第1章 数据库原理基础知识
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所有域的所有取值的一个组合 不能重复
41
关系的数学定义（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} 则D1，D2，D3的笛卡尔积为：
28
E-R图
E-R图提供了表示实体、属性和联系的 方法：
实体：用矩形表示，矩形框内写明实体名。 属性：用椭圆形表示，椭圆形内写明属性
名。 联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名， 用无向边分别与有关实体连接起来，同时在 无向边旁标上联系类型。
29
E-R图示例
学号
姓名
性别
出生日期
系别
L1
R1
R2
L3 L2
R3
L4 R5
R3
R4
35
关系模型
最重要的一种数据模型。也是目前主要采 用的数据模型 1970年由美国IBM公司San Jose研究室的 研究员E.F.Codd提出
在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结
构是一张二维表，它由行和列组成。
36
学生基本情况表
学号 05002 05013 姓名 王雨 张楠 性别 男 女 系别 电子工程系 人文系
26
实体之间的联系
实体之间的联系可分为三类
班级 1 班级-班长 1 组成 班级 课程 m 选修 n 学生 学生
1
班长
n
1:1联系
1:n联系
Hale Waihona Puke Baidu
m:n联系
27
3．概念模型的表示方法
概念模型的表示方法很多
实体－联系方法(E-R方法)
用E-R图来描述现实世界的概念模型 E-R方法也称为E-R模型
37
关系模型的基本术语
关系：二维表结构 属性：二维表中的列称为属性，Access中被称为 字段(Field)。 域：属性的取值范围称为域。 元组：二维表中的行(记录的值)称为元组， Access中被称为记录（Record）。 主码：表中的某个属性或属性组，能够唯一确定 一个元组。Access中主码被称为主键。 关系模式：是对关系的描述。一般表示为： 关系名（属性1，属性2，…，属性n）
18
2. 外模式
外模式（也称子模式或用户模式）
数据库用户（包括应用程序员和最终用户）使用的
局部数据的逻辑结构和特征的描述 数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据 的逻辑表示。介于模式与应用之间。 外模式通常是模式的子集
一个数据库可以有多个外模式。反映了不同的用户
的应用需求、看待数据的方式、对数据保密的要求
其开发工具）、应用系统、数据库管理员和 用户组成。
4
1.1.2 数据管理的发展历程
什么是数据管理
对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和
维护，是数据处理的中心问题
数据管理技术的发展过程
人工管理阶段(40年代中--50年代中) 文件系统阶段(50年代末--60年代中) 数据库系统阶段(60年代末--现在)
客观存在并可相互区别的事物称为实体。
可以是具体的人、事、物或抽象的概念。
(2) 属性（Attribute）
实体所具有的某一特性称为属性。 一个实体可以由若干个属性来刻画。
(3) 联系（Relationship）
现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的，
我们将它分为实体内部联系和实体之间的联系。实 体内部联系是指组成实体各属性之间的联系。实体 之间的联系是指不同实体集之间的联系。
Access数据库程序设计
计算机系
第1章 数据库原理基础知识
1.1 数据库系统概述 1.2 关系数据库的基本概念 1.3 关系数据库标准语言SQL 1.4 ACCESS概述
2
1.1 数据库系统概述
数据库技术产生于六十年代末，是数据管 理的最新技术，是计算机科学的重要分支 数据库技术是信息系统的核心和基础，它 的出现极大地促进了计算机应用向各行各 业的渗透
9
数据库系统阶段
时期
60年代末以来
产生的背景
应用背景：大规模管理 硬件背景：大容量磁盘 软件背景：有数据库管理系统 处理方式：联机实时处理,分布处理
批处理
10
数据库系统阶段
特点
专门的数据管理软件：DBMS
数据由DBMS统一管理和控制 应用程序通过DBMS访问数据 数据面向现实世界 数据的共享程度高、独立性高
11
1.1.3 数据库系统的特点
数据整体结构化 数据共享性高，冗余度低，易扩 充 数据独立性高 数据由DBMS统一管理和控制
12
数据整体结构化
整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。 数据库中实现的是数据的真正结构化 数据的结构用数据模型描述，无需程序定义 和解释。 把文件系统中简单的记录结构变成了记录和 记录之间的联系所构成的结构化数据，在描 述数据时，不仅要描述数据本身，还要描述 数据之间的联系。 从整体角度来组织数据，数据不在针对某一 应用，而是面向全组织，实现了整体数据的 结构化
3
1.1.1 数据库常用术语
DBMS 的主要功能 ： 数据：是数据库系统研究和处理的对象，本
