1-2章 数据库理论基础及VF环境简介

第1章数据库理论基础2数据库基础知识基本概念数据模型关系数据库关系代数主要内容3信息与数据数据是指表达信息的某种物理符号；在计算机中，数据是指能被计算机存储和处理的、反映客观事物的物理符号序列。信息泛指通过各种方式传播的、可被感受的声音、文字、图像、符号等所表征的某一特定事物的消息、情报或知识。表达信息的符号可以是数字、字母、文字和其它特殊字符组成的文本形式的数据，还可以是图形、图像、动画、影像、声音等多媒体数据。信息=数据+处理数据反映信息，而信息依靠数据来表达。同一信息可以有不同的数据表示方式。4数据数据内容：描述客观事物的具体特性—“值”；数据形式：数据内容在存储媒体上的具体形式，“类型”。举例：某人出生日期为“1985年10月1日”，可为“1985-10-1”，可为“10/1/1985”。某同学为男性，即性别可表示为“男”，可为“man”，可为“男同学”，可为“true”，可为“T”。在计算机中，主要使用磁盘、光盘等外部存储器来存储数据，通过计算机软件和应用程序来管理及处理数据。5对各种类型的数据进行收集、整理、存储、分类、加工、检索、维护、统计和传播等一系列活动的总称为数据处理。其目的是从大量的、原始的数据中抽取对人们有价值的信息，并以此作为行为和决策的依据。举例：学生出生日期、各门成绩为原始数据，计算得出年龄、平均成绩等信息，计算处理的过程就是数据处理。数据库技术就是研究在计算机环境下如何合理组织数据、有效管理数据和高效处理数据的。数据处理的核心问题是数据管理，数据管理技术经历了人工管理、文件系统和数据库管理三个阶段。数据处理6人工管理阶段文件系统阶段数据库管理阶段DBMSDB数据管理的发展阶段7数据库系统数据库(DB)是指以一定的组织方式存储在计算机存储设备上、能为多个用户所共享的、与应用程序彼此独立的相关数据的集合。它不仅包括描述事物的数据本身，而且包括相关事物之间的联系。数据库管理系统(DBMS)是为数据库的建立、使用和维护而配置的软件，是数据库系统的核心组成部分。数据库系统(DBS)是指引进数据库技术后的计算机系统。数据库应用系统是指系统开发人员利用数据库系统资源开发出来的，面向某一类信息处理问题而建立的软件系统。8应用程序与数据库的关系在数据库管理系统的支持下，数据完全独立于应用程序，并且能被多个用户或程序共享，其关系如图所示。数据库管理系统DBMS应用程序1应用程序2应用程序N…数据库DataBase应用程序与数据库的关系9现实世界信息世界数据世界实体数据联系客观事物实体模型数据模型数据描述10实体间的联系(1)一对一（1：1）的联系如果两个实体集中的每一个实体最多与另一个实体集中的一个实体有联系，则称它们是一对一的联系，例如，实体集学校与实体集校长之间的联系就是1：1的联系。(2)一对多（1：n）的联系如果实体二中的每一个实体与实体一中的任意个实体（包括零个）有联系，而实体一中的每一个实体最多与实体二中的一个实体有联系，则称这样的联系为“从实体二到实体一的一对多的联系”。例如，实体集学校与实体集教师之间的联系为一对多的联系。(3)多对多（m：n）的联系如果实体集中的每一个实体都与另一个实体集中的任意个（包括零个）实体有联系，则称这两个实体集之间的联系是“多对多的联系”。例如：教师实体集与学生实体集之间的联系是多对多的联系。又如：学生实体集和课程实体集之间的联系也是一种多对多的联系。11数据模型数据模型是用来描述现实世界中的事物及其联系的，它将数据库中的数据按照一定的结构组织起来，以能反映事物本身及事物之间的各种联系。1.层次模型用树型结构表示实体及其之间的联系。12网状模型2.网络模型用网状结构表示实体及其之间的联系。13关系模型3.关系模型用二维表结构来表示实体及其之间的联系。关系数据模型以关系数学理论为基础，一个二维表就是一个关系，不仅能描述实体本身，而且还能反映实体之间的联系，模型简单、使用方便，应用也最广泛。