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主要内容 4.1 数据库系统的基本概念 4.2 数据模型 4.3 关系数据库 4.4 数据库设计 4.5 SQL 简介

第 4 章 数据库技术基础. 主要内容 4.1 数据库系统的基本概念 4.2 数据模型 4.3 关系数据库 4.4 数据库设计 4.5 SQL 简介. 知识类型：理论 二级考试所占分值：约 8 分 课时： 4~6 学时 参考书目： 《 数据库系统及应用 》 梁树军 张建伟 中国电力出版社. 4.1 数据库系统的基本概念. 4.1.1 数据库、数据库管理系统、数据库系统. 数据（ Data) 与数据处理 (Data Processing) :. 信息. 数据. 数据的型（ Type) 与值（ value ）：

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主要内容 4.1 数据库系统的基本概念 4.2 数据模型 4.3 关系数据库 4.4 数据库设计 4.5 SQL 简介

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  1. 第4章 数据库技术基础 主要内容 4.1数据库系统的基本概念 4.2数据模型 4.3关系数据库 4.4数据库设计 4.5SQL简介

  2. 知识类型：理论 • 二级考试所占分值：约8分 • 课时：4~6学时 • 参考书目：《数据库系统及应用》 梁树军 张建伟 中国电力出版社

  3. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.1 数据库、数据库管理系统、数据库系统 数据（Data)与数据处理(Data Processing) : • 信息 • 数据 数据的型（Type)与值（value）： 数据的型给出了数据表示的类型,如整型、实型、字符型，而数据的值给出了符合给定型的值。 • 数据处理:是指对数据的收集、组织、整理、加工、存储和传播等工作。

  4. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.1 数据库、数据库管理系统、数据库系统 数据库（Database,DB) • 数据库是长期存储在计算机内、有组织的和可共享的数据集合。 • 数据库中数据的特点： • 数据库中数据的特点是“集成”和“共享” 。 • 数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使 用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志。

  5. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.1 数据库、数据库管理系统、数据库系统 数据库管理系统（DBMS) • 数据库管理系统 (Database Management System,DBMS) 具体地说，这个保管员要: • 检查仓库的数据是否被允许（数据的定义问题）， • 如何摆放最好（数据的结构问题）， • 如何更快找到用户需要的数据并提取出来（数据的操纵问题） • 数据如何不被坏人提走（数据的安全性问题） • 如何处理多个人同时来提货（并发控制问题） 当多个人同时来提货时,为了提高效率那么就可以一次拿几张单子，顺路把需要的数据都取出来. 保管员所做的事情正是数据库管理系统需要做的事情。 仓库保管员 数据库管理系统 可以把数据库看成是一个仓库，在仓库里存放着数据。把数据库管理系统看成仓库的保管员，负责数据的搬进、整理和搬出。

  6. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.1 数据库、数据库管理系统、数据库系统 数据库管理系统（DBMS) • 数据库管理系统 (Database Management System,DBMS) • 是专门用于管理数据库的计算机系统软件。数据库管理系统能够为数据库提供数据的定义、建立、维护、查询和统计等操作功能，并完成对数据完整性、安全性进行控制的功能。它位于应用程序和操作系统中间，是整个数据库系统的核心。 • 常用的DBMS： 小型的数据库管理软件: 只具备数据库管理系统的一些简单功能，如 Foxpro和 Access等。 严格意义上的DBMS系统: 具备其全部功能,包括数据组织、数据操纵、数据维护、控制及保护和数据服务等。如ORACLE、PowerBuilder、SQLServer等

  7. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.1 数据库、数据库管理系统、数据库系统 数据库系统（DBS) • 数据库系统(Database System，DBS)是以数据库为核心的完整的运行实体。它由以下五部分组成： • 数据库(DB) • 数据库管理系统(DBMS) • 数据库管理员(Database Administrator,DBA):对数据库进行规划、设计、维护和监视等工作的人员。 • 系统硬件平台:计算机、网络等硬件配置。 • 系统软件平台:操作系统、DBS开发工具(程序设计语言 及接口软件。

  8. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.2 数据表、记录、字段 字段 学生人事信息表 记录（元组)

  9. 能被计算机存储和处理的反 数据 映客观实体信息的物理符号 记录 若干数据的集合 DB 数据库 记录的集合 数据库管理系统 为用户提供一个建立、维护和使 DBMS 用数据库的环境 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.2 数据表、记录、字段

