搜索
授课教师陈志新中央财经大学信息学院czx236@sohu.com数据库原理及应用学习目标掌握数据库系统的基本概念和理论掌握关系、关系规范化基本概念和理论掌握数据库设计方法与步骤掌握关系代数运算规则及应用掌握标准语言SQL语法及应用掌握ACCESS数据库软件操作方法掌握程序设计技术掌握数据的传递与共享了解数据库安全了解数据库控制技术掌握数据库应用系统开发技术数据库原理及应用学习方式课堂讲授、讨论课前预习、课后复习实验（上机实训）数据库原理及应用考试方式机考题型有单选和操作时间90分钟第1章数据库系统概述数据库技术是计算机科学中一门重要的技术，数据库技术在管理和财经领域得到广泛的应用。特别是Internet技术的发展，为数据库技术开辟了更广泛的应用舞台。本章的重点是介绍数据库系统的基本概念和数据库设计的步骤。1.1引言两个例子：A公司B银行1.2数据库系统1.2.1数据库系统构成数据库技术所要解决的基本问题如何抽象现实世界中的对象，如何表达数据以及数据之间的联系；如何方便、有效地维护和利用数据1.2.1数据库系统构成数据（Data）是对客观事物的抽象描述。数据的形式/载体：数值、文字、图形、图像、声音等数据的涵义：即数据的语义或数据解释。例如（983501011，张捷，女，1970，北京，信息系）就仅仅是一组数据。数据信息（经加工和处理）。数据处理通常包括：数据采集、数据存储、数据加工、数据检索和数据传输（输出）等环节。数据与信息的区别：数据是信息的载体，信息是有用的数据。1.数据与信息1.2.1数据库系统构成数据处理例如：一个人的出生日期是有生以来不可改变的基本特征之一，属于原始数据数据信息决策加工、处理分析、筛选数据信息决策加工、处理分析、筛选数据信息决策加工、处理分析、筛选出生日期年龄何时办理退休手续现年-出生年年龄、性别、职称退休年龄规定出生日期年龄何时办理退休手续现年-出生年年龄、性别、职称退休年龄规定出生日期年龄何时办理退休手续现年-出生年年龄、性别、职称退休年龄规定1.2.1数据库系统构成数据库（DataBase）是存储数据的容器。逻辑相关的数据的集合长期积累保存下来的数据信息知识智慧2.数据库1.2.1数据库系统构成数据库管理系统（DBMS）一种系统软件，功能有：1）提供数据定义语言，建立新的数据库；2）提供数据查询语言；3）提供数据操纵语言；4）支持大量数据存储；5）控制并发访问；3.数据库管理系统1.2.1数据库系统构成数据库系统（DBS）由保存数据的数据库、数据库管理系统、用户应用程序和用户组成。DBMS是数据库系统的核心4.数据库系统1.2.2数据库系统特点1.数据整体结构化2.数据高度共享、低冗余度3.很高的数据独立性4.数据由数据库管理系统统一管理和控制1）数据的安全性（Security）2）数据完整性（Integrity）3）并发控制（Concurrency）4）数据库恢复（Recovery）补充：数据管理技术的发展历程1．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，数据管理处于人工管理阶段，其特点是：（1）数据管理无相应的软件系统支持，要靠应用程序自己管理。（2）数据不共享。（3）数据不独立。（4）数据不保存。2．文件系统阶段20世纪50年代后期至60年代中期，计算机不仅用于科学计算，也大量用于企事业单位的管理，数据管理进入文件系统阶段。这时，已有磁盘、磁鼓等直接存取存储设备，有操作系统支持下的专门数据管理软件，通常称文件系统。用户通过操作系统对文件进行打开、读写、关闭等操作，既可批处理，也可联机实时处理。此阶段有如下特点：（1）文件系统利用“按文件名访问，按记录进行存取”的管理技术，可对文件进行修改、插入和删除操作。（2）数据可长期保存，随时供用户使用。（3）数据共享性差。（4）数据独立性低。