数据库基本概念

1.3 数据库系统的分级结构
1.三级模式结构 • 外部层
是面向单个用户的层次，是数据库的“外部视图” 。
• 内部层
是最接近物理存储的层次，是数据库的“内部视
图”或“存储视图”。
• 概念层
是数据库的“概念视图”，是数据库中所有信息 的抽象表示。
1.3 数据库系统的分级结构
2.三级模式结构与数据库模式的对应关系
SEX 男 男 女 女 男
BDATE 1986-8-10 1987-6-30 1986-8-20 1988-10-20 1986-5-16
HEIGHT 1.7 1.75 1.62 1.65 1.8
学生登记表（S）
SNO A041 A041 A041 C005 C005 M038 R098 R098
CNO CC112 ME234 MS211 CC112 CS202 ME234 CS202 MS211
数据定义语言（DDL）： 用来建立所需的数据库。 数据操作语言（DML）：用来对数据库进行查询和 数据的组织和存取管理 数据库运行管理 数据库的维护操作。
1.2 数据库系统的组成
应用程序
用户编写的用来对数据库中数据进行处理的程序
用户：
即与数据库系统打交道的人员。通常有3种人员： ①对数据库系统进行日常维护的数据库管理员。 ②用数据操作语言和高级语言编制应用程序的程序员。 ③使用数据库中数据的人员（终端用户）。
数据模型 (续)

由于使用数据库的信息系统是一种计算机软件系 统,而计算机是不可能直接处理现实世界中的事物的. 所以必须通过以下过程来处理数据:

