1、数据库基本知识|数据库技术产生于20世纪60年代末70年代初，其主要目的是有效地管理和存取大量的数据资源。数据库技术主要研究如何存储、使用和管理数据，是计算机数据管理技术发展的新阶段。|近年来，数据库技术不仅应用于事务处理，并且进一步应用到情报检索、人工智能、专家系统、计算机辅助设计等领域。|数据：指存储在某一种媒体上能够识别的物理符号。|数据处理：对各种形式的数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。|其目的之一是从大量的、原始的数据中抽取、推导出对人们有价值的信息以作为行动和决策的依据；目的之二是为了借助计算机科学地保存和管理复杂的、大量的数据，以便人们能够方便而充分地利用这些宝贵
2、的信息资源。|数据库可以直观地理解为存放数据的仓库。|数据库技术使数据能按一定格式组织、描述和存储，且具有较小的冗余度，较高的数据独立性和易扩展性，并可为多个用户所共享。现在借助计算机来保存和管理复杂的大量数据，这样就可能方便而充分地利用这些宝贵的数据资源，数据库技术正是由于这一需求驱动而发展起来的一种计算机软件技术。|数据库管理系统（DataBase Management System，简称DBMS）是计算机系统软件，它的职能是有效地组织和存储数据、获取和管理数据，接受和完成用户提出的访问数据的各种请求。|DBMS功能：v（1）数据定义功能 v（2）数据操纵功能 v（3）数据库运行控制功能
3、这是DBMS的核心部分，它包括并发控制（即处理多个用户同时使用某些数据时可能产生的问题）、安全性检查、完整性约束条件的检查和执行、数据库的内部维护（例如，索引的自动维护）等。所有数据库的操作都要在这些控制程序的统一管理下进行，以保证数据的安全性、完整性以及多个用户对数据库的并发使用。v（4）数据库的建立和维护功能|数据库系统是指拥有数据库技术支持的计算机系统。|数据库系统不仅包括数据本身，即实际存储在计算机中的数据，还包括相应的硬件、软件和各类人员。数据库应用系统数据库管理系统操作系统硬件|1人工管理阶段 应用程序A1应用程序A2应用程序An数据集S1数据集S2数据集Sn图1-1 数据的人工管
4、理特点：无操作系统，存储设备，数据无结构，缺乏独立性|2文件系统阶段应用程序A1应用程序A2应用程序An数据集S1数据集S2数据集Sn文件系统图1-2 数据的文件系统特点：出现了存储设备，文件无结构，数据面向特定的应用程序，数据共享性、独立性差，且冗余度大。|3数据库系统阶段 应用程序A1应用程序A2应用程序An数据库数据库管理系统图1-3 数据的数据库系统特点：出现了大容量存储设备，具有整体的结构性，共享性高，冗余度小，具有一定的程序与数据间的独立性，并且实现了对数据进行统一的控制。数据库中最常见的数据模型有三种，它们是：|1层次模型 若用图来表示，层次模型是一棵倒立的树。在数据库中，满足以
5、下两个条件的数据模型称为层次模型：|（1）有且仅有一个结点无父结点，这个结点称为根结点；|（2）其他结点有且仅有一个父结点。R1R2R3R4R5|2网状模型 若用图来表示，网状模型是一个网络。在数据库中，满足以下两个条件的数据模型称为网状模型。|（1）允许一个以上的结点无父结点；|（2）一个结点可以有多于一个的父结点R1R2R4R5R3L3L4L5L2L1图1-5 网状模型|3 关系模型 数据的逻辑结构是一张二维表。层次数据库是数据库系统的先驱，而网状数据库则为数据库在概念、方法、技术上的发展奠定了基础。它们是数据库技术研究最早的两种数据库，而且也曾得到广泛的应用。关系数据库目前已成为占据主导
6、地位的数据库管理系统。自20世纪80年代以来，作为商品推出的数据库管理系统几乎都是关系型的。例如，ORACLE、SQL Server、SYBASE、INFORMIX、Visual Foxpro等。|问题在软件开发过程中，数据库如何设计？在设计过程中要注意什么问题？|实体与联系z实体：客观存在并可以相互区分的事物称为实体z属性：实体所具有的某一特性z联系：就是实体与实体之间的联系|1一对一关系 一对一关系即在两个数据表中选一个相同属性字段作为关键字段，把其中一个数据表中的关键字段称为主关键字段，该字段值是唯一的，而另一个数据表中的关键字段称为外来关键字段，该字段值也是唯一的。一对一（编号）编号
7、专 业 专业年限 bj10001 计算机应用 20 bj11002 环境工程 24 gz05001 生物工程 30 gz05002 统计学 15 jl04001 财政税收 10 编号 姓名 性别bj10001 刘伟箭 男 bj11002 刘简捷 男 gz05001 藤波海 男 gz05002 杨行东 男 jl04001 林慧繁 女|2一对多关系 一对多（编号）编号 专 业 成果类别 bj10001 VF高级编程技术 著作 bj10001 专门人才信息管理系统 著作 bj10001 VF编程技巧与常见问题解答 著作 bj10001 面向对象编程与系统开发 著作 bj10001 面向对象编程与系统