（1质上讲是描述事物的符号记录，如数字、文 ）数据定义功能：对数据库中数据对象进行定义 （2字、声音等。 ）数据操纵功能：实现对数据库的基本操作，如查 询、插入、删除和修改等。 3数据库：是长期储存在计算机内的、有组织 （ ）数据库的运行管理 的、可共享的数据的集合。 数据库在建立、运用和维护时由数据库管理系统统 一管理、统一控制，以保证数据的安全性、完整性、 数据库管理系统：是位于用户与操作系统之 多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。 间的一层数据管理软件，属于系统软件。 （4）数据库的建立和维护功能 包括数据库初始数据的输入、转换功能。数据库的 数据库系统：指在计算机中引入数据库后的 转储、恢复功能，数据库的重组织功能和性能监视、 系统 。一般由数据库、数据库管理系统（及 分析功能等。这些功能通常由一些实用程序完成。
7
文件系统阶段
时期
50年代末--60年代中
产生的背景
应用需求：科学计算、管理
硬件水平：磁盘、磁鼓
软件水平：有文件系统 处理方式：联机实时处理、批处理
8
文件系统阶段
特点：
数据可长期保存 由文件系统管理数据 应用程序直接存储数据文件 数据共享性差，冗余度大 数据独立性差 数据安全性差
38
关系模型的组成
关系数据结构：关系模型中数据的逻辑结构是 一张二维表。 关系操作：关系操作采用集合操作方式，即操 作的对象和结果都是集合。关系模型中常用的 关系操作包括两类。
查询操作：选择、投影、连接、除、并、交、差 数据更新：增加、删除、修改
关系完整性约束：关系模型中的完整性是指数 据库中数据的正确性和一致性，包括实体完整 性、参照完整性和用户定义的完整性。
同一外模式可以为某一用户的多个应用系统所使用，
但一个应用程序只能使用一个外模式。
19
3．内模式
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
一个数据库只有一个内模式
20
1.1.5 数据库系统的组成
数据库 数据库管理系统（及其开发工具） 应用系统 人员： DBA 、系统分析员、数据库设 计人员、应用程序员和最终用户。
32
Ｒ1
根结点
Ｒ2
兄弟结点
Ｒ3
叶结点
Ｒ4 Ｒ5
兄弟结点
叶结点
叶结点
33
网状模型
用有向图表示实体类型及实体间联系 有向图中的结点是记录类型 箭头表示了从箭尾的记录类型到箭头的记 录类型间的1：n联系 允许一个以上的结点无双亲 一个结点可以有多于一个的双亲
34
Ｒ1 L1
Ｒ2 L2
39
1.2.2 关系的数学定义
关系模型是建立在集合代数基础上的， 下面用集合代数给出二维表的关系定义。 域： 是一组具有相同数据类型的值的集 合。例：整数，大于 0 小于 50 的正整数， {男，女}，实数等等都可以是域。
40
关系的数学定义（续）
笛卡尔积
给定一组域D1，D2，…，Dn，这些域中可以有相同的。 D1，D2，…，Dn的笛卡尔积为： D1×D2×…×Dn ＝｛（d1 ，d2 ，… ， dn ）｜ diDi， i＝ 1， 2，…，n｝
数据的约束条件
的制约和储存规则，用以限定符合数据模型的数据库 状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相 容。
24
2．概念模型
概念模型用于信息世界的建模，是数据库 设计人员进行数据库设计的有利工具，也 是数据库设计人员和用户之间进行交流的 语言。
25
信息世界中的基本概念
(1) 实体（Entity）
模式 模式/内模式映象 内模式
数据库
17
1.模式
模式（也称逻辑模式） 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述 所有用户的公共数据视图，综合了所有用户的 需求 模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层 与数据的物理存储细节和硬件环境无关 与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计 语言无关 一个数据库只有一个模式 模式的定义 数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值 范围等） 数据之间的联系 数据有关的安全性、完整性要求
学生
m
选修
成绩
n
课程
课程号
课程名
学分
教师
上课时间
名额
30
4．常见数据模型
非关系模型
层次模型（Hierarchical Model）
网状模型(Network Model )
关系模型（Relational Model）
31
层次模型
用树型结构表示实体类型及实体间联系 树的结点是记录类型 非根结点有且只有一个双亲结点 有且只有一个结点没有双亲结点 上层记录类型和下层记录类型的联系是1： n联系
13
数据独立性
物理独立性
指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库
中数据是相互独立的。当数据的物理存储改 变了，应用程序不用改变。
逻辑独立性
指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相
互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程 序也可以不变。
14
DBMS对数据的控制功能
数据的安全性（Security）保护
23
1.数据模型的三个基本组成要素
数据结构：对象类型的集合，是对系统静态特性的描述 数据操作：对数据库中各种对象的实例允许执行的操作
及有关的操作规则 数据操作的类型：检索、更新（插入、删除、修改） 数据操作是对系统动态特性的描述
