數(shù)據(jù)庫(kù)原理與實(shí)踐ACCESS基礎(chǔ)理論篇PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1數(shù)據(jù)庫(kù)原理與實(shí)踐數(shù)據(jù)庫(kù)原理與實(shí)踐ACCESS基礎(chǔ)理論篇基礎(chǔ)理論篇第1頁(yè)/共92頁(yè)第2頁(yè)/共92頁(yè)1.1數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念 數(shù)據(jù):事物特性的反映和描述，是符號(hào)的集合。信息是和數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)是信息的符號(hào)表示（或稱為載體），信息則是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是對(duì)數(shù)據(jù)語(yǔ)義的解釋。 數(shù)據(jù)處理:為對(duì)數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)、加工、分類(lèi)、檢索、傳播等一系列活動(dòng)。 。1.1.1 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理第3頁(yè)/共92頁(yè)1.1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù):是存放數(shù)據(jù)的倉(cāng)庫(kù)，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界有用信息的抽取、加工和處理，并按一定格式長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。 基本特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化（2）數(shù)據(jù)獨(dú)立性（

2、3）數(shù)據(jù)冗余低（4）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理和控制第4頁(yè)/共92頁(yè)數(shù)據(jù)的組織級(jí)別：一般可以分為四級(jí)：數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、文件和數(shù)據(jù)庫(kù)。 定義數(shù)據(jù)的最小單位，也叫元素、基本項(xiàng)、字段等 是處理和存儲(chǔ)信息的基本單位，是關(guān)于一個(gè)實(shí)體的數(shù)據(jù)總和 給定類(lèi)型的記錄的全部具體值的集合 是具有特定聯(lián)系的多種類(lèi)型的記錄的集合 第5頁(yè)/共92頁(yè)1.1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)：是位于用戶與操作系統(tǒng)（OS）之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，為用戶或應(yīng)用程序提供訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的方法。 基本功能：（1）對(duì)象定義功能 （2）數(shù)據(jù)操縱功能 （3）數(shù)據(jù)操縱功能 （4）數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)和管理 第6頁(yè)/共92頁(yè)1.1.4 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成數(shù)

3、據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成主要由硬件、數(shù)據(jù)庫(kù)、軟件和用戶4部分構(gòu)成。用用 戶戶軟軟 件件數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)硬硬 件件初級(jí)用戶初級(jí)用戶專業(yè)用戶專業(yè)用戶DBA應(yīng)用程序員應(yīng)用程序員應(yīng)用界面應(yīng)用界面查詢查詢數(shù)據(jù)庫(kù)模式數(shù)據(jù)庫(kù)模式應(yīng)用程序應(yīng)用程序DBMS數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)OS計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)硬件第7頁(yè)/共92頁(yè)1.2 數(shù)據(jù)管理的發(fā)展數(shù)據(jù)管理的發(fā)展20世紀(jì)50年代中期以前，計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算。1.2.1 人工管理階段人工管理階段硬件：只有卡片、紙帶、磁帶等，沒(méi)有可以直接訪問(wèn)、直接存取的外部存取設(shè)備。軟件：沒(méi)有操作系統(tǒng)，也沒(méi)有專門(mén)管理數(shù)據(jù)的軟件。數(shù)據(jù)由程序自行攜帶：數(shù)據(jù)與程序不能獨(dú)立，數(shù)據(jù)不能長(zhǎng)期保存。第8頁(yè)/共92頁(yè)20世紀(jì)5

4、0年代中期至60年代中期，操作系統(tǒng)的出現(xiàn)標(biāo)志著數(shù)據(jù)管理步入一個(gè)新的階段 。1.2.2 文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階段文件的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)脫鉤：程序和數(shù)據(jù)分離，使數(shù)據(jù)與程序有了一定的獨(dú)立性。程序與數(shù)據(jù)分別存放在外存儲(chǔ)器上：各個(gè)應(yīng)用程序可以共享一組數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)以文件為單位的數(shù)據(jù)共享。第9頁(yè)/共92頁(yè)1.2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)占據(jù)中心位置：包括數(shù)據(jù)本身和數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)與程序具有較高的獨(dú)立性。DBMS對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)行專門(mén)管理：提供安全性和完整性等統(tǒng)一控制。第10頁(yè)/共92頁(yè)1.2.4 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段分布式系統(tǒng)是物理上分散邏輯上集中的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。每個(gè)結(jié)點(diǎn)（場(chǎng)地）都是

