VFP6.0第1章数据库基础.ppt
课程介绍,学时 理论48 实验24 共72学时考试方式 参加安徽省计算机水平考试考试形式 笔试+机试考试内容 基础知识(10分)+VFP(90分),学习要求,以教学内容为学习指南,以教材为主要学习资料强化自学能力培养和上机实际操作能力博览群书,采众家之长,应有一些参考资料按时完成作业,巩固所学知识,及时总结及时预习下一节课内容相互讨论是学习计算机知识的一个重要途径实验时,遵守实验室规章制度,尊敬指导教师,第1章 数据库基础,1.1 数据库基础知识1.1.1 计算机数据管理的发展计算机中的数据:存储在某种介质上能够识别的物理符号。包含两个方面的含义：描述事物特性的数据内容，即数据代表的意义。存储在某一种介质上的数据形式，是数据在计算机中的表示形式。数据处理:将数据转换成信息的过程。,2.数据管理技术的发展,从20世纪50年代计算机应用于数据处理开始,大致有以下几个发展阶段:（1）人工管理阶段 大量的数据和程序联系在一起,不具有独立性，一组数据对应某一个程序，不同的程序之间不能共享数据。所以造成大量的数据冗余。,人工管理阶段特点：数据不保存应用程序管理数据数据不具有独立性数据不共享,应用程序1,数据集1,应用程序2,数据集2,应用程序n,数据集n,.,.,(2)文件管理阶段 在文件系统中，数据以独立的数据文件形式存储在外部存储器上，同时提供了对文件的按名访问机制，并负责文件的存储及输入输出。不管是直接用户还是应用程序都可以通过文件名实现对数据文件的访问。,文件管理阶段特点：数据可以长期保存数据共享性差，冗余度高数据独立性差数据控制困难,(3)数据库系统阶段 数据库是存储在一起的相关数据的集合。数据库独立于使用它的程序；为多种应用服务；对数据库的修改、检索等均可按公用的可控制方式进行。,数据库系统阶段特点：数据独立性好数据共享性高，冗余度低，易扩充数据由DBMS统一管理和控制提供以下几方面的数据控制功能:数据的安全性保护：保证数据的安全，防止数据丢失或被窃取、破坏。,数据的完整性检查：保证数据库中数据始终是正确的。并发控制：对程序的并发操作加以控制，防止数据库被破坏，杜绝提供给用户不正确的数据。数据库恢复：在数据库被破坏或数据不可靠时，系统有能力把数据库恢复到最近某个正确状态。增加了系统的灵活性：对数据的操作不一定以记录为单位，可以数据项为单位。,4、分布式数据库系统阶段 分布式技术是随着网络技术的产生而发展起来的计算机技术。它的基本思想是通过网络系统将信息处理任务分散在多台计算机上，均衡负载并增加系统的可靠性，提高系统性能。随着70年代后期分布计算机系统的发展，相应地研究成功分布式数据库系统。,4、分布式数据库系统阶段 分布式数据库系统是一个在逻辑上完整，而在物理上分散在若干台互相连接的结点机上的数据库系统。它既具有分布性又具有数据库的综合性。,1.1.2 数据库系统 数据库系统:是以数据为中心的计算机系统，能够对大量的动态数据进行有组织的存储与管理，提供各种应用支持。通常由硬件系统、数据库、数据库管理系统、系统支撑软件与应用软件、数据库管理员及用户等几个部分组成。,1.软件部分（1）操作系统（2）数据库 以一定方式存放在计算机存储介质上，能为多个用户共享的、与应用程序彼此独立的相互关联的数据的集合。（3）数据库管理系统 是一个数据库管理软件，位于用户和OS之间，向用户提供一系列的数据库管理功能，是数据库系统的核心。,数据库管理系统的主要功能包括以下几个方面：数据定义功能：DBMS提供数据定义语言（Data Definition Language，DDL），用户通过它可以方便地对数据库中的数据对象进行定义。数据操纵功能：DBMS提供数据操纵语言（Data Manipulation Language，DML），用户可以使用DML操纵数据实现对数据库的基本操作，如查询、插入、删除和修改等。数据库的运行管理功能：数据库在建立、运用和维护时由数据库管理系统统一管理、统一控制，以保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。