第1章數(shù)據(jù)庫技術(shù)概論

1、Access 2010數(shù)據(jù)庫應用技術(shù)人民郵電出版社第1章 數(shù)據(jù)庫技術(shù)概論u了解數(shù)據(jù)庫技術(shù)的產(chǎn)生背景與發(fā)展過程。u掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成與特點。u理解數(shù)據(jù)模型的概念。u掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基本知識。u熟悉Access 2010的操作環(huán)境。1數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)是人們用于記錄事物情況的物理符號。信息是數(shù)據(jù)中所包含的意義。信息是經(jīng)過加工處理并對人類社會實踐和生產(chǎn)活動產(chǎn)生決策影響的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是用來表示信息的，但并非任何數(shù)據(jù)都能表示信息；信息是加工處理后的數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)所表達的內(nèi)容。信息不隨表示它的數(shù)據(jù)形式而改變，它是反映客觀現(xiàn)實世界的知識；而數(shù)據(jù)則具有任意性，用不同的數(shù)據(jù)形式可以表示同樣的信息。1.1 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處

2、理2數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)處理是指將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過程，其基本目的是從大量的、雜亂無章的、難以理解的數(shù)據(jù)中整理出對人們有價值、有意義的數(shù)據(jù)（即信息），作為決策的依據(jù)。 數(shù)據(jù)管理是指數(shù)據(jù)的收集、組織、存儲、檢索和維護等操作，這些操作是數(shù)據(jù)處理的中心環(huán)節(jié)，是任何數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)中不可缺少的部分。數(shù)據(jù)管理的基本目的是為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、降低數(shù)據(jù)冗余、提高數(shù)據(jù)的獨立性、安全性和完整性，從而能更加有效地管理和使用數(shù)據(jù)資源。1.2.1 人工管理階段20世紀50年代中期以前，數(shù)據(jù)管理是以人工管理方式進行的。數(shù)據(jù)管理的特點如下。(1)數(shù)據(jù)不保存 (2)由應用程序管理數(shù)據(jù) (3)數(shù)據(jù)有冗余，無法實現(xiàn)共享 (4)數(shù)據(jù)

3、對應用程序不具有獨立性1.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展1.2.2 文件管理階段20世紀50年代后期至60年代后期，計算機開始大量用于數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)處理應用程序利用操作系統(tǒng)的文件管理功能，將相關(guān)數(shù)據(jù)按一定的規(guī)則構(gòu)成文件，通過文件系統(tǒng)對文件中的數(shù)據(jù)進行存取和管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的文件管理方式。其特點可概括為如下兩點。數(shù)據(jù)可以長期保存數(shù)據(jù)對應用程序有一定的獨立性當數(shù)據(jù)量增加、使用數(shù)據(jù)的用戶越來越多時，文件管理便不能適應更有效地使用數(shù)據(jù)的需要了，其癥結(jié)表現(xiàn)在3個方面。(1)數(shù)據(jù)的共享性差、冗余度大，容易造成數(shù)據(jù)不一致(2)數(shù)據(jù)獨立性差(3)數(shù)據(jù)之間缺乏有機的聯(lián)系，缺乏對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一控制和管理1.2.3 數(shù)據(jù)庫管理階段

4、20世紀60年代后期，數(shù)據(jù)管理技術(shù)在文件管理的基礎(chǔ)上發(fā)展到數(shù)據(jù)庫管理。數(shù)據(jù)庫(Database，DB)是按一定的組織方式存儲起來的、相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。在數(shù)據(jù)庫管理階段，由一種叫做數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(Database Management System，DBMS)的系統(tǒng)軟件來對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的控制和管理。在應用程序和數(shù)據(jù)庫之間保持較高的獨立性，數(shù)據(jù)具有完整性、一致性和安全性高等特點，并且具有充分的共享性，有效地減少了數(shù)據(jù)冗余。1.2.4 新型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展先后經(jīng)歷了層次數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫。層次數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫可以看作第1代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫可以看作第2代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。實際

