数据库系统原理.pptx
《数据库系统原理.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数据库系统原理.pptx(239页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、课程说明数据库系统原理课程学习目标:数据库是计算机科学的一个重要研究领域,是专门研究数据处理、数据管理和数据分析的技术,从20世纪60年代末开始,经过40多年的发展,已成为计算机软件学科的一个重要分支。数据库系统原理课程的主要目的:使同学们了解数据库的基本原理,掌握数据库技术的基本方法和应用技术,能够有效的使用现有的数据库管理系统,掌握数据库结构的设计和数据库应用系统的开发方式,同时能够利用前端开发工具完成企业管理信息系统的开发。第1页/共239页数据库系统原理课程地位图示B/S结构C/S结构浏览器端:HTML/CSS/JavaScript/VBScript服务器端:ASP(.NET)/PHP
2、/JSPC/S结构:VB/VC/VC#/Delphi/Java/.NET系列数据库支持:SQL Server/Oracle/Sybase/MySQL/Informix/Access两大语法体系:Basic系:VB/VBScript/VBAC系:Java/JavaScript/C+/C#第2页/共239页参考教材介绍自学教材数据库系统原理,全国高等教育自学考试指导委员会组编,丁宝康主编,经济科学出版社2007年版。本教材共分为9章,详细介绍了数据库系统的基本原理、方法和应用技术。内容包括:数据库系统基本概念(第一章)、数据库的设计和ER模型(第二章)、关系模式设计理论(第三章)、关系运算(第四章
3、)、SQL语言(第五章)、数据库管理(第六章)、SQL Server2000简介及应用(第七章)、简介及应用(第八章)、数据库的技术的发展(第九章)。1-5章为学习重点,6-7章各学校根据各自情况可选择教学。第3页/共239页第一章数据库基础知识学习目的与要求:本章属于基础知识,主要是对一些概念的理解和记忆。没有难点,相对的重点是数据模型的四个层次,数据库管理系统的功能,数据库系统的全局结构。第4页/共239页考核知识点与考核要求数据管理技术的发展阶段(识记)数据描述的术语(领会)数据抽象的级别(领会)数据库管理系统(DBMS)(领会)数据库系统(DBS)(领会)第5页/共239页数据管理技术
4、的发展几个数据库的基本术语:数据:描述事物的符号记录数据处理:是指从某些已知的数据出发,推导加工出一些新的数据,这些新的数据又表示了新的信息。数据管理:是指数据的收集、整理、组织、存储、维护、检索、传送等操作,这部分操作是数据处理业务的基本环节,而且是任何数据处理业务中必不可少的共有部分。数据管理技术:对数据的收集、整理、组织、存储、维护、检索、传送等操作,基本目的就是从大量的,杂乱无章的,难以理解的数据中筛选出有意义的数据。数据处理是与数据管理相联系的,数据管理技术的优劣,将直接影响数据处理的效率。第6页/共239页数据管理技术的发展1.1.人工管理阶段(2020世纪5050年代中期以前)数
5、据不保存在机器中;)没有专用软件对数据进行管理;)只有程序的概念,没有文件的概念;)数据面向程序。第7页/共239页2.2.文件系统阶段特点与缺陷(2020世纪5050年代后期至6060年代中期)数据可长期保存在磁盘上;)数据的逻辑结构与物理结构有了区别;)文件组织呈现多样化;)数据不再属于某个特定程序,可以重复使用;)对数据的操作以记录为单位。文件系统三个缺陷:)数据冗余性)数据不一致性)数据联系弱第8页/共239页3.3.数据库阶段(2020世纪6060年代后 至今)数据管理技术进入数据库阶段的标志是20世纪60年代末三件大事:)1968年美国IBM公司推出层次模型的IMS系统;)1969
6、年美国CODASYL组织发布了DBTG报告。总结了当时各式各样的数据库,提出网状模型,尔后于1971年4月正式通过。)1970年美国IBM公司的连续发表论文,提出关系模型,奠定了关系数据库的理论基础。第9页/共239页数据库管理阶段特点:1)采用数据模型表示复杂的数据结构;2)有较高的数据独立性;3)数据库系统为用户提供了方便的用户接口。4)数据库系统提供以下四个方面的数据控制功能:数据库的恢复;数据库的并发控制;数据库的完整性;数据库的安全性;5)增加了系统的灵活性。增加了系统的灵活性对数据的操作不一定以记录为单位,可以以数据项为单位。第10页/共239页数据库技术中的四个名词:DB:DB、
