清华大学数据库原理课件数据库大作业
数据库原理PPT课件
模式
也称为逻辑模式或概念模 式，定义了数据库中所有 数据的逻辑结构和关系。
内模式
也称为物理模式或存储模 式，描述了数据在物理存 储介质上的组织结构和存 储方式。
数据库管理系统
数据定义语言（DDL）
数据控制语言（DCL）
用于定义数据库中的各种对象，如表、 视图、索引等。
用于控制对数据库中数据的访问权限 和安全控制。
数据库原理ppt课件
目录
• 数据库概述 • 数据库系统结构 • 数据库设计 • 关系数据库 • 数据库管理系统实现技术 • 数据库新技术与发展趋势
01 数据库概述
数据库的定义与作用
数据库的定义
数据库是一个长期存储在计算机 内的、有组织的数据集合，它能 为多种应用提供数据服务。
数据库的作用
数据库用于存储、检索、更新和 管理大量数据，支持企业或组织 的运营和决策。
NoSQL数据库具有可伸缩性强、灵活 性高和可靠性好等优点，可以满足大 规模数据处理和实时分析的需求。
03
NoSQL数据库的挑 战
NoSQL数据库面临着数据一致性、查 询效率和标准化等挑战，需要进一步 研究和标准化工作。
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关系数据库标准语言SQL
SQL定义
SQL（Structured Query Language）是用于管理关系数 据库的标准编程语言，它包括数 据查询、数据操作、数据定义等
方面的命令。
SQL的主要功能
SQL的主要功能包括表格的定义 和维护、数据的查询和检索、数 据的插入和更新、数据的删除等。
SQL的特点
数据操纵语言（DML）
用于对数据库中的数据进行查询、插 入、更新和删除等操作。
数据库大作业(全·参考答案)
《数据库原理与应用》综合设计任务书前言《数据库原理与应用》课程的重点知识模块包括：1）数据库设计、2）用SQL实现建库、建表、查询、更新、和创建视图、3）存储过程和触发器设计。
针对这三个应用能力，用一个案例作为背景，布置三次大作业。
在校大学生都能理解“图书管理系统”的应用场合和业务流程。
因此，以图书管理系统作为案例来布置作业，可以降低业务分析难度，让学生将主要精力放在知识消化与技术应用上。
本文档包括四个部分。
第一部分描述系统的需求，第二部分提出E-R模型设计和关系模型设计的任务；第三部分提出在SQL Server中，用SQL语句来建库、建表、查询、更新数据、创建视图的任务；第四部分，根据应用需求、安全需求和数据完整性要求，提出设计存储过程和触发器的任务。
每个任务之前，都给出了完成任务所需要掌握的关键知识点，学生可以在对这些知识点进行复习的基础上完成任务，每个任务是一次大作业。
第一部分案例的需求描述本部分描述“图书管理系统”的需求，学生通过阅读本部分内容，了解系统的功能要求、运行环境，对系统所需的数据有总体认识，作为三次作业的基础。
1.2 需求分析1）功能需求图1-1：功能需求示意图教师信息管理：用于教师基本资料的增删改查。
图书信息管理：用于图书基本信息的增删改查，分类统计图书册数和价值。
借书登记：记录借书时间、所借图书、借书人、办理人。
还书登记：记录还书时间、所还图书、还书人、办理人。
催还：查询借阅逾期的借书信息，给借书人发电子邮件，给借书人的部门打电话。
2）运行环境要求图1-2：运行环境拓扑图系统采用C/S模式，有两台PC和一台服务器，联成一个局域网。
PC上安装图书管理软件的客户端，服务器上安装DBMS，服务器也可由两台PC中的一台来代替。
第二部分作业1——E-R模型与关系模型设计（满分8分）本部分的任务是：在需求分析的基础上，进行E-R图设计，然后将E-R模型转换为关系模型。
任务：1）根据需求描述，绘制E-R图。
《数据库原理》课程大作业
《数据库原理》课程大作业数据库设计课题名称：网上选课系统数据库设计学姓号：名：专业年级：成日绩：期：目录1绪论 (1)2应用系统功能分析 (2)2.1 业务操作流程 (2)2.2 系统功能设计 (2)3 数据库设计 (2)3.1 需求分析 (3)3.2 概念结构设计 (5)3.3 逻辑结构设计 (7)3.4 物理结构设计与实施 (8)4 结束语 (9)4.1 收获和体会 (9)4.2 总结与展望 (10)1 绪论随着科学技术的发展，计算机已经运用到很多方面，网上选课在各个高校已经不可或缺。
