1、Ahead Institute of Software and Technology关系数据库的基本概念 授课教师:韩光Ahead Institute of Software and Technology本章主要内容：本章主要内容：1、信息、数据和信息处理、信息、数据和信息处理 2、数据模型、数据模型 3、数据库系统、数据库系统 4、关系数据库及其设计、关系数据库及其设计Ahead Institute of Software and Technology0.1 信息、数据和数据处理信息、数据和数据处理0.1.1 信息与数据信息与数据信息（信息（information）是客观事物属性的）是客观事
2、物属性的反映。它是经过加工处理并对人类客观反映。它是经过加工处理并对人类客观行为产生影响的事物属性的表现形式。行为产生影响的事物属性的表现形式。数据数据(data)是反映客观事物属性的记录是反映客观事物属性的记录，是可存储在某种介质上的信息。它能，是可存储在某种介质上的信息。它能被计算机处理的对象，如数字、符号、被计算机处理的对象，如数字、符号、文字、图形、图像和声音等。文字、图形、图像和声音等。Ahead Institute of Software and Technology信息与数据的关系：信息与数据的关系：信息是数据的内涵，数据是信息信息是数据的内涵，数据是信息的载体。的载体。信息与数
3、据的区别：信息与数据的区别：数据经过加工处理后，便具有了数据经过加工处理后，便具有了知识性并对人类活动产生决策作用，知识性并对人类活动产生决策作用，从而形成信息。从而形成信息。数据则泛指那些可以被计算机接数据则泛指那些可以被计算机接受并能够被计算机识别处理的符号。受并能够被计算机识别处理的符号。Ahead Institute of Software and Technology0.1.2 数据处理数据处理数据处理也称信息处理，是原始数据数据处理也称信息处理，是原始数据经过计算最后得到有用数据的过程。经过计算最后得到有用数据的过程。数据处理包括对数据的采集、整理、数据处理包括对数据的采集、整理、
4、存储、分类、排序、检索、维护、加工存储、分类、排序、检索、维护、加工、统计和传输等一系列的操作过程。、统计和传输等一系列的操作过程。数据处理的核心是数据管理。数据处理的核心是数据管理。Ahead Institute of Software and Technology数据管理经历了以下三个阶段：数据管理经历了以下三个阶段：（1）人工管理阶段：直接在裸机上操作，应用）人工管理阶段：直接在裸机上操作，应用程序中不仅要设计数据的逻辑结构，还要阐明数程序中不仅要设计数据的逻辑结构，还要阐明数据在存储器上的存储地址，数据与应用程序之间据在存储器上的存储地址，数据与应用程序之间相互结合不可分割。相互结合不
5、可分割。（2）文件系统阶段：把有关的数据组织成一种）文件系统阶段：把有关的数据组织成一种文件，这种数据文件可以脱离程序而独立存在，文件，这种数据文件可以脱离程序而独立存在，由一个专门的文件系统实施统一管理，数据文件由一个专门的文件系统实施统一管理，数据文件高度依赖于其对应的应用程序。高度依赖于其对应的应用程序。（3）数据库系统管理阶段：即对所有的数据实）数据库系统管理阶段：即对所有的数据实行统一规划管理，形成一个数据中心，构成一个行统一规划管理，形成一个数据中心，构成一个数据数据“仓库仓库”，数据与应用程序之间完全独立。，数据与应用程序之间完全独立。Ahead Institute of Sof
6、tware and Technology0.2 数据模型数据模型数据库管理系统最常用的模型有三种：数据库管理系统最常用的模型有三种：层次模型层次模型 网状模型网状模型 关系模型。关系模型。关系模型因有完整的理论基础，取代了关系模型因有完整的理论基础，取代了层次模型和网状模型，目前关系数据库层次模型和网状模型，目前关系数据库在实际应用中居于主导地位。在实际应用中居于主导地位。Ahead Institute of Software and Technology0.2.1 层次模型层次模型hieracgical model 层次模型数据库管理系统采用树状结构，层次模型数据库管理系统采用树状结构，它结
