第一章 数据库基础(清华大学)

实体间的联系：
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一对一联系（1：1） 一对多联系（1：n） 多对多的联系（m：n）
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E-R模型是用E-R图来表示的。 E-R图有如下三个要素。 ①实体：用矩形表示实体，矩形内标注实体名称。 ②属性：用椭圆表示属性，椭圆内标注属性名称。 并用连线与实体连接起来。 ③实体之间的联系：用菱形表示，菱形内注明联 系名称，并用连线将菱形框分别与相关实体相连， 并在连线上注明联系类型。
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（1）实体完整性（Entity Integrity） 实体完整性规则是指若属性A是基本关系R的主属 性，则属性A不能取空值，并且是惟一的。实体 完整性规则规定基本关系的所有主属性都不能取 空值（NULL），而不仅是主码整体不能取空值。 空值就是“不知道”或“无意义”。
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1．2 数据模型
1．数据模型的概念 数据模型是对客观事物及其联系的数据描述，使 概念模型数据化。它描述数据以及数据间的联系， 是现实世界的第二级抽象。 数据模型通常由数据结构、数据操作和数据的约 束条件三部分组成。
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（2）网状模型 现实世界中事物之间的联系更多的是非层次关系 的，用层次模型表示这种关系很不直观，网状模 型克服了这一弊病，可以清晰的表示这种非层次 关系。学生教室课程教师
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1．1 数据库的基本概念及数据库系统
1．数据（Data） 数据是描述客观事物的符号记录，可以是数字、 文字、图形、图像、声音、语言等，经过数字化 后存入计算机。事物可以是可触及的对象（一个 人、一棵树、一个零件等），可以是抽象事件 （一次球赛、一次演出等），也可以是事物之间 的联系（一张借书卡、订货单等）。
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5．数据库系统管理员（Database Administrator，简称DBA） 数据库系统管理员是负责数据库的建立、使用和 维护的专门的人员。用户使用数据库是目的，数 据库管理系统是帮助用户达到这一目的的工具和 手段。
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2．概念模型
数据模型是数据库系统中用于提供停息表示和操作 手段的形式构架。
现实世界：个体 信息世界：概念模型 计算机世界：数据模型
实体：客观存在并且可以相互区别的事物。 实体的属性：描述实体的特性。 实体型：属性的集合表示一种实体的类型。 实体集：同型实体的集合。
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3．关系的完整性 候选键（Candidate Key） 若关系中的某一属性组的值能惟一地标识一个元 组，则称该属性组为 候选键。 主键（Primary Key） 主属性（Primary Attribute） 若一个关系中有多个候选键，则选定一个为主键。 主键的属性称为主属性。 外键（Foreign Key）
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2．关系的性质 关系是一种规范化了的二维表中行的集合。为了使相应的 数据操作简化，在关系模型中对关系进行了限制，因此关 系具有以下六条性质。 （1）列是同质的，即每一列中的分量是同一类型的数据， 来自同一个域。 （2）关系中的任意两个元组不能相同。 （3）关系中不同的列来自不同的域，每一列有不同的属 性名。 （4）关系中列的顺序可以任意互换，不会改变关系的意 义。 （5）行的次序和列的次序一样，也可以任意交换。 （6）关系中每一个分量都必须是不可分的数据项，元组 分量具有原子性。
1．1．2 数据库系统(DBS，Database System)的组成
（1）数据是构成数据库的主体，是数据库系统 的管理对象。 （2）硬件是数据库系统的物力支撑，包括CPU、 内存、外存及I/O设备等。 （3）软件包括系统软件和应用软件。系统软件 包括操作系统和数据库管理系统。数据库管理系 统是数据库系统中最重要的核心软件。应用软件 是在数据库管理系统的支持下由用户根据实际需 求开发的应用程序。 （4）用户包括专业用户、非专业用户和数据管 理员。
（3）域完整性 域完整性是指关系中的列必须满足某种特定的数据类型 或约束。可以强制域完整性限制类型、限制格式或限制值 的范围等。例如限定性别列只能取值“男”或“女”。 （4）用户定义完整性 用户定义的完整性就是用户按照实际的数据库应用系统运 行环境要求，针对某一具体关系数据库的约束条件。例如 某个属性“成绩”的取值范围必须在0～100之间。用户 定义完整性反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语 义要求，保证数据库中的数据取值的合理性。
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学号
姓名 性别 班级 家庭住址 联系电话 注会 北京东城 63956655 注会 北京崇文 67117378 注会 北京丰台 63728912 注会 北京朝阳 67391356 金融 北京怀柔 89356321 金融 北京宣武 62367835
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（2）参照完整性 现实世界中的实体之间往往存在某种联系，在关 系模型中，实体及实体间的联系都是用关系来描 述的。这样就自然存在着关系与关系间的引用。 先来看下面的例子。
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第1章 数据库基础
1．1 数据库的基本概念及数据库系统 1．2 数据模型 1．3 关系数据库基本原理
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教学要求：通过本章学习，读者应掌握以下内容：
数据库的基本概念及数据库系统 数据模型 关系数据库基本原理及关系运算
