graduationthesisdefense數據庫基礎本章概述

主要內容

本章學習目標

本章概述本章主要介紹數據庫的相關概念，主要包括數據庫技術的發展、數據庫系統的組成、數據模型的概念與規范、結構化查詢語言SQL、數據庫的體系結構、E-R圖的設計方法，以及數據庫設計。通過本章的學習，讀者可以對數據庫基礎知識有一個概括性的認識，并對數據庫設計步驟有大致的了解。本章學習目標了解數據庫技術的發展階段，數據庫系統的組成，數據模型與規范化，結構化查詢語言SQL；熟記數據庫的體系結構，內容包括數據庫三級模式結構、三級模式之間的映射；

掌握E-R圖的概念及設計，內容包括實體、屬性、關系的概念，以及E-R圖設計原則；

掌握數據庫設計的步驟與方法，內容包括為實體建立數據表、為表建立主鍵和外鍵、為字段選擇合適的數據類型、定義約束條件。0501020304E-R圖數據模型的體系結構本章小結數據庫概述數據庫設計目錄0501020304E-R圖數據模型的體系結構本章小結數據庫概述數據庫設計目錄PART01數據庫技術的發展；數據庫系統的組成；數據模型與規范化；結構化查詢語言SQL。數據庫概述數據庫技術的發展20世紀50年代后期到20世紀60年代中期，硬件設備和軟件技術都有了進一步發展，大容量的磁盤等輔助存儲設備的出現，使得專門管理輔助設備上的數據的文件系統應運而生。本階段的特點是：數據可以長期保留；數據不屬于某個特定應用；文件組織形式的多樣化。缺點是：數據冗余、數據不一致性、數據孤立。20世紀50年代中期以前，計算機主要用于科學計算。本階段的特點是：數據量較少；數據不保存；沒有軟件系統對數據進行管理。人工管理階段文件系統階段20世紀60年代后期以來，計算機應用于管理系統，出現了數據庫系統來統一管理數據。本階段的特點是：采用復雜的數據模型表示數據結構；有較高的數據獨立性。數據庫系統階段數據庫系統的組成用戶存儲數據的集合，包括邏輯結構和物理結構。數據庫管理系統負責數據庫設計和維護。進行數據查詢和操作。包括用戶界面和業務邏輯。數據庫數據庫管理員應用系統用于數據定義、數據操作和數據控制的系統。數據模型與規范化-數據模型的概念數據模型（DataModel）是數據特征的抽象，它從抽象層次上描述了系統的靜態特征、動態行為和約束條件，為數據庫系統的信息表示與操作提供一個抽象的框架。數據模型所描述的內容有三部分，分別是數據結構、數據操作和數據約束。數據模型與規范化-不同應用層次的數據模型概念數據模型是一種面向用戶、面向客觀世界的模型，主要用來描述世界的概念化結構，它是數據庫的設計人員在設計的初始階段。邏輯數據模型是一種面向數據庫系統的模型，是具體的DBMS所支持的數據模型，如層次數據模型、網狀數據模型、關系數據模型。物理數據模型是一種面向計算機物理表示的模型，描述了數據在儲存介質上的組織結構，它不但與具體的DBMS有關，而且還與操作系統和硬件有關。據模型與規范化-常見的邏輯數據模型層次模型將數據組織成一對多關系的結構，用樹形結構表示實體及實體間的聯系。網狀模型用有向圖結構表示實體類型及實體間聯系的數據模型被稱為網狀模型，是具有多對多類型的數據組織方式。關系模型關系模型以二維表來描述數據。在關系模型中，每個表都有多個字段列和記錄行，而每個字段列都有固定的屬性（數字、字符、日期等）。關系數據庫規范化第二范式是在第一范式的基礎上建立起來的，即滿足第二范式必先滿足第一范式。第二范式要求數據庫表中的每個實體（即各個記錄行）必須可以被唯一地區分。第三范式是在第二范式的基礎上建立起來的，即滿足第三范式必先滿足第二范式。第三范式要求關系表不存在非關鍵字列對任意候選關鍵字列的傳遞函數依賴。第三范式第一范式第一范式是指在一個關系中，消除重復字段，且各字段都是最小的邏輯存儲單位。這是最基本的范式。第二范式數據模型與規范化-關系數據庫設計原則數據庫內數據文件的數據組織應獲得最大限度的共享、最小的冗余度，消除數據及數據依賴關系中的冗余部分，使依賴于同一個數據模型的數據達到有效的分離。保證輸入、修改數據時數據的一致性與正確性。保證數據與使用數據的應用程序之間的高度獨立性。