数据库原理：数据库基本知识.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,1,章 数据库基本知识,1,、有,M,个人一起去旅游，要住宾馆，假设一个房间只能住,N,个人，请问要开几个房间？,2,、假设给你,3,瓶啤酒，商家规定，,2,个空酒瓶可以兑换,1,瓶啤酒，在不另外掏钱的情况下，最多可以喝到几瓶啤酒？,3,、如果你选择做了某一个事情，这个事情对自己有很大提高，但你发现困难重重，几乎进行不下去了，你会怎样处理？,小测试,1.1,数据库系统简介,1.2,数据库系统的组成,1.3,关系型数据库,讲解提纲,1.1,数据库系统简介,思考：全校学生成绩管理系统包括哪些数据？应该如何保存？,数据管理：对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题,数据管理技术的发展过程,人工管理阶段,(40,年代中,-50,年代中,),文件系统阶段,(50,年代末,-60,年代中,),数据库系统阶段,(60,年代末,-,现在,),一、人工管理,时期,40,年代中,-50,年代中,产生的背景,应用需求科学计算,硬件水平无直接存取存储设备,软件水平没有操作系统,处理方式批处理,主要特点：数据包含在程序中，程序员设计程序的同时也要考虑数据的存贮,人工管理,(,续,),特点,数据的管理者：应用程序，数据不保存。,数据面向的对象：某一应用程序,数据的共享程度：无共享、冗余度极大,数据的独立性：不独立，完全依赖于程序,数据的结构化：无结构,数据控制能力：应用程序自己控制,应用程序与数据的对应关系,(,人工管理,),应用程序,数据集,应用程序,数据集,应用程序,数据集,n,.,.,二、文件系统,时期,50,年代末,-60,年代中,产生的背景,应用需求科学计算、管理,硬件水平磁盘、磁鼓,软件水平有文件系统,处理方式联机实时处理、批处理,文件系统,(,续,),特点,数据的管理者：文件系统，数据可长期保存,数据面向的对象：某一应用程序,数据的共享程度：共享性差、冗余度大,数据的结构化：记录内有结构,整体无结构,数据的独立性：独立性差，改变数据的逻辑结构则必须修改应用程序,数据控制能力：应用程序自己控制,应用程序与数据的对应关系,(,文件系统,),应用程序,文件,应用程序,文件,2,应用程序,文件,n,存取方法,.,.,三、数据库系统,时期,60,年代末以来,产生的背景,应用背景大规模管理,硬件背景大容量磁盘,软件背景有数据库管理系统,处理方式联机实时处理,分布处理,批处理,数据库系统,(,续,),特点,数据的管理者：,DBMS,（数据库管理系统）,数据面向的对象：现实世界,数据的共享程度：共享性高,数据的独立性：高度的物理独立性和一定的,逻辑独立性,数据的结构化：整体结构化,数据控制能力：由,DBMS,统一管理和控制,应用程序与数据的对应关系,(,数据库系统,),DBMS,应用程序,1,应用程序,2,数据库,数据库阶段信息处理方式的演变,数据的高共享性的好处,降低数据的冗余度，节省存储空间,避免数据间的不一致性,使系统易于扩充,独立性强，数据与程序独立存放,数据独立性,物理,独立性,指用户的,应用程序,与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的,物理存储,改变了，应用程序,不用,改变,。,逻辑,独立性,指用户的,应用程序,与数据库的,逻辑结构,是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变,。,数据结构化,数据的结构化是数据库的主要特征之一。,数据库中实现的是数据的真正结构化,数据的结构用,数据模型,描述，无需程序定义和解释。,数据可以,变长,。,数据的最小存取单位是,数据项（,data item,），,也称为,字段（,field,），列（,column,）,。,DBMS,对数据的控制功能,数据的安全性（,Security,）,保护,使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据，保护数据以防止不合法的使用造成的数据的,泄密和破坏,。,数据的,完整性,（,Integrity,）,检查,将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。,DBMS,对数据的控制功能,并发,（,Concurrency,）,控制,对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。,数据库,恢复,（,Recovery,）,将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。,1.2,数据库系统的组成,1.2.1,数据库的定义,1.2.2,数据库管理系统,1.2.3,数据库系统的用户,1.2.1,数据库的定义,人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后，应将其保存起来以供进一步加工处理，进一步抽取有用信息,数据库的定义,数据库,(Database,简称,DB),是,长期,储存在计算机内、,有组织,的、,可共享,的大量,数据集合。