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2．数据库（Database，简称DB） 数据库是存放数据的仓库，是长期存储在计算机 内的、有组织的、可共享的数据集合。在数据库 中集中存放了一个组织的完整的有价值的数据资 源，如学生成绩、学生档案、公司账目等。它可 以供各种用户共享、具有最小冗余度、较高的数 据独立性和易扩展性。
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1．1．3 数据库系统的特点
1．数据结构化 2．数据的共享性高，冗余度低，易扩充 3．数据独立性高 4．数据由DBMS统一管理和控制 DBMS提供以下几个方面的数据控制功能。 （1）数据库的安全性（security）保护。 （2）数据的完整性检查（integrity）。 （3）并发（concurrency）控制。 （4）数据库恢复（recovery）。
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编号
姓名 名称 学号 班级
m
n
1
n
课目
课程
教师
授课
学生
所属系
姓名
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3．三种主要的数据模型 （1）层次模型 在层次模型中，每个结点表示一个记录类型，记 录（类型）之间的联系用结点之间的连线（有向 边）表示，这种联系是父子之间的一对多的联系。 层次数据库系统只能处理一对多的实体联系。
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（3）差 关系R与关系S的差由属于R而不属于S的所有元 组组成。其结果关系仍为n目关系。记作R-S。 （4）广义笛卡尔积 两个分别为n目和m目的关系R和S的广义笛卡尔 积是一个(n+m)列的元组的集合。元组的前n列 是关系R的一个元组，后m列是关系S的一个元组。 若R有A1个元组，S有A2个元组，则关系R和关 系S的广义笛卡尔积有Al×A2个元组。记作R×S。
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（3）关系模型 关系数据模型是由IBM公司的E.F.Codd于1970 年首次提出，以关系数据模型为基础的数据库管 理系统，称为关系数据库系统(RDBMS)，目前 广泛使用。 关系模型是建立在数学概念上的，与层次模型、 网状模型相比，关系模型是一种最重要的数据模 型。它主要由关系数据结构、关系操作集合、关 系完整性约束三部分组成。实际上，关系模型可 以理解为用二维表格结构来表示实体及实体之间 联系的模型，表格的列表示关系的属性，表格的 行表示关系中的元组。
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2．专门的关系运算 包括选择、投影、连接、除等。 （1）选择 选择是在关系R中选择满足给定条件的诸元组， 这是从行的角度进行的运算。
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选择运算
学号 姓名 性别 女 男 男 男 女 女 班级 注会 注会 注会 注会 金融 金融 家庭住址 北京东城 北京崇文 北京丰台 北京朝阳 北京怀柔 北京宣武 联系电话 63956655 67117378 63728912 67391356 89356321 62367835
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1．3．2 关系运算
1．传统的集合运算 传统的集合运算，包括并、交、差、广义笛卡尔 积四种运算。设关系R和关系S具有相同的目n （即两个关系都具有n个属性），且相应的属性 取自同一个域，则四种运算定义如下： （1）并 关系R与关系S的并由属于R或属于S的元组组成， 其结果关系仍为n目关系。记作R∪S。 （2）交 关系R与关系S的交由既属于R又属于S的元组组 成，其结果关系仍为n目关系。记作R∩S。
99010301 刘中雨 女 99010302 林天力 男 99010303 王 平 男
99010304 章闻天 男 99020201 闻书敏 女 99020202 于小丽 女
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1．3 关系数据库基本原理
1．3．1 关系模型 1．关系模型的基本概念 一个关系对应于一张二维表。这个二维表是指含 有有限个不重复行的二维表。在对E-R模型的抽 象上，每个实体集和联系集在这里都转化为关系 或称二维表，而E-R模型中的属性在这里转化为 二维表的列，也可称为属性，每个属性的名称称 为属性名，也可以称为列名。每个属性的取值范 围称为该属性的域。 关系模型允许定义四类完整性约束：实体完整性、 域完整性、参照完整性和用户定义的完整性。
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清华大学出版社 李岩等
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课程要求
成绩
系统设计
50％，平时30%(报告、作业、出勤等),上 机考试20%
考勤
点名

不允许迟到、早退 无故旷课3次取消期末成绩
作业

统一使用实验报告,每次上机必须完成实验报告
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3．数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS） 数据库管理系统指位于用户与操作系统之间的一 层数据管理系统软件。数据库在建立、运行和维 护时由数据库管理系统统一管理、统一控制。数 据库管理系统是一组计算机程序，使用户能方便 地定义数据和操纵数据，并能够保证数据的安全 性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故 障后的系统恢复。
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4．数据库系统（Database System，简称DBS） 数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的 系统构成，一般由数据、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构 成。
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