【正文】 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 一、有關(guān)概念1．?dāng)?shù)據(jù)2．?dāng)?shù)據(jù)庫（DB）3．?dāng)?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS） Access桌面DBMS VFP SQL Server Oracle客戶機/服務(wù)器型DBMS MySQL DB24．?dāng)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS） 數(shù)據(jù)庫（DB） 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS） 開發(fā)工具 應(yīng)用系統(tǒng)二、數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展1．?dāng)?shù)據(jù)管理的三個階段人工管理文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)能否保存不能保存可以保存可以保存數(shù)據(jù)面向的對象某一應(yīng)用程序某一應(yīng)用程序整個應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享程度無共享，一組數(shù)據(jù)只能對應(yīng)一個應(yīng)用程序。共享性差，一個數(shù)據(jù)文件只能對應(yīng)一個應(yīng)用程序。共享性高數(shù)據(jù)的獨立性不獨立，它是應(yīng)用程序的一部分。獨立性差數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用系統(tǒng)完全分開 概念模型一、模型的三個世界1．現(xiàn)實世界2．信息世界：即根據(jù)需求分析畫概念模型（即ER圖），ER圖與DBMS無關(guān)。3．機器世界：將ER圖轉(zhuǎn)換為某一種數(shù)據(jù)模型，數(shù)據(jù)模型與DBMS相關(guān)。注意：信息世界又稱概念模型，機器世界又稱數(shù)據(jù)模型二、實體及屬性1．實體：客觀存在并可相互區(qū)別的事物。2．屬性：3．關(guān)鍵詞（碼、key）：能唯一標識每個實體又不含多余屬性的屬性組合。一個表的碼可以有多個，但主碼只能有一個。例：借書表（學(xué)號，姓名，書號，書名，作者，定價，借期，還期）規(guī)定：學(xué)生一次可以借多本書，同一種書只能借一本，但可以多次續(xù)借。4．實體型：即二維表的結(jié)構(gòu)例 student(no，name，sex，age，dept)5．實體集：即整個二維表三、實體間的聯(lián)系：1．兩實體集間實體之間的聯(lián)系 1：1聯(lián)系 1：n聯(lián)系 m：n聯(lián)系2．同一實體集內(nèi)實體之間的聯(lián)系1：1聯(lián)系 1：n聯(lián)系 m：n聯(lián)系四、概念模型（常用ER圖表示）實體型：屬性：聯(lián)系：說明：① ER圖作為用戶與開發(fā)人員的中間語言。② ER圖可以等價轉(zhuǎn)換為層次、網(wǎng)狀、關(guān)系模型。舉例：學(xué)校有若干個系，每個系有若干班級和教研室，每個教研室有若干教員，其中有的教授和副教授每人各帶若干研究生。每個班有若干學(xué)生，每個學(xué)生選修若干課程，每門課程有若干學(xué)生選修。用ER圖畫出概念模型。 數(shù)據(jù)模型一、層次模型：用樹型結(jié)構(gòu)表示實體之間的聯(lián)系。① 每個結(jié)點代表一個實體型。② 只能直接處理一對多（含一對一）的實體關(guān)系。③ 查找層次數(shù)據(jù)庫中的記錄，速度較慢。二、網(wǎng)狀模型：用圖結(jié)構(gòu)表示實體之間的聯(lián)系。① 每個結(jié)點代表一個實體型。② 可以處理多對多的實體關(guān)系。③ 查找網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫中的記錄，速度最快。三、關(guān)系模型：用二維表表示實體之間的聯(lián)系。1．重要術(shù)語：關(guān)系：一個關(guān)系就是一個二維表；元組：二維表的一行，即實體；關(guān)系模式：在實體型的基礎(chǔ)上，注明主碼。關(guān)系模型：指一個數(shù)據(jù)庫中全部二維表結(jié)構(gòu)的集合。2．特點：① 關(guān)系模型是建立在嚴格的數(shù)學(xué)理論的基礎(chǔ)上的；② 關(guān)系模型的存取路徑對用戶透明；③ 查找關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的記錄，速度最慢。