一组完整性规则的集合。 完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有
5
人工管理阶段
时期
40年代中--50年代中
产生的背景
应用需求：科学计算
硬件水平：外存只有卡片、纸带、磁带
没有直接存取存储设备 软件水平：没有操作系统 处理方式：批处理
6
人工管理阶段
特点：
数据不进行保存 没有专门的数据管理软件 数据面向应用 无共享、冗余度极大
使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数
据，保护数据以防止不合法的使用造成的数据 的泄密和破坏。
数据的完整性（Integrity）检查
将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间
满足一定的关系。
15
DBMS对数据的控制功能
并发（Concurrency）控制
对多用户的并发操作加以控制和协调，防止
21
1.2 关系数据库的基本概念
1.2.1 数据模型 1.2.2 关系的数学定义 1.2.3 关系数据库 1.2.4 关系的完整性 1.2.5 关系运算
22
1.2.1 数据模型
在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理
现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现
实世界的模拟 数据模型分成两个不同的层次 概念模型（信息模型）是按用户的观点来对数据 和信息建模。 数据模型：按计算机系统的观点对数据建模。包 括网状模型、层次模型、关系模型等。 数据模型的三个基本组成要素：数据结构、数据操作 和完整性约束。
相互干扰而得到错误的结果。
数据库恢复（Recovery）
将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确
状态。
16
1.1.4 数据库系统的三级模式结构
数据库系统的三级模式结构由外模式、模式 和内模式 组成
应用 A 应用 B 应用 C 应用 D 应用 E
外模式 1
外模式 2
外模式 3 外模式/模式映象
41
关系的数学定义（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} 则D1，D2，D3的笛卡尔积为：
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E-R图
E-R图提供了表示实体、属性和联系的 方法：
实体：用矩形表示，矩形框内写明实体名。 属性：用椭圆形表示，椭圆形内写明属性
名。 联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名， 用无向边分别与有关实体连接起来，同时在 无向边旁标上联系类型。
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E-R图示例
学号
姓名
性别
出生日期
系别
L1
R1
R2
L3 L2
R3
L4 R5
R3
R4
35
关系模型
最重要的一种数据模型。也是目前主要采 用的数据模型 1970年由美国IBM公司San Jose研究室的 研究员E.F.Codd提出
在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结
构是一张二维表，它由行和列组成。
36
学生基本情况表
学号 05002 05013 姓名 王雨 张楠 性别 男 女 系别 电子工程系 人文系
26
实体之间的联系
实体之间的联系可分为三类
班级 1 班级-班长 1 组成 班级 课程 m 选修 n 学生 学生
1
班长
n
1:1联系
1:n联系
Hale Waihona Puke Baidu
m:n联系
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3．概念模型的表示方法
概念模型的表示方法很多
实体－联系方法(E-R方法)
用E-R图来描述现实世界的概念模型 E-R方法也称为E-R模型
37
关系模型的基本术语
关系：二维表结构 属性：二维表中的列称为属性，Access中被称为 字段(Field)。 域：属性的取值范围称为域。 元组：二维表中的行(记录的值)称为元组， Access中被称为记录（Record）。 主码：表中的某个属性或属性组，能够唯一确定 一个元组。Access中主码被称为主键。 关系模式：是对关系的描述。一般表示为： 关系名（属性1，属性2，…，属性n）
18
2. 外模式
外模式（也称子模式或用户模式）
数据库用户（包括应用程序员和最终用户）使用的
局部数据的逻辑结构和特征的描述 数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据 的逻辑表示。介于模式与应用之间。 外模式通常是模式的子集
一个数据库可以有多个外模式。反映了不同的用户
的应用需求、看待数据的方式、对数据保密的要求
其开发工具）、应用系统、数据库管理员和 用户组成。
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1.1.2 数据管理的发展历程
什么是数据管理
对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和
