第六章 数据库课件.ppt
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1、第6章 信息系统与数据库,6.1 计算机信息系统6.2 关系数据库系统6.3 信息系统开发与管理,什么是计算机信息系统,计算机信息系统(Computer_based Information System ,简称信息系统)是一类以提供信息服务为主要目的的数据密集型、人机交互的计算机应用系统。 4个主要技术特点:, 数据量大,一般需存放在外存中, 数据存储持久性, 数据资源使用共享性; 信息服务功能多样性 (管理,检索,分析,决策等).,计算机信息系统 的类型,从信息处理的深度来区分信息系统, 基本可分为3大类:,业务处理系统信息检索系统信息分析系统,管理业务系统辅助技术系统办公信息系统,面向操作
2、层次 面向管理层次,CAD,CAM,CAPP,决策支持系统(DSS)专家系统,数据管理的应用需求,一个应用实例 : 高校教学业务管理,学生信息(学号,姓名)教师信息(工号,姓名)教材信息(书号,教材名,.)课程信息(课程号,课程名.)教室信息(教室号,位置)选课信息(学生号,课程号).,大量数据,数据库(DB),.,各部门共享数据,按一定的结构组织,存储到计算机,数据管理的应用需求,数据库,数据库管理系统,应用程序1,应用程序2,应用程序K,.,用户,数据库系统中用户共享数据库资源,数据库系统的组成和特点,数据库系统(DBS)的组成:,数据库,设计,开发,管理DBS的人员和用户,利用DBS资源
3、开发的,解决管理和决策问题的各种应用程序.,对数据进行管理的软件系统 功能: 创建DB结构; 对DB中的数据操作; 对DB数据管理和控制,指按一定的数据模式组织并长期存放在外存上的,可共享的,面向部门全局应用的数据集合。,数据库系统的组成和特点,DBS中人员/数据和数据结构/相关软件之间的关系:,数据库系统的组成和特点,数据库系统的特点 数据结构化。 数据可共享数据独立于程序统一管理控制数据,DBMS管理控制数据功能:安全性,完整性.并发控制,恢复.,从全局分析和描述数据,适应多个用户、多种应用共享数据的需求。可减少数据冗佘,节省存储空间,保证数据的一致性.,数据面向全局应用,用数据模型描述数
4、据和数据之间的联系。,逻辑独立性:应用程序与DB的逻辑结构相互独立.物理独立性:应用程序与DB的存储结构相互独立.,数据模型,由于使用数据库的信息系统是一种计算机软件系统,而计算机是不可能直接处理现实世界中的事物的.所以必须通过以下过程来处理数据:,具体事物及其特征,概念化加工,计算机能够存储处理的数据,DB,计算机不可能直接处理现实世界中的事物,数据模型,概念结构是分析过程中的一个中间结果,它将现实世界中的客观对象和对象间的关联,经过识别,选择,分类等综合分析,形成“概念结构” (用实体-联系工具E-R图表示.)数据模型是直接面向计算机系统(即数据库)中数据的数据结构(包括逻辑结构和存储结构
5、)。 (用数据模型来描述数据结构.),数据模型,在常见的数据库系统中,根据实体集之间的不同结构,通常把数据模型分为层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型4种。 层次模型 网状模型 关系模型 面向对象模型,国内DBS普遍采用关系模型(95%以上),课程介绍关系模型.,关系数据模型,关系数据模型描述数据的逻辑结构3要素: 数据结构 数据完整性 数据的操作,关系模型的数据结构,为什么当今大多数DBMS都支持关系数据模型?,当今大多数DBMS都支持关系数据模型,关系数据模型建立在严 格的数学理论基础上: 集合论的“关系概念”,概念清晰,简洁,用统一的结构表示数据对象和它们之间的联系.,关系模型的数
6、据结构,关系数据模型的基本结构是关系。 在用户观点下,关系数据模型中数据的逻辑结构是一张二维表(Table),它由表名、行和列组成。 表的每一行称为一个元组(Tuple), 每一列称为一个属性(Attribute)。 例如,例表1.学生登记表(S):,关系模型的数据结构,例表2 .课程开设表 (C):,关系模型的数据结构,例表3. 学生选课成绩表 (SC):,关系数据模型(结构),学生登记表(S),课程开设表(C)与学生选课成绩表之间的联系:,关系数据模型(结构),数据库中数据的逻辑结构(二维表)纵观示意图:,存储模式,关系数据模型(结构),关系数据模式:,数据的关系模型结构就是二维表结构,3