5、應用中涌現(xiàn)出的許多問題，促使數(shù)據(jù)庫技術(shù)不斷向前發(fā)展，出現(xiàn)了許多不同類型的新型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。(1)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(2)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)(3)多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(4)數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)1.3.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由計算機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫及其描述機構(gòu)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和有關(guān)人員組成的具有高度組織性的整體。1計算機硬件計算機硬件是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是存儲數(shù)據(jù)庫及運行數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的硬件資源，主要包括計算機主機、存儲設(shè)備、輸入輸出設(shè)備及計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2計算機軟件數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的軟件包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心軟件之一，它提供數(shù)據(jù)定

6、義、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)庫建立和維護及通信等功能。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須運行在相應的系統(tǒng)平臺上，有操作系統(tǒng)和相關(guān)系統(tǒng)軟件的支持。數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)是指系統(tǒng)開發(fā)人員利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)資源開發(fā)出來的、面向某一類實際應用的應用軟件系統(tǒng)。3數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫是指數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中按照一定的方式組織的、存儲在外部存儲設(shè)備上的、能為多個用戶共享的、與應用程序相互獨立的相關(guān)數(shù)據(jù)集合。它不僅包括描述事物的數(shù)據(jù)本身，而且還包括相關(guān)事物之間的聯(lián)系。4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的有關(guān)人員數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的有關(guān)人員主要有3類：最終用戶、數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)開發(fā)人員和數(shù)據(jù)庫管理員(Database Administrator，DBA)。1.3.2 數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)體系

7、數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域公認的標準結(jié)構(gòu)是三級模式結(jié)構(gòu)及二級映射，三級模式包括外模式、概念模式和內(nèi)模式，二級映射則分別是概念模式/內(nèi)模式的映射及外模式/概念模式的映射。這種三級模式與二級映射構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)體系，如圖所示。1數(shù)據(jù)庫的三級模式(1)概念模式概念模式又稱邏輯模式，或簡稱為模式，對應于概念級。它是由數(shù)據(jù)庫設(shè)計者綜合所有用戶的數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一的觀點構(gòu)造的全局邏輯結(jié)構(gòu)，是對數(shù)據(jù)庫中全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的總體描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖(全局視圖)。(2)外模式外模式又稱子模式或用戶模式，對應于用戶級。它是某個或某幾個用戶所看到的數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。外模式是從概念模式

8、導出的一個子集，包含概念模式中允許特定用戶使用的那部分數(shù)據(jù)。(3)內(nèi)模式內(nèi)模式又稱存儲模式或物理模式，對應于物理級。它是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示或底層描述，是數(shù)據(jù)庫最低一級的邏輯描述，它描述了數(shù)據(jù)在存儲介質(zhì)上的存儲方式和物理結(jié)構(gòu)，對應著實際存儲在外存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)庫。2三級模式間的二級映射為了實現(xiàn)這3個抽象級別的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在三級模式之間提供了二級映射，正是這二級映射保證了數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)具有較高的物理獨立性和邏輯獨立性。(1)概念模式/內(nèi)模式的映射(2)外模式/概念模式的映射1.3.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，每一個數(shù)據(jù)庫都是為某一應用領(lǐng)域服務(wù)的，這些應用彼

9、此之間都有著密切的聯(lián)系。因此，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中不僅要考慮某個應用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，還要考慮整個組織(多個應用)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這種數(shù)據(jù)組織方式使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化了，這就要求在描述數(shù)據(jù)時不僅要描述數(shù)據(jù)本身，還要描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。2數(shù)據(jù)共享性高、冗余度低數(shù)據(jù)共享是指多個用戶或應用程序可以訪問同一個數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供并發(fā)和協(xié)調(diào)機制，保證在多個應用程序同時訪問、存取和操作數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)時，不產(chǎn)生任何沖突，從而保證數(shù)據(jù)不遭到破壞。數(shù)據(jù)冗余既浪費存儲空間，又容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)不一致等問題。3具有較高的數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)獨立性是指應用程序與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間相互獨立。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，因為采用了數(shù)據(jù)庫的三級模式結(jié)構(gòu)，