7、DBMSDBMS、DBSDBS、数据库技术。其概念是不同的,要分清。DBDB:数据库(Database)长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的相关数据的集合。DBMSDBMS:数据库管理系统(Database Management System),DBMS是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件,为用户或应用程序提供访问DB的方法,包括DB的建立、查询、更新及各种数据控制。DBMS总是基于某种数据模型,可以分为层次型、网状型、关系型、面向对象型DBMS。DBSDBS:数据库系统(Database System),DBS是实现有组织地、动态地存储大量关联数据,方便多用户访问的计算机软件、硬件
8、和数据资源组成的系统,即采用了数据库技术的计算机系统。数据库技术:是一门研究数据库结构、存储、管理和使用的一门软件学科。第11页/共239页4.4.高级数据库阶段:)面向对象的概念建模)开放数据库互连技术第12页/共239页数据描述在数据处理中,数据描述将涉及不同的范畴。从事物的特性到计算机中的具体表示,数据描述经历了三个阶段概念设计、逻辑设计和物理设计。第13页/共239页1.1.概念设计中的的数据描述)实体)实体集)属性)实体标识符2.2.逻辑设计中的数据描述)字段)记录)文件)关键码第14页/共239页3.3.物理设计中的数据描述物理存储介质层次)高速缓冲存储器)主存储器)快擦写存储器)
9、磁盘存储器)光盘存储器)磁带物理存储中的数据描述位、字节、字、块、桶和卷。第15页/共239页4.4.数据联系的描述联系及元数定义:二元联系有以下三种类型:1 1:1 1联系 :如果实体集E1中的每个实体最多只能和实体集E2中的一个实体有联系,反之亦然,好么实体集E1对E2的联系称为“一对一联系”,记为“1:1”。1 1:N N联系 :如果实体集E1中每个实体与实体集E2中任意个(零个或多个)实体有联系,而E2中每个实体至多和E1中的一个实体有联系,那么E1对E2的联系是“一对多联系”,记为“1:N”。M M:N N联系 :如果实体集E1中每个实体与实体集E2中任意个(零个或多个)实体有联系,
10、反之亦然,那么E1对E2的联系是“多对多联系”,记为“M:N”。第16页/共239页数据抽象的级别1.1.数据抽象的过程根据抽象的级别定义了四种模型:)概念数据模型)逻辑数据模型)外部数据模型)内部数据模型第17页/共239页2.2.概念模型)四种模型中,概念模型的抽象级别最高。)概念模型的特点:(p12)第18页/共239页3.3.逻辑模型逻辑模型的特点:(p13)(1)(4)逻辑模型的分类:)层次模型)网状模型)关系模型三种逻辑数据模型的比较?如P17图第19页/共239页4.4.外部模型外部模型的特点:(p17)从整个系统考察,外部模型的优点。5.5.内部模型是数据库最底的抽象,它描述数
11、据在磁盘或磁带上的存储方式、存取设备和存取方法。第20页/共239页6.6.三层模式和两级映象三层模式体系结构)外模式:是用户与数据库系统的接口,是用户用到的那部分数据的描述。)逻辑模式:是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述。)内模式:是数据库在物理存储方面的描述,定义所有内部记录类型、索引和文件的组织方式,以及数据控制方面的细节。两级映象外模式/逻辑模式映象:用于定义概念模式和内模式之间的对应性。一般在内模式中描述。逻辑模式/内模式映象:用于定义外模式和概念模式间的对应性。一般在外模式中描述。第21页/共239页7.7.高度的数据独立性什么叫数据独立性?是指应用程序和数据库的数据结构之间相
12、互独立,不受影响。在修改数据结构时,尽可能不修改应用程序,则称系统达到了数据独立性目标。数据独立性分为物理数据独立性和逻辑数据独立性:物理数据独立性:修改内模式时尽量不影响概念模式及外模式,则达到物理数据独立性。逻辑数据独立性:修改概念模式时尽量不影响外模式和应用程序。第22页/共239页数据库管理系统(DBMSDBMS)1.DBMS的目标与任务:数据库管理系统的主要任务是完成用户对数据库的存取请求,即检索、插入、更新或删除等操作。DBMS的目标:用户界面友好、功能完善、结构清晰、高效率、开放性 2.DBMS的工作模式(p20图)第23页/共239页的主要功能:)数据库的定义功能)数据库的操纵
