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1、数据库技术及应用,数据库技术及应用,课程简介,本课程是一门面向全校各专业开设的必修基础教学课程，共48学时，其中实验16学时，讲授32学时。 本课程采用平时考核实验考核结课上机题库考试的课程考核方式,Chap1 数据库基础知识,本章内容,数据库系统的组成 关系模型理论 数据完整性规则 模式的规范化,1.1 数据库系统的组成,1.1.1 什么是数据库 1.2.1 实体、属性与联系,1.1.1 什么是数据库,保存在磁盘等外存介质上的数据集合 能被各类用户所共享 数据冗余低、数据之间有紧密联系 可通过数据库管理系统进行访问 在Access数据库系统中，数据以二维表的形式保存。,“表”,1.1.2 数
2、据库系统（DBS）的组成,数据库（DB）、数据库管理系统（DBMS）、数据库应用,1.2 关系模型理论,1.2.1 实体、属性与联系 1.2.2 三种数据模型 1.2.3 表的特点,1.2.1 实体、属性与联系,1. 实体、属性 实体(entity)：客观世界的万事万物 -人、抽象的概念（天津市） 属性(attribute)：实体的特征(外在表现) -姓名、性别、身高 实体集(entity set)：同一类实体属性的集合 在数据库应用中，实体集以数据表的形式呈现。 如学生实体集,1.2.1 实体、属性与联系,2. 联系 实体集（数据表）之间是有联系的 公共属性是联系两个实体集的纽带,又如：学生
3、学籍表和成绩中的学号！,3. 实体的联系方式 一对多、多对多、一对一(较少见) 一对一,1.2.1 实体、属性与联系,系办表,系表,一个系只有一个系办公室,一个系办公室为一个系所有!更多是将两个表合成一个表,一对多,是关系型数据库系统中最基本的联系形式,学生表,一对多,班级表,一个班级有多名学生，但每名学生只能属于一个班级！,多对多,多对多联系形式无法直接表达，必须通过第3个实体,学生表,多对多,课程表,一名学生可以修读多门课程,一门课程有多名学生修读！,成绩表,数据模型反映的是事物本身的数据和相关事物之间的联系！ 层次模型：上一层实体与下一层实体间的联系形式为一对多（倒挂树形结构 ） 网状模
4、型：结构过于复杂，难以实现数据结构的独立 关系模型：数据库中的数据以二维表格的形式存在 基于关系数据模型的数据库系统称关系数据库系统，如Access、SQL Server、FoxPro、Oracle等 。,1.2.2 三种数据模型,1.2.3 表的特点,表由行(记录)、列(字段 )组成 每列有一个字段名，每个字段只有一个值 行的上下顺序、列的左右顺序任意 任意两行记录的内容不应完全相同 重复记录 字段的取值范围称为域。同一字段的域相同，不同字段的域也有可能相同。 性别,1.3 数据完整性规则,1.3.1 主键 1.3.2 实体完整性规则 1.3.3 参照完整性规则 1.3.5 域完整性规则 1
5、.3.4 冗余的弊端,用于实现对数据的约束，决定字段的取值范围！,3类数据完整性规则,1.3.1 主键,主键用以保证表中每个记录互不相同 一个表只能有一个主键 主键可以是一个字段，也可以由若干个字段组合而成。,2009年毕业生中有6名张磊同学,1.3.2 实体完整性规则,实体完整性规则规定：一个表的主键不能重复取值，也不能为空。 如学号,不能重复也不能为空,否则无法给出成绩. 一个表只能有一个主键，主键可以是一个字段，也可以由若干个字段组成。,主键：“职工号”,主键：“职工号工地编号”,Access中主键字段标示有钥匙图案,1.3.3 参照完整性规则,外键：“一对多”关系中，“一”表的主键字段
6、必然会出现在“多”表中，成为联系两个表的纽带；“多”表中出现的这个字段被称为外键；“一”表称为该外键的参照表。 参照完整性规则规定： 不能设置一表中没有的外键值。 数据冗余降至最低,一对多,“多”表中的外键值或者为空，或者是“一”表中主键的有效值；外键值可以重复。,说明（P7）：,关系型数据库管理系统支持数据的级联： 级联更新：当“一”表主键值更新时，对应“多”表中外键字段的所有值将自动更新。 如D02改为D05 级联删除：如果删除“一”表中某个记录，则与该记录主键字段值相同的外键字段值所在的所有记录也将自动删除。,1.3.5 域完整性规则,域完整性规则是用户自定义规则 作用：将某些字段的值限
