數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)開發(fā)案例教程(一)

1、CONFIDENTIAL數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)開發(fā)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)開發(fā)技術(shù)案例教程技術(shù)案例教程( (一一) )數(shù)據(jù)庫概述數(shù)據(jù)庫概述2 一、數(shù)據(jù)庫概述1，數(shù)據(jù)庫的發(fā)展及其重要性2，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的基本概念3，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)開發(fā)工具介紹主要內(nèi)容：3 1.1數(shù)據(jù)庫發(fā)展以及其重要性1.1.1 人工管理階段1.1.2 文件系統(tǒng)階段1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段 1.1.4三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展 4 圖1-2 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖1-1 層次型數(shù)據(jù)庫1.1數(shù)據(jù)庫發(fā)展以及其重要性5 第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)-關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(RDBMS)圖1-3 關(guān)系數(shù)據(jù)模型1.1數(shù)據(jù)庫發(fā)展以及其重要性6 1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在企業(yè)中的應(yīng)用1）多媒體數(shù)據(jù)庫2）移動

2、數(shù)據(jù)庫3）空間數(shù)據(jù)庫4）信息檢索系統(tǒng)5）分布式信息檢索以及電子商務(wù)6）決策系統(tǒng)7 1.3關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的基本概念1.3.1 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)1.Codds 十二條準(zhǔn)則一個(gè)完美的、完全符合數(shù)據(jù)庫技術(shù)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，需要滿足Codd博士提出的十二條法則：（1）信息法則:關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的所有信息都被清楚地表示成表匯總的數(shù)據(jù)，即表行中的列值。（2）授權(quán)存儲法則：保證關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的每一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)都通過“表名+行主鍵+列名”的組合形成訪問。（3）NULL值的系統(tǒng)處理：DBMS對NULL值英提供系統(tǒng)支持。NULL值并不是零，也不是空白字符串。（4）一個(gè)活躍的、在線數(shù)據(jù)字典應(yīng)作為關(guān)系型表被儲

3、存：在邏輯上，數(shù)據(jù)庫的描述及其內(nèi)容都被表示為表的形式，并能用數(shù)據(jù)庫語言進(jìn)行查詢。（5）必須提供數(shù)據(jù)存取語言進(jìn)行存取訪問：至少有一種具有嚴(yán)格、統(tǒng)一的語法的語言，該語言必須支持?jǐn)?shù)據(jù)定義、視圖定義、數(shù)據(jù)操作、完全性、完整性約束規(guī)則、授權(quán)和事務(wù)處理。8 1.3關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的基本概念1.3.1 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)（6）視圖更新法則：所有理論上能被更新的視圖應(yīng)當(dāng)是可被系統(tǒng)更新的。（7）集合級的插入、更新和刪除：DBMS不僅支持集合級的檢索，還應(yīng)支持集合級的插入、更新和刪除操作。（8）物理數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：應(yīng)用不依賴物理結(jié)構(gòu)，當(dāng)數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)或者物理存取方法改變時(shí)，應(yīng)用程序在邏輯上應(yīng)不受影響

4、。（9）邏輯數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：如果一個(gè)表被分成兩個(gè)部分，則應(yīng)用視圖連接在一起，以便不會對應(yīng)用產(chǎn)生影響。（10）數(shù)據(jù)完整性的獨(dú)立性：數(shù)據(jù)庫語言必須能夠定義完整性規(guī)則，這些完整性規(guī)則應(yīng)該存儲在數(shù)據(jù)字典中。（11）分布獨(dú)立性：一個(gè)數(shù)據(jù)庫即使被分布，也應(yīng)該能工作。（12）非破壞性原則：如果允許采用低級語言存取數(shù)據(jù)，則該低級語言一定不能繞過用數(shù)據(jù)庫語言定義的安全性和完整性原則。9 1.3關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的基本概念2.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的“關(guān)系型”就是指的 “表”這種數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)。通常需要為表起個(gè)名稱，標(biāo)示數(shù)據(jù)的關(guān)系含義，稱為表名。 下面列出了關(guān)系模型中

