第一章數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識

1、第1章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的個重要分支，MicrosoftAccess作為一種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是中小型數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的理想開發(fā)環(huán)境1.1. 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫，它能把大量的數(shù)據(jù)按照一定的結(jié)構(gòu)存儲起來，在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的集中管理下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享那么，什么是數(shù)據(jù)庫?什么是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)呢?1.1.1. 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理的發(fā)展一、 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)是指存儲在某一種媒體上能夠識別的物理符號。數(shù)據(jù)的概念包括兩個方面：其一是描述事物特性的數(shù)據(jù)內(nèi)容；其二是存儲在某一種媒體上的數(shù)據(jù)形式。數(shù)據(jù)處理是指將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過程。對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、收集、存儲、加工和傳播的一系列活

2、動的總和。二、 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)處理的中心問題是數(shù)據(jù)管理。計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)的管理是指如何對數(shù)據(jù)分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護(hù)。1. 人工管理：(1) 數(shù)據(jù)不保存(2) 應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)(3) 數(shù)據(jù)不共享(4) 數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)集1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)集2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)集n2. 文件系統(tǒng)(1) 數(shù)據(jù)可以長期保存(2) 程序與數(shù)據(jù)有一定的獨(dú)立性(3) 數(shù)據(jù)的冗余度大應(yīng)用程序文件應(yīng)用程序文件2應(yīng)用程序文件n存取方法.3. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：20世紀(jì)60年代后期以來計(jì)算機(jī)用于管理的規(guī)模更為龐大，應(yīng)用越來越廣泛，需要計(jì)算機(jī)管理的數(shù)據(jù)量急劇增長，同時多種應(yīng)用、多種語言互相覆蓋地共享數(shù)據(jù)集合的要求越采越

3、強(qiáng)烈。為解決多用戶、多應(yīng)用共享數(shù)據(jù)的需求，出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫技術(shù)和統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的專門軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)的主要目的是有效地管理和存取大量的數(shù)據(jù)資源，包括：提高數(shù)據(jù)的共享性。使多個用戶能夠同時訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)；減小數(shù)據(jù)的冗余，以提高數(shù)據(jù)的一致性和完整性；提供數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序的獨(dú)立性，從而減少應(yīng)用程序的開發(fā)和維護(hù)代價。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)已經(jīng)成為多個用戶或應(yīng)用程序共享的資源，從應(yīng)用程序中完全獨(dú)立出來，由DBMS統(tǒng)一管理。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序的關(guān)系如圖。DBMS應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)庫4. 分布式數(shù)據(jù)庫統(tǒng)物理上分布、邏輯上集中的分布式數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)是一個邏輯上統(tǒng)一、地域上分布的數(shù)據(jù)集合，是

4、把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中各個節(jié)點(diǎn)局部數(shù)據(jù)序的邏輯集合，同時受分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的統(tǒng)一控制和管理，把全局?jǐn)?shù)據(jù)模式按數(shù)據(jù)來源和用途合理分布在系統(tǒng)的多個節(jié)點(diǎn)上，使大部分?jǐn)?shù)據(jù)可以就地或就近存取。5. 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)厙系統(tǒng)數(shù)據(jù)據(jù)庫技術(shù)與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生了面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)；面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫吸收了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法的核心概念和基本思想，采用面向?qū)ο蟮挠^點(diǎn)來描述現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體(對象)的邏輯組織、對象之間的限制和聯(lián)系等。1.1.2. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一、 有關(guān)數(shù)據(jù)庫的概念1. 數(shù)據(jù)(Data)數(shù)據(jù)是指描述事物的符號記錄。在計(jì)算機(jī)中，文字、圖形、圖像聲音等都是數(shù)據(jù)，學(xué)生的檔案、教師的基本情況、貨物的運(yùn)輸情況等也都

5、是數(shù)據(jù)。2. 數(shù)據(jù)庫(DataBase)數(shù)據(jù)庫是存儲在計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備中的、結(jié)構(gòu)化的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。它不僅包括描述事物的數(shù)據(jù)本身，而且包括相關(guān)事物之間的關(guān)系。3. 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DataBase Management System,DBMS)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是指位于用戶與操作系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)管理軟件。4. 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)是指系統(tǒng)開發(fā)人員利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)資源開發(fā)的面向某一類實(shí)際應(yīng)用的軟件系統(tǒng)。5. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指引進(jìn)數(shù)據(jù)庫技術(shù)后的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)有組織地、動態(tài)地存儲大量相關(guān)數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)處理和信息資源共享的便利手段。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由5部分組成：硬件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫集合、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

