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第1章数据库系统知识入门数据库及其应用第1章数据库系统知识入门实体联系模型及转化信息与数据处理Access操作初步初识Access2003信息与数据处理数据库设计及案例关系模型与关系数据库1.0学习目标与要求•通过本章学习，读者应达到以下要求：1．理解信息、数据、数据处理和数据管理的概念，了解数据管理技术的发展过程；2．理解数据库的概念和数据库系统的构成，了解数据库设计的含义和步骤；3．理解数据模型的概念和作用；理解概念模型的意义，掌握ER模型的概念、表示方法，并能用ER图表示简单的实际问题；1.0学习目标与要求4．掌握关系模型的基本概念、数据结构，能够将ER图转换为关系模型；5．初步理解DBMS的作用，初步熟悉Access的界面、用法。6.能够理解管理信息系统（MIS）的开发方法和过程，对简单的信息系统理解其需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计的设计过程。1.1信息与数据处理•信息•信息与能源、物质并列为人类社会活动的三大要素，我们所在的时代被称为信息时代。•信息是对现实世界中事物的存在特征、运动形态以及不同事物间的相互联系等多种属性的描述，通过抽象形成概念。这些概念能被人们认识、理解，被表达、加工、推理和传播，以达到认识世界和改造世界的目的。因此，信息是关于事物以及事物间联系的知识。信息与数据11.1信息与数据处理•信息一般分三类：事物的静态属性信息、动态属性信息、事物间的内在联系信息。•目前人们使用的信息表达方法，主要包括：数字、文字和语言、公式、图形和曲线、表格、多媒体（包含图像、声音、视频等）、超链接等。•信息具有可共享性、易存储性、可压缩性、易传播性等。1.1信息与数据处理•数据与数据处理系统•表达信息的符号记录就是数据。数据是信息的载体，信息是数据的内涵。•计算机是目前最普遍使用和最重要的信息处理工具。计算机是处理数据的。作为数据的符号在计算机中都转换成二进制符号“0”和“1”保存和处理。1.1信息与数据处理•为实现特定数据处理目标所需要的所有各种资源的总和称为数据处理系统。一般情况下，主要指硬件设备、软件环境与开发工具、应用程序、数据集合、相关文档等。•数据处理系统的开发是指在选定的硬件、软件环境下，设计实现特定数据处理目标的软件系统的过程。数据库技术是数据处理系统的核心技术。1.1信息与数据处理•1．数据管理技术的发展过程数据管理指对数据的组织、存储、维护、查询和传输。计算机数据管理技术发展经历了三个阶段：手工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段。数据库技术与数据库系统2数据管理发展历程数据库管理阶段文件系统阶段人工管理阶段20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算。在这一阶段，计算机除硬件外，没有管理数据的软件。在20世纪50年代后期至60年代中期，计算机外存有了磁鼓、磁盘等存储设备，软件有了操作系统。在操作系统的支持下，开发了专门管理数据的文件系统。从20世纪60年代末期开始，人们研制出了一种新的、先进的数据库管理方法，即数据库系统，克服了以前数据管理方式的缺点，试图提供一种完美的、更高的数据管理方式。1.1信息与数据处理•2．数据库技术的特点（1）数据结构化。（2）数据共享性好、冗余度低。（3）数据独立性强。（4）DBMS统一管理。1.1信息与数据处理•3．数据库系统的构成数据库指长期存储在计算机存储设备上结构化、可共享、相关联的数据集合。数据库系统是指在计算机中引入数据库后的系统构成，由计算机软硬件、数据库、DBMS、应用程序以及数据库管理员（DBA）和数据库用户构成。数据库系统的核心是数据库和DBMS。典型的数据库系统构成如下图所示：1.1信息与数据处理1.2初识Access2003•Access是Microsoft公司推出的Office办公组件中重要组成部分。