大學(xué)計(jì)算機(jī)（Windows 10+WPS Office 2019）（微課版） 課件 第8章 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

大學(xué)計(jì)算機(jī)任課老師：*******微課版第8章數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)1數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)2數(shù)據(jù)模型3關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)4關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言SQL5關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)6Python數(shù)據(jù)庫(kù)操作8.1

數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，數(shù)據(jù)是指所有能輸入計(jì)算機(jī)中并被計(jì)算機(jī)程序處理的符號(hào)的介質(zhì)的總稱，是用于輸入電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，具有一定意義的數(shù)字、字母、符號(hào)和模擬量等的通稱。數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)的概念包括兩層意思：①數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)實(shí)體，它是能夠合理保管數(shù)據(jù)的倉(cāng)庫(kù)，用戶在該倉(cāng)庫(kù)中存放要管理的事務(wù)數(shù)據(jù)，“數(shù)據(jù)”和“庫(kù)”兩個(gè)概念結(jié)合成為數(shù)據(jù)庫(kù)。②數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)管理的一種方法和技術(shù)，它能更合適地組織數(shù)據(jù)、更方便地維護(hù)數(shù)據(jù)、更嚴(yán)密地控制數(shù)據(jù)和更有效地利用數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是一種操縱和管理數(shù)據(jù)庫(kù)的大型軟件，用于建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)。它對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制，以保證數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性和完整性。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常由軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)管理員（DatabaseAdministrator，DBA）組成。軟件主要包括操作系統(tǒng)、各種宿主語(yǔ)言、實(shí)用程序以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫(kù)由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理，數(shù)據(jù)的插入、修改和檢索都要通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行；數(shù)據(jù)管理員負(fù)責(zé)創(chuàng)建、監(jiān)控和維護(hù)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，使數(shù)據(jù)能被任何有權(quán)使用的人有效使用。8.1.1數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念數(shù)據(jù)管理是指對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)。在應(yīng)用需求的推動(dòng)下，在計(jì)算機(jī)硬件、軟件發(fā)展的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)管理技術(shù)經(jīng)歷了人工管理階段、文件管理階段、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理階段3個(gè)階段。（1）人工管理階段8.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展（2）文件管理階段（3）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理階段8.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展①物理獨(dú)立性：指用戶的應(yīng)用程序與存儲(chǔ)在磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是相互獨(dú)立的。當(dāng)數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)（包括存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取方式等）改變時(shí)，如存儲(chǔ)設(shè)備的更換、物理存儲(chǔ)的更換、存取方式改變等，應(yīng)用程序都不用改變。②邏輯獨(dú)立性：指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨(dú)立的。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，如修改數(shù)據(jù)模式、改變數(shù)據(jù)間聯(lián)系等，用戶程序都不用改變。8.1.3數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)數(shù)據(jù)的共享性好，冗余度低數(shù)據(jù)獨(dú)立性好數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常采用3級(jí)模式結(jié)構(gòu)，并提供兩級(jí)映像功能8.1.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系8.1.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系三級(jí)模式是數(shù)據(jù)庫(kù)在邏輯級(jí)上的視圖，是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中全局?jǐn)?shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的描述，是全體用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)概念模式。定義模式時(shí)不僅要定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，而且要定義數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，定義與數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性、完整性要求模式，也稱邏輯模式或概念模式是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶能夠看見(jiàn)和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，它是由概念模式推導(dǎo)出來(lái)的，是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。一個(gè)概念模式可以有多個(gè)外模式，但一個(gè)應(yīng)用程序只能使用一個(gè)外模式。外模式，也稱子模式或用戶模式是對(duì)數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式。內(nèi)模式處于最底層，反映數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)物理結(jié)構(gòu)中的實(shí)際存儲(chǔ)形式；概念模式在中間層，反映設(shè)計(jì)者的數(shù)據(jù)全局邏輯要求；而外模式處于最外層，反映用戶對(duì)數(shù)據(jù)的要求。內(nèi)模式，也稱物理模式或存儲(chǔ)模式兩層映像保證了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)具有較高的獨(dú)立性。8.1.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系兩級(jí)映射該映射給出了概念模式中數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系內(nèi)模式/模式映像概念模式是一個(gè)全局模式，外模式是用戶的局部模式。一個(gè)概念模式中可以定義多個(gè)外模式，而每個(gè)外模式是概念模式的一個(gè)基本視圖外模式/模式映像8.2

