【正文】 第 1章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)基礎(chǔ)知識 ? 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 ? 數(shù)據(jù)模型 ? 關(guān)系數(shù)據(jù)庫及其設(shè)計過程 ? 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化 ? 數(shù)據(jù)表的關(guān)聯(lián)與數(shù)據(jù)的完整性 ? 關(guān)系數(shù)據(jù)庫應(yīng)用實例 — 《電腦器材銷售管理》 ? 實訓(xùn)要求與習(xí)題 第 1章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)基礎(chǔ)知識 學(xué)習(xí)目的與要求 ? 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念 ? 數(shù)據(jù)模型的基本概念 ? 實體聯(lián)系模型 ? 關(guān)系模型的概念和性質(zhì) ? 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的規(guī)范化理論等內(nèi)容 ? 設(shè)計創(chuàng)建一個 《 電腦器材銷售管理 》 數(shù)據(jù)庫模型 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 計算機應(yīng)用從科學(xué)計算進入數(shù)據(jù)處理是一個重大轉(zhuǎn)折，數(shù)據(jù)處理是指對各種形式的數(shù)據(jù)進行收集、儲存、加工和傳播的一系列活動，其基本環(huán)節(jié)是數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)管理指的是對數(shù)據(jù)的分類、組織、編碼、儲存、檢索和維護。數(shù)據(jù)管理方式多種多樣，其中數(shù)據(jù)庫技術(shù)是在應(yīng)用需求的推動下，在計算機硬件、軟件高速發(fā)展的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的高效數(shù)據(jù)管理技術(shù)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在計算機應(yīng)用中起著越來越重要的作用，從小型單項事務(wù)處理系統(tǒng)到大型信息系統(tǒng)，從聯(lián)機事務(wù)處理 (OLTP)到聯(lián)機分析處理 (OLAP)，從傳統(tǒng)的企業(yè)管理到計算機輔助設(shè)計與制造(CAD/CAM)、現(xiàn)代集成制造系統(tǒng) (CIMS)、辦公信息系統(tǒng) (OIS)、地理信息系統(tǒng) (GIS)等，都離不開數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。正是這些不斷涌現(xiàn)的應(yīng)用要求，又不斷地推動了數(shù)據(jù)庫技術(shù)的更新?lián)Q代。 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展 1. 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的產(chǎn)生 從 20世紀 60年代后期開始，計算機技術(shù)從科學(xué)計算迅速擴展到數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，隨著數(shù)據(jù)處理的不斷深入，數(shù)據(jù)處理的規(guī)模越來越大，數(shù)據(jù)量也越來越多，數(shù)據(jù)處理成為最大的計算機應(yīng)用領(lǐng)域。數(shù)據(jù)處理技術(shù)也不斷地完善，經(jīng)歷了人工管理、文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三個階段。 (1) 人工管理階段 計算機在其誕生初期，人們還是把它當(dāng)作 — 種計算工具，主要用于科學(xué)計算。通常是在編寫的應(yīng)用程序中給出自帶的相關(guān)數(shù)據(jù)，將程序和相關(guān)數(shù)據(jù)同時輸入計算機。不同用戶針對不同問題編制各自的程序，整理各自程序所需要的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的管理完全由用戶自己負責(zé)。 人工管理階段程序與數(shù)據(jù)的關(guān)系 特點： ? 數(shù)據(jù)不能單獨保存。 ? 數(shù)據(jù)無獨立性。 ? 數(shù)據(jù)冗余不能共享。 (2) 文件系統(tǒng)階段 在文件系統(tǒng)中，把數(shù)據(jù)組織成相互獨立的數(shù)據(jù)文件，利用“按文件名訪問，按記錄存取”的管理技術(shù)，程序和數(shù)據(jù)分別存儲為程序文件和數(shù)據(jù)文件。數(shù)據(jù)文件是獨立的，可以長期保存在外存儲器上多次存取。數(shù)據(jù)的存取以記錄為基本單位，并出現(xiàn)了多種文件組織形式，如順序文件、索引文件、隨機文件等。 文件系統(tǒng)階段程序與數(shù)據(jù)的關(guān)系 ? 數(shù)據(jù)與程序缺乏獨立性。 ? 數(shù)據(jù)的冗余和不一致性。 ? 數(shù)據(jù)的無結(jié)構(gòu)性。 