信息的自动处理以及网络式的信息交互方式已经被人们广泛应用，使的办公更加的方便快捷和人性化。
网上选课系统种类繁多，只有一个稳定高效的选课系统才能真正的为我们带来方便。
教学计划必需随着社会和科技的不断地而进行修订，使得学校安排学生选课、排课的任务日趋繁琐、复杂。
简化选课难度，提高选课质量势在必行。
目前，各高校已相继建成了覆盖全校的高速校园网，并与Internet 互联，具备了通过网络来管理教学的硬件环境。
传统的人工选课方法在流程上存在很多弊端，全部由人工完成，工作量太大，有时会出现错误。
对学生来说选课不方便信息不灵活，可能会选错或者选课与上课时间有冲突，等都不利于选课的开展。
而且老师对学生的录入，成绩管理发放更不方便。
因此为了进一步提高学生选课管理的效率，保证学院学生选课工作的顺利有序进行，信息化和网络化的推行也是正被广泛应用并被实践证明是目前最有效的途径。
为了方便广大师生，我们需要运用所学自己设计一种网上选课系统数据库软件用来管理好选课信息。
选课系统将使选课管理更加规范，提高信息管理的速度和准确性。
2 应用系统功能分析本系统为三类用户使用：系统管理员，老师和学生。
因此应当具有的功能：可让管理理员对学生信息，老师信息，课程信息，教室信息进行有效的管理，包括增加、删除、查询、修改等基本维护功能。
可让管理员和教师对特定班级进行必修课的设定。
数据库清华版2章关系数据库ppt课件
– n目关系必有n个属性。
关系（续）
6) 码
– 候选码 • 若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元 组，则称该属性组为候选码（Candidate key）。 • 候选码的诸属性称为主属性（Prime attribute）。 • 不包含在任何侯选码中的属性称为非码属性 （Non-key attribute）。 • 在最简单的情况下，候选码只包含一个属性。在 最极端的情况下，关系模式的所有属性组是这个 关系模式的候选码，称为全码（All-key）。
{(d1, d2, … , dn)｜diDi， i＝1, 2, … , n｝
– 所有域的所有取值的一个组合 – 不能重复
笛卡尔积（续)
例 给出三个域： D1=SUPERVISOR ={ 张清玫，刘逸 } D2=SPECIALITY={计算机专业，信息专业} D3=POSTGRADUATE={李勇，刘晨，王敏}
POSTGRADUATE
PG1
PG2
李勇
刘晨
王敏
二、 关系模式
1．什么是关系模式 2．定义关系模式 3. 关系模式与关系
1．什么是关系模式
关系模式（Relation Schema）是型，关系是值 关系模式是对关系的描述 – 元组集合的结构
• 属性构成 • 属性来自的域 • 属性与域之间的映象关系
在上例中，12个元组可列成一张二维表
表 2.1 D1，D2，D3 的笛卡尔积
SUPERVISOR 张清玫 张清玫 张清玫 张清玫 张清玫 张清玫 刘逸 刘逸 刘逸 刘逸 刘逸 刘逸
SPECIALITY 计算机专业 计算机专业 计算机专业 信息专业 信息专业 信息专业 计算机专业 计算机专业 计算机专业 信息专业 信息专业 信息专业
数据库清华版章关系数据库设计理论课件
四、传递函数依赖
定义5.4 在关系模式R(U)中，假如X→Y，Y→Z，
且Y X，Y→X，则称Z传递函数依赖于X。
注: 假如Y→X， 即X←→Y，则Z直接依赖于X。
例: 在关系Std(Sno, Sdept, Mname)中，有： Sno → Sdept，Sdept → Mname，Mname传递 函数依赖于Sno。
五、码
定义5.5 设K为关系模式R<U,F>中旳属性或属性 组合。若KｆU，则K称为R旳一种侯选码 （Candidate Key）。若关系模式R有多种候选 码，则选定其中旳一种做为主码（Primary key）。
码是关系模式中一种主要概念。 – 候选码能够唯一地标别关系旳元组，是关系
模式中一组最主要旳属性。 – 主码又和外部码一起提供了一种表达关系间
处理措施：经过分解关系模式来消除其中不合适 旳数据依赖。
数据依赖对关系模式旳影响（续）
规范化理论正是用来改造关系模式，经 过分解关系模式来消除其中不合适旳数 据依赖，以处理插入异常、删除异常、 更新异常和数据冗余问题。
5.1 数据依赖
5.1.1 关系模式中旳数据依赖 5.1.2 数据依赖对关系模式旳影响 5.1.3 有关概念
第4章 关系数据库设计理论
问题旳提出