數(shù)據(jù)模型1．概念模型的相關(guān)概念8.2.1數(shù)據(jù)模型中的基本概念實(shí)體屬性實(shí)體型和實(shí)體集實(shí)體（Entity）指客觀存在且可以相互區(qū)別的事物。它可以是具體的，如一個(gè)學(xué)生、一棵樹(shù)；也可以是抽象的概念或聯(lián)系，如比賽活動(dòng)、學(xué)生與成績(jī)的關(guān)系等。實(shí)體用類型（Type）和值（Value）表示，如學(xué)生是一個(gè)實(shí)體，具體的學(xué)生王明、張立是實(shí)體值屬性是指描述實(shí)體的某一方面的特性。一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來(lái)描述。例如，學(xué)生實(shí)體可以由學(xué)號(hào)、姓名、性別等屬性組成。每個(gè)屬性都有一個(gè)值，值的類型可以是整數(shù)、實(shí)數(shù)或字符型。屬性用類型和值表示，如學(xué)號(hào)、姓名、年齡是屬性的類型，08012001、張三、19是屬性的值。實(shí)體可以用型和值來(lái)表示。實(shí)體型是屬性的集合。例如，反映一個(gè)學(xué)生全部特征的所有屬性之和，就是學(xué)生這個(gè)實(shí)體的型。將這些屬性落實(shí)到某個(gè)學(xué)生身上而得到的所有數(shù)據(jù)就是實(shí)體的值。同類型的實(shí)體的集合稱為實(shí)體集，如全班學(xué)生就是一個(gè)實(shí)體集8.2.1數(shù)據(jù)模型中的基本概念碼域聯(lián)系碼是指能唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性或?qū)傩约?，如學(xué)生的學(xué)號(hào)屬性域是指屬性的取值范圍，如性別的域?yàn)椤澳小焙汀芭?，成?jī)的域?yàn)?～100現(xiàn)實(shí)世界的事物和事物之間總是相互聯(lián)系的，這些聯(lián)系在信息世界中就反映為實(shí)體內(nèi)部或者實(shí)體之間的聯(lián)系。實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系是指組成實(shí)體的各屬性之間的聯(lián)系；實(shí)體之間的聯(lián)系是指不同實(shí)體集之間的聯(lián)系，實(shí)體之間的聯(lián)系通常有一對(duì)一、一對(duì)多和多對(duì)多3種①一對(duì)一聯(lián)系（1:1）。如果實(shí)體集X中的任一實(shí)體至多對(duì)應(yīng)實(shí)體集Y中的唯一實(shí)體，反之亦然，則稱X與Y是一對(duì)一聯(lián)系。例如，一個(gè)班只能有一個(gè)班長(zhǎng)，而一個(gè)班長(zhǎng)只能屬于一個(gè)班，則班長(zhǎng)和班之間具有一對(duì)一聯(lián)系。②一對(duì)多聯(lián)系（1:n）。如果實(shí)體集X中至少有一個(gè)實(shí)體對(duì)應(yīng)實(shí)體集Y中一個(gè)以上的實(shí)體，且Y中任一實(shí)體至少對(duì)應(yīng)X中的一個(gè)實(shí)體，則稱X對(duì)Y是一對(duì)多聯(lián)系。例如，一個(gè)班對(duì)應(yīng)多個(gè)學(xué)生，而一個(gè)學(xué)生只屬于一個(gè)班，則班與學(xué)生之間具有一對(duì)多聯(lián)系。③多對(duì)多聯(lián)系（m:n）。如果實(shí)體集X中至少有一個(gè)實(shí)體對(duì)應(yīng)實(shí)體集Y中一個(gè)以上的實(shí)體，且Y中也至少有一個(gè)實(shí)體對(duì)應(yīng)X中一個(gè)以上的實(shí)體，則稱X與Y是多對(duì)多聯(lián)系。例如，一個(gè)學(xué)生可以學(xué)習(xí)多門(mén)課程，而一門(mén)課程又可以由多個(gè)學(xué)生來(lái)學(xué)習(xí)，則學(xué)生與課程之間具有多對(duì)多聯(lián)系。8.2.1數(shù)據(jù)模型中的基本概念2．E-R圖概念模型是對(duì)信息世界建模的，所以概念模型應(yīng)該能夠方便、準(zhǔn)確地表示上述信息世界中的常用概念。概念模型的表示方法很多，最常用的是實(shí)體-聯(lián)系方法（Entity-Relationshipapproach）。該方法用E-R圖來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型。E-R圖提供了表示實(shí)體型、屬性和聯(lián)系的方法，可以方便地轉(zhuǎn)換成表的邏輯結(jié)構(gòu)。構(gòu)成E-R圖的基本要素是實(shí)體、屬性和聯(lián)系，E-R圖的表示符號(hào)如圖所示。①實(shí)體：用矩形表示實(shí)體集，在矩形內(nèi)寫(xiě)上該實(shí)體集的名字。②屬性：用橢圓形表示屬性，在橢圓形內(nèi)寫(xiě)上該屬性的名稱。③聯(lián)系：用菱形表示聯(lián)系，在菱形內(nèi)寫(xiě)上聯(lián)系名。④連線：用來(lái)連接實(shí)體和各個(gè)屬性以及實(shí)體和聯(lián)系，在連接聯(lián)系時(shí)，應(yīng)同時(shí)在直線上注明聯(lián)系的種類，即1:1，1:n或m:n。8.2.1數(shù)據(jù)模型中的基本概念數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)約束條件組成。①數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述數(shù)據(jù)庫(kù)的組成對(duì)象以及對(duì)象之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是所描述的對(duì)象類型的集合，是對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述。因?yàn)閿?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是刻畫(huà)一個(gè)數(shù)據(jù)模型性質(zhì)最重要的方面，因此，在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來(lái)命名數(shù)據(jù)模型，如層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型等。②數(shù)據(jù)操作是指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各種對(duì)象的實(shí)例允許執(zhí)行的操作的集合，是對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的描述。數(shù)據(jù)庫(kù)主要有檢索和更新（插入、刪除、修改）兩大類操作。數(shù)據(jù)模型必須定義這些操作的確切含義、操作符號(hào)、操作規(guī)則以及實(shí)現(xiàn)操作的語(yǔ)言。③數(shù)據(jù)約束條件是一組完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(guī)則，用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。數(shù)據(jù)模型應(yīng)該反映和規(guī)定其必須遵守的基本的和通用的完整性約束條件。8.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型常見(jiàn)的數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型中的關(guān)系是一張由行和列組成的二維表。①允許一個(gè)以上節(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親。②一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)的雙親節(jié)點(diǎn)。①有且只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親節(jié)點(diǎn)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為根節(jié)點(diǎn)。②根以外的其他節(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)雙親節(jié)點(diǎn)。8.2.3常見(jiàn)的數(shù)據(jù)模型8.3