14关系数据库及其特点1.关系数据库由关系模型组成的数据库就是关系数据库。关系数据库由包含数据记录的多个数据表组成，用户可在有相关数据的多个表之间建立相互联系。在关系数据库中，数据被分散到不同的数据表中，以便使每一个表中的数据只记录一次，从而避免数据的重复输入，减少冗余。2.关系术语(1)表：存放一组同类实体的集合。(2)记录：记载某个实体属性的一组信息（表中的一行）。(3)字段：记载某个实体的一个属性的数据项（表中的一列）。(4)关系：指各数据表之间的连接方法，用二维表表示。15示例如下表所示。“课程”关系16关系数据库及其特点2.关系术语(5)关系模式：关系名（属性1，属性2，…，属性n）例如，“学生”关系的关系模式可表示为：学生(学号,姓名,性别,出生日期,籍贯)(6)主关键字：用来惟一标识关系中记录的字段或字段组合。3.关系数据库的主要特点(1)关系中每个属性必须是不可分割的数据单元。(2)关系中每一列元素必须是类型相同的数据。(3)同一个关系中不能有相同的字段和记录。(4)关系的行、列次序可以任意交换，不影响其信息内容。17二维表的基本要求表中不同的项目必须有不同的名称，即：字段名不能同名表中同一列的数据类型必须一致除表的第一行外，其它行、列的次序可任意表中任意两行不能完全相同，即：不得有两个相同的记录不允许出现表中表18关系的常用运算1.并运算(union)假设有n元关系R和n元关系S，它们相应的属性值取自同一个域，则它们的并仍然是一个n元关系，它由属于关系R或属于关系S的元组组成，并记为R∪S。并运算满足交换律，即R∪S与S∪R是相等的。192.差运算(difference)假设有n元关系R和n元关系S，它们相应的属性值取自同一个域，则n元关系R和n元关系S的差仍然是一个n元关系，它由属于关系R而不属于关系S的元组组成，并记为R－S。差运算不满足交换律，即R－S与S－R是不相等的。关系的常用运算203.交运算(intersection)假设有n元关系R和n元关系S，它们相应的属性值取自同一个域，则它们的交仍然是一个n元关系，它由属于关系R且又属于关系S的元组组成，并记为R∩S。交运算满足交换律，即R∩S与S∩R是相等的。关系的常用运算214.笛卡尔积(Cartesianproduct)设有m元关系R和n元关系S，则R与S的笛卡尔积记为R×S，它是一个m＋n元组的集合（即m＋n元关系），其中每个元组的前m个分量是R的一个元组，后n个分量是S的一个元组。R×S是所有具备这种条件的元组组成的集合。在实际进行组合时，可以从R的第一个元组开始到最后一个元组，依次与S的所有元组组合，最后得到R×S的全部元组。R×S共有m*n个元组。关系的常用运算225.选择运算(selection)选择运算是在指定的关系中选取所有满足给定条件的元组，构成一个新的关系，而这个新的关系是原关系的一个子集。选择运算用公式表示为R[g]＝{r|r∈R且g(r)为真}或σg(R)＝{r|r∈R且g(r)为真}关系的常用运算公式中的R是关系名；g为一个逻辑表达式，取值为真或假。g由逻辑运算符∧或and（与）、∨或or（或）、┐或not（非）联接各算术比较表达式组成；算术比较符有＝、≠、＞、≥、＜、≤，其运算对象为常量、或者是属性名、或者是简单函数。在后一种表示中，σ为选择运算符。236.投影运算(projection)投影运算是在给定关系的某些域上进行的运算。通过投影运算可以从一个关系中选择出所需要的属性成分，并且按要求排列成一个新的关系。给定关系R在其域列SN和C上的投影用公式表示为R[SN，C]或πSN，C(R)关系的常用运算247.联接运算(join)联接运算是对两个关系进行的运算，其意义是从两个关系的笛卡尔积中选出满足给定属性间一定条件的那些元组。