第1章關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)4/11/20251

學(xué)習(xí)目的與要求數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念數(shù)據(jù)模型的基本概念實(shí)體聯(lián)系模型關(guān)系模型的概念和性質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的規(guī)范化理論等內(nèi)容4/11/202521.1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

1.1.1數(shù)據(jù)、信息和數(shù)據(jù)庫(kù)

1.數(shù)據(jù)（Data）數(shù)據(jù)是對(duì)客觀事物特征進(jìn)行的一種抽象化、符號(hào)化表示。2.信息（information）信息是指有一定含義的、經(jīng)過(guò)加工（數(shù)據(jù)處理）的，對(duì)決策有價(jià)值的數(shù)據(jù)。3.數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)處理的原料，信息是數(shù)據(jù)處理的產(chǎn)物。處理數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)4/11/20253

數(shù)據(jù)與信息是一種相對(duì)關(guān)系，對(duì)于一組經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理的信息，可能是另一種需求的數(shù)據(jù)。4.數(shù)據(jù)庫(kù)（Database，DB）數(shù)據(jù)庫(kù)是按一定的組織方式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的相互有關(guān)的數(shù)據(jù)集合。這些數(shù)據(jù)彼此相關(guān)并且可動(dòng)態(tài)變化。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)可以是文字、數(shù)字、圖像、音頻和視頻等。4/11/20254例：學(xué)生數(shù)據(jù)表學(xué)號(hào)姓名性別出生日期入學(xué)時(shí)間系別99201王海男07/01/8209/01/99計(jì)算機(jī)99203李娜女08/23/8009/01/99計(jì)算機(jī)00205李宵女08/20/8209/01/00管理課程數(shù)據(jù)表課程編碼課程名課時(shí)01高等數(shù)學(xué)20002計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)12003英語(yǔ)20004程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言1204/11/20255選課數(shù)據(jù)表學(xué)號(hào)課程編碼成績(jī)選課時(shí)間99201018909/01/9999201029809/01/9999203018509/01/9999203038509/01/9999205017809/01/9900205018209/01/001.1.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)1.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的構(gòu)成：

4/11/202561）.硬件平臺(tái)2）.數(shù)據(jù)庫(kù)3）.軟件 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）、支持DBMS運(yùn)行的操作系統(tǒng)、具有數(shù)據(jù)庫(kù)接口的高級(jí)語(yǔ)言及其編譯系統(tǒng)、以DBMS為核心的應(yīng)用開發(fā)工具。4）.為特定應(yīng)用環(huán)境開發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)。5）.相關(guān)人員

數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（DBA）、系統(tǒng)分析員、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)員、應(yīng)用程序員、用戶。4/11/20257

裸機(jī)操作系統(tǒng)DBMS開發(fā)軟件應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與軟、硬件的關(guān)系4/11/20258

2.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)采用復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)模型不僅描述數(shù)據(jù)本身，而且還描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中可以有多個(gè)數(shù)據(jù)文件，這些文件之間存在一定的關(guān)系，因此在整體上服從一定的結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)不再面向一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用，而是面向整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。具有良好的數(shù)據(jù)共享性。具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性。可控冗余度出現(xiàn)。4/11/20259

數(shù)據(jù)的存取粒度小.由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。數(shù)據(jù)庫(kù)為用戶提供了方便的用戶接口應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序N數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)……4/11/202510

1.1.3數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式1.數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式從應(yīng)用的角度看,數(shù)據(jù)庫(kù)只向用戶提供用戶所需要的數(shù)據(jù),用戶看到的數(shù)據(jù)通常只是局部數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，用戶看到的數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)中存放的數(shù)據(jù)是不同的，但兩者之間是有聯(lián)系的。實(shí)際上它們之間已經(jīng)過(guò)了兩次變換。一次是系統(tǒng)為了減少冗余，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，把所有用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，抽象成一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視圖；第二次是為了提高存取效率，改善性能，把全局視圖的數(shù)據(jù)按照物理組織的最優(yōu)形式存放。減少冗余實(shí)現(xiàn)共享,第一級(jí)影射對(duì)所有用戶所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合,抽象為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視圖;4/11/202511