7、制在合理的范围内，超出限定范围的数据(非法数据)不允许进入数据库(系统将报警) 典型的例子：性别(男或女）、成绩（0100）,1.3.4 冗余的弊端,冗余： 数据在同一表或不同表中重复出现，称为冗余。 弊端： 浪费空间 数据异常 数据不一致 插入异常,1.4 模式的规范化,1.4.1 第一范式 1.4.2 第二范式 1.4.3 第三范式,1.4.1 第一范式,表中任意字段的值必须是不可分的，即每个记录的每个字段只能包含一个数据。,1.4.2 第二范式,指表中所有非主键字段完全依赖于主键字段,“名称、位置、造价”字段与职工号无关，不依赖于主键“职工号工地编号” ，所以不满足第二范式。,该表的主键
8、:,职工号+工地编号,冗余字段是:,名称、位置、造价,依赖的主键是:,工地编号,解决办法:,解决方法：,非主键字段(工作量)依赖主键“职工号工地编号”,非主键字段依赖主键 “工地编号”,1.4.3 第三范式,第三范式：满足第二范式的前提下，一个表的所有非主键字段均不传递依赖于主键 传递依赖：设表中有A(主键)、B、C三个字段，若B依赖于A，而C依赖于B，称字段C传递依赖于主键字段A,实例:,解决方法: 分解成2个表,附加内容:,参考资料：数据库技术及应用Access 李雁翎 编著 高等教育出版社,数据库设计,数据库设计是指设计数据库管理系统 数据库设计的步骤 需求分析阶段 通过调查，信息收集，
9、获取用户对数据库的要求。 概念结构设计阶段 把需求分析结果抽象为反应用户需求和信息处理需求的概念模型。 逻辑结构设计阶段 把概念模型转换成数据库管理系统支持的模型。 物理结构设计阶段 设计数据库的结构，包括存储结构和存储方法。 实施阶段 编程实现 使用与维护阶段 后期的调试与修改,概念结构设计,概念模型中数据的结构用 “实体-联系”图（E-R图）表示，图中有3个主要的元素，即实体集、属性和联系，它们分别用“矩形”、“椭圆形”、“菱形”框表示。,员工,部门,采购,商品,各实体集图,“员工”实体集属性图,拥有,员工,实体集之间的实体联系图,联系,编号,姓名,岗位,级别,集合运算,传统的集合运算包含
10、交、并、差 等.,1) 关系并运算 设有两个关系R和关系S具有相同的关系模式，将关系R和关系S的所有元组合并，再删去重复的元组，组成一个新的关系，称为R与S的并，记为RS。,RS,R,S,2) 关系差运算 设有两个关系R和关系S具有相同的关系模式，求属于关系R但不属于关系S的元组组成的集合。即只考虑关系R，不考虑关系S，在关系R中删去与关系S中相同的元组，组成一个新的关系，称为R与S的差，记为R-S。,R-S,R,S,3) 关系交运算 关系R和关系S的交是由属于R又属于S的元组组成的集合，即在关系R和关系S两个关系中取相同的元组，组成一个新关系，称为R与S的交，记为RS。,RS,R,S,专门的
11、关系运算包括选择、投影、连接等，这些运算可以实现数据库中的查询操作。 1)选择运算 从关系中找出满足给定条件的元组的操作称为选择运算。 （查询特定的记录）,关系运算,2)投影运算,从关系中选取指定的若干属性组成一个新的关系的操作称为投影运算。,3)连接运算 连接运算是选取两个指定关系中属性间满足一定条件的元组，拼接成一个新的关系。生成的新关系中包含满足连接条件的元组。,练习：,1.用二维表来表示实体及实体之间联系的数据模型是_。 A：实体-联系模型 B：层次模型 C：网状模型 D：关系模型 答案：D,2.下列关系运算中，能使经运算后得到的新关系中元组个数少于原来关系中元组个数的是_。 A：并
12、B：连接 C：选择 D：投影 答案：C,3.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 答案：C,提示：数据的物理结构是指数据在计算机内的实际存储形式. 数据的逻辑结构是数据元素之间的逻辑关系,4. 假设数据库中表A与表B建立了“一对多“关系，表B为“多“的一方，则下述说法中正确的是_。 A：表A中的一个记录能与表B中的多个记录匹配 B：表B中的一个记录能与表A中的多个记录匹配 C：表A中的一个字段能与表B中的多个字段匹配 D：表B中的一个字段能与表A中的多个字段匹配 答案：A,5.数据类型是_。 A：字段的另一种说法 B：决定字段能包含哪类数据的设置 C：一类数据库应用程序 D：一类用来描述Access表向导允许从中选择的字段名称 答案：B,6.关系型数据库管理系统中所谓的关系是指_。 A：各条记录中的数据彼此有一定的关系 B：一个数据库文件与另一个数据库文件之间有一定的关系 C：数据模型符合满足一定条件的二维表格式 D：数据库中各个字段之间彼此有一定的关系 答案：C,