1、数据库：VFP,联系方式,教师姓名: 徐芳 课程邮箱: ,掌握数据库的基本理论和操作 通过计算机等级考试 增加就业竞争优势 增加学分,教学目的,教学安排,72学时 3学分 课堂讲授：36学时 上机实验：36学时,参考书目,严明，单启成.Visual FoxPro教程M. 苏州大学出版社,2008/2010. 崔建忠，单启成.Visual FoxPro实验指导书M.苏州大学出版，2008、2010. 江苏省高等学校计算机等级考试系列教材 21世纪高校教材,考核方式,平时成绩：考勤+作业成绩 10% 上机成绩：分10组（第三周学习委员将分组名单发到课程邮箱，邮件标题为年级专业，注明每组的组长），自
2、己选择题目设计一个小型的数据管理系统，期末的时候交，以组为单位给成绩。20% 期末成绩 70% 总成绩,前 言,Visual FoxPro 提供了一个集成化的系统开发环境，它不仅支持过程式编程技术，而且在语言方面作了强大的扩充，支持面向对象可视化编程技术，拥有功能强大的可视化程序设计工具。 在目前，Visual FoxPro 是用户收集信息、查询数据、创建集成数据库系统、进行实用系统开发较为理想的软件。 本课程是以Visual FoxPro 为主要内容介绍关系数据库系统基础理论，不仅介绍了Visual FoxPro 的基本操作；而且介绍面向对象可视化编程、应用系统开发的方法、步骤。,本章目录,
3、1.1数据处理与数据管理技术 1.2 数据库系统的组成 1.3 数据库系统的模式结构 1.4 数据模型 1.5 关系数据库标准语言SQL 1.6 数据库设计基础 1.7 主流的DBMS产品简介,1.1 数据处理与数据管理技术,本节重点： 什么是信息、数据？ 信息与数据的区别与联系？ 数据管理的三个阶段，各个阶段的特点？重点掌握数据库系统阶段。,1.信息信息是关于现实世界事物的存在方式或运动状态的反 映的综合，具体说是一种被加工为特定形式的数据， 但这种数据形式对接收者来说是有意义的，而且对当 前和将来的决策具有明显的或实际的价值。 如 “ 2012年我校硕士研究生将扩招 30%”，对接受者有意
4、 义，使接受者据此作出决策。,1.1 数据处理与数据管理技术,2.数据数据是用来记录信息的可识别的符号，是信息 的具体表现形式。可用多种不同的数据形式表示同一信息，而信 息不随数据形式的不同而改变。 如“2012年我校硕士研究生将扩招30%”，其中的数据可 改为汉字形式“两零一二年”、“百分之三十”。 数据的表现形式不仅包括数字和文字，还包括 图形、图象、声音等。这些数据可以记录在纸 上，也可记录在各种存储器中。,1.1 数据处理与数据管理技术,1.1.1 信息、数据与数据处理,3. 两者关系： 区别：数据与信息在概念上是有区别的。信息是有用的数据，数据是信息的表现形式。 联系：信息是通过数据
5、符号来传播的，数据如不具有知识性和有用性则不能称其为信息。,1.1.1 信息、数据与数据处理,4. 数据处理：所谓数据处理实际上就是利用计算机对各种类型的数据进行处理。 5. 数据处理过程： 原始数据的收集 数据的规范化及其编码 数据输入 数据处理 数据输出,1.1.2 数据管理技术的发展,数据的管理技术的发展大致经历了三个阶段：人工管理阶段、文件系统阶段以及数据库系统阶段。 人工管理阶段20世纪50年代中期，计算机主要用于科学计算，数据完全由人工管理。主要特点：数据一般不需要长期保存；数据管理没有统一的管理软件；数据不能共享；数据不具有独立性（即不能独立于程序）。,1.1.2 数据管理技术的
6、发展,2. 文件系统阶段20世纪50年代后期到60年代中期，把有关的数据组织成一种文件，这种文件可以脱离程序而独立存在，由一个专门的文件管理系统实施统一管理。主要特点：数据可以以文件形式长期保存；程序与数据之间具有相对的独立性；数据文件组织多样化。,1.1.2 数据管理技术的发展,3. 数据库系统阶段20世纪60年代后期，对所有的数据实行统一规划管理，形成一个数据中心，构成一个数据仓库，数据库中的数据能够满足所有用户的不同要求，供不同用户共享。 主要特点：采用数据模型表示复杂的数据结构，实现数据共享；有较高的数据独立性；提供数据安全性、完整性等管理与控制功能；统一管理和控制数据。,返回,1.2