第二級(jí)是為了提高存取效率,改善性能,將若干用戶視圖集合為全局視圖,并將其數(shù)據(jù)按照物理組織的最優(yōu)形式存放.除此以外的一個(gè)極為重要的目的是將數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)分離,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)變換與程序的無(wú)關(guān)性.外(子)模式—用戶使用的視圖,提供所需的數(shù)據(jù),表示用戶所理解的實(shí)體、實(shí)體屬性和實(shí)體聯(lián)系。是單個(gè)用戶能看到的數(shù)據(jù)特性。概念模式：涉及到所有用戶的數(shù)據(jù)定義，是全局的數(shù)據(jù)視圖內(nèi)模式：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式。4/11/202512數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)分為3層：外層—外模式，可以有多個(gè)，每個(gè)針對(duì)一個(gè)用戶；概念層—概念模式，內(nèi)層—內(nèi)模式。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的模式概念數(shù)據(jù)模型的型—數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)與屬性；值是型的具體數(shù)據(jù)。模式：數(shù)據(jù)庫(kù)全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，只涉及到型的概念。實(shí)例：模式的一個(gè)具體值，一個(gè)模式可以涉及多個(gè)實(shí)例。模式是相對(duì)穩(wěn)定的，反映數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和關(guān)系。實(shí)例反映了數(shù)據(jù)庫(kù)某個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)。4/11/202513模式認(rèn)識(shí)XSCJZYXSXSCJKC所有相關(guān)信息視圖1視圖2視圖3學(xué)生處用戶學(xué)生用戶教務(wù)處用戶4/11/202514數(shù)據(jù)表及其關(guān)系ZY*專業(yè)號(hào)專業(yè)名……XS*學(xué)號(hào)姓名性別出生時(shí)間專業(yè)號(hào)家庭地址聯(lián)系電話XSCJ學(xué)號(hào)課程號(hào)學(xué)期成績(jī)KC*課程號(hào)課程名學(xué)分前續(xù)課程專業(yè)4/11/202515視圖專業(yè)號(hào)專業(yè)名學(xué)號(hào)姓名性別出生時(shí)間家庭地址聯(lián)系電話學(xué)期成績(jī)課程號(hào)課程名學(xué)分視圖1專業(yè)號(hào)專業(yè)名學(xué)號(hào)姓名性別出生時(shí)間家庭地址

聯(lián)系電話視圖2學(xué)號(hào)姓名課程號(hào)課程名學(xué)期成績(jī)視圖3課程號(hào)課程名學(xué)分學(xué)期專業(yè)號(hào)學(xué)生處用戶學(xué)生用戶教務(wù)處用戶4/11/202516

第二級(jí)是為了提高存取效率,改善性能,將若干用戶視圖集合為全局視圖,并將其數(shù)據(jù)按照物理組織的最優(yōu)形式存放.外模式2……模式內(nèi)模式外部級(jí)單個(gè)用戶視圖概念級(jí)全局視圖內(nèi)部級(jí)存儲(chǔ)視圖數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用1外模式1外模式n應(yīng)用2應(yīng)用3應(yīng)用m-1應(yīng)用m外模式/模式映像模式/內(nèi)模式映像4/11/2025172.數(shù)據(jù)庫(kù)的兩級(jí)映射技術(shù)為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的三個(gè)抽象層次的聯(lián)系與轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)在這三級(jí)模式之間提供了兩層映像。外模式/模式映像：一個(gè)模式可以有多個(gè)外模式，每個(gè)外模式與模式之間都存在映像，它定義了外模式與模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)模式變化時(shí)，可以通過(guò)修改外模式/模式映像來(lái)維持外模式不變。因?yàn)閼?yīng)用程序是根據(jù)外模式來(lái)編寫的，所以外模式不變，則應(yīng)用程序也不必修改。從而保證了數(shù)據(jù)和程序的邏輯獨(dú)立性。4/11/202518模式/內(nèi)模式映像：數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)模式和一個(gè)內(nèi)模式。因此模式/內(nèi)模式映像是唯一的，它定義了數(shù)據(jù)庫(kù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，可以通過(guò)修改模式/內(nèi)模式映像來(lái)保持模式的不變，當(dāng)然應(yīng)用程序也不必修改，從而保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨(dú)立性。三級(jí)模式結(jié)構(gòu)中心與關(guān)鍵，是反映全局邏輯結(jié)構(gòu)的模式。因此涉及數(shù)據(jù)庫(kù)模式結(jié)構(gòu)時(shí)，首先應(yīng)確定數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)---模式。4/11/2025191.1.4數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)是一組軟件，用于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作和管理，包括定義、建立、操縱、管理和維護(hù)。其任務(wù)是在保證數(shù)據(jù)安全可靠的同時(shí)提高數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用時(shí)的簡(jiǎn)明性和方便性。DBMS總是基于某種數(shù)據(jù)模型的，因此可以把DBMS看作某種數(shù)據(jù)模型在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的具體實(shí)現(xiàn)。但由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的差異，即使是同一種數(shù)據(jù)模型的DBMS，它們?cè)谟脩艚涌凇⑾到y(tǒng)功能等方面仍然存在差異。4/11/2025201.2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)1.2.1關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)1.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的含義：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是一組相關(guān)的存儲(chǔ)信息的表和數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的集合。1）信息存放在二維表中，表由記錄組成，每個(gè)記錄有相應(yīng)的屬性，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)通常由多個(gè)二維表組成。2）數(shù)據(jù)庫(kù)中的表之間常常存在聯(lián)系和制約關(guān)系，這種關(guān)系在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)是通過(guò)主鍵與外鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)。3）數(shù)據(jù)庫(kù)除了包含表以外還包括其他數(shù)據(jù)對(duì)象。4/11/202521

