1、第第1章数据库基础章数据库基础教学课件教学课件第第1章数据库基础章数据库基础第第1 1章数据库基础章数据库基础第第1章数据库基础章数据库基础教学目标教学目标掌握数据库系统的特点掌握数据库系统的特点；掌握数据模型的概念；掌握数据模型的概念；掌握关系数据库的基本概念及关系运算掌握关系数据库的基本概念及关系运算；掌握关系数据库的规范化及完整性概念。掌握关系数据库的规范化及完整性概念。重点与难点重点与难点：数据模型、关系运算、关系的数据模型、关系运算、关系的 规范化及完整性描述规范化及完整性描述 第第1章数据库基础章数据库基础 1.1 1.1 数据库管理系统数据库管理系统 第第1章数据库基础章数据库基
2、础一一. . 信息、数据与数据库信息、数据与数据库信息信息 通过各种方式传播的、可被感受的声音、文字、图像、通过各种方式传播的、可被感受的声音、文字、图像、符号等所表示的某一特定事物的知识、情况和消息。符号等所表示的某一特定事物的知识、情况和消息。数据数据 用一定方式记录下来的客观事物的特征。用一定方式记录下来的客观事物的特征。信息与数据的关系信息与数据的关系 信息依赖于数据而存在；信息依赖于数据而存在；数据是记载、表达、传递信息的工具数据是记载、表达、传递信息的工具。第第1章数据库基础章数据库基础数据处理数据处理 数据收集、转换、组织、输入、检索、合并、计算更新、数据收集、转换、组织、输入、
3、检索、合并、计算更新、 输出、存储。输出、存储。目的：目的： 对原始数据综合加工，给出有价值、有意义的数据，作对原始数据综合加工，给出有价值、有意义的数据，作 为决策的依据或编辑后存储起来供以后取用。为决策的依据或编辑后存储起来供以后取用。数据管理数据管理 对数据的组织、存储、维护和使用等。对数据的组织、存储、维护和使用等。第第1章数据库基础章数据库基础数据库数据库(DB,Database) 以一定的以一定的数据模型数据模型组织和存储的、能为多个用户共享组织和存储的、能为多个用户共享的、独立于应用程序的、相互关联的数据集合。的、独立于应用程序的、相互关联的数据集合。特点：特点： 数据的共享性数
4、据的共享性 数据的独立性数据的独立性 数据的完整性数据的完整性 数据库中的冗余数据少数据库中的冗余数据少第第1章数据库基础章数据库基础二. 数据管理技术的发展1. 1. 人工管理阶段人工管理阶段特点：特点： 数据不保存数据不保存 数据与程序不可分割数据与程序不可分割 数据冗余数据冗余 第第1章数据库基础章数据库基础处理同一批数据，但是程序之间没有共享数据处理同一批数据，但是程序之间没有共享数据 第第1章数据库基础章数据库基础2. 2. 文件管理阶段文件管理阶段特点：特点： 程序和数据分开存储程序和数据分开存储 通过文件名访问数据文件通过文件名访问数据文件 数据具有一定的共享性数据具有一定的共享
5、性 第第1章数据库基础章数据库基础数据来自同一个文件数据来自同一个文件E:data.datE:data.dat，实现了数据共享。，实现了数据共享。第第1章数据库基础章数据库基础文件系统的缺陷：文件系统的缺陷： 数据共享性较差。在文件系统中，文件仍然面向应用，数据共享性较差。在文件系统中，文件仍然面向应用，当不同文件具有相同数据时，须建立各自的文件，而当不同文件具有相同数据时，须建立各自的文件，而不能共享数据，致使数据的冗余度大。不能共享数据，致使数据的冗余度大。 数据的独立性差。数据结构发生改变时，需要修改应数据的独立性差。数据结构发生改变时，需要修改应用程序和文件结构的定义；应用程序的改变也
