第一章-數(shù)據(jù)庫基本概念

1、第1章 數(shù)據(jù)庫基本概念本章目標了解數(shù)據(jù)模型的概念。 理解關(guān)系數(shù)據(jù)模型的三個要素。 掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計的主要步驟。 掌握ER圖的表示方法。 理解聯(lián)系的映射約束。2數(shù)據(jù)庫相關(guān)概念數(shù)據(jù)（Data）是數(shù)據(jù)庫的基本對象，是描述事物的符號記數(shù)據(jù)庫（Database）就是存放數(shù)據(jù)的倉庫。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（Relational Database，簡稱RDB）就是指基于關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System ，簡稱DBMS）是科學組織和儲存數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一的管理和控制，以保證數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Relational Database Mana

2、gement System ，簡稱RDBMS），它通過數(shù)據(jù)、關(guān)系和對數(shù)據(jù)的約束三者組成的數(shù)據(jù)模型來存放和管理數(shù)據(jù)。3關(guān)系數(shù)據(jù)模型的三個要素數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作方式完整性約束(integrity constraint)4數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)模型用于存儲數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是關(guān)系（relation)。關(guān)系是一個數(shù)學概念，是由元組（tuple)構(gòu)成的集合，而元組具有若干屬性（attribute)。 直觀上，可以把關(guān)系看作由行（row)和列（column)構(gòu)成的表（table)，行對應(yīng)關(guān)系中的元組，列對應(yīng)關(guān)系中的屬性。5sidsname1第1學期2第2學期3第3學期4第4學期數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系與表的區(qū)別關(guān)系是元組的集合。

3、關(guān)系的屬性沒有從左到右的順序，而表上的列一般有固定的順序。關(guān)系的屬性不能為多值，而表中的列可以是多值的。6數(shù)據(jù)操作方式關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作方式稱為關(guān)系代數(shù)(relational algebra)，主要由一系列針對關(guān)系的運算構(gòu)成。包括5種基本運算。選擇：返回由一個關(guān)系中滿足指定條件的元組構(gòu)成的另一個關(guān)系。即選出表中滿足指定條件的行。映射：返回由一個關(guān)系中某些指定列中的值構(gòu)成的另一個關(guān)系。即選擇表中指定的列。積：兩個關(guān)系的積返回一個關(guān)系，這個關(guān)系中的每一個元組由分別屬于參與運算的兩個關(guān)系中的元組合并而成。即兩個表的行兩兩橫向拼接。并：返回由兩個關(guān)系中的元組構(gòu)成的關(guān)系，這些元組或者屬于一個關(guān)系，或者同

4、時屬于兩 個關(guān)系。即兩個表的并集。差：兩個關(guān)系的差返回一個關(guān)系，這個關(guān)系中的元組屬于第一個關(guān)系卻不屬于第二個關(guān)系。7完整性約束(integrity constraint)在關(guān)系模型中，一個元組的某些屬性相比其他屬性比較特殊，這些屬性一般稱為鍵 (Key)，包括三種形式。候選鍵：關(guān)系中能唯一地標識一個元組的最少的屬性構(gòu)成的集合。候選鍵可以有多個。 主鍵：選擇為唯一地標識關(guān)系中元組的候選鍵稱為主鍵，一個關(guān)系中的主鍵只能有一個。 外鍵：一個關(guān)系中，屬性值要匹配于另一個關(guān)系（或自身）中的候選鍵的一個或多個屬性的 集合稱為外鍵8完整性約束(integrity constraint)在完整性約束在一定程度

5、上保證數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)都是正確的。兩種重要的約束實體完整性：主鍵屬性不能允許空值。空值也稱為null值，指其值不確定或不存在。引用完整性：外鍵的值或者為空，或者匹配于其引用的鍵值。9實體關(guān)系模型數(shù)據(jù)庫設(shè)計是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)的重要組成部分，構(gòu)造ER圖是需求分析完成后，進行數(shù)據(jù)庫設(shè)計的開始，ER模型理論是構(gòu)造ER圖的根據(jù)。數(shù)據(jù)庫設(shè)計的主要步驟：概念設(shè)計：概念設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)需求分析的結(jié)果抽象出實際應(yīng)用中的實體及聯(lián)系，然后畫出 ER圖。邏輯設(shè)計：邏輯設(shè)計的主要任務(wù)是把概念設(shè)計得到的ER圖轉(zhuǎn)化為表的結(jié)構(gòu)，用到的知識主要是ER 圖中的聯(lián)系轉(zhuǎn)化為表的基本規(guī)則及范式理論。物理設(shè)計：物理設(shè)計的主要任務(wù)是在具體

