1 / 170

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 二级所占分值：约 8 分 课时： 4 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 : 是描述事物所使用的符号。 数据的种类 : 文字、图形、图像和声音 计算机中的数据：. 临时性数据：

anika-berger
Download Presentation

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

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  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 • 二级所占分值：约8分 • 课时：4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: 是描述事物所使用的符号。 • 数据的种类: 文字、图形、图像和声音 • 计算机中的数据： 临时性数据： 存放于计算机内存中，与程序仅有短时间的交互关系，随着程序的结束而消亡。 永久性数据： 对系统起着长期持久的作用，数据库中处理的 是持久性数据。

  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（Data)与数据处理(Data Processing) : • 数据: 是描述事物所使用的符号。 • 数据的种类: 文字、图形、图像和声音 • 计算机中的数据： 临时性数据 永久性数据 • 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。

  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（Data)与数据处理(Data Processing) : • 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。 • 电子数据处理：用电子计算机进行的数据处理称为电子数据处理（Electronic Data Processing），简称为EDP (1) 数据管理： (2) 数据加工： (3) 数据传播： 是数据处理的核心和基础.

  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（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”，即数据库中集中了各种应用的数据，进行统一的构造和存储，而使它们可被不同应用程序所使用。 • 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。

  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

  8. 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 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。 仓库保管员 数据库管理系统 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。

  9. 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 为完成数据库管理系统的功能，数据库管理系统提供了相应的数据语言（Data Language） • 数据定义语言(DDL): Data Definition Language_DDL,该语言负责数据的模式定义与数据的物理存取构建； • 数据操纵语言（DML): Data Manipulation Langugge_DML）,该语言负责数据的操纵，包括查询及增加、删除及增加、删除、修改等操作； • 数据控制语言（DCL) Data Control Language_DCL），该语言负责数据完整性、安全性的定义与检查以及并发控制、故障恢复等功能。

  10. 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 4.1.1 数据库、数据库管理系统、数据库系统

  11. 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。

  12. 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 数据库应用系统（DBAS, Database Application System) 由数据库系统、应用软件、应用界面组成。应用软件是由数据库系统所提供的数据库管理系统（软件）及数据库系统开发工具所书写而成，而应用界面大多由相关的可视化工具开发而成。

  13. 数据 数 据 库 管 理 系 统 用户1 应用程序1 应用程序2 记录 用户2 应用程序3 数 据 库 ••• ••• 用户m 应用程序n 数 据 库 系 统

  14. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.2 数据库系统的特点 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

  15. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.2 数据库系统的特点 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

  16. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.2 数据库系统的特点 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

  17. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.2 数据库系统的特点 2. 数据库系统的特点（考点） （1）数据的集成性 在DBS中按照多个应用的需要,采用统一的数据结构方式,建立数据间的语义联系，组织全局的统一的数据结构(即数据模式), 从而构成一个内在紧密联系的数据整体。而每个应用的数据则是全局结构的一部分,称为局部结构(即视图).

  18. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.2 数据库系统的特点 2. 数据库系统的特点（考点） （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。所谓数据的不一致性指的是同一数据出现在不同的数据文件中，被系统的不同应用程序使用而造成不同的值。

  19. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.2 数据库系统的特点 2. 数据库系统的特点（考点） （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。

  20. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.2 数据库系统的特点 2. 数据库系统的特点（考点） （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

  21. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.3 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 概念模式(又称模式）: 是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。一个数据库只有一个概念模式,它与具体硬件、软件环境无关。 外模式(又称子模式或用户模式): 用户所见到的数据模式，即用户数据视图。是数据库局部数据的逻辑结构和特征的描述。一个概念模式可以有若干个外模式。 内模式(又称物理模式或存储模式): 给出了数据库的物理存储结构与物理存取方法，即数据在数据库内部的表示方式。一个数据库只有一个内模式。

  22. 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） 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。

  23. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.3 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

  24. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.3 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。

  25. 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

  26. 4.1 数据库系统的基本概念 4.1.3 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。

  27. 4.1 数据库系统的基本概念补充习题 （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

  28. 4.1 数据库系统的基本概念补充习题 （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

  29. (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___。(04.4) 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

  30. (11) 数据库管理系统DBMS中用来定义模式、内模式和外模式的语言为() A) C B) Basic C) DDL D) DML (12) 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 CB

  31. 4.1 数据库系统的基本概念补充习题 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_____. 概念或概念级、物理独立性

  32. 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。

  33. 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

  34. 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。 • 概念模型独立于计算机系统，它完全不涉及信息在计算机系统中的表示，只是用来描述某个特定组织所关心的信息结构，是按用户的观点对数据和信息建模，是对企业主要数据对象的基本表示和概括性描述，主要用于数据库设计。

  35. 4.2 数据模型 4.2.1 4.2.1 数据模型 2. 数据模型的分类 • 逻辑模型是直接面向数据库的逻辑结构的，通常有一组严格定义的，无二义性的语法和语义的数据库语言，人们可以用这种语言来定义、操纵数据库中的数据。 • 物理模型是对数据最低层的抽象，它描述数据在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。 • 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。

  36. 4.2 数据模型 4.2.1 4.2.1 数据模型 2. 数据模型的分类 • 概念数据模型：简称概念模型，是按用户的观点对客观事物建模，该模型独立于计算机系统，与具体的数据库管理系统无关。主要用于数据库设计,较为有名的概念模型有E—R模型、面向对象模型等。 • 逻辑数据模型：又称数据模型，它是一种面向数据库系统的模型，概念模型只有在转换成数据模型后才能在数据库中得以表示。逻辑数据模型有层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型等。 • 物理数据模型：又称物理模型，此模型给出数据模型在计算机上物理结构的表示。 数据模型分类

  37. 4.2 数据模型 4.2.1 数据模型 3. 逻辑数据模型的分类 有层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型等。 1）层次模型： 层次模型的结构是树型结构。 树中的每个结点代表一种记录类型，这些结点满足如下规律：有且仅有一个结点无双亲（根结点），其它结点有且仅有一个双亲结点。 2）网状模型： 以记录型为结点的网络,反映现实世界事物间复杂的联系。一个结点可以有多个双亲结点；多个结点可以无双亲结点。

  38. 层次模型 网状模型

  39. 4.2 数据模型 4.2.2 E-R模型与E-R图 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。

  40. 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 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。

  41. 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)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） (4)实体集（Entity Set）: 同种实体的集合。 全体学生就是一个实体集。

  42. 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)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. (6)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

  43. 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

  44. 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

  45. 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。

  46. 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) 。

  47. 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

  48. 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

  49. 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

  50. 两个不同型实体间的联系

More Related