5、擁有集中式數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)物理上分布，邏輯上是一個(gè)整體。每個(gè)場(chǎng)地既執(zhí)行局部應(yīng)用，也可執(zhí)行全局應(yīng)用。各地的計(jì)算機(jī)由數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)系。第11頁(yè)/共92頁(yè)1.2.5 數(shù)據(jù)管理新技術(shù)數(shù)據(jù)管理新技術(shù)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)：20世紀(jì)90年代以后，人們把大量的精力花在研究“面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱“OO數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)”上。兩個(gè)主要特點(diǎn)： 對(duì)象數(shù)據(jù)模型能完整地描述現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能表達(dá)數(shù)據(jù)間嵌套、遞歸聯(lián)系；具有面向?qū)ο蠹夹g(shù)的封裝性和繼承性的特點(diǎn)，提高了軟件的可重用性。第12頁(yè)/共92頁(yè)多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)：多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱MDBS）是結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和多媒體技術(shù)，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)格式化和非格式化的多媒

6、體數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和操縱等功能的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。不能簡(jiǎn)單認(rèn)為多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)只是對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的一種簡(jiǎn)單擴(kuò)充或者試圖用傳統(tǒng)技術(shù)來(lái)處理多媒體數(shù)據(jù)。多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和處理的是復(fù)雜對(duì)象用戶可最大限度地忽略各媒體間差異，實(shí)現(xiàn)對(duì)多媒體數(shù)據(jù)的管理和操作。第13頁(yè)/共92頁(yè)主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)：主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)是相對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的被動(dòng)性而言的。主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（ADBMS）具有主動(dòng)提供服務(wù)功能，并且能以一種統(tǒng)一的機(jī)制實(shí)現(xiàn)各種主動(dòng)服務(wù)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。一個(gè)主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可表示為：ADBS = DBS + EB + EM。DBS：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，用來(lái)存儲(chǔ)、操作管理數(shù)據(jù)EB：ECA規(guī)則庫(kù)，用來(lái)存儲(chǔ)ECA規(guī)則EM：事件監(jiān)測(cè)器，一旦檢測(cè)到某事件發(fā)

7、生就主動(dòng)觸發(fā)系統(tǒng)，按照EB中指定的規(guī)則執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作第14頁(yè)/共92頁(yè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)：是指為了滿足中高層管理人員預(yù)測(cè)和決策分析的需要，在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生能夠滿足預(yù)測(cè)和決策分析需要的數(shù)據(jù)環(huán)境。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是面向主題的 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是集成的 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是穩(wěn)定的 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)隨時(shí)間變化 當(dāng)前的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)中，直接面向用戶的部分前端工具主要有兩類(lèi)：聯(lián)機(jī)分析處理（OLAP）的分析查詢型工具和數(shù)據(jù)挖掘（DM）的挖掘型工具。第15頁(yè)/共92頁(yè)1.4 客觀世界的數(shù)據(jù)表示客觀世界的數(shù)據(jù)表示1.4.1 現(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)的抽象表示的三個(gè)階段：現(xiàn)實(shí)世界、概念世界、數(shù)據(jù)世界 現(xiàn)實(shí)世界里的客觀事物是我們進(jìn)行管理的對(duì)象，這些對(duì)象之間

8、既有區(qū)別，也有聯(lián)系。這種區(qū)別和聯(lián)系取決于事物本身的特性。 第16頁(yè)/共92頁(yè)1.4.2 概念世界概念世界概念世界是現(xiàn)實(shí)世界在人腦中的反映，是對(duì)客觀事物及其聯(lián)系的抽象，概念世界也稱為信息世界。實(shí)體：客觀存在并可相互區(qū)別的事物 實(shí)體集：同型實(shí)體的集合 實(shí)體型：用實(shí)體名及其屬性名集合來(lái)描述同類(lèi)實(shí)體屬性：實(shí)體所具有的某一特性域：屬性的取值范圍主碼：唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性集第17頁(yè)/共92頁(yè)聯(lián)系：事物內(nèi)部以及事物之間是有聯(lián)系的，這些聯(lián)系在信息世界中反映為實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體之間的聯(lián)系。實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系通常是組成實(shí)體的各屬性之間的聯(lián)系，兩個(gè)實(shí)體集之間的聯(lián)系可以分為3類(lèi)。一對(duì)一聯(lián)系 第18頁(yè)/共92頁(yè)一對(duì)多聯(lián)系多