数据库的建立和维护功能：包括数据库初始数据的输入、转换功能，数据库的转储、恢复功能，数据库的重组织功能和性能监视、分析功能等。,（4）其他支持软件 包括各种应用开发支撑软件和各种宿主语言程序。（5）应用程序2.硬件部分（1）要有足够大的内存（2）有足够大的能直接存储的磁盘空间（3）CPU有一定的处理速度（4）要求系统有较高的通信能力3.人员 参与分析、设计、管理、维护和使用数据库中数据的人员也是数据库系统的重要组成部分。,（1）数据库管理员(DataBase Administrator，DBA)DBA是指管理、维护数据库系统的人员，起着联络数据库系统与用户的作用；大型数据库系统，一般配备专职DBA；微型计算机的数据库系统，一般由用户自己承担DBA的角色。（2）系统分析员 系统分析员负责应用系统的需求说明和规范说明。他们要和用户结合，确定系统的基本功能、数据库结构、应用程序的设计及软硬件配置，并组织整个系统的开发。,（3）应用程序员 应用程序员根据系统的功能需求负责设计和编写应用程序的程序模块，并参与对程序模块的测试。（4）用户 用户是指最终用户，一般可将其分为操作层、管理层和决策层。他们通过应用系统的用户接口使用数据库。,数据库系统具有以下的特点：（1）数据结构化：同一数据库中的数据文件是有联系的，且在整体上服从一定的结构形式。（2）数据共享：数据库中的数据不仅可为同一企业或组织内部的各个部门所共享，也可为不同单位、地域甚至不同国家的用户所共享。（3）数据独立：数据库系统力求减少这种依赖，实现数据的独立性。（4）冗余度可控：在数据库系统中实现共享后，不必要的重复将删除，但为了提高查询效率，有时也保留少量重复数据，其冗余度可由设计人员控制。,（5）数据统一控制：为保证多个用户能同时正确地使用同一个数据库，数据库系统提供以下数据控制功能：安全性控制：保证只有合法用户才能进行指定权限的操作，防止非法使用所造成的数据泄密和破坏。完整性控制：数据库系统提供必要措施来保证数据的正确性、有效性和相容性。并发控制：保证多个用户的操作不相互干扰。,1.1.3 数据模型,1.数据模型模型:对不能直接观察的事物进行形象的描述和模拟。换句话说，模型是对客观世界中复杂对象的抽象描述。数据模型（Data Model）:现实世界数据特征的抽象。在数据库中用数据模型来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。,数据模型应满足三方面的要求：一是能比较真实地模拟现实世界二是容易为人所理解三是便于在计算机上实现,概念模型实现模型,数据模型,1、概念模型是对客观事物及其联系的一种抽象描述，概念模型是现实世界到机器世界必然经过的中间层次。换言之，它表示数据的逻辑特性。最常见的概念模型是实体联系（ER）型。（1）实体 客观存在并相互区别的客观事物。比如一个人、一个设计、一个规划等等。（2）属性 事物的性质即表现特征在人脑中形成的认识称为属性。一个实体可由若干个属性来刻画。,(3)实体型、实体集和实体值 具有相同属性的实体必然具有共同的特征和性质，用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。同类型的实体的集合称为实体集。实体值是实体的具体实例。例如，对学生实体的描述：学生（学号，姓名，性别，出生年月）。全体学生就是一个实体集。（05001，张建国，男，1989.6）是实体集中的一个具体的学生或者是一个实体值。,（4）实体间的联系 实体间的对应关系，它反映客观事物之间的相互联系。实体间的联系分为种。实体间的联系：一对一的联系 简记为1:1。含义：如果实体A中的任一实体最多与实体B的一个实体相对应（相联系），反之，若实体B中的任一实体也最多与实体A中的一个实体相对应，则称A与B是一对一的关系。,例如，学校与校长是两个实体，如果要求一所学校只能有一个校长，一个校长也只能在一所学校任职，则学校与校长的联系即为一对一联系。,学校,联系,校长,1,1,1:1联系,一对多的联系 简记为1:N。