1、,第9章 数据库技术基础,本章主要内容(重点)9.1 数据管理技术的发展9.2 数据库系统的组成9.3 数据库系统的体系结构9.4 数据模型9.5 关系数据库9.6 数据库的设计的一般步骤9.7 Access数据库管理系统简介,9.1 数据管理技术的发展,人工管理阶段,文件系统阶段,数据库系统阶段,数据管理技术的发展经历了三个阶段：,数据和程序不可分割，靠人工对数据进行管理。,1. 人工管理阶段, 没有专门的软件对数据进行管理 数据彼此独立，数据间没有联系 数据冗余度大 数据不保存，不能实现数据共享,应用程序A,数据1,应用程序B,数据2,数据管理技术的发展,数据和程序分开存放，由操作系统的文
2、件管理系统进行管理。,2. 文件系统阶段,应用程序A,数据文件1,应用程序B,数据文件2,程序文件,文件管理, 程序和数据有一定的独立性 简单的数据共享与数据管理能力,数据管理技术的发展,数据文件,数据管理技术的发展,数据文件1： 学生基本信息,数据文件2： 学生修课信息,学号 姓名 性别 年龄 院系 专业,学号 姓名 院系 课程名 学时 学分, 共享性较弱 数据冗余度大，易造成数据不一致 安全性差 数据联系弱,用文件系统管理数据的缺点：,数据冗余,数据管理技术的发展,数据以数据库的形式保存，数据独立出来集中管理。,3. 数据库系统阶段,数据库 管理系统 （ DBMS ）, 程序和数据彼此独立
3、，实现了数据共享 数据以数据库的形式保存，可最大限度地减少数据的冗余 由专门的软件实现数据库的建立、管理和维护,数据库技术,由于数据处理与数据管理的需要产生了数据库技术，数据库技术是研究如何使用计算机科学地组织和储存数据、高效地获取和处理数据、方便与快捷地为使用者提供所需信息的技术。,9.2 数据库系统的组成,数据库系统（DBS）由数据库（DB）、数据库管理系统（DBMS）、计算机硬件和人员（数据库管理员及用户）四部分构成。DBDBS DBMS硬件人员,数据库系统（DBS )的层次结构,数据库 （DB）,什么是数据库？数据库的一般定义：数据库是为实现一定的应用目的、按一定的组织方式、独立存储在
4、计算机中的可以共享的相关数据的集合。,数据库管理系统（ DBMS ）,数据库管理系统是用来建立、使用、管理和维护数据库的核心软件。其主要功能为：数据库定义数据库操纵数据库运行管理数据库建立和维护通信,小型数据库管理系统,大型数据库管理系统,著名的几种数据库管理系统,数据库系统 （DBS),数据库系统是指带有数据库并利用数据库技术进行数据管理的计算机系统。利用数据库管理系统可以开发出各种数据库应用系统，例如， 图书管理系统、民航订票系统、高考录取档案投放系统、四川大学锦江学院教学管理系统等等。使用数据库系统便于对数据进行集中管理，快速处理，极大地提高了数据的利用率及可靠性。,数据库系统的特点,1
5、. 数据独立性高2. 数据的结构化3. 数据的共享性高，冗余度低4. 数据由DBMS统一管理和控制,关于数据库系统特点的说明,在数据库系统中，数据完全独立于具体的应用程序，具有整体的结构化。数据面向整个系统，可以被多个用户和应用共享使用，大大减少了数据冗余，节约存储空间，确保数据库中数据之间的一致性。因此，DBMS不仅要有最基本的数据管理功能，还要有如下的控制功能：（1）数据的安全性保护。（2）数据的完整性检查。（3）并发控制。（4）数据库的恢复。,9.3 数据库系统体系结构,数据库系统的体系结构是指数据库系统是由外模式、模式和内模式三级构成，如右图所示。,数据库系统的三级模式结构,1 模式
6、(逻辑模式或概念模式)是对数据库中的全部数据的逻辑结构和特征的描述，不涉及数据的物理存储。 2. 外模式(用户模式或子模式)该模式面向用户，是数据库用户看到的局部数据结构和特征的描述，是数据的局部逻辑结构。 3. 内模式(存储模式)描述数据的物理结构、在存储介质上的存储方法和存取策略。,9.4 数据模型,什么是数据模型？数据模型是用来抽象、表示和处理现实世界中数据及其联系的工具。数据模型是数据库系统的核心与基础。任何数据库系统都是建立在某种数据模型之上的。数据模型应满足三方面要求：一是能比较真实地模拟现实世界；二是容易为人所理解；三是便于在计算机上实现。,第一步抽象,第二步抽象,数据模型的建立