6、会改变用程序和文件结构的定义；应用程序的改变也会改变数据结构，文件系统仍然是一个无结构的数据集合。数据结构，文件系统仍然是一个无结构的数据集合。 数据之间联系较弱，易造成数据的不一致。数据之间联系较弱，易造成数据的不一致。第第1章数据库基础章数据库基础3. 3. 数据库管理阶段数据库管理阶段特点：特点： 以数据库的形式保存数据以数据库的形式保存数据 数据和程序之间彼此独立数据和程序之间彼此独立 按一定的数据模型组织数据按一定的数据模型组织数据 使用数据库管理系统使用数据库管理系统 第第1章数据库基础章数据库基础三三. . 数据库管理系统数据库管理系统 Database Management S
7、ystem ( (DBMS) )对数据库的描述、建立、编辑、运行、维护和通信等进行对数据库的描述、建立、编辑、运行、维护和通信等进行集中管理的集中管理的系统软件系统软件。 目前广泛运用的大型数据库管理系统软件有：目前广泛运用的大型数据库管理系统软件有：ORACLE、SYBASE、DB2等。等。 在在PC机上广泛应用的有：机上广泛应用的有：SQL Server、Access、Visual FoxPro等。等。第第1章数据库基础章数据库基础 数据定义功能数据定义功能 数据操作功能数据操作功能 控制和管理功能控制和管理功能 数据字典数据字典( (各类数据描述的集合各类数据描述的集合) )数据库管理系
8、统具有的功能：数据库管理系统具有的功能：第第1章数据库基础章数据库基础 1.2 1.2 数据库系统数据库系统 第第1章数据库基础章数据库基础一一. . 数据库系统的组成数据库系统的组成数据库系统数据库系统(DBS，Database System)：指引进数据库技术后的整个计算机系统。指引进数据库技术后的整个计算机系统。由以下部分组成：由以下部分组成：DBS 计算机硬件系统计算机硬件系统 数据库集合数据库集合 数据库管理系统数据库管理系统 相关软件（操作系统、软件开发工具等）相关软件（操作系统、软件开发工具等） 各类人员各类人员第第1章数据库基础章数据库基础数据库系统层次示意图数据库系统层次示意
9、图第第1章数据库基础章数据库基础二二. . 数据库系统的特点数据库系统的特点 数据结构化数据结构化 数据共享数据共享 数据独立性数据独立性 统一的数据控制统一的数据控制第第1章数据库基础章数据库基础三三. . 数据库的体系结构数据库的体系结构 外部视图：用户数据视图外部视图：用户数据视图 全局视图：全体数据的逻辑组织形式全局视图：全体数据的逻辑组织形式 存储视图：全局视图的具体实现存储视图：全局视图的具体实现 1. 三级数据视图三级数据视图第第1章数据库基础章数据库基础2.2.数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构第第1章数据库基础章数据库基础 1.3 1.3 数据模型数据模型第第1
10、章数据库基础章数据库基础一一. . 数据模型的组成要素数据模型的组成要素 数据结构：数据结构：对象和对象间联系的表达对象和对象间联系的表达和实现和实现 数据操作：数据操作：对象实例允许执行的操作对象实例允许执行的操作 数据完整性约束：数据完整性约束：保证数据的正确性、保证数据的正确性、有效性和相容性有效性和相容性 第第1章数据库基础章数据库基础二二. . 概念模型概念模型实体实体（entity） 客观存在并且可以相互区别的事物客观存在并且可以相互区别的事物属性属性（attribute） 实体所具有的特性。不同实体由其属性的不同而被区分。实体所具有的特性。不同实体由其属性的不同而被区分。键键（p