7、构简单，不同层次间的数据直接关联它结构简单，不同层次间的数据直接关联，但很难建立横向联系，数据很容易重复，但很难建立横向联系，数据很容易重复出现，不能建立复杂的数据库。出现，不能建立复杂的数据库。销售部经理张三键盘声卡李四李四张三显示器主板显卡闪存键盘Ahead Institute of Software and Technology0.2.2网状模型网状模型network model 网状模型数据库管理系统把每笔记录当成网状模型数据库管理系统把每笔记录当成一个数据库节点，节点间可建立关联，形一个数据库节点，节点间可建立关联，形成一个复杂的网状结构，但关联性复杂难成一个复杂的网状结构，但关联性
8、复杂难以理解，难以维护。以理解，难以维护。新蓝电脑Windows 98Windows XPOffice XP电脑桌七喜电脑张三李四网络分院软件分院信息分院Ahead Institute of Software and Technology0.2.3关系模型关系模型relational model关系模型数据库管理系统采用相互关关系模型数据库管理系统采用相互关联而又相互独立的多个二维表格来反联而又相互独立的多个二维表格来反映各数据库的关系。映各数据库的关系。例如，对某个班级的学生、任课教师例如，对某个班级的学生、任课教师、课程和成绩的管理，就需要用到以、课程和成绩的管理，就需要用到以下下4张表格
9、：学生登记表、任课教师表张表格：学生登记表、任课教师表、课程表、成绩表。、课程表、成绩表。Ahead Institute of Software and Technology0.2.3.1 关系模型的主要术语关系模型的主要术语表表Table（关系）：一个关系对应于平常讲（关系）：一个关系对应于平常讲的一张二维表，是具有相同性质的记录的的一张二维表，是具有相同性质的记录的集合。集合。行行Row（记录）：表中的一行称为一个记（记录）：表中的一行称为一个记录。录。列列Field（字段）：表中的一列称为字段，（字段）：表中的一列称为字段，给每一列起一个名称即字段名。给每一列起一个名称即字段名。码码Ke
10、y（关键字）：惟一地标识一个记录（关键字）：惟一地标识一个记录的一个或若干个字段集合。的一个或若干个字段集合。数据项：行中的列值。数据项：行中的列值。Ahead Institute of Software and Technology0.2.3.1 关系模型的主要特点关系模型的主要特点关系中每一数据项不可再分，是最基本的数据单关系中每一数据项不可再分，是最基本的数据单位。位。每一列的数据项是同属性的，列数根据需要而设每一列的数据项是同属性的，列数根据需要而设，且各列的顺序是任意的。，且各列的顺序是任意的。每一行由一个个体事物的诸多属性构成，且各行每一行由一个个体事物的诸多属性构成，且各行的顺序
11、可以是任意的。的顺序可以是任意的。一个关系是一张二维表，不允许有相同的列名，一个关系是一张二维表，不允许有相同的列名，也不允许有相同的行。也不允许有相同的行。关系数据库管理系统通常支持数据独立性，因而关系数据库管理系统通常支持数据独立性，因而可维护性、可扩展性、可重用性都比较好。可维护性、可扩展性、可重用性都比较好。关系数据库管理系统是至今为止最为常见的产品关系数据库管理系统是至今为止最为常见的产品，较为著名的有，较为著名的有SQL Server、Oracle、Sybase、Visual FoxPro、Access等。等。Ahead Institute of Software and Tech
12、nology例：查询陈倩同学的大学英语成绩，并找出其例：查询陈倩同学的大学英语成绩，并找出其任课教师。任课教师。1）到）到学生信息表学生信息表姓名字段找到姓名字段找到“陈倩陈倩”，记下她的学号记下她的学号000001；2）到）到课程信息表课程信息表课程名字段找到课程名字段找到“大学英大学英语语”，记下它的课程号，记下它的课程号001；3）到）到成绩表成绩表，在学号列找到，在学号列找到000001集合集合，然后在该集合的课程列找到，然后在该集合的课程列找到001，成绩列就，成绩列就是陈倩同学的英语成绩（是陈倩同学的英语成绩（76分）。分）。4）到）到课程信息表课程信息表在课程编号字段找到在课程编
