【正文】 個(gè)關(guān)系名。如果把每一列稱(chēng)為一個(gè)屬性，則每一列的列名或?qū)傩悦粦?yīng)該相同。屬性的域是由屬性的性質(zhì)及要表達(dá)的意義確定的，如商品的單價(jià)只能取大于零的數(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)是否具備完整性涉及數(shù)據(jù)是否正確、可信和一致。 ? （ 3）參照完整性（ Referential Integrity）：參照完整性是用來(lái)維護(hù)相關(guān)數(shù)據(jù)表之間數(shù)據(jù)一致性的手段，通過(guò)實(shí)現(xiàn)參照完整性，可以避免因一個(gè)數(shù)據(jù)表的記錄改變而造成另一個(gè)數(shù)據(jù)表內(nèi)的數(shù)據(jù)變成無(wú)效的值。 ? （ 1）選擇運(yùn)算（ Selection）。投影運(yùn)算是從指定的關(guān)系中，按給定的條件選取若干個(gè)屬性列，從而構(gòu)成一個(gè)新的關(guān)系。 ? 選擇和投影運(yùn)算都屬于單目運(yùn)算，它們的操作對(duì)象只是一個(gè)關(guān)系。先從 R關(guān)系中的第一個(gè)元組開(kāi)始，依次與 S關(guān)系的各元組比較，符合條件的兩元組首尾相連納入新關(guān)系，一輪共進(jìn)行 n次比較；再用 R關(guān)系的第二個(gè)元組對(duì) S關(guān)系的各元組掃描，符合條件的兩元組首尾相連再納入新關(guān)系。它要求兩個(gè)關(guān)系中進(jìn)行比較的分量必須是相同的屬性組。 ? 范式按照規(guī)范化的級(jí)別分為 5種：第一范式（ 1NF）、第二范式（ 2NF）、第三范式（ 3NF）、第四范式（ 4NF）和第五范式（ 5NF）。但該數(shù)據(jù)表中的其他字段都完全依賴(lài)于該表的主鍵宇段“訂單 ID‖。 通過(guò)對(duì)表的規(guī)范化過(guò)程可以看出，數(shù)據(jù)表規(guī)范化的程度越高，數(shù)據(jù)冗余就越小，同時(shí)造成人為錯(cuò)誤的可能性就越??；反之，規(guī)范化的程度越低，在查詢(xún)檢索時(shí)需要做的關(guān)系等工作就越多，數(shù)據(jù)庫(kù)在操作過(guò)程中需要訪(fǎng)問(wèn)的數(shù)據(jù)表以及之間的關(guān)系也就越多。需求分析是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程的基礎(chǔ)，需求分析做得是否準(zhǔn)確與充分將決定數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)速度與質(zhì)量。 ? 在需求分析的基礎(chǔ)上，用 ER模型表示數(shù)據(jù)及其相互間的聯(lián)系，產(chǎn)生反映用戶(hù)信息需求的數(shù)據(jù)模型。 ? ? 圖 211 將 ER圖轉(zhuǎn)接為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)表 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ? 邏輯模式的規(guī)范化和性能優(yōu)化 ? 由 ER圖轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯模型還只是邏輯模式的雛形，要成為邏輯模式，還需要進(jìn)行以下幾個(gè)方面的處理。該表的結(jié)構(gòu)如表 211所示。邏輯模型是可被 DBMS處理的數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)，它包括數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄及記錄間的聯(lián)系、安全性和數(shù)據(jù)一致性的約束等。實(shí)際上，概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是將系統(tǒng)需求分析階段得到的用戶(hù)需求抽象為信息結(jié)構(gòu)的過(guò)程，一般可以利用 ER圖來(lái)描述概念結(jié)構(gòu)。因此按照規(guī)范化的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程，數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)一般分為 4步：需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施、運(yùn)行及維護(hù)。 ? 表 29 不滿(mǎn)足第三范式的 employee表 雇員 ID 姓 名 性 別 薪水（元） 獎(jiǎng)金（元） 0001 張三 男 3000 600 0002 李四 男 4000 800 表 210 滿(mǎn)足第三范式的 employee表 雇員 ID 姓 名 性 別 薪水（元） 0001 張三 男 3000 0002 李四 男 4000 實(shí)際上，第三范式就是要求不要在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)可以通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算得出的數(shù)據(jù)。其中，“產(chǎn)品名”字段完全依賴(lài)于“產(chǎn)品 ID‖字段，而不是取決于訂單 ID。這些準(zhǔn)則被稱(chēng)為規(guī)范化形式，即范式。自然連接是去掉重復(fù)屬性的等值連接。連接運(yùn)算是從兩個(gè)關(guān)系 R和 S的笛卡兒積中選取滿(mǎn)足連接條件的那些元組。投影運(yùn)算的操作除了涉及行外，還有可能涉及列。選擇運(yùn)算實(shí)際從關(guān)系 R中選取表達(dá)式 F為真的元組，也就是從關(guān)系的水平方向（行）進(jìn)行運(yùn)算，取子集。 ? 通過(guò)使用這些強(qiáng)制的完整性定義，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)將提供更加可靠的數(shù)據(jù)，同時(shí)避免在多個(gè)用戶(hù)同時(shí)操作數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)可能發(fā)生的數(shù)據(jù)不一致。可以使用默認(rèn)值（ Default）、核查（ Check）、外鍵（ Foreign Key）、數(shù)據(jù)類(lèi)型（ Data Type）和規(guī)則（ Rule）等多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)區(qū)域完整性。