9、對(duì)多聯(lián)系第19頁(yè)/共92頁(yè)概念世界的表示：概念模型是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次，與具體的DBMS 無(wú)關(guān)。它從用戶的觀點(diǎn)出發(fā)，將管理對(duì)象的客觀事物及他們之間的聯(lián)系，用容易為人所理解的語(yǔ)言或形式表述出來(lái)。E-R圖（實(shí)體聯(lián)系圖）是描述概念模型的主要工具。 第20頁(yè)/共92頁(yè)1.4.3 數(shù)據(jù)世界數(shù)據(jù)世界數(shù)據(jù)世界是信息世界進(jìn)一步數(shù)據(jù)化的結(jié)果 。數(shù)據(jù)項(xiàng)：又稱字段，是數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)中的最小邏輯單位，用來(lái)描述實(shí)體的屬性。記錄：是數(shù)據(jù)項(xiàng)的集合，一個(gè)記錄由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成，用來(lái)描述實(shí)體。文件：是一組同類(lèi)記錄的集合，用來(lái)描述實(shí)體集。第21頁(yè)/共92頁(yè)1.5 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型1.5.1數(shù)據(jù)模型的概念數(shù)據(jù)模型的概念

10、數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)，是數(shù)據(jù)庫(kù)的形式框架，用于描述一組數(shù)據(jù)的概念和定義。三個(gè)層面概念數(shù)據(jù)模型：是面向數(shù)據(jù)庫(kù)用戶現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)模型，主要用來(lái)描述世界的概念化結(jié)構(gòu)。邏輯數(shù)據(jù)模型：是用戶從數(shù)據(jù)庫(kù)所看到的數(shù)據(jù)模型，是具體的DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型。物理數(shù)據(jù)模型：是描述數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)介質(zhì)上組織結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型，與DBMS、操作系統(tǒng)和硬件有關(guān)。第22頁(yè)/共92頁(yè)三個(gè)要素?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：研究數(shù)據(jù)之間的組織形式（數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)）、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)形式（數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)）以及數(shù)據(jù)對(duì)象的類(lèi)型等 。數(shù)據(jù)操作：是指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種對(duì)象（型）的實(shí)例（值）允許執(zhí)行的操作集合，包括操作及有關(guān)操作規(guī)則，用于描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 。數(shù)據(jù)完整性約束

11、：是一組完整性規(guī)則的集合。指明數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和儲(chǔ)存規(guī)則，以保證數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性。1.5.2數(shù)據(jù)模型的組成要素?cái)?shù)據(jù)模型的組成要素 第23頁(yè)/共92頁(yè)1.5.3數(shù)據(jù)模型的基本類(lèi)型數(shù)據(jù)模型的基本類(lèi)型 層次模型網(wǎng)狀模型第24頁(yè)/共92頁(yè)關(guān)系模型：是由若干個(gè)關(guān)系模式組成的集合。關(guān)系模式：相當(dāng)于前面提到的記錄類(lèi)型，它的實(shí)例稱為關(guān)系，每個(gè)關(guān)系實(shí)際上是一張二維表格。第25頁(yè)/共92頁(yè)1.6 數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為了保證數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性，在體系上采用三級(jí)模式和兩種映射結(jié)構(gòu)。模式/內(nèi)模式映射 外模式/模式映射 第26頁(yè)/共92頁(yè)1.7 訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的主要過(guò)程

12、訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的主要過(guò)程 第27頁(yè)/共92頁(yè)元組：表中的行。一行為一個(gè)元組，對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)文件中的一個(gè)記錄值。屬性：表中的列，每一列有一個(gè)屬性名。屬性值相當(dāng)于記錄中的數(shù)據(jù)項(xiàng)或者字段值。候選關(guān)鍵字：能夠唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組的屬性或?qū)傩越M合。主關(guān)鍵字：選擇作為元組區(qū)分標(biāo)志的侯選關(guān)鍵字。外關(guān)鍵字：一個(gè)關(guān)系中的屬性或?qū)傩越M合并不是該關(guān)系的關(guān)鍵字，但它們是另外一個(gè)關(guān)系的關(guān)鍵字。 第28頁(yè)/共92頁(yè)1.8 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)1.8.1 基本概念基本概念關(guān)系：在關(guān)系模型中，基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被限制為二維表格。因此，數(shù)據(jù)在用戶觀點(diǎn)下的邏輯結(jié)構(gòu)就是一張二維表，每一張二維表稱為一個(gè)關(guān)系。第29頁(yè)/共92頁(yè)1.8.2 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的

13、體系結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu) 關(guān)系模型基本上遵循數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)體系結(jié)構(gòu)。在關(guān)系模型中，概念模式是關(guān)系模式的集合，外模式是關(guān)系子模式的集合，內(nèi)模式是存儲(chǔ)模式的集合。關(guān)系模式：關(guān)系模式關(guān)系模式S（SNO，SNAME，SGE，SEX，SDEPT）關(guān)系模式關(guān)系模式C（CNO，CNANE，CDEPT，TNAME）關(guān)系模式關(guān)系模式SC（SNO，CNO，SCORE）第30頁(yè)/共92頁(yè)用戶使用的數(shù)據(jù)一般不直接來(lái)自關(guān)系模式中的數(shù)據(jù)，而是從若干關(guān)系模式中抽取滿足一定條件的數(shù)據(jù)。這種結(jié)構(gòu)可用關(guān)系子模式實(shí)現(xiàn)。第31頁(yè)/共92頁(yè)存儲(chǔ)模式：描述關(guān)系是如何在物理存儲(chǔ)設(shè)備上存儲(chǔ)，關(guān)系存儲(chǔ)時(shí)的基本組織方式是文件。由于關(guān)系模式有關(guān)