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)體以及實(shí)體間的聯(lián)系都由單一的結(jié)構(gòu)類型來(lái)表示，這種邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表。。8.3.1關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述選課系統(tǒng)中學(xué)生-課程-老師實(shí)體及其之間聯(lián)系的E-R圖在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)體以及實(shí)體間的聯(lián)系都由單一的結(jié)構(gòu)類型來(lái)表示，這種邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表。。8.3.1關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述按照數(shù)據(jù)模型的三個(gè)要素，關(guān)系模型由關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作合集和關(guān)系完整性約束三部分組成。1．關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，只包含單一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)—關(guān)系。在用戶看來(lái)，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表。2．關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操縱關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操作包括數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)刪除、數(shù)據(jù)插入、數(shù)據(jù)修改，這些操作必須滿足關(guān)系的完整性約束條件。3．關(guān)系模型的完整性約束關(guān)系模型的完整性規(guī)則是對(duì)關(guān)系的某種約束條件。為了保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)世界的一致性，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)與更新操作必須遵循三類完整性規(guī)則，即實(shí)體完整性、參照完整性和用戶自定義完整性。8.3.2關(guān)系模型①關(guān)系（Relation）：一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)通常所說(shuō)的一張表。通常將一個(gè)沒(méi)有重復(fù)行、重復(fù)列的二維表看成一個(gè)關(guān)系，每個(gè)關(guān)系都有一個(gè)關(guān)系名。②元組（Tuple）：表中的一行即為一個(gè)元組。③屬性（Attribute）：表中的一列即為一個(gè)屬性，每個(gè)屬性的名稱就是屬性名。④主關(guān)鍵字（Key）：表中的某個(gè)屬性或?qū)傩越M，如果它可以唯一確定一個(gè)元組，則可成為本關(guān)系的主關(guān)鍵字。⑤域（Domain）：屬性的取值范圍，如人的年齡一般在1～80歲，性別的域是（男，女），系別的域是一個(gè)學(xué)校所有系名的集合。⑥分量：元組中的一個(gè)屬性值。⑦關(guān)系模式：對(duì)關(guān)系的描述，一般