11、rimary key） 唯一标识实体的属性集唯一标识实体的属性集域域（domain） 属性的取值范围属性的取值范围 第第1章数据库基础章数据库基础二二. . 概念模型概念模型实体型实体型（entity type）属性的集合，表示一种实体的类型。属性的集合，表示一种实体的类型。实体值实体值（entity value） 实体的实例，是属性值的集合。实体的实例，是属性值的集合。实体集实体集（entity set） 同一类型的实体集合，称为实体集。同一类型的实体集合，称为实体集。 第第1章数据库基础章数据库基础实体间的联系方式实体间的联系方式 一对一联系一对一联系( (one-to-one relat
12、ionship，1:1) ) 两不同实体集中，一方的一个实体惟一与另一方的一个两不同实体集中，一方的一个实体惟一与另一方的一个实体相对应。如：实体相对应。如：职工职工实体与实体与工资工资实体。实体。一对多联系一对多联系( (one-to-many relationship, 1:n) ) 两不同实体集中，一方一个实体对应另一方多个实体；两不同实体集中，一方一个实体对应另一方多个实体；反之另一方一个实体最多只与本方一个实体相对应。反之另一方一个实体最多只与本方一个实体相对应。 如：如：学院学院实体与实体与学生学生实体。实体。第第1章数据库基础章数据库基础多对多联系多对多联系( (many-to-
13、many relationship, m:n) ) 两不同实体集中，任何方一个实体都与对方一个或多个两不同实体集中，任何方一个实体都与对方一个或多个实体相对应。实体相对应。 如：如：学生学生实体与实体与课程课程实体、实体、图书图书实体与实体与读者读者实体。实体。 三种联系方式中，基本的是三种联系方式中，基本的是1:n联系，因为联系，因为1:n包含了包含了1:1，而而m:n可以转换为可以转换为1:n 。第第1章数据库基础章数据库基础实体间联系示意图实体间联系示意图第第1章数据库基础章数据库基础概念模型的表示方法（概念模型的表示方法（E-R图图）实体实体属性属性联系联系键键例例 1.11.1第第1
14、章数据库基础章数据库基础层次模型示例层次模型示例 大大 学学 计算机学院计算机学院 管理学院管理学院财务处财务处教务处教务处院院办办系系院院办办系系财财务务科科教教材材科科教教务务科科三三. .数据模型数据模型第第1章数据库基础章数据库基础 网状模型示例网状模型示例第第1章数据库基础章数据库基础 学生学生学号学号姓名姓名班级班级0900109001周言周言0010010900209002高尚高尚002002课程号课程号课程名课程名学分学分0101计算机计算机2 20202英语英语4 4学号学号课程号课程号090010900101010900109001020209002090020101090
15、02090020202课程课程学生学生课程课程关系模型示例关系模型示例第第1章数据库基础章数据库基础 1.4 1.4 关系数据库系统关系数据库系统第第1章数据库基础章数据库基础一. 关系模型中常用的术语 关系关系 元组元组 属性属性 域域表结构表结构关系模式关系模式候选键候选键主键主键 外键外键 主表和从表主表和从表 关系数据库管理系统关系数据库管理系统 第第1章数据库基础章数据库基础二. E-RE-R图向关系模型的转换 实体到关系模式的转换（例实体到关系模式的转换（例1.31.3） 联系到关系模式的转换联系到关系模式的转换1 1）两实体间）两实体间 1:1 1:1 联系（例联系（例1.41.