14、鍵碼，因此存儲(chǔ)一個(gè)關(guān)系可以用散列方法或索引方法實(shí)現(xiàn)，如果關(guān)系中元組數(shù)目較少（100以內(nèi)），也可以用堆文件的方式實(shí)現(xiàn)。此外，還可以對(duì)任意的屬性集建立輔助索引。第32頁(yè)/共92頁(yè)1.8.3 關(guān)系模型的完整性規(guī)則關(guān)系模型的完整性規(guī)則 三類(lèi)完整性規(guī)則：實(shí)體完整性規(guī)則、參照完整性規(guī)則、用戶定義完整性規(guī)則。第33頁(yè)/共92頁(yè)1.8.4 關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù) 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算：并、差、交、笛卡兒積運(yùn)算和除。并：設(shè)關(guān)系R和S具有相同的關(guān)系模式，R和S的并是由屬于R或?qū)儆赟的元組構(gòu)成的集合，記為RS。 |R St t Rt St是元組變量，R和S的元數(shù)相同。差：設(shè)關(guān)系R和S具有相同的關(guān)系模式，R和S的差是由屬于R但不

15、屬于S的元組構(gòu)成的集合，記為R-S。 |R St t Rt S t是元組變量，R和S的元數(shù)相同 第34頁(yè)/共92頁(yè)交：關(guān)系R和S的交是由既屬于R又屬于S的元組構(gòu)成的集合，記為RS，這里要求R和S定義在相同的關(guān)系模式上。形式定義如下：t是元組變量，R和S的元數(shù)相同。 |RSt tRtS笛卡兒積：設(shè)關(guān)系R和關(guān)系S的元數(shù)分別為r和s。定義R和S的笛卡兒積RS是一個(gè)(rs)元的元組集合，每個(gè)元組的前r個(gè)分量（屬性值）來(lái)自R的一個(gè)元組，后s個(gè)分量是S的一個(gè)元組，記為RS。形式定義如下 。形式定義如下： |, rsrsRSt ttttRtS 第35頁(yè)/共92頁(yè)例例 設(shè)關(guān)系、如下設(shè)關(guān)系、如下：( (， ，)

16、 ) 1 1 4 4 3 3 d d ( (，) ) 2 2 4 4（，） 1 b 2 a 3 d 4 f（，（， ，），） a 1 c 3（，（，） 4 f: : : :第36頁(yè)/共92頁(yè) S (A S (A， BB)BB) aa 11 aa 11 bb 22 bb 22例例 R R（A A，B B，C C） a 1 c a 1 c b 2 f b 2 f a 1 c aa 11a 1 c aa 11a 1 c bb 22a 1 c bb 22b 2 f aa 11b 2 f aa 11b 2 f bb 22b 2 f bb 22（R.A,R.A, B B， C C， S.AS.A， BBB

17、B）R RS:S:第37頁(yè)/共92頁(yè)除：設(shè)關(guān)系R和S的元數(shù)分別為r和s（設(shè)rs0），那么RS是一個(gè)（r-s）元的元組的集合。RS是滿足下列條件的最大關(guān)系：RS中每個(gè)元組t與S中每個(gè)元組u組成的新元組必在關(guān)系R中。形式定義如下：1, 2,1, 2,1, 2,( )( )r sr sr sRSRRSR UVABCDCDabcdcdabefefcacdUVABab第38頁(yè)/共92頁(yè)選擇選擇：從：從一個(gè)一個(gè)關(guān)系關(guān)系R R中中選出選出滿足滿足條件表達(dá)式條件表達(dá)式F F的的元組元組，構(gòu)成，構(gòu)成一個(gè)新關(guān)系一個(gè)新關(guān)系，記為，記為 F F(R)(R)。status status 2020（S S）= = （ S

18、NOSNO， SNAMESNAME， STATUSSTATUS， CITYCITY ） S3 Blake 30 ParisS3 Blake 30 Paris S5 Adams 30 Athens S5 Adams 30 AthensS S（SNOSNO， SNAMESNAME， STATUSSTATUS， CITYCITY） S1 Smith 20 LondonS1 Smith 20 London S2 Jones 10 Paris S2 Jones 10 Paris S3 Blake 30 Paris S3 Blake 30 Paris S4 Clark 20 London S4 Clark