具体事物及其特征
概念化加工
计算机能够存储处理的数据
DB
计算机不可能直接处理 现实世界中的事物
数据模型 (续)
进一步具体说明: 按计算机系统支持的结构, 组织数据(数据模式): 客观对象抽象到数据模式描述的结构
1.数据模型 • 三个领域：
• 现实世界→事物（对象、性质） • 信息世界→实体（对象、属性） 概念模型表示 • 数据世界→数据（记录、字段） 数据模型表示
• 概念模型 反映事物联系的实体。
• 数据模型
描述实体模型的数据。包括实体及实体
间联系的数据结构描述、对数据的操作，以及数据的 完整性约束条件。
1.4 数据模型
• 关系模型
•
定义： 用二维表表示实体集，通过外部关键字
表示实体间联系的数据模型。
• 组成：关系模型通过一系列的关系模式来表述
数据的结构和属性，一般有三个组成部分：
数据结构、数据操作和完整性规则。
•性质
•关系运算
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1.4 数据模型
• 关系模型的性质 • 属性是原子的，不可分解的。
•二维表的记录数随数据的增加而改变，但 其字段数是相对固定的。 •二维表中的每一列均有唯一的字段名 •二维表中不允许出现完全相同的两行二维 表中行的顺序、列的顺序均可以任意交换
是对事实、概念或指令的一种特殊表达形式，可以用 人工的方式或自动化的装置进行通信、翻译转换或者 进行加工处理。
它包括两类：一类是能参与数字运算的数值型数据；
一类是不能参与数字运算的非数值型数据，如文字、 图画、声音、活动图象等。
1.1 数据管理技术的发展
数据处理
是对各种类型的数据进行收集、存储、分类、计算
● 概念结构是分析过程中的一个中间结果,它将现实
世界中的客观对象和对象间的关联,经过识别,选 择,分类等综合分析,形成“概念结构” (用实体-联系工具E-R图表示.) ● 数据模型是直接面向计算机系统（即数据库）中 数的数据结构(包括逻辑结构和存储结构)。 (用数据模型来描述数据结构.)
1.4 数据模型
特点：
具有最小的冗余度 具有数据独立性 可实现数据共享 安全可靠、保密性能好
1.2 数据库系统的组成
数据库管理系统（DataBase Management System） 定义：是操纵和管理数据库的系统软件。Visual FoxPro 属于一种
关系型数据库管理系统。
功能：
第1章数据库系统 基本概念
1.1 数据管理技术的发展
1.2 数据库系统的组成
1.3 数据库系统的分级结构
1.4 数据模型
1.5 Access中表操作 1.6 Access中查询设计 1.7 关系数据库标准语言SQL
•重点和难点 •作业 •实验内容 •章节练习
1.1 数据管理技术的发展
1.数据处理
数据
关系模型 关系模式 关系(二维表) 元组 属性 程序员 文件结构 文件 记录 数据项(字段) 用户 二维表结构 表 行 列
1.4 数据模型
•基本概念：关键字
•超关键字
能唯一确定记录的字段或字段组合
•候选关键字：
能唯一确定记录的最少字段或字段组合 •主关键字：候选关键字中的一个。
•外部关键字
1.4 数据模型
GRADE 92 92.5 90 84.5 82 85 75 70.5
CNO CC112 CS202 EE103 ME234 MS211
CNAME 软件工程 数据库 控制工程 数学分析 人工智能
LHOUR 60 45 60 40 60
SEMESTER 春 秋 春 秋 秋
课程开设表（C）
学生选课成绩表（SC）
、加工、检索与传输的过程。
包括：收集原始数据、编码转换、数据输入、数据
处理、数据输出。
2.发展阶段
人工管理阶段 特点： 数据管理尚无统一的数据管理软件 数据是面向应用程序的 应用程序依赖于数据，不具有数据独立性
1.1 数据管理技术的发展
文件系统阶段
特点
数据以文件形式可以长期存放在存储介质上 程序与数据之间具有相对对立性 数据文件组织多样化
投影 投影
其结果的每个元组仅包 括学号（SNO） 课程 号（CNO） 两个属性
1.4 数据模型
连接
例如:学生登记表（S）和学生选课成绩表（SC）的连接,生 成一个信息更全面的关系.
S
SNO A041 C005 C008 M038 R098 SNAME 周光明 张雷 王宁 李霞霞 钱欣 DEPART 自动控制 计算机 计算机 应用数学 管理工程 SEX 男 男 女 女 男 BDATE HEIGHT 1986-8-10 1.7 1987-6-30 1.75 1986-8-20 1.62 1988-10-20 1.65 1986-5-16 1.8
• 外部关键字：A表、B表有相同的字段，该字段在A表 中的值唯一，则该字段是A表的主关键字，该字段在B 表中的值有重复，则该字段称为B表的外部关键字。
SNO A041 C005 C008 M038 R098
SNAME 周光明 张雷 王宁 李霞霞 钱欣
DEPART 自动控制 计算机 计算机 应用数学 管理工程
1.4 数据模型
如表1-1是一个关系的实例：
表1-1 关系“成绩
学号 991001 991002 991003 课程代号 001 002 003 成绩 89 76 60 备注 考试 考试 补考
表1-1所示的关系，关系模式可表示为： 成绩（学号，课程代号，成绩，备注）
基本术语的对照: 关系模型中的术语来自关系数学,与程序员 和用户的习惯说法是相对应的.
1.4 数据模型
2.概念模型
是按用户的观点对数据建模，它是对现实世界的 第一层抽象，是用户和数据库设计人员之间进行交流
的工具。
• E-R模型的基本概念
• 实体：客观存在的、可以相互区别的事物。 • 联系：实体集之间关系的抽象表示。 • 属性：实体或联系所具有的特征。
1.4 数据模型
•E-R图
•是E-R模型的图形表示。
外部层 （数据库的外模式） 概念层 （数据库的模式） 内部层
（数据库的内模式）
图 1-2 数据库系统三级结构图
1.4 数据模型
数据模型的基本概念 问题的提起:
DB数据:
应用单位所涉及数据的综合， ①反映数据本身的内容， ②反映数据之间的联系。
?
问题: ① 数据如何在DB中用特定结 构表示？ ② 数据以何种方式进行存储和处理的？
对于已选课程的学生而言，结果 关系包含S表原来的信息，并增 加了该学生选修课程号（CNO） 和成绩（GRADE）。
SNO A041 A041 A041 C005 C005 M038 R098 R098 SNAME 周光明 周光明 周光明 张雷 张雷 李霞霞 钱欣 钱欣 DEPART 自动控制 自动控制 自动控制 计算机 计算机 应用数学 管理工程 管理工程 SEX 男 男 男 男 男 女 男 男 DDATE HEIGHT CNO GRADE 1986-8-10 1.7 CC112 92 1986-8-10 1.7 ME234 92.5 1986-8-10 1.7 MS211 90 1987-6-30 1.75 CC112 84.5 1987-6-30 1.75 CS202 82 1988-10-20 1.65 ME234 85 1986-5-16 1.8 CS202 75 1986-5-16 1.8 MS211 70.5
定义： 是以数据库应用为基础的计算机系统。 组成： •数据库DB
•硬件（计算机硬件设备）
•软件（数据库管理系统DBMS 、操作系统、应用程序） •用户（应用程序设计员、终端用户、数据库管理员DBA ）
1.2 数据库系统的组成
数据库（DataBase）
定义：
是以一定的组织形式存放在计算机存储介质上的相互关 联的数据的集合。
1.1 数据管理技术的发展
数据库系统阶段
特点：
采用数据模型表示复杂的数据结构。
有较高的数据独立性。
提供了数据安全性、完整性等控制方面，以及对
数据操作的并发控制、数据的备份与恢复等功能。
为用户提供了方便的用户接口。
1.1 数据管理技术的发展
1.2 数据库系统的组成
•数据库系统 DBS（DataBase System）
逻辑结构为二维表 存储结构为文件
抽象
客观对象
抽象
概念结构 数据模式
事物及联系 （现实世界）
概念模型 （信息世界）
数据模型 （数据世界）
DB
从概念上描述对象和对 象间的关联,经过识别, 选择,分类等综合分析, 形成“概念结构” (用实体-联系工具E-R 图表示.)
（E-R图）
（二维表）
数据模型 (续) 综上可见:
SNO
选择 选择
A041 C005 R098
SNAME DEPART 周光明 自动控制 张雷 钱欣 计算机 管理工程
SEX 男 男 男
BDATE 1986-8-10 1987-6-30 1986-5-16
HEIGHT 1.7 1.75 1.8
1.4 数据模型
投影
例如:需要了解学生选课情况而不关心其成绩时，可对学 生选课成绩表（SC）进行相关的投影操作
在常见的数据库系统中，根据实体集之间 的不同结构，通常把数据模型分为层次模型、网 状模型、关系模型和面向对象模型4种。
国内DBS普遍采用关系 模型(95%以上),课程介绍 关系模型.