表示為關(guān)系名（屬性1，屬性2，……，屬性n）。8.3.2關(guān)系模型關(guān)系代數(shù)是一種抽象的查詢語(yǔ)言，它用對(duì)關(guān)系的運(yùn)算來(lái)表達(dá)查詢。關(guān)系代數(shù)的運(yùn)算對(duì)象是關(guān)系，運(yùn)算結(jié)果也是關(guān)系。關(guān)系代數(shù)用到的運(yùn)算有以下兩類。1．傳統(tǒng)的集合運(yùn)算

傳統(tǒng)的集合運(yùn)算是二目運(yùn)算，包括并、差、交、廣義笛卡兒積4種運(yùn)算。參加集合操作的各結(jié)果表的列數(shù)必須相同，對(duì)應(yīng)項(xiàng)的數(shù)據(jù)類型也必須相同。如圖所示分別為具有三個(gè)屬性列的關(guān)系R和S。8.3.3關(guān)系代數(shù)（1）并（Union）設(shè)關(guān)系R和關(guān)系S具有相同的目n（即兩個(gè)關(guān)系都有n個(gè)屬性），且相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域，則關(guān)系R與關(guān)系S的并仍為n目關(guān)系，并包含了關(guān)系R和關(guān)系S中的所有元組，如圖（a）所示。（2）差（Difference）設(shè)關(guān)系R和關(guān)系S具有相同的目n，且相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域，則關(guān)系R與關(guān)系S的差仍為n目關(guān)系，由屬于R而不屬于S的所有元組組成，如圖（b）所示。8.3.3關(guān)系代數(shù)（3）交（IntersectionReferentialintegrity）設(shè)關(guān)系R和關(guān)系S具有相同的目n，且相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域，則關(guān)系R與關(guān)系S的交由既屬于R又屬于S的元組組成，仍為n目關(guān)系，如圖（c）所示。（4）廣義笛卡兒積（Extendedcartesianproduct）這里的笛卡兒積嚴(yán)格地講是廣義笛卡兒積（ExtendedCartesianProduct）。在不會(huì)出現(xiàn)混淆的情況下廣義笛卡兒積也稱為笛卡兒積。8.3.3關(guān)系代數(shù)2．專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算專門(mén)的關(guān)系運(yùn)算包括選擇、投影、連接等。以如圖所示的兩張表為例。8.3.3關(guān)系代數(shù)（1）選擇（Selection）選擇運(yùn)算時(shí)根據(jù)給定的條件，從一個(gè)關(guān)系中選出一個(gè)或多個(gè)元組（表中的行）。被選出的行組成一個(gè)新關(guān)系，這個(gè)新關(guān)系是原關(guān)系的一個(gè)子集。例如，從學(xué)生信息表中選取“性別”為“男”的記錄，組成新關(guān)系，如圖（a）所示。（2）投影（Projection）投影運(yùn)算就是從一個(gè)關(guān)系中選擇某些特定的屬性（表中的列）重新排列組成一個(gè)新關(guān)系，投影后屬性減少，新關(guān)系可能有一些行具有相同的值，此時(shí)重復(fù)的行將會(huì)被刪除。例如，從學(xué)生信息表中選取“學(xué)號(hào)”“姓名”“院系”屬性，組成新關(guān)系，如圖（b）所示。8.3.3關(guān)系代數(shù)（3）連接（Join）連接運(yùn)算是從兩個(gè)或多個(gè)關(guān)系中選取屬性間滿足一定條件的元組，組成一個(gè)新關(guān)系。例如，將學(xué)生信息表和選課信息表按條件（學(xué)號(hào)相同）進(jìn)行連接，產(chǎn)生一個(gè)新關(guān)系，如圖（c）所示，其中“學(xué)號(hào)1”來(lái)自學(xué)生信息表，“學(xué)號(hào)2”來(lái)自選課信息表?？梢钥闯觯B接運(yùn)算其實(shí)就是從兩個(gè)關(guān)系的笛卡兒積中選取屬性間滿足一定條件的元組。8.3.3關(guān)系代數(shù)8.4