小結(jié)：數(shù)據(jù)有三種類型，DBMS就有三種類型，DB亦有三種類型。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)① 單機結(jié)構(gòu)：DBMS、數(shù)據(jù)庫、開發(fā)工具、應(yīng)用系統(tǒng)安裝在一臺計算機上。② C/S結(jié)構(gòu)：局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)客戶機：裝開發(fā)工具、應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器：裝DBMS、數(shù)據(jù)庫③ B/S結(jié)構(gòu)：Internet 結(jié)構(gòu)服務(wù)器：裝DBMS、數(shù)據(jù)庫、開發(fā)工具、應(yīng)用系統(tǒng)客戶機：裝IE即可三、 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)1．三級模式① 模式：是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。220。 模式只涉及數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)；220。 模式既不涉及應(yīng)用程序，又不涉及數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的存儲；② 外模式：是模式的一個子集，是與某一個應(yīng)用程序有關(guān)的邏輯表示。特點：一個應(yīng)用程序只能使用一個外模式，但同一個外模式可為多個應(yīng)用程序使用。③ 內(nèi)模式：描述數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的存儲，但不涉及物理記錄。2．兩級映象① 外模式/模式映象：保證數(shù)據(jù)庫的邏輯獨立性；② 模式/內(nèi)模式映象：保證數(shù)據(jù)庫的物理獨立性；3．兩級映象的意義① 使數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用系統(tǒng)完全分開，數(shù)據(jù)庫改變時，應(yīng)用系統(tǒng)不必改變。② 數(shù)據(jù)的存取完全由DBMS管理，用戶不必考慮存取路徑。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)1． DBMS的功能：負責(zé)對數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一的管理與控制。① 數(shù)據(jù)定義：即定義數(shù)據(jù)庫中各對象的結(jié)構(gòu)② 數(shù)據(jù)操縱：包括對數(shù)據(jù)庫進行查詢、插入、刪除、修改等操作。③ 數(shù)據(jù)控制：包括安全性控制、完整性控制、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)。2．DBMS的組成：DDL語言 DML語言DCL語言實用程序注意：① SQL集DDL，DML，DCL功能于一體；② 所有應(yīng)用程序通過SQL語句才能訪問數(shù)據(jù)庫一、 基本概念1．碼：能唯一標識元組的屬性集。2．候選碼：一個屬性集既能唯一標識元組，且又不含有多余屬性，一個關(guān)系模式可以有多個候選碼。3．主碼：任選候選碼中的一個。4．主屬性：主碼中包含的各個屬性。5．非主屬性：不包含在主碼中的各個屬性。6．外碼：設(shè)F是關(guān)系R的一個屬性，不是R的主碼，但卻是另一個關(guān)系S的主碼，則稱F是關(guān)系R的外碼。例：student ( sno, sname, ssex, sage, sdept) Sc ( sno, o, grade)Sc的主碼為：（sno,o）；外碼為：sno關(guān)系的數(shù)學(xué)定義一、域( domain)1．定義：域是一組具有相同類型的值的集合。2．域的基數(shù)：域中所含數(shù)據(jù)的個數(shù)。二、笛卡爾積1．定義：給定一組域D1,D2,D3，則D1D2D3稱為笛卡爾積。2．笛卡爾積D1D2D3對應(yīng)一個二維表，所含元組的個數(shù)等于各個域的基數(shù)之積。三、關(guān)系1．定義：笛卡兒積的一部分元組稱為關(guān)系。2．關(guān)系的目（或度）：一個關(guān)系所含屬性的個數(shù)。3．關(guān)系的性質(zhì)任意兩個元組不能完全相同，但屬性名允許重復(fù)。四、關(guān)系的完整性1．實體完整性：指關(guān)系的所有主屬性都不能取空值。