7、张二维表分别是数据对象“学生(S)”、“课程开设(C)”和其联系“学生选课成绩(SC)”的反映,这种用关系数据模型对一个具体单位中客观对象及其联系的结构描述,称为关系数据模式(简称:关系模式),关系数据模型(结构),关系模式的描述形式: 其中:R为关系模式名,即二维表名。 Ai(1in)是二维表中的列名。,或者: R =(A1,A2,Ai,An),R(A1,A2,Ai,An),关系数据模型(结构),上述数据对象(S和C)以及数据对象之间的联系(SC)表示成关系模式分别为:,S (SNO,SNAME,DEPART,SEX,BDATE,HEIGHT) C (CNO,CNAME,LHOUR,SEME
8、STER) SC(SNO,CNO,GRADE),关系数据模型(结构),这3个关系模式也可以用汉字定义为:,学生 (学号,姓名,系别,性别,出生日期,身高) 课程 ( 课程号,课程名,学时,开课时间) 选课成绩 (学号,课程号,成绩),关系数据模型(结构),关系模式(即二维表)主键: 能够唯一标识二维表中指定元组的属性或者属性组(这组属性的任何真子集无此性质),称为该二维表的候选键. 如果一个关系模式有多个候选键存在,则可从中选一个最常用的作为该关系模式主键,简称主键.,候选键: (学号) (姓名,出生年月)主键:(学号),关系数据模型(结构),例如:学生登记表中的学生有下列属性(列):学号,姓
9、名,系别,出生年月等,则学号可作为候选键,用它来标识一个学生。因学生可能有重名,因而姓名不能作为候选键;但若学生的出生年月不同,则也可用属性组(姓名,出生年月)作为候选键,必须再从这两个候选键中选其一(如学号)作为学生登记表的主键。,关系数据模型(结构),基本术语的对照:关系模型中的术语来自关系数学,与程序员和用户的习惯说法是相对应的.,关系模型的存储结构 在关系数据模型中,数据对象和数据对象之间的联系都用二维表来表示。在支持关系模型的数据库物理组织(即存储结构)中,二维表以文件形式存储。在大多数数据库中,二维表与操作系统中的文件相对应。,关系数据模型(结构),DB,文件,文件,文件,关系数据
10、模型(结构),关系数据模型是1970年由(美)E.F.Codd首次提出的。关系数据库得以迅速发展和普遍应用,主要得力于关系数据模型所具有的下列特点: 关系模型建立在严格的数学理论基础上 关系数据模型的概念单一 对二维表的操作是“非过程性”,集合论的关系概念,数据对象和联系都是二维表。对二维表的操作结果也是二维表。,存取路径对用户透明,简化了程序员的编程工作;数据独立性和安全性好,E.F.Codd-关系数据库之父亲,关系数据模型(结构),特别提示: 严格地说明,关系是一种规范化二维表中行的集合。在关系数据模型中,对每个关系还作了如下限制:每一个列对应一个域,列名不能相同。 关系中所有的列是原子数
11、据。 (原子数据是不可再分的) 关系中不允许出现相同的行。 (即不能出现重复的行) 关系是行的集合,行的次序可以交换。 (按集合的性质) 行中列的顺序可以任意交换。(按集合的性质,但使用按定义顺序),关系数据模型(结构),特别提示: 数据模型和模式是有区别的。数据模型:用一组概念和定义描述数据的手段数据模式:用某种数据模型对具体情况下相关数据结构的描述。 具体地说,关系模式是以关系数据模型为基础,综合考虑了用户的需求,并将这些需求抽象而得到的逻辑结构。因而不应将关系数据模型和关系模式相混淆, ( 正象不应把高级语言和用高级语言编写的程序模块混为一谈一样,应注意它们在概念上的差异 ),关系数据模
12、型(结构),特别提示: 关系模式:反映了二维表的静态结构,是相对稳定的。关系:是关系模式在某一时刻的状态,它反映二维表的内容,由于对关系的操作不断更新着二维表中的数据,因此关系是随时间动态变化的。但在一般表述中,人们常常将关系模式和关系都称为关系,实际上对此二者应加以科学的区分。,关系数据模型(完整性),实体完整性约束关系模型的完整性约束 引用完整性约束 用户定义完整性约束,关系数据模型(操作),在关系数据库中,通常可以定义一些操作来通过已知的关系(二维表)创建新的关系(二维表)。最常用的关系操作有 并 插入 交 更新 差 删除 笛卡尔积 选择 除 连接 投影,专门的关系操作,传统集合的关系操
13、作,关系数据模型(操作),举例用例(5张二维表):,SC1:60-80分成绩表,SC2:70-100分成绩表,关系数据模型 (传统集合的关系操作),并:,关系数据模型 (传统集合的关系操作),交:,关系数据模型 (传统集合的关系操作),差:,结果关系包括那些在SC1表中而不在SC2表中的成绩信息,关系数据模型 (专门的关系操作),插入: 例如:在课程开设表(C)中插入一个新的课程信息 (CW101,论文写作,30,春)。,关系数据模型 (专门的关系操作),删除:例如:从课程表(C)中删除课程CC112。,关系数据模型 (专门的关系操作),更改: 例如:课程开设表(C)中的课程ME234元组的L