19、 20 London S5 Adams 30 Athens S5 Adams 30 Athens例例供應(yīng)商供應(yīng)商專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算：主要包括選擇、投影和連接運(yùn)算。第39頁(yè)/共92頁(yè)投影投影：從：從一個(gè)一個(gè)關(guān)系關(guān)系R R中中選出選出屬性屬性( (組組)A)A, ,構(gòu)成構(gòu)成一個(gè)新關(guān)系一個(gè)新關(guān)系，記為記為A A（R R）。）。 （ SNOSNO， SNAMESNAME ） S1 SmithS1 Smith S2 Jones S2 Jones S3 Blake S3 Blake S4 Clark S4 Clark S5 Adams S5 AdamsSNOSNO，SNAMESNAME(S)(S)= =（st

20、atus 10)status 10)（SNO SNO S6S6）（S S）CITYCITY（ （ CITY CITY ） LondonParisParisAthensAthens)= =第40頁(yè)/共92頁(yè)例例 R1R1（A1A1，A2A2） a1 1 a1 1 a2 2 a2 2 a3 1 a3 1 a4 2 a4 2 R2R2（B1B1，A2A2） b1 1b1 1 b2 1 b2 1 b3 2 b3 2 b4 3 b4 3 一般連接，即一般連接，即-連接。記為：連接。記為：R SR S連接運(yùn)算連接運(yùn)算：a2 2 b1 1a2 2 b1 1a2 2 b2 1a2 2 b2 1a4 2 b1

21、1a4 2 b1 1a4 2 b2 1a4 2 b2 1（A1A1，R1.A2R1.A2，B1B1，R2.A2R2.A2） R1 R2 R1 R2R1.A2 R1.A2 R2.A2 R2.A2= =第41頁(yè)/共92頁(yè) R R（A A， B B） a1 1 a1 1 a2 1 a2 1 a2 2 a2 2 a3 1 a3 1 S S（B B， C C） 1 b11 b1 1 b2 1 b2 2 b2 2 b2自然連接：是除去重復(fù)屬性的等值連接，它是連接運(yùn)算的一個(gè)特例，是最常用的連接運(yùn)算 。R SR S = =（ A A， B B， C C ）a1 1 a1 1 b1b1a1 1 a1 1 b2b

22、2a2 1 a2 1 b1b1a2 1 a2 1 b2b2a2 2 a2 2 b2b2a3 1 a3 1 b1b1a3 1 a3 1 b2b2第42頁(yè)/共92頁(yè)例例 “供應(yīng)商供應(yīng)商- -零件零件”數(shù)據(jù)庫(kù)：數(shù)據(jù)庫(kù)：設(shè)：設(shè)：S S（SNOSNO， SNAMESNAME， STATUSSTATUS， CITYCITY） S1 Smith 20 LondonS1 Smith 20 London S2 Jones 10 Paris S2 Jones 10 Paris S3 Blake 30 Paris S3 Blake 30 Paris S4 Clark 20 London S4 Clark 20 Lo

23、ndon S5 Adams 30 Athens S5 Adams 30 Athens SP SP（SNOSNO， PNOPNO， QTYQTY） S1 P1 300S1 P1 300 S1 P4 200 S1 P4 200 S1 P5 100 S1 P5 100 S2 P1 300 S2 P1 300 S2 P2 400 S2 P2 400 S3 P2 200 S3 P2 200供應(yīng)商供應(yīng)供應(yīng)商供應(yīng)零件情況零件情況供應(yīng)商供應(yīng)商第43頁(yè)/共92頁(yè)（SNOSNO，SNAMESNAME， STATUSSTATUS， CITYCITY， PNOPNO，QTYQTY）S1 Smith 20 London

24、 P1 300S1 Smith 20 London P1 300S1 Smith 20 London P4 200S1 Smith 20 London P4 200S1 Smith 20 London P5 100S1 Smith 20 London P5 100 SNO =SNO =S1S1（S SPS SP）= =第44頁(yè)/共92頁(yè)第45頁(yè)/共92頁(yè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。核心任務(wù)：針對(duì)特定的應(yīng)用環(huán)境，在給定硬件環(huán)境、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建一個(gè)性能良好的數(shù)據(jù)庫(kù)模式，建立數(shù)據(jù)庫(kù)及應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效、合理地采集、存儲(chǔ)、操作和管理數(shù)據(jù)，滿足企業(yè)或組織中各類(lèi)用戶的應(yīng)用

