数据库中的基本概念.ppt
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1、SQL SERVER实用教程,(第3版),第1章 数据库的基本概念,1.1 数据库基本概念,1.2 数据库设计,1.3 数据库应用系统,1.4 SQL Server 2005环境,1.1 数据库基本概念,1.1.1 数据库与数据库管理系统1数据库数据库(DB)是存放数据的仓库,只不过这些数据存在一定的关联,并按一定的格式存放在计算机上。从广义上讲,数据不仅包含数字,还包括了文本、图像、音频、视频等。例如,把一个学校的学生、课程、学生成绩等数据有序地组织并存放在计算机内,就可以构成一个数据库。因此,数据库是由一些持久的相互关联数据的集合组成,并以一定的组织形式存放在计算机的存储介质中。2数据库管
2、理系统数据库管理系统(DBMS)是管理数据库的系统,它按一定的数据模型组织数据。DBMS应提供如下功能:(1)数据定义功能:可定义数据库中的数据对象。(2)数据操纵功能:可对数据库表进行基本操作,如插入、删除、修改、查询等。(3)数据的完整性检查功能:保证用户输入的数据应满足相应的约束条件。(4)数据库的安全保护功能:保证只有赋予权限的用户才能访问数据库中的数据。(5)数据库的并发控制功能:使多个应用程序可在同一时刻并发地访问数据库的数据。,1.1.1 数据库与数据库管理系统,(6)数据库系统的故障恢复功能:使数据库运行出现故障时进行数据库恢复,以保证数据库可靠运行。(7)在网络环境下访问数据
3、库的功能。(8)方便、有效地存取数据库信息的接口和工具。编程人员通过程序开发工具与数据库的接口编写数据库应用程序。数据库系统管理员(DBA,DataBase Administrator)通过提供的工具对数据库进行管理。数据、数据库、数据库管理系统与操作数据库的应用程序,加上支撑它们的硬件平台、软件平台和与数据库有关的人员一起构成了一个完整的数据库系统。如图1.1所示描述了数据库系统的构成。,1.1.2 关系模型,(1)层次模型:以树形层次结构组织数据。如图1.2所示为某学校按层次模型组织的数据示例。,图1.2 按层次模型组织的数据示例,1.1.2 关系模型,(2)网状模型:每一个数据用一个节点
4、表示,每个节点与其他节点都有联系,这样数据库中的所有数据节点就构成了一个复杂的网络。如图1.3所示为按网状模型组织的数据示例。,图1.3 按网状模型组织的数据示例,(3)关系模型:以二维表格(关系表)的形式组织数据库中的数据。,1.1.2 关系模型,例如,学生成绩管理系统所涉及的“学生”、“课程”和“成绩”三个表中,“学生”表涉及的主要信息有:学号、姓名、性别、出生时间、专业、总学分、备注;“课程”表涉及的主要信息有:课程号、课程名、开课学期、学时和学分;“成绩”表涉及的主要信息有:学号、课程号和成绩。如表1.1、表1.2和表1.3所示分别描述了学生成绩管理系统中“学生”、“课程”和“成绩”三
5、个表的部分数据。,表1.1“学生”表,1.1.2 关系模型,表1.3“成绩”表,表1.2“课程”表,home,1.2 数据库设计,1.2.1 概念结构设计如果用矩形框表示实体集,用带半圆的矩形框表示属性,用线段连接实体集与属性,当一个属性或属性组合指定为主码时,在实体集与属性的连接线上标记一斜线,则可以用如图1.4所示形式描述学生成绩管理系统中的实体集及每个实体集涉及的属性。,图1.4“学生”和“课程”实体集属性的描述,1.2.1 概念结构设计,两个实体集A和B之间的联系可能是以下三种情况之一:1一对一的联系(11)A中的一个实体至多与B中的一个实体相联系,B中的一个实体也至多与A中的一个实体
6、相联系。例如,“班级”与“正班长”这两个实体集之间的联系是一对一的联系,因为一个班只有一个正班长,反过来,一个正班长只属于一个班。“班级”与“正班长”两个实体集的E-R模型如图1.5所示。,图1.5“班级”与“正班长”实体集E-R模型,1.2.1 概念结构设计,2一对多的联系(1n)A中的一个实体可以与B中的多个实体相联系,而B中的一个实体至多与A中的一个实体相联系。例如,“班级”与“学生”这两个实体集之间的联系是一对多的联系,因为一个班可有若干学生,反过来,一个学生只能属于一个班。“班级”与“学生”两个实体集的E-R模型如图1.6所示。,图1.6“学生”与“班级”两个实体集的E-R模型,1.