8、程序优化 论文 编号 姓名 性别bj10001 刘伟箭 男 bj11002 刘简捷 男 gz05001 藤波海 男 gz05002 杨行东 男 jl04001 林慧繁 女|多对多关系 学生和课程之间的关系E-R图|在ER模型中，实体用方框表示，方框内注明实体的名称例如学生在ER模型中，联系用菱形框表示，框内注明联系名；并用线段将其与相关的实体连接起来。例如工作于职工部门工作于学生老师听课教室E-R图|在ER模型中，属性用椭圆形框表示，框内注明属性名；其中标识属性在属性名下加下划线；用线段与实体或联系相连标识属性非标识属性工号姓名职工部门工作于M111工号姓名年龄参加工作时间经理部门号学生学号姓
9、名性别出生日期入学时间专业练习|有两个实体：学生和课程，画出这两个实体间的E-R图选课学生课程学号姓名年龄课程号课程名学分课程号成绩学名|关系模型概念|E-R模型转换为关系模型方法：是一个实体或联系转换为一个表，属性就是表的列（字段）|（1）为每个实体建立关系模式|（2）将1:1联系和1:n联系及其属性添加到关系模式中|（3）为M:N联系建立一个关系模式|例1 1:1联系 的E-R图|直接导出的关系模式：z总经理(总经理编号，姓名)z公司(公司编号，公司名，地址，电话)添加联系后的关系模式：总经理(编号，姓名，公司编号)公司(公司编号，公司名，地址，电话)|例2 1:n联系 的E-R图|直接导
10、出的关系模式：z仓库(仓库号，地点，面积)z产品(产品号，产品名称，单价，数量)把1的放到N的中添加联系后的关系模式：仓库(仓库号，地点，面积)产品(产品号，产品名称，单价，仓库号，数量)|例3 m:n联系 的E-R图|直接导出的关系模式：z学生(学号，姓名，性别，助学金)z课程(课程号，课程名，学时数)为m:n“选修”联系构建一个关系模式：选修(选修ID，学号，课程号，成绩)或选修(学号，课程号，成绩)最后的逻辑模型为：学生(学号，姓名，性别，助学金)课程(课程号，课程名，学时数)选修(选修ID，学号，课程号，成绩)或选修(学号，课程号，成绩)创建关系模式|为下面的E-R图写出关系模式导师研
11、究生指导1M工号姓名职称学号姓名专业|关系模型规范化vI范式（1NF）每个属性都是不可再分的基本数据项，则称该关系是I范式。II范式（2NF）II范式首先是I范式，而且每一个非主属性完全依赖于任何关键字。vIII范式（3NF）III范式首先是II范式，且关系中的任何一个非主属性都不传递依赖于任何关键字|例：已知汽车关系模式如下：z汽车（车号，车名，功率，部件（部件号，部件名，型号，重量)，用量）因汽车关系模式中包含的部件属性其属性值是可以分解的，故该关系是非规范的。|消除复合关系，以达到1NF。z将部件属性分解出来，单独构成一个关系模式即可达到1NF的要求。z故将汽车关系分解为如下两个关系模式
12、：z汽车（车号，车名，功率，部件号，用量）z部件（部件号，部件名，型号，重量）|消除部分函数依赖，以达到2NF。z因为汽车关系中“用量”属性完全依赖于主属性，其它的只依赖于“车号”，所以汽车模式中非主属性不是完全由主属性确定，即存在部分函数依赖，没有达到2NF要求。故需将汽车关系分解为如下两个关系模式：z汽车（车号，车名，功率）z使用（车号，部件号，用量）|消除传递函数依赖，以达到3NF。部件（部件号，部件名，型号，重量）z因为部件模式中“重量”属性是由“型号”属性确定，而“型号”属性依赖于“部件号”主属性，所以存在传递函数依赖，故部件模式没有达到3NF要求。需将部件模式分解为如下两个关系模式
13、：z部件（部件号，部件名，型号）z型重（型号，重量）|汽车、使用、部件、型重这4个关系模式都不存在传递函数依赖，所以都属于3NF。|至此，把一个非规范的汽车关系模式分解成如下4个小的属于3NF的关系模式：z汽车（车号，车名，功率）z使用（车号，部件号，用量）z部件（部件号，部件名，型号）z型重（型号，重量）|如学生（学号，系别，宿舍楼，选修课，分数）|假设每个系有固定的宿舍楼|分析该关系，使其满足三范式。|书P253（4）|这个关系中在如下：（学号选修课）决定你的分数 学号决定了该生所性的系别 学号决定了该生在何宿舍楼（学号系别）决定了宿舍楼 则在这个关系（表）中存在部分函数依赖，使之不属于2
14、NF 此时我们可以采用分解的，就是说把上面的表分解成2个表 学生1（学号，选修课，分数）学生2（学号，系别，宿舍楼）此时这两个关系就属于2NF|如：学生2（学号，系别，宿舍楼）就存在X（学号），Y（系别），Z（宿舍楼）使得学生2关系不属于3NF 同理我们分解它：学生21（学号，系别）学生22（学号，宿舍楼）这样所建立的关系 学生1（学号，选修课，分数）学生21（学号，系别）学生22（学号，宿舍楼）就是满足第3范式的关系！|数据完整性 数据完整性就是关系（表）中数据的正确性和一致性。v域完整性域完整性（用户定义的完整性）：要求表中列的值满足一定要求。如性别列的值只能是男或女。v表完整性表完整性（实体完整性）：要求表中的行有一个唯一标识符，即表有主关键字。v参照完整性参照完整性（引用完整性）：要求有关系的表数据保持一致。|外关键字（外键）外键作用：u 1.当在从表作Insert时，要保证外关键字的值一定在主表中存在。u 2.当在主表中修改了主关键字值，则在从表中要同步修改，或禁止修改主表。u 3.当在从表中修改外关键字值，要保证修改的值在主表中存在。4.当删除主表记录，要注意从表中是否引用主关键字。若有，则禁止删除或同步删除从表记录。|练习 书P254 5|实体和关系模型。|E-R图三要素。|关系模型要规范到3NF、主键、外键|保证数据完整性。
