,问题1：如何建立、管理数据库？,（理论）,网络与计算中心,4.2.1 数据模型的组成要素,4.2.2 数据模型的分类,4.2 数据模型,网络与计算中心,数据描述事物的符号记录，数据库中存储的基本对象。数据模型（Data Model）现实世界中的事物及其间联系的一种抽象表示，是一种形式化描述数据、数据间联系以及有关语义约束规则的方法为能实现对现实世界的模拟

7、。数据模型应该满足能比较真实地模拟现实世界、容易为人所理解和便于在计算机上实现的要求。,4.2.1 数据模型的组成要素,网络与计算中心,数据结构 数据操作 数据约束,张琳，女，1990年11月10日出生于湖北恩施，身高1米62，体重54kg，于2010年9月进入华中科技大学学习，所属院系计算机学院，所属专业计算机应用，所属班级1001班,李志杰，男，1991年5月18日出生于北京，于2010年9月进入华中科技大学学习，专业班级是1001班。我喜欢唱歌，会英语和日语,4.2.1 数据模型的组成要素,网络与计算中心,数据结构,数据约束,模型中包含哪些数据类型。,学生信息管理,指明每个记录由哪些数据

8、项构成，并对数据项(字段)命名。,每个数据项均需指明其数据类型和取值范围，保证数据完整性。,网络与计算中心,4.2.1 数据模型的组成要素,支持的操作及如何实现。,数据结构,数据结构,数据约束,数据操作,DBMS,4.2.2 数据模型的分类,概念数据模型,逻辑数据模型,物理数据模型,也称信息模型，按用户的观点建模,DBMS所支持的模型：层次、网状、关系,面向计算机物理表示的模型,计算机世界记录数据项 文件数据模型,信息世界实体属性实体集联系,现实世界事物特征全体关联,转化,抽象,网络与计算中心,实体：客观存在并可相互区分的事物。,属性：实体所具有的特性。,关键字：唯一标识实体的属性集。,域：某

9、个属性的取值范围。,我叫张琳，生于湖北恩施，身高1米62，,我的学号是1010101,你猜我是男生还是女生？,一、概念数据模型,1.概念与术语,在进行数据库设计时，必须首先给出概念模型，它不涉及DBMS，它只描述实体的存在及联系。,实体集：同型实体的集合,实体型：具有相同属性的实体(具有相同的特征和性质),联系：实体之间及其内部的联系。,我们是工人,我们是农民,我是老师,我们是学生,我叫王涛,我叫张琳,我们是华科大同学,多 个 实 体,网络与计算中心,一、概念数据模型,联系：各属性间的联系。实体间的联系：一对一、一对多、多对多。,?:?,1,1,1:1,1:n,1,n,1,n,m,1,m:n,

10、网络与计算中心,一、概念数据模型,2.E-R图：概念模型的表示方法 由美籍华裔科学家陈品山（Peter Chen）发明,是指提供了表示实体型、属性和联系的方法，用来描述现实世界的概念模型。实体联系模式图(ERD,Entity Relationship Diagram)实体型(Entity)：用矩形表示。属性(Attribute)：用椭圆表示。联系(Relationship)：用菱形表示。,网络与计算中心,一、概念数据模型,学生,课程,m,n,学生,课程,选修,姓名,学号,系别,课程名,学时,主讲老师,实体,联系,属性,m,n,学生选课信息管理系统的E-R图,性别,课程号,成绩,网络与计算中心,

11、一、概念数据模型,35,4.2 数据模型,二、逻辑数据模型(Logical Data Model),简称逻辑模型，是具体的DBMS所支持的数据模型，如层次数据模型(Hierarchical Data Model)、网状数据模型(Network Data Model)和关系数据模型（Relation Data Model）。逻辑数据模型既要面向用户，又要面向系统，主要用于数据库管理系统（DBMS）的实现。它们之间的根本区别在于数据之间联系的表示方式不同。,36,4.2 数据模型,目前成熟的逻辑数据模型：面向记录的模型层次模型：以“树结构”表示数据之间的联系网状模型：以“图结构”表示数据之间的联系

12、关系模型：以“二维表”表示数据之间的联系面向对象的模型,二、逻辑数据模型(Logical Data Model),37,关系模型是建立在严格的数学概念的基础上的，主要特征是用二维表格表达实体,张琳，女，1990年11月10日出生于湖北恩施，身高1米62，体重54kg，于2010年9月进入华中科技大学学习，所属院系计算机学院，所属专业计算机应用，所属班级1001班，学号1010101,二、逻辑数据模型,关系模型的基本假定是所有数据都表示为数学上的关系，其主要特征是以记录组或二维数据表的形式组织数据。,属性,属性二维表中每一列称为一个属性每一列有个属性名行和列的交叉位置是属性值域属性的取值范围,二