7、 数据库系统的组成,本节重点： 数据库系统的组成？ 什么是数据库、数据库管理系统、数据库系统？ 它们之间的关系？ 数据库管理系统的基本功能？,1.2 数据库系统的组成,1. 数据库系统（DBS）：是实现有组织地、动态地存储大量关联数据，方便用户访问的计算机软硬件资源组成的具有管理数据库功能的计算机系统。 2. 数据库系统组成：由数据库（DB）、数据库管理系统、计算机支持系统、应用程序和有关人员组成。,1.2 数据库系统的组成,3. 数据库（DataBase 简称DB） （1）定义：指按一组一定数据库模型组织的、长期存放在辅助存储器上的、可共享的相关数据的集合。 （2）特点：具有最小的冗余度，即
8、数据尽可能不重复；资源共享性；数据独立性；安全可靠；保密性能好。 （3）组成：一是数据；二是元数据（关于数据的数据，数据的结构、类型、格式、关系、完整性约束、使用权等）,1.2 数据库系统的组成,4. 数据库管理系统（DataBase Management System 简称DBMS） （1）定义：它是对数据库进行管理的系统软件，是用户与数据库之间的接口。它的功能是建立和维护数据库，接受和完成用户访问数据库的各种请求。 （2）基本功能：数据定义、数据操纵、数据的组成和存取、数据库运行管理、数据库的维护,1.2 数据库系统的组成,5. 应用程序应用程序是面向最终用户的、利用数据库系统资源开发的、
9、解决管理和决策问题的各种应用软件。 6. 用户数据库系统中的用户根据基本的工作职能分为：系统分析员、数据库设计员、程序员（前三个主要在系统开发过程）、系统管理员、数据库管理员（最高的数据库特权）、和最终用户等。,返回,1.3 数据库系统的模式结构,本节重点： 什么是三级模式结构？ 什么是两级映射？,1.3 数据库系统的模式结构,1. 三级模式 （1）外部层：面向单个用户，外部视图，各用户可看到的数据库。 （2）概念层：介于外部层和内部层之间，概念视图，是数据库中所有信息的抽象表示。数据库管理员所看到的数据库。 （3）内部层：最接近物理存储，内部视图。 注：它们分别对应于数据库模式的外模式、模式
10、和内模式,1.3 数据库系统的模式结构,1.3 数据库系统的模式结构,2. 二级映射 （1）外部层/概念层：保证数据的逻辑独立性，即用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。 （2）概念层/内部层：保证数据的物理独立性，即用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中的数据是独立的。,返回,1.4 数据模型,本节重点： 信息在三个领域中的表示？ E-R模型的基本概念（实体、联系、属性），以及它们在E-R图中的表示图形？ 什么是关系模型？它的组成是什么？ 什么是超关键字、候选关键字、主关键字和外部关键字？ 有哪些关系运算？ 有哪些完整性约束？,1.4.1 数据模型概述,1. 数据模型模型是现实世界特
11、征的模拟和抽象。数据模型是用来抽象、表示和处理现实世界中的信息和数据。数据模型一般要描述三个方面的内容： 数据的静态特征（数据结构、数据联系）； 数据的动态特征（操作）； 数据的完整性约束（规则）。数据模型主要有：层次模型、网状模型、关系模型和面向对象数据模型。 补充知识文档：层次模型与网状模型。,1.4.1 数据模型概述,2. 信息的三个领域信息是客观事物属性的反映。它来源于客观事物，然后经过人们加工处理，再用来控制客观事物。它的这一循环经历了三个领域：现实世界、信息世界、数据世界。,1.4.1 数据模型概述,概念模型概念模型是按用户的观点对数据建模，对现实世界的第一层抽象，长期以来，广泛使