6、的DBMS上把邏輯設(shè)計得到的表實現(xiàn)，包括物理存儲規(guī)劃和創(chuàng)建合適的索引等任務(wù)。10實體關(guān)系模型ER模型的主要概念ER表示Entity Relationship。ER圖又稱為實體-聯(lián)系圖，也稱為實體-聯(lián)系模型，是一種可以應(yīng)用于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（但不限于關(guān)系型）概念設(shè)計的建模方法。實體是現(xiàn)實世界中可區(qū)別于其他對象的一個“事件”或一個“物體”，現(xiàn)實世界是由一系列的實體以及這些實體間的聯(lián)系構(gòu)成的，聯(lián)系一般用一個動詞表示。ER模型是一種自頂向下的數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法，從識別實體和實體間的關(guān)系開始，然后再標識實體及聯(lián)系的屬性及約束。11實體關(guān)系模型ER圖使用實體-聯(lián)系圖(entity-relationship dia

7、gram)來建立數(shù)據(jù)模型。可以把實體-聯(lián)系圖簡稱為ER圖。ER圖中包含了實體(即數(shù)據(jù)對象)、關(guān)系和屬性等3種基本成分。矩形框代表實體用連接相關(guān)實體的菱形框表示關(guān)系用橢圓形或圓角矩形表示實體(或關(guān)系)的屬性，并用直線把實體(或關(guān)系)與其屬性連接起來。12實體關(guān)系模型聯(lián)系的映射約束映射約束的種類有以下三種：一對一一對多多對多對一聯(lián)系13實體關(guān)系模型聯(lián)系的映射約束對多聯(lián)系多對多聯(lián)系14數(shù)據(jù)庫規(guī)范化數(shù)據(jù)庫規(guī)范化（Normalization）的目的是減少或控制數(shù)據(jù)冗余（即不必要的數(shù)據(jù)副本）和避免數(shù)據(jù)異常。規(guī)范化規(guī)則分為以下常規(guī)形式：第一范式（1NF）第二范式（2NF）第三范式（3NF）15數(shù)據(jù)庫規(guī)范化第

8、一范式（1NF）規(guī)則一：它應(yīng)該只有單個（原子）值的屬性/列。表的每一列都應(yīng)該是單值的，這意味著它們不應(yīng)包含多個值。規(guī)則二：存儲在列中的值應(yīng)該屬于同一個值域。在每列中，存儲的值必須是相同類型或類型兼容。（對應(yīng)列的屬性和類型應(yīng)該是相同的）規(guī)則三：屬性/列的唯一名稱。此規(guī)則要求表中的每個列都應(yīng)具有唯一的名稱。這是為了避免在檢索數(shù)據(jù)或?qū)Υ鎯Φ臄?shù)據(jù)執(zhí)行任何其他操作時的混淆。規(guī)則四：數(shù)據(jù)的存儲順序無關(guān)緊要。此規(guī)則表明在表中存儲數(shù)據(jù)的順序無關(guān)緊要16數(shù)據(jù)庫規(guī)范化第二范式（2NF）應(yīng)該滿足第一范式。應(yīng)該沒有部分依賴。表中的屬性僅依賴于主鍵的一部分而不是整個組合主鍵，這就是部分依賴關(guān)系要刪除部分依賴關(guān)系，可以重新劃分表，刪除導致部分依賴的屬性，并將其放到適合的其他表中。17數(shù)據(jù)庫規(guī)范化第三范式（3NF）它應(yīng)該是滿足第二范式。它不應(yīng)該具有傳遞依賴性。當非主鍵屬性依賴于其他非主鍵屬性，而不