13、号字段找到001，对应任课教师列就是大学英语的任课教，对应任课教师列就是大学英语的任课教师（柴雅洁）。师（柴雅洁）。Ahead Institute of Software and Technology0.3 数据库系统数据库系统数据库系统是一个应用系统，它数据库系统是一个应用系统，它是在计算机硬件、软件系统支持下是在计算机硬件、软件系统支持下，由数据库、数据库管理系统、数，由数据库、数据库管理系统、数据库应用系统和人员构成的数据处据库应用系统和人员构成的数据处理系统。理系统。其中数据库管理系统是数据库系其中数据库管理系统是数据库系统的核心组成部分。统的核心组成部分。Ahead Institut
14、e of Software and Technology0.3.1 数据库数据库数据库数据库(database)是以一定的组是以一定的组织方式将相关的数据组织在一起，织方式将相关的数据组织在一起，存放在计算机外存储器上形成的，存放在计算机外存储器上形成的，能为多个用户共享，且与应用程序能为多个用户共享，且与应用程序彼此独立的一组相关数据的集合彼此独立的一组相关数据的集合。Ahead Institute of Software and Technology0.3.2 数据库管理系统数据库管理系统DBMS数据库管理系统（数据库管理系统（database management system）是利用数
15、）是利用数据库进行信息处理，掌握、管理、据库进行信息处理，掌握、管理、操纵数据库的数据资源的系统。通操纵数据库的数据资源的系统。通常由数据库描述语言（常由数据库描述语言（DDL）及其）及其编译程序、数据操纵语言（编译程序、数据操纵语言（DML）或查询语言及其编译和解释程序）或查询语言及其编译和解释程序、数据库管理例行程序。、数据库管理例行程序。Ahead Institute of Software and Technology0.3.3 数据库应用系统数据库应用系统数据库应用系统（数据库应用系统（database application systems）是指在数据）是指在数据库管理系统的基础上
16、由用户根据自己库管理系统的基础上由用户根据自己的实际需要自行开发的应用程序。的实际需要自行开发的应用程序。Ahead Institute of Software and Technology0.3.4 数据库系统人员数据库系统人员数据库系统的人员是指管理、开发和使用数据库系统的人员是指管理、开发和使用数据库系统的全部人员，主要包括数据库数据库系统的全部人员，主要包括数据库管理员管理员(database administrator)、应用程、应用程序开发人员和用户。序开发人员和用户。数据库管理员负责管理和控制数据库系统数据库管理员负责管理和控制数据库系统，应用程序开发人员负责应用系统的程序，应用
17、程序开发人员负责应用系统的程序模块、编写应用程序；最终用户通过应用模块、编写应用程序；最终用户通过应用系统提供的用户界面使用数据库。系统提供的用户界面使用数据库。Ahead Institute of Software and Technology0.4 关系数据库理论及设计关系数据库理论及设计一个关系数据库由若干个数据表组成，每个数据表又由若干条记录组成，每一条记录是由若干个根据字段属性分类的数据项组成的。字段 数据项 记录课程号课程名称001大学英语002C语言程序设计003SQL Server2000004邓小平理论Ahead Institute of Software and Techn
18、ology0.4.1 表间关联关系（表间关联关系（E-R模型）模型）实体实体(Entity)：实体是客观存在并可相互区分的：实体是客观存在并可相互区分的事物。例如，在学校里，一个学生、一个老师、事物。例如，在学校里，一个学生、一个老师、一门课程都是实体。一门课程都是实体。字段字段(Field)：字段是实体所具有的某一特性，：字段是实体所具有的某一特性，一个实体可由若干字段来刻画。例如，学生实体一个实体可由若干字段来刻画。例如，学生实体可由学号、姓名、年龄、性别、年级、系、专业可由学号、姓名、年龄、性别、年级、系、专业等字段组成。等字段组成。联系联系(Relationship)：现实世界的事物之
19、间是有：现实世界的事物之间是有联系的，这种联系必然要在信息世界中加以反映联系的，这种联系必然要在信息世界中加以反映。例如，学校中教与学的联系，可以用教师实体。例如，学校中教与学的联系，可以用教师实体集与学生实体集两者间的联系表示：教师教学生集与学生实体集两者间的联系表示：教师教学生；学生从教师的讲课中获取知识。；学生从教师的讲课中获取知识。Ahead Institute of Software and Technology0.4.1.1 一对一关系（一对一关系（1:1）A表中的每一条记录在表中的每一条记录在B表中仅能有一个匹配记录，同样表中仅能有一个匹配记录，同样，在，在B表中的每一条记录也只