25、需求。第46頁(yè)/共92頁(yè)軟件危機(jī)軟件危機(jī)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)過(guò)程隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)過(guò)程中所遇到的一系列嚴(yán)重問(wèn)題，導(dǎo)致了軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)中所遇到的一系列嚴(yán)重問(wèn)題，導(dǎo)致了軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)日益復(fù)雜，這種現(xiàn)象稱為軟件危機(jī)。日益復(fù)雜，這種現(xiàn)象稱為軟件危機(jī)。軟件工程軟件工程軟件工程的核心思想是把軟件看作一個(gè)工程產(chǎn)品來(lái)處軟件工程的核心思想是把軟件看作一個(gè)工程產(chǎn)品來(lái)處理，把需求計(jì)劃、可行性研究、工程審核、質(zhì)量監(jiān)督理，把需求計(jì)劃、可行性研究、工程審核、質(zhì)量監(jiān)督等工程化概念引入軟件生產(chǎn)中。等工程化概念引入軟件生產(chǎn)中。2.1 工程化設(shè)計(jì)思想工程化設(shè)計(jì)思想第47頁(yè)/共92頁(yè)達(dá)

26、到工程項(xiàng)目的三個(gè)基本目標(biāo)：進(jìn)度、經(jīng)費(fèi)和質(zhì)量。達(dá)到工程項(xiàng)目的三個(gè)基本目標(biāo)：進(jìn)度、經(jīng)費(fèi)和質(zhì)量。軟件工程軟件工程方法方法工具工具過(guò)程過(guò)程完成軟件完成軟件工程項(xiàng)目工程項(xiàng)目的技術(shù)手的技術(shù)手段段支持軟件的開(kāi)支持軟件的開(kāi)發(fā)、管理，文發(fā)、管理，文檔的生成檔的生成支持軟件支持軟件開(kāi)發(fā)的各開(kāi)發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)的個(gè)環(huán)節(jié)的控制和管控制和管理理三要素第48頁(yè)/共92頁(yè)軟件生命周期軟件生命周期從軟件的產(chǎn)生直到軟件消亡的周期從軟件的產(chǎn)生直到軟件消亡的周期 。第49頁(yè)/共92頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)以DBMS為基礎(chǔ)，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫(kù)的行為特性設(shè)計(jì)。其中數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)起著關(guān)鍵作用。2. 2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述 第

27、50頁(yè)/共92頁(yè)2. 3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)基本步驟數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)基本步驟 根據(jù)生命周期思想數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程可分為：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)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行和維護(hù)7個(gè)階段。第51頁(yè)/共92頁(yè)2.3.1 規(guī)劃規(guī)劃目的：確定系統(tǒng)名稱、范圍，確定系統(tǒng)的目標(biāo)功能和性能，確定系統(tǒng)所需的資源，估算預(yù)期效益和開(kāi)發(fā)成本，確定開(kāi)發(fā)計(jì)劃和開(kāi)發(fā)進(jìn)度。兩個(gè)階段：系統(tǒng)調(diào)查和可行性分析?？尚行苑治鲋饕紤]四個(gè)要素：可行性分析主要考慮四個(gè)要素：經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)技術(shù)社會(huì)環(huán)境社會(huì)環(huán)境人人第52頁(yè)/共92頁(yè)2.3.2 需求分析需求分析以用戶調(diào)查為基礎(chǔ)，通過(guò)分析和綜合，逐步明確用戶對(duì)新系統(tǒng)的功能和性能要求，一般采用自頂向下的方法實(shí)現(xiàn)

28、。第53頁(yè)/共92頁(yè)需求分析一般采用數(shù)據(jù)流圖描述數(shù)據(jù)處理過(guò)程 數(shù)據(jù)流圖的構(gòu)成元素 第54頁(yè)/共92頁(yè)2.3.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要任務(wù)：根據(jù)需求分析階段產(chǎn)生的需求分析報(bào)告，產(chǎn)生能夠反映信息需求的數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯模型。概念模型不依賴于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和具體的DBMS。第55頁(yè)/共92頁(yè)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)用戶需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象，形成一個(gè)獨(dú)立于具體DBMS的概念模型，概念模型一般用E-R圖表示。E-R圖組成元素第56頁(yè)/共92頁(yè)第57頁(yè)/共92頁(yè)第58頁(yè)/共92頁(yè)2.3.4 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要任務(wù)：將概念數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)成數(shù)據(jù)庫(kù)能夠支持的某種邏輯模型。為各種數(shù)據(jù)處理應(yīng)用