5、的常用名詞概念：關(guān)系：可以理解為一張二維表，每個(gè)關(guān)系都具有一個(gè)關(guān)系名，就是通常說的表名。元組：可以理解為二維表中的一行，在數(shù)據(jù)庫中經(jīng)常被稱為記錄。屬性：可以理解為二維表中的一列，在數(shù)據(jù)庫中經(jīng)常被稱為字段。域：屬性的取值范圍，也就是數(shù)據(jù)庫中某一列的取值限制。關(guān)鍵字：一組可以唯一標(biāo)識元組的屬性。數(shù)據(jù)庫中常稱為主鍵，由一個(gè)或多個(gè)列組成。關(guān)系模式：指對關(guān)系的描述，其格式為：關(guān)系名（屬性1，屬性2，屬性N）。在數(shù)據(jù)庫中通常稱為表結(jié)構(gòu)。10 1.3關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的基本概念圖1-4關(guān)系術(shù)語與數(shù)據(jù)術(shù)語的對應(yīng)關(guān)系11 1.3.2關(guān)系代數(shù)1） 關(guān)系代數(shù)簡介關(guān)系代數(shù)簡介關(guān)系數(shù)據(jù)庫有著網(wǎng)狀和層次數(shù)據(jù)庫沒有的數(shù)學(xué)基

6、礎(chǔ)-關(guān)關(guān)系代數(shù)系代數(shù)，可以利用關(guān)系代數(shù)對表格進(jìn)行任意的分割和組裝，隨機(jī)地產(chǎn)生用戶所需要的各種新表，這為關(guān)系數(shù)據(jù)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)和保證，而關(guān)系代數(shù)的操作可以使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫操作語言SQL（Strutured Query Language）來完成。 2） 關(guān)系運(yùn)算關(guān)系運(yùn)算（1）關(guān)系代數(shù)：把關(guān)系看作集合，以關(guān)系為運(yùn)算對象的關(guān)系運(yùn)算。（2）關(guān)系演算：使用數(shù)理邏輯謂詞演算概念的關(guān)系運(yùn)算。12 1.3.2關(guān)系代數(shù)并(Union) 設(shè)R和S為同類關(guān)系，即具有相同的度和相應(yīng)屬性在相同的域中取值，但并不要求屬性名一致，則關(guān)系R和S的并由屬于R或?qū)儆赟的所有元組構(gòu)成，記作RS。如圖1-5所示：圖1-5 并13 1

7、.3.2關(guān)系代數(shù)差(Difference) 設(shè)R和S為同類關(guān)系，則關(guān)系R和S的差由屬于R但不屬于S的所有元組構(gòu)成，記作R-S。如圖1-7所示。圖1-7差 14 1.3.2關(guān)系代數(shù)交(Intersection) 設(shè)R和S為同類關(guān)系，則關(guān)系R和S的交由屬于R同時(shí)屬于S的所有元組構(gòu)成，記作RS。如圖1-6所示。圖1-6 交15 1.3.2關(guān)系代數(shù)笛卡爾積(Cartesian Product) 設(shè)R和S為同類關(guān)系，則關(guān)系R和S的交由屬于R同時(shí)屬于S的所有元組構(gòu)成，記作RS。如圖1-6所示。圖1-8笛卡爾積16 1.3.2關(guān)系代數(shù)投影(Projection) 設(shè)R為k元關(guān)系，Ai1，Ai2，.，Aim分

8、別是它的第i1，i2，.，im個(gè)屬性，則關(guān)系R在Ai1，Ai2，.，Aim上的投影是一個(gè)m元關(guān)系，其屬性為Ai1，Ai2，.，Aim，記作：i1,i2,im（R）投影的基本思想是從一個(gè)關(guān)系中選擇我們需要的屬性成分，并按要求排列組成一個(gè)新的關(guān)系，新的關(guān)系的各屬性值來自原來關(guān)系中相應(yīng)的屬性值，并去掉重復(fù)元組。如圖1-9所示：對關(guān)系R，做投影 3,1（R），得圖1-9投影17 1.3.2關(guān)系代數(shù)選擇(Selection)設(shè)F是一個(gè)命名公式，則在關(guān)系R上的F選擇是在R中挑選滿足F的所有元組，組成一個(gè)新的關(guān)系，這個(gè)新的關(guān)系是R的一個(gè)子集，記為：F（R）其中F由下列三部分組成：運(yùn)算對象、算術(shù)比較符、邏輯運(yùn)