7、2.1 概念结构设计,3多对多的联系(mn)A中的一个实体可以与B中的多个实体相联系,而B中的一个实体也可与A中的多个实体相联系。例如,“学生”与“课程”这两个实体集之间的联系是多对多的联系,因为一个学生可选多门课程,反过来,一门课程可被多个学生选修。“学生”与“课程”两个实体集的E-R模型如图1.7所示。,图1.7“学生”与“课程”实体集间的E-R模型,1.2.2 逻辑结构设计,1(11)联系的E-R图到关系模式的转换对于(11)的联系,既可单独对应一个关系模式,也可以不单独对应一个关系模式。(1)联系单独对应一个关系模式,则由联系属性、参与联系的各实体集的主码属性构成关系模式,其主码可选参
8、与联系的实体集的任一方的主码。例如,考虑图1.5描述的“班级(BJB)”与“正班长(BZB)”实体集通过属于(SYB)联系E-R模型可设计如下关系模式(下横线表示该字段为主码):BJB(班级编号,院系,专业,人数)BZB(学号,姓名)SYB(学号,班级编号)(2)联系不单独对应一个关系模式,联系的属性及一方的主码加入另一方实体集对应的关系模式中。例如,考虑图1.5描述的“班级(BJB)”与“正班长(BZB)”实体集通过属于(SYB)联系E-R模型可设计如下关系模式:BJB(班级编号,院系,专业,人数)BZB(学号,姓名,班级编号)或者:BJB(班级编号,院系,专业,人数,学号)BZB(学号,姓
9、名),1.2.2 逻辑结构设计,2(1n)联系的E-R图到关系模式的转换对于(1n)的联系,既可单独对应一个关系模式,也可以不单独对应一个关系模式。(1)联系单独对应一个关系模式,则由联系的属性、参与联系的各实体集的主码属性构成关系模式,n端的主码作为该关系模式的主码。例如,考虑图1.6描述的“班级(BJB)”与“学生(XSB)”实体集E-R模型可设计如下关系模式:BJB(班级编号,院系,专业,人数)XSB(学号,姓名,性别,出生时间,专业,总学分,备注)SYB(学号,班级编号)(2)联系不单独对应一个关系模式,则将联系的属性及1端的主码加入n端实体集对应的关系模式中,主码仍为n端的主码。例如
10、,图1.6“班级(BJB)”与“学生(XSB)”实体集E-R模型可设计如下关系模式:BJB(班级编号,院系,专业,人数)XSB(学号,姓名,性别,出生时间,专业,总学分,备注,班级编号),1.2.2 逻辑结构设计,3(mn)联系的E-R图到关系模式的转换对于(mn)的联系,单独对应一个关系模式,该关系模式包括联系的属性、参与联系的各实体集的主码属性,该关系模式的主码由各实体集的主码属性共同组成。例如,图1.7描述的“学生(XSB)”与“课程(KCB)”实体集之间的联系可设计如下关系模式:XSB(学号,姓名,性别,出生时间,专业,总学分,备注)KCB(课程号,课程名称,开课学期,学时,学分)CJ
11、B(学号,课程号,成绩)关系模式CJB的主码是由“学号”和“课程号”两个属性组合起来构成的一个主码,一个关系模式只能有一个主码。至此,已介绍了根据E-R图设计关系模式的方法,通常将这一设计过程称为逻辑结构设计。在设计好一个项目的关系模式后,就可以在数据库管理系统环境下,创建数据库、关系表及其他数据库对象,输入相应数据,并根据需要对数据库中的数据进行各种操作。,1.2.3 数据库物理设计,数据的物理模型即指数据的存储结构,如对数据库物理文件、索引文件的组织方式、文件的存取路径、内存的管理等。物理模型对用户是不可见的,它不仅与数据库管理系统有关,还和操作系统甚至硬件有关。,home,1.3 数据库
