第1讲 数据库技术基础——准备知识
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● 关系模型（Relational Model)
● 面向对象模型（Object Oriented Model）
关系模型的优点：
● 建立在严格的数学概念基础上 ● 概念单一 ● 存取路径对用户透明
1．层次模型
层次模型（Hierarchical Model）是一种以记录 某一事物的类型为根节点的有向树。
功能：
数据定义—数据定义语言(Data DefinitionLanguage，DDL) 数据操纵—数据操纵语言(Data Manipulation Language，DML) 数据库的运行与管理
数据库系统
概念
数据库系统(DataBase System，简称DBS)： 计算机系统中引入数据库技术后的系统。
关系型数据库和结构化查询语言
高级阶段——新一代数据库
“关系-对象”型数据库
时下流行的数据库
Oracle
Oracle公司的产品 “关系-对象”型数据库 产品免费、服务收费
SQL Server
针对不同用户群体的五个特殊的版本 易用性好
DB2
IBM公司的产品 支持多操作系统、多种类型的硬件和设备
（2）属性（Attribute）和值域（Domain）： 在二维表中的列称为属性，列值称为属性值，属性值的 取值范围称为值域
（3）关系模式（Relational Schema）： 在二维表格中行的定义（记录的型）
关系模型的基本术语
（4）元组（Tuple）与关系： 二维表格中的行称为元组，元组的集合称为关系 （5）关键字（Key）或码： 能够用来唯一标识元组的属性（或属性组合）称为关键 字或码。 （6）候选关键字或候选码（Candidate Key）： 如果在一个关系中，存在着多个属性（或属性组合）都 能用来唯一标识该关系的元组，这些属性或属性的组合都称为 该关系的候选关键字或候选码。 主关键字或主码（Primary Key）
任务设计：
知识要求：
数据管理技术的产生和发展。 数据库系统概述。 数据库三级模式结构的重要概念。 DBMS的主要功能。 数据模型概述。 数据库概念设计。
为何要学习数据库？
响应和提供数据 操作和查询
数据库
应用程序 数据库服务器
数据库能够做什么？
数据库
作用： 存储数据、检索数据、生成新的数据 要求： 统一、安全、性能等
第一讲 数据库技术基础——准备知识
1.1 数据库基础知识 1.2 关系数据库 1.3 数据库设计
能力目标：
wenku.baidu.com
认识数据库系统的组成和C/S、B/S结构。 认识各种数据库管理系统、开发工具及其特点。 明确与数据库技术相关的职业技术岗位。 能够根据项目需求分析报告进行数据库的概念模型设计。 通过项目需求分析，培养与客户沟通的能力。 阅读管理信息系统的项目需求分析报告。 根据项目需求分析建立概念（E-R）数据模型。
模式/内模式映像
数据的物理独立性和逻辑独立性
1.2 关系数据库
1.2.1 关系模型
1970年由美国IBM公司San Jose研究室的研究员E.F. Codd 首次提出了数据库系统的关系模型 1981年ACM图灵奖
组成：数据结构、关系操作、关系的完整性
关系模型的基本术语
（1）关系模型（Relational Model）： 用二维表格结构来表示实体及实体间联系的模型
1.1.2 数据管理技术的发展
人工管理阶段 应用背景 科学计算 无直接存取存储设 备 没有操作系统 批处理 用户(程序员) 某一应用程序 无共享，冗余度极 大 不独立，完全依赖 于程序 无结构 应用程序自己控制 文件系统阶段 科学计算、管理 磁盘、磁鼓 有文件系统 联机实时处理、批处 理 文件系统 某一应用 共享性差，冗余度大 独立性差 记录内有结构、整体 无结构 应用程序自己控制 数据库系统阶段 大规模管理 大容量磁盘 有数据库管理系统 联机实时处理、分布处 理、批处理 数据库管理系统 现实世界 共享性高，冗余度小 具有高度的物理独立性 和一定的逻辑独立性 整体结构化，用数据模 型描述 由DBMS提供数据安全 性、完整性、并发控制 和恢复能力
应用程序
作用： 响应操作并显示结果、向数据库请求数据 要求： 美观、操作简单方便
存储数据的方法
第一种方法：用大脑来记住数据
第二种方法：写在纸上 第三种方法：写在计算机的内存中 第四种方法：写成磁盘文件
……
存储大量数据，方便检索和访问 保持数据信息的一致、完整 共享和安全 通过组合分析，产生新的有用信息
概念模型的表示方法
实体-联系方法（Entity-Relationship）: 该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型 实体型：用矩形表示，矩形框内写实体名 属性：用椭圆形表示，框内写属性名，用无向边将属性 与实体连起来 联系：用菱形表示，框内写联系名，用无向边与有关实 体连接起来，同时在无向边上注明联系类型。联系的属性 也要用无向边与联系连接起来。