29、領(lǐng)域產(chǎn)生相應(yīng)的邏輯子模式，并使其在功能、性能、完整性約束、一致性和可擴(kuò)充性等方面均滿足用戶的需求。第59頁(yè)/共92頁(yè)模型轉(zhuǎn)換：把E-R圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式的集合。兩部分轉(zhuǎn)換：實(shí)體型的轉(zhuǎn)換和聯(lián)系的轉(zhuǎn)換。實(shí)體類(lèi)型的轉(zhuǎn)換：將每個(gè)實(shí)體類(lèi)型轉(zhuǎn)換成一個(gè)關(guān)系模式，實(shí)體的屬性即為關(guān)系模式的屬性，實(shí)體標(biāo)識(shí)符為關(guān)系模式的鍵。聯(lián)系的轉(zhuǎn)換二元聯(lián)系的轉(zhuǎn)換 一元聯(lián)系的轉(zhuǎn)換 三元聯(lián)系的轉(zhuǎn)換 第60頁(yè)/共92頁(yè)二元聯(lián)系聯(lián)系是11：在兩個(gè)實(shí)體類(lèi)型轉(zhuǎn)換成的任意一個(gè)關(guān)系模式的屬性中加入另一個(gè)關(guān)系模式的鍵和聯(lián)系類(lèi)型的屬性。聯(lián)系是MN：聯(lián)系轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式，屬性為兩端實(shí)體類(lèi)型的鍵加上聯(lián)系類(lèi)型的屬性，而鍵為兩端實(shí)體鍵的組合。聯(lián)系是1N：在N端

30、實(shí)體類(lèi)型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式中加入1端實(shí)體類(lèi)型的鍵和聯(lián)系類(lèi)型的屬性。第61頁(yè)/共92頁(yè)一元聯(lián)系同二元聯(lián)系 三元聯(lián)系將三元聯(lián)系轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式，其屬性為三端實(shí)體類(lèi)型的鍵加上聯(lián)系類(lèi)型的屬性，而鍵為三端實(shí)體鍵的組合。倉(cāng)庫(kù)（倉(cāng)庫(kù)號(hào)，倉(cāng)庫(kù)名，地址）商店（商店號(hào)，商店名，店長(zhǎng)，電話，地址）商品（商品號(hào)，商品名，產(chǎn)地）進(jìn)貨（商店號(hào)，商品名，倉(cāng)庫(kù)號(hào)，日期， 數(shù)量，采購(gòu)員，單價(jià)）第62頁(yè)/共92頁(yè)2.3.5 物理設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)是指在特定數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所提供的多種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法的基礎(chǔ)上，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)（包括文件類(lèi)型、索引結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的存放次序）、存取方法和存取路徑等。第63頁(yè)/共

31、92頁(yè)存儲(chǔ)記錄的格式設(shè)計(jì)存儲(chǔ)方法設(shè)計(jì) 訪問(wèn)方法設(shè)計(jì) 完整性和安全性設(shè)計(jì) 應(yīng)用設(shè)計(jì) 第64頁(yè)/共92頁(yè)2.3.6 系統(tǒng)實(shí)施系統(tǒng)實(shí)施任務(wù)：根據(jù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果，在計(jì)算機(jī)上建立數(shù)據(jù)庫(kù)，編制與調(diào)試應(yīng)用程序，組織數(shù)據(jù)入庫(kù)，并進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試和試運(yùn)行 。第65頁(yè)/共92頁(yè)用DDL定義數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu) 組織數(shù)據(jù)入庫(kù) 編制與調(diào)試應(yīng)用程序 第66頁(yè)/共92頁(yè)2.3.7 運(yùn)行和維護(hù)運(yùn)行和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)正式投入運(yùn)行后，在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中必須不斷地對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)、調(diào)整與修改。主要工作：數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)； 數(shù)據(jù)庫(kù)安全性和完整性控制； 數(shù)據(jù)庫(kù)性能的監(jiān)督、分析和改進(jìn)；數(shù)據(jù)庫(kù)的重組織和重構(gòu)造。第67頁(yè)/共92頁(yè)2. 4

32、 關(guān)系模式的規(guī)范化關(guān)系模式的規(guī)范化 姓名宿舍號(hào)課程號(hào)課程名成績(jī)張玉寒張玉寒2-406C1大學(xué)語(yǔ)文大學(xué)語(yǔ)文89張玉寒張玉寒2-406C2普通物理普通物理76張玉寒張玉寒2-406C3高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)90葉秋葉秋3-201C4體育體育85葉秋葉秋3-201C5大學(xué)英語(yǔ)大學(xué)英語(yǔ)83李夢(mèng)李夢(mèng)5-602C6計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)90主要問(wèn)題：數(shù)據(jù)冗余； 操作異常（修改、異常插入異常、刪除異常）。第68頁(yè)/共92頁(yè)2.4.1 函數(shù)依賴和鍵函數(shù)依賴和鍵 函數(shù)依賴關(guān)系：設(shè)有關(guān)系模式R(U)，X和Y是屬性集U的子集，函數(shù)依賴是形如XY的一個(gè)命題，只要r是R的當(dāng)前關(guān)系，對(duì)r中任意兩個(gè)元組t和s，若有tX=sX就必有