10、保證了數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的獨立性。在數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)改變時，不影響數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，這樣保證了數(shù)據(jù)的物理獨立性。在全局邏輯結(jié)構(gòu)改變時，不影響用戶的局部邏輯結(jié)構(gòu)及應用程序，這樣就保證了數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。4有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供了一套有效的數(shù)據(jù)控制手段，包括數(shù)據(jù)安全性控制、數(shù)據(jù)完整性控制、數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制和數(shù)據(jù)庫的恢復等，增強了多用戶環(huán)境下數(shù)據(jù)的安全性和一致性保護。 在數(shù)據(jù)庫技術(shù)中，用數(shù)據(jù)模型(Data Model)來對現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)進行抽象和表示。1.4 數(shù)據(jù)模型1.4.1 數(shù)據(jù)抽象的過程 數(shù)據(jù)模型是對現(xiàn)實世界進行抽象和轉(zhuǎn)換的結(jié)果，這一過程如圖所示。1對現(xiàn)實世界的抽象計算機處理的對象是

11、現(xiàn)實世界中的客觀事物，在對其實施處理的過程中，首先應了解和熟悉現(xiàn)實世界，從對現(xiàn)實世界的調(diào)查和觀察中抽象出大量描述客觀事物的事實，再對這些事實進行整理、分類和規(guī)范，進而將規(guī)范化的事實數(shù)據(jù)化，最終實現(xiàn)由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲和處理。2觀念世界中的概念模型概念模型的特征是按用戶需求觀點對數(shù)據(jù)進行建模，表達了數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，是系統(tǒng)用戶對整個應用項目涉及的數(shù)據(jù)的全面描述。概念模型主要用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計，它獨立于實現(xiàn)時的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。概念模型的表示方法很多，目前較常用的是E-R模型。3機器世界中的邏輯模型和物理模型在選定數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)后，就要將E-R圖表示的概念模型轉(zhuǎn)換為具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的邏輯模型。通常

12、，也把數(shù)據(jù)的邏輯模型直接稱為數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中主要的邏輯模型有層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型。物理模型是對數(shù)據(jù)最底層的抽象，用以描述數(shù)據(jù)在物理存儲介質(zhì)上的組織結(jié)構(gòu)，與具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和硬件有關(guān)。1.4.2 概念模型1實體與實體集實體(Entity)是現(xiàn)實世界中任何可以相互區(qū)分和識別的事物，它可以是能觸及的客觀對象，還可以是抽象的事件。性質(zhì)相同的同類實體的集合稱為實體集(Entity Set)。2屬性每個實體都具有一定的特征或性質(zhì)，這樣才能區(qū)分一個個實體。實體的特征稱為屬性(Attribute)，一個實體可用若干屬性來刻畫。能唯一標識實體的屬性或?qū)傩约Q為實體標識符。3類型與值屬

13、性和實體都有類型(Type)和值(Value)之分。屬性類型就是屬性名及其取值類型，屬性值就是屬性所取的具體值。屬性類型是個變量，屬性值是變量所取的值，而值域是變量的取值范圍。實體類型就是實體的結(jié)構(gòu)描述，通常是實體名和屬性名的集合。具有相同屬性的實體，有相同的實體類型。實體值是一個具體的實體，是屬性值的集合。4實體間的聯(lián)系(1)一對一聯(lián)系如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中至多只有一個實體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實體集A與實體集B具有一對一聯(lián)系，記為1 1。(2)一對多聯(lián)系如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中可以有多個實體與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中至多只

14、有一個實體與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B有一對多聯(lián)系，記為1 n。(3)多對多聯(lián)系如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中可以有多個實體與之聯(lián)系，而對于實體集B中的每一個實體，實體集A中也可以有多個實體與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B之間有多對多聯(lián)系，記為m n。5E-R圖E-R圖是用一種直觀的圖形方式建立現(xiàn)實世界中實體及其聯(lián)系模型的工具，也是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的一種基本工具。E-R圖用矩形框表示現(xiàn)實世界中的實體，用菱形框表示實體間的聯(lián)系，用橢圓形框表示實體和聯(lián)系的屬性。下圖用來表示讀者實體和圖書實體的多對多聯(lián)系模型。1.4.3 邏輯模型1層次模型層次模型(Hierarchical Model)用