  10. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.3 数据库系统的发展过程和特点 数据管理的三个阶段 人工管理、文件系统和数据库技术等3个阶段(考点） • 1） 人工管理阶段：50年代中期 • （1）数据不保存：没有磁盘，无法保存数据 • （2）由应用程序管理数据：没有操作系统 • （3）数据不共享：即使两个不同应用涉及到相同的数 • 据，也必须各自定义，无法互相利用、互相参照。（4）数据不具有独立性：数据无法独立于程序，它是 • 程序的组成部分

  11. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.3 数据库系统的发展过程和特点 数据管理的三个阶段 人工管理、文件系统和数据库技术等3个阶段(考点） 2）文件系统阶段（50年代后期～60年代中期） 数据仍存在 相当程度的 冗余 数据实现 共享

  12. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.3 数据库系统的发展过程和特点 数据管理的三个阶段 人工管理、文件系统和数据库技术等3个阶段(考点） 3）数据库系统阶段（60年代后）： 数据共享度高、冗余度小

  13. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.3 数据库系统的发展过程和特点 2. 数据库系统的特点 （1）数据的集成性 （2）数据的高共享性与低冗余性 数据的集成性使数据可为多个应用程序共享，数据的共享又极大地减少数据冗余（ 数据冗余度小是指重复的数据少），减少不必要的存储空间，避免数据的不一致性。

  14. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.3 数据库系统的发展过程和特点 2. 数据库系统的特点 （1）数据的集成性 （2）数据的高共享性与低冗余性 （3）数据独立性： 指程序与数据互不依赖。 物理独立性： 逻辑独立性： 物理存储结构 总体逻辑结构 数据的 与程序相互独立, 其结构改变时不需修改应用程序。

  15. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.3 数据库系统的发展过程和特点 2. 数据库系统的特点 （1）数据的集成性 （2）数据的高共享性与低冗余性 （3）数据独立性 （4）数据统一管理与控制： 数据完整性检查: 数据的安全性保护: 并发控制: 数据恢复： （5）为用户提供了友好的接口

  16. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.4 数据库系统的三级模式结构和两级映射 1.数据库系统的三级模式

  17. 三级模式图 应用 应用 应用 外模式 （用户数据库） 外模式 （用户数据库） 外模式 （用户数据库） 体现了数据库的用户观 概念模式 （概念数据库） 概念模式(又称模式） 外模式(又称子模式或用户模式) 内模式(又称物理模式或存储模式) 体现了数据库的总体观 内模式 （物理数据库） 体现了数据库的存储观 数据库 数据模式是数据库系统中数据结构的一种表示形式，它具有不同的层次与结构方式。

  18. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.4 数据库系统的三级模式结构和两级映射 1.数据库系统的三级模式 三级模式总结 外模式： 最外层，反映用户对数据的要求。 概念模式：中层，反映设计者的全局数据逻辑要求。 内模式： 最低层，反映了数据在计算机物理结构中的实 际存储形式。 三级模式划分意义: 有利于保持数据库的数据独立性

  19. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.4 数据库系统的三级模式结构和两级映射 2.数据库系统的两级映射 (1)概念模式到内模式： 定义了数据的全局逻辑结构与数据的物理存储结构间的对应关系. (2)外模式到概念模式： 定义了外模式与概念模式的对应关系。每个外模式是概念模式的一个基本视图。

  20. 三级模式、两种映射关系图 应用 应用 应用 外模式 （用户数据库） 外模式 （用户数据库） 外模式 （用户数据库） 外模式 ↓映射 　概念模式 概念模式 （概念数据库） 内模式 （物理数据库） 概念模式 　↓映射 内模式　 数据库

  21. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.4 数据库系统的三级模式结构和两级映射 2.数据库系统的两级映射 两级映射一般由DBMS实现保证了数据库系统中数据的逻辑独立性和物理独立性，使用户能以逻辑方式方便地访问数据库中的数据，而不必关心数据在计算机中的具体表示方式与存储方式。

  22. 练习 （1）数据库系统的核心是______。 A. 数据模型 B. 数据库管理系统C. 软件工具 D. 数据库 （2）下列叙述中正确的是______。 A. 数据库是一个独立的系统，不需要操作系统的支持B. 数据库设计是指设计数据库管理系统C. 数据库技术的根本目标是要解决数据共享的问题D. 数据库系统中，数据的物理结构必须与逻辑结构一致 （3）下列模式中，能够给出数据库物理存储结构与物理存取方法的是______。 A. 内模式 B. 外模式 C. 概念模式 D. 逻辑模式 （4）下述关于数据库系统的叙述中正确的是______。 A. 数据库系统减少了数据冗余B. 数据库系统避免了一切冗余C. 数据库系统中数据的一致性是指数据类型的一致D. 数据库系统比文件系统能管理更多的数据 BCAA