12、用“实体联系”模型（ER模型）。在Visual FoxPro中，用“表”来表示同一类实体，即实体集，用“记录”来表示一个具体的实体，用“字段”来表示实体的属性。,1.4.2 E-R模型,1. E-R模型中的基本概念 （1）实体：客观存在的，可以相互区别的事物（具体对象，抽象对象） （2）属性：实体或联系所具有的特性。 （3）联系：实体集之间关系的 抽象表示。（1:1、1:m、m:n。） 一对一：X实体集中的每一个实体在Y实体集中至多只有一个与之对应，反之亦然，则X与Y就是一对一联系（简称1:1）。 一对多： X实体集中的每一个实体在Y实体集中有多个实体与之对应，反之， Y实体集中的每一个实体在
13、X实体集只有一个实体与之对应，则X与Y就是一对多联系（简称1:m）。 多对多： X实体集中的每一个实体在Y实体集中有多个实体与之对应，反之， Y实体集中的每一个实体在X实体集也有多个实体与之对应，则X与Y就是多对多联系（简称m:n）。,1.4.2 E-R模型,2. E-R图E-R图是E-R模型的图形表示法，在E-R图中，矩形框表示实体集，菱形框表示联系，椭圆（圆形）框表示属性。,111,1.4.3 关系模型,关系模型用二维表表示实体集，通过外部关键字表示实体间联系，由三部分组成：数据结构、数据操作、完整性规则。 数据结构：数据库中所有数据及其相互联系都被组织成关系的形式。 数据操作：提供一组完
14、备的关系运算，以支持对数据库的各种操作。 完整性规则：域完整性、实体完整性、参照完整性和用户自定义。,1.4.3 关系模型,关系模型的数据结构在关系模型中，用二维表来表示实体及实体间的联系，一个关系就是一张二维表（“表”），关系的首行称为“属性”（“字段”），其他各行称为“元组”（“记录”），每个元组表示一个实体。关系的数据结构也可以用关系模式进行描述。关系模式由模式名以及关系的诸属性名组成。例：成绩（学号，课程代号，成绩，备注）,1.4.3 关系模型,2. 关键字 （1）超关键字：能唯一确定记录的一列或若干列称为超关键字。“单一关键字”、“合成关键字” （2）侯选关键字：如果一个超关键字去掉
15、其中任何一个字段后不再能唯一确定记录，则称它为侯选关键字。一张二维表中总存在超关键字，因而也必存在侯选关键字且至少一个。 （3）主关键字：主关键字是从二维表的侯选关键字中选出的一个关键字。它不能为空。注：大多数二维表中，只有一个侯选关键字，在有些复杂的二维表中有多个侯选关键字。 （4）外部关键字：当一张表A的主关键字被包含到另一张表B中时，A表的主关键字称为B表的外部关键字。,1.4.3 关系模型,3. 关系运算关系的基本运算有两类：传统的集合运算（并、差、交等），两个关系必须具有相同的关系模式；专门的关系运算（选择、投影、联接）。 （1）并：设关系R、S，R S，R中元组加上S中元组。 （2
16、）差：RS，R中去掉S中也有的元组。 （3）交：R S，R、S中均有的元组。 （4）选择（即限制）：在R中选择满足给定条件的元组，水平分解是R的一个子集。例子见书。 （5）投影：在R中选择出若干个属性组成新的关系，垂直分解。 （6）联接：根据给定的联接条件将两个关系模式拼成一个新的关系。联接条件中出现的关系中的公共属性名。,1.4.3 关系模型,4. 关系的规范化关系是一种规范化了的二维表，具有如下一些性质： 属性值不可再分解。二维表的记录数随数据的增删而改变，但它的字段数是相对固定的。因此二维表的结构是由字段的个数、名称、类型、长度等要素决定的。二维表中的每一列均有唯一的字段名。行和列的排列
17、顺序并不重要，但是即不能有完全相同的两行，也不能有完全相同的两列。行、列的顺序可任意交换。关系规范化的过程是通过关系中属性的分解和关系模式的分解来实现的。关系规范化的条件可以分为几级，每级称为一个范式，记作nNF。实际设计关系模式时，一般要求满足3NF。,补充知识,范式的知识请看补充知识文件中的“关于范式”。,学生_课程_成绩信息表,学生表,课程表,成绩表,1.4.3 关系模型,5. 关系模型的完整性在关系数据库中，完整性主要有域完整性、实体完整性以及参照完整性等三种类型。 （1）域完整性：规定了属性的取值范围。对应于字段有效性规则。 （2）实体完整性：要求任一元组的主关键字的值不能为空值，并