维护，是数据处理的中心问题
数据管理技术的发展过程
人工管理阶段(40年代中--50年代中) 文件系统阶段(50年代末--60年代中) 数据库系统阶段(60年代末--现在)
客观存在并可相互区别的事物称为实体。
可以是具体的人、事、物或抽象的概念。
(2) 属性（Attribute）
实体所具有的某一特性称为属性。 一个实体可以由若干个属性来刻画。
(3) 联系（Relationship）
现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的，
我们将它分为实体内部联系和实体之间的联系。实 体内部联系是指组成实体各属性之间的联系。实体 之间的联系是指不同实体集之间的联系。
Access数据库程序设计
计算机系
第1章 数据库原理基础知识
1.1 数据库系统概述 1.2 关系数据库的基本概念 1.3 关系数据库标准语言SQL 1.4 ACCESS概述
2
1.1 数据库系统概述
数据库技术产生于六十年代末，是数据管 理的最新技术，是计算机科学的重要分支 数据库技术是信息系统的核心和基础，它 的出现极大地促进了计算机应用向各行各 业的渗透
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数据库系统阶段
时期
60年代末以来
产生的背景
应用背景：大规模管理 硬件背景：大容量磁盘 软件背景：有数据库管理系统 处理方式：联机实时处理,分布处理
批处理
10
数据库系统阶段
特点
专门的数据管理软件：DBMS
数据由DBMS统一管理和控制 应用程序通过DBMS访问数据 数据面向现实世界 数据的共享程度高、独立性高
11
1.1.3 数据库系统的特点
数据整体结构化 数据共享性高，冗余度低，易扩 充 数据独立性高 数据由DBMS统一管理和控制
12
数据整体结构化
整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。 数据库中实现的是数据的真正结构化 数据的结构用数据模型描述，无需程序定义 和解释。 把文件系统中简单的记录结构变成了记录和 记录之间的联系所构成的结构化数据，在描 述数据时，不仅要描述数据本身，还要描述 数据之间的联系。 从整体角度来组织数据，数据不在针对某一 应用，而是面向全组织，实现了整体数据的 结构化
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1.1.1 数据库常用术语
DBMS 的主要功能 ： 数据：是数据库系统研究和处理的对象，本
（1质上讲是描述事物的符号记录，如数字、文 ）数据定义功能：对数据库中数据对象进行定义 （2字、声音等。 ）数据操纵功能：实现对数据库的基本操作，如查 询、插入、删除和修改等。 3数据库：是长期储存在计算机内的、有组织 （ ）数据库的运行管理 的、可共享的数据的集合。 数据库在建立、运用和维护时由数据库管理系统统 一管理、统一控制，以保证数据的安全性、完整性、 数据库管理系统：是位于用户与操作系统之 多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。 间的一层数据管理软件，属于系统软件。 （4）数据库的建立和维护功能 包括数据库初始数据的输入、转换功能。数据库的 数据库系统：指在计算机中引入数据库后的 转储、恢复功能，数据库的重组织功能和性能监视、 系统 。一般由数据库、数据库管理系统（及 分析功能等。这些功能通常由一些实用程序完成。
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文件系统阶段
时期
50年代末--60年代中
产生的背景
应用需求：科学计算、管理
硬件水平：磁盘、磁鼓
软件水平：有文件系统 处理方式：联机实时处理、批处理
8
文件系统阶段
特点：
数据可长期保存 由文件系统管理数据 应用程序直接存储数据文件 数据共享性差，冗余度大 数据独立性差 数据安全性差
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关系模型的组成
关系数据结构：关系模型中数据的逻辑结构是 一张二维表。 关系操作：关系操作采用集合操作方式，即操 作的对象和结果都是集合。关系模型中常用的 关系操作包括两类。
查询操作：选择、投影、连接、除、并、交、差 数据更新：增加、删除、修改
关系完整性约束：关系模型中的完整性是指数 据库中数据的正确性和一致性，包括实体完整 性、参照完整性和用户定义的完整性。
同一外模式可以为某一用户的多个应用系统所使用，
但一个应用程序只能使用一个外模式。
19
3．内模式
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
一个数据库只有一个内模式
20
1.1.5 数据库系统的组成
数据库 数据库管理系统（及其开发工具） 应用系统 人员： DBA 、系统分析员、数据库设 计人员、应用程序员和最终用户。
32
Ｒ1
根结点
Ｒ2
兄弟结点
Ｒ3
叶结点
Ｒ4 Ｒ5
兄弟结点
叶结点
叶结点
33
网状模型
用有向图表示实体类型及实体间联系 有向图中的结点是记录类型 箭头表示了从箭尾的记录类型到箭头的记 录类型间的1：n联系 允许一个以上的结点无双亲 一个结点可以有多于一个的双亲
34
Ｒ1 L1
Ｒ2 L2
39
1.2.2 关系的数学定义