•界面如图：•Access是Microsoft公司推出的Office办公组件中重要组成部分。Access2003工作环境11.2初识Access2003•1．Access2003工作环境（1）Access主窗口基本构成：包括标题栏、菜单栏、工具栏、任务窗格、状态栏等。（2）启动Access：使用“开始”中的程序项、双击桌面Access快捷图标、双击Access数据库文件等都可启动。（3）退出Access：单击Access主窗口“关闭”按钮或者选择“文件”菜单“退出”项。1.2初识Access2003•2．Access数据库对象和数据库文件Access本身所依据的理论是关系数据理论，Access被称为关系型DBMS，Access中所建立的数据库称为关系数据库。Access数据库的主要信息保存在数据库文件中，数据库文件的扩展名是.mdb。1.2初识Access2003•Access数据库由7个对象组成。包括：表、查询、窗体、报表、页、宏、模块。除页外，其他6个对象都保存在数据库文件中。•如图:Access数据库的基本概念21.2初识Access2003•表：对数据库中相关联的数据进行组织、表示，是数据库中数据存储的逻辑单位。•查询：建立在表（或其他查询）之上的、对数据进行运算或处理后的数据视图。•窗体：实现对数据的格式化处理界面。•报表：实现数据的格式化打印输出。•页：以符合浏览器页面格式的方式输入或输出数据。•宏：一系列操作的组合，用来将一些经常性的操作作为一个整体执行。•模块：利用VBA语言编写的实现特定功能的程序段。1.2初识Access2003•表是Access数据库的核心。表是满足一定规定的由行和列组成的二维表。表由唯一的表名加以标识。表中的行称为记录（Record），表中的列称为字段（Field）。•用于标识记录的字段称为主键，而放在一个表中的另外一个表的主键字段，起两个表联系的作用，称为外键。表之间的联系也称为关系。表对象基本知识31.3关系模型与关系数据库•关系模型是关系数据理论的核心。关系数据理论建立在集合论之上，有严格的数学基础。本书从直观的角度讨论关系模型。•关系是关系模型中最重要的概念。关系，直观的看，就是由行和列组成的二维表，一个关系就是一张二维表。关系11.3关系模型与关系数据库•一个元组是由相关联的属性值组成的一组数据。同一个关系中每个元组在属性结构上是相同的。关系由具有相同属性结构的元组组成，所以说关系是元组的集合。一个关系中元组的个数称为该关系的基数。•关系的每个属性都有一个名称，称为属性名。一个关系的所有属性反映了关系中元组的结构。一个关系中属性的个数称为关系的度或目数。1.3关系模型与关系数据库•每个属性都从一个有确定范围的域中取值。域是值的集合。•在一个关系中，可以唯一确定每个元组的属性或属性组称为候选键，从候选键中挑选一个作为该关系的主键（PrimaryKey）。原则上每个关系都有主键。•一个关系中存放的另一个关系的主键称为外键（ForeignKey）。外键作为两个关系联系的纽带。1.3关系模型与关系数据库•并不是任何二维表都是关系。关系特点：①关系中的每一列属性都是原子属性，即属性不可再分。②关系中的每一列属性都是同质的，即每一个元组的该属性取值都表示同类信息。③关系中的属性间没有先后顺序。④关系中元组没有先后顺序。⑤关系中不能有相同的元组。1.3关系模型与关系数据库•一个关系的属性结构确定了一个关系的元组结构，也就是关系的框架。关系框架看上去就是表的表头。关系框架反映了关系的结构特征，称为关系模式。•关系模式是关系的型，而关系本身是由符合关系模式规定的不同元组组成的。在同一个关系模式下，可以有很多不同关系。一般表示：R（A1，A2，…，An）1.3关系模型与关系数据库•关系模型，就是对一个数据处理系统中所有数据对象的数据结构的形式化描述。将一个系统中所有不同的关系模式描述出来，就建立了该系统的关系模型。•关系数据库，是依据关系模型建立的数据库，是目前各类数据处理系统中最普遍采用的数据库类型。依照关系理论设计的DBMS，称为关系DBMS。