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关系数据库SQL Server
应用教研室 曾哲军
第一单元 数据库基础知识
主要内容：
数据库的基本概念
数据管理技术的发展
数据模型 DBMS的功能和特征 数据库系统体系结构
下一单元
数据库的基本概念
数据（Data）是描述事物的符号记录。
数据库（DB）是长期存储在计算机内、有组织的、 可共享的数据集合。
“值”是型的 一个具体赋值
“型”是指对 某一数据的结 构和属性的说 明
Fra Baidu bibliotek
总之，数据按外模式的描述提供给用户，按内模式的描述存储在磁 盘上，而概念模式提供了连接这两级模式的相对稳定的中间点，并 使得这两级模式的任意一级的改变都不容易受另一级的约束。
以下是三个模式的例子：
外模式
cout<<“Emp#”<<EMPLOYEE_CODE; cout<<“Dept#”<<DEPARTMET_CODE; cout<<“Salary”<<SALARY;
数据库系统体系结构——三级模式之间的两级映像
模式/内模式的映像 该映像存在于概念级和内部级之间，实现了概念模 式到内模式之间的相互转换。
外模式/模式的映像 该映像存在于外部级和概念级之间，实现了外模式 到概念模式之间的相互转换。
应用程序A1 应用程序A2 应用程序A3 应用程序B1 应用程序B2 ……
数据管理技术的发展
人工管理阶段
应用程序1 数据组1 1、数据不保存 2、数据冗余度大 应用程序2 数据组2 3、应用程序管理数据 … … 4、数据面向应用，不具有独立性 应用程序n 数据组n
1、数据可以长期保存 应用程序1 文件1 2、由文件系统管理数据 OS 应用程序2 文件2 3、数据共享性差，冗余度大 … … 4、数据不一致性 应用程序n 文件n 5、文件之间是孤立的，数据联系弱 应用程序1 1、数据结构化 2、数据的共享性高、 冗余度低 DBMS 应用程序2 DB 3、数据对应用程序的独立性高 … 4、数据由DBMS统一管理和控制 应用程序n
数据库管理系统的功能
数据库定义功能 DBMS提供了数据定义语言DDL 数据库操纵功能 DBMS提供了数据操纵语言DML 数据库运行管理 包括数据安全性控制、数据完整性控制、并发控制 和数据库恢复等。 数据库的建立和维护 数据组织、存储和管理 DBMS分类组织、存储和管理各种数据，包括数据字 典、用户数据、存取路径等。
逻辑数据描述指程序员或用户看到的数据形式， 是抽象的概念化数据。
数据模型的分类
数据模型是用来抽象、表示和处理现实世界 中的数据和信息的工具。可划分为两大类：
概念数据模型（也称信息模型）
是按用户的观点来对数据和信息建模，是现实世 界到信息世界的第一层抽象，是用户和数据库设 计人员交流的工具，主要用于数据库设计。
数据的约束条件 是一组完整性规则的集合，它给出 数据及其联系所具有的制约和依赖 规则，以保证数据库中数据的正确、 有效和相容性。
基本数据模型——层次、网状模型
层次模型 采用树型结构表示实体类型及实体之间的联系。 特点：记录之间的联系通过指针实现，比较简单， 查询效率高。 缺点：只能表示1:n联系；应用程序编写较复杂。
数据控制功能
包括数据库的安全性保护、数据的完整性、并发 控制和故障恢复。
数据库系统体系结构——三级模式结构
概念模式（也称模式） 是数据库中全部数据的逻辑结构和特征的描述，它 由若干个概念记录类型组成，只涉及到型的描述， 不涉及具体的值。 外模式（也称用户模式或子模式） 是用户与数据库系统的接口，是应用程序用到的那 部分数据的描述，由若干个外部记录类型组成。 内模式（也称存储模式） 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。
概念模式
EMPLOYEE EMPLOYEE_CODE CHARACTER 6 DEPARTMET_CODE CHARACTER 4 SALARY NUMERIC 5