– 关系数据库旳基本概念 – 关系模型 – 关系数据库旳原则语言 – 关系数据库逻辑设计
• 针对一种详细问题，应怎样构造一种适合 于它旳数据模式，即应该构造几种关系， 每个关系由哪些属性构成等。
• 数据库逻辑设计旳工具──关系数据库旳 规范化理论
第4章 关系数据库设计理论
了构成关系旳各个元组必须满足旳完 整性约束条件。
三、什么是数据依赖
1. 完整性约束旳体现形式
数据库原理课件
数据库用于存储、检索、更新和管理 大量数据，支持多种应用程序和用户 的需求，是信息系统的重要组成部分 。
数据库的类型与特点
关系型数据库
数据库的特点
关系型数据库使用表格形式存储数据， 通过行和列组织数据，支持复杂的数 据查询和操作。
数据库具有数据结构化、数据共享性 高、冗余度低、数据独立性高等特点， 能够提供高效、安全的数据管理。
02
在这一阶段，需要考虑数据的存储、备份、恢复和优化等方面的问题，并对其 进行规划和设计。
03
物理设计阶段的结果是生成一份物理模型说明书，其中包括对数据库服务器、 存储设备、网络架构等物理结构的详细描述和说明。
06 数据库应用开发
数据库应用开发概述
数据库应用开发的概念
01
数据库应用开发是指利用数据库管理系统（DBMS）和相关工
事务管理器
负责管理数据库事务，确保数 据的完整性和一致性。
数据库
存储和管理数据的物理结构， 包括表、视图、索引等。
用户界面
提供可视化的查询和管理工具， 使用户能够方便地与数据库进 行交互。
系统管理员工具
提供系统管理和维护的工具， 如数据备份、恢复和性能监控 等。
数据库管理系统的运行过程
用户通过用户界面发起数据操作请求， 如查询、插入、更新或删除等。
数据模型是用来描述数据、数据之间的关系以及数据操作 的抽象表示。
关系数据库系统的数据模型包括三个部分：数据结构、数 据操作和完整性约束。数据操作包括查询、插入、更新和删除等操作；完整性约 束则定义了数据的规则和限制。
关系数据库系统的完整性约束
完整性约束是用来保证数据库中数据的准确性和一致性的规则。
随着互联网和大数据技术的发展，NoSQL数据库逐渐兴 起，如MongoDB、Cassandra等。
数据库原理与应用大作业
数据库原理与应用大作业在现代信息化的时代，各大企业的信息系统扮演着重要的角色。
而信息系统的核心便是数据库。
数据库是存储和组织数据的一种工具，是信息系统中最基础且最核心的部分。
本篇文章将从数据库的原理和应用两个方面来探讨数据库的重要性和工作原理。
一、数据库的原理1.1 数据库的定义数据库是一个存储和组织数据的电子化系统，它能够进行数据的管理、检索、更新和删除等操作，并能够对数据进行保护和安全管理。
1.2 数据库的组成数据库主要由数据、数据结构和操作方式三个方面组成。
数据是构成数据库的基础，数据结构则是用来组织和管理数据的结构格式，操作方式包括对数据进行增加、删除、修改、查询等一系列功能。
1.3 数据库的特点数据库有以下几个特点：（1）数据独立性：数据库中的每张表都是相对独立的，它们之间的关系通过外键等机制来建立。
（2）冗余度小：数据库中的数据可能会被多张表引用，如果数据存在冗余，会引起数据的不一致性，因此数据库设计中尽量避免数据冗余。
（3）数据一致性：数据库的所有数据都是相互关联的，因此如果一个数据发生变化，那么与之相关的数据也会发生相应的变化。
1.4 数据库的工作原理数据库的工作原理包括存储管理、查询优化和事务处理三个方面。
（1）存储管理：数据库在存储数据时，通常会将数据分成多个文件，并对这些文件进行管理。
其中，数据文件主要用来存储数据，而控制文件则用来记录数据文件的位置、数据字典信息、事务状态等内容。
（2）查询优化：当用户对数据库进行查询时，数据库需要从数据文件中查找符合用户要求的数据。
为了提高查询的效率，数据库会进行优化，包括索引、缓存和分区等机制。
（3）事务处理：事务是一组有序的数据库操作，通常包括插入、更新、删除等操作。
在事务进行过程中，如果出现了错误，可以通过回滚操作来撤销之前的操作，保证数据库的一致性。
二、数据库的应用2.1 数据库的应用场景数据库广泛应用于各个行业，包括金融、医疗、物流等。
数据库原理及应用PPT课件
实践案例三
总结词
综合性强的案例
详细描述
企业资源计划系统（ERP）的数据库应用是一个综合性强的案例，它涵盖了企业的各个业务领域，如财务、人力 资源、供应链等。这个案例可以帮助学习者理解如何将数据库应用于企业的实际业务中，提高企业的运营效率。