关系模型的基本术语
（7）主关键字或主码（Primary Key）主属性（Prime Attribute）： 包含在任何一个候选码中的属性
（8）非主属性或非关键字属性（Non Prime Attribute）： 关系中不能组成关键字的属性
SQLserver2008数据库应用 与开发教程
教材
SQL Server 2008数据库技术实用教程，清华大学出版 社，高云主编 SQL Server 2008数据库应用与开发教程，清华大学出 版社，卫琳主编 数据库应用技术（ SQL Server 2005 ），中国铁道出 版社，申时凯 李海雁主编 数据库应用技术（ SQL Server 2005 ），人民邮电出 版社，周慧主编
优点： 不同层次之间的关联性直接而且简单。 缺点： 由于数据纵向发展，横向关系难以建立，数据可能会重 复出现，造成管理维护的不便。
2．网状模型
网状模型是层次模型的扩展，表示多个从属关系的层 次结构，呈现一种交叉关系的网状结构。
特点：可以有多个根记录，一个子记录可以有多个父记录。 可以表示横向复杂的联系。
Information
数据
人：
（李四，男，1988，2008，计算机系） （李四，男，1988，180，75，80，120）
数据管理
数据的处理是指对各种数据进行收集、存储、加工和传 播的一系列活动的集合。而数据管理是指对数据进行分类、 组织、编码、存储、检索和维护等操作。它是数据处理的中 心问题。
信息世界的基本概念
（1）实体（Entity）： 客观存在并且可以相互区别的事物
现实世界中客观存在的、可以被描述事物都是“实体”
信息世界的基本概念
（2）属性（Attribute）： 实体所具有的某一特性称为实体的属性
（3）关键字（Key）： 唯一标识实体的属性集称为关键字。码
（4）域（Domain）： 属性的取值范围称为该属性的域
数据库的三级模式两级映像结构
应用1 应用2
外模式A
由 数 据 库 管 理 员 建 立 和 维 护
外模式/模式映像
应用3
应用4
外模式B
应用5
外模式/模式映像
模式
模式/内模式映像
数据库 管理系统
内模式
数据库
操作 系统
数据库的二级映像功能与数据独立性
两级映像：
外模式/模式映像
存在外模式与模式之间的某种对应关系 全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系
参考书
授课环节
教学：36学时 实验：36学时 课设：8学时 考核：平时10%，实验20%，期末考试70%
答疑 邮箱：wmbyy@163.com
要求
掌握数据库的基本理论 熟练操纵SQL Server数据库 了解相关的数据库开发工具 能够开发出一个小型的基于SQL Server的信息管理系统
优点：
很容易反映实体之间的关联，同时还避免了数据的重 复性；
缺点：
关联错综复杂，当数据库逐渐增多时，将很难对结构 中的关联性进行维护，尤其是数据库越来越大时。
3．关系模型
目前关系模型是最重要的一种数据模型。关系数据系统采 用关系模型为数据的组织方式，SQLServer 2005数据库就是 基于关系模型建立的。 关系模型具有如下优点： 关系模型建立在严格的数学概念基础上。关系模型的概念 单一，无论实体还是实体之间的联系都用关系表示，对数据的 检索结果也是关系。关系模型的存取路径对用户透明。
背 硬件背景
景 软件背景 处理方式 数据的管理者 数据面向的对 特 象 数据的共享程 度 数据的独立性 点 数据的结构化 数据控制能力
数据管理三阶段的比较
数据库的发展史
萌芽阶段——文件系统
使用磁盘文件来存储数据
初级阶段——第一代数据库
出现了网状模型、层次模型的数据库
中级阶段——第二代数据库
信息世界的基本概念
（5）实体型（Entity Type）： 具有相同属性的实体称为同型实体，用实体名及其 属性名的集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。 职工（职工编号，姓名，性别，职称，学历，工作时间）
（6）实体集（Entity Set）： 同型实体的集合称为实体集
信息世界的基本概念
（7）联系（Relationship）： 实体型内部各属性之间的联系以及实体型之间的联 系. 一对一联系（1 : 1） 一对多联系（1 : m） 多对多联系（m : n）
P
Word Excel PowerPoint FrontPage Photoshop C，VB.NET Access，VFP
I
文档（.doc） 工作簿（.xls） 文稿（.ppt) 网页（.html) 图片（.bmp) 数字、文字 查询结果或报表
数字、文字 数据库文件
SQL Server
Data
Processing
模型是现实世界特征的模拟和抽象。 数据模型(Data Model) 是现实世界数据特征的抽象，是对现 实世界的模拟。
数据模型应满足三方面的要求:
能比较真实地模拟现实世界 容易为人所理解 便于在计算机世界实现