例如，學(xué)生、課程、選課之間的多對(duì)多聯(lián)系在關(guān)系模型中可以表示如下。 例如，例如，表 21有 5列，對(duì)應(yīng) 5個(gè)屬性（產(chǎn)品 ID，產(chǎn)品名，類(lèi)別 ID，單價(jià)，庫(kù)存量）。 （ 2）表中不能出現(xiàn)數(shù)據(jù)完全相同的兩行。 從用戶(hù)角度來(lái)看，關(guān)系的邏輯結(jié)構(gòu)是一個(gè)二維表，在磁盤(pán)上以文件形式存儲(chǔ)。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是目前最為流行的數(shù)據(jù)庫(kù)，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)很多，如 SQL Server、 Oracle、 Sybase、 Informix、 Dbase、DB2等。這是一種樹(shù)形結(jié)構(gòu)，它由節(jié)點(diǎn)和連線(xiàn)組成，其中節(jié)點(diǎn)表示實(shí)體，連線(xiàn)表示實(shí)體之間的關(guān)系。由于面向?qū)ο竽Ｐ椭胁粌H包括描述對(duì)象狀態(tài)的屬性集，而且包括類(lèi)的方法及類(lèi)層次，具有更加豐富的表達(dá)能力。 我們把具有相同數(shù)據(jù)特征和行為特征的所有對(duì)象稱(chēng)為類(lèi)。 面向?qū)ο竽Ｐ椭械暮诵母拍钍菍?duì)象（ Object）和類(lèi)（ Class）。 （ 4）優(yōu)點(diǎn)。 產(chǎn)品 ID 產(chǎn)品名 類(lèi)別 ID 單價(jià)（元） 庫(kù)存量（件） 1 牛奶 1 200 2 冰激凌 1 400 3 果凍 1 300 4 打印紙 2 100 5 墨盒 2 150 表 21 二維表 （ 2）數(shù)據(jù)操縱與完整性約束。關(guān)系模型是 1970年在 E． F． Codd發(fā)表的題為 《 大型共享數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的關(guān)系模型 》 的論文中首次提出的，并開(kāi)創(chuàng)了數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系方法和關(guān)系數(shù)據(jù)理論的研究，進(jìn)而創(chuàng)建了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（ Relational Database System， RDBS）。 （ 1）允許一個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)無(wú)父節(jié)點(diǎn)。 ? （ 1）有且只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有父節(jié)點(diǎn)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為根節(jié)點(diǎn)。 ? 2．層次模型 ? 數(shù)據(jù)庫(kù)的有類(lèi)型，是根據(jù)數(shù)據(jù)模型劃分的。 因此，數(shù)據(jù)操作完全可以看成是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各種對(duì)象操作的集合。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對(duì)數(shù)據(jù)靜態(tài)特征的描述。例如，圖 25中的 ER模型圖可以轉(zhuǎn)換為如圖 26所示的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)。 圖 22 一對(duì)多聯(lián)系 圖 23 多對(duì)多聯(lián)系 4． ER方法 ER方法是一種用來(lái)在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程中表示數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方法，又被稱(chēng)為 EAR方法或 EAR模型。 （ 2）一對(duì)多聯(lián)系：如果對(duì)于實(shí)體 A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體 B中有 n（ n0）個(gè)實(shí)體與之發(fā)生聯(lián)系；反之，對(duì)于實(shí)體 B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體 A中至多有一個(gè)實(shí)體與之發(fā)生聯(lián)系，則稱(chēng)實(shí)體 A與實(shí)體 B是一對(duì)多聯(lián)系，記作 1:n。后者是從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的角度對(duì)數(shù)據(jù)建模，它與所使用的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的種類(lèi)有關(guān)，主要用于DBMS的實(shí)現(xiàn)。 ? （ 3）公司管理數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)。 （ 4）能夠利用范式理論對(duì)數(shù)據(jù)表進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目是后續(xù)項(xiàng)目的基礎(chǔ)，為學(xué)好數(shù)據(jù)庫(kù)建立了理論框架。 ? （ 2）要求具有一定的項(xiàng)目分析能力、任務(wù)分解能力、組織實(shí)施能力。他們認(rèn)為：一方面，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)可以迎合和簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)挖掘過(guò)程中的重要步驟，提高數(shù)據(jù)挖掘的效率和能力，確保數(shù)據(jù)挖掘中數(shù)據(jù)來(lái)源的廣泛性和完整性。 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì) ? 6．?dāng)?shù)據(jù)挖掘、知識(shí)發(fā)現(xiàn)與數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù) ? 