13、、逻辑数据模型,关系模型是建立在严格的数学概念的基础上的，主要特征是用二维表格表达实体集合。,元组二维表中每一行称为一个元组在文件中对应一个记录,二、逻辑数据模型,40,关系(Relation)：一个关系对应一张二维表关系模式：对关系的描述关系名(属性1，属性2，属性n),学生(学号，姓名，性别，外语语种，班级编号号),二、逻辑数据模型,二、逻辑数据模型,41,概念模型：E-R模型,学生,课程,选课,授课,教师,在关系模型中，实体以及实体间的联系都是用关系来表示,候选键关系中用来惟一标识一个元组的属性或属性组主键从候选键中指定一个用来标识元组,主键是我们在设计数据库时，根据情况选定的,主键,二

14、、逻辑数据模型,外键如果一个关系中的属性或属性组并非该关系的主键，但它是另一个关系的主键，则称其为该关系的外键,外键,主键,主键,二、逻辑数据模型,外键,主键,主键,主表和从表主表：主键为从表外键从表：外键所在的表主表和从表通过外键相关联输入数据时，先输入主表数据，再输入从表数据,二、逻辑数据模型,45,二、逻辑数据模型,计算思维与数据库,将关系模型转换成表结构,数据库中的表 表结构 表数据将关系模型加上每个字段的类型、长度等信息既成为表结构,47,关系模型的特点：,每一列不可再分同一关系中属性(字段)不允许重名关系中不允许有完全相同的元组关系中交换任意两行的位置不影响数据的实际含义关系中交换

15、任意两列的位置不影响数据的实际含义,二、逻辑数据模型,4.关系运算选择,从指定的关系中选择满足给定条件的元组组成新的关系。,例题：从关系score1中选择数学大于90的元组组成关系S1。,二、逻辑数据模型,4.关系运算投影,从指定关系的属性集合中选取若干个属性组成新的关系。,例题：从关系score1中选择“学号”、“姓名”、“数学”组成新的关系S2。,二、逻辑数据模型,4.关系运算联接,两个关系中的元组按指定条件组合新的关系。,例题：将score1和score2按相同学号合并,二、逻辑数据模型,待解决问题：,4.4 Access数据库的建立和维护,问题1：如何建立、管理数据库？,（操作）,认识

16、数据库开发平台,使用数据库开发平台的目的就是建立数据库，将数据库的设计方案付与实施。数据库服务器SQL Server、Oracle、Sybase、MySQL等都是大型的数据库开发平台，重点在于后端数据库的管理桌面型数据库软件Access和Visual FoxPro适合建立小型数据库,4.4 Access数据库的建立和维护,4.4.1 Access数据库的系统结构,4.4.2 建立数据库和表,4.4.3 建立表之间的关系,4.4.4 维护表,4.4.5 查询,Access的特点,1.具有Office系列的共同功能;2.桌面型的数据库管理系统;3.与其它数据库系统共享数据;4.提供程序设计语言接口

17、，用于开发应用程序。,Access数据库,1.Access的文档文件，扩展名为ACCDB2.由数据表、查询、窗体、报表、宏和模块等对象组成。3.所有对象都保存在的同一个数据库文件中。,4.4.1 Access数据库的系统结构,4.4.1 Access数据库的系统结构,作为一个数据库管理系统，Access通过各种数据库对象来管理信息。其数据库由数据库对象和组两部分组成。其中对象分为4种：表、查询、窗体、报表。,以二维表格保存基本信息,数据库的核心。为其它对象提供数据。对具有复杂结构的数据，可以分别使用多张数据表，这些表之间可以通过相关字段建立关联。,图4-1 班级表,4.4.1 Access数据

18、库的系统结构,数据表由表结构和表记录两部分组成建表过程如下：用设计视图创建表结构选中表,用”打开”命令添加记录,4.4.2 建立数据库和表,表结构包括：字段名数据类型如文本型、数字型等字段属性（1）字段大小（2）格式（3）小数位数（4）标题（5）有效性规则4是否是主关键字,4.4.2 建立数据库和表,建立关系（目的：实现数据库的参照完整性）,例题:在“学生”、“成绩”和“课程”表间建立关系，“学生”表和“课程”为主表，“成绩”表为从表：“表”“关系”选择表或查询设置完整性:3个表之间的关系如图1所示建立联系后，再打开“学生”表，观察显示的结果如图2所示,图1 3个表之间的关系,图2 建立了表间

19、关系后查询记录的结果,4.4.3 建立表之间的关系,4.4.5 查询,查询的类型选择查询参数查询交叉查询操作查询特定查询,例4.13 利用查询向导实现“学生基本信息”的选择查询。“创建”“查询向导”“简单查询向导”,4.4.5 查询,选定表,选定字段,查询名称,4.查询结果,2)使用设计视图创建查询“创建”“查询设计”“显示表”,条件：指定对该字段的查询条件,字段：查询结果中使用 的字段。,表：该字段所在的表 或查询。,排序：指定是否按此字段排序,显示：确定该字段是否在结果中显示。,或：指定其它查询条件,字段,表,排序,显示,条件,或,4.4.5 查询,2)使用设计视图创建查询,选择表,执行,