  23. 练习 （5）在数据管理技术的发展过程中，经历了人工管理阶段、 文件系统阶段和数据库系统阶段。其中数据独立性最高 的阶段是______。 A. 数据库系统 B. 文件系统 C. 人工管理 D. 数据项管理 （6）下列有关数据库的描述，正确的是______。 A. 数据库是一个DBF文件 B. 数据库是一个关系 C. 数据库是一个结构化的数据集合 D. 数据库是一组文件 （7）单个用户使用的数据视图的描述称为______。 A. 外模式 B. 概念模 C. 内模式 D. 存储模式 ACA

  24. 练习 (8) 数据独立性是数据库技术的重要特点之一，所谓数据独立性是指___。(05.4) A.数据与程序独立存放 B.不同的数据被存放在不同的文件中 C.不同的数据只能被对应的应用程序所使 D.以上三种说法都不对 (9) 下述说法中没有体现数据库系统特点是_____。 A. 数据面向应用程序 B. 数据结构化C. 数据冗余小 D. 数据共享性高 (10)数据库管理系统实现对数据库中数据查询、插入、修改和删除的功能称为( ) A)数据定义功能 B)数据查询功能 C)数据操作功能 D)数据控制功能 DAC

  25. 练习 (11) 数据库系统体系结构的三级模式间存在两种映像，它们是 ()。 A) 模式与内模式间，模式与模式间 B) 子模式与模式间，模式与内模式间 C) 子模式与外模式间，模式与内模式间 D) 子模式与内模式间，外模式与内模式间 填空题： 1.数据库系统的三级模式分别为______模式、内部级模式与外部级模式。 2. 数据的物理结构（包括存储结构、存取方式等）的改变都不影响数据库的逻辑结构，从而不致于引起应用程序的变化，这是指数据的_____. B 概念或概念级、物理独立性

  26. 4.2 数据模型 4.2.1 数据模型 数据模型及其要素 • 模型:是对客观世界中复杂对象的描述。 • 例如，在军事上使用沙盘描述战场实况；在建筑上用外貌图、平面图和侧面图描述一个建筑物的外部特征和内部结构。 • 数据模型: • 数据模型是描述数据的结构和性质、数据之间的联系以及施加在数据或数据联系上的一些限制。

  27. 4.2 数据模型 4.2.1 数据模型 数据模型及其要素 数据结构： 主要描述数据的类型、内容及数据间的联系，是对系统静态特性的描述 数据操作： 主要描述在相应数据结构上可进行的操作，是对系统动态特征的描述。 数据约束： 主要描述数据结构内数据间的语法、语义联系，他们之间的制约与依存关系，必须遵守的通用的完整性约束，是一组完整性规则的集合，从而保证数据的正确性、有效性。 数据模型要素

  28. 4.2 数据模型 4.2.1 数据模型 2. 数据模型的分类 • 如同在建筑设计和施工的不同阶段需要不同的图纸一样，在实施数据库应用中也需要使用不同的数据模型：概念模型（也称信息模型）、逻辑模型和物理模型。

  29. 4.2 数据模型 4.2.1 数据模型 2. 数据模型的分类 • 概念模型 按用户的观点对数据和信息建模。E-R模型 • 逻辑模型 是直接面向数据库的逻辑结构的。层次模型、网状 模型、关系模型、面向对象模型。

  30. 层次模型 网状模型

  31. 学生登记表 关系模型

  32. 4.2 数据模型 4.2.1 数据模型 2. 数据模型的分类 • 概念模型 按用户的观点对数据和信息建模。E-R模型 • 逻辑模型 • 物理模型 给出数据模型在计算机上物理结构的表示。 • 从概念模型到逻辑模型的转换是由数据库设计人员完成的，从逻辑模型到物理模型的转换是由DBMS完成的，一般人员只需要了解逻辑模型就行了。

  33. 4.2 数据模型 4.2.3 概念数据模型 E-R模型是一种广泛使用的概念数据模型,该模型将现实世界的要求转化成实体、联系、属性等几个基本概念，并可用E-R图直观地表示出来。

  34. 4.2 数据模型 4.2.3 E-R模型与E-R图 1.E–R模型中的有关概念 客观存在并可相互区别的事物。 一个学生、一个部门、学生的一次选课。 (1)实体(Entity) (2)属性(Attribute) 实体所具有的某一特性,一个实体可以由若干个属性值来描述。如学生实体可以由“学号、姓名、性别、出生日期”等属性的属性值(20061001, 张三，男，1988-5-6)来描述。

