第01章數據庫基礎知識

1、第01章 數據庫基礎知識,數據庫技術和系統(tǒng)已經成為信息基礎設施的核心技術和重要基礎。數據庫技術作為數據管理的最有效的手段，極大的促進了計算機應用的發(fā)展。本章將介紹數據庫、數據庫系統(tǒng)、數據管理系統(tǒng)、數據模型等基礎理論知識，為后面各章的學習打下基礎。,教學重點與難點,數據庫基本知識 數據庫系統(tǒng)的組成與分類 數據庫管理系統(tǒng)的概念和類型 常用的數據模型,1.1 數據庫簡介,數據庫(Data Base)是計算機應用

2、系統(tǒng)中的一種專門管理數據資源的系統(tǒng)。數據有多種形式，如文字、數碼、符號、圖形、圖像以及聲音等。 數據庫的概念 數據處理,數據庫就是數據的集合，例如，日常生活中，公司記錄了每個員工的姓名、地址、電話、學號等信息，這個員工記錄就是一個簡單的“數據庫”(如下圖所示)。每個員工的姓名、員工編號、性別等信息就是這個數據庫中的“數據”，我們可以在這個“數據庫”中添加新員工的信息，也可以由于某個員工的離職或聯(lián)系方式變動而刪除或

3、修改該數據。,1.1.1 數據庫的概念,數據處理就是將數據轉換為信息的過程，它包括對數據庫中的數據進行收集、存儲、傳播、檢索、分類、加工或計算、打印和輸出等操作，如向“員工信息表”數據表中增加一條記錄，或者從中查找某學生的出生日期等都是數據處理。 下載源碼就到源碼網，http://www.codepub.com/,1.1.2 數據處理,1.2 數據庫系統(tǒng)簡介,數據庫系統(tǒng)，從根本上說是計算機化的記錄保持系統(tǒng)，它的目的是存儲和產生

4、所需要的有用信息。這些有用的信息可以是使用該系統(tǒng)的個人或組織的有意義的任何事情，是對某個人或組織輔助決策過程中不可少的事情。 數據庫系統(tǒng)的概念 數據庫系統(tǒng)的特點 數據庫系統(tǒng)的分類,狹義地講，數據庫系統(tǒng)是由數據庫、數據庫管理系統(tǒng)和用戶構成。廣義地講，數據庫系統(tǒng)是指采用了數據庫技術的計算機系統(tǒng)，它包括數據庫、數據庫管理系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、硬件、應用程序、數據庫管理員及終端用戶，如下圖所示。,1.2.1 數據

5、庫系統(tǒng)的概念,面向文件的系統(tǒng)存在著嚴重的局限性，隨著信息需求的不斷擴大，克服這些局限性就顯得愈加迫切。下圖是傳統(tǒng)的文件管理系統(tǒng)的示意圖。,1.2.2 數據庫系統(tǒng)的特點,與傳統(tǒng)的文件管理系統(tǒng)相比，數據庫系統(tǒng)具有以下優(yōu)點： 數據結構化 數據存儲靈活 數據共享性強 數據冗余度低 數據獨立性高,在信息高速發(fā)展的時代，數據信息同樣是寶貴的資產，應該妥善地使用、管理并加以保護。根據數據

6、庫存放位置的不同，數據庫系統(tǒng)可以分為集中式數據庫和分布式數據庫。 集中式數據庫 分布式數據庫,1.2.3 數據庫系統(tǒng)的分類,1.3 數據庫系統(tǒng)管理,數據庫管理系統(tǒng)(Database Management System)是從圖書館的管理方法改進而來的。人們將越來越多的資料存入計算機中，并通過一些編制好的計算機程序對這些資料進行管理，這些程序后來就被稱為“數據庫管理系統(tǒng)”，它們可以幫我們管理輸入

7、到計算機中的大量數據，就像圖書館的管理員。 數據庫管理系統(tǒng)的概念 數據庫管理系統(tǒng)的組成,數據庫管理系統(tǒng)由一個互相關聯(lián)的數據的集合和一組訪問這些數據的程序組成，它負責對數據庫的存儲數據進行管理、維護和使用，因此，DBMS是一種非常復雜的、綜合性的、在數據庫系統(tǒng)中對數據進行管理的大型系統(tǒng)軟件，它是數據庫系統(tǒng)的核心組成部分。,1.3.1 數據庫管理系統(tǒng)的概念,DBMS大多是由許多系統(tǒng)程序所組成的一個集合。每個程序都