2关系模型与关系数据库1.4数据库设计及案例用户开发新的数据处理系统，如果采用数据库技术，则可称为数据库应用系统（DBAS）。DBAS主要系统功能都是围绕着系统的数据库来开发设计的。（1）．数据库设计的定义：对于给定的应用环境，设计构造最优的数据库结构，建立数据库及其应用系统，使之能有效地存储数据，对数据进行操作和管理，以满足用户各种需求的过程。数据库设计的定义与步骤11.4数据库设计及案例（2）数据库设计的步骤数据库设计的基本目标是建立数据库。建立数据库之前必须先确定系统的关系模型。数据库设计采用的基本方法是结构化设计方法，这种方法将开发过程看成一个生命周期，也称为生命周期法。其核心思想是将开发设计过程分成若干个步骤，主要包括：系统需求调查与分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、实施与测试、运行维护等几个阶段。1.4数据库设计及案例①系统需求的调查与分析：调查现有系统，了解用户信息需求和功能需求，写出需求分析报告。②概念设计：设计出面向用户的全系统概念数据模型。③逻辑设计：将概念模型转化为DBMS支持的数据模型，如关系模型。④物理设计：结合特定DBMS，根据逻辑设计的数据模型，设计可在计算机上实现的数据库模式。⑤实施、测试与运行维护：建立物理的数据库，测试并投入实际运行。1.4数据库设计及案例（3）需求分析的基本内容根据用户要求，展开系统调查分析，写出“系统调查与需求分析报告”。报告结合用户对要开发系统的要求，提出新系统的基本目标。报告的主要内容包括：企业组织结构、用户业务分析、数据流图、数据字典等，需求分析报告需将用户需求的具体内容表述清楚。1.4数据库设计及案例•用户需求主要由两个部分组成：信息需求和功能需求。•信息需求即新系统应该收集、整理、存储、处理的所有数据。•功能需求就是新系统应该实现的业务功能，以实现对数据的操作和管理。1.4数据库设计及案例（1）组织结构分析企业组织结构，有助于分析管理业务。图书销售案例：需求分析例1.4数据库设计及案例（2）业务分析本系统处理四项管理业务。进书业务售书业务图书查询服务业务综合管理业务图书销售管理1.4数据库设计及案例（3）数据收集与分析通过分析业务，收集业务涉及的所有数据。对于复杂应用，本步骤应该使用如数据流图、数据字典等工具和手段分析数据。（注：我校部分经济、管理专业学生在后续开设的“管理信息系统”课程中学习“数据流图”等知识。）对于不太复杂的应用，可以直接分析其数据集合和数据结构。1.4数据库设计及案例本系统涉及的数据包括：企业部门信息（组成：部门编号、部门名、…）员工信息（组成：工号、姓名、性别、…）出版社信息（组成：出版社编号、出版社名、…）图书信息（组成：图书编号、ISBN、书名、…)进书单及细目（组成：进书单号、日期、{进书细目}、金额、业务员）售书单及细目（组成：售书单号、日期、{售书细目}、金额、业务员）书库账本（组成：图书编号、库存数量、…）售书单示例•书店图书销售管理系统售书细目1.4数据库设计及案例（4）处理功能分析①进书业务。根据进书单登记进书和图书库存数据。登记图书库存数据包括：新图书或已有图书入库。②售书业务。根据读者所购图书的售书单存储售书单及细目数据，修改图书库存信息。③图书查询服务业务。根据读者所提要求查询信息。④综合管理业务。需要定期或不定期完成管理业务。进书业务进行查询、统计汇总和报表输出。售书业务进行查询、统计汇总和报表输出。库存库存情况查询、统计汇总和报表输出。1.4数据库设计及案例（1）数据模型的概念•在需求分析的基础上建立MIS的数据模型。数据模型，是对客观世界的事物以及事物之间联系的形式化描述。•每一个DBMS都是基于某一种数据模型设计的，主要有层次模型、网状模型、关系模型等。目前广泛使用的是关系模型。要建立数据处理系统的数据库，必须先将系统涉及的数据按照关系模型的要求进行表述。数据模型21.4数据库设计及案例（2）概念模型与三个世界•关系模型面向DBMS，用户不一定了解关系模型。由于用户是系统开发的提出者和最