设m元关系R和n元关系S，则R和S两个关系的联接运算用公式表示为]j[]i[S||R关系的常用运算这个式子的意思是：在关系R和关系S的笛卡尔积中，找出关系R的第i个属性和关系S的第j个属性之间满足θ关系的所有元组。25运算的结果为m＋n元关系。其中：|×|是联接运算符；θ为算术比较符；[i]与[j]分别表示关系R中第i个属性的属性名和关系S中第j个属性的属性名，它们之间应具有可比性。比较符θ有以下三种情况：当θ为“＝”时，称为等值联接；当θ为“＜”时，称为小于联接；当θ为“＞”时，称为大于联接。联接运算的上述公式还可表示为R[f]S＝{r^s|r∈R且s∈S且f(r，s)为真}其中：f为布尔函数（即联接条件），其取值为真或假；r^s是关系R和关系S的笛卡尔积中的任一元组。联接运算]j[]i[S||R268.自然联接运算(Naturaljoin)设关系R和关系S具有公共的属性，则关系R和关系S的自然联接的结果，是从它们的笛卡尔积R×S中选出公共属性值相等的那些元组。如果关系R和关系S具有相同的属性名A1，A2，…，Ak，则它们的自然联接是从笛卡尔积R×S中选出R·A1＝S·A1∧R·A2＝S·A2∧…∧R·Ak＝S·Ak的所有元组，并去掉重复属性的元组集合,记为R|×|S关系的常用运算27找出关系R平均成绩（AVER）在85分以上的学生姓名和学号。P＝πS#，SN(σAVER≥85(R))＝{(S1,MA),(S3,FAN),(S4,WANG)}关系运算示例28有关系T和P。要找出讲授课程G1的教师姓名、所在系和他的职称。TP＝πTN，TD，T(σTG＝G1(T|×|P))关系运算示例第2章VisualFoxPro环境简介30启动VFP6.0常用的方法：选择“开始/程序/MicrosoftVisualFoxPro6.0/MicrosoftVisualFoxPro6.0”在桌面上双击应用程序的快捷方式图标VisualFoxPro6.0的启动与退出退出VFP6.0常用的方法：在VFP6.0主窗口，单击“文件/退出”菜单项，退出系统；单击VFP6.0主窗口的关闭按钮，退出系统；在命令窗口输入QUIT命令并回车，退出系统。ALT+F431VFP的主界面VFP的主窗口与命令窗口标题栏菜单栏工具栏状态栏命令窗口主窗口32VFP的菜单和工具栏菜单VFP的菜单系统以交互方式提供了数据库操作的各种命令，启动系统后主窗口的菜单栏中一般包含8个菜单项。随着当前执行的任务不同，菜单栏中的各个选项也随之动态变化。工具栏工具栏中显示了一些常用的功能。默认情况下，“常用”工具栏随系统启动时一起打开，其它工具栏则随着某一种类型的文件打开后自动打开。选择“显示|工具栏”命令，打开“工具栏”对话框（如图所示），可以选择需要的工具栏；取消选中则可关闭该工具栏。33VFP的“工具栏”对话框“工具栏”对话框单击选中34VFP的窗口主窗口：显示命令执行的结果。命令窗口：输入交互命令，是VFP的一种系统窗口。在该窗口中，用户可以直接键入VFP中的各条命令，回车后便立即执行该命令，有些命令的结果将在主窗口显示出来。该窗口中的命令可以通过编辑来重复使用。选择“窗口|命令窗口”或“窗口|隐藏”命令，可以打开或关闭命令窗口。数据浏览和编辑窗口：浏览或修改数据表中的记录。代码窗口：显示或编辑程序代码。35VFP的数据浏览/编辑窗口数据浏览/编辑窗口36VFP的程序代码窗口程序代码编辑窗口37VFP的工作方式1.人机交互方式(1)使用菜单命令(2)使用工具按钮(3)在命令窗口中输入命令在交互方式下，输入或选择一条命令后可立即执行，并显示结果，操作便捷、直观，但不适于解决复杂的信息管理问题。2.程序执行方式将多条命令有序地编写成一个程序存放在磁盘上，通过运行该程序，系统可连续地自动执行一系列操作，完成程序所规定的任务。在这种方式下，一个程序可以被反复执行，且在执行过程中一般不需要人为干预。38VFP的向导向导是一个交互式程序，能帮助用户快速完成一般性的任务。通过在向导的一系列屏幕显示中回答问题或选择选