13、功能)数据库的保护功能(数据库恢复、数据库并发控制、数据库完整性和数据库安全性)数据库的维护功能)数据字典第24页/共239页数据库系统(DBS)(DBS)1.DBS由四部分组成:数据库、硬件、软件、数据库管理员。2.数据库管理员定义及职责。(素质+职责)3.DBS的全局结构及DBS的效益。(数据库用户+界面+DBMS+磁盘+DBS的效益)本章结束第25页/共239页第二章数据库设计和ERER模型学习目的与要求:本章总的目的要求是了解和掌握数据库应用系统设计的全过程。首先掌握ER模型和关系模型的基本概念,然后掌握概念设计中ER模型的设计方法,逻辑设计中ER模型向关系模型转换方法。第26页/共2
14、39页考核知识点与考核要求数据库系统生存期(领会)模型的基本概念(综合应用)关系模型的基本概念(综合应用)模型到关系模型的转换规则(综合应用)模型实例分析(简单应用)增强ER模型(简单应用)第27页/共239页从软件生存期谈起软件生存期:是指从软件的规划、研制、实现、投入运行后的维护、直到它被新的软件所取代而停止使用的整个期间。它包括六个阶段:(规需设编试运维)(1)规划阶段(2)需求分析阶段(3)设计阶段(4)程序编制阶段(5)调试阶段(6)运行维护阶段 第28页/共239页数据系统生存期1.1.什么叫数据库系统生存期?我们把数据库应用系统从开始规划、设计、实现、维护到最后被新的系统取代而停
15、止使用的整个期间,称为数据库系统生存期。2.2.这个生存期一般可划分成以下七个阶段:规划、需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、实现、运行维护。第29页/共239页.2.2ERER模型的基本概念模型的基本元素实体、联系和属性2.2.属性的分类(简单属性和复合属性、单值属性和多值属性、存储属性和派生属性)3.3.联系的设计模型的操作(分裂、合并和增删)第30页/共239页5.5.采用ERER模型的数据库概念设计步骤采用ER方法进行数据库概念设计分成三步进行:首先设计局部ER模式 然后把各局部ER模式综合成全局ER模式 最后对全局ER模式进行优化 第31页/共239页关系模型的基本概念 .关系模
16、型定义:用二维表格结构表示实体集、外键表示实体间联系的数据模型称为关系模型。2.2.基本术语有:字段(属性)、字段值(属性值)、记录(元组)、二维表格(元组集合、关系或实例)。在这里,括号中的表述为关系模型中的术语。它与表格中术语可以一一对应。还有,关系中属性个数称为元数,元组个数为基数。第32页/共239页3.3.键:由一个或几个属性组成。(注意键不一定是唯一的一个属性)。1)超键:在关系中能唯一标识元组的属性集称为关系模式的超键。(注意,超键也是一个属性集,不一定只是一个属性)2)候选键:不含有多余属性的超键称为候选键。3)主键:用户选作元组标识的一个候选键为主键。4)外键:某个关系的主键
17、相应的属性在另一关系中出现,此时该主键在就是另一关系的外键,如有两个关系S和SC,其中S#是关系S的主键,相应的属性S#在关系SC中也出现,此时S#就是关系SC的外键。第33页/共239页.关系的定义和性质)关系定义:关系是一个属性数目相同的元组的集合。)关系性质(p53)第34页/共239页5.5.三类完整性规则)实体完整性规则:要求关系中组成主键的属性上不能有空值。)参照完整性规则:要求不引用不存在的实体。)用户定义完整性规则:由具体应用环境决定,系统提供定义和检验这类完整性的机制。第35页/共239页E-RE-R模型向关系模型的转换E-R模型可以向现有的各种数据库模型转换,对不同的数据库
18、模型有不同的转换规则。这里只讨论E-R模型向关系模型的转换方法。模型向关系模型的转换规则:(1 1)实体类型的转换将每个实体类型转换成一个关系模式,实体的属性即为关系的属性,实体标识符即为关系的键。(2 2)联系类型的转换1)实体间的联系是1:1可以在两个实体类型转换成两个关系模式中的任意一个关系模式的属性中加入另一个关系模式的键和联系类型的属性。第36页/共239页系关系模式(系名,地址,电话,系主任名,任职年月)系主任关系模式(姓名,性别,年龄,职称)职称职称11系主任系主任系系姓名姓名性别性别年龄年龄校名校名地址地址任职年月任职年月主管电话电话系主任关系模式(姓名,性别,年龄,职称,系名
19、,任职年月)系关系模式(系名,地址,电话)第37页/共239页N1工号工号年龄年龄职工职工车间车间姓名姓名性别性别车间号车间号 车间名车间名电话电话聘用聘期聘期2)如实体间的联系是1:N则在N端实体类型转换成的关系模式中加入1 1端实体类型转换成的关系模式的键和联系类型的属性。车间关系模式(车间号,车间名,电话)职工关系模式(工号,姓名,性别,年龄,车间号,聘期)第38页/共239页3)如实体间的联系是M:N则将联系类型也转换成关系模式,其属性为两端实体类型的键加上联系类型的属性,而键为两端实体键的组合。第39页/共239页学生关系模式S(S#,SNAME,AGE,SEX)课程关系模式C(C#
