sql 2019 第03章.ppt

1、第第3 3章章 SQL Server 2019SQL Server 2019数据库架构数据库架构u本章导读本章导读 本章介绍了数据库系统的三级模式结构，以及各级模式与本章介绍了数据库系统的三级模式结构，以及各级模式与SQL ServerSQL Server数据库中各对象的对应关系；并给出了教材本综合案例数据库的设计过程数据库中各对象的对应关系；并给出了教材本综合案例数据库的设计过程，后续课程内容将逐步实现该设计方案，后续课程内容将逐步实现该设计方案.u学习目的与要求学习目的与要求（1 1）理解）理解SQL Server SQL Server 数据库系统的体系结构。数据库系统的体系结构。（2 2

2、）掌握简单的数据库设计方法。）掌握简单的数据库设计方法。3.1 关系数据库设计思路关系数据库设计思路数据库设计是一项涉及硬件、软件的多学科综合数据库设计是一项涉及硬件、软件的多学科综合性技术。数据库设计是指对于一个给定的应用环境，性技术。数据库设计是指对于一个给定的应用环境，根据用户的信息需求、处理需求和数据库的支撑环境根据用户的信息需求、处理需求和数据库的支撑环境，利用数据模型和应用程序模拟现实世界中该应用环，利用数据模型和应用程序模拟现实世界中该应用环境的数据结构和处理活动的过程；是数据设计与数据境的数据结构和处理活动的过程；是数据设计与数据处理设计的结合。处理设计的结合。规范化的数据库设

3、计要求数据库内数据文件的数规范化的数据库设计要求数据库内数据文件的数据组织应获得最大程度的共享、最小的冗余度，消除据组织应获得最大程度的共享、最小的冗余度，消除数据及数据依赖关系中的冗余部分，使依赖于同一个数据及数据依赖关系中的冗余部分，使依赖于同一个数据模型的数据达到有效的分离。保证在输入、修改数据模型的数据达到有效的分离。保证在输入、修改数据时，数据的一致性与正确性；保证数据与使用数数据时，数据的一致性与正确性；保证数据与使用数据的应用程序间的高度独立性。数据设计的同时，要据的应用程序间的高度独立性。数据设计的同时，要注重数据行为的设计，将数据和要操作数据的行为紧注重数据行为的设计，将数据

4、和要操作数据的行为紧密结合起来，完成数据及其关系属性的约束。密结合起来，完成数据及其关系属性的约束。1需求分析阶段需求分析阶段3.1 关系数据库设计思路关系数据库设计思路学号姓名性别出生日期系电话课程名学分成绩J0401 李丽 女1980-2-12 管理信息系931-1234C语言493J0401 李丽 女1980-2-12 管理信息系931-1234数据结构399J0401 李丽 女1980-2-12 管理信息系931-1234计算机应用基础289J0401 李丽 女1980-2-12 管理信息系931-1234网络技术486J0402 马俊萍 女1970-12-2 管理信息系931-128

5、8数据库390J0402 马俊萍 女1970-12-2 管理信息系931-1288C语言485J0402 马俊萍 女1970-12-2 管理信息系931-1288数据结构377J0402 马俊萍 女1970-12-2 管理信息系931-1288网络技术470J0403 王永明 男1985-12-1 管理信息系571-2233数据库376J0403 王永明 男1985-12-1 管理信息系571-2233C语言467J0403 王永明 男1985-12-1 管理信息系571-2233数据结构358J0403 王永明 男1985-12-1 管理信息系571-2233计算机应用基础255J0403

6、王永明 男1985-12-1 管理信息系571-2233网络技术4823.1 关系数据库设计思路关系数据库设计思路2数据库规范化理论数据库规范化理论（1 1）第一范式：在一个关系中，消除重复字段）第一范式：在一个关系中，消除重复字段，且各字段都是最小的逻辑存储单位。，且各字段都是最小的逻辑存储单位。（2 2）第二范式：若关系模型属于第一范式，则）第二范式：若关系模型属于第一范式，则关系中每一个非主关键字段都完全依赖于主关键字关系中每一个非主关键字段都完全依赖于主关键字段，不能只部分依赖于主关键字的一部分。段，不能只部分依赖于主关键字的一部分。（3 3）第三范式：若关系模型属于第一范式，且）第三