15、樹形結(jié)構(gòu)來表示實體及其之間的聯(lián)系。根據(jù)樹形結(jié)構(gòu)的特點，建立數(shù)據(jù)的層次模型需要滿足如下兩個條件。有一個結(jié)點沒有父結(jié)點，這個結(jié)點即根結(jié)點。其他結(jié)點有且僅有一個父結(jié)點。2網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型(Network Model)用以實體類型為結(jié)點的有向圖來表示各實體及其之間的聯(lián)系。其特點如下。可以有一個以上的結(jié)點無父結(jié)點。至少有一個結(jié)點有多于一個的父結(jié)點。3關(guān)系模型關(guān)系模型(Relational Model)用二維表格來表示實體及其相互之間的聯(lián)系。在關(guān)系模型中，把實體集看成一個二維表，每一個二維表稱為一個關(guān)系。每個關(guān)系均有一個名字，稱為關(guān)系名。關(guān)系模型是由若干個關(guān)系模式(Relational Schema)組成

16、的集合，關(guān)系模式就相當于前面提到的實體類型，它的實例稱為關(guān)系(Relation)。1.5.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基本概念1關(guān)系通常將一個沒有重復行、重復列，并且每個行列的交叉點只有一個基本數(shù)據(jù)的二維表格看成一個關(guān)系。二維表格包括表頭和表中的內(nèi)容，相應地，關(guān)系包括關(guān)系模式和記錄的值，表包括表結(jié)構(gòu)(記錄類型)和表的記錄，而滿足一定條件的規(guī)范化關(guān)系的集合，就構(gòu)成了關(guān)系模型。1.5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基本知識關(guān)系是一種規(guī)范化了的二維表格。在關(guān)系模型中，對關(guān)系作了種種規(guī)范性限制，關(guān)系具有以下6條性質(zhì)。關(guān)系必須規(guī)范化，每一個屬性都必須是不可再分的數(shù)據(jù)項。每一列中的分量是同一類型的數(shù)據(jù)，來自同一個域。在同一關(guān)系中不允許

17、出現(xiàn)相同的屬性名。關(guān)系中不允許有完全相同的元組。在同一關(guān)系中元組的次序無關(guān)緊要。在同一關(guān)系中屬性的次序無關(guān)緊要。2元組二維表格的每一行在關(guān)系中稱為元組(Tuple)，相當于表的一條記錄(Record)。二維表格的一行描述了現(xiàn)實世界中的一個實體。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，行是不能重復的，即不允許兩行的全部元素完全對應相同。3屬性二維表格的每一列在關(guān)系中稱為屬性(Attribute)，相當于記錄中的一個字段(Field)或數(shù)據(jù)項。每個屬性有一個屬性名，一個屬性在其每個元組上的值稱為屬性值，因此，一個屬性包括多個屬性值，只有在指定元組的情況下，屬性值才是確定的。同時，每個屬性有一定的取值范圍，稱為該屬性的值域

18、。同樣，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，列是不能重復的，即關(guān)系的屬性不允許重復。屬性必須是不可再分的，即屬性是一個基本的數(shù)據(jù)項，不能是幾個數(shù)據(jù)的組合項。4關(guān)鍵字關(guān)系中能唯一區(qū)分、確定不同元組的單個屬性或?qū)傩越M合，稱為該關(guān)系的一個關(guān)鍵字。關(guān)鍵字又稱為鍵或碼(Key)。單個屬性組成的關(guān)鍵字稱為單關(guān)鍵字，多個屬性組合的關(guān)鍵字稱為組合關(guān)鍵字。需要強調(diào)的是，關(guān)鍵字的屬性值不能取“空值”，因為“空值”無法唯一地區(qū)分、確定元組。所謂“空值”，就是“不知道”或“不確定”的值。關(guān)系中能夠作為關(guān)鍵字的屬性或?qū)傩越M合可能不是唯一的。凡在關(guān)系中能夠唯一區(qū)分、確定不同元組的屬性或?qū)傩越M合，稱為候選關(guān)鍵字(Candidate Key)。