9、算符。如圖1-10所示：對關(guān)系R，做選擇 1=a V 3=f（R），得圖1-10選擇18 1.3.2關(guān)系代數(shù)連接(Join)連接運(yùn)算把兩個(gè)關(guān)系的共同的域按某種條件約束結(jié)合在一起形成新的關(guān)系。設(shè)R為k1元關(guān)系，S為k2元關(guān)系，算術(shù)比較符是。則關(guān)系R的第i列和關(guān)系S的第j列的連接定義為如圖1-11所示：圖1-11連接符號19 1.3.2關(guān)系代數(shù)自然連接(Natural Join)如果兩個(gè)關(guān)系沒有公共屬性，自然連接就是笛卡爾積。如圖1-12所示：圖1-12自然連接20 1.3.2關(guān)系代數(shù)從定義可以看出，連接運(yùn)算是從兩個(gè)關(guān)系的笛卡爾積中選取滿足一定連接條件的元組的集合，連接的結(jié)果是一個(gè)（k1+k2）元

10、的關(guān)系。也稱為一般連接。如圖1-11所示：圖1-11一般連接21 1.3.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)除(Division)除運(yùn)算是指用一個(gè)（m+n）度的關(guān)系R除以一個(gè)n度關(guān)系S，運(yùn)算結(jié)果生成一個(gè)m元的新關(guān)系。這里R的第(m+i)個(gè)屬性和S的第i個(gè)屬性（i=1，.，n）必須是在相同的域上定義。當(dāng)把R的前m個(gè)屬性看作一個(gè)組合屬性x，后n個(gè)屬性看成一個(gè)組合屬性y，則S也可類似地看成一個(gè)組合屬性y。這樣以S中的y值來對R進(jìn)行分組，當(dāng)組中含有y值時(shí)，則組中的x值便構(gòu)成了R除以S的一個(gè)元組。R除以S的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：RS=a(R)-a(a(R)S-R)其中a為關(guān)系R中除去與S關(guān)系相同的其余屬性。如圖1-13所示：圖

11、1-1322 1.3.2關(guān)系代數(shù)除(Division)按公式分解計(jì)算，如圖1-14所示：圖1-14按公式分解計(jì)算23 1.3.3關(guān)系型數(shù)據(jù)的組織1.表空間表空間表空間是數(shù)據(jù)庫的邏輯劃分，一個(gè)表空間只能屬于一個(gè)數(shù)據(jù)庫。所有的數(shù)據(jù)庫對象都存放在指定的表空間中。但主要存放的是表， 所以稱作表空間。2.表字段表字段 表（TABLE）是數(shù)據(jù)庫中用來存儲數(shù)據(jù)的對象，是有結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)的集合，是整個(gè)數(shù)據(jù) 庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中用于存儲數(shù)據(jù)的工具。表是包含數(shù)據(jù)庫中所有數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫對象。表定義為列(Column)也稱為字段(field)的集合。與電子表格相似，數(shù)據(jù)在表中式按行和列的格式組織排列的。表中的每一

12、列都設(shè)計(jì)為存儲某種類型的信息（例如字符、日期、數(shù)字、字節(jié)類型）。表上有幾種控制（約束、規(guī)則、默認(rèn)值和自定義用戶數(shù)據(jù)類型）用于確保數(shù)據(jù)的有效性。 24 1.3.3關(guān)系型數(shù)據(jù)的組織關(guān)系型數(shù)據(jù)的組織3.數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊是一組按順序連續(xù)排列在一起的幾組記錄，是主存儲器與輸入、輸出設(shè)備或外存儲器之間進(jìn)行傳輸?shù)囊粋€(gè)數(shù)據(jù)單位。是數(shù)據(jù)的物理記錄，與數(shù)據(jù)的邏輯記錄（邏輯上有聯(lián)系，在存儲器上占有一組鄰接單元的數(shù)據(jù)單位）之間的對應(yīng)關(guān)系?；居?種方式：一個(gè)塊即為一個(gè)記錄；一個(gè)塊包含若干個(gè)邏輯記錄； 一個(gè)邏輯記錄占有幾個(gè)塊。25 1.3.3關(guān)系型數(shù)據(jù)的組織4.數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型在是一個(gè)值的集合以及定義在這個(gè)值

