第1章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)

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數(shù)據(jù)庫及系統(tǒng)開發(fā)第1章數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)9/18/20231關(guān)于本課程

MicrosoftAccess是一個(gè)中、小型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，最適合用來作為中、小規(guī)模數(shù)據(jù)量的應(yīng)用軟件的底層數(shù)據(jù)庫。它以強(qiáng)大的功能，可靠、高效的管理方式，支持網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)，簡(jiǎn)單易學(xué)，便于開發(fā)為主要特點(diǎn)，深受許多中、小型數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)者的喜愛。

學(xué)完本課程可以參加全國(guó)或廣東省計(jì)算機(jī)等級(jí)考試二級(jí)ACCESS。9/18/202321.1數(shù)據(jù)庫基本概念1.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第1章

數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)9/18/202331.1數(shù)據(jù)庫的基本概念

數(shù)據(jù)庫：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的倉庫,也稱Database，簡(jiǎn)稱DB。

數(shù)據(jù)模型：實(shí)體類型及實(shí)體之間的聯(lián)系的模型稱為“數(shù)據(jù)模型”。它包括關(guān)系模型、層次模型和網(wǎng)狀模型等。

數(shù)據(jù)處理：

“數(shù)據(jù)處理”也稱為信息處理，就是利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、輸出、整理、存儲(chǔ)、分類、排序、檢索、統(tǒng)計(jì)等加工過程。而數(shù)據(jù)處理的對(duì)象，包括數(shù)值、文字、圖形、表格等。隨著多媒體計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，聲音、圖像、影視等也成為計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)據(jù)。9/18/20234數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：也稱DBMS，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的專門的軟件，它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心組成部分，對(duì)數(shù)據(jù)庫的所有操作和控制，都是通過DBMS來進(jìn)行的。

數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)：

是在某種DBMS支持下，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要，開發(fā)出來的應(yīng)用程序包，例如財(cái)會(huì)軟件，商品進(jìn)銷存管理系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：

它是數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的統(tǒng)稱。9/18/20235數(shù)據(jù)模型

層次型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)網(wǎng)狀型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(RDBS)面向?qū)ο笮蛿?shù)據(jù)庫系統(tǒng)(OODBS)9/18/20236關(guān)系模型（RelationalModel）關(guān)系模型是目前應(yīng)用廣泛、最重要的一種數(shù)據(jù)模型。最先提出關(guān)系模型的是數(shù)據(jù)庫的鼻祖，美國(guó)IBM的研究員E.F.codd。關(guān)系模型的理論基礎(chǔ)，是基于數(shù)學(xué)中的關(guān)系代數(shù)的關(guān)系演算。1.1數(shù)據(jù)庫的基本概念9/18/20237關(guān)系模型

關(guān)系模型是用二維表的結(jié)構(gòu)來表示的

（這個(gè)2維表叫“關(guān)系”）表中的一列為一個(gè)”屬性“表中的一行為一個(gè)”元組“字段（屬性）記錄（元組）9/18/20238(1)關(guān)系中每一分量不可再分，是最基本的數(shù)據(jù)單位；(2)每一豎列的分量是同屬性的，列數(shù)根據(jù)需要而設(shè)，且各列的順序是任意的；(3)每一橫行由一個(gè)個(gè)體事物的諸多屬性構(gòu)成，且各行的順序可以是任意的；(4)一個(gè)關(guān)系是一張二維表，不允許有相同的字段名，也不允許有相同的記錄。

關(guān)系模型的主要特點(diǎn)9/18/20239主鍵與外鍵鍵：（關(guān)鍵字）：能惟一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性集,它可以由一個(gè)或多個(gè)字段組成。

也稱候選鍵（candidatekey）

在一個(gè)給定的關(guān)系中，有時(shí)存在多個(gè)屬性，其值都能夠唯一標(biāo)識(shí)每一個(gè)記錄。例如，學(xué)號(hào)是學(xué)生實(shí)體的鍵。身份證也可以是鍵，稱為候選鍵主鍵：其值能唯一地標(biāo)識(shí)表中的每一個(gè)記錄。(可以在候選鍵中選擇一個(gè)適合的)

將該表與其它表進(jìn)行關(guān)聯(lián)時(shí)，必須指定主鍵。外鍵：如果A表中的一個(gè)字段是另一個(gè)表的主鍵，那么這個(gè)字段稱為A表的外鍵9/18/202310外鍵的實(shí)例學(xué)生選課中的“學(xué)號(hào)”（以及“課程ID”）是外鍵。9/18/202311層次模型層次模型（HierarchicalModel）

表示數(shù)據(jù)間的從屬關(guān)系結(jié)構(gòu)，是一種以記錄某一事物的類型為根結(jié)點(diǎn)的有向樹結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1：有且僅有一個(gè)根結(jié)點(diǎn)無父結(jié)點(diǎn)。特點(diǎn)2：其它結(jié)點(diǎn)：向上僅有一個(gè)父結(jié)點(diǎn)，向下有若干子結(jié)點(diǎn)。層次模型反映了實(shí)體間一對(duì)多的關(guān)系。

9/18/202312層次模型

PRSS2S1一父多子只有一個(gè)無父9/18/202313網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型（NetworkModel）

是層次模型的擴(kuò)展，它表示多個(gè)從屬關(guān)系的層次結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)一種交叉關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?；咎卣鳎阂粋€(gè)父結(jié)點(diǎn)允許有多個(gè)子結(jié)點(diǎn)，一個(gè)子結(jié)點(diǎn)也可有多個(gè)父結(jié)點(diǎn)。特點(diǎn)1：有一個(gè)以上結(jié)點(diǎn)無父結(jié)點(diǎn)。特點(diǎn)2：至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)的父結(jié)點(diǎn)。網(wǎng)狀模型表示了一種多對(duì)多的關(guān)系9/18/202314網(wǎng)狀模型