内模式
STORED EMPLOYEE LENGTH=18 PREFIX TYPE=BYTE(6), OFFSET=0 EMP# TYPE=BYTE(6), OFFSET=6, INDEX EMPX DEPT# TYPE=BYTE(4), OFFSET=12 SALARY TYPE=BYTE(4), OFFSET=16
习题
第一单元习题
数据库管理系统 是位于用户与操作系统之间的一层 （DBMS） 数据管理软件，为用户或应用程序 提供访问数据库的方法。 数据库系统（DBS）广义上看是指采用了数据库技术 的计算机系统，由数据库、硬件、 软件和人员组成。
数据库系统的人员主要有四类， 分别是系统分析员和数据库设计 人员、应用程序员、最终用户、 数据库管理员（DBA）。
文件系统阶段
数据库系统阶段
数据的描述
现实世界 ——存在于人们头脑之外的客观世界
信息世界 ——现实世界在人们头脑中反映
实体、实体集、属性、键（码） 机器世界 ——信息世界的信息在具体机器中的表达 记录、文件、字段、键（记录码）
数据的描述形式——逻辑的和物理的
物理数据描述指数据在存储设备上的存储方式， 是实际存放在存储设备上的数据。
外模式
外部视图A
外部视图B
……
外模式/概念模式映像A
外模式/概念模式映像B
概念模式 由DBA建 立和维护 内模式
概念视图
DBMS
概念模式/内模式映像
数据库（内部视图）
数据库系统两级独立性
数据库系统中数据的独立性是由DBMS的三级 模式中的两级映像功能来保证的，包括数据的物理 独立性和数据的逻辑独立性： 数据的物理独立性 是指当数据库的内模式发生改变时，数据的逻辑结 构不变。物理独立性可以保证当数据的物理结构改 变了，应用程序不用改变，只要修改概念模式/内 模式之间的映像。 数据的逻辑独立性 是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独 立的。数据的逻辑结构发生变化后，用户程序也可 以不修改，只要修改外模式/概念模式之间的映像。
网状模型 采用网络结构表示实体类型及实体之间的联系，其数 据结构是有向图结构，图中的节点是记录类型，箭头 表示记录间的1:n联系。 特点：记录之间的联系通过指针实现，m:n联系容易 实现，能更为直接的描述世界，存取效率高。
缺点：结构复杂，程序员必须熟悉数据库逻辑结构。
基本数据模型——关系模型
关系模型用表格结构表达实体集以及实体集之间的 联系，其最大特色是描述的一致性（即用关系描述 实体本身，也用关系描述实体之间的联系）。 关系模型是由若干个关系模式组成的集合。一个关 系模式相当于一个记录类型，它的实例称为关系。 每个关系实际上是一张表格。 与网状模型、层次模型的区别：使用关键码而不是 指针导航数据。其基本数据结构——表格简单、易 懂，用户只需用简单的查询语句就可以对数据库进 行操作，并不涉及存储结构、访问技术等细节。 优点：概念单一，存储路径对用户是透明的，所以 具有更好的数据独立性和安全保密性，简化了程序 的开发和数据库的建立工作。
——数据字典：存放着对实际数据库各级模式所做的定义，即 存放着数据库体系结构的描述。
数据库管理系统的特征
数据结构化且统一管理 采用复杂的数据模型表示数据结构，数据模型不 仅描述数据本身的特点，还描述数据之间的联系； 数据库中的数据由DBMS统一管理。
有较高的数据独立性
指数据与程序独立，数据的定义与应用程序分离： 由DBMS负责数据的存储，应用程序关心的只是 数据的逻辑结构，而不必了解数据的物理存储。
基本数据模型（也称结构数据模型） 是按计算机系统的观点对数据建模，直接面向数 据库逻辑数据结构，是现实世界数据特征的抽象， 用于DBMS的实现。基本数据模型有层次模型、 网状模型、关系模型。
数据模型的三要素
数据结构 是指对实体类型和实体之间联系的表达 和实现。主要用于描述系统的静态特性。 数据操作 是指对数据库中各种对象的实例允许执行 的操作集合，包括检索和更新（插入、删 除、修改）两大类操作。主要用于描述系 统的动态特性。
