數(shù)據(jù)庫設(shè)計基礎(chǔ)課件

數(shù)據(jù)庫設(shè)計基礎(chǔ)2021/6/271內(nèi)容數(shù)據(jù)庫的基本概念：數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)模型，實體聯(lián)系模型及E-R圖，從E-R圖導(dǎo)出關(guān)系數(shù)據(jù)模型。關(guān)系代數(shù)運算，包括集合運算及選擇、投影、連接運算，數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論。數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法和步驟：需求分析、概念設(shè)計、邏輯設(shè)計和物理設(shè)計的相關(guān)策略。2021/6/272基本概念1.數(shù)據(jù)(Data)實際上就是描述事物的符號記錄軟件中的數(shù)據(jù)一定是有結(jié)構(gòu)的2.數(shù)據(jù)庫(DB)長期存儲在計算機內(nèi)的，有組織的，可共享的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)學(xué)模型組織、描述和存儲，具有較小的冗余度，較高的數(shù)據(jù)獨立性和易擴展性，并可為各種用戶共享。2021/6/2733.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心軟件要在操作系統(tǒng)支持下工作解決如何科學(xué)地組織和存儲數(shù)據(jù)，如何高效的獲取和維護數(shù)據(jù)的系統(tǒng)軟件主要功能包括數(shù)據(jù)模式定義數(shù)據(jù)存取的物理構(gòu)建數(shù)據(jù)操縱數(shù)據(jù)的完整性、安全性定義與檢查數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制與故障恢復(fù)數(shù)據(jù)的服務(wù)2021/6/274為完成上述功能，DBMS一般提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)語言：數(shù)據(jù)定義語言（DDL）數(shù)據(jù)操縱語言（DML）數(shù)據(jù)控制語言（DCL）數(shù)據(jù)語言按其使用方式具有兩種結(jié)構(gòu)形式交互式命令語言宿主型語言4.數(shù)據(jù)庫管理員主要工作包括：數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫維護改善系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)效率2021/6/2755.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）由數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（軟件）、數(shù)據(jù)庫管理員（人員）、系統(tǒng)平臺之硬件平臺（硬件）和軟件平臺（軟件）構(gòu)成。6.數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)（DBAS）利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行應(yīng)用開發(fā)(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)+應(yīng)用軟件+應(yīng)用界面）7.數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)的發(fā)展人工管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)接2021/6/2768.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點數(shù)據(jù)的集成性采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方式按照多個應(yīng)用的需要組主全局的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模式是多個應(yīng)用共同的、全局的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的高共享性與低冗余性數(shù)據(jù)獨立性物理獨立性和邏輯獨立性物理獨立性：數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)改變不影響數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)，從而不會引起應(yīng)用程序的變化邏輯獨立性：數(shù)據(jù)庫總體邏輯結(jié)構(gòu)改變不需要相應(yīng)修改應(yīng)用程序數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與控制數(shù)據(jù)的完整性檢查數(shù)據(jù)的安全性檢查并發(fā)控制2021/6/2779.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式（1）概念模式：處于中層，反映設(shè)計者的數(shù)據(jù)全局邏輯要求（2）外模式：處于最外層，反映了用戶對數(shù)據(jù)的要求（3）內(nèi)模式：處于最底層，反映了數(shù)據(jù)在計算機物理結(jié)構(gòu)中的實際存儲形式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的二級映射（由DBMS實現(xiàn)）概念級到內(nèi)模式的映射外模式到概念模式的映射二級映射保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的獨立性2021/6/278數(shù)據(jù)模型1數(shù)據(jù)模型的基本概念數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)特性的抽象數(shù)據(jù)模型描述的內(nèi)容數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)約束數(shù)據(jù)模型按不同的應(yīng)用層次分成三種類型概念數(shù)據(jù)模型（概念模型）----E-R模型邏輯數(shù)據(jù)模型（數(shù)據(jù)模型）----層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ臀锢頂?shù)據(jù)模型（物理模型）2021/6/2792E-R模型（實體聯(lián)系模型）基本概念（1）實體（2）屬性（3）聯(lián)系一對一（1：1）一對多（1：M或M：1）多對多（M：N）三個基本概念之間的聯(lián)接關(guān)系實體集與屬性間的聯(lián)接關(guān)系實體與聯(lián)系2021/6/2710E-R模型的圖示法實體集表示法（矩形）聯(lián)系表示法（菱形）屬性表示法（橢圓形）實體集與屬性間的聯(lián)接關(guān)系（直線）實體集與聯(lián)系間的聯(lián)接關(guān)系（直線）E-R圖的一個實例:學(xué)生課程聯(lián)系的概念模型2021/6/27113層次模型一種樹形結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡單，操作簡單對于實體間聯(lián)系是固定的、且預(yù)先定義好的應(yīng)用系統(tǒng)，有較高的性能可以提供良好的完整性支持不適合表示非層次性的聯(lián)系，對于插入和刪除操作的限制比較多2021/6/2712網(wǎng)狀模型一個不加任何條件限制的無向圖優(yōu)于層次模型使用時設(shè)計系統(tǒng)內(nèi)部的物理因素較多，用戶操作不方便，其數(shù)據(jù)模式與系統(tǒng)實現(xiàn)不甚理想2021/6/2713關(guān)系模型采用二維表來表示，簡稱表。一個關(guān)系就是一張二維表。表中的每行數(shù)據(jù)稱為元組。表中的每列稱為屬性，每個屬性有一個取值范圍稱為值域。表的框架稱為關(guān)系模式。2021/6/2714二維表的性質(zhì)元素個數(shù)有限性元組的惟一性元組的次序無關(guān)性（元組次序可以任意交換）元組分量的原子性（屬性是不可分割的基本數(shù)據(jù)項）屬性名惟一性屬性的次序無關(guān)性（屬性與順序無關(guān)，可任意交換）分量值域的同一性（屬性的分量具有與該屬性相同的值域）2021/6/2715主鍵、外鍵在二維表中能唯一標(biāo)識元組的最小屬性集稱為該表的鍵或碼。任意一個表都有鍵。從二維表的所有候選鍵中選取一個作為用戶使用的鍵稱為主鍵。（唯一標(biāo)識每個元組）為了唯一區(qū)分表的每一行記錄，可為表確定一個主鍵。主鍵可以是一個或多個列組成。如果公共關(guān)鍵字在一個關(guān)系中是主關(guān)鍵字，那么這個公共關(guān)鍵字被稱為另一個關(guān)系的外鍵。由此可見，外鍵表示了兩個關(guān)系之間的聯(lián)系。2021/6/2716關(guān)系中的數(shù)據(jù)約束關(guān)系模型中允許定義三種數(shù)據(jù)約束：（1）實體完整性約束