7、范式：若关系模型属于第一范式，且关系中所有非主关键字段都只依赖于主关键字段。关系中所有非主关键字段都只依赖于主关键字段。表3.2 不规范的学生基本信息表 学号姓名性别出生日期系年龄J0401李丽女1980-2-12管理信息系28J0402马俊萍女1970-12-2管理信息系38J0403王永明男1985-12-1管理信息系23J0404姚江男1985-8-9管理信息系23Q0401陈小红女1980-2-12汽车系28Q0403张干劲男1978-1-5汽车系203.1 关系数据库设计思路关系数据库设计思路3规范化的学生选课数据库规范化的学生选课数据库规范化处理后的学生选课数据库由三张数据表组成规

8、范化处理后的学生选课数据库由三张数据表组成 3规范化的学生选课数据库规范化的学生选课数据库学号学号姓名姓名性别性别出生日期出生日期系系电话电话J0401J0401李丽李丽女女1980-2-121980-2-12管理信息系管理信息系931-1234931-1234J0402J0402马俊萍马俊萍女女1970-12-21970-12-2管理信息系管理信息系931-1288931-1288J0403J0403王永明王永明男男1985-12-11985-12-1管理信息系管理信息系571-2233571-2233J0404J0404姚江姚江男男1985-8-91985-8-9管理信息系管理信息系571

9、-8848571-8848Q0401Q0401陈小红陈小红女女1980-2-121980-2-12汽车系汽车系571-1122571-1122Q0403Q0403张干劲张干劲男男1978-1-51978-1-5汽车系汽车系571-1111571-1111表表3.3 学生基本信息表学生基本信息表S规范化处理后的学生选课数据库由三张数据表组成规范化处理后的学生选课数据库由三张数据表组成 3规范化的学生选课数据库规范化的学生选课数据库课程号课程号课程名课程名学分学分预选课程号预选课程号教师教师C01C01数据库数据库3 3C04C04陈弄清陈弄清C02C02C C语言语言4 4C04C04应刻苦应刻

10、苦C03C03数据结构数据结构3 3C02C02管功臣管功臣C04C04计算机应用基础计算机应用基础2 2李学成李学成C05C05网络技术网络技术C04C04马努力马努力表表3.4课程数据表课程数据表C规范化处理后的学生选课数据库由三张数据表组成规范化处理后的学生选课数据库由三张数据表组成 3规范化的学生选课数据库规范化的学生选课数据库表表3.5学生选课数据表学生选课数据表SC学号学号课程号课程号成绩成绩J0401C0188J0401C0293J0401C0399J0401C0489J0401C0586J0402C0190J0402C0285J0402C0377J0402C0570J0403C

11、0176J0403C0267J0403C0358J0403C04553.2 SQL Server 2019 数据库架构数据库架构3.2 SQL Server 2019 数据库架构数据库架构3.2 SQL Server 2019 数据库架构数据库架构3.2.1 概念数据库与逻辑数据库概念数据库与逻辑数据库概念数据库概念数据库描述数据结构，定义数据之间的联系。描述数据结构，定义数据之间的联系。例如，例如，“学生选课学生选课”数据库的数据结构定义如下。数据库的数据结构定义如下。学生基本信息表学生基本信息表S S（学号，姓名，性别，出生日期，系，电话）（学号，姓名，性别，出生日期，系，电话）课程数据表

12、课程数据表C(C(课程号，课程名，学分，预选课程号，教师课程号，课程名，学分，预选课程号，教师)学生选课数据表学生选课数据表SC(SC(学号学号,课程号课程号,成绩成绩)3.2 SQL Server 2019 数据库架构数据库架构3.2.1 概念数据库与逻辑数据库概念数据库与逻辑数据库 根据不同用户需求，重组概念数据库中的数根据不同用户需求，重组概念数据库中的数据，形成的数据集合构成了据，形成的数据集合构成了逻辑数据库逻辑数据库，也称为，也称为用户视图用户视图。例如例如：李丽同学选修课程信息如表李丽同学选修课程信息如表3.6所示，所示，陈弄清教师所讲授的课程信息如表陈弄清教师所讲授的课程信息如