特點： (3) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段 為了從根本上解決數(shù)據(jù)與程序的相關(guān)性，把數(shù)據(jù)作為一種共享的資源進行集中管理，為各種應(yīng)用系統(tǒng)提供共享服務(wù)，數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)運而生，使信息管理系統(tǒng)的重心從以加工數(shù)據(jù)的程序為中心轉(zhuǎn)向以數(shù)據(jù)共享、統(tǒng)一管理為核心。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段程序與數(shù)據(jù)的關(guān)系 ① 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化 ② 數(shù)據(jù)能夠共享 ③ 數(shù)據(jù)冗余度小，易擴充 ④ 數(shù)據(jù)與程序的獨立性較高 ⑤ 對數(shù)據(jù)實行集中統(tǒng) — 控制 優(yōu)點： 2. 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展 隨著計算機科學(xué)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)庫技術(shù)大致上經(jīng)歷了三個發(fā)展時期： (1) 20世紀 60年代的萌芽期 (2) 20世紀 70年代的發(fā)展期 (3) 20世紀 80年代的成熟期 數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫 (Database，簡稱 DB)，顧名思義，是存放數(shù)據(jù)的倉庫。只不過這個倉庫是創(chuàng)建在計算機存儲設(shè)備上，如硬盤就是一類最常見的計算機大容量存儲設(shè)備。數(shù)據(jù)必須按一定的格式存放，以利于以后使用。 可以說數(shù)據(jù)庫就是長期存儲在計算機內(nèi)、與應(yīng)用程序彼此獨立的、以 — 定的組織方式存儲在一起的、彼此相互關(guān)聯(lián)的、具有較少冗余的、能被多個用戶共享的數(shù)據(jù)集合。在這里要特別注意數(shù)據(jù)庫不是簡單地將一些數(shù)據(jù)堆積在一起，而是把相互間有一定關(guān)系的數(shù)據(jù)，按一定的結(jié)構(gòu)組織起來的數(shù)據(jù)集合。 數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu) 為了有效地組織、管理數(shù)據(jù)，人們?yōu)閿?shù)據(jù)庫設(shè)計了一個嚴謹?shù)捏w系結(jié)構(gòu)，包括了內(nèi)模式、模式和外模式三級模式結(jié)構(gòu)，這三級模式反映了看待數(shù)據(jù)庫的三種不同的數(shù)據(jù)觀點。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ DataBase Management System，簡稱 DBMS）是位于用戶與計算機操作系統(tǒng)之間的一個系統(tǒng)軟件，由一組計算機程序組成。它能夠?qū)?shù)據(jù)庫進行有效的組織、管理和控制，包括數(shù)據(jù)的存儲、數(shù)據(jù)的安全性與完整性控制等。 DBMS主要功能： 1. 數(shù)據(jù)定義功能 2. 數(shù)據(jù)操縱功能 3. 數(shù)據(jù)庫的運行控制與管理 4. 數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能 5. 數(shù)據(jù)通信接口 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) ? 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（ Database System，簡稱 DBS）是指在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)，帶有數(shù)據(jù)庫的計算機系統(tǒng)硬件和軟件層次如圖所示。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)成 ? 硬件平臺 ? 數(shù)據(jù)庫 ? 軟件 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) （ DBMS） 、 支持 DBMS運行的操作系統(tǒng) 、 具有數(shù)據(jù)庫接口的高級語言及其編譯系統(tǒng) 、 以DBMS為核心的應(yīng)用開發(fā)工具 。 ? 為特定應(yīng)用環(huán)境開發(fā)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)。 ? 相關(guān)人員 數(shù)據(jù)庫管理員（ DBA）、系統(tǒng)分析員、數(shù)據(jù)庫設(shè)計員、應(yīng)用程序員、用戶 數(shù)據(jù)模型 ? 概念數(shù)據(jù)模型：獨立于計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型，用來描述所使用的信息結(jié)構(gòu)。 ? 邏輯數(shù)據(jù)模型：現(xiàn)實世界的第二層抽象，反映數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。 ? 物理數(shù)據(jù)模型：反映數(shù)據(jù)在計算機中的存儲結(jié)構(gòu)。 在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型來抽象、表示和處理現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)和信息。