7、（三个世界的概念）,数据库系统在实现的时候，人们先把现实世界中的事物抽象成概念模型，然后再把概念模型转换为计算机上某一种数据库管理系统支持的数据模型。,概念模型与数据模型,概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计。概念模型是不依赖于具体计算机系统，也不为某一种数据库管理系统支持的模型。数据模型 它是按计算机系统的观点对数据建模，主要用于数据库系统的实现。数据模型的三要素是：数据结构定义在其上的操作数据约束条件,一、概念模型,概念模型是现实世界的具体事物在人们头脑中的反映。概念模型实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次，用来描述实体内部的联系以及实体与实体
8、之间的联系。,关于概念模型的几个重要术语,实体 客观存在并可相互区别的事物称为实体。 属性 实体所具有的某一特性称为属性。例如，学生的学号、姓名等。 关键字 唯一标识实体的某一属性或属性集称为关键字。 实体型 用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。例如，学生（学号，姓名，性别，出生日期，专业，入学时间）就是一个实体型。 实体集 同型实体（具有相同属性的实体）的集合称为实体集。例如，全体学生就是一个学生实体集。 联系 在现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的，这些联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体集之间的联系。,实体之间的联系,现实世界的事物彼此之间是有联系的，在信
9、息世界中，反映现实世界事物的实体之间也存在着联系。实体集与实体集的联系方式可分为三类 ：1. 一对一（ 1 : 1 )联系2. 一对多（ 1 : n )联系3. 多对多（ m : n )联系,1:11:nm:n,如果实体集A中的一个实体至多与实体集B中的一个实体相对应（相联系），反之亦然。则称A与B为一对一联系。,如果实体集A中的一个实体与实体集B中的多个实体相对应（相联系），反之，实体集B中的一个实体至多与实体集A中的一个实体相对应（相联系）。则称A与B为一对多联系。,如果实体集A中的一个实体与实体集B中的多个实体相对应（相联系），而实体集B中的一个实体与实体集A中的多个实体相对应（相联系）
10、。则称A与B为多对多联系。,实体集之间的联系,课堂练习 指出下列各例中实体集之间的联系方式,1. 学生与课程 2. 校长与学校 3. 司机与乘客 4. 超市收银台与顾客 5. 学校与教师 6. 妻子与丈夫,m : n 1 : 1 1 : n 1 : n 1 : n 1 : 1,E-R 图,E-R图是实体联系图的英文缩写，是用来表示概念模型的最常用的图形工具。E-R图的主要成分是实体、联系和属性。 1.实体：用矩形表示，矩形框内写明实体名。 2.属性：用椭圆形表示，并用连线将其与相应的实体连接起来。 3.联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用连线分别与有关实体连接起来，同时在连线旁边标上联系
11、的类型（1:1 或 1:n 或m :n ）。,学生实体集与课程实体集联系 E-R图,1,n,乘客与司机联系的E-R图,姓名,姓名,乘车,驾龄,单位,司机,籍贯,年龄,性别,乘客,某高校教学管理系统的E-R图,二、常用的数据模型,将用E-R图表示的概念模型进行抽象，转换为计算机内部使用的数据模型，即逻辑数据模型。常用的数据模型有三类： 1. 层次模型 用树结构来表示数据之间的联系；2.网状模型 用图结构来表示数据之间的联系；3.关系模型 用二维表结构来表示数据之间的联系。,关系数据模型,关系模型是用二维表结构来表示实体与实体之间 联系的数据模型，以下是一个二维表的示例：,关系模型是目前应用最广范