应用教研室 曾哲军
第一单元 数据库基础知识
主要内容：
数据库的基本概念
数据管理技术的发展
数据模型 DBMS的功能和特征 数据库系统体系结构
下一单元
数据库的基本概念
数据（Data）是描述事物的符号记录。
数据库（DB）是长期存储在计算机内、有组织的、 可共享的数据集合。
“值”是型的 一个具体赋值
“型”是指对 某一数据的结 构和属性的说 明
Fra Baidu bibliotek
总之，数据按外模式的描述提供给用户，按内模式的描述存储在磁 盘上，而概念模式提供了连接这两级模式的相对稳定的中间点，并 使得这两级模式的任意一级的改变都不容易受另一级的约束。
以下是三个模式的例子：
外模式
cout<<“Emp#”<<EMPLOYEE_CODE; cout<<“Dept#”<<DEPARTMET_CODE; cout<<“Salary”<<SALARY;
数据库系统体系结构——三级模式之间的两级映像
模式/内模式的映像 该映像存在于概念级和内部级之间，实现了概念模 式到内模式之间的相互转换。
外模式/模式的映像 该映像存在于外部级和概念级之间，实现了外模式 到概念模式之间的相互转换。
应用程序A1 应用程序A2 应用程序A3 应用程序B1 应用程序B2 ……
数据管理技术的发展
人工管理阶段
应用程序1 数据组1 1、数据不保存 2、数据冗余度大 应用程序2 数据组2 3、应用程序管理数据 … … 4、数据面向应用，不具有独立性 应用程序n 数据组n
1、数据可以长期保存 应用程序1 文件1 2、由文件系统管理数据 OS 应用程序2 文件2 3、数据共享性差，冗余度大 … … 4、数据不一致性 应用程序n 文件n 5、文件之间是孤立的，数据联系弱 应用程序1 1、数据结构化 2、数据的共享性高、 冗余度低 DBMS 应用程序2 DB 3、数据对应用程序的独立性高 … 4、数据由DBMS统一管理和控制 应用程序n
数据库管理系统的功能
数据库定义功能 DBMS提供了数据定义语言DDL 数据库操纵功能 DBMS提供了数据操纵语言DML 数据库运行管理 包括数据安全性控制、数据完整性控制、并发控制 和数据库恢复等。 数据库的建立和维护 数据组织、存储和管理 DBMS分类组织、存储和管理各种数据，包括数据字 典、用户数据、存取路径等。
逻辑数据描述指程序员或用户看到的数据形式， 是抽象的概念化数据。
数据模型的分类
数据模型是用来抽象、表示和处理现实世界 中的数据和信息的工具。可划分为两大类：
概念数据模型（也称信息模型）
是按用户的观点来对数据和信息建模，是现实世 界到信息世界的第一层抽象，是用户和数据库设 计人员交流的工具，主要用于数据库设计。
数据的约束条件 是一组完整性规则的集合，它给出 数据及其联系所具有的制约和依赖 规则，以保证数据库中数据的正确、 有效和相容性。
基本数据模型——层次、网状模型
层次模型 采用树型结构表示实体类型及实体之间的联系。 特点：记录之间的联系通过指针实现，比较简单， 查询效率高。 缺点：只能表示1:n联系；应用程序编写较复杂。
数据控制功能
包括数据库的安全性保护、数据的完整性、并发 控制和故障恢复。
数据库系统体系结构——三级模式结构
概念模式（也称模式） 是数据库中全部数据的逻辑结构和特征的描述，它 由若干个概念记录类型组成，只涉及到型的描述， 不涉及具体的值。 外模式（也称用户模式或子模式） 是用户与数据库系统的接口，是应用程序用到的那 部分数据的描述，由若干个外部记录类型组成。 内模式（也称存储模式） 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。
概念模式
EMPLOYEE EMPLOYEE_CODE CHARACTER 6 DEPARTMET_CODE CHARACTER 4 SALARY NUMERIC 5
内模式