16、4） 2 2）两实体间）两实体间 1:n 1:n 联系（例联系（例1.51.5） 3 3）两实体间）两实体间 m:nm:n 联系（例联系（例1.61.6） 第第1章数据库基础章数据库基础三. 关系数据模型的特点 关系中的每一列不可再分关系中的每一列不可再分 在同一个关系中不能出现相同的属性名在同一个关系中不能出现相同的属性名 关系中不允许有完全相同的元组关系中不允许有完全相同的元组 关系中元组的次序无关紧要关系中元组的次序无关紧要 关系中列的次序无关紧要关系中列的次序无关紧要 第第1章数据库基础章数据库基础表表1 1 学生表学生表学号学号姓名姓名性别性别出生日期出生日期团员团员专业专业成绩成绩
17、简历简历090101090101刘晓刚刘晓刚男男91-03-1591-03-15T T财务财务69.569.5memomemo090102090102韩爱芳韩爱芳女女90-10-0590-10-05F F财务财务63.563.5memomemo090205090205周子康周子康男男92-06-1692-06-16T T机电机电85.085.0memomemo090206090206胡冬琴胡冬琴女女92-01-1292-01-12T T机电机电57.857.8memomemo090310090310王世洪王世洪男男91-08-2191-08-21F F工商工商67.367.3memomemo0
18、90315090315李梦茹李梦茹女女92-04-0392-04-03T T工商工商90.390.3memomemo表框架（数据表结构）表框架（数据表结构）记录（元组）记录（元组）属性（字段）属性（字段）例：学籍管理数据库第第1章数据库基础章数据库基础 表表2 2 成绩表成绩表学号学号数学数学英语英语计算机计算机体育体育总分总分090101090101757580806767858530730709010209010260607070505080802602600902050902058080888883839090341341090206090206606056564545707023123
19、109031009031055557676656575752712710903150903159090919186869090357357第第1章数据库基础章数据库基础RsRsRs四. 关系运算1.1. 传统的集合运算传统的集合运算设有两个结构相同的学生关系设有两个结构相同的学生关系R、S并运算并运算Rs交运算交运算Rs差运算差运算R- -s第第1章数据库基础章数据库基础例：例：设有如下关系：设有如下关系： RST A B C A B C A B C 1 1 2 3 1 3 1 1 2 2 2 3 2 2 3 3 1 3 则下列操作中正确的是（）。则下列操作中正确的是（）。A. T=RS B.
20、 T=RS C. T=RS D. T=R - -S 想一想想一想?第第1章数据库基础章数据库基础2.2.专门的关系运算专门的关系运算选择选择(Select)：从指定关系中找出满足给定条件的元组从指定关系中找出满足给定条件的元组 （在二维表格中选择行）（在二维表格中选择行）投影投影(Project)：从关系模式中指定若干个属性组成新的关系从关系模式中指定若干个属性组成新的关系 （在二维表格中选择列）（在二维表格中选择列）联接联接(Join)：在两个关系中按某个条件提取部分在两个关系中按某个条件提取部分(或全部或全部)记录记录 及部分及部分(或全部或全部)字段组合成一个新的关系字段组合成一个新的关
21、系第第1章数据库基础章数据库基础五. 关系规范化基本思想：基本思想：消除关系模式中的数据冗余，消除数据消除关系模式中的数据冗余，消除数据依赖中不合适的部分，解决插入、更新、删除时发依赖中不合适的部分，解决插入、更新、删除时发生异常现象。生异常现象。 第一范式：第一范式：第二范式：第二范式：第三范式：第三范式：满足关系模型的基本性质满足关系模型的基本性质关系中每个非主属性都完全依赖关系中每个非主属性都完全依赖于任意一个候选关键字于任意一个候选关键字 所有非主属性对任何候选关键字所有非主属性对任何候选关键字都不存在传递依赖都不存在传递依赖 第第1章数据库基础章数据库基础六. 关系的完整性作用：作用
22、：保证数据的正确性、有效性和相容性。保证数据的正确性、有效性和相容性。 实体完整性：实体完整性：域完整性：域完整性：参照完整性：参照完整性：保证表中记录的唯一性保证表中记录的唯一性 针对某一具体字段的数据设置的约针对某一具体字段的数据设置的约束条件束条件 （用户自定义完整性用户自定义完整性 ）相关联的两个表之间的约束相关联的两个表之间的约束 ，当，当输入、删除或更新表中记录时，保输入、删除或更新表中记录时，保证各相关表之间数据的完整性。证各相关表之间数据的完整性。 第第1章数据库基础章数据库基础本章小结本章小结 本章介绍了数据、数据库、数据库管理系统、本章介绍了数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念，介绍了数据库管理系统的功数据库系统的概念，介绍了数据库管理系统的功能。针对关系模型介绍了关系、关系型数据库的能。针对关系模型介绍了关系、关系型数据库的特点，以及关系运算、关系规范化和关系的完整特点，以及关系运算、关系规范化和关系的完整性等知识。性等知识。