19、在候選關(guān)鍵字中選定一個作為關(guān)鍵字，稱為該關(guān)系的主關(guān)鍵字或主鍵(Primary Key)。關(guān)系中主關(guān)鍵字是唯一的。5外部關(guān)鍵字如果關(guān)系中某個屬性或?qū)傩越M合并非本關(guān)系的關(guān)鍵字，但卻是另一個關(guān)系的關(guān)鍵字，則稱這樣的屬性或?qū)傩越M合為本關(guān)系的外部關(guān)鍵字或外鍵(Foreign Key)。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，用外部關(guān)鍵字表示兩個表之間的聯(lián)系。1.5.2 關(guān)系運算將關(guān)系與二維表進行比較可以看出兩者存在簡單的對應關(guān)系，關(guān)系模式對應一個二維表的表頭，而關(guān)系的一個元組就是二維表的一行。在很多時候，甚至不加區(qū)別地使用這兩個概念。1傳統(tǒng)的關(guān)系運算(1)并(Union)設(shè)R和S同為n元關(guān)系，且相應的屬性取自同一個域，則R和S

20、的并也是一個n元關(guān)系，記作RS。RS包含了所有分屬于R和S或同屬于R和S的元組。因為集合中不允許有重復元素，因此，同時屬于R和S的元組在RS中只出現(xiàn)一次。 (2)差(Difference)設(shè)R和S同為n元關(guān)系，且相應的屬性取自同一個域，則R和S的差也是一個n元關(guān)系，記作RS。RS包含了所有屬于R但不屬于S的元組。(3)交(Intersection)設(shè)R和S同為n元關(guān)系，且相應的屬性取自同一個域，則R和S的交也是一個n元關(guān)系，記作RS。RS包含了所有同屬于R和S的元組。實際上，交運算可以通過差運算的組合來實現(xiàn)，如ABA(AB)或B(BA)。(4)廣義笛卡爾積設(shè)R是一個包含m個元組的j元關(guān)系，S是

21、一個包含n個元組的k元關(guān)系，則R和S的廣義笛卡爾積是一個包含mn個元組的jk元關(guān)系，記作RS，并定義RS(r1，r2，rj，s1，s2，sk)|(r1，r2，rj)R且s1，s2，skS即RS的每個元組的前j個分量是R中的一個元組，而后k個分量是S中的一個元組。例1-1 設(shè)R(a1，b1，c1)，(a1，b2，c2)，(a2，b2，c1)，S(a1，b2，c2)，(a1，b3，c2)，(a2，b2，c1)，求RS，RS，RS，RS。根據(jù)運算規(guī)則，有如下結(jié)果。RS(a1，b1，c1)，(a1，b2，c2)，(a2，b2，c1)，(a1，b3，c2)RS(a1，b1，c1)RS(a1，b2，c2)

22、，(a2，b2，c1)RS(a1，b1，c1，a1，b2，c2)，(a1，b1，c1，a1，b3，c2)，(a1，b1，c1，a2，b2，c1)，(a1，b2，c2，a1，b2，c2)，(a1，b2，c2，a1，b3，c2)，(a1，b2，c2，a2，b2，c1)，(a2，b2，c1，a1，b2，c2)，(a2，b2，c1，a1，b3，c2)，(a2，b2，c1，a2，b2，c1)RS是一個包含9個元組的6元關(guān)系。2專門的關(guān)系運算(1)選擇(Selection)設(shè)R(a1，a2，an)是一個n元關(guān)系，F(xiàn)是關(guān)于(a1，a2，an)的一個條件，R中所有滿足F條件的元組組成的子關(guān)系稱為R的一個選擇，

23、記作F(R)，并定義F(R)(a1，a2，an)|(a1，a2，an)R且(a1，a2，an)滿足條件F簡言之，對R關(guān)系按一定規(guī)則篩選一個子集的過程就是對R施加了一次選擇運算。)()(211miiiAAARR，miiiAAA，21miiiAAA，21)()(21RmiiiAAA，(2)投影(Projection)設(shè)RR(A1，A2，An)是一個n元關(guān)系，i1，i2，im是1，2，n的一個子集，并且i1i2im，定義即(R)是R中只保留屬性的新的關(guān)系，稱(R)是R在屬性上的一個投影，通常記作通俗地講，關(guān)系R上的投影是從R中選擇出若干屬性列組成新的關(guān)系。(3)連接(Join)連接是從兩個關(guān)系的笛卡