18、且规定了元组中多个属性之间必须满足的规则。对应于记录有效性规则。 （3）参照完整性：表和表之间必须满足的规则。对应于表间级规则。,返回,1.5 关系数据库标准语言SQL,本节重点（在后续章节（第三、四章）中将重点介绍）： 数据定义命令 数据查询命令 数据更新命令 SQL的视图命令,1.5 关系数据库标准语言SQL,SQL（Structured Query Language）结构化查询语言特点： 关系数据库语言是一种非过程语言（概念见教材） 是一体化语言 功能齐全、简单易学、使用方便 有命令和嵌入程序两种使用方式 为主流DBMS产品所支持,1.5 关系数据库标准语言SQL,1. SQL数据定义
19、定义基本表的SQL语句表示为： CREATE TABLE （列名数据类型完整性约束条件，) 表示可含有该子句，也可为空，视实际定义要求而定。是所要定义的基本表名字。定义基本表时要指明每个列的类型和长度，同时还可以定义与该表有关的完整性约束条件。这些完整性约束与基本表的定义内容一并被存入系统的数据字典中。,1.5 关系数据库标准语言SQL,2. 数据查询 数据库查询是数据库的核心操作。 SQL语言提供了SELECT语句进行数据库查询。 SELECT查询语句简单的形式为： SELECT A1，A2，An （指出目标表的列名或列表达式序列）FROM R1，R2，Rm （指出基本表或视图序列）WHER
20、E F （F为条件表达式）整个过程：将FROM子句所指出的基本表或视图进行连接，从中选取满足WHILE子句中条件F的行（元组），最后根据SELECT子句给出的列名或列表达式将查询结果表输出。,1.5 关系数据库标准语言SQL,3. 数据更新 （1）插入语句( INSERT)它可将一个记录插入到指定的表中。语句格式为：INSERT INTO （，）VALUES（，）注：INSERT语句在插入一个记录时，将表达式的值按序作为对应列的值。此时，若未指明列名的那些列，在对应的记录中取空值。,1.5 关系数据库标准语言SQL,（2）更新语句(UPDATE)修改语句可对指定表中已有数据进行修改。语句格式如
21、下：UPDATE SET ,WHERE 功能：修改指定表中满足WHERE子句条件中的记录，其中SET子句给出的值，用于取代相应列的值，若省略WHERE子句，则表示要修改表中的所有记录。,1.5 关系数据库标准语言SQL,（3）删除语句( DELETE )SQL删除语句的格式为： DELETE FROM WHERE 该语句的功能是从指定表中删除满足WHERE子句条件的记录。如果省略WHERE子句，则删除表中所有记录。注意：仅删除表中记录，表的定义仍在数据字典中。,1.5 关系数据库标准语言SQL,4. SQL的视图 视图是DBMS所提供的一种以用户模式观察数据库中数据的重要机制。 视图可由基本表
22、或其他视图导出。 视图只是一个虚表。SQL语言用CREATE VIEW语句建立视图，其一般格式为：CREATE VIEW 视图名 AS SQL查询语句视图定义后，用户就可以象对基本表操作一样对视图进行查询。,返回,1.6 数据库设计基础,本节重点： 数据库设计的基本步骤？ 数据库设计的各个步骤的任务、实现的方法、设计步骤以及最终的结果？,1.6.1 概述,数据库设计包括数据库结构特性的设计与数据库行为特征的设计。（1）数据库结构特性的设计：指确定数据库的数据模型，反映现实世界中的数据与数据之间的联系，实现数据共享，体现用户对信息的需求。（2）数据库行为特征的设计：指确定数据库应用的行为和操作，
