数据库原理教学内容讲稿

《数据库原理》教学内容讲稿数据库的产生1．1963年美国Honeywell公司的IDS（Integrated Data Store）2. 1968年美国IBM公司推出层次模型的IMS数据库系统（1969年形成产品）3．1969年美国CODASYL（Conference On Data System Language，数据库系统语言协会）组织的数据库任务组（DBTG）发表关于网状模型的DBTG报告（1971正式通过）4．1970年，IBM公司的E.F.Codd发表论文提出关系模型。

第一章绪论§ 1．1 数据库系统概述一．基本概念1．数据(Data)描述事物的符号记录称为数据。

例如：声音、图象、文字、图形等。

数据库中以记录为单位，同时加语义。

列如：学生，其记录特征为：XH（学号），XM（姓名），AGE（年龄）信息=数据+处理2．数据库（DataBase，简称DB）数据库是存放数据的仓库，在这个仓库中的数据是按照一定格式存放的。

3．数据库管理系统（DataBase Management System 简称DBMS）（1） DDL数据定义语言，英文全称：Data Definition Language定义数据库中对象的，对象有：基本表，索引、视图，游标、触发器等（2）DML数据操纵语言，英文全称：Data Manipulation Language实现对数据库的操作。

主要有：查询、插入、删除、修改（3）DCL数据控制语言，英文全称：Data Control Languange授权、回收权限命令（4）TCL事务控制语言，英文全称：Transaction ControlLanguage（5）数据库的运行管理（6）数据库的建立和维护4．数据库系统（Data Base System,简称DBS）数据库系统是指在计算机系统引入数据库后的系统。

包括：计算机，数据库，数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员和用户。

二．数据管理技术的产生和发展1．手工阶段计算机产生以前的阶段。

2．人工阶段（1946-1956）硬件：无直接存取设备磁盘，只有卡片、纸带和磁带等顺序存取设备软件：无OS（1）数据不保存（2）应用程序管理数据（3）数据不共享（4）数据不具有独立性…………P1，P2，Pn 为应用程序 ,D1，D2，Dn 应用程序所对应的数据集2．文件系统阶段（1956-1966）硬件：有磁盘、慈鼓等直接存取设备 软件：有OS （1）数据可以 长期保存（2）由文件系统管理数据（3）数据共享性差、冗余度大（4）数据独立性差D1…………P1,P2,Pn为应用程序, f1,f2,fn为文件3．数据库系统（20世纪60年代后期）硬件有大容量磁盘，价格下降；软件价格上升；处理方式要求分布处理和多用户（1）数据结构化数据本身的结构和数据之间的联系称为数据结构化（2）数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据不一致性是指同一数据不同拷贝的值不一样（3）数据独立性高数据物理独立性和数据逻辑独立性（4）数据由DBMS统一管理和控制1）数据的安全性保护2）数据的完整性3）并发控制4）数据库恢复……数据库是长期存储在计算机内有组织的大量的共享的数据集合。

它可以供各种用户共享，具有最小冗余度和较高的数据独立性。

DBMS 在数据库建立、运用和维护时对数据库进行统一控制，以保证数据的完整性、安全性，并在多用户同时使用数据库时进行并发控制，在发生故障后对系统进行恢复。

§ 1．2数据模型一．模型1．概念模型2．数据模型3．三个世界现实世界、概念世界、信息世界二．数据模型的组成要素1．数据结构数据本身结构（数据类型内容、性质有关的对象），数据之间的联系2．数据操作数据操作是指对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则。

检索和更新（插入、删除、修改）两类操作。

3．数据约束条件三．概念模型1．基本概念（1）实体（2）属性（3）码（4）域（5）实体型（6）实体集（7）联系1）1：1联系2）1：N联系3）M：N四．概念模型的表示方法实体型：用矩形框表示，矩形框内写明实体名属性：用椭圆形表示，，并用无向边将其与相应的实体连接起来联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型。

例P19五．最常用的数据模型L121．层次模型 （1）数据结构1）有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点成为根结点 2）根以外的其他结点有且只有一个双亲结点例1（P23） 例2：（2）多对多在层次模型中的表示1）冗余法2）虚拟法（3）层次模型的数据操纵与完整性约束层次模型在进行查询、插入、删除和修改时要满足完整性约束条件。