20、,CNAME,TEACHE-R)GRADESCMNSS#SNAMEAGESEXCC#CNAMETEACHE-R学生课程关系模式 SC(S#,C#,GRADE)第40页/共239页以上各转换规则,给出了一般情况下E-R模型向关系模型的转换方法。但在实际应用中往往还需要根具实际情况进行具体处理。下面以图书借阅系统的E-R模型转换为关系模型为例。第41页/共239页借期借期借阅借阅MN读者读者编号编号姓名姓名读者类型读者类型已借数量已借数量图书图书编号编号书名书名出版社出版社还期还期第42页/共239页该例中,由于允许同一本书在不同的时间借给多个读者,特别是一个读者在不同的时间可以借同一本书。因而,
21、在多对多联系“借阅”转换为关系模式时,仅有读者的编号和图书的编号是不能构成码的。例如:(0406010,,2006-10-10:10:10,2007-02-20:3:00)(0406010,2007-5-26:4:00,NULL)第43页/共239页借期借期借阅借阅MN读者读者编号编号姓名姓名读者类型读者类型已借数量已借数量图书图书编号编号书名书名出版社出版社还期还期读者关系模式读者(编号,书名,出版社,出版日期,定价)读者图书关系模式 借阅(读者编号,图书编号,借期,还期)图书关系模式图书(编号,姓名,读者类型,已借数量)第44页/共239页说明,按照上述介绍的转换方法得到的关系模型不一定是
22、最好的。实际应用中,往往还要对得到的关系模型进行规范化。第45页/共239页实例分析,同学们多看书!ER模型及转换ER模型ER模型ER模型本章结束第46页/共239页第三章关系模式设计理论学习目的与要求:本章特点是理论性较强,学习者应从概念着手,搞清概念间的联系和作用。本章总的要求是:了解关系数据库规范化理论及其在数据库设计中的作用。本章的重点是函数依赖、无损分解、保持依赖和范式。掌握这些概念并能运用它们分析模式分解的特点。第47页/共239页考核知识点与考核要求关系模式的设计准则(简单应用)函数依赖(FD)(简单应用)关系模式的分解特性(简单应用)范式1NF、2NF、3NF(简单应用)BCN
23、F(领会)分解成BCNF模式集的“分解算法”(识记)分解成3NF模式集的“合成算法”(综合应用)模式设计方法小结(领会)多值依赖和第四范式(识记)第48页/共239页关系模式的设计准则1.1.关系模式的冗余和异常问题)数据冗余)操作异常(修改异常、插入异常和删除异常)第49页/共239页2.2.关系模式的非形式化设计准则)关系模式的设计应尽可能只包含有直接联系的属性,不包括有间接联系的属性)关系模式的设计应尽可能使得相应关系中不出现插入、删除和修改异常。)关系模式的设计应尽可能使得相应关系中避免放置经常为空值的属性。)关系模式的设计应尽可能使得关系的等值连接在主键和外键的属性上进行,并且保证连
24、接以后不会生成额外的元组。第50页/共239页函数依赖1.1.函数依赖的定义设有关系模式R(A1,A2,.An)或简记为R(U),X,Y是U的子集,r是R的任一具体关系,如果对r的任意两个元组t1,t2,由t1X=t2X导致t1Y=t2Y,则称X函数决定Y,或Y函数依赖于X,记为XY。XY为模式R的一个函数依赖。这个定义可以这样理解:有一张设计好的二维表,X,Y是表的某些列(可以是一列,也可以是多列),若在表中的第t1行,和第t2行上的X值相等,那么必有t1行和t2行上的Y值也相等,这就是说Y函数依赖于X。第51页/共239页2.2.函数依赖的逻辑蕴涵设F是关系模式R的一个函数依赖集,X,Y是
25、R的属性子集,如果从F中的函数依赖能够推出XY,则称F逻辑蕴涵XY,记为F|=XY。而函数依赖的闭包F+是指被F逻辑蕴涵的函数依赖的全体构成的集合。第52页/共239页3.3.键和FDFD的关系键是唯一标识实体的属性集。对于键和函数依赖的关系:有两个条件:设关系模式R(A1,A2.An),F是R上的函数依赖集,X是R的一个子集:1XA1A2.AnF+(它的意思是X能够决定唯一的一个元组)2不存在X的真子集Y,使得Y也能决定唯一的一个元组,则X就是R的一个候选键。(它的意思是X能决定唯一的一个元组但又没有多余的属性集)包含在任何一个候选键中的属性称为主属性,不包含在任何键中的属性为非主属性(非键
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数据库 系统 原理
限制150内