要求關(guān)系中主鍵值不能為空值（2）參照完整性約束該約束是關(guān)系之間關(guān)聯(lián)的基本約束，不允許關(guān)系引用不存在的元組。（3）用戶定義的完整性約束由用戶具體設(shè)置的約束2021/6/2717關(guān)系操縱關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操縱一般有以下操作：查詢增加刪除修改2021/6/27183關(guān)系代數(shù)1.關(guān)系模型的基本操作插入（R1∪R2）刪除（R1-R2）修改查詢投影運算（選擇屬性列構(gòu)成一個新關(guān)系）選擇運算（選擇滿足條件的元組構(gòu)成一個新關(guān)系）笛卡兒積運算（連接運算）（T=R×S）2021/6/2719關(guān)系代數(shù)中的擴充運算交運算（R∩S)除運算（R÷S）連接自然連接2021/6/2720數(shù)據(jù)庫設(shè)計與管理1數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述設(shè)計一個能滿足用戶要求，性能良好的數(shù)據(jù)庫基本任務(wù)：根據(jù)用戶對象的信息需求、處理需求和數(shù)據(jù)庫的支持環(huán)境設(shè)計出數(shù)據(jù)模式兩種方法：以信息需求為主，兼顧處理需求（面向數(shù)據(jù)的方法）以處理需求為主，兼顧信息需求（面向過程的方法）面向數(shù)據(jù)的設(shè)計方法已成為主流方法2021/6/2721數(shù)據(jù)庫設(shè)計目前一般采用生命周期法，將整個數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)分若干階段：需求分析階段概念設(shè)計階段邏輯設(shè)計階段物理設(shè)計階段編碼階段測試階段運行階段進一步修改階段在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中采用前四個階段，并且重點以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與模型的設(shè)計為主線2021/6/27222數(shù)據(jù)庫設(shè)計的需求分析任務(wù)：通過詳細調(diào)查現(xiàn)實世界要處理的對象，充分了解原系統(tǒng)的工作概況，明確用戶的各種需求，然后在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能調(diào)查的重點是“數(shù)據(jù)”和“處理”常采用結(jié)構(gòu)化分析方法和面向?qū)ο蟮姆椒▽?shù)據(jù)庫設(shè)計來講，數(shù)據(jù)字典是進行詳細的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要結(jié)果數(shù)據(jù)字典是在需求分析階段建立，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中不斷修改、充實、完善的2021/6/27233數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計概述目的：分析數(shù)據(jù)間內(nèi)在語義關(guān)聯(lián)，在此基礎(chǔ)上建立一個數(shù)據(jù)的抽象模型設(shè)計方法：集中式模式設(shè)計法和視圖集成設(shè)計法設(shè)計的過程