（4）层次模型的存储结构1）．邻接法数据的邻位存放来体现2）．链接法用指针来反映数据之间的层次联系：子女-兄弟链接法，层次序列链接法）（5）层次模型的优缺点1）优点A 层次数据模型本身比较简单B 实体间联系是固定的，且预先定义好应用系统，采用层次模型来实现，其性能由于关系模型，不低于网状模型C 层次模型提供了良好的完整性支持2）缺点A 不能直接实现多对多联系B 对插入和删除限制比较多C 查询子女结点必须通过双亲结点D 由于结构严密，层次命令趋于程序化2．网状模型（1） 网状模型数据结构1．允许一个以上的结点无双亲 2．一个结点可以有多余一个的双亲L1 L2例1P28（2）网状模型的操纵与完整性约束 （3）网状模型的存储结构单向环形链（4）网状模型的优缺点1）优点A 能够直接描述现实世界B 具有良好的性能，存取效率较高2）缺点A 结构复杂B 其DDL、DML语言复杂，用户不容易使用3．关系模型（1）关系模型数据结构二维表格：基本概念：关系，元组，属性，主码，域，分量，关系模式（2）关系模型的操纵与完整性约束集合操作，用户只需要指出干什么而不必指出怎么干（3）关系模型的存储结构一般一个表对应一个操作系统文件（4）关系模型的优缺点1）优点A 建立在严格的数据概念基础上B 关系模型概念单一C 关系模型的存取路径对用户透明2）缺点存取效率比层次、网状模型低§ 1．3 数据库系统结构一．三级模式1．模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征`描述2．外模式数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征描述3．内模式是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。

二．数据库的二级映象功能与数据独立性1．外模式/模式映象数据的逻辑独立性逻辑数据独立性是指当模式改变时，由数据库管理员对各个外模式/模式的映象作相应改变，可以使外模式保持不变。

应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性2．模式/内模式映象数据的物理独立性物理数据独立性是指当数据库的存储结构改变了，由数据库管理员对模式/内模式映象作相应修改，可以保持模式不变，从而应用程序也不必修改。

保证了数据与程序的物理独立性。

§ 1．4 数据库系统组成一．硬件平台及数据库1．内存2．磁盘3．较高的通道能力二．软件1．DBMS2．支持DBMS运行的操作系统3．具有与数据库接口的高级语言极其编译系统，便于开发应用系统4．以DBMS为核心的应用开发工具5．为特定应用环境开发的数据库应用系统三．人员数据库管理员、系统分析员和数据库设计人员、应用程序员、用户§ 1．5 数据库技术的研究领域一．数据库管理系统软件的研制二．数据库设计三．数据库理论第二章关系数据库关系数据库之父：E.F.CODD§2．1 关系模型概述一．关系数据结构二维表格二．关系操作关系代数、关系演算和SQL三．关系的三类完整性约束实体完整性、参照完整性、用户自定义§2．2 关系数据结构及形式化定义一．关系1．域2．的卡尔积给定的一组域D1，D2，D3，……，DN，这些域中可以有相同的。

D1，D2，……，DN的的卡尔积为：D1×D2×……×DN={（d1,d2,……,dn）,di∈Di,i=1,2,……,n}3．关系D1×D2×……×DN的子集叫做在域D1，D2，……，DN上的关系，表示为：R（D1，D2……，DN），N为关系的目。

4．基本术语侯选码、主码、主属性、非码属性、全码5．基本关系的性质二．关系模式R（U，D，DOM，F）R：关系名称，U：属性名的集合，D：属性组U中所来自的域，DOM为属性向域的影象集合，F为数据依赖三．关系数据库§2．3 关系的完整性一．实体完整性若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值二．参照完整性规则1．外码设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是关系R的码。

如果F与基本关系S的主码KS相对应，则称F是基本关系R的外码，并称基本关系R为参照关系，基本关系S为被参照关系。

关系R和S不一定是不同的关系。

2．规则若属性（或属性组）F是基本关系R的外码，它与基本关系S 的主码KS相对应（基本关系S和R不一定是不同的关系）则对于R中每个元组在F上的值必须为：或者取空值（F的每个属性值均为空值）或者等于S中某个元组的主码值。

三．用户定义的完整性§2．4 关系代数一．传统的集合运算1．并R∪S={t |t∈R∨t∈s}2．差R-S={ t |t∈RΛt ∈S}3．交R∩S= {t |t∈RΛt ∈S}4．广义的卡尔积R×S={tr⌒ts| tr∈RΛts ∈S}5.例R S二．专门的关系运算 1．术语 （1）分量 （2）补集 （3）连接符号 tr ⌒ts （4）象集给定一个关系R （X ，Z ），X 和Z 为属性组，定义当t[X]=x 时，x 在R 中的象集为：Zx={t[Z]|t ∈R,t[X]=x}，它表示R 中属性组X 上值为x 的诸元组在Z 上分量的集合。

2．专门的关系运算 （1）选择δF （R ）={t |t ∈R ΛF （t ）=’真’}F：由逻辑运算符 ，Λ，∨连接各算术表达式组成，算术表达式的基本形式：X1θY1其中θ为比较运算符，它有：>,<，≥，≤，≠，=，X1、Y1可以是属性名，或为常量，或为简单函数。

例：查询年龄大于20的学生δage>20(S)或δ3>20(S)（2）投影∏A（R）={t[A]|t∈R},其中A为R中的属性列例：查询全体学生的学号和姓名（3）连接连接也称θ，它是从两个关系的的卡尔积中选取属性间满足一定条件的元组R ∞ S={ tr⌒ts| tr∈RΛts ∈SΛ tr[A]θts[B]}AθB其中A和B为R和S上度数相等且可比的属性组。