33、tY=sY（若它們?cè)赬上的值相等，則它們?cè)赮上的屬性值也一定相等），那么稱“X函數(shù)決定Y”或“Y函數(shù)依賴于X”，記作XY，并稱X為決定因素。第69頁(yè)/共92頁(yè)有學(xué)生選課關(guān)系模式：R(S#，SNAME，C#，GRADE，CNAME，TNAME，TAGE)每個(gè)學(xué)號(hào)只能有一個(gè)學(xué)生姓名，每個(gè)課程號(hào)只能決定一門(mén)課程，則有以下函數(shù)依賴關(guān)系： S#SNAME，C#CNAME每個(gè)學(xué)生每學(xué)一門(mén)課程，有一個(gè)成績(jī)，那么可寫(xiě)出下列函數(shù)決定： (S#，C#)GRADE還可以寫(xiě)出其他一些函數(shù)決定： C#(CNAME，TNAME，TAGE)， TNAMETAGE第70頁(yè)/共92頁(yè)鍵：就是在函數(shù)依賴中起決定作用的屬性或?qū)傩约?/p>

34、，也稱為候選鍵。定義如下：設(shè)U是關(guān)系模式R的屬性集，X是U的一個(gè)子集。如果XU在R上成立，那么稱X是R的一個(gè)超鍵。如果XU在R上成立，但對(duì)于X的任一真子集X1，X1U都不成立，那么稱X是R上的一個(gè)候選鍵。外鍵：有關(guān)系R和S，在R中存在屬性或?qū)傩越MX，X不是R的主鍵，在S存在同樣的屬性或?qū)傩越MX，X是S的主鍵，則稱X是關(guān)系R的外鍵。第71頁(yè)/共92頁(yè)2.4.2關(guān)系模式的范式關(guān)系模式的范式 1NF關(guān)系模式R的每個(gè)關(guān)系r的屬性值都是不可分的原子值。 2NF完全依賴：對(duì)于函數(shù)決定 WA，如果存在XW，有XA成立，那么稱WA是局部依賴（A局部依賴于W）；否則稱WA是完全依賴。完全依賴也稱為“左部不可約依

35、賴”。如果關(guān)系模式R是1NF，且每個(gè)非主屬性完全函數(shù)依賴于候選鍵。第72頁(yè)/共92頁(yè)1NF分解成2NF模式集的方法：設(shè)關(guān)系模式R（U），主鍵是W，R上還存在函數(shù)依賴XZ，并且Z是非主屬性，且X W，那么WZ就是一個(gè)局部依賴。此時(shí)應(yīng)把R分解成兩個(gè)模式： R1（XZ），主鍵是X； R2（Y），其中Y = U - Z，主鍵仍是W，外鍵是X。利用外鍵和主鍵的連接可以從R1和R2重新得到R。如果R1和R2還不是2NF，則重復(fù)上述過(guò)程，直到數(shù)據(jù)庫(kù)模式中每一個(gè)關(guān)系模式都是2NF為止。 第73頁(yè)/共92頁(yè)3NF傳遞依賴：若有XY，YZ，且Y不函數(shù)決定X，Z不是Y的子集，則稱X傳遞決定Z，或者說(shuō)Z傳遞依賴于X。

36、如果關(guān)系模式R是2NF，且每個(gè)非主屬性都不傳遞依賴于R的主屬性，那么稱R是第三范式（3NF）的模式。第74頁(yè)/共92頁(yè)2NF分解成3NF模式集的方法：設(shè)關(guān)系模式R（U）是2NF，主鍵是W，R上還存在函數(shù)依賴XZ。并且Z是非主屬性，ZX，X不是候選鍵，這樣WZ就是一個(gè)傳遞依賴。應(yīng)把R分解成兩個(gè)模式： R1（XZ），主鍵是X； R2（Y），其中Y=U-Z，主鍵仍是W，外鍵是X。利用外鍵和主鍵相匹配機(jī)制，R1和R2通過(guò)連接可以重新得到R。如果R1和R2還不是3NF，則重復(fù)上述過(guò)程，直到數(shù)據(jù)庫(kù)模式中每一個(gè)關(guān)系模式都是3NF為止。 第75頁(yè)/共92頁(yè)2.4.3模式分解模式分解 設(shè)有關(guān)系模式R(U)，屬性集為U，R1，R2，Rk都是U的子集，并且有R1R2Rk = U。關(guān)系模式R1，R2，、Rk的集合用表示， = R1，R2，