使用E-R模型與視圖集成法進行設(shè)計時按以下步驟：選擇局部應(yīng)用視圖設(shè)計：3種設(shè)計次序（自頂向下、由底向上、由內(nèi)向外）視圖集成2021/6/27244數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計從E-R圖向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換邏輯模式規(guī)范化及調(diào)整、實現(xiàn)關(guān)系視圖設(shè)計5數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計對數(shù)據(jù)庫內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)作調(diào)整并選擇合理的存取路徑，以提高數(shù)據(jù)庫訪問速度及有效利用存儲空間留給用戶參與物理設(shè)計的余地不多2021/6/27256數(shù)據(jù)庫管理

數(shù)據(jù)庫是一種共享資源，它需要維護和管理，稱為數(shù)據(jù)庫管理。數(shù)據(jù)庫的建立（數(shù)據(jù)模式建立和數(shù)據(jù)加載）數(shù)據(jù)庫的調(diào)整數(shù)據(jù)庫的重組（對數(shù)據(jù)庫進行重新整理，調(diào)整存貯空間）數(shù)據(jù)庫安全性控制與完整性控制數(shù)據(jù)庫的故障恢復(fù)數(shù)據(jù)庫監(jiān)控2021/6/2726例題講解2021/6/2727數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS中用來定義模式、內(nèi)模式和外模式的語言為

A)CB)BasicC)DDL D)DML下列有關(guān)數(shù)據(jù)庫的描述，正確的是

A)數(shù)據(jù)庫是一個DBF文件 B)數(shù)據(jù)庫是一個關(guān)系

C)

數(shù)據(jù)庫是一個結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集合 D)數(shù)據(jù)庫是一組文件下列有關(guān)數(shù)據(jù)庫的描述，正確的是

A)數(shù)據(jù)處理是將信息轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)的過程

B)數(shù)據(jù)的物理獨立性是指當(dāng)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變時，數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)不變

C)關(guān)系中的每一列稱為元組，一個元組就是一個字段

D)

如果一個關(guān)系中的屬性或?qū)傩越M并非該關(guān)系的關(guān)鍵字，但它是另一個關(guān)系的關(guān)鍵字，則稱其為本關(guān)系的外關(guān)鍵字2021/6/2728應(yīng)用數(shù)據(jù)庫的主要目的是

A)解決數(shù)據(jù)保密問題 B)解決數(shù)據(jù)完整性問題

C)

解決數(shù)據(jù)共享問題 D)解決數(shù)據(jù)量大的問題在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中，將E-R圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系數(shù)據(jù)模型的過程屬于

A)需求分析階段 B)

邏輯設(shè)計階段

C)概念設(shè)計階段 D)物理設(shè)計階段在數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程中，經(jīng)歷了人工管理階段、文件系統(tǒng)階段和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段。其中數(shù)據(jù)獨立性最高的階段是

Ａ)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) Ｂ)文件系統(tǒng)Ｃ)人工管理 Ｄ)數(shù)據(jù)項管理2021/6/2729索引屬于

A)模式 B)內(nèi)模式

C)外模式 D)概念模式下述關(guān)于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的敘述中正確的是

Ａ)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)減少了數(shù)據(jù)冗余Ｂ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)避免了一切冗余Ｃ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的一致性是指數(shù)據(jù)類型一致Ｄ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)比文件系統(tǒng)能管理更多的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心是

A)數(shù)據(jù)庫 B)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

C)模擬模型 D)軟件工程2021/6/2730下列SQL語句中，用于修改表結(jié)構(gòu)的是

A)ALTER B)CREATEC)UPDATED)INSERT數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之間的關(guān)系是

A)數(shù)據(jù)庫包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

B)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

C)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

D)3者沒有明顯的包含關(guān)系關(guān)系模型允許定義3類數(shù)據(jù)約束，下列不屬于數(shù)據(jù)約束的是

A)實體完整性約束 B)參照完整性約束

C)

域完整性約束 D)用戶自定義的完整性約束2021/6/2731關(guān)系表中的每一橫行稱為一個

Ａ)元組 Ｂ)字段Ｃ)屬性 Ｄ)碼2021/6/2732

數(shù)據(jù)庫的故障恢復(fù)一般是由

A)數(shù)據(jù)流圖完成的 B)數(shù)據(jù)字典完成的

C)DBA完成的 D)PAD圖完成的下列說法中，不屬于數(shù)據(jù)模型所描述的內(nèi)容的是

A)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) B)數(shù)據(jù)操作

C)