6、及相關(guān)軟件、數(shù)據(jù)庫管理員(DataBaseAdministrator，DBA)和用戶。二、 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)1. 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，減少數(shù)據(jù)冗余2. 采用特定的數(shù)據(jù)模型3. 具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性4. 有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能三、 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)n 什么是DBMSn 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System，簡稱DBMS）是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。n DBMS的用途n 科學(xué)地組織和存儲數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護(hù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)操作系統(tǒng)硬件1. 數(shù)據(jù)定義數(shù)據(jù)定義包括定義構(gòu)成數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的外模式、模式和內(nèi)模式，定義各個外模式與模式之間的映射，定義模式與

7、內(nèi)模式之間的映射，定義有關(guān)的約束條件(例如，為保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)具有正確語義而定義的完整性規(guī)則，為保證數(shù)據(jù)庫安全而定義的用戶口令和存取權(quán)限等)。l 提供數(shù)據(jù)定義語言(DDL)l 定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象2. 數(shù)據(jù)操縱數(shù)據(jù)操縱包括對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的檢索、插入、修改和刪除等基本操作。l 數(shù)據(jù)操縱功能:提供數(shù)據(jù)操縱語言(DML)l 操縱數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作(查詢、插入、刪除和修改)3. 數(shù)據(jù)庫運(yùn)行管理對數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行進(jìn)行管理是DBMS運(yùn)行時的核心部分，包括對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行并發(fā)控制、安全性檢查、完整性約束條件的檢查初執(zhí)行及數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部維護(hù)(例如，索引、數(shù)據(jù)字典的自動維護(hù))等。保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶對

8、數(shù)據(jù)的并發(fā)使用發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù)4. 數(shù)據(jù)組織、存儲和管理數(shù)據(jù)庫中需要存放多種數(shù)據(jù)，例如，數(shù)據(jù)字典、用戶數(shù)據(jù)、存取路徑等，DBMS負(fù)責(zé)分門別類地組織、存儲和管理這些數(shù)據(jù)，確定以哪種文件結(jié)構(gòu)和存取方式物理地組織這些數(shù)據(jù)，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，以便提高存儲空間利用率友提高隨機(jī)查找、順序查找、增加、刪除、修改等操作的時間效率。5. 數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)建立數(shù)據(jù)庫包括數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)的輸入與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等。維護(hù)數(shù)據(jù)庫包括數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲與恢復(fù)、數(shù)據(jù)庫的重組與重構(gòu)、性能的監(jiān)視與分析等。n 數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能(實(shí)用程序)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)批量裝載數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲介質(zhì)故障恢復(fù)數(shù)據(jù)庫的重組織性能監(jiān)視等6. 數(shù)據(jù)通信接口DBMS

9、需要提供與其他軟件系統(tǒng)進(jìn)行通信的功能。例如，提供與其他DBMS或文件系統(tǒng)的接口，從 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為另一個DBMS或文件系統(tǒng)能夠接受的格式，或者接收其他DBMS或文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。為提供上述功能，DBMS由以下四部分組成：l 數(shù)據(jù)定義語言及其翻譯處理程序l 數(shù)據(jù)操縱語言及其編譯(或解釋)程序l 數(shù)據(jù)庫運(yùn)行控制程序l 實(shí)用程序1.1.3. 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型就是從現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個中間層次?，F(xiàn)實(shí)世界的事物反映到人的大腦中，人們把這些事物抽象為一種既不依賴于具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)又不為某一DBMS支持的概念模型，然后再把概念模型轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)上某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。一、 實(shí)體描述現(xiàn)實(shí)世界中存在各種事物，

10、事物與事物之間存在著聯(lián)系。這種聯(lián)系是客觀存在的，是由事物本身的性質(zhì)所決定的。例如，在學(xué)校的教學(xué)管理系統(tǒng)中有教師、學(xué)生和課程，教師為學(xué)生授課，學(xué)生選修課程取得成績；在圖書館中有圖書和讀者，讀者借閱圖書；在體育競賽中有參賽隊(duì)、競賽項(xiàng)目，代表隊(duì)中的運(yùn)動員參加特定項(xiàng)目的比賽等。1. 實(shí)體客觀存在并相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體，實(shí)體可以是實(shí)際的事物，也可以是抽象的事物。例如，學(xué)生、課程、讀者等都是屬于實(shí)際的事物；學(xué)生選課、借閱圖書等都是比較抽象的事物。2. 實(shí)體的屬性描述實(shí)體的特性稱為屬性。例如，學(xué)生實(shí)體用學(xué)號、姓名、性別、出生年份、系、入學(xué)時間等屬性來描述。3. 實(shí)體集和實(shí)體型屬性值的集合表示一個實(shí)體，而屬