23、主要指应用程序的设计，体现用户对处理的需求。由于两种不同的需求，因此数据库设计方法也有两种：面向数据和面向过程。（1）面向过程的设计方法：以处理需求为主，兼顾信息需求。又称过程驱动的设计方法。（2）面向数据的设计方法：以信息需求为主，兼顾处理需求。又称数据驱动的设计方法。,1.6.1 概述,图1-5 数据库设计步骤,1.6.2 系统规划,1.系统规划的任务 对应用单位的环境、目标、现行系统的状况进行初步调查，根据单位发展目标和战略对建设新系统的需求做出分析和预测，同时考虑建设新系统所受的各种约束，研究实施新系统的必要性和可能性，给出拟建系统的初步方案和项目开发计划，并对这些方案和计划分别从管理
24、、技术、经济和社会等方面进行可行性分析，写出可行性报告。,1.6.2 系统规划,2. 系统规划的原则 以应用单位的战略目标作为系统规划的出发点，分析本单位管理的信息需求，明确信息系统的战略目标和总体结构。 用户参与。 摆脱信息系统对组织机构的依从性。 信息系统结构要有良好的整体性。 便于实现。,1.6.3 需求分析,1. 需求分析的任务需求分析是采用系统工程的思想和方法，把复杂的对象分解成简单的组成部分，提出这些部分所需数据的基本属性和彼此间的关系。需求分析的重点是“数据”和“处理”，通过调研和分析，应获得用户对数据库的基本要求。即： （1） 信息需求：指用户需要从数据库中获得信息的内容和性质
25、，由此导出数据要求，即在数据库中所需存储的数据。 （2）处理需求：指出用户要求系统完成的处理功能，处理时间以及处理方式。 （3）安全与完整性的要求。,1.6.3 需求分析,2. 需求分析的方法在需求分析中经常使用结构化分析方法（Strucured Analysis，简称SA）。SA方法从最上层的组织机构入手，采用自顶向下逐层分解的方法分析系统，并用形式化或半形式化的描述（如数据流程图和数据字典）来表达数据和处理过程的关系。 （1）数据流程图（Data Flow Diagram,简称DFD）是使用直观的图形符号，描述系统业务过程、信息流和数据要求的工具。表达了数据和处理的关系。,1.6.3 需求
26、分析,（2）数据字典（DD） ：是系统中各类数据定义和描述的集合，是进行详细的数据分析所获得的主要成果。在数据字典中对数据流程图中的数据项、数据结构、数据流、处理逻辑、数据存储和外部实体等6个方面进行定义。 数据字典是关于数据库中数据的描述，即元数据，而不是数据本身。数据字典是系统开发的一项重要的基础工作，它在需求分析阶段建立，在数据库设计过程中不断修改、充实、完善。数据字典可存储在计算机中，并可用一个数据字典软件来管理。,1.6.4 系统设计,系统分析阶段要明确系统功能，其成果是关于新系统的实现目标。系统设计阶段要为实现系统目标具体规定数据结构和系统功能。系统设计的内容根据系统目标和处理的不
27、同而各不相同。一般而言，它是从新信息系统的目标出发，有以下环节： 建立系统的数据模型和功能模型，确定系统的总体结构； 规划系统规模，确立模块结构并说明它们在整体系统中的作用及相互关系； 选择必要的设备，采用合适的技术规范等，以保证总体目标的实现。,1.6.4 系统设计,概念结构设计将需求分析得到的用户需求抽象为概念模型的过程。概念结构实质上是独立于任何一种数据模型（如层次、网状或关系）的信息结构。由于E-R模型易于理解、易更改且能真实充分反映现实世界事物和事物之间的联系，满足用户对数据的描述要求，因此一般用E-R模型作为描述概念模型的工具。,1.6.4 系统设计,概念结构设计步骤： 按分层的局
28、部应用需求，设计局部概念模式根据具体的单位情况，在分层的数据流程图中，选择一个适当层次的数据流程图，作为设计局部概念模式的依据。可用E-R图的抽象机制对数据进行分类而确定相应的实体集、实体集的属性、实体集的主键以及实体集之间的联系。 局部概念模式集成为全局概念模式当各子系统的局部E-R图设计完成后，必须将所有子系统的局部E-R图逐步集成为一个全局系统的E-R图。即系统的全局概念模式。主要工作有两点： 合并 消除冗余,1.6.4 系统设计,概念结构设计的最终成果有两个方面： 数据的概念结构说明即一个单位信息系统的全局概念模式。系统所用到的所有数据必须清晰地反映在全局E-R图和数据字典中。 系统的