20、例 查询”学生”的学号、姓名和籍贯,4.4.5 查询,选定查询的字段,查询结果,例：查询所有学生的学号、姓名和籍贯例：查询所有同学（或姓“王”的同学）的成绩。例：查询姓“王”的同学的课程名称和相应的成绩。,4.4.5 查询,3)SQL查询SQL语句创建的查询“创建”“查询设计”关闭“显示表”,“SQL视图”命令,4.4.5 查询,或者：右键“SQL视图”,输入语句,待解决问题：,问题2：如何使用数据库？,4.3 结构化查询语言,了解SQL语言的的定义及功能掌握SQL-Select语句的基本语法掌握SQL-Select语句的应用,本节学习目标,4.3 结构化查询语言,SQL（Structured

21、 Query Language）是关系数据库的标准结构化查询语言 1974年：Boyce和Chamberlin提出SQL语言 1975年1979年：IBM公司在实验系统System R中实现了这种语言。1986年10月：SQL为关系数据库语言的美国标准 1987年：SQL成为关系数据库语言的国际标准,4.3 结构化查询语言,有四类SQL语句：DQL（数据查询语言）用以从表中获得数据，确定数据怎样在应用程序给出。DDL（数据定义语言）用于数据库结构定义DML（数据操纵语言）用于数据处理DCL（数据控制语言）用于用户权限管理 标准的SQL包括9个动词,Select（选择）Create（建立）、Al

22、ter（修改）、Drop（删除表）Insert（插入）、Update（更新）、Delete（删除记录）Grant、Revoke（赋予和收回权限）,4.3 结构化查询语言,选择字段表排序条件,4.3 结构化查询语言,请大家回忆：创建查询时我们处理了哪些方面的内容？,Select的语法包括几个主要的子句，分别是Select、From、Where和Order by 子句,Select子句用于指定检索数据库的中哪些列From子句用于指定从哪一个表或视图中检索数据Where子句指定 查询条件，缺省将查询表中所有记录,4.3.1 SELECT语句,投影,连接,选择,4.3.1 SELECT语句,式中的符号

23、表示:在实际的语句中要采用需要的内容替代.:可根据需要进行选择,也可不选.|:多项选项中只能选其中之一.,格式：Select all|distinct*|From where order by asc|desc;,各参数作用如下:all:所有行，缺省值.distinct:禁止出现完全相同的记录.*:所有字段.where:查询条件，缺省将查询表中所有记录.order by:排序，asc升序，desc降序，默认升序.,格式：Select all|distinct*|From where order by asc|desc;,4.3.1 SELECT语句,常用运算符,4.3.1 SELECT语句,例

24、如：在学生表中查找女同学的全部信息，并按学号升序排列：,4.3.2 SELECT语句应用,关系运算：选择,SELECT*FROM 学生 where 性别=“女”;,SELECT*FROM 学生 where 性别=“女”order by 学号;,网络与计算中心 基础教研室,第76/65页,例：在“学生”表中查询学生的“学号”、“姓名”,SELECT 学号,姓名FROM 学生,关系运算：投影,4.3.2 SELECT语句应用,例：在“学生”表中查询班级编号为10101的学生的“学号”、“姓名”,SELECT 学号,姓名FROM 学生 WHERE 班级编号=10101,关系运算：选择+投影,4.3.

25、2 SELECT语句应用,例：在“学生”表中显示所有非“10101”班学生的“学号”、“姓名”和“年龄”,SELECT 学号,姓名,Year(Date()-Year(出生年月)AS 年龄FROM 学生 WHERE 班级编号10101,4.3.2 SELECT语句应用,例：在“学生”表中显示所有张姓学生的“学号”、“姓名”和“性别”,SELECT 学号,姓名,性别FROM 学生WHERE 姓名 Like 张*;,4.3.2 SELECT语句应用,查询结果,学生关系,课程关系,选课关系,？查询王平的选修课程及成绩,SELECT 学生.学号,姓名,课程名,成绩FROM 学生,课程,成绩WHERE 学生.学号=成绩.学号 And 课程.课程编号=成绩.课程编号;,多个表,连接条件,关系运算：联接,4.3.2 SELECT语句应用,学生和课程之间的关系是m:n,不能直接用这两个表实现,必须借助于成绩表(学生与成绩 1:n,课程与成绩 n:1).,82,网络与计算中心 基础教研室,什么是数据、信息、数据管理？数据库系统的组成(DBS、DBMS、DB、DBAS)与基本功能。概念模型和常见的三种数据模型（层次、网状、关系）。关系模型的基本术语和关系运算（选择、投影、连接）。SQL-Select语句的基本应用。Access数据库、数据表的建立和查询。,本 章 总 结,Thank You!,