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言SQL

SQL是因?yàn)樗且粋€(gè)綜合的、功能強(qiáng)大又簡(jiǎn)單易學(xué)的語(yǔ)言。其主要特點(diǎn)如下:8.4.1SQL的特點(diǎn)124533.面向集合的操作方式5.語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，易學(xué)易用2.高度非過(guò)程化4.以同一種語(yǔ)法結(jié)構(gòu)提供兩種使用方式1.SQL風(fēng)格統(tǒng)一8.4.1SQL的特點(diǎn)

SQL功能極強(qiáng)，但由于設(shè)計(jì)巧妙，語(yǔ)言十分簡(jiǎn)潔，完成數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)控制的核心功能只用9個(gè)動(dòng)詞，如表所示。SQL語(yǔ)言語(yǔ)法簡(jiǎn)單，接近英語(yǔ)口語(yǔ)，因此容易學(xué)習(xí)和使用。8.4.1SQL的特點(diǎn)以學(xué)生選課數(shù)據(jù)庫(kù)為例來(lái)講解SQL的數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)句。該數(shù)據(jù)庫(kù)包含以下3張表。①學(xué)生信息表：Student(Sno,Sname,Ssex,Sbday,Sdept)其中，Sno表示學(xué)號(hào)，字符型，長(zhǎng)度為4；Sname表示姓名，字符型，長(zhǎng)度為16；Ssex表示性別，字符型，長(zhǎng)度為1；Sbday表示出生日期，日期型；Sdept表示學(xué)院，字符型，長(zhǎng)度為16。②課程信息表：Course(Cno,Cname,Ccredit)其中，Cno表示課程編號(hào)，字符型，長(zhǎng)度為4；Cname表示課程名，字符型，長(zhǎng)度為16；Ccredit表示學(xué)分，字符型，長(zhǎng)度為2③選課信息表：SC(Sno,Cno,Grade)，其中Sno表示學(xué)號(hào)；Cno表示課程號(hào)；Grade表示成績(jī)，短整數(shù)。加下畫(huà)線的屬性表示關(guān)系的主碼。1．定義基本表SQL語(yǔ)言使用CREATETABLE語(yǔ)句定義基本表，語(yǔ)句的一般格式：CREATETABLE<基本表名>(<列名1><數(shù)據(jù)類型1>[列級(jí)完整性約束條件1][,<列名2><數(shù)據(jù)類型2>[列級(jí)完整性約束條件2]]……[,<表級(jí)完整性約束條件>])SQL提供的數(shù)據(jù)類型很

多，常用的數(shù)據(jù)類型如

表所示。8.4.2數(shù)據(jù)定義2．修改基本表隨著應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用需求的變化，