29、功能设计描述要列出相应的系统说明书，其内容包括新系统功能概图以及反映新系统的数据流程图。,1.6.4 系统设计,2. 逻辑结构设计从概念模型导出特定的DBMS可以处理的数据库的逻辑结构，包括数据库的模式和外模式。设计步骤如下： E-R图向关系模式的转换 规范化处理 数据模式的优化 用户模式的设计,1.6.4 系统设计,E-R图向关系模式的转换。这一步要解决的问题是：如何将实体集和实体集之间的联系转换为关系模式，如何确定这些关系模式的属性和主键。 规范化处理。目的是消除异常。 数据模式的优化。根据需要适当地修改调整数据模式。 用户模式的设计。以上得到数据库的全局逻辑模式是对系统整体而言的，它与需
30、求分析时各个用户所反映的局部应用是有区别的。为了体现用户对数据库逻辑模式结构的看法，必须定义相应的用户模式。用户模式实际上是系统全局逻辑模式的一个子集，一般用定义用户视图的方法来实现。,1.6.4 系统设计,逻辑结构设计中的成果也有两个方面： 在数据库设计的描述方面，得到一个单位数据库系统的全局逻辑模式和用户模式； 在功能设计描述方面，采用“自顶向下”的原则将系统分解为若干功能模块，并通过模块优化处理，使这些模块具有良好的结构。表达模块结构的工具是系统结构图。,1.6.4 系统设计,3. 物理结构设计数据库的物理结构设计为给定的数据逻辑模式选取一个最适合应用要求的存储结构和存取路径，并把它用存
31、储模式确定下来的过程，就是数据库的物理结构设计。反映数据逻辑模式的基本表实际上都对应于计算机的存储文件，对基本表的访问就是存取这些存储文件。这种数据库在物理设备上的存储结构与存取方法称为数据库的物理结构，它依赖于选定的计算机系统。数据库物理结构设计有两个目标： 提高数据库的性能 有效地利用存储空间相对而言，其中第一个目标较之更为重要，因为性能仍然是当今数据库系统的薄弱环节。,1.6.5 系统实施,系统实施的任务是实现系统设计阶段提出的数据逻辑结构、存储结构和软件结构，按实施方案完成一个可实际运行的信息系统，交付用户使用。该阶段的主要工作包括三个方面： 利用DBMS提供的数据定义语言对逻辑结构设
32、计和物理结构设计的结果进行定义，包括数据的描述、记录的描述、记录间关系的描述以及物理结构的各种描述，建立实际的数据库结构。 装入测试数据对应用程序进行测试，以判断其功能和性能是否能满足设计要求，并对数据库进行检查和评估。 装入实际数据，建立起实际的数据库。,1.6.5 系统实施,测试包括以下三种类型： （1）模块测试：其任务是分别测试应用系统中的每一个功能模块，以保证它们符合设计要求。 （2）系统测试：从整体的角度验证系统功能的正确性，确保了系统模块在联调时能协同地完成预定的功能。 （3）验收测试：为系统投入实际使用提供最终证明，该测试要由用户评估。,1.6.6 系统运行和维护,在保证信息系统
33、正常运行的前提下，为提高系统运行的有效性而对系统的硬件、软件和文档所做的修改和完善都称为系统维护。系统维护工作的主要任务： 日常维护 监控与分析 性能调整 扩展与增强,1.6.6 系统运行和维护,1. 日常维护 数据库的备份与恢复 安全维护 空间管理 并发控制 问题解决 2. 监控与分析 收集统计数据 分析操作,3. 性能调整 调整索引 调整查询和调整事务4. 扩展与增强 应用程序扩展与增强 模式修改 DBMS版本升级,返回,1.7 主流的DBMS产品简介,本节重点： 各种DBMS产品的比较？ Visual FoxPro？,1.7 主流的DBMS产品简介,Orade是世界上使用最广泛的大型关系型数据库管理系统之一。 DB2（UDB，通用数据库）能够在各种系统中运行自如，大型的DBMS。 Sybase多库、多设备、多用户、多线索等特点极大地丰富和增强了数据库功能。 MSSQL Server采用客户/服务器体系结构，支持Web技术。 Access单文件型数据库，提供对数据的完整性和安全性控制的机制，提供界面友好的可视化开发环境。 Visual Foxpro将在第2章中详细介绍。,谢谢！,