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及 Inter應(yīng)用的日趨普及，勢(shì)必要求數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的應(yīng)用平臺(tái)向 Web平臺(tái)遷移，最終達(dá)到全球數(shù)據(jù)信息共享的目的。他們指出：近年來(lái)，許多行業(yè)如電信、 金融 、 稅務(wù) 等逐步認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)對(duì)于企業(yè)宏觀發(fā)展所帶來(lái)的巨大 經(jīng)濟(jì)效益 ，紛紛建立起數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)。而演繹數(shù)據(jù)庫(kù)雖有堅(jiān)強(qiáng)的數(shù)學(xué)邏輯基礎(chǔ)，但只能處理平面數(shù)據(jù)類(lèi)型。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。大量的理論成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)終于使關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)從實(shí)驗(yàn)室走向了社會(huì)，因此，人們把 70年代稱(chēng)為數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)代。 60年代末 70年代初，美國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)語(yǔ)言協(xié)會(huì)（ Conference on Data System Language， CODASYL）下屬的數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)組 （ Data Base Task Group， DBTG）提出了若干報(bào)告，被稱(chēng)為 DBTG報(bào)告。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)研究和解決了計(jì)算機(jī)信息處理過(guò)程中大量數(shù)據(jù)有效地組織和存儲(chǔ)的問(wèn)題，在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)冗余、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、保障數(shù)據(jù)安全以及高效地檢索和處理數(shù)據(jù)。他們主要負(fù)責(zé)根據(jù)系統(tǒng)的需求分析，使用某種高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)應(yīng)用程序。另外，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的軟件還包括具有與數(shù)據(jù)庫(kù)接口的高級(jí)語(yǔ)言和應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) ? 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是指引進(jìn)了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)后的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它能夠有組織地、動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)共享機(jī)制，一般由硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)和人員組成。 ? （ 4）數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)（ Recovery）。 ? （ 1）數(shù)據(jù)的并發(fā)（ Concurrency）控制。 DBMS根據(jù)這些定義，從物理記錄導(dǎo)出全局邏輯記錄，又從全局邏輯記錄導(dǎo)出用戶(hù)所檢索的記錄。 ? 所以，數(shù)據(jù)庫(kù)是長(zhǎng)期儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。 ? 4．?dāng)?shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理和控制 ? 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的共享是并發(fā)的（ ConcuI Tency）共享，即多個(gè)用戶(hù)可以同時(shí)存取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，這個(gè)階段的程序和數(shù)據(jù)的聯(lián)系通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣可以大大減少數(shù)據(jù)冗余，提高共享性，節(jié)約存儲(chǔ)空間。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段 圖 14 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段 ? 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理具有以下特點(diǎn)。在這樣的背景下，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它主要以解決數(shù)據(jù)的獨(dú)立性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的，也因此出現(xiàn)了統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的專(zhuān)門(mén)軟件系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（ Database Management System， DBMS）。 （ 2）數(shù)據(jù)獨(dú)立性差。數(shù)據(jù)的存取以記錄為單位，并出現(xiàn)了多種文件組織形式，如索引文件、隨機(jī)文件和直接存取文件等。因此，程序與程序之 間存在大量的冗余。數(shù)據(jù)的組織方式必須由程序員自行設(shè)計(jì)。我們經(jīng)常應(yīng)用的Word文字處理、 Excel表格處理和 Photoshop圖像處理等都是對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、加工的過(guò)程，即計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理。 ? 例如，編寫(xiě)一個(gè) C語(yǔ)言程序，對(duì)所輸入的學(xué)生成績(jī)進(jìn)行分析判斷并輸出是否及格。 數(shù)據(jù)處理的基本概念 ? 1．?dāng)?shù)據(jù)（ Data） ? 數(shù)據(jù)是對(duì)客觀事物及其活動(dòng)的抽象符號(hào)表示，是存儲(chǔ)在某一種媒體上可以鑒別的符號(hào)資料。 ? ● 產(chǎn)品信息表 product（產(chǎn)品 ID，產(chǎn)品名，類(lèi)別 ID，單價(jià)，庫(kù)存量）。 圖 11 本項(xiàng)目在公司管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的環(huán)節(jié)及位置 【 工作任務(wù) 】 根據(jù)公司管理的工作流程，對(duì)公司管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行整體分析與規(guī)劃。項(xiàng)目一 項(xiàng)目準(zhǔn)備 【 教學(xué)目標(biāo) 】 （ 1）了解公司管理數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)數(shù)據(jù)。在圖 11中，可以看到本項(xiàng)目在公司管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的環(huán)節(jié)及位置。 ? 公司管理數(shù)據(jù)庫(kù)各數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù) ? 本書(shū)使用的 panyinfo數(shù)據(jù)庫(kù)（公司管理數(shù)據(jù)庫(kù)）包含以下 5個(gè)表。 在討論數(shù)據(jù)管理技術(shù)之前，先簡(jiǎn)單介紹一下數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理的概念。 ? 3．?dāng)?shù)據(jù)處理（ DataProcessing） ? 數(shù)據(jù)處理是指對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工的過(guò)程，即將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過(guò)程，是對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、加工和傳播的一系列活動(dòng)的總和。 ? 運(yùn)行程序，當(dāng)輸入數(shù)據(jù) 85或 59時(shí)，通過(guò) if語(yǔ)句的判斷處理將得到及格或不及格的信息。 ? ４．沒(méi)有文件的概念 ? 這個(gè)階段只有程序的概念，沒(méi)有文件的概念。這使得數(shù)據(jù)不能共享，即使兩個(gè)應(yīng)用程序涉及某些相同的數(shù)據(jù)，也必須各自定義，無(wú)法互相利用。因此程序和數(shù)據(jù)之間具有一定的獨(dú)立性，程序只需用文件名訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)，不必關(guān)心數(shù)據(jù)的物理位置。因此，出現(xiàn)大量重復(fù)數(shù)據(jù)，浪費(fèi)了存儲(chǔ)空間。在數(shù)據(jù)處理方式上，聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理要求更多，另外提出了分布式數(shù)據(jù)處理方式，用于解決多用戶(hù)、多應(yīng)用共享數(shù)據(jù)的要求。這一階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如圖 14所示。 ? 2．?dāng)?shù)據(jù)的冗余度低、共享性高、易擴(kuò)充 ? 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)從整體角度看待和描述數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不再面向某個(gè)應(yīng)用而是面向整個(gè)系統(tǒng)，因此一個(gè)數(shù)據(jù)可以被多個(gè)用戶(hù)、多個(gè)應(yīng)用共享使用。 ? 而數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性是指用戶(hù)的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨(dú)立的，即當(dāng)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，應(yīng)用程序也可以保持不變。例如，可以將單位全部員工的情況存入數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理，可以將圖書(shū)館的館藏圖書(shū)和圖書(shū)借閱情況保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便于對(duì)圖書(shū)信息的管理。這些定義存于數(shù)據(jù)字典中，是 DBMS存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的依據(jù)。這也是 DBMS運(yùn)行時(shí)的核心部分，它包括如下內(nèi)容。例如，當(dāng)輸入或修改數(shù)據(jù)時(shí)，不符合數(shù)據(jù)庫(kù)定義規(guī)定的數(shù)據(jù)系統(tǒng)不予接受。 ? 綜上所述，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是在建立、運(yùn)行和維護(hù)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一控制，以確保多種程序并發(fā)地使用數(shù)據(jù)庫(kù)，并可以及時(shí)、有效地處理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心，是位于用戶(hù)與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、使用和維護(hù)，提供對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制，同時(shí)將數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)