其含义是如果实体集A中的一个实体与实体B中的多个实体相对应,反之,实体集B中的一个实体至多与实体集A中的一个实体相对应,则称实体A与实体B的联系是一对多的联系。例如，一个系可以有多个教师，而一个教师只能属于一个系，系与教师之间的联系即一对多的联系。,系,联系,教师,1,N,1:N联系,多对多的联系 简记为M:N。其含义是,如果实体集A中的一个实体与实体集B中的多个实体相对应,而实体集B中的一个实体也与是实体集A中的多个实体相对应,则称实体集A与实体集B的联系为多对多的联系。例如，一个学生可以选修多门课程，一门课程也可以由多个学生选修。因此，学生与课程之间存在着多对多联系。,学生,联系,课程,M,N,M:N联系,2.数据模型的分类数据模型是数据之间整体逻辑关系的反映。数据模型分为层次、网状和关系3种。,1、层次模型 用树状结构来表示各类实体与实体间的联系。,系,教研室,教师,学生会,特点：a.有且仅有一个结点无双亲（向上无联系），称为“根”；b.除根节点外，其他节点有且仅有一个双亲；c.各实体型由上而下是一对多联系。,2、网状模型节点的联系不受层次限制，任意两个节点间都可以发生联系。,特点：a.有一个以上结点无双亲；b.一个结点可以有多于一个的双亲c.实体间的联系为1:N,或M:N,合肥,巢湖,阜阳,滁州,六安,3、关系模型,在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。,元组,属性,关系,键、关键字,域（Domain）：属性的取值范围。分量：元组中的一个属性值。关系模式：对关系的描述，一般表示为：关系名（属性1，属性2，属性n）,关系模型中的二维表应该满足以下条件：a.表中的每一项数据不可再分，是最基本的单位；b.每一列的数据有相同的类型，叫做属性；c.列的顺序可以是任意的；d.每一行数据是一个个体诸多属性值的集合，叫做元组。一个表格中不允许有完全相同的行出现；e.行的顺序可以是任意的。,关系模型具有以下特点：a.数据结构简单，概念清楚，符合习惯；b.具有严格的理论基础；c.能直接反应客观事物间的3种联系；d.格式一律为表格框架，通过公共性属性可建立关系之间的联系。,关系运算 关系运算用到的运算符包括四类：集合运算符、专门的关系运算符、比较运算符和逻辑运算符。,传统的集合运算设有两个关系R和S，它们具有相同的结构。（1）并：R和S的并是由属于R或属于S的元组组成的集合，运算符为“”，记为RS。（2）交：R和S的交是由既属于R又属于S的元组组成的集合，运算符为“”，记为RS。（3）差：R和S的差是由属于R但不属于S的元组组成的集合，运算符为“”，记为RS。,专门的关系运算,设有两个关系R和S，它们具有相同的结构。（1）选择运算：选择运算是在关系中选择符合某些条件的元组。其中的条件是以逻辑表达式给出的，值为真的元组将被选取。是从行的角度进行的运算。如：找出所有女学生的元组，条件是性别”女”（2）投影运算：投影运算是在关系中选择某些属性列组成新的关系。是从列的角度进行的运算。（3）连接运算：选择和投影运算的操作对象只是一个关系，连接运算需要两个关系作为操作对象，将两个关系模式组合成一个新的关系模式，其属性是原有两个关系中的指定属性，元组是符合联接条件的元组。,最常用的连接运算有两种：等值连接（Equi Join）当连接条件中的关系运算符为”=”时，表示等值连接，即两个属性的值对应相等。自然连接（Natural Join）是一种特殊的等值连接，它要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组。并且在结果中把重复的属性列去掉。一般的连接操作是从行的角度进行运算，但自然连接还需要取消重复列，所以是同时从行和列的角度进行运算。,1.3.1 数据库设计步骤1.需求分析阶段2.概念设计阶段3.逻辑设计阶段4.物理设计阶段5.系统实施阶段6.运行和维护阶段,1.3 数据库设计基础,1.3.2 数据库设计过程1.系统分析2.系统设计3.系统实施及测试,