12、应用系统,1.3.1 数据库的连接方式1ODBC数据库接口ODBC即开放式数据库互连(Open DataBase Connectivity),是微软公司推出的一种实现应用程序和关系数据库之间通信的接口标准。符合标准的数据库就可以通过SQL语言编写的命令对数据库进行操作,但只针对关系数据库。目前所有的关系数据库都符合该标准(如SQL Server、Oracle、Access、Excel等)。ODBC本质上是一组数据库访问API(应用程序编程接口),它由一组函数调用组成,核心是SQL语句,其结构如图1.8所示。,图1.8 ODBC数据库接口,1.3.1 数据库的连接方式,2OLE DB数据库接口O
13、LE DB标准的核心内容就是提供一种相同的访问接口,使得数据的使用者(应用程序)可以使用同样的方法访问各种数据,而不用考虑数据的具体存储地点、格式或类型,其结构图如图1.9所示。,图1.9 OLE DB数据库接口,1.3.1 数据库的连接方式,3ADO数据库接口如图1.10所示展示了应用程序通过ADO访问SQL Server数据库接口。从图中可看出,使用ADO访问SQL Server数据库有两种途径:一种是通过ODBC驱动程序,另一种是通过SQL Server专用的OLE DB Provider,后者有更高的访问效率。,图1.10 ADO访问SQL Server的接口,1.3.1 数据库的连接
14、方式,4ADO.NET数据库接口ASP.NET使用ADO.NET数据模型。该模型从ADO发展而来,但它不只是对ADO的改进,而是采用了一种全新的技术。主要表现在以下几个方面:(1)ADO.NET不是采用ActiveX技术,而是与.NET框架紧密结合的产物。(2)ADO.NET包含对XML标准的完全支持,这对于跨平台交换数据具有重要的意义。(3)ADO.NET既能在与数据源连接的环境下工作,又能在断开与数据源连接的条件下工作。特别是后者,非常适合于网络应用的需要。因为在网络环境下,保持与数据源连接不符合网站的要求,不仅效率低,付出的代价高,而且常常会引发由于多个用户同时访问时带来的冲突。因此AD
15、O.NET系统集中主要精力用于解决在断开与数据源连接的条件下数据处理的问题。,1.3.1 数据库的连接方式,ADO.NET提供了面向对象的数据库视图,并且在ADO.NET对象中封装了许多数据库属性和关系。最重要的是,ADO.NET 通过很多方式封装和隐藏了很多数据库访问的细节。可以完全不知道对象在与ADO.NET 对象交互,也不用担心数据移动到另外一个数据库或者从另一个数据库获得数据的细节问题。如图1.11所示显示了ADO.NET架构总览。,图1.11 通过ADO.NET访问数据库的接口模型,1.3.1 数据库的连接方式,5JDBC数据库接口在JDBCAPI中有两层接口:应用程序层和驱动程序层
16、,前者使开发人员可以通过SQL调用数据库和取得结果,后者处理与具体数据库驱动程序相关的所有通信。使用JDBC接口对数据库操作有如下优点:(1)JDBC API与ODBC十分相似,有利于用户理解。(2)使编程人员从复杂的驱动器调用命令和函数中解脱出来,而致力于应用程序功能的实现。(3)JDBC支持不同的关系数据库,增强了程序的可移植性。使用JDBC的主要缺点:访问数据记录的速度会受到一定影响;此外,由于JDBC结构中包含了不同厂家的产品,这给数据源的更改带来了较大麻烦。6数据库连接池技术对于网络环境下的数据库应用,由于用户众多,使用传统的JDBC方式进行数据库连接,系统资源开销过大成为制约大型企
17、业级应用效率的瓶颈。采用数据库连接池技术对数据库连接进行管理,可以大大提高系统的效率和稳定性。,1.3.2 客户/服务器(C/S)模式应用系统,对于一般的数据库应用系统,除了数据库管理系统外,需要设计适合普通人员操作数据库的界面。目前,流行的开发数据库界面的工具主要包括Visual BASIC、Visual C+、Visual FoxPro、Delphi、PowerBuilder等。数据库应用程序与数据库、数据库管理系统之间的关系如图1.12所示。,图1.12 数据库应用程序与数据库、数据库管理系统之间的关系,1.3.2 客户/服务器(C/S)模式应用系统,应用程序和数据库管理系统可以运行在同