24、爾積中選取屬性間滿足一定條件的元組，記作其中A和B分別為R和S上維數(shù)相等且可比的屬性組，是比較運算符。連接運算從R和S的笛卡爾積RS中選取(R關(guān)系)在A屬性組上的值與(S關(guān)系)在B屬性組上值滿足比較關(guān)系的元組。 RS連接運算中有兩種最為重要也最為常用的連接，一種是等值連接，另一種是自然連接。為“”的連接運算稱為等值連接，它是從關(guān)系R與S的笛卡爾積中選取A和B屬性值相等的那些元組。自然連接是一種特殊的等值連接，它要求在結(jié)果中把重復的屬性去掉。一般的連接操作是從行的角度進行運算，但自然連接還需要取消重復列，所以是同時從行和列的角度進行運算。例1-2 一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫由職工關(guān)系E和工資關(guān)系W組成，關(guān)系

25、模式如下。E(編號，姓名，性別)W(編號，基本工資，標準津貼，業(yè)績津貼)寫出實現(xiàn)以下功能的關(guān)系運算表達式。查詢?nèi)w男職工的信息。查詢?nèi)w男職工的編號和姓名。查詢?nèi)w職工的基本工資、標準津貼和業(yè)績津貼。1.5.3 關(guān)系的完整性約束在關(guān)系模型中，數(shù)據(jù)完整性包括實體完整性(Entity Integrity)、參照完整性(Referential Integrity)及用戶自定義完整性(User defined Integrity)3種。1實體完整性現(xiàn)實世界中的實體是可區(qū)分的，即它們具有某種唯一性標識。相應地，關(guān)系模型中以主關(guān)鍵字作為唯一性標識。實體完整性就是指關(guān)系的主屬性不能取“空值”，并且不允許兩個

26、元組的關(guān)鍵字值相同。也就是一個二維表中沒有兩個完全相同的行，因此實體完整性也稱為行完整性。2參照完整性設(shè)F是關(guān)系R的一個或一組屬性，但不是關(guān)系R的關(guān)鍵字，如果F與關(guān)系S的主關(guān)鍵字Ks相對應，則稱F是關(guān)系R的外部關(guān)鍵字，并稱關(guān)系R為參照關(guān)系(Referencing Relation)，關(guān)系S為被參照關(guān)系(Referenced Relation)或目標關(guān)系(Target Relation)。參照完整性規(guī)則就是定義外部關(guān)鍵字與主關(guān)鍵字之間的引用規(guī)則，即對于R中每個元組在F上的值必須取“空值”或等于S中某個元組的主關(guān)鍵字值。3用戶自定義完整性實體完整性和參照完整性適用于任何關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。除此之外，不

27、同的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)根據(jù)其應用環(huán)境的不同，往往還需要一些特殊的約束條件，用戶自定義完整性就是針對某一具體關(guān)系數(shù)據(jù)庫的約束條件，它反映某一具體應用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語義要求，如規(guī)定關(guān)系中某一屬性的取值范圍。1.6.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本步驟考慮數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)開發(fā)全過程，可以將數(shù)據(jù)庫設(shè)計分為6個階段：需求分析、概念設(shè)計、邏輯設(shè)計、物理設(shè)計、數(shù)據(jù)庫實施、數(shù)據(jù)庫運行和維護。1需求分析階段需求分析的任務(wù)是通過詳細調(diào)查現(xiàn)實世界要處理的對象(組織、部門、行業(yè)等)，充分了解用戶單位目前的工作狀況，明確用戶的各種需求，然后在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能。1.6 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計2概念設(shè)計階段將需求分析得到的用戶需求

28、抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過程就是概念設(shè)計，它是整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計的關(guān)鍵。在需求分析階段所得到的應用需求應該首先抽象為概念模型，以便更好、更準確地用某一數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實現(xiàn)這些需求。概念模型是各種邏輯模型的共同基礎(chǔ)，它比邏輯模型更獨立于機器、更抽象，從而更加穩(wěn)定。描述概念模型的有力工具是E-R圖。3邏輯設(shè)計階段數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計是將概念模型轉(zhuǎn)換為邏輯模型，也就是被某個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型，并對轉(zhuǎn)換結(jié)果進行規(guī)范化處理。關(guān)系數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)由一組關(guān)系模式組成，因而，從概念模型結(jié)構(gòu)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換就是將E-R圖轉(zhuǎn)化為關(guān)系模型的過程。4物理設(shè)計階段數(shù)據(jù)庫在物理設(shè)備上的存儲結(jié)構(gòu)與存取方法稱為數(shù)