數(shù)據(jù)查詢 D)數(shù)據(jù)約束2021/6/2733

在數(shù)據(jù)管理技術(shù)發(fā)展過程中，文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要區(qū)別是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有

A)特定的數(shù)據(jù)模型 B)數(shù)據(jù)無冗余

C)

數(shù)據(jù)可共享 D)專門的數(shù)據(jù)管理軟件數(shù)據(jù)庫設(shè)計包括兩個方面的設(shè)計內(nèi)容，它們是

A)

概念設(shè)計和邏輯設(shè)計B)模式設(shè)計和內(nèi)模式設(shè)計

C)內(nèi)模式設(shè)計和物理設(shè)計D)結(jié)構(gòu)特性設(shè)計和行為特性設(shè)計2021/6/2734一個關(guān)系中屬性個數(shù)為1時，稱此關(guān)系為

A)對應(yīng)關(guān)系 B)單一關(guān)系

C)一元關(guān)系

D)二元關(guān)系為用戶與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供接口的語言是

A)高級語言 B)數(shù)據(jù)描述語言(DDL)

C)

數(shù)據(jù)操縱語言(DML) D)匯編語言相對于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，文件系統(tǒng)的主要缺陷有數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)差、數(shù)據(jù)不一致性和

A)

可重用性差 B)安全性差

C)非持久性 D)冗余性2021/6/2735下列關(guān)系模型中，能使經(jīng)運算后得到的新關(guān)系中屬性個數(shù)多于原來關(guān)系中屬性個數(shù)的是

A)選擇 B)

連接C)投影 D)并下列敘述中，正確的是

A)

用E-R圖能夠表示實體集間一對一的聯(lián)系、一對多的聯(lián)系和多對多的聯(lián)系

B)用E-R圖只能表示實體集之間一對一的聯(lián)系

C)用E-R圖只能表示實體集之間一對多的聯(lián)系

D)用E-R圖表示的概念數(shù)據(jù)模型只能轉(zhuǎn)換為關(guān)系數(shù)據(jù)模型“年齡在18-25之間”這種約束是屬于數(shù)據(jù)庫當(dāng)中的

A)原子性措施 B)一致性措施

C)

完整性措施 D)安全性措施2021/6/2736下列敘述中，不屬于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的是

A)數(shù)據(jù)庫 B)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

C)數(shù)據(jù)庫管理員 D)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心是

A)數(shù)據(jù)庫 B)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

C)數(shù)據(jù)模型 D)軟件工具視圖設(shè)計一般有3種設(shè)計次序，下列不屬于視圖設(shè)計的是

A)自頂向下 B)

由外向內(nèi)

C)由內(nèi)向外 D)自底向上2021/6/2737下列4項中說法不正確的是

A)數(shù)據(jù)庫減少了數(shù)據(jù)冗余B)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可以共享

C)

數(shù)據(jù)庫避免了一切數(shù)據(jù)的重復(fù)D)數(shù)據(jù)庫具有較高的數(shù)據(jù)獨立性最常用的一種基本數(shù)據(jù)模型是關(guān)系數(shù)據(jù)模型，它的表示應(yīng)采用

A)樹 B)網(wǎng)絡(luò)C)圖 D)二維表2021/6/2738公司中有多個部門和多名職員，每個職員只能屬于一個部門，一個部門可以有多名職員，從職員到部門的聯(lián)系類型是

A)多對多 B)一對一C)

多對一 D)一對多

下列關(guān)系運算的敘述中，正確的是

A)投影、選擇、連接是從二維表行的方向進行的運算

B)并、交、差是從二維表的列的方向來進行運算

C)投影、選擇、連接是從二維表列的方向進行的運算

D)

以上3種說法都不對關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)的專門的關(guān)系運算包括

A)排序、索引、統(tǒng)計 B)

選擇、投影、連接

C)關(guān)聯(lián)、更新、排序 D)顯示、打印、制表2021/6/2739用樹形結(jié)構(gòu)來表示實體之間聯(lián)系的模型稱為A）關(guān)系模型B）層次模型C）網(wǎng)狀模型D）關(guān)系模型關(guān)系表中的每一列稱為一個A)元組B)字段C)屬性

D)碼按條件f對關(guān)系Ｒ進行選擇，其關(guān)系運算表示式是A)R|×|RB)R|×|RC)σf(R)D)πf(R)

f2021/6/2740在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，用來表示實體之間聯(lián)系的是A)樹結(jié)構(gòu)B)網(wǎng)結(jié)構(gòu)C)線性表D)二維表將Ｅ-R圖轉(zhuǎn)換到關(guān)系模式時，實體與聯(lián)系都可以表示成A)屬性B)關(guān)系

C