結構化查詢語言SQL結構化查詢語言（StructuredQueryLanguage，SQL）是一種應用于關系數據庫查詢的結構化語言，最早是由Boyce和Chamberlin在1974年提出的，稱為SEQUEL語言。SQL語言的功能包括數據查詢、數據操縱、數據定義和數據控制4個部分。SQL語言簡潔、方便、實用，為完成其核心功能只用了6個動詞——SELECT、CREATE、INSERT、UPDATE、DELETE和GRANT（REVOKE）。甲骨文公司的Oracle數據庫所使用的SQL語言是ProceduralLanguage/SQL（簡稱PL/SQL），而微軟公司的SQLServer數據庫系統支持的是Transact-SQL（簡稱T-SQL）。MySQL也對SQL標準進行了擴展，只是至今沒有命名。0501020304E-R圖數據模型的體系結構本章小結數據庫概述數據庫設計目錄PART02數據庫三級模式；三級模式之間的映射。數據庫的體系結構數據庫三級模式模式也被稱為邏輯模式或概念模式。它是數據庫中全體數據的邏輯結構和特征的描述，也是所有用戶的公共數據視圖。一個數據庫只有一個模式。內模式也被稱為存儲模式。它是數據物理結構和存儲方式的描述，也是數據在數據庫內部的表示方式。一個數據庫只有一個內模式。內模式外模式外模式也被稱為用戶模式。它是數據庫用戶（包括應用程序員和最終用戶）能夠看見和使用的局部數據的邏輯結構和特征的描述，也是數據庫用戶的數據視圖。模式三級模式之間的映射外模式/模式映射模式/內模式映射同一個模式可以有任意多個外模式。對于每一個外模式，數據庫系統都有一個外模式/模式映射。當模式發生改變時，由數據庫管理員對各個外模式／模式映射做相應的改變，可以使外模式保持不變。保證了數據與程序的邏輯獨立性。數據庫中只有一個模式和一個內模式，因此模式/內模式映射是唯一的，它定義了數據庫的全局邏輯結構與存儲結構之間的對應關系。當數據庫的存儲結構被改變時，數據庫管理員對模式/內模式映射進行相應的改變，以保持模式不變，應用程序也會相應地發生變動。保證了數據與程序的物理獨立性。為了能夠在內部實現數據庫的3個抽象層次的聯系和轉換，數據庫管理系統在三級模式之間提供了兩層映射，分別為外模式/模式映射和模式/內模式映射。0501020304E-R圖數據模型的體系結構本章小結數據庫概述數據庫設計目錄PART03E-R圖（Entity-RelationshipDiagram）也稱“實體—關系圖”，用于描述現實世界的事物，以及事物與事物之間的關系。其中E表示實體，R表示關系。它提供了表示實體類型、屬性和關系的方法。E-R圖E-R圖的概念實體屬性實體所具有的性質或特征。關系實體之間的聯系。E-R圖中表示現實世界中的對象或概念。E-R圖設計原則在設計E-R圖時，應盡量簡化設計，避免信息冗余。簡化設計，避免冗余E-R圖設計應準確描述實體及其相互關系。準確描述實體和關系0501020304E-R圖數據模型的體系結構本章小結數據庫概述數據庫設計目錄PART04為實體建立數據表；為表建立主鍵和外鍵；為字段選擇合適的數據類型；定義約束條件。數據庫設計數據庫設計步驟需求分析創建概念模型，描述數據的邏輯結構。邏輯設計將概念模型轉換為邏輯模型，為數據庫管理系統準備。物理設計概念設計收集和分析用戶需求，確定數據庫設計的方向。根據邏輯模型，設計數據庫的物理存儲結構。數據庫設計方法為數據表設置主鍵和外鍵，確保數據的完整性和關聯性。定義數據表的約束條件，保證數據的正確性和一致性。為表建立主鍵和外鍵根據實體關系，為每個實體建立相應的數據表。為實體建立數據表為字段選擇合適的數據類型定義約束條件根據字段的數據特性，選擇合適的數據類型。0501020304E-R圖數據模型的體系結構本章小結數據庫概述數據庫設計目錄PART05本章主要介紹的是數據庫技術基礎知識，首先概括性介紹了數據庫，包括數據庫技術的發展、數據庫系統的組成、數據模型與規范化、結構化查詢語言SQL；然后介紹數據庫體系結構，包括數據庫三級模式（外模式、模式、內模式）和兩級映射（外模式/模式映射和模