13、表3.7所示。所示。这些用户视图是虚拟数据表，表中的数据是概这些用户视图是虚拟数据表，表中的数据是概念数据库中数据的映像。念数据库中数据的映像。3.2 SQL Server 2019 数据库架构数据库架构3.2.2 物理数据库物理数据库1 1文件文件（1 1）主数据文件）主数据文件：每个数据库有且仅有一个主数据文件，它：每个数据库有且仅有一个主数据文件，它包含数据及数据库的启动信息，是数据库和其他数据文件的起点包含数据及数据库的启动信息，是数据库和其他数据文件的起点。主数据文件的扩展名为。主数据文件的扩展名为.mdf.mdf。（2 2）次数据文件）次数据文件：这些数据文件用于存储不能存在主数据

14、文：这些数据文件用于存储不能存在主数据文件中的数据和数据库对象，默认扩展名为件中的数据和数据库对象，默认扩展名为.ndf.ndf。一个数据库中可。一个数据库中可以有多个次数据文件，如果主文件可以包含数据库中的所有数据以有多个次数据文件，如果主文件可以包含数据库中的所有数据，那么就可以没有次数据文件。如果数据库很大，可以设置多个，那么就可以没有次数据文件。如果数据库很大，可以设置多个次数据文件，次数据文件可以位于不同磁盘驱动器上。次数据文件，次数据文件可以位于不同磁盘驱动器上。（3)3)日志文件日志文件：用于存储所有事务对数据库执行修改的记录：用于存储所有事务对数据库执行修改的记录，利用事务日志

15、备份可以恢复数据库，一个数据库可以有一个或，利用事务日志备份可以恢复数据库，一个数据库可以有一个或多个日志文件，扩展名为多个日志文件，扩展名为.ldf.ldf。日志文件最小为。日志文件最小为 512 KB512 KB。数据。数据和事务日志信息不能存储在同一文件中。和事务日志信息不能存储在同一文件中。3.2 SQL Server 2005数据库架构数据库架构2文件组文件组 每个数据库都有一个每个数据库都有一个PRIMARYPRIMARY文件组。可以为数据库创文件组。可以为数据库创建多个数据文件，并将这些数据文件组织成文件组。建多个数据文件，并将这些数据文件组织成文件组。物理数据库与逻辑数据库之间

16、的对应关系物理数据库与逻辑数据库之间的对应关系3.3关系数据表结构定义关系数据表结构定义字段名字段名2字段类型字段类型3精度与小数位数（仅用于数字数据类型）。精度与小数位数（仅用于数字数据类型）。4字段长度字段长度5空值和缺省值空值和缺省值列名列名数据类型数据类型长度长度允许空允许空默认值默认值是否主键是否主键学号学号char6JO400JO400PRIMARY KEY姓名姓名char8 8性别性别char2 2出生日期出生日期datetime1980-01-011980-01-01系系varchar2020电话电话 char8 8表表3.8 学生基本信息表学生基本信息表S3.3关系数据表结构

17、定义关系数据表结构定义列名列名数据类型数据类型长度长度允许空允许空默认值默认值是否主键是否主键课程号课程号char3 3 PRIMARY KEY课程名课程名varchar2020学分学分smallint预选预选课程号课程号char3 3教师教师char8 8表表3.9课程数据表课程数据表C3.3关系数据表结构定义关系数据表结构定义表表3.10 学生选课数据表学生选课数据表SC列名列名数据类型数据类型长度长度允许空允许空默认值默认值是否主键是否主键学号学号char6PRIMARY KEY课程号课程号char3 3成绩成绩SMALLINTSMALLINT2 23.3关系数据表结构定义关系数据表结构

18、定义3.4 数据库的完整性定义数据库的完整性定义列名列名PRIMARY UNIQUECHECKFOREIGN学号学号由由J开头开头,后面只能取后面只能取0-9之间的数字，限之间的数字，限5位位。性别性别性别的值只能取性别的值只能取男男或或女女电话电话 电话的格式为电话的格式为021-7777021-7777列名列名PRIMARY UNIQUECHECKFOREIGN课程号课程号由由C开头开头,后后2位只能取位只能取0-9之间的数字。之间的数字。P P课程号课程号FKFK参照参照C.C.课程号课程号表表3.11 学生基本信息表学生基本信息表S约束约束表表3.12 课程数据表课程数据表C约束约束列