（5）数据无集中管理，易导致数据的完整性、安全性得不到可靠保证，并在数据的结构、编码、输出格式等方面难以做到规范化和标准化。（6）数据无结构。（7）使用方式不灵活。文件系统仍然是无弹性的无结构的数据集合，即数据文件之间是孤立的，不能反映现实世界事物之间的内在联系。文件系统中，应用程序与数据的关系如图1.2所示。3．数据库系统阶段数据库管理系统克服了文件管理方式的缺陷，提高了数据的一致性、完整性，减少了数据冗余。数据库系统阶段，应用程序与数据间的关系如图1.3所示。数据库系统的主要特点是：（1）采用数据模型实现数据的结构化、数据的存取方式灵活。（2）数据共享性好，冗余度低。（3）数据独立性高。（4）提供了完整的数据管理与控制功能，包括并发性、完整性、可恢复性、安全性和审计性等。信息世界（概念模型）现实世界抽象计算机世界（数据模型）数据的三个范畴：现实世界、信息世界和计算机世界。补充内容：数据描述转换数据的转换过程1.3数据库设计的基本步骤基本概念数据库设计的过程是利用数据模型来表达数据和数据之间联系的过程。数据是一个组织机构的重要资源之一，是组织积累的宝贵财富，通过对数据的分析，可以了解组织的过去，把握今天，预测未来。但这些数据通常是大量的、甚至是杂乱无章的，如何合理、有效地组织这些数据，是数据库设计的重要任务之一。1.3.1关系数据库设计的基本步骤1.需求分析2.数据库概念设计--建立E-R模型3.数据库逻辑设计—建立关系模型4.数据库物理设计在DBMS中建立数据库5.实施6.使用维护1.4实体－联系模型（E-RModel）用于概念设计以图形的方式表示模型中各元素以及它们之间的联系，所以又称E-R图E-RModel1.4.1实体－联系模型中的基本概念2．属性（attribute）实体所具有的某一特性称为属性。确定属性的两条原则是：1）属性必须是不可分的最小数据项，属性中不能包含其他属性，不能再具有需要描述的性质。2）属性不能与其他实体具有联系，E-R图中所表示的联系是实体集之间的联系。属性的取值范围称为该属性的域（domain）。1.4.1实体－联系模型中的基本概念3．实体集（entityset/entityclass）具有相同属性的实体的集合称为实体集。例如，全体学生就是一个实体集。1.4.1实体－联系模型中的基本概念4．键（key）在描述实体集的所有属性中，可以惟一地标识每个实体的属性称为键（或标识identifier）。1.4.1实体－联系模型中的基本概念5．实体型（entitytype）具有相同的特征和性质的实体一定具有相同属性。用实体名及其属性名集合来抽象和刻划同类实体，称为实体型。表示实体型的格式是：实体名（属性1，属性2，……..，属性n）。1.4.1实体－联系模型中的基本概念在建立实体集时，应注意的原则是：1）每个实体集只表现一个主题。例如，学生实体集中不能包含教师，它们所要描述的内容是有差异的，属性可能会有所不同。2）每个实体集有一个键属性，其他属性只依赖键属性而存在。并且除键属性以外的其他属性之间没有相互依赖关系。例如，学生实体中，学号属性值决定了姓名、性别、出生日期等属性的取值（记为：学号→姓名性别出生日期），但反之不行。3）实体键由单个属性构成。键属性是一个属性，而不是属性的组合。1.4.1实体－联系模型中的基本概念6．联系（relationship）实体集内部的联系体现在描述实体的属性之间的联系；实体集外部的联系是指实体集之间的联系，并且这种联系可以拥有属性。实体集之间的联系通常有三种类型：一对一联系（1∶1）、一对多联系（1∶n）和多对多联系（m∶n）。1.4.2实体集之间的联系形式1.一对一联系（1∶1）图1.4班实体集与班长实体集例1.1考虑学校里的班级和班长之间的联系问题。每个班只有一位班长，每位班长只在一个班里任职。班长实体集与班实体集之间的联系是一对一联系。1.4.2实体集之间的联系形式1.一对一联系（1∶1）例1.2某经济技术开发区需要对入驻其中的公司及其总经理信息进行管理。