sql server2012數(shù)據(jù)庫管理教程課件-第1章

SQLServer2012數(shù)據(jù)庫管理教程第1章第1章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述關系數(shù)據(jù)庫1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)不能長期保存。沒有專門的軟件對數(shù)據(jù)進行管理。數(shù)據(jù)與程序不具有獨立性。1.1.1數(shù)據(jù)管理的發(fā)展1．程序管理方式階段2．文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)缺乏獨立性。數(shù)據(jù)冗余度大。數(shù)據(jù)無集中管理。3．數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，減小數(shù)據(jù)冗余。采用特定的數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)具有較高的獨立性。有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能。1.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1．數(shù)據(jù)庫2．數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)3．硬件及軟件環(huán)境4．數(shù)據(jù)庫管理員5．用戶1.1.3數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能1．數(shù)據(jù)定義功能數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)定義語言（DDL）。用戶可以定義數(shù)據(jù)庫的各類對象，如表、視圖、存儲過程等。2．數(shù)據(jù)操縱功能數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)操縱語言（DML）。用戶可以對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行操縱，如查詢、插入數(shù)據(jù)、更新數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)。3．數(shù)據(jù)庫運行控制功能數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)庫運行的控制功能，主要包括以下幾方面。完整性控制并發(fā)控制安全控制數(shù)據(jù)庫恢復功能數(shù)據(jù)字典1.1.4數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫結構的基礎是數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)模型是一個描述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)聯(lián)系、數(shù)據(jù)語義以及一致性約束的概念工具的集合。數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)操作和完整性約束三要素組成。下圖所示是數(shù)據(jù)模型的分類。1．實體聯(lián)系模型實體聯(lián)系圖中包括三個主要的要素。一對一聯(lián)系（1:1）一對多聯(lián)系（1∶n）多對多聯(lián)系（m∶n）3）屬性。2）實體之間的聯(lián)系。1）實體型。我們把客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體，同一類實體的集合稱為實體集，在實體聯(lián)系模型中，用矩形框表示實體，框內(nèi)注明實體的名稱。屬性用來描述實體或聯(lián)系的特性。在實體聯(lián)系模型中，用橢圓形表示屬性，并用連線與實體連接起來。如果屬性較多，為使圖形更加簡明，有時也將實體與其相應的屬性單獨用列表表示。下圖是一個關于圖書出版情況的實體聯(lián)系模型。2．層次模型用倒立的樹形結構表示實體及實體之間聯(lián)系的模型稱為層次模型，其特點如下。有且僅有一個結點無父結點，該結點稱為根結點。除根結點以外的其他結點有且僅有一個父結點。層次模型可以方便地表示實體之間一對多的聯(lián)系，但無法表示實體之間多對多的聯(lián)系。下圖所示為圖書出版的層次模型。3．網(wǎng)狀模型在網(wǎng)狀模型中，可以有多個結點無父結點；允許結點有多于一個的父結點。網(wǎng)狀模型可以表示實體之間多對多的聯(lián)系。下圖是圖書出版的網(wǎng)狀模型。圖書出版的網(wǎng)狀模型4．關系模型關系模型使用二維表格的形式來表示實體之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。圖書出版的關系模型可以表示為以下四個二維表格的集合。圖書關系表格

出版社關系表格作者關系表格

編寫關系表格1.2關系數(shù)據(jù)庫1.2.1關系模型1．關系術語1）關系（Relations）2）屬性（Attributes）3）域（Domains）4）元組（Tuples）5）主關鍵字（PrimaryKeys）6）候選關鍵字（CandidateKeys）7）外關鍵字（ForeignKeys）8）關系模式（RelationSchemas）圖書出版系統(tǒng)可以使用以下的關系模式來描述。圖書（圖書編號，書名，定價，出版社編號[FK]）出版社（出版社編號，出版社名）作者（作者編號，作者姓名，電話）編寫（圖書編號[FK1]，作者編號[FK2]，署名次序）2．關系模型的特點（1）關系必須規(guī)范化（2）模型概念單一（3）集合操作1.2.2關系數(shù)據(jù)庫的完整性1．空空（NULL）表示某個屬性對當前元組的取值未知或不可用?？詹煌?或空字符串，0或空字符串都是值，而空是一種狀態(tài)。2．實體完整性實體完整性（EntityIntegrity）要求基本關系中組成主鍵的屬性不可以為空。主鍵的取值對于任意元組來說都是唯一的，主鍵可以起到標識一個關系中每一個元組的作用。3．域完整性域完整性（DomainIntegrity）要求關系屬性的取值應該在正確的范圍內(nèi)。例如，在定義作者關系的作者編號屬性時，定義的形式為

作者編號char(3)NOTNULL表示作者編號屬性的取值是長度最多為3個字符的字符串，該屬性的取值不可以超出這個范圍，而且該屬性的取值也不可以為空（NOTNULL）。在有些情況下，通過定義屬性的類型無法準確定義該屬性的域，這時就需要使用約束、規(guī)則等方法來實施域完整性控制。4．參照完整性參照完整性（ReferentialIntegrity）要求，如果一個關系中存在外鍵，那么這個外鍵的值應該與其所對應的父關系中的主鍵或候選鍵的某個值匹配，或者這個外鍵的值為空。5．用戶自定義的完整性為了體現(xiàn)企業(yè)實際運行業(yè)務的規(guī)則或者為了保護數(shù)據(jù)的安全等，用戶可以使用約束、規(guī)則、觸發(fā)器等在數(shù)據(jù)庫中添加其他一些規(guī)則，我們將其稱為用戶自定義的完整性。1.2.3關系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化1．操作異常問題（1）插入異常