有時(shí)需要修改已建立的基本表，修

改基本表的ALTER語(yǔ)句的格式:3．刪除基本表當(dāng)某個(gè)基本表不再需要時(shí)，可以使用

DROPTABLE語(yǔ)句刪除它。該語(yǔ)句的格

式：8.2.1數(shù)據(jù)模型中的基本概念數(shù)據(jù)操縱就是對(duì)表中的記錄進(jìn)行的操作，包括記錄的插入（INSERT）、更新（UPDATE）和刪除（DELETE）。1．插入元組的一般格式2．更新數(shù)據(jù)（修改數(shù)據(jù)）的一般格式3．刪除數(shù)據(jù)的一般格式8.4.3數(shù)據(jù)操縱數(shù)據(jù)查詢是數(shù)據(jù)庫(kù)的核心操作。SQL提供SELECT語(yǔ)句進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，該語(yǔ)句的格式：說(shuō)明：整個(gè)SELECT語(yǔ)句的作用是根據(jù)WHERE子句的條件表達(dá)式，從FROM子句指定的表中找出滿足條件的元組，再按SELECT子句中的目標(biāo)表達(dá)式選出指定的屬性值形成結(jié)果表。如果有GROUPBY子句，則將結(jié)果按<列名1>的值進(jìn)行分組，該屬性列值相等的元組為一個(gè)組。通常會(huì)在每組中使用聚集函數(shù)。如果GROUPBY子句帶HAVING短語(yǔ)，則只有滿足指定條件的分組才能輸出。如果有ORDERBY子句，則結(jié)果還要按<列名2>的值升序或降序排序。8.4.4數(shù)據(jù)查詢【例8-3】使用SELECT語(yǔ)句從Student、Course和SC表查詢相關(guān)信息。①查詢“張鵬”同學(xué)的基本信息。SELECT*FROMStudentWHERESname=“張鵬”說(shuō)明：這里的“*”表示選擇所有的屬性。②在Student表中查詢所有計(jì)算機(jī)學(xué)院的學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名。SELECTSno,SnameFROMStudentWHERESdept=“計(jì)算機(jī)學(xué)院”③查詢所有姓張的同學(xué)的信息。SELECT*FROMStudentWHERESnameLIKE“張%”說(shuō)明：謂詞LIKE可以用來(lái)進(jìn)行字符串的匹配，也就是用%（百分號(hào)）代表任意長(zhǎng)度的字符串，用_（下畫(huà)線）代表任意一個(gè)字符。例如，“張%”表示姓張的人，“張_”表示姓張且名字只有兩個(gè)字的人。8.4.4數(shù)據(jù)查詢④查詢所有選修了“C01”課程的學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名和成績(jī)。SELECTStudent.Sno,Sname,GradeFROMStudent,SCWHEREStudent.Sno=SC.SnoandCno=‘C01’學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名信息存放在Student表中，而選課信息存放在SC表中，所以需要在兩張表中進(jìn)行查詢。這兩張表之間的聯(lián)系是通過(guò)公共屬性Sno實(shí)現(xiàn)的。由于Sno屬性在兩張表中都存在，為了避免混淆，需要在屬性名前加上表名前綴，即Student.Sno和SC.Sno來(lái)表示。說(shuō)明：WHERE子句中可以包含查詢條件和連接條件。⑤統(tǒng)計(jì)每個(gè)學(xué)院的學(xué)生人數(shù)。SELECTsdept,COUNT(*)FROMstudentGROUPBYsdept說(shuō)明：GROUPBY分組子句將查詢結(jié)果按某一列或多列的值分組，值相等的為一組。例如，在本例中按院系分組，院系值相同的為一組。GROUPBY分組后，SELECT子句中一般只會(huì)出現(xiàn)分組字段和聚集函數(shù)。8.4.4數(shù)據(jù)查詢常見(jiàn)的聚集函數(shù)如表所示注意：WHERE子句中不能用聚集函數(shù)作為條件表達(dá)式。如果分組后還需要按一定條件對(duì)分組進(jìn)行篩選，最終只輸出滿足指定條件的分組，可以使用HAVING短語(yǔ)指定篩選條件。例如，在本例中，需要查找學(xué)院人數(shù)在50以上的學(xué)院及人數(shù)，可以將SQL語(yǔ)句修改為：SELECTsdept,COUNT(*)FROMstudentGROUPBYsdeptHAVINGCOUNT(*)>50先對(duì)Student表中的記錄按sdept分組，然后篩選出記錄數(shù)大于50條的分組，將sdept和COUNT(*)的值輸出。WHERE子句與HAVING短語(yǔ)的區(qū)別在于，WHERE子句作用于表，從中選擇滿足條件的元組；HAVING短語(yǔ)作用于組，從中選擇滿足條件的組。8.4.4數(shù)據(jù)查詢⑥查詢所有考試成績(jī)?yōu)镹ULL的信息。SELECT*FROMSCWHEREGradeISNULL說(shuō)明：如果查詢涉及空值，不能用等號(hào)，要使用ISNULL或ISNOTNULL。⑦查詢選修了C01課程的學(xué)生的學(xué)號(hào)和成績(jī)，并按成績(jī)降序排列。SELECTSno,GradeFROMSCWHERECno=“C01”O(jiān)RDERBYGradeDESC說(shuō)明：ORDERBY子句對(duì)查詢結(jié)果按照一個(gè)或多個(gè)屬性列的升序（ASC）或降序（DESC）排列，默認(rèn)為升序。對(duì)于空值，排序時(shí)顯示的次序由具體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)來(lái)決定。8.4.4數(shù)據(jù)查詢8.5