11、性的集合表示一種實(shí)體的類型，稱為實(shí)體型，同類型的實(shí)體的集合，稱為實(shí)體集。例如，學(xué)生(學(xué)號，姓名，性別，出生年份,系，入學(xué)時間)就是一個實(shí)體型。對于學(xué)生來說，全體學(xué)生就是一個實(shí)體集，(980102，劉力，男，1980，自動控制，1997)就是代表學(xué)生名單中的一個具體的學(xué)生。在Access中，用“表”來存放同一類實(shí)體；即實(shí)體集。例如，學(xué)生表、教師表、成績表等。的一個“表”包含若干個字段，“表”中的字段就是實(shí)體的屬性。字段值的集合組成表中的一條記錄，代表一個具體的實(shí)體，即每一條記錄表示一個實(shí)體。二、 實(shí)體間聯(lián)系及種類實(shí)體之間的對應(yīng)關(guān)系稱為聯(lián)系，它反映現(xiàn)實(shí)世界事物之間的相互關(guān)聯(lián)。例如，一個學(xué)生可以選修

12、多門課程，同一門課程可以由多名教師講授。實(shí)體間聯(lián)系的種類是指一個實(shí)體型中可能出現(xiàn)的每一個實(shí)體與另一個實(shí)體型中多少個實(shí)體存在聯(lián)系。1. 一對一考察學(xué)校和校長這兩個實(shí)體型，如果一個學(xué)校只能有一個正校長，一個校長不能同時在其他學(xué)?；騿挝患嫒涡ｉL，在這種情況下，學(xué)校與校長之間存在一對一聯(lián)系。在Access中，一對一聯(lián)系表現(xiàn)為主表中的每一條記錄只與相關(guān)表中的一條記錄相關(guān)聯(lián)。例如，部門的教師表和財(cái)務(wù)部門的工資表之間就存在一對一聯(lián)系。2. 一對多考察學(xué)校中系和學(xué)生這兩個實(shí)體型：一個系中可以有多名學(xué)生，而一個學(xué)生只能在一個系注冊學(xué)習(xí)，系和學(xué)生之間存在一對多聯(lián)系。考察部門和教師之間的聯(lián)系，個教師只能在學(xué)校的一個

13、部門任職，占用該部門的一個編制，而一個部門可以有多名在編教師。部門與教師之間也是一對多聯(lián)系。在Access中，一對多聯(lián)系表現(xiàn)為主表中的每條記錄與相關(guān)表中的多條記錄相關(guān)聯(lián)。即表A中的一條記錄在表B中可以有多條記錄與之對應(yīng)，但表B中的一條記錄最多只能與表A中的一條記錄對應(yīng)。一對多聯(lián)系是最普遍的聯(lián)系，也可以將一對一聯(lián)系看做是一對多聯(lián)系的特殊情況。3. 多對多考察學(xué)校中學(xué)生和課程兩個實(shí)體型，一個學(xué)生可以選修多門課程，一門課程有多名學(xué)生選修。因此學(xué)生和課程之間存在多對多聯(lián)系。圖書與讀者之間也是多對多聯(lián)系，因?yàn)橐晃蛔x者可以借閱若干本圖書，同一本書可以相繼被幾個讀者借閱。在Access中，多對多的聯(lián)系表現(xiàn)為

14、一個表中的多條記錄在相關(guān)表中同樣可以有多條記錄與之對應(yīng)，即表A中的一條記錄在表B中可以對應(yīng)多條記錄，而B表中的一條記錄在表A中也可對應(yīng)多條記錄。三、 數(shù)據(jù)模型簡介為了反映事物本身及事物之間的各種聯(lián)系，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)必須有一定的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)用數(shù)據(jù)模型表示。1. 層次數(shù)據(jù)模型：用樹形結(jié)構(gòu)表示各類實(shí)體以及實(shí)體之間的聯(lián)系。在數(shù)據(jù)庫中，對滿足以下兩個條件的數(shù)據(jù)模型稱為層次模型：（1） 且僅有一個節(jié)點(diǎn)無雙親，這個節(jié)點(diǎn)稱為”節(jié)點(diǎn)”。（2） 其他節(jié)點(diǎn)有且僅有一個雙親層次模型對具有一對多的層次關(guān)系的描述非常自然、直觀、容易理解，這是層次數(shù)據(jù)庫的突出優(yōu)點(diǎn)系教研室課程教師系教研室教師住處學(xué)生2. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型在數(shù)