,数据库由若干,数据库文件,和辅助文件组成,分类：网状，层次，关系，共,3,类，称为,3,种数据模型，最重要的是,关系数据库,关系数据库的主要内容就是,表,（,table,）,关系数据库中最主要的成分是表,1.2.1,数据库的定义,数据库的特征,数据按一定的数据模型组织、描述和储存，,逻辑性,（,logic,）强,共享性,（,shareable,）好,冗余度,（,redundancy,）较小,数据,独立性,（,independency,）较高,易于,扩充,（,expansion,）,数据库的基本模型,网状,数据库模型：每个记录看成是一个节点，任何节点与节点之间可建立关联，形成网状结构,层次,数据库模型：分层管理数据，形成单位行政机构、家族式数据结构,关系,型数据库模型,：以,二维表,形式组织数据，每一行称为一条,记录,，每一列是一个属性，称为一个,字段,数据库的分类,1.2.2,数据库管理系统,数据库管理系统（,Database Management System-,DBMS,）,在操作系统的支持下，帮助用户,建立、使用和管理,数据库的软件系统。通常包含数据描述语言（,DDL,）、数据操作语言（,DML,）以及管理和控制程序三个组成部分。,DBMS,的组成,数据描述语言,（,DML,Data Description Language,）,：,用来描述数据库的结构，供用户建立数据库。,数据操作语言,（,DML,Data Manipulation,LangUage,）：供用户对数据库进行数据的查询（数据的检索和统计等）和处理（数据的增加、删除和修改等）等操作。,管理和控制程序,：,包括安全管理、通信控制和工作日志管理等程序。,1.2.3,数据库系统的用户,数据库系统的用户，共有,4,类：,系统程序员,负责整个数据库系统的设计工作，根据用户的需求安装数据库管理系统，建立维护数据库管理系统及相关软件的工具，设计合适的数据库及表文件，对整个数据库存取权限做出规划。,数据库管理员,（,DBA,Database Administrator,）,DBA,是支持数据库系统的专业技术人员，决定数据库结构，维护数据，管理帐号，备份及恢复数据，提高系统效率。,应用程序员,负责编写访问数据库的面向终端用户的应用程序，是用户可以友好地使用数据库。可以使用,Visual Basic,、,Java,、,.net,、,Delphi,、,PHP,、,ASP,、,JSP,等语言访问数据库。,操作员,操作应用程序软件来访问数据库，利用数据库系统完成日 常工作，不关心数据库的具体格式及其维护和管理问题。,数据库系统的用户,(,续）,1.2.4,数据库系统的体系结构,大型数据库,由一台性能很强的计算机（称为主机或者数据库服务器）负责处理庞大的数据，用户通过终端机与大型主机相连，以存取数据。如,Oracle,，,Sybase,，,IBM DB2,，,Informix,，,SQL Server,。,中小型数据库,在用户较少、数据量不大的情况下，可使用本地小型数据库。一般是由个人建立的个人数据库。如：,Access,，,Foxpro,，,MySQL,。,Excel,也可以认为是简单数据库。,分布式数据库,分布式数据库就是为了解决大型数据库反应缓慢的问题而提出的，它是由多台数据库服务器组成，数据可来自不同的服务器。,客户机,/,服务器数据库,利用网络将终端机（一般为微机）和数据库服务器连接，终端从数据库服务器中存取数据，并分担服务器的部分运算任务，以分散数据库服务器的负担，这样数据库服务器就不必是价格昂贵的大型主机了，采用客户机服务器数据库网络结构。,1.3,关系型数据库,1.3.1,关系型数据库定义,1.3.2,关系型数据库与表,1.3.3,主键与外键,1.3.4,字段约束,1.3.5,数据完整性,1.3.6,表的关联,1.3.1,关系数据库定义,关系型数据库概念是由,E,F,Codd,1976,年,6,月博士提出的。,数据库模型（数据模型）分为三种类型：网状数据库、层次数据库和关系数据库。而关系型数据库之所以能被广泛的应用,是因为它将每个,具有相同属性的数据,独立地存储在一个表中。它解决了层次型数据库的横向关联不足的缺点，也避免了网状数据库关联过于复杂的问题。我们所看到的数据库都是关系数据库。,关系型数据库是指一些相关的,表,和其他数据库,对象,的集合。,1.3.2,关系数据库与表,数据库是由多个,表,和其他数据库对象（如约束关系，用户，安全性，日志）组成的。,在数据库中，表是一种最基本的数据库对象，类似于电子表格，是由行和列组成的，除第一行,(,表头,),以外，数据库表中的每一行通常称为一条,记录（也叫无组）,，表中的每一列称为一个,字段,，表头的各列给出了各个字段的名称，可以称为,表结构,。,如下图所示。,关系数据库与表（续）,1.3.3,主键与外键,关系模型要求数据库表中的每行,记录,都必须是,惟一,的，而不允许出现完全相同的记录。在设计数据库表时，可以通过定义,主键,(Primary Key),来保证记录,(,实体,),的惟一性。