如果给定的需求分析如下：⑴每个公司有一名总经理，每位总经理只在一个公司任职；⑵需要存储和管理的公司数据是：公司名称，地址，电话；⑶需要存储和管理的总经理数据是：姓名，性别，民族，出生日期。要求：建立此问题的概念模型。1.4.2实体集之间的联系形式1.一对一联系（1∶1）2）E-R模型⑴实体型公司（公司编号，公司名称，地址，电话）总经理（经理编号，姓名，性别，出生日期，民族）注意：但两个实体集中没有适合作为键的属性，因此在两个实体集中增加“编号”属性作为实体的键。1.4.2实体集之间的联系形式1.一对一联系（1∶1）⑵E-R图如下：1.4.2实体集之间的联系形式2．一对多联系（1∶n）例1.3考虑学生与班之间的联系问题。一个班有多名学生，而每个学生只属于一个班。因此，班实体集与学生实体集之间的联系是一对多联系。1.4.2实体集之间的联系形式例1.4一家企业需要用计算机来管理它分布在全国各地的仓库和员工信息。如果给定的需求信息如下：⑴某公司有数个仓库分布在全国各地，每个仓库中有若干位员工，每位员工只在一个仓库中工作。⑵需要管理的仓库信息包括：仓库名称、仓库地点、仓库面积。⑶需要管理的仓库中员工信息包括：姓名、性别、出生日期和工资。要求：建立此问题的概念模型。2．一对多联系（1∶n）1.4.2实体集之间的联系形式2）E-R模型⑴实体型仓库（仓库号，仓库名，地点，面积）员工（员工号，姓名，性别，出生日期，工资）注意：但两个实体集中没有适合作为键的属性，因此在两个实体集中增加“编号”属性作为实体的键。2．一对多联系（1∶n）1.4.2实体集之间的联系形式⑵E-R图如下：2．一对多联系（1∶n）1.4.2实体集之间的联系形式例1.5考虑学校中的学生与各类学生社团之间的情况。3.多对多联系（m∶n）1.4.2实体集之间的联系形式例1.6考虑学生与课程之间的情况。学校需要对学生及其选课的信息进行管理。要求：需求分析,并建立此问题的概念模型。3.多对多联系（m∶n）1.4.2实体集之间的联系形式1）需求分析⑴一位学生选修多门课程，每门课程也会有多个学生选择。学生实体集与课程实体集之间的联系是多对多的联系。⑵需要为课程编号，用“课程号”惟一地标识每一门课程并作为课程实体集的键。⑶学生实体集的键是属性学号。3.多对多联系（m∶n）1.4.2实体集之间的联系形式2）E-R模型⑴实体型学生（学号，姓名，性别，出生日期，院系）课程（课程号，课程名，开课单位，学时数，学分）3.多对多联系（m∶n）1.4.2实体集之间的联系形式⑵E-R图如下：3.多对多联系（m∶n）注意：联系可以拥有属性1.4.2实体集之间的联系形式例1.7某公司有分布在全国各地的多个仓库。每个仓库中有多名员工。每张订单一定是与一名员工签订的。每张订单上的商品由一名供应商供货。4.多元联系1.4.2实体集之间的联系形式例1.7某公司有分布在全国各地的多个仓库。每个仓库中有多名员工。每张订单一定是与一名员工签订的。每张订单上的商品由一名供应商供货。4.多元联系1.4.2实体集之间的联系形式例1.8某公司有分布在全国各地的数个仓库。每个仓库存放多种零件，同时一种零件也会存放在不同的仓库中；全部零件由多个供应商提供；每个供应商提供多种零件。仓库实体集与零件实体集之间的联系是多对多联系，零件实体集与供应商实体集之间的联系也是多对多联系。4.多元联系1.4.2实体集之间的联系形式例1.8某公司有分布在全国各地的数个仓库。每个仓库存放多种零件，同时一种零件也会存放在不同的仓库中；全部零件由多个供应商提供；每个供应商提供多种零件。仓库实体集与零件实体集之间的联系是多对多联系，零件实体集与供应商实体集之间的联系也是多对多联系。4.多元联系数据库概念设计1）确定实体；2）确定实体的属性；避免重复属性使用原始属性、原子属性3）确定实体集的键；不具有可以作为键的属性，这是就要设立一个“编号”或“代码”之类的属性作为键属性在建