2.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)與表數(shù)據(jù)庫(kù)中的表因?yàn)槟承傩缘南嚓P(guān)性而存在關(guān)聯(lián)。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，不管是從客觀事物中抽象得到的實(shí)體還是實(shí)體間的聯(lián)系都是用關(guān)系來(lái)表達(dá)。在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，各種操作對(duì)象是關(guān)系，而操作的結(jié)果還是關(guān)系。簡(jiǎn)單的說(shuō)，操作總是面對(duì)的是二維表，而操作得到的仍然是二維表。這樣在關(guān)系模式中，我們面對(duì)的是同一種結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)組成，因此關(guān)系模式有簡(jiǎn)單清晰，概念單一，操作簡(jiǎn)單，容易理解的特點(diǎn)。4/11/202522關(guān)系模型是用關(guān)鍵碼而不是用指針導(dǎo)航數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于理解，編程時(shí)不涉及存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、訪問(wèn)技術(shù)等具體細(xì)節(jié)。關(guān)系模型是數(shù)學(xué)化模型，SQL語(yǔ)言是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言，得到了廣泛的應(yīng)用。轉(zhuǎn)換模型表示客觀世界的方法1）使用二維表表示實(shí)體及其屬性下表反映了兩個(gè)實(shí)體集學(xué)生和課程。表中的每一行代表一個(gè)實(shí)體（一個(gè)學(xué)生、一門課程），每一列代表一個(gè)屬性，可以反映一個(gè)實(shí)體的某個(gè)方面的信息。如性別、學(xué)分等。4/11/202523學(xué)號(hào)姓名性別0112黃海男0115李玲女0137周俊海男0110劉海燕女課程號(hào)課程名學(xué)分110計(jì)算機(jī)導(dǎo)論3210Java語(yǔ)言4212數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4312英語(yǔ)42）使用二維表表示實(shí)體間的聯(lián)系用二維表表示實(shí)體間的聯(lián)系是關(guān)系模型的關(guān)鍵。若不同的實(shí)體間存在著某種自然聯(lián)系則可以通過(guò)在相應(yīng)的二維表中設(shè)置某些（個(gè)）相同的屬性使不同的二維表發(fā)生聯(lián)系。4/11/202524學(xué)號(hào)姓名性別0112黃海男0115李玲女0137周俊海男0110劉海燕女課程號(hào)課程名學(xué)分110計(jì)算機(jī)導(dǎo)論3210Java語(yǔ)言4212數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4312英語(yǔ)4學(xué)號(hào)課程號(hào)成績(jī)011211086011511078013711080011011069011221071013721068011021055011521080011221282M:N4/11/202525工號(hào)姓名性別性別123李明男1138林立女2212王海明男2312王勇男4561江海名女3456蔣子名男4321楊永梅女4228黃海男1256李玲女5365周俊海男6372劉海燕女6部門號(hào)部門名1辦公室2財(cái)務(wù)部3人事部4生產(chǎn)部5研發(fā)部6營(yíng)銷部1:N4/11/202526學(xué)生與課程的關(guān)系

學(xué)生表

*學(xué)號(hào)姓名性別出生日期入學(xué)時(shí)間

課程表

*課程號(hào)課程名課時(shí)學(xué)分

選課表

*學(xué)號(hào)*課程號(hào)成績(jī)選課時(shí)間由于表與表之間的關(guān)聯(lián)，可以進(jìn)行關(guān)于學(xué)生的包含學(xué)號(hào)、姓名、課程名、成績(jī)的信息的查詢。4/11/202527

這種二維表在數(shù)學(xué)中實(shí)際上是個(gè)關(guān)系，故這種模式被稱為關(guān)系模式，具有如下特點(diǎn)：1）關(guān)系模型的基本結(jié)構(gòu)是二維表，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于理解和易于實(shí)現(xiàn)。2）二維表不僅可以表示實(shí)體，也能表示聯(lián)系。3）很容易使用二維表來(lái)表達(dá)E-R圖。4）二維表的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是關(guān)系理論。對(duì)二維表進(jìn)行的數(shù)據(jù)操作想但與相當(dāng)于在關(guān)系理論中對(duì)關(guān)系的運(yùn)算。4/11/202528數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)管理方式的特點(diǎn)：1）采用復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)模型不僅描述數(shù)據(jù)本身，而且還描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)面向整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，數(shù)據(jù)冗余明顯減少。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；2）數(shù)據(jù)庫(kù)為用戶提供了方便的用戶接口，用戶可以使用查詢語(yǔ)句、終端操作數(shù)據(jù)庫(kù)或程序方式操作數(shù)據(jù)庫(kù)。4/11/202529