THANKS
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大数据处理
02
需要使用特定的技术和工具来处理大数据，包括分布式计算、
流处理、数据挖掘等技术。
大数据与数据库关系
03
大数据需要数据库来存储和管理，同时数据库技术也在不断发
展以适应大数据处理的需求。
NoSQL数据库
NoSQL定义
NoSQL是指非关系型数据库，它 们不遵循传统的关系型数据库的 规范，而是采用其他数据结构和
系统测试
对开发完成的系统进行测试， 确保各项功能正常运行。
需求分析
明确系统需求，收集和分析用 户需求，确定系统目标和功能。
系统开发
依据系统设计，编写代码实现 各项功能。
系统部署与维护
将系统部署到实际运行环境中， 并进行持续的维护和升级。
数据库应用系统的设计
数据库结构设计
根据系统需求，设计合 理的数据库表结构、字
关系型数据库的特点
关系型数据库的优点
易用性、可靠性和可用性高、可维护 性强等。
数据结构化、数据冗余小、数据独立 性强、数据共享性好等。
数据库设计
数据库设计的基本步骤
需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、数据库实施和 维护。
数据库设计的基本原则
满足用户需求、保持数据一致性、保证数据安全性、优化数 据库性能等。
访问控制
根据用户的角色和权限，限制 其对数据库中不同数据和功能 的访问。
数据库清华版6章数据库设计ppt课件
– 信息要求 – 处理要求 – 完全性与完整性要求
调查与初步分析用户需求（续）
⑷ 对前面调查的结果进行初步分析 – 确定新系统的边界
• 确定哪些功能由计算机完成或将来准备让计算机 完成
• 确定哪些活动由人工完成 由计算机完成的功能就是新系统应该实现的功能。
数据项： 学号 含义说明：唯一标识每个学生 别名： 学生编号 类型： 字符型 长度： 8 取值范围：00000000至99999999 取值含义：前两位标别该学生所在年级，
后六位按顺序编号 与其他数据项的逻辑关系：
处理过程（续）
数据结构 以“学生”为例 “学生”是该系统中的一个核心数据结构：
数据结构： 含义说明：
– 取值范围、与其他数据项的逻辑关系定义了 数据的完整性约束条件
⒉ 数据结构
数据结构反映了数据之间的组合关系。
一个数据结构可以由若干个数据项组成，也可 以由若干个数据结构组成，或由若干个数据项 和数据结构混合组成。
对数据结构的描述 数据结构描述＝｛数据结构名，含义说明，
组成:｛数据项或数据结构｝｝
一、 调查与初步分析用户需求
⑴ 调查组织机构情况 – 部门的组成情况 – 各部门的职责等
调查与初步分析用户需求（续）
⑵ 调查各部门的业务活动情况。调查重点之一。
– 各个部门输入和使用什么数据 – 如何加工处理这些数据 – 输出什么信息 – 输出到什么部门 – 输出结果的格式是什么
调查与初步分析用户需求（续）
新系统的功能必须能够满足用户的信息要求、 处理要求、安全性与完整性要求。
三、需求分析的难点
确定用户最终需求的难点
清华大学数据库原理课件第七章(2)
16
Example of 3NF
R = (J, K, L) Two candidate keys, JK and JL
– R is in 3NF
JK L JK is a superkey L K K is contained in a candidate key
BCNF decomposition has (JL) and (LK) F = {JK L, L K}
– We can show that if none of the dependencies in F
causes a violation of BCNF, then none of the dependencies in F+ will cause a violation of BCNF either
– R1 = (branch-name, branch-city, assets) – R2 = (branch-name, customer-name, loan-number, amount) – R3 = (branch-name, loan-number, amount) – R4 = (customer-name, loan-number)