18、一台计算机上(单机方式),也可以运行在网络方式下。在网络方式下,数据库管理系统在网络上的一台主机上运行,应用程序可以在网络上的多台主机上运行,即一对多的方式。例如,用Visual BASIC开发的客户/服务器(C/S)模式的学生成绩管理系统学生信息输入界面如图1.13所示。,图1.13 C/S模式的学生成绩管理系统界面,1.3.3 三层客户/服务器(B/S)模式应用系统,基于Web的数据库应用采用三层客户/服务器模式,也称B/S结构。第一层为浏览器,第二层为Web服务器,第三层为数据库服务器。浏览器是用户输入数据和显示结果的交互界面,用户在浏览器表单中输入数据,然后将表单中的数据提交并发送到W
19、eb服务器;Web服务器应用程序接受并处理用户的数据,通过数据库服务器,从数据库中查询需要的数据(或把数据录入数据库)返回给Web服务器;Web服务器再把返回的结果插入HTML页面,传送到客户端,在浏览器中显示出来。如图1.14所示。,图1.14 三层客户/服务器结构,1.3.3 三层客户/服务器(B/S)模式应用系统,例如,用ASP.NET开发的三层客户/服务器(B/S)模式的学生成绩管理系统学生信息更新页面如图1.15所示。,图1.15 B/S模式的学生成绩管理系统页面,home,1.4 SQL Server 2005环境,1.4.1 SQL Server 2005的安装1检查计算机的软件
20、、硬件配置为了正确安装和运行SQL Server 2005,计算机必须满足以下配置:(1)硬件:处理器:需要 Pentium 兼容处理器或更高速度的处理器,600 MHz以上。内存:512 MB以上,建议1 GB或更大。硬盘:750MB的安装空间以及必要的数据预留空间。安装的组件对硬盘空间的实际要求取决于用户的系统配置和用户选择安装的应用程序与功能。表1.4显示了SQL Server 2005各组件对磁盘空间的要求。,1.4.1 SQL Server 2005的安装,(2)软件:操作系统要求(32位):表1.5显示了不同的操作系统是否可以运行SQL Server 2005服务器软件的各个32位
21、版本。,1.4.1 SQL Server 2005的安装,网络软件要求:由于Windows 2003、Windows XP和Windows 2000都具有内置网络软件,所以用户无须进行额外的配置。Internet组件要求:SQL Server 2005的32位版本和64位版本的Internet要求是相同的。表1.6列出了SQL Server 2005的Internet要求。,1.4.1 SQL Server 2005的安装,2SQL Server 2005的安装在安装SQL Server 2005前,系统可能需要安装IIS,安装的方法如下:插入Windows XP安装光盘打开“控制面板”双击“
22、添加/删除程序”在添加或删除程序窗口左边单击“添加/删除Windows组件”在Windows组建向导界面中的“Internet信息服务(IIS)”前面打勾,单击“下一步”按钮安装成功。IIS安装完成后就可以进行SQL Server 2005的安装了。SQL Server 2005设计了5个不同的版本:企业版、标准版、开发版、工作组版和精简版,用户可以根据不同的需求选择合适的版本进行安装。这里以Windows XP Professional Edition SP2操作系统作为工作平台(其他操作系统与本书介绍的内容差别不大),SQL Server 2005简体中文开发版(其他版本类似)的安装步骤如
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- 数据库 中的 基本概念
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