3）具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，用戶以數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)操作數(shù)據(jù)，而不必考慮數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)分成用戶的邏輯結(jié)構(gòu)、整體邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)三級(jí).用戶數(shù)據(jù)和外存中數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，盡量不影響數(shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu)，這就是物理數(shù)據(jù)的獨(dú)立性，當(dāng)數(shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，盡量不影響用戶數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和應(yīng)用程序，這就是邏輯數(shù)據(jù)的獨(dú)立性。4/11/202530

用戶的邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)整體邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性4/11/2025313.表的關(guān)聯(lián)分類1）1：1關(guān)系(1對(duì)1)2）1：N關(guān)系（1對(duì)多）3）M：N關(guān)系(多對(duì)多)4.表的主鍵與外鍵1)鍵鍵是能惟一標(biāo)識(shí)每個(gè)記錄的字段或字段集。2)主鍵主鍵是恰好能惟一標(biāo)識(shí)每個(gè)記錄的字段或字段集。主鍵實(shí)施實(shí)體完整性，所以要求每個(gè)表必須有一個(gè)且僅有一個(gè)主鍵。4/11/2025323)外鍵若表A的主鍵出現(xiàn)在表B字段中，則該主鍵在表B中被稱為外鍵，例如選課表中的學(xué)號(hào)和課程號(hào)都是外鍵。使用外鍵可以實(shí)現(xiàn)表與表之間的關(guān)聯(lián)，建立制約關(guān)系。5數(shù)據(jù)完整性數(shù)據(jù)完整性用于保證數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)正確性和可靠性。1）實(shí)體完整性實(shí)體完整性是為了保證表中的數(shù)據(jù)惟一（不存在重復(fù)數(shù)據(jù)），實(shí)體完整性由主鍵實(shí)現(xiàn)。4/11/2025332）域完整性域完整性可以保證數(shù)據(jù)的取值在有效的范圍內(nèi)。3）參照完整性參照完整性可以保證相關(guān)聯(lián)的表間的數(shù)據(jù)保持一致，一般通過(guò)主鍵與外鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體的兩種方式：級(jí)聯(lián)：更改主鍵值時(shí)，所有外鍵值也隨之改變，在主鍵所在的表中刪除記錄時(shí)，外鍵所在的表中的相應(yīng)記錄被刪除。限制：若外鍵所在的表中有相關(guān)的記錄，則不允許更改相關(guān)的主鍵，也不允許刪除主鍵所在的記錄。若主鍵沒(méi)有相應(yīng)的值，則不能在外鍵所在表中不能添加相應(yīng)的記錄。4/11/202534

1.2.2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為邏輯數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)，包括：數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)(主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)文件和索引文件的記錄格式和物理結(jié)構(gòu))；存取路徑的選擇和調(diào)整；確定系統(tǒng)配置;外存儲(chǔ)器的分配策略,實(shí)現(xiàn)完整性和安全性以及程序設(shè)計(jì)等.1.E-R方法E-R圖的4個(gè)基本成分實(shí)體實(shí)體間的聯(lián)系實(shí)體與實(shí)體間聯(lián)系的屬性實(shí)體與屬性之間,聯(lián)系與屬性之間的連接、聯(lián)系與相關(guān)的實(shí)體之間的連接，用于表示他們之間的聯(lián)系，并在直線上標(biāo)注聯(lián)系的類型。4/11/202535

圖書借閱系統(tǒng)中實(shí)體集和實(shí)體集屬性的描述學(xué)生姓名借書證號(hào)專業(yè)性別出生日期照片借書數(shù)量圖書ISBN作者出版社價(jià)格復(fù)本數(shù)庫(kù)存量4/11/202536兩個(gè)實(shí)體之間的3種聯(lián)系實(shí)體集A實(shí)體集B聯(lián)系名11實(shí)體集A實(shí)體集B聯(lián)系名1n實(shí)體集A實(shí)體集B聯(lián)系名mn1：1聯(lián)系1：n聯(lián)系m：n聯(lián)系4/11/202537

圖書借閱系統(tǒng)中實(shí)體集和實(shí)體集之間的聯(lián)系學(xué)生姓名借書證號(hào)專業(yè)性別出生日期照片借書數(shù)量圖書ISBN作者出版社價(jià)格復(fù)本數(shù)庫(kù)存量借閱索書號(hào)借書時(shí)間mn4/11/202538