29、據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)，它依賴于給定的計算機系統(tǒng)。為一個給定的邏輯模型選取一個最適合應用要求的物理結(jié)構(gòu)的過程，就是數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計。5數(shù)據(jù)庫實施階段完成數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計之后，就要用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)定義語言和其他實用程序?qū)?shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計和物理設(shè)計結(jié)果嚴格地描述出來，成為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以接收的源代碼，再經(jīng)過調(diào)試產(chǎn)生目標代碼，然后就可以組織數(shù)據(jù)入庫了，這就是數(shù)據(jù)庫實施階段。數(shù)據(jù)庫實施階段包括兩項重要的工作，一是數(shù)據(jù)的載入，二是應用程序的編碼和調(diào)試。6數(shù)據(jù)庫運行和維護階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)經(jīng)過試運行合格后，數(shù)據(jù)庫開發(fā)工作就基本完成，即可投入正式運行了。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運行過程中，對數(shù)據(jù)庫設(shè)計進行評價、調(diào)整、修

30、改等維護工作是一個長期的任務(wù)，也是設(shè)計工作的繼續(xù)和提高。在數(shù)據(jù)庫運行階段，對數(shù)據(jù)庫經(jīng)常性的維護工作主要是由數(shù)據(jù)庫管理員完成的，它包括數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲和恢復、數(shù)據(jù)庫的安全性與完整性控制、數(shù)據(jù)庫性能的分析和改造、數(shù)據(jù)庫的重組織與重構(gòu)造。1.6.2 E-R模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)化(1)1 1聯(lián)系的轉(zhuǎn)化(2)1 n聯(lián)系的轉(zhuǎn)化(3)m n聯(lián)系的轉(zhuǎn)化1.5.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計實例某大學教學管理系統(tǒng)的E-R圖如圖所示。將5個實體及2個m n聯(lián)系轉(zhuǎn)化成7個關(guān)系模式，具體結(jié)構(gòu)如下。學生(學號，姓名，性別，出生年月，專業(yè)名稱)課程(課程編號，課程名稱，課程類別，學分)選課(學號，課程編號，成績)教師(教師號，姓名，性別，職稱

31、，學院名稱)授課(教師號，課程編號，上課教室)學院(學院名稱，網(wǎng)址，教師人數(shù))專業(yè)(專業(yè)名稱，成立年份，專業(yè)簡介)1.7.1 Access的發(fā)展Access誕生于20世紀90年代初期，歷經(jīng)多次升級改版，其功能越來越強，而操作越來越直觀方便。2010年6月，Microsoft Office 2010正式在中國發(fā)布，這是Microsoft公司推出的新一代辦公軟件，其中Microsoft Access 2010是其中的重要組件。Access 2010是Access的較新版本，與原來的版本相比，Access 2010除了繼承和發(fā)揚了以前版本功能強大、界面友好、操作方便等優(yōu)點外，在界面的易操作性方面、數(shù)

32、據(jù)庫操作與應用方面進行了很大改進。1.7 Access 2010操作基礎(chǔ)1.7.2 Access 2010的啟動與退出1Access 2010的安裝通過執(zhí)行Microsoft Office 2010安裝盤上的setup.exe文件來啟動安裝過程，然后按照系統(tǒng)提示，逐步進行操作即可。2Access 2010的啟動(1)使用“開始”菜單啟動Access 2010(2)使用快捷方式啟動Access 2010(3)使用已有的數(shù)據(jù)庫文件啟動Access 2010啟動Access 2010之后，屏幕顯示Access 2010的啟動窗口，也稱作Microsoft Office Backstage視圖，如圖所