（2）更新異常（3）刪除異常2．函數(shù)依賴假設X和Y是關系R中的兩個不同的屬性或?qū)傩越M，如果對于X中的每一個具體值，Y中都有唯一的具體值與之對應，則稱Y函數(shù)依賴于X，或X函數(shù)決定Y，記作X→Y，其中X稱為決定因素。（1）函數(shù)依賴的概念假設X→Y是關系R中的一個函數(shù)依賴，如果存在X的真子集X′，使得X′→Y成立，則稱Y部分函數(shù)依賴于X，簡稱部分依賴；否則，稱Y完全函數(shù)依賴于X，簡稱完全依賴。（2）部分函數(shù)依賴與完全函數(shù)依賴在關系R中，如果存在函數(shù)依賴X→Y，Y→Z，則稱Z傳遞函數(shù)依賴于X，簡稱傳遞依賴。有了函數(shù)依賴的概念以后，可以重新定義候選鍵和主鍵?？梢詫⒅麈I定義為關系中的一個屬性或最小屬性組，這個屬性或最小屬性組可以函數(shù)決定關系中的其他屬性。（3）傳遞函數(shù)依賴3．關系范式關系范式的基本思想是消除關系中的數(shù)據(jù)冗余，消除數(shù)據(jù)依賴中不合適的部分，以解決數(shù)據(jù)插入、更新、刪除操作中的異常問題。如果關系R的所有屬性都是簡單屬性，即每個屬性都是不可再分的，則稱R屬于第一范式（簡稱1NF），記作R∈1NF。在任何一個關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，第一范式是對關系模式的最起碼的要求。不滿足第一范式的數(shù)據(jù)庫模式不能稱為關系數(shù)據(jù)庫。（1）第一范式下面的二維表就不滿足第一范式，因為作者編號、作者姓名和電話三個屬性不是不可再分的。圖書出版關系對該二維表格進行規(guī)范化處理，可以得到滿足第一范式的關系。圖書出版關系（規(guī)劃化處理后）如果關系R屬于1NF，并且每個不包含在主鍵中的屬性都完全依賴于R的主鍵，那么稱R屬于第二范式（簡稱2NF），記作R∈2NF。圖書出版關系不屬于第二范式，經(jīng)調(diào)整為如下后，滿足第二范式。（2）第二范式圖書（圖書編號，書名，定價，出版社編號，出版社名）作者（作者編號，作者姓名，電話）編寫（圖書編號[FK1]，作者編號[FK2]，署名次序）分解后的關系仍然存在數(shù)據(jù)冗余，例如，在圖書關系中，一個出版社可以出版多本圖書，所以出版社的信息會被重復存儲。如果關系R屬于1NF，并且每個不包含在主鍵中的屬性都不傳遞依賴于R的主鍵，那么稱R屬于第三范式（簡稱3NF）記作R∈3NF。圖書（圖書編號，書名，定價，出版社編號[FK]）出版社（出版社編號，出版社名）作者（作者編號，作者姓名，電話）編寫（圖書編號[FK1]，作者編號[FK2]，署名次序）（3）第三范式在滿足第二范式的圖書關系中，出版社名對主鍵圖書編號的函數(shù)依賴是傳遞依賴。這個關系不滿足3NF，規(guī)范化后的滿足3NF的圖書出版關系包括：前面對2NF和3NF的定義只考慮到非主鍵屬性對主鍵不存在部分依賴和傳遞依賴的情況，沒有考慮到關系可能存在的其他候選鍵。因此，對2NF和3NF更普遍的定義如下。2NF：如果關系R屬于1NF，并且每個不包含在候選鍵中的屬性都完全依賴于R的任意一個候選鍵，那么稱R屬于第二范式。3NF：如果關系R屬于1NF，并且每個不包含在候選鍵中的屬性都都不傳遞依賴于R的任意一個候選鍵，那么稱R屬于第三范式。使用2NF和3NF的更廣泛的定義形式會增加問題分析的復雜性，但同時也會讓我們有機會發(fā)現(xiàn)那些隱藏著的數(shù)據(jù)冗余。在一個關系中，如果所有的決定因素都是關系的候選鍵，則該關系屬于BC范式（簡稱BCNF）記作R∈BCNF?！纠?-1】關系模式SJP(S,J,P)中，S表示學生，J表示課程，P表示名次。每個學生選修每門課程的成績有一定的名次，每門課程中每一名次只有一個學生（即沒有并列名次）。由語義可得到下面的函數(shù)依賴：(S,J)→P；(J,P)→S所以(S,J)與(J,P)都可以作為候選鍵。這兩個鍵各由兩個屬性組成，而且它們是相交的。這個關系模式中顯然沒有屬性對鍵傳遞依賴或部分依賴，所以SJP∈3NF。而且除(S,J)與(J,P)外沒有其他決定因素，所以SJP∈BCNF。（4）BC范式在關系中，除了函數(shù)依賴之外還有多值依賴、連接依賴的概念，從而相應地提出了第四范式4NF和第五范式5NF。滿足4NF和5NF的關系相對較少，這里不再進行深入的討論。前面提到的六種關系范式存在著以下的聯(lián)系：滿足5NF的關