例如：以下數(shù)據(jù)表的E-R圖

學(xué)生*學(xué)號(hào)姓名性別出生日期入學(xué)時(shí)間

課程*課程號(hào)課程名課時(shí)學(xué)分

選課*學(xué)號(hào)*課程號(hào)成績(jī)選課時(shí)間4/11/202539學(xué)生選課系統(tǒng)中實(shí)體集之間的關(guān)系學(xué)生學(xué)號(hào)姓名性別出生日期入學(xué)日期選課選課時(shí)間成績(jī)課程課程號(hào)課程名課時(shí)學(xué)分nm4/11/2025401：1聯(lián)系的E-R圖到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換班級(jí)班級(jí)編號(hào)院系專業(yè)人數(shù)班長(zhǎng)學(xué)號(hào)姓名性別年齡屬于114/11/2025411：n聯(lián)系的E-R圖到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換班級(jí)班級(jí)編號(hào)院系專業(yè)人數(shù)學(xué)生學(xué)號(hào)姓名性別年齡屬于1n4/11/2025421.2.3邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1：1聯(lián)系的E-R圖到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換關(guān)于1：1的聯(lián)系可以單獨(dú)對(duì)應(yīng)一個(gè)模式，也可以將其歸屬到1：1中的某個(gè)模式1）單獨(dú)對(duì)應(yīng)一個(gè)模式對(duì)上述1：1的E-R圖：班級(jí)—BJB；班長(zhǎng)-BZB;屬于—SYB,則有如下關(guān)系模式：BJB(班級(jí)編號(hào)，院系，專業(yè)，人數(shù))；BZB(學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡）SYB(學(xué)號(hào)，班級(jí)編號(hào))4/11/2025432）歸屬到1：1中的某個(gè)模式BJB(班級(jí)編號(hào)，院系，專業(yè)，人數(shù)，學(xué)號(hào))；BZB(學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡）或者BJB(班級(jí)編號(hào)，院系，專業(yè)，人數(shù))；BZB(學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，班級(jí)編號(hào)）2.1：n聯(lián)系的E-R圖到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換關(guān)于1：n的聯(lián)系可以單獨(dú)對(duì)應(yīng)一個(gè)模式，也可以將其歸屬到1：n中n所在的模式1）單獨(dú)對(duì)應(yīng)一個(gè)模式4/11/202544學(xué)生--XSBBJB(班級(jí)編號(hào)，院系，專業(yè)，人數(shù))；XSB(學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡）SYB(學(xué)號(hào)，班級(jí)編號(hào))2)歸屬到1：n中n所在的模式BJB(班級(jí)編號(hào)，院系，專業(yè)，人數(shù))；XSB(學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，班級(jí)編號(hào)）3.m：n聯(lián)系的E-R圖到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換m：n聯(lián)系只能單獨(dú)對(duì)應(yīng)一個(gè)模式學(xué)生—XSB，課程—KCB，選課--CJBXSB(學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生日期，入學(xué)日期)4/11/202545KCB(課程號(hào)，課程名，學(xué)時(shí)，學(xué)分)CJB(選課日期，課程號(hào)，學(xué)號(hào)，成績(jī))1.2.3數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)即確定數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，如文件的組織方式，文件的存取路徑、內(nèi)存管理等。物理模型對(duì)用戶不可見(jiàn)，與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和硬件有關(guān)。數(shù)據(jù)庫(kù)的基本設(shè)計(jì)步驟；數(shù)據(jù)庫(kù)與應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的關(guān)系見(jiàn)下圖。4/11/202546

總體信息需求規(guī)劃需求分析概念設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)說(shuō)明書信息結(jié)構(gòu)邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)（DBMS能處理）應(yīng)用程序說(shuō)明書物理數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)處理需求DBMS特征硬件與OS特征基本的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟4/11/202547

應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序3應(yīng)用程序n……數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之間的關(guān)系數(shù)據(jù)請(qǐng)求處理結(jié)果4/11/202548