33、示。但使用第(3)種方法，即雙擊Access 2010數(shù)據(jù)庫文件圖標啟動Access 2010，這時進入的界面是Access 2010主窗口。3Access 2010的退出在Access 2010窗口中，選擇“文件”“退出”菜單命令。單擊Access 2010窗口右上角的“關(guān)閉”按鈕。雙擊Access 2010窗口左上角的控制菜單圖標；或單擊控制菜單圖標，從打開的菜單中選擇“關(guān)閉”命令；或按組合鍵AltF4。右鍵單擊Access 2010窗口標題欄，在打開的快捷菜單中，選擇“關(guān)閉”命令。1.7.2 Access 2010工作窗口1 Access 2010啟動窗口(1)“文件”菜單命令“文件”菜

34、單命令是對數(shù)據(jù)庫文件進行各種操作及對數(shù)據(jù)庫進行設(shè)置的命令。(2)快速訪問工具欄快速訪問工具欄中的命令始終可見，可將最常用的命令添加到此工具欄中。通過快速訪問工具欄，只需一次單擊即可訪問命令。默認的快速訪問工具欄包括“保存”、“恢復”和“撤消”命令?？梢宰远x快速訪問工具欄，以便將經(jīng)常使用的命令加入其中。還可以選擇顯示該工具欄的位置和最小化功能區(qū)。單擊快速訪問工具欄右側(cè)的下拉箭頭，將彈出“自定義快速訪問工具欄”菜單，選擇“其他命令”菜單項，彈出“Access選項”對話框中的“自定義快速訪問工具欄”界面，如圖所示。在其中選擇要添加的命令，然后單擊“添加”按鈕。若要刪除命令，在右側(cè)的列表中選擇該命令

35、，然后單擊“刪除”按鈕。也可以在列表中雙擊該命令實現(xiàn)添加或刪除。完成后單擊“確定”按鈕。也可以選擇“文件”“選項”菜單命令，然后在彈出的“Access選項”對話框的左側(cè)窗格中選擇“快速訪問工具欄”選項進入“自定義快速訪問工具欄”設(shè)置界面。2. Access 2010主窗口在Access 2010的啟動窗口，提供了創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫的導航，當選擇新建空白數(shù)據(jù)庫，或新建Web數(shù)據(jù)庫，或在選擇某種模板后，就正式進入Access 2010主窗口，如圖所示。(1)功能區(qū)功能區(qū)的組成Access 2010功能區(qū)是一個橫跨在Access 2010主窗口頂部的帶狀區(qū)域，它由選項卡、命令組和各組的命令按鈕3部分組成。單

36、擊選項卡可以打開此選項卡所包含的命令組以及各組相應的命令按鈕。在Access 2010中，主要的選項卡包括“文件”、“開始”、“創(chuàng)建”、“外部數(shù)據(jù)”和“數(shù)據(jù)庫工具”，每個選項卡都包含多組相關(guān)命令。有些命令組的右下角有一個“對話框啟動器”按鈕，單擊該按鈕可以打開相應的對話框或任務(wù)窗格。上下文選項卡可以根據(jù)所選對象狀態(tài)的不同而自動顯示或關(guān)閉，具有智能特性，給用戶的操作帶來很大方便。功能區(qū)的操作在Access 2010中，執(zhí)行命令的方法有多種。一般可以單擊功能區(qū)選項卡，再在相關(guān)命令組中單擊相關(guān)命令按鈕。也可以使用與命令關(guān)聯(lián)的鍵盤快捷方式，如果用戶知道早期Access版本中所用的鍵盤快捷方式，那么也可以在Access 2010中使用此快捷方式。此外，按下并釋放Alt鍵，將顯示命令的訪問鍵，此時按下所提示的鍵也可以執(zhí)行相應的命令。上下文選項卡除標準選項卡之外，Access 2010還有上下文選項卡，即根據(jù)正在進行操作的對象以及正在執(zhí)行的操作的不同而在標準選項卡旁邊出現(xiàn)的選項卡。上下文選項卡可以根據(jù)所選對象狀態(tài)的不同而自動顯示或關(guān)閉，具有智能特性，給用戶的操作帶來很大方便。(2)導航窗格導航窗格的組成導航窗格按類別和組對數(shù)據(jù)庫對象進行組織。