根據(jù)數(shù)據(jù)抽象層次，針對不同的數(shù)據(jù)對象和應(yīng)用目的，可以分為三類： ? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：所研究的對象類型的集合，這些對象是數(shù)據(jù)庫的組成成分。 ? 數(shù)據(jù)操作：指對數(shù)據(jù)庫中不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的對象所允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作及操作規(guī)則。 ? 完整性約束：數(shù)據(jù)的完整性約束條件是一組完整性規(guī)則的集合。 概念模型 具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) DBMS所支持的邏輯數(shù)據(jù)模型不便于非計算機專業(yè)人員理解和應(yīng)用，在開始設(shè)計數(shù)據(jù)模型時，可以先用概念數(shù)據(jù)模型將現(xiàn)實世界中的客觀事物用某種信息結(jié)構(gòu)表示出來，再轉(zhuǎn)化為用計算機表示的邏輯數(shù)據(jù)模型，如圖所示。 概念模型涉及的概念 (1) 實體：現(xiàn)實世界中客觀存在并可相互區(qū)分的事物稱為實體。 (2) 屬性：實體所具有的某一特性稱為屬性。 (3) 實體和屬性的型與值：型是結(jié)構(gòu)，用實體名及其屬性名集合描述同類實體，稱為實體型；值是數(shù)據(jù)，不同的實體有不同的屬性內(nèi)容（屬性值）。 (4) 實體集：具有相同實體型的實體值的集合稱為實體集。 (5) 關(guān)鍵字：在實體屬性中，能區(qū)別實體集合中不同個體的某一個或某幾個屬性的組合，稱為關(guān)鍵字。 2. 實體間的聯(lián)系 兩個實體集之間的聯(lián)系可以分為三類： ? 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. 概念模型的表示方法 概念模型的表示方法很多，其中最著名最常用的是 1976年提出的實體 聯(lián)系方法（ ER方法）。該方法用 ER圖描述信息世界的概念模型。 方法如下： ? 實體型：用矩形表示，矩形框內(nèi)寫上實體名。 ? 屬性：用橢圓形或圓角矩形表示，圖形內(nèi)寫上屬性名，并用直線將其與相應(yīng)的實體連接起來。 ? 聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫上表示聯(lián)系行為的動詞表示聯(lián)系名，并用直線分別與有關(guān)實體連接起來，同時在直線旁邊標(biāo)上聯(lián)系的類型 (1： 1， 1： N或 M： N)。如果一個聯(lián)系具有屬性，則這些屬性也要用直線與該聯(lián)系連接起來。 學(xué)生實體 通常在表示單個實體的 ER圖中，除了要標(biāo)明實體名外，還要標(biāo)明實體所具有的屬性。例如學(xué)生實體具有學(xué)號、姓名、性別、出生日期和所在系的屬性，其ER圖如下： 實體之間的聯(lián)系的表示 在表示實體之間的聯(lián)系時，每個實體只標(biāo)明其實體名，而把實體屬性單獨用圖表示或把所有實體集用列表表示。 兩個以上的實體集之間聯(lián)系的表示 同一個實體集內(nèi)部聯(lián)系的表示 層次模型 在數(shù)據(jù)庫中，對滿足以下兩個條件的數(shù)據(jù)模型稱為層次模型。 ? 有且僅有一個節(jié)點無雙親，這個節(jié)點稱為“根節(jié)點”。 ? 其他節(jié)點有且僅有一個雙親。 層次模型中相關(guān)概念 ? 在層次模型中，同一雙親的子女節(jié)點稱為兄弟節(jié)點； ? 沒有子女的節(jié)點稱為葉節(jié)點； ? 雙親節(jié)點與其任意一個子女節(jié)點都構(gòu)成一個基本層次聯(lián)系，表示一對多的關(guān)系。 層次模型特點 ? 層次模型的優(yōu)點： 層次模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，對具有一對多的層次關(guān)系的描述非常自然、直觀、容易理解。記錄之間的聯(lián)系通過指針來實現(xiàn)，查詢效率較高。 ? 層次模型的缺點： 上一層記錄類型和下一層記錄類型只能表示一對多聯(lián)系，無法實現(xiàn)多對多聯(lián)系。如果要實現(xiàn)多對多聯(lián)系，則非常復(fù)雜，效率非常低，使用也不方便。 網(wǎng)狀模型 在網(wǎng)狀模型中，允許： ? 一個以上的節(jié)點無雙親。 ? 一個節(jié)點可以有多于一個的雙親。 網(wǎng)狀模型的特點 ? 網(wǎng)狀模型的優(yōu)點： 記錄之間聯(lián)系通過指針實現(xiàn)，具有良好的性能，存取效率較高。能夠更為直接地描述現(xiàn)實世界，如一個節(jié)點可以有多個雙親。 ? 網(wǎng)狀模型的缺點： 隨著應(yīng)用環(huán)境的擴大，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)會變得越來越復(fù)雜，編寫應(yīng)用程序也會更加復(fù)雜，程序員必須熟悉數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)。與層次模型一樣，現(xiàn)在的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)已經(jīng)很少使用網(wǎng)狀模型了。 關(guān)系模型 關(guān)系模型是三種數(shù)據(jù)模型中最重要的模型，是當(dāng)前使用最廣泛的數(shù)據(jù)模型。 Microsoft SQL Server 2022數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也是基于