层次模型 网状模型 关系模型 面向对象模型
数据模型 (续)
层次模型
数据模型 (续)
网状模型
数据模型 (续)
关系模型
主流关系DBMS产品简介
主流关系DBMS产品简介
Oracle
DB2 Sybase
MS-SQL Server
Access
Visual Foxpro
1.4 数据模型之关系模型
关系与关系模式：
关系： 以二维表结构来表示实体集及其实体间
的联系。一个关系就是一张二维表。 关系模式：是对关系结构的描述，它包括模式名 以及组成该关系的诸属性名。
•例如：在学校的教学管理系统中存在学生 、成绩等实体集。该系统的概念模型表示 如下图
1.4 数据模型
姓名 学号 …… 学号
课程 ……
学生
1
考试
m
成绩
E-R实例
1.4 数据模型
3.数据模型的分类
•层次模型（采用树型结构）
•网络模型（采用无向图型结构）
•关系模型（采用二维表结构）
数据模型 (续)

1.4 数据模型
•关系运算：
•传统的集合运算（并、差、交等）
•专门的关系运算（选择、投影、联接）
•例如:从学生登记表(S)中，选出性别为“男”的学生 元组，组成一个新关系“男学生登记表”
S
SNO A041 C005 C008 M038 R098 SNAME 周光明 张雷 王宁 李霞霞 钱欣 DEPART 自动控制 计算机 计算机 应用数学 管理工程 SEX 男 男 女 女 男 BDATE HEIGHT 1986-8-10 1.7 1987-6-30 1.75 1986-8-20 1.62 1988-10-20 1.65 1986-5-16 1.8
SC
SNO A041 A041 A041 C005 C005 M038 R098 R098 CNO CC112 ME234 MS211 CC112 CS202 ME234 CS202 MS211 GRADE 92 92.5 90 84.5 82 85 75 70.5
SNO A041 A041 A041 C005 C005 M038 R098 R098 CNO CC112 ME234 MS211 CC112 CS202 ME234 CS202 MS211