13、集合上的一組操作。 表中行與列交界處的單元格是用來存儲值的所在處；它們有通過列的名稱和數(shù)據(jù)類型來約束值的大小和作用范圍。列的數(shù)據(jù)類型決定了如何將代表這些值的位存儲到數(shù)據(jù)庫表中的相應(yīng)位置處。在聲明表的字段時(shí)也必須指定它的數(shù)據(jù)類型。表中所有的列都必須具有數(shù)據(jù)類型，以決定能夠存儲哪種數(shù)據(jù)26 1.3.4 特殊字段值NULL的作用空值NULL是關(guān)系數(shù)據(jù)庫中對數(shù)據(jù)屬性未知或缺失的一種標(biāo)識。 數(shù)據(jù)庫表主鍵的取值不能為空值。此外，數(shù)據(jù)庫中的統(tǒng)計(jì)計(jì)算一般將有空值的數(shù)據(jù)忽略不計(jì)，如count函數(shù)，將含有NULL值的列不在統(tǒng)計(jì)范圍之內(nèi)。對于未知數(shù)據(jù)值的列一般需要置為NULL,便于后期的修改寫入。27 1.3.5

14、關(guān)系的完整性約束關(guān)系完整性是為保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性和相容性，對關(guān)系模型提出的某種約束條件或規(guī)則。完整性通常包括：1.字段完整性約束2.實(shí)體完整性3.參照完整性-外鍵4.用戶自定義約束28 1.4關(guān)系型數(shù)據(jù)庫操作語言SQL介紹SQL語言包含3個(gè)部分： 數(shù)據(jù)定義語言(DDL)，例如：CREATE、DROP、ALTER等語句。 DDL 用于定義和管理對象，例如數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)表以及視圖。DDL 語句通常包括每個(gè)對象的CREATE、ALTER 以及 DROP 命令。數(shù)據(jù)操作語言(DML)，例如：INSERT（插入）、UPDATE（修改）、DELETE（刪除）語句。 DML針對表數(shù)據(jù)對象進(jìn)行數(shù)據(jù)內(nèi)容的增

15、加、修改以及刪除操作。數(shù)據(jù)控制語言(DCL)，例如：GRANT、REVOKE、COMMIT、ROLLBACK等語句。DCL主要是包含事務(wù)操作，分配操作權(quán)限以及回收數(shù)據(jù)對象上的操作權(quán)限等任務(wù)。29 1.5數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具PowerDesigner介紹1.5.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)(Database Design)是指根據(jù)用戶的需求，在某一具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)上，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和建立數(shù)據(jù)庫的過程。 1.5.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具PowerDesigner該產(chǎn)品工具是 Sybase公司推出的主流數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具。PowerDesigner致力于采用基于實(shí)體-關(guān)系(Entity-Re

16、lation)的數(shù)據(jù)模型，分別從概念數(shù)據(jù)模型 (Conceptual Data Model)和物理數(shù)據(jù)模型(Physical Data Model)兩個(gè)層次對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計(jì)。30 PowerDesigner 的5 種模型文件1，概念數(shù)據(jù)模型 (CDM) 2，邏輯數(shù)據(jù)模型(LDM),3，物理數(shù)據(jù)模型 (PDM) 4，面向?qū)ο竽Ｐ?(OOM) 5，業(yè)務(wù)程序模型 (BPM) 31 1.5數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具PowerDesigner1）安裝環(huán)境Win 2003Win 2000Win XPWin 9x2)下載軟件http:/ 1.5數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)工具PowerDesigner(1)選擇“Modify”，單擊“N

17、ext”按鈕，進(jìn)入選擇安裝組件界面：如圖1-16所示。33 (2)默認(rèn)勾選即可，單擊“Next”按鈕，開始進(jìn)行安裝，如圖1-17所示。(3)單擊“Finish”按鈕，完成 PowerDesigner的安裝。如圖1-18所示。圖1-17圖1-1834 1.6關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)SQLServer20051.SQL Server 2005簡介 SQL Server 2005的版本包括：企業(yè)版、標(biāo)準(zhǔn)版、工作組版、開發(fā)版、精簡版。2.Transact-SQL（T-SQL）Transact-SQL（T-SQL）是Microsoft公司在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)SQL Server中的SQL-3標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)3.MS SQL Server 2005的安裝1）安裝環(huán)境（操作系統(tǒng)）Windows Server 2003Windows