20、能在表中的每一条记录也只能在A表中有一个匹配记录表中有一个匹配记录。使用一对一的关系可将一个表分成多个表，或出于安全。使用一对一的关系可将一个表分成多个表，或出于安全方便的考虑将表中部分数据隔离。方便的考虑将表中部分数据隔离。Ahead Institute of Software and Technology0.4.1.2 一对多关系（一对多关系（1:N）A表中的一个记录能与表中的一个记录能与B表中的多个记录匹表中的多个记录匹配，但是配，但是B表中的一个记录仅能与表中的一个记录仅能与A表中的表中的一个记录匹配。这是最常用的关系类型。一个记录匹配。这是最常用的关系类型。Ahead Institu
21、te of Software and Technology0.4.1.3 多对多关系（多对多关系（N:M）A表中的记录能与表中的记录能与B表中的多个记录匹配，并且表中的多个记录匹配，并且B表中的记表中的记录也能与录也能与A表中的多个记录匹配。此关系的类型仅能通过表中的多个记录匹配。此关系的类型仅能通过定义第定义第3个表来达成。第个表来达成。第3个表包含两个字段，即来源于个表包含两个字段，即来源于A表和表和B表的外部关键字。表的外部关键字。Ahead Institute of Software and Technology0.4.2 关系模型的完整性关系模型的完整性实体完整性：在任何关系的任何一
22、个实体完整性：在任何关系的任何一个记录中，主键值的任一数据项都不允记录中，主键值的任一数据项都不允许为空值。许为空值。例如，在例如，在学生信息表学生信息表中，因学号中，因学号字段被设为主键，不允许为空值，即字段被设为主键，不允许为空值，即每一个学生必须有一个对应的学号。每一个学生必须有一个对应的学号。Ahead Institute of Software and Technology参照完整性：若某个字段或字段组不是参照完整性：若某个字段或字段组不是A表的主键，但它是另一张表的主键，但它是另一张B表的主键表的主键，则该字段或字段组称为，则该字段或字段组称为A表的外关键表的外关键字，或称为外键。
23、在关系模型中，外关字，或称为外键。在关系模型中，外关键字等于键字等于B表中某个记录的主键值。表中某个记录的主键值。例如：例如：成绩表成绩表的的“课程编号课程编号”字段字段只能取只能取课程信息表课程信息表的的“课程编号课程编号”字段已经有的值，即字段已经有的值，即001-050中的任何中的任何一个值。一个值。Ahead Institute of Software and Technology用户定义完整性：由用户针对某一具用户定义完整性：由用户针对某一具体数据库的约束条件，定义完整性。体数据库的约束条件，定义完整性。它由应用环境决定，反映了某一具体它由应用环境决定，反映了某一具体应用所涉及的数据
24、必须满足的语义要应用所涉及的数据必须满足的语义要求。求。例如，学生的性别只能是例如，学生的性别只能是“男男”或或“女女”两种可能，成绩的取值只能限制两种可能，成绩的取值只能限制在在0100之间才合乎情理等。之间才合乎情理等。Ahead Institute of Software and Technology0.4.3 关系的运算关系的运算在关系运算中，变量是关系，运算结果仍然是关系。在关系运算中，变量是关系，运算结果仍然是关系。常见的关系运算有：常见的关系运算有：1、选择、选择(select)选择运算从关系中选择某些满足条件的记录组成一个选择运算从关系中选择某些满足条件的记录组成一个新的关系。
25、新的关系。2、投影、投影(project)投影运算是从关系中选择某些字段的所有值组成一个投影运算是从关系中选择某些字段的所有值组成一个新的关系。新的关系。3、连接、连接(join)连接运算将两个或多个关系通过连接条件组成一个新连接运算将两个或多个关系通过连接条件组成一个新的关系。的关系。Ahead Institute of Software and Technology0.4.4 关系数据库设计的一般步骤关系数据库设计的一般步骤确立建立数据库的目的：用数据库管理哪些数确立建立数据库的目的：用数据库管理哪些数据，有哪些需求和功能。据，有哪些需求和功能。确定所需要的表：把信息分成各个独立的主题确定