is trivial (i.e., ) is a superkey for R
3
Example
R = (A, B, C) F = {A B B C} Key = {A} R is not in BCNF Decomposition R1 = (A, B), R2 = (B, C)
19
3NF Decomposition Algorithm
6
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《数据库原理》 软件项目任务书
介绍
数据库技术成熟并不断发展
互联网的不断普及与进步 电子商务、电子政务应用成为热点 在线事务处理（OLTP）十分重要 结合《数据库原理》课介绍的概念、方法与技术 数据库的设计要在实际需求的基础上，平衡规范性和效率 测试模式包括浏览、放购物篮、下订单、查看信息等 这些操作尽量模拟实际情况
ER图和库表设计表格采用统一格式
数据库使用分析
性能测试结果分析
性能测试和压力测试的结果 分析哪些数据库设计（以及对应的SQL语 句）对提高性能有好处 评分时，分析比性能本身更重要 比如“用户购物总金额=所有订单金额之 和” 比赛各组的日志设计和ACID分析全面性
根据日志信息分析事务ACID
需要完成
设计阶段
实现阶段
设计文档
人员组成和分工 概要设计 详细设计
程序和演示 总结文档
人员组成和分工 概要和详细设计 使用分析 体会和收获
分组和检查安排
5~6人一个小组
其中一人担当组长，负责协调 最后得分采用100分制；为了鼓励组内同学的积极性，组长 有正负10分的调整权，同组的调整分数之和不得大于零 检查概要设计和详细设计
11月29日（周六）检查设计
ER设计，库表设计，程序结构设计
每组10分钟的ppt 最终设计情况（上交设计文档），当前工作 每组10分钟的ppt
12月27日（周六）检查实现情况
期末考试之后开始检查
与助教联系程序检查时间 上交总结文档
附件A：ER图示例
班级编号 班级
所属专业系
其他信息
此PPT放在网络学堂 骆科东
106室，lkd99@
106室，panlili@
潘莉莉
班级
属于 学号 年龄
属于
学生 性别
姓名
学生
附件B：库表示例
名称 说明 用于测试 字段名 ID Name Timestamp 主键 ID 外键 Name 索引 IDX_TestTbl_Timestamp 参照表 [TestTbl2].Name 索引组成 Timestamp（B+_Tree） 名称 代号 名称 时间戳 类型 N(5) V2(16) Date 取值范围 0~10000 说明 TestTbl【测试表】
实现一个数字商城
设计测试模式，进行性能测试
间隔时间、混合的比例、用户数
应用场景介绍
日志（交易、结算、物流等等）
身份认证 用户名 ____ 密码 ____ 进入
购物 商品1 „ 商品2 „ 放入购物篮
支付失败
支付成功
用户
用户自助服务 用户信息、购物篮 信息、支付订单信 息、结算单信息
测试ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ例要符合实际情况，比如
测试指标
数据库设计
支付平台数据库需要记录如下信息：
用户 商品 购物篮 支付定单 结算单 日志
概要设计以ER图为主，辅以简明扼要的描述 详细设计包括库表设计和程序结构
一种信息可能需要多个表来实现 根据需要，建立合理的主键、外键、索引等约束条件 平衡规范性和效率 参见网络学堂的项目任务书
用于做性能测试和压力测试 用户登录不成功、购买时缺货等
例外情况的处理
要求
数据库可以使用Oracle、SQL Server、DB2、 MySQL、ASA等通用数据库，不要用Access等桌面 型数据库 商品和用户信息都用随机生成的方式
属性按照需要采用随机生成的数字或者字符串 用户1万，商品100类、1000个品牌、10万件 在线用户300，每个用户在5分钟内进行10次浏览、2次放入 购物篮、1次下订单 性能测试：操作响应时间和承受量的关系 压力测试：规定操作响应时间范围内的极限承受量
用户
商品 购物篮
支付订 单
后台 结算
用户管理 商品管理
结算单
管理员
应用场景介绍（续）
用户采用后付费方式，即用户下定单后，商 城即送货，定期结算 商品应按类组织（大类、品牌） 用户购物前，必须注册/登录 用户可以浏览商品、操作购物篮、下订单， 以及查看购物篮、订单、结算单 模拟客户端