14、HOUR值由“40”改为“30”,SEMESTER值由“秋”改为“春”。,关系数据模型 (专门的关系操作),选择: 例如:从学生登记表(S)中,选出性别为“男”的学生元组,组成一个新关系“男学生登记表”。,关系数据模型 (专门的关系操作),投影: 例如:需要了解学生选课情况而不关心其成绩时,可对学生选课成绩表(SC)进行相关的投影操作.,其结果的每个元组仅包括学(SNO) 课程号(CNO) 两个属性,关系数据模型 (专门的关系操作),连接:例如:学生登记表(S)和学生选课成绩表(SC)的连接,生成一个信息更全面的关系.,对于已选课程的学生而言,结果关系包含SC表原来的信息,并增加了该学生选修课
15、程号(CNO)和成绩(GRADE)。,关系数据库语言SQL,关系数据库语言SQL特点 是一种“非过程语言” 体现关系模型在结构,完整性和操作方面的特征 有命令和嵌入程序两种使用方式 功能齐全,简洁易学,使用方便 为主流DBMS产品所支持,用户只要指出“做什么”,而“如何做”的过程由DBMS完成.,命令式:直接用语句操作嵌入式:将语句嵌入程序,ORACLE,MS-SQL Server,Sybase DB2,(Access,VFP有接口),关系数据库语言SQL,关系数据库语言SQL 3级体系结构,用户看到的关系模式主要是视图,系统的全局关系模式是基本表,系统的存储结构是文件,关系数据库语言SQL,
16、SQL数据定义语言DDL作为建立数据库最重要的一步,根据关系模式定义所需的基本表,SQL语句表示为:其中: 表示可含有该子句,也可为空.基本表名字.每个基本表可以由一个或多个列组成。定义基本表时要指明每个列的类型和长度,同时还可 以定义与该表有关的完整性约束条件,,CREATE TABLE (列名数据类型完整性约束条件,),关系数据库语言SQL,DDL例: 按照关系模式S,定义学生基本表的SQL语句:,执行语句后,在数据库建立一个学生表S的结构,CREATE TABLE S (SNO CHAR(4) , (类型为定长字符串) SNAME VARCHAR(8)(类型为变长字符串,串长为8) DE
17、PART VARCHAR(12), SEX CHAR(2) BDATE DATE, (类型为日期型) HEIGHT DEC(5,2), (类型为5位十进制数,小数点后2位) PRIMARY KEY(SNO);(指明SNO为S的主键),关系数据库语言SQL,SQL的数据查询查询是数据库的核心操作。SQL提供SELECT语句,具有灵活的使用方式和极强查询的功能。关系操作中最常用的是“投影、选择和连接”,都体现在SELECT语句中: SELECT A1,A2,An FROM R1,R2,Rm WHERE F SELECT语句语义为:将FROM子句所指出的R(基本表或视图)进行连接,从中选取满足WHE
18、RE子句中条件F的行(元组),最后根据SELECT子句给出的A(列名)将查询结果表输出。,指出目标表的列名,相应于“投影”,指出基本表或视图,相应于“连接”,F为“选择”操作的条件,关系数据库语言SQL,单表查询 从指定的一个表中找出符合条件的元组. 例如,查询所有男学生名的情况.,SELECT * FROM S WHERE SEX男;,关系数据库语言SQL,连接查询 一个查询同时涉及两个以上的表,称连接查询。是关系数据库中最主要的查询。例如,查询每个男学生及其选修课程的情况。要求列出学生名,系别,选修课程名及成绩。SELECT SNANE,DEPART,CNAME,GRADE FROM S,
19、C,SC WHERE S.SNOSC.SNO AND SC.CNOC.CNO AND S.SEX男;,查询涉及S、C和SC三个表,S和SC表通过SNO作连接,C和SC表通过CNO来实现连接,关系数据库语言SQL,SQL的数据更新SQL提供了插入数据、更改数据和删除数据的3类语句。 (1) 插入语句 插入语句INSERT可将一个记录插入到指定的表中:例如,将一个新的课程记录插入到课程开设表C中:,INSERT INTO (,) VALUES(,),INSERT INTO S(CNO,CNAME,LHOUR,SEMESTER) VALUES(CW101,论文写作,30,春),关系数据库语言SQL,
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