19、名列名PRIMARY UNIQUECHECKFOREIGN课程号课程号FKFK参照参照C.C.课程号课程号学号学号FKFK参照参照S.S.学号学号成绩成绩成绩只能在成绩只能在0到到100之间或者是空值之间或者是空值表表3.13 学生选课数据表学生选课数据表SC约束约束数据库关系图数据库关系图图3.4 数据库关系图3.5 数据库的图形表数据库的图形表 图形数据库图形数据库是节点（或尖端）和边缘（或关系是节点（或尖端）和边缘（或关系）的集合。）的集合。实体实体可以用节点表示可以用节点表示 两个实体之间的两个实体之间的关系关系用边缘来表示用边缘来表示 实际上关系数据库可以实现任何图形数据库可实际上关

20、系数据库可以实现任何图形数据库可以实现的目标。哪我们在设计数据库时，是设计成以实现的目标。哪我们在设计数据库时，是设计成关系数据库还是图形数据库呢？关系数据库还是图形数据库呢？如果应用程序具有如果应用程序具有分层数据。应用程序具有复杂的多对多关系，随着分层数据。应用程序具有复杂的多对多关系，随着应用的发展，需要添加新的关系。需要分析查询相应用的发展，需要添加新的关系。需要分析查询相互关联的数据和关系。我们可以选择将数据集设计互关联的数据和关系。我们可以选择将数据集设计成图形数据库，图形数据库使表达某些类型的查询成图形数据库，图形数据库使表达某些类型的查询更加容易。图形数据库集成到关系型数据库中

21、，便更加容易。图形数据库集成到关系型数据库中，便于关系型数据库使用于关系型数据库使用SQL操作。操作。3.5 数据库的图形表数据库的图形表节点表节点表：存储节点信息，代表图形结构中的实体：存储节点信息，代表图形结构中的实体，如，如“学生基本信息表节点表学生基本信息表节点表s2”、“课程信息节课程信息节点表点表c2”。每次创建节点表以及用户定义的列时，每次创建节点表以及用户定义的列时，都会创建隐式列，如表都会创建隐式列，如表3.14 所示。其中所示。其中$node_id列列唯一地识别数据库中的给定节点。内值是自动生成唯一地识别数据库中的给定节点。内值是自动生成的，并且是该节点表和内部生成的重值的

22、组合。选的，并且是该节点表和内部生成的重值的组合。选择列时，将显示择列时，将显示 JSON 字符串形式的计算值。字符串形式的计算值。列名称列名称是否隐藏是否隐藏评论评论graph_id_是是内部列内部列graph_id$node_id_否否外部节点列外部节点列node_id3.5 数据库的图形表数据库的图形表 边缘表边缘表：在图形中表示关系，存储节点之间的：在图形中表示关系，存储节点之间的有向关系。如有向关系。如“学生选课边缘表学生选课边缘表sc2”，存储了从，存储了从“学生基本信息节点表学生基本信息节点表s2”到到“课程信息节点表课程信息节点表c2”的的有向关系。边缘表使用户能够在图表中对多

23、对多关系有向关系。边缘表使用户能够在图表中对多对多关系进行建模。进行建模。每次创建边缘表以及用户定义的属性时，边缘表每次创建边缘表以及用户定义的属性时，边缘表中都会创建隐式列。中都会创建隐式列。3.5 数据库的图形表数据库的图形表列名称是否隐藏评论graph_id_是内部列graph_id$edge_id_否外部列edge_id，唯一地识别图形数据库中的给定边缘。它是生成的列，值是边缘表的object_id和内部生成的重值的组合。选择列时，将显示 JSON 字符串形式的计算值。from_obj_id_是内部从节点object_idfrom_id_是节点内部graph_id$from_id_否外部从节点node_id，存储边缘的来源的节点，需要节点的$node_id。to_obj_id_是内部到节点object_idto_id_是从内部到节点graph_id$to_id_否外部节点node_id，存储边缘终止的节点，需要节点的$node_id。注意：字段注意：字段$edge_id、$from_id、$to_id 是不可更改的，若要更改，只能删除是不可更改的，若要更改，只能删除重新添加，在删除节点时删除与该节点的所有连接边缘，以重新添加，在删除节点时删除与该节点的所有连接边缘，以保持图形的完整性。保持图形的完整性。图图3.5 图形数据库关系图图形数据库关系图