,每个数据库表都,有且只有一个主键,。,一个关系型数据库可能包含多个表，可以通过,外键,(Foreign Key),使这些表之间关联起来。,学生信息表 课程信息表,学号,姓名,性别,班级,0901,张三,男,0931,0902,李四,女,0999,0890,王小二,男,0808,课程号,课程名,任课老师,课时,B01,JAVA,刘一,72,D15,英语,刘二,54,F08,VB,刘三妹,68,主键与外键（续）,下图的,“,成绩表,”,中有两个,外键,，一个是学号,“,student_id,”,，其详细信息存储在,“,学生表,”,中；另一个是课程编号,“,course_no,”,，其详细信息存储在,“,课程表,”,中。,“,成绩表,”,和,“,学生表,”,各有一个,“,学号,”,字段，该字段在,“,成绩表,”,中是外键，在,“,学生表,”,中则是主键，但这两个字段的数据类型以及字段宽度必须完全一样，字段的名称可以相同，也可以不相同。,1.3.4,字段约束,设计数据库表时，可对表中的一个字段或多个字段的组合,设置约束条件,，让,SQL Server,检查该字段的输入值是否符合这个约束条件。约束分为表级约束和字段级约束两种。表级约束是一个表中几个字段的约束，字段级约束则是对表中一个字段的约束。,PRIMARY KEY,即主键，用来保证表中每条记录的唯一性。设计一个数据库表时，可用一个字段或多个字段,(,最多,16,个字段,),的组合作为这个表的主键。用单个字段作为主键时，使用字段约束；用字段组合作为主键时，则使用表级约束。,FOREIGN KEY,外键字段与其他表中的主键字段或具有唯一性的字段相对应，其值必须在所引用的表中存在，而且所引用的表必须存放在同一数据库中。,字段约束,NULL,与,NOT NULL,（空值,/,非空值）,若在一个字段中允许不输入数据，则可以将该字段定义为,NULL,，,如果在一个字段中必须输入数据，则应当将该字段定义为,NOT NULL,。,NULL,值既不等价于数值型数据中的,0,，也不等价于字符型数据中的空字符串。,UNIQUE,（唯一）,如果一个字段值不允许重复，则应当对该字段添加,UNIQUE,约束。与主键不同的是，在,UNIQUE,字段中允许出现,NULL,值，但为保持唯一性，最多只能出现一次,NULL,值。,CHECK,（检查）,CHECK,约束用于检查一个字段或整个表的输入值是否满足指定的检查条件。,DEFAULT,（默认值）,DEFAULT,约束用于指定一个字段的默认值，当尚未在该字段中输入数据时，该字段中将自动填入这个默认值。,1.3.5,数据完整性,实体完整性,(Entity Integrity),实体完整性用于保证数据库表中的每一条记录都是唯一的，建立主键的目的就是为了实施实体完整性。一个表中的主键不能取空值，也不能取重复的值。例如，选择“学号”字段作为“学生表”中的主键时，每一条记录中的“学号”字段值就应输入一个非空值，而且必须是各不相同的。,域完整性,(Domain Integrity),域完整性用于保证给定字段中数据的有效性，即保证数据的取值在有效的范围内。,例如，限制“成绩”字段的值是在,0,到,100,之间；在“成绩表”中“学号”字段是一个外键，该字段的值只能是“学生表”已经存在的学号，如果在该字段中输入“学生表”所没有的学号，也将破坏该字段的域完整性。,数据完整性,参照完整性,(Referential Integrity),参照完整性是用于确保相关联的表间的数据保持一致。当添加、删除或修改数据库表中的记录时，可以借助于参照完整性来保证相关联的表之间的数据一致性。例如，在“学生表”中修改了某个学号，就必须在“成绩表”或其他相关联的表进行相同的修改，否则其他表中的相关记录就会变成无效记录。,用户自定义完整性,(User-defined Integrity),这是由用户自己定义的完整性，不同于前面,3,种完整性，也可说是一种强制数据定义。,例如，在输入学生表的记录时，应确保“学号”字段不为空（,NOT NULL,），,否则与“学号”字段是主键矛盾。,1.3.6,表的关联,一对一关联,(one-to-one),设在一个数据库中有,A,、,B,两个表，对于表,A,中的任何一条记录，表,B,中只能有一条记录与之对应；反过来，对于表,B,中的任何一条记录，表,A,中也只能有一条记录与之对应，则称这两个表是一对一关联的。,一对多关联,(one-to-many),设在一个数据库中有,A,、,B,两个表，对于表,A,中的任何一条记录，表,B,中可能有多条记录与之对应；反过来，对于表,B,中的任何一条记录，表,A,中却只能有一条记录与之对应，则称这两个表是一对多的关联。,多对多关联,(many-to-many),设在一个数据库中有,A,、,B,两个表，对于表,A,中的任何一条记录，表,B,中可能有多条记录与之对应；反过来，对于表,B,中的任何一条记录，表,A,中也有多条记录与之对应，则称这两个表是多对多关联的。,数据联系的描述,一对一联系,一对多联系,数据联系的描述,图,多对多联系,本章结束,多复习，多看书，理解式记忆,