  35. 4.2 数据模型 4.2.2 E-R模型与E-R图 1.E–R模型中的有关概念 (3)码 码是能唯一标识实体的属性。任意两个同类的实体不可能有相同的码.如学生学号可作为学生实体的码,人的身份证号可作为人实体的码. (4)域 属性的合理取值范围。 性别属性的域为（男、女）,成绩属性域为0到150

  36. 4.2 数据模型 4.2.2 E-R模型与E-R图 1.E–R模型中的有关概念 (5)实体型（Entity Type）： 具有相同属性的实体所具有的共同特征和性质。 用实体名及属性名集合来抽象。 例如， 学生（学号、姓名、性别、出生年月、系、入学时间） (6)实体集（Entity Set）: 同种实体的集合。 全体学生就是一个实体集。

  37. 4.2 数据模型 4.2.2 E-R模型与E-R图 1.E–R模型中的有关概念 (7)联系：现实世界中事物间的联系。 实体内部的联系：指实体的各属性之间的联系。 如出生年份和年龄，总成绩和各科成绩。 “职员”实体的“岗位”属性与“工资等级”属性之间就有一定的联系（约束）， 实体之间的联系：指不同实体之间的联系。 分类

  38. 4.2 数据模型 4.2.2 E-R模型与E-R图 1.E–R模型中的有关概念 (7)联系：现实世界中事物间的联系。 学校 ↓↑ 校长 三种联系： A中一个实体至多同B中的一实体相联系 B中的一个实体也至多同A中的一个实体相联系 一对一： 简记1:1 一对多： 简记1:m A中一个实体同B中多个实体相联系 B中的一个实体只可同A中一个实体相联系 班级 ↓↑ 学生 A中一个实体同B中多个实体相联系 B中的一个实体可同A中多个实体相联系 老师 ↓↑ 学生 多对多： 简记m:n

  39. 4.2 数据模型 4.2.2 E-R模型与E-R图 2. E–R模型的图示法 在E–R图中，用不同的几何图形表示E–R模型中的三个概念与两个联接关系。 三个概念：实体、属性和联系。 实体集(联系)与属性之间关系: 一个实体可有若干属性,实体及其属性构成实体完整描述。 实体(集)与联系:实体集之间不能建立直接关系,而只能通过联系才能建立起联接关系,如老师与学生是通过选课建立联系。

  40. 4.2 数据模型 4.2.2 E-R模型与E-R图 2. E–R模型的图示法 (1) 实体集:用矩形表示，矩形内写上实体集的名字。 (2) 属性： 用椭圆形表示属性，其内写上属性名称。 (3) 联系： 用菱形表示联系，其内写上联系名。 (4) 实体集(联系)与属性间的联接关系: 用无向线段表示. (5) 实体集与联系间的联接关系: 用无向线段表示,在线上标注联系类型(1:1、1:n、 n:m)。

  41. E-R模型 学号 姓名 年龄 性别 1：1模型 学生 1 拥有 1 校园卡 卡号 学号 部门

  42. E-R模型 学号 姓名 年龄 性别 1：n模型 学生 n 属于 1 班级 班号 班主任 班长

  43. E-R模型 学号 姓名 年龄 性别 m：n模型 学生 n 选修 m 课程 课号 课名 学分 学时

  44. 两个不同型实体间的联系

  45. 两个以上实体间的多元联系 施行社和景点及游客三个实体间存在三元联系

  46. 学生管理系统的E-R模型

  47. ER图的设计方法 • 大体应遵两条原则: • ①针对每一用户作出该用户信息的局部ER图,确定该用户的实体、属性、联系。注意,能作为属性的就不作为实体,利于简化ER图。 • ②综合局部ER图,生成总体ER图。在综合过程中,同名实体只能出现一次,还要去掉不必要的联系,以消除冗余。 • 一个系统的ER图不是惟一的,强调不同的侧面作出的E-R图可能有很大不同。

  48. ER图综合实例 • 1. 在课程管理系统中,涉及到班级,学生,课程,教师,参考书等实体,假设，一个教师只可上一门课程，一门课程可由多个教师讲授，可使用多本参考书，画出该系统的E-R(概念)模型。

  49. 学号 姓名 性别 出生日期 班级号 所属系 课程管理ER图 （1）实体属性图（画二个，其余略） 学生 班级

  50. 成绩 课程管理ER图 （2）实体及联系图如下 组成 1 班级 n m n 课程 选修 学生 1 讲授 m n 教师 参考书

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