26、所需要的表：把信息分成各个独立的主题，每一主题可以是数据库中的一个表。，每一主题可以是数据库中的一个表。确定所需要的字段：每个表中要保存哪些信息确定所需要的字段：每个表中要保存哪些信息。确定关系：分析每个表，确定表中的数据和其确定关系：分析每个表，确定表中的数据和其他表中的数据有何关系。他表中的数据有何关系。改进设计：对设计作进一步分析，查找其中的改进设计：对设计作进一步分析，查找其中的错误，需要时可调整设计。错误，需要时可调整设计。Ahead Institute of Software and Technology0.5 0.5 学生成绩管理数据库学生成绩管理数据库XSCJXSCJ系统设计思
27、想系统设计思想0.5.1 0.5.1 系统设计系统设计“学生成绩管理系统学生成绩管理系统”不仅要对学生的成绩进行管理，还要对与学生成绩有关不仅要对学生的成绩进行管理，还要对与学生成绩有关的其他信息进行管理，如学生的基本信息、系部信息、班级信息、课程信息等管的其他信息进行管理，如学生的基本信息、系部信息、班级信息、课程信息等管理模块，对每类信息的管理一般都应具有增加、删除、修改和查询功能，有些信理模块，对每类信息的管理一般都应具有增加、删除、修改和查询功能，有些信息还要对其进行统计和分析。息还要对其进行统计和分析。“学生成绩管理系统学生成绩管理系统”功能划分如下图所示功能划分如下图所示关于软件课
28、程信息查询与修改系部录入班级录入学生基本信息录入课程信息录入学生成绩录入系部查询与修改班级查询与修改学生基本信息查询学生基本信息编辑学生成绩查询辑学生成绩编辑超级用户普通用户数据录入查寻与修改用户管理帮助学生成绩管理系统Ahead Institute of Software and Technology0.5.1 0.5.1 数据表数据表本书使用的实例均来自学生成绩管理数据库本书使用的实例均来自学生成绩管理数据库XSCJ，XSCJ数据库包含数据库包含“学生基本信息表学生基本信息表”、“系部表系部表”、“班级表班级表”、“课程信息表课程信息表”、“成绩表成绩表”等五个数据表。等五个数据表。1“系
29、部表系部表”：该表有：该表有2列列“系部编号系部编号”、“系部名称系部名称”。表中数据。表中数据如图如图0-5-1所示。所示。2“班级表班级表”：该表有：该表有3列列“班级编号班级编号”、“系部编号系部编号”、“班级名班级名称称”，表中数据如图，表中数据如图0-5-2所示。所示。图0-5-1 “系部表”中的数据 图0-5-2 “班级表”中的数据Ahead Institute of Software and Technology3“学生基本信息表学生基本信息表”有有10列列“学号学号”、“姓名姓名”、“性别性别”、“族族别别”、“出生日期出生日期”、“政治面貌政治面貌”、“家庭住址家庭住址”、“
30、联系电话联系电话”、“邮政编码邮政编码”、“班级编号班级编号”，表中部分数据如图，表中部分数据如图0-5-3所示。所示。图0-5-3 “学生基本信息表”中的数据 Ahead Institute of Software and Technology图0-5-4“课程信息表”中的数据 4“课程信息表课程信息表”有有8列数据列数据“课程编号课程编号”、“课程名称课程名称”、“学分学分”、“学时学时”、“考核类型考核类型”、“任课教师任课教师”、“系部编号系部编号”、“上课时间上课时间”，表中部分数据如图，表中部分数据如图0-5-4所示。所示。Ahead Institute of Software a
31、nd Technology图0-5-5 “成绩表”中的数据 5“成绩表成绩表”有有3列数据列数据“学号学号”、“课程编号课程编号”、“成绩成绩”，表中部，表中部分数据如图分数据如图0-5-5所示。所示。Ahead Institute of Software and Technology1.2.2 表之间的关系XSCJ数据库各表之间的关系如图1-17所示。“学生基本信息表”与“成绩表”通过“学号”字段进行连接，“成绩表”与“课程信息表”通过“课程编号”进行连接，“学生基本信息表”与“班级表”通过“班级编号”进行连接，“班级表”与“系部表”通过“系部编号”进行连接。图1-17 XSCJ数据库各表之间的关系 Ahead Institute of Software and Technology