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)1數(shù)據(jù)庫(kù)k數(shù)據(jù)庫(kù)n…………數(shù)據(jù)表1數(shù)據(jù)表2數(shù)據(jù)表n…其它數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象字段1字段2字段m…關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的層次結(jié)構(gòu)4/11/2025491.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化所謂關(guān)系規(guī)范化就是按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)讀關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化，以提高關(guān)系的質(zhì)量，其目的是構(gòu)造一個(gè)合理的、具有實(shí)用價(jià)值的數(shù)據(jù)庫(kù)。例:對(duì)于以下關(guān)系模式R（TNAME，ADDRESS，C#，CNAME）其中關(guān)系模式中的屬性依次為表示為教師姓名，教師地址，課程編號(hào)和課程名。4/11/202550TNAMEADDRESSC#CNAME李明望海路18號(hào)01高等數(shù)學(xué)李明望海路18號(hào)02經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)李明望海路18號(hào)03線性代數(shù)王海適宜路3號(hào)04程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言王海適宜路3號(hào)05數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)劉悅武威路12號(hào)06計(jì)算機(jī)組成有現(xiàn)實(shí)世界的事實(shí)可知：一個(gè)教師只有一個(gè)地址；一個(gè)教師可以教幾門課；若每門課程由一個(gè)教師任教。4/11/202551這個(gè)模式存在的問(wèn)題：1）數(shù)據(jù)冗余，如果一個(gè)教師教幾門課程，則教師的地址要出現(xiàn)多次。2）更新異常，假定一個(gè)教師教三門課，則在關(guān)系就有三個(gè)元組（三行數(shù)據(jù)），如果教師的地址改變了，就要修改三個(gè)元組的地址數(shù)據(jù)，如果有一個(gè)被遺漏，就會(huì)造成地址的不一致。3）刪除異常，如果一個(gè)教師沒(méi)有教學(xué)任務(wù)，則就要把該教師的所有元組刪除，有關(guān)教師的姓名、地址都要?jiǎng)h除，這顯然是不合理的。4/11/2025524）插入異常，關(guān)系中的元組是通過(guò)鍵值區(qū)分不同元組的，當(dāng)增加一名新教師但尚未安排課程時(shí)，會(huì)出現(xiàn)C#、CNAME為空的現(xiàn)象，稱為占位空值，而空值的語(yǔ)義是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，對(duì)空值的檢索和操作也很麻煩，如果空值所在的屬性如果是鍵的一部分的話就違反了實(shí)體完整性規(guī)則。因此一般不允許空值出現(xiàn)，至少不允許鍵或鍵的組成部分出現(xiàn)空值。而這些不足之處直接有損于數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)和影響，由此可見(jiàn)這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)模式是一個(gè)不合理的模式，一個(gè)合理的模式不應(yīng)該會(huì)發(fā)生插入一場(chǎng)異常和刪除異常，而且應(yīng)盡可能減少數(shù)據(jù)冗余。4/11/202553如何建立一個(gè)合理的具有實(shí)用價(jià)值的數(shù)據(jù)庫(kù)模型，對(duì)于關(guān)系模式來(lái)說(shuō)可以通過(guò)屬性間的函數(shù)依賴的研究來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。根據(jù)屬性之間的函數(shù)依賴關(guān)系，可采用分解方法，將上述數(shù)據(jù)庫(kù)模式分解為兩個(gè)模式：R1（TNAME，ADDRESS）R2（TNAME，C#，CNAME）其關(guān)系實(shí)例:4/11/202554R1TNAMEADDRESS李明望海路18號(hào)王海適宜路3號(hào)劉悅武威路12號(hào)R2TNAMEC#CNAME李明01高等數(shù)學(xué)李明02經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)李明03線性代數(shù)王海04程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言王海05數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)劉悅06計(jì)算機(jī)組成4/11/202555通過(guò)分解，上述的四個(gè)問(wèn)題基本得到了解決，但是否是最佳的模式呢？我們可以看到，如果要查詢教某一門課程的教師，需要對(duì)兩個(gè)關(guān)系作聯(lián)接操作，而這種操作的代價(jià)是很大的。但在原來(lái)的模式中卻可以直接找到，則評(píng)價(jià)一個(gè)模式好壞的標(biāo)準(zhǔn)到底是什么呢？如何判斷一個(gè)模式的質(zhì)量？如何將一個(gè)存在不良函數(shù)依賴的模式分解成具有良好函數(shù)依賴等問(wèn)題是關(guān)系規(guī)范化理論討論的內(nèi)容。4/11/202556規(guī)范化理論認(rèn)為：關(guān)系中的各個(gè)屬性是相互關(guān)聯(lián)的，它們互相依賴、互相制約，構(gòu)成一個(gè)具有嚴(yán)謹(jǐn)結(jié)構(gòu)的整體。因此構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)必須遵守一定的規(guī)則，這個(gè)規(guī)則就是范式。目前的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)有7種范式：1NF(第一范式)、2NF、3NF、BCNF、4NF、5NF、6NF。函數(shù)依賴:從最簡(jiǎn)單的觀點(diǎn)來(lái)看，對(duì)于一個(gè)學(xué)生，可以根據(jù)學(xué)號(hào)來(lái)惟一的確定一個(gè)學(xué)生，即根據(jù)學(xué)號(hào)可以確定姓名、性別、出生日期，這樣可以認(rèn)為姓名依賴于學(xué)號(hào)，性別依賴于學(xué)號(hào)，…。函數(shù)依賴，是數(shù)據(jù)依賴類型中最為常見(jiàn)和重要的類型。4/11/202557數(shù)據(jù)依賴是通過(guò)一個(gè)關(guān)系中屬性間的值的相等與否來(lái)體現(xiàn)數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系，是現(xiàn)實(shí)世界屬性間相互聯(lián)系的抽象，使數(shù)據(jù)內(nèi)在的性質(zhì)及語(yǔ)義的體現(xiàn)。函數(shù)依賴在現(xiàn)象上看就是：假定根據(jù)某個(gè)或某些列（表現(xiàn)為X1,X2,…Xn)的數(shù)據(jù)能判定另一個(gè)列(Y)的數(shù)據(jù),則稱Y函數(shù)依賴X1,X2,…Xn，或者稱X1,X2,…Xn決定Y。表現(xiàn)為：X1,X2,…Xn->Y例如：因?yàn)楦鶕?jù)學(xué)號(hào)(Sid)可以確定一個(gè)學(xué)生，因此有：Sid->Sname(姓名)Sid->birthday(生日)4/11/202558又如：存在數(shù)據(jù)關(guān)系(Sid,Cid,Score)，分別為學(xué)號(hào)、課程號(hào)和成績(jī)，表示某個(gè)同學(xué)選修某一門課得到一個(gè)成績(jī)。由此可得：Sid,Cid->Score又如：存在數(shù)據(jù)關(guān)系(Did,Dname,Daddr，Dmng),分別為系號(hào)、系名、系地址、系主任。由于系號(hào)可唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)系，所以有：Did->DnameDid->DaddrDid->Dmng由于學(xué)校的系不可能重復(fù)，因此同樣可得到：Dname->didDname->DaddrDname->Dmng4/11/202559第一范式（1NF）定義：設(shè)R是一個(gè)關(guān)系模式，R屬于第一范式當(dāng)且僅當(dāng)R中每一個(gè)屬性A的值域只包含原子項(xiàng)。第一范式不能排除數(shù)據(jù)冗余和更新異常問(wèn)題，因?yàn)槠渲锌赡艽嬖诓糠趾瘮?shù)依賴。例關(guān)系study={學(xué)號(hào)，課程}，給出學(xué)生選修課程的記錄學(xué)號(hào)課程9901數(shù)據(jù)庫(kù)，操作系統(tǒng)9902數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，C語(yǔ)言顯然這是非規(guī)范的關(guān)系模式，這種非1NF的關(guān)系模式將給更新操作帶來(lái)麻煩。4/11/202560對(duì)應(yīng)Study的1NF形式學(xué)號(hào)課程9901數(shù)據(jù)庫(kù)9901操作系統(tǒng)9902數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)9902C語(yǔ)言4/11/2025612）第二范式（2NF）定義：設(shè)R是一個(gè)關(guān)系模式，R屬于第二范式當(dāng)且僅當(dāng)R是1NF，且每個(gè)非主屬性都完全函數(shù)依賴于P的某個(gè)候選碼。對(duì)于函數(shù)依賴W→A，如果存在XW，且X→A，則稱W→A是局部依賴，即A局部依賴于W，否則稱W→A是完全依賴。如果A是關(guān)系模式R的候選鍵的一個(gè)屬性，則稱A是R的主屬性，否則稱A是R的非主屬性。第二范式也可能存在數(shù)據(jù)冗余和更新等問(wèn)題，因?yàn)槠渲锌赡艽嬖趥鬟f函數(shù)依賴。