关系模型是建立在集合代数基础上的， 下面用集合代数给出二维表的关系定义。 域： 是一组具有相同数据类型的值的集 合。例：整数，大于 0 小于 50 的正整数， {男，女}，实数等等都可以是域。
40
关系的数学定义（续）
笛卡尔积
给定一组域D1，D2，…，Dn，这些域中可以有相同的。 D1，D2，…，Dn的笛卡尔积为： D1×D2×…×Dn ＝｛（d1 ，d2 ，… ， dn ）｜ diDi， i＝ 1， 2，…，n｝
数据的约束条件
的制约和储存规则，用以限定符合数据模型的数据库 状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相 容。
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2．概念模型
概念模型用于信息世界的建模，是数据库 设计人员进行数据库设计的有利工具，也 是数据库设计人员和用户之间进行交流的 语言。
25
信息世界中的基本概念
(1) 实体（Entity）
模式 模式/内模式映象 内模式
数据库
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1.模式
模式（也称逻辑模式） 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述 所有用户的公共数据视图，综合了所有用户的 需求 模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层 与数据的物理存储细节和硬件环境无关 与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计 语言无关 一个数据库只有一个模式 模式的定义 数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值 范围等） 数据之间的联系 数据有关的安全性、完整性要求
学生
m
选修
成绩
n
课程
课程号
课程名
学分
教师
上课时间
名额
30
4．常见数据模型
非关系模型
层次模型（Hierarchical Model）
网状模型(Network Model )
关系模型（Relational Model）
31
层次模型
用树型结构表示实体类型及实体间联系 树的结点是记录类型 非根结点有且只有一个双亲结点 有且只有一个结点没有双亲结点 上层记录类型和下层记录类型的联系是1： n联系
13
数据独立性
物理独立性
指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库
中数据是相互独立的。当数据的物理存储改 变了，应用程序不用改变。
逻辑独立性
指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相
互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程 序也可以不变。
14
DBMS对数据的控制功能
数据的安全性（Security）保护
23
1.数据模型的三个基本组成要素
数据结构：对象类型的集合，是对系统静态特性的描述 数据操作：对数据库中各种对象的实例允许执行的操作
及有关的操作规则 数据操作的类型：检索、更新（插入、删除、修改） 数据操作是对系统动态特性的描述
一组完整性规则的集合。 完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有
5
人工管理阶段
时期
40年代中--50年代中
产生的背景
应用需求：科学计算
硬件水平：外存只有卡片、纸带、磁带
没有直接存取存储设备 软件水平：没有操作系统 处理方式：批处理
6
人工管理阶段
特点：
数据不进行保存 没有专门的数据管理软件 数据面向应用 无共享、冗余度极大
使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数
据，保护数据以防止不合法的使用造成的数据 的泄密和破坏。
数据的完整性（Integrity）检查
将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间
满足一定的关系。
15
DBMS对数据的控制功能
并发（Concurrency）控制
对多用户的并发操作加以控制和协调，防止
21
1.2 关系数据库的基本概念
1.2.1 数据模型 1.2.2 关系的数学定义 1.2.3 关系数据库 1.2.4 关系的完整性 1.2.5 关系运算
22
1.2.1 数据模型
在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理
现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现
实世界的模拟 数据模型分成两个不同的层次 概念模型（信息模型）是按用户的观点来对数据 和信息建模。 数据模型：按计算机系统的观点对数据建模。包 括网状模型、层次模型、关系模型等。 数据模型的三个基本组成要素：数据结构、数据操作 和完整性约束。
相互干扰而得到错误的结果。
数据库恢复（Recovery）
将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确
状态。
16
1.1.4 数据库系统的三级模式结构
数据库系统的三级模式结构由外模式、模式 和内模式 组成
应用 A 应用 B 应用 C 应用 D 应用 E
外模式 1
外模式 2
外模式 3 外模式/模式映象