8、有各自的功能，一個或幾個程序一起協(xié)調完成DBMS的一件或幾件工作任務。各種DBMS的組成因系統(tǒng)而異，一般來說，它由以下幾個部分組成。 語言編譯處理程序 系統(tǒng)運行控制程序 系統(tǒng)建立、維護程序 數據字典,1.3.2 數據庫管理系統(tǒng)的組成,1.4 數據庫設計的一般步驟,數據庫設計是指對于一個給定的應用環(huán)境，構造最優(yōu)的數據庫模式，建立數據庫及其應用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲數據，滿足各種用戶的應

9、用需求。 需求分析 邏輯設計結構 物理設計結構 數據庫的實施 數據庫的運行與維護,整個數據庫開發(fā)活動從對系統(tǒng)的需求分析開始。系統(tǒng)需求包括對數據的需求和對應用功能的需求兩方面內容。該階段應與系統(tǒng)用戶相互交流，了解他們對數據的要求及已有的業(yè)務流程，并把這些信息用數據流圖或文字等形式記錄下來，最終獲得處理需求。,,1.4.1 需求分析,由于邏輯設計與具體的數據庫管理系統(tǒng)有關。以M

10、icrosoft Office Access為例，邏輯結構設計主要完成兩個任務： 按照一定的原則將數據組織成一個或多個數據庫，指明每個數據庫中包含哪幾個表，并指出每個表包含的字段。 確定表間關系。通俗地說，就是設計一種邏輯結構，通過該邏輯結構能夠導出與用戶需求一致的結果。如果不能達到用戶的需求，就要反復修正或重新設計。,1.4.2 邏輯設計結構,物理結構設計同樣依賴于具體的數據庫管理系統(tǒng)。對Access來說，

11、物理結構的設計過程通常包括以下步驟： 創(chuàng)建數據庫 創(chuàng)建表 創(chuàng)建表之間的關系,1.4.3 物理設計結構,該階段是建立數據庫的實質性階段，需要完成裝入數據、完成編碼、進行測試等工作。完成以上工作后，即可投入試運行，即把數據庫連同有關的應用程序一起裝入計算機，從而考察他們在各種應用中能否達到預定的功能和性能要求。,1.4.4 數據庫的實施,完成了部署數據庫系統(tǒng)，用戶也開始使用系統(tǒng)，但這并不標志著數據庫

12、開發(fā)周期的結束。要保持數據庫持續(xù)穩(wěn)定地運行，需要數據庫管理員具備特殊的技能，同時要付出更多的勞動。而且，由于數據庫環(huán)境是動態(tài)的，隨著時間的推移，用戶數量和數據庫事務不斷擴大，數據庫系統(tǒng)必然增加。因此，數據庫管理員必須持續(xù)關注數據庫管理，并在必要的時候對數據庫進行升級。,1.4.5 數據庫的運行與維護,1.5 關系數據庫,關系模型是用二維表格結構來表示實體與實體之間聯(lián)系的數據模型。關系模型的數據結構是一個二維表框架組成的集合，而每個二

13、維表又可稱為關系，每個二維表都有一個名字。目前大多數數據庫管理系統(tǒng)都是關系型的，如Access就是一種關系型的數據庫管理系統(tǒng)。在這一小節(jié)中，將為讀者介紹關系數據模型最基本的術語概念和常見的關系運算。 非規(guī)范化的關系 第一范式1NF 第二范式2NF 第三范式3NF,一般而言，關系數據庫設計的目標是生成一組關系模式，使我們既不必存儲不必要的重復信息，又可以方便地獲取信息。方法之一就是設計滿足適

14、當范式的模式。在學習范式前，首先來了解非規(guī)范化的表格。 當一個關系中的所有字段都是不可分割的數據項時，稱該關系是規(guī)范化的 。 當表格中含有多值數據項時，該表格同樣為不規(guī)范化的表格 。,,1.5.1 非規(guī)范化的關系,如果關系模式R的所有屬性的值域中每個值都是不可再分解的值，則稱R是屬于第一范式(1NF)。第一范式的模式要求屬性值不可再分成更小的部分，即屬性項不能是屬性組合或組屬性組成。,,1.5.2 第一范式1N