STORED EMPLOYEE LENGTH=18 PREFIX TYPE=BYTE(6), OFFSET=0 EMP# TYPE=BYTE(6), OFFSET=6, INDEX EMPX DEPT# TYPE=BYTE(4), OFFSET=12 SALARY TYPE=BYTE(4), OFFSET=16
习题
第一单元习题
数据库管理系统 是位于用户与操作系统之间的一层 （DBMS） 数据管理软件，为用户或应用程序 提供访问数据库的方法。 数据库系统（DBS）广义上看是指采用了数据库技术 的计算机系统，由数据库、硬件、 软件和人员组成。
数据库系统的人员主要有四类， 分别是系统分析员和数据库设计 人员、应用程序员、最终用户、 数据库管理员（DBA）。
文件系统阶段
数据库系统阶段
数据的描述
现实世界 ——存在于人们头脑之外的客观世界
信息世界 ——现实世界在人们头脑中反映
实体、实体集、属性、键（码） 机器世界 ——信息世界的信息在具体机器中的表达 记录、文件、字段、键（记录码）
数据的描述形式——逻辑的和物理的
物理数据描述指数据在存储设备上的存储方式， 是实际存放在存储设备上的数据。
外模式
外部视图A
外部视图B
……
外模式/概念模式映像A
外模式/概念模式映像B
概念模式 由DBA建 立和维护 内模式
概念视图
DBMS
概念模式/内模式映像
数据库（内部视图）
数据库系统两级独立性
数据库系统中数据的独立性是由DBMS的三级 模式中的两级映像功能来保证的，包括数据的物理 独立性和数据的逻辑独立性： 数据的物理独立性 是指当数据库的内模式发生改变时，数据的逻辑结 构不变。物理独立性可以保证当数据的物理结构改 变了，应用程序不用改变，只要修改概念模式/内 模式之间的映像。 数据的逻辑独立性 是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独 立的。数据的逻辑结构发生变化后，用户程序也可 以不修改，只要修改外模式/概念模式之间的映像。
网状模型 采用网络结构表示实体类型及实体之间的联系，其数 据结构是有向图结构，图中的节点是记录类型，箭头 表示记录间的1:n联系。 特点：记录之间的联系通过指针实现，m:n联系容易 实现，能更为直接的描述世界，存取效率高。
缺点：结构复杂，程序员必须熟悉数据库逻辑结构。
基本数据模型——关系模型
关系模型用表格结构表达实体集以及实体集之间的 联系，其最大特色是描述的一致性（即用关系描述 实体本身，也用关系描述实体之间的联系）。 关系模型是由若干个关系模式组成的集合。一个关 系模式相当于一个记录类型，它的实例称为关系。 每个关系实际上是一张表格。 与网状模型、层次模型的区别：使用关键码而不是 指针导航数据。其基本数据结构——表格简单、易 懂，用户只需用简单的查询语句就可以对数据库进 行操作，并不涉及存储结构、访问技术等细节。 优点：概念单一，存储路径对用户是透明的，所以 具有更好的数据独立性和安全保密性，简化了程序 的开发和数据库的建立工作。
——数据字典：存放着对实际数据库各级模式所做的定义，即 存放着数据库体系结构的描述。
数据库管理系统的特征
数据结构化且统一管理 采用复杂的数据模型表示数据结构，数据模型不 仅描述数据本身的特点，还描述数据之间的联系； 数据库中的数据由DBMS统一管理。
有较高的数据独立性
指数据与程序独立，数据的定义与应用程序分离： 由DBMS负责数据的存储，应用程序关心的只是 数据的逻辑结构，而不必了解数据的物理存储。
基本数据模型（也称结构数据模型） 是按计算机系统的观点对数据建模，直接面向数 据库逻辑数据结构，是现实世界数据特征的抽象， 用于DBMS的实现。基本数据模型有层次模型、 网状模型、关系模型。
数据模型的三要素
数据结构 是指对实体类型和实体之间联系的表达 和实现。主要用于描述系统的静态特性。 数据操作 是指对数据库中各种对象的实例允许执行 的操作集合，包括检索和更新（插入、删 除、修改）两大类操作。主要用于描述系 统的动态特性。