15、據(jù)庫中，對滿足以下兩個條件的數(shù)據(jù)模型稱為網(wǎng)狀模型（1） 允許一個以上的節(jié)點(diǎn)無雙親。（2） 一個節(jié)點(diǎn)可以有多于一個的雙親3. 關(guān)系數(shù)據(jù)模型用二維表結(jié)構(gòu)來表示實(shí)體以及實(shí)體之間聯(lián)系的模型稱為關(guān)系數(shù)據(jù)模型。在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中每一個關(guān)系都是一個二維表，使得描述實(shí)體的數(shù)據(jù)本身能夠自然地反映他們之間的聯(lián)系，而傳統(tǒng)的層次和網(wǎng)狀模型數(shù)據(jù)庫是使用鏈接指針來存儲和體現(xiàn)聯(lián)系的。1.2. 關(guān)系數(shù)據(jù)庫1.2.1. 關(guān)系數(shù)據(jù)模型一、 關(guān)系術(shù)語(1) 關(guān)系(2) 元組(3) 屬性(4) 域(5) 關(guān)鍵字(6) 外部關(guān)鍵字二、 關(guān)系的特點(diǎn)(1) 關(guān)系必須規(guī)范化(2) 同一關(guān)系中不能出現(xiàn)相同的屬性名。(3) 關(guān)系中不允許有完全相同

16、的元組。(4) 在一個關(guān)系中元組的次序無關(guān)緊要。任意交換兩行的位置并不影響數(shù)據(jù)的實(shí)際意義。(5) 在一個關(guān)系中列的次序無關(guān)緊要。任意交換兩行的位置并不影響數(shù)據(jù)的實(shí)際意義。三、 實(shí)際關(guān)系模型1.2.2. 關(guān)系運(yùn)算一、 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算：交、并、差。1. 并:兩個相同結(jié)構(gòu)關(guān)系的并是由屬于這兩個關(guān)系的元組組成的集合.2. 差:設(shè)有兩個相同的結(jié)構(gòu)關(guān)系R和S,R與S的差是由屬于R但不屬于S的元組組成的集合,即差運(yùn)算的結(jié)果是從R中去掉S中也有的元組.3. 交:兩個具有相同結(jié)構(gòu)的關(guān)系R和S,他們的交是由即屬于R又屬于S的元組組成的集合.交運(yùn)算的結(jié)果是R和S的共同元組二、 專門的關(guān)系運(yùn)算：1. 選擇: 從關(guān)系中

17、找出滿足給定條件的元組的操作.2. 投影: 從關(guān)系模式中指定若干屬性組成新的關(guān)系.3. 聯(lián)接: 是關(guān)系的橫向結(jié)合.聯(lián)接運(yùn)算將兩個關(guān)系模式拼接成一個更寬的關(guān)系模式,生成的新關(guān)系中包含滿足聯(lián)接條件的元組.4. 自然聯(lián)接: 在聯(lián)接運(yùn)算中,按照字段值對應(yīng)相等為條件進(jìn)行的聯(lián)接操作稱為等值聯(lián)接。數(shù)據(jù)管理的發(fā)展人工管理文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)硬件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫集合數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理員用戶層次數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)模型AccessFoxPro圖 1 第一章主要內(nèi)容組成部分關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)過程數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模型1.3. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表、記錄、字段1.3.1. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟一、 設(shè)計(jì)原則：1. 一事一地2. 避免在表中出現(xiàn)重復(fù)字段3. 表中的字段必須是原始數(shù)據(jù)和基本數(shù)據(jù)元素。4. 用外部關(guān)鍵字保證有關(guān)聯(lián)的表之間的聯(lián)系。二、 設(shè)計(jì)步驟1.3.2. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程一、 需求分析二、 確定需要的表三、 確定所需字段四、 確定聯(lián)系五、 設(shè)計(jì)求精1.4. SQL 基本命令1.5. Access簡介第2章 隨著Microsoft公司在1990年5月推出Windows 3.0以來,該程序立刻受到了用戶的歡迎和喜愛,之后1992