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是指對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造（設(shè)計(jì)）優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯模式和物理結(jié)構(gòu)并據(jù)此建立數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的應(yīng)用需求，包括信息管理需求和數(shù)據(jù)操作需求。按照結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，考慮數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)全過(guò)程，將關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為6個(gè)階段。

8.5關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)8.6

Python數(shù)據(jù)庫(kù)操作SQLite3數(shù)據(jù)庫(kù)是一款非常小巧輕量級(jí)的嵌入式開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)軟件。由于其方便快捷，從Python2.5開(kāi)始SQLite3就成了Python語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)模塊了，這也是Python中唯一一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)接口類模塊，適合用戶開(kāi)發(fā)小型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，它自然會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的類型進(jìn)行劃分，SQLite3中的數(shù)據(jù)類型如表所示。8.6.1SQLite3數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介

SQLite3數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)了自給自足的、無(wú)服務(wù)

器的、零配置的、事務(wù)性的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，

通常在小型應(yīng)用，或者嵌入式開(kāi)發(fā)中使用較多。Python連接SQLite3數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程如圖所示。1．導(dǎo)入SQLite3模塊

由于Python2.5以后的安裝包已經(jīng)自帶

SQLite3的軟件包，所以用一行語(yǔ)句直接導(dǎo)入

即可，其語(yǔ)法格式:8.6.2Python連接SQLite3數(shù)據(jù)庫(kù)流程2．打開(kāi)（連接）數(shù)據(jù)庫(kù)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)連接使用connect()方法建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)連接對(duì)象，其語(yǔ)法格式:這里的參數(shù)是指定要打開(kāi)的數(shù)據(jù)庫(kù)文件。在Python中，使用SQLite3創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，當(dāng)指定的數(shù)據(jù)庫(kù)文件不存在時(shí)，連接對(duì)象會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)文件；如果數(shù)據(jù)庫(kù)文件已經(jīng)存在，則連接對(duì)象不會(huì)再創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)文件，而是直接打開(kāi)該數(shù)據(jù)庫(kù)文件。例如，conn=sqlite3.connect(“E:\\Test.db”)會(huì)打開(kāi)E盤(pán)下的Test數(shù)據(jù)庫(kù)，如果這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)不存在，則新建一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。connect()方法返回con對(duì)象，就是數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接對(duì)象，它提供了如表8-6所示的連接對(duì)象的方法.8.6.2Python連接SQLite3數(shù)據(jù)庫(kù)流程3．創(chuàng)建游標(biāo)對(duì)象調(diào)用連接對(duì)象的cursor()方法可以得到一個(gè)游標(biāo)對(duì)象?？梢园延螛?biāo)理解為一個(gè)指針。游標(biāo)如圖8-18所示，圖中的指針就是游標(biāo)cursor，假設(shè)右邊的表就是查詢到的結(jié)果，那么可以通過(guò)游標(biāo)掃描SQL查詢并檢查結(jié)果。定義游標(biāo)的語(yǔ)法格式:游標(biāo)對(duì)象有多種方法支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)操作，如表所示。8.6.2Python連接SQLite3數(shù)據(jù)庫(kù)流程4．使用游標(biāo)對(duì)象的execute()方法執(zhí)行SQL命令調(diào)用游標(biāo)對(duì)象的execute()方法執(zhí)行SQL命令，其語(yǔ)法格式：這里的參數(shù)是一個(gè)SQL語(yǔ)句。根據(jù)執(zhí)行的SQL語(yǔ)句類型的不同，可以分為以下兩種情況。（1）數(shù)據(jù)定義和操縱。數(shù)據(jù)定義語(yǔ)句包括新建表、刪除表、修改表結(jié)構(gòu)操作（CREATE、DROP、ALTER），數(shù)據(jù)操