12、的一种数据模型！,9.5 关系数据库,9.5.1 关系模型概述9.5.2 关系数据库9.5.3 关系的性质9.5.3 关系运算,9.5.1 关系数据模型概述,关系模型建立在关系代数的基础之上。关系模型由以下三部分组成：关系数据结构 模型所包含的关系、类型的集合。关系操作 对关系所允许执行的操作方式。关系完整性约束保证数据有效、正确的约束条件。,1. 关系模型与非关系模型不同，它是建立在严格的数学概念基础之上的。 2. 无论实体还是实体之间的联系都用关系表示，对数据的检索结果也是关系，其数据结构清晰简单，用户易懂易用。 3. 关系模型的存取路径对用户透明，具有更高的数据独立性和更好的安全保密性。
13、,关系数据模型的优点,关系数据结构,关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表（由若干行、若干列组成的表格），数据库中的数据用二维表来组织。 教师信息表（二维表）,关系模型基本术语,关系 一个关系就是一张二维表，每个关系有一个关系名。 元组 表中的行称为元组。一行是一个元组。 属性 表中的列称为属性，每一列都有一个属性名。 域 一个属性的取值范围称为一个域 。 分量 元组中的一个属性值。 目或度 一个关系的属性的个数。,对关系的描述(包括关系名、组成该关系的属性名集合，属性的域等）称为关系模式，其格式为：关系名（属性1，属性2，.,属性n )例如，有如下学生关系模式：学生（学号，姓名，性别，籍贯，专
14、业）关系模式是型，关系是值。关系是关系模式在某一 时刻的取的值。,关系模式,关键字是指某一属性或属性的集合，其值能唯一地标识一个元组。例如，学生表中的学号就是关键字。主关键字在一个关系中可能有多个关键字，可从中选择一个作为主关键字（也称为主码或主键）。 外关键字若一个关系R中的属性（或属性组）F不是其关键字，却与另一个关系S的主关键字K相对应，则称F为R关系的外关键字（也称为外码或外键）。,关键字（又称为码或键）,9.5.2 关系数据库,采用关系数据模型建立的数据库称为关系数据库。 关系数据库采用数学方法（关系代数）来处理数据。在关系数据库中，所有的数据都是存储在一张一张的二维表中，数据的结构
15、以及数据之间的联系用二维表来描述，数据库操作的对象及操作结果都是二维表。关系数据库是目前使用最广泛的数据库系统，大多数数据库管理系统都是支持关系数据模型的，如Access就是一种典型的关系数据库管理系统。,9.5.3 关系的性质,1. 每一个分量都必须是不可分的数据项，即不允许表中有表。2. 每一列中的分量是同一类型的数据，来自同一个域。3. 不同的属性必须具有不同的名称。4. 在一个关系中，任意两个元组不能完全 相同。5. 行的顺序可以任意交换。6. 列的顺序可以任意交换。,9.5.4 关系运算,对关系数据库中的数据进行的各种操作（如查询等）称为关系运算。 关系运算可分为两大类：。1. 传统
16、的集合运算2. 专门的关系运算。,传统的集合运算,传统的集合运算包括下列四种运算：1. 并集运算2、 差集运算3. 交集运算4. 广义笛卡尔积运算,专门的关系运算,关系的三种基本运算：1. 选择运算2. 投影运算3. 连接运算,选择运算,从指定的关系中选择满足给定条件的元组(行)构成新的关系，称为选择运算。,选择,关系1,关系2,从关系1中选择出性别属性值为“男”的元组，构成关系2。,从指定关系中选取若干个属性(列)构成新的关系称为投影运算。,例 从学生关系1中选择姓名、性别、籍贯组成学生关系2。,投影运算,投影,学生关系1,学生关系2,将两个或两个以上关系中的元组按指定条件进行组合，生成一个
17、新的关系。,学生表,成绩表,连接运算,9.6 数据库设计的一般步骤,1. 需求分析 2. 概念结构设计 3. 逻辑结构设计 4. 物理结构设计 5. 数据库实施 6. 数据库的运行与维护,9.7 Access数据库管理系统简介,Acess是美国Microsoft公司推出的关系型数据库管理系统。它具有功能强大、操作方便、开发简单、接口灵活、安全性好等优异性能，是典型的新一代桌面数据库管理系统，主要用于开发中小型数据库应用系统，在办公自动化及其他领域得到了广泛的应用。其主要特点如下： 1. 具有强大的数据处理功能。 2. 可以方便地生成各种数据库对象，界面友好。3. 作为Office套件的重要成员，可以与Office集成，实现无缝连接。4. 能够利用网页对象与Internet连接。,作业,教材习题9 P271P272一、 3.二、 9. 10. 11. 12.名词解释DB DBS DBMS E-R图,