T2S1S2S3C1T1C2多個(gè)無父結(jié)點(diǎn)一子多父多個(gè)無父結(jié)點(diǎn)9/18/202315

面向?qū)ο竽Ｐ?/p>

三個(gè)類：“學(xué)生”、“學(xué)生選課”和“課程”類中具體的某個(gè)學(xué)生就叫“對(duì)象”類“學(xué)生選課”的字段“學(xué)號(hào)”取值于類“學(xué)生”中的對(duì)象類是對(duì)象的抽象，而對(duì)象是類的具體實(shí)例

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用戶A1用戶A2用戶B1用戶B2…………外視圖A……外模式A外視圖B外模式B概念模式概念視圖存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)定義（內(nèi)模式）存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫（內(nèi)視圖）……DBMS由數(shù)據(jù)庫管理員建立和維護(hù)的模式……數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)外部級(jí)概念級(jí)內(nèi)部級(jí)9/18/2023171.2關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.2.1關(guān)系數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.2.2數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)9/18/2023181.2.1關(guān)系數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系規(guī)范化：關(guān)系模型是以關(guān)系集合理論中基本的數(shù)學(xué)原理為基礎(chǔ)的，通過確立關(guān)系中的規(guī)范化準(zhǔn)則，既可以方便數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的處理，又可以給程序設(shè)計(jì)帶來方便。這一規(guī)范化準(zhǔn)則稱為關(guān)系規(guī)范化。關(guān)系規(guī)范化理論是研究如何將一個(gè)不十分合理的關(guān)系模型轉(zhuǎn)化為一個(gè)最佳的數(shù)據(jù)關(guān)系模型的理論，它是圍繞范式而建立的。9/18/202319五種規(guī)范化形式1．第一范式（1NF）

每個(gè)字段必須是原子的，不可再分的。這是最基本的要求。2．第二范式（2NF）

首先，它必須滿足第一范式，并且不存在非主關(guān)鍵字對(duì)主關(guān)鍵字的部分函數(shù)依賴。也就是說：所有的非主關(guān)鍵字都完全函數(shù)依賴于主關(guān)鍵字，不存在只與主關(guān)鍵字中的部分屬性的函數(shù)依賴。9/18/2023203．第三范式（3NF）

首先，它必須滿足第二范式，并且不存在非主關(guān)鍵字對(duì)主鍵的傳遞函數(shù)依賴。也就是說：所有的非主關(guān)鍵字都直接函數(shù)依賴于主關(guān)鍵字，不存在間接地函數(shù)依賴于主關(guān)鍵字。和小結(jié)：到目前為止，關(guān)系規(guī)范化的理論已經(jīng)討論到第四范式和第五范式，但是，一般的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，滿足第三范式就可以了。9/18/202321關(guān)系規(guī)范化的過程1非規(guī)范化的表格，經(jīng)過規(guī)范后，滿足1NF9/18/202322關(guān)系規(guī)范化的過程2主鍵：學(xué)號(hào)+課程它屬于1NF，但不滿足2NF存在問題：系名和宿舍只依賴于學(xué)號(hào)，與課程無關(guān)。即存在著非主鍵對(duì)主鍵的部分依賴9/18/202323非主屬性部分函數(shù)依賴于主鍵學(xué)號(hào)課程成績(jī)系名宿舍9/18/202324進(jìn)一步規(guī)范化（1NF

2NF)關(guān)系的分解：由1個(gè)分解為2個(gè)消除了部分依賴分解后的2表皆滿足2NF9/18/202325進(jìn)一步規(guī)范化（2NF

3NF)上表雖滿足2NF，但不滿足3NF條件存在問題：宿舍傳遞依賴于學(xué)號(hào)。即：宿舍依賴于系名，系名依賴于學(xué)號(hào)9/18/202326進(jìn)一步規(guī)范化（2NF

3NF)關(guān)系的分解：由1個(gè)分解為2個(gè)消除了傳遞依賴分解后的2表皆滿足3NF9/18/202327消除了部分依賴消除了傳遞依賴9/18/202328

可以看出，若將一些數(shù)據(jù)集中在一個(gè)表中，則表的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，又不能滿足關(guān)系模型條件；若將其做成一張二維表形式，就會(huì)有許多重復(fù)數(shù)據(jù)出現(xiàn)，造成數(shù)據(jù)的冗余，這必然導(dǎo)致數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)，同樣也將使數(shù)據(jù)的輸入、查找和修改更加麻煩。相反，依據(jù)關(guān)系數(shù)據(jù)規(guī)范化的準(zhǔn)則建立多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)表，并讓這些分開的數(shù)據(jù)表依靠關(guān)鍵字段保持一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，就可以有效地改進(jìn)上述缺點(diǎn)。關(guān)系規(guī)范化綜述9/18/2023291.2.2數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)步驟：1．用戶需求分析

2．應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3．設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)（編碼）4．?dāng)?shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)測(cè)試

5．系統(tǒng)運(yùn)行和系統(tǒng)維護(hù)

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1、需求分析：需求收集和分析（數(shù)據(jù)，處理）

2、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：局部視圖---集成視圖，轉(zhuǎn)換規(guī)則，通過對(duì)用戶需求的綜合、歸納與抽象，形成一個(gè)獨(dú)立于具體DBMS模型。

3、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：DBMS特征，設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)、優(yōu)化邏輯模型

4、DB物理設(shè)計(jì)：加入應(yīng)用要求，DBMS詳細(xì)特征，設(shè)計(jì)物理結(jié)構(gòu)，評(píng)價(jià)物理結(jié)構(gòu)（評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)，性能預(yù)測(cè)）