4/11/202562例如：存在關(guān)系SMSM<S#,C#,SD,SL,PG,S#SD,S#SL,SDSL,(S#,C#)PG)>SD：學(xué)生所在的系，SL：所在的樓。分解為：SS<S#,SD,SL,S#SD,SDSL,S#SL)和SG<S#,C#,PG,(S#,C#)PG)SS關(guān)系仍然存在數(shù)據(jù)冗余和刪除異常。將關(guān)系SS進(jìn)一步分解為：SS-D(S#,SD,S#SD),SS-L<SD,SL,SDSL)SM:S#C#SDSLPG4/11/202563SGS#C#PGS#SDSDSLSS將SS再分解為SS-D和SS-LSS-DSS-LS#SDSDSL4/11/202564例：商品供應(yīng)關(guān)系模式SUPPLY={SNO，PNO，SCITY，STATUS，PRICE，QTY}其中：SNO供應(yīng)商號(hào)PNO零件號(hào)SCITY供應(yīng)商所在城市STATUS供應(yīng)商狀態(tài)PRICE零件價(jià)格QTY零件數(shù)量滿足函數(shù)依賴集F為：SNO→SCITY，SCITY→STATUS，PNO→PRICE（SNO，PNO）→QTY4/11/202565SUPPLY是1NF，但是否為2NF？根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)可以判斷：（SNO，PNO）→{SNO，SCITY，STATUS，PRICE，QTY}所以SNO，PNO為鍵，關(guān)于F的有向圖：SNOPNOSCITYSTATUSQTYPRICE4/11/202566在SUPPLY關(guān)系模式中，其中SNO，PNO為主屬性，其余屬性為非主屬性。其中QTY滿足（SNO，PNO）→QTY，是完全函數(shù)依賴，其余非主屬性的函數(shù)依賴都是部分函數(shù)依賴。因此SUPPLY關(guān)系模式不是2NF。這種范式在執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作時(shí)，會(huì)出現(xiàn)插入、刪除異常以及數(shù)據(jù)冗余等問(wèn)題，這主要由非主屬性對(duì)主屬性的部分函數(shù)依賴所造成的。使用分解將模式中的不完全函數(shù)依賴的屬性去掉，將部分依賴的屬性單獨(dú)組成新的模式，可將此模式轉(zhuǎn)換為2NF將SUPPLY關(guān)系模式分解為：SUPPLY1={SNO，PNO，QTY，（SNO，PNO）→QUT}4/11/202567SUPPLIER={SNO，SCITY，STATUS，SNO→SCITY，SCITY→STATUS}PART={PNO，PRICE，PNO→PRICE}這三個(gè)關(guān)系的鍵分別為（SNO，PNO）、SNO和PNO，所有非主屬性實(shí)現(xiàn)了對(duì)主屬性的完全函數(shù)依賴，所以分解后的三個(gè)關(guān)系模式均為2NF。3第三范式（3NF）定義：設(shè)R是一個(gè)關(guān)系模式，R屬于第三范式當(dāng)且僅當(dāng)R是2NF，且每個(gè)非主屬性都非傳遞函數(shù)依賴與候選碼。在上例的SUPPLY1和PART的非主屬性之間不存在任何的函數(shù)依賴，滿足3NF，而模式SUPPLIER中則存在4/11/202568SNO→SCITY,SCITY→STATUS