注意：實體完整性不僅僅是主碼整體不能取空值。2．參照完整性：指一個關(guān)系外碼的取值必須是相關(guān)關(guān)系中主碼的有效值或空值。例：班級( 班名,人數(shù))學(xué)生(學(xué)號,姓名,性別,密碼,班名)在學(xué)生表中，班名的取值必須是班級表[班名]的值或空值。 關(guān)系代數(shù)一、傳統(tǒng)的集合運算設(shè)關(guān)系R、S的結(jié)構(gòu)完全相同，則：R∪S：由屬于R或?qū)儆赟的元組組成。R∩S：由既屬于R又屬于S的元組組成。R－S：由屬于R而不屬于S的元組組成。思考：（R∩S）∪（R－S）=？RS：設(shè)R有m個屬性，K1個元組；S有n個屬性，K2個元組，則RS含有(m+n)個屬性，(K1K2)個元組。二、專門的關(guān)系運算1．選擇：從關(guān)系R中選擇滿足條件的元組。記為： 2．投影：從關(guān)系R中選擇若干屬性組成新的關(guān)系，并把新關(guān)系的重復(fù)元組去掉。記為： 3．條件連接：將兩關(guān)系按一定條件連接成一個新關(guān)系，記為： 說明：條件連接：兩關(guān)系可以沒有公共屬性，若有公共屬性，則新關(guān)系含有重復(fù)屬性。4．自然連接：將兩關(guān)系按公共屬性連接成一個新的關(guān)系，并把新關(guān)系的重復(fù)屬性去掉。記為： 說明：① 自然連接：兩關(guān)系至少有一個公共屬性。 ② 對于R的每個元組，S都從第一個元組開始判斷，若兩元組的公共屬性值相同，則產(chǎn)生一個新元組添加到新關(guān)系中，最后把新關(guān)系中的重復(fù)屬性去掉。 5．除：給定關(guān)系R（x，y）和S（y，z），則R247。S=P（x），其中x，y，z為屬性組。求解過程：① 求R中x可以取哪些值，并求各值的象集。② 求S在屬性組y上的投影K。③ 檢查每個象集是否包含K注：除不是一個必須的運算，可以由其它運算符代替。例：設(shè)有關(guān)系R，S如下圖，求R247。S。RABCSBCDa1b1c2b1c2d1a2b3c7b2c1d1a3b4c6b2c3d2a1b2c3a4b6c6a2b2c3a1b2c1解：在關(guān)系R中，A可以取四個值，a1，a2，a3，a4。a1的象集為{（b1，c2），（b2，c3），（b2，c1）}a2的象集為{（b3，c7），（b2，c3）}a3的象集為{（b4，c6）}a4的象集為{（b6，c6）}S在（B，C）上的投影K為{（b1，c2），（b2，c3），（b2，c1）}顯然只有a1的象集包含K，故R247。S={a1}結(jié)論：如何寫關(guān)系代數(shù)表達式？答：① 查詢涉及多個關(guān)系時，一般使用∞→ 。② 查詢涉及“否定”時，一般用差運算。③ 查詢涉及“全部”時，一般用除運算。④ 查詢涉及“至少”時，一般用 關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論 函數(shù)依賴一、有關(guān)概念：R表XHKHKMXMDZCJ961C1OS高明D170962C2DBS高飛D272962C4AI高飛D280962C1OS高明D175963C1OS高明D1901．函數(shù)依賴：任給R（U），U為屬性集，x、y為U的子集，如果對于x的每個值，y有唯一確定的值與之對應(yīng)，則稱x決定y，或y函數(shù)依賴于x。記為：x→y。例：KH→KMXM→DZ(XH,KH) →CJKH→(KM,XM)2. 完全函數(shù)依賴：若x→y，且對于x的所有真子集x′,都有x′ y，則稱x完全決定y，或y完全函數(shù)依賴于x。記為：。例1：(XH,KH) →CJ但 XH →CJ KH →CJ故 例2：KH→KM則 結(jié)論：若x→y，且x只包含一個屬性，則。3．部分函數(shù)依賴：若x→y，且存在x的一個真子集x′,滿足x′→y，則稱x部分決定y，或y部分函數(shù)依賴于x。記為：。例1：(KH,KM)→XM但 KM→XM則 例2：(XH,KH)→DZ但 KH→DZ則 4．傳遞函數(shù)依賴：若x→y,y→z,但 y ∕ x,則例：KM→XM,XM→DZ,但XM ∕ KM二、平凡函數(shù)依賴與非平凡函數(shù)依賴設(shè)x→y，如果y是x的子集，則該依賴是平凡的。如：Sno,sname→sno 如果y中至少有一個屬性不在x中，則該依賴是非平凡的。如：Sno,sname→sname,sdept如果y中沒有一個屬性在x中，則該依賴為完全非平凡的。三、函數(shù)依賴的推理規(guī)則設(shè)有關(guān)系R，x、y、z為R的一個屬性集，則有：①自反律：若，則x→y。②增廣律：若x→y，則xz→yz。③傳遞律：若x→y，y→z，則x→z。注意傳遞律與傳遞函數(shù)依賴的區(qū)別。④合并律：若x→y，x→z,則x→yz。⑤分解律：若x→yz，則x→y，x→z。 關(guān)系模式的規(guī)范化