所以STATUS傳遞依賴于SNO，因此SUPPLIER不是3NF。可以通過(guò)將關(guān)系SUPPLIER分解的方法使之實(shí)現(xiàn)3NFSUPPLIER1={SNO，SCITY}SUPPLIER2={SCITY，STATUS}其中SNO和SCITY分別為關(guān)系SUPPLIER1和SUPPLIER2的主鍵。對(duì)于任何一個(gè)屬于第二范式的關(guān)系模式,總可以通過(guò)投影化為一組等價(jià)的屬于3NF的關(guān)系模式,并且這一過(guò)程可逆.事實(shí)上一個(gè)具有使用價(jià)值的關(guān)系模式至少應(yīng)該滿足3NF.4/11/2025691.4數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)1.4.1數(shù)據(jù)庫(kù)的連接方式客戶端應(yīng)用程序或應(yīng)用服務(wù)器向數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器請(qǐng)求服務(wù)時(shí)，首先需要與數(shù)據(jù)庫(kù)建立連接。1.ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)接口ODBC開放式數(shù)據(jù)庫(kù)互連，是微軟公司推出的一種應(yīng)用程度和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)之間通訊的接口標(biāo)準(zhǔn)，符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)都可以使用SQL語(yǔ)言編寫的命令對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，但只針對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。ODBC本質(zhì)上是一組數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)API(應(yīng)用程序編程接口)，由一組函數(shù)調(diào)用組成，其核心是SQL語(yǔ)句。4/11/202570ODBC驅(qū)動(dòng)程序管理器OracleODBC驅(qū)動(dòng)程序SQLServerODBC驅(qū)動(dòng)程序ExcelODBC驅(qū)動(dòng)程序ODBC應(yīng)用程序OracleDBMSSQLServerDBMSExcelDBMSOracleDBSQLServerDBExcelDBODBC數(shù)據(jù)庫(kù)接口操作見(jiàn)P84/11/2025712.OLEDB數(shù)據(jù)庫(kù)接口OLEDB即數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接和嵌入對(duì)象，是微軟提出的基于COM思想且面向?qū)ο蟮囊环N技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，目的是提供一種統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口訪問(wèn)各種數(shù)據(jù)源。OLEDB標(biāo)準(zhǔn)的核心內(nèi)容是提供一種相同的訪問(wèn)接口。使得應(yīng)用程序可以使用同樣的方法訪問(wèn)各種數(shù)據(jù)，而不必考慮數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)地點(diǎn)、格式和類型，OLEDBProvidersSQLServerAcceesDatabaseODBCProviderOtherDatabase4/11/2025723.ADO數(shù)據(jù)庫(kù)接口ADO是微軟開發(fā)的基于COM的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序接口，通過(guò)ADO連接數(shù)據(jù)庫(kù)可以方便地操作數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。通過(guò)ADO接口訪問(wèn)SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)，可以通過(guò)ODBC驅(qū)動(dòng)程序訪問(wèn)，也可以通過(guò)SQLServer專用的OLEDBProvider訪問(wèn)。而后者的訪問(wèn)效率更高。ADO對(duì)象模型發(fā)展成了ADO.NET.4/11/202573應(yīng)用程序ADOOLEDBProviderforODBCODBCDriverforSQLServerOLEDBProviderforSQLServerSQLServerDatabase4/1