数据模型可以分为两类： 概念模型—按用户的观点来对数据和信息进行抽 象 结构数据模型—按计算机系统的观点对数据建模
组成：
数据库 数据库管理系统（开发工具） 应用系统 数据库管理员 (DataBase Administrator，DBA) 用户
数据库系统构成
用户 用户 应用系统 用户
应用开发工具
数据库管理系统 数据库管理员
操作系统
数据库
数据库在计算机系统中的地位
1.1.4 数据模型
概念
1.1.3 数据库、数据库管理系统、 数据库系统
数据库(DataBase，简称DB) ： 长期存放在计算机内的、有组织的、可共享的数据集 合。
特点
数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储 较小的冗余度 较高的数据独立性和易扩充性 为各种用户共享
数据库管理系统
概念
数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储数据库管理系统 (DataBase Management System，简称DBMS) 位于用户与操作系统之间的数据管理软件，是帮助用户创建、维护和 使用数据库的软件系统。
1.1 数据库基础知识 1.1.1 信息、数据与数据管理
数据(Data)： 是信息的载体；是描述事物的符号记录，信息是数据的内 容。 符号：数字、文字、图形、声音、语音等
在计算机中，为了处理现实世界中的事物，可以抽象出 人们感兴趣的事物特征，组成一个记录来描述该事物。
D
文字、数字、图形、 图像、声音等
1.1.5 数据库系统的体系结构
数据库的三级模式两级映像结构
模式（Schema）： 也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构 和特征的描述 外模式（External Schema）： 又称子模式或用户模式， 是模式的子集，是数据 的局部逻辑结构，也是数据库用户看到的数据视图 内模式（Internal Schema）： 也称存储模式，是数据在数据库中的内部表示， 即数据的物理结构和存储方式描述
E-R图举例：
教材名 教材编号 出版社 课程号 课程成绩 姓名 学号 性别
课程名
1 m n
教材 主编 单价
1
选用
课程
选课
学生 班级
学分 学时数 课程性质
出生年月
入学时间
学生选课管理E-R图
常见的数据模型
● 层次模型（Hierarchical Model）
● 网状模型（Network Model）
● 面向对象模型（Object Oriented Model）
关系模型的优点：
● 建立在严格的数学概念基础上 ● 概念单一 ● 存取路径对用户透明
1．层次模型
层次模型（Hierarchical Model）是一种以记录 某一事物的类型为根节点的有向树。
功能：
数据定义—数据定义语言(Data DefinitionLanguage，DDL) 数据操纵—数据操纵语言(Data Manipulation Language，DML) 数据库的运行与管理
数据库系统
概念
数据库系统(DataBase System，简称DBS)： 计算机系统中引入数据库技术后的系统。
关系型数据库和结构化查询语言
高级阶段——新一代数据库
“关系-对象”型数据库
时下流行的数据库
Oracle
Oracle公司的产品 “关系-对象”型数据库 产品免费、服务收费
SQL Server
针对不同用户群体的五个特殊的版本 易用性好
DB2
IBM公司的产品 支持多操作系统、多种类型的硬件和设备
（2）属性（Attribute）和值域（Domain）： 在二维表中的列称为属性，列值称为属性值，属性值的 取值范围称为值域
（3）关系模式（Relational Schema）： 在二维表格中行的定义（记录的型）
关系模型的基本术语
（4）元组（Tuple）与关系： 二维表格中的行称为元组，元组的集合称为关系 （5）关键字（Key）或码： 能够用来唯一标识元组的属性（或属性组合）称为关键 字或码。 （6）候选关键字或候选码（Candidate Key）： 如果在一个关系中，存在着多个属性（或属性组合）都 能用来唯一标识该关系的元组，这些属性或属性的组合都称为 该关系的候选关键字或候选码。 主关键字或主码（Primary Key）
任务设计：
知识要求：
数据管理技术的产生和发展。 数据库系统概述。 数据库三级模式结构的重要概念。 DBMS的主要功能。 数据模型概述。 数据库概念设计。
为何要学习数据库？
响应和提供数据 操作和查询
数据库
应用程序 数据库服务器
数据库能够做什么？
数据库
作用： 存储数据、检索数据、生成新的数据 要求： 统一、安全、性能等
第一讲 数据库技术基础——准备知识
1.1 数据库基础知识 1.2 关系数据库 1.3 数据库设计
能力目标：
wenku.baidu.com
认识数据库系统的组成和C/S、B/S结构。 认识各种数据库管理系统、开发工具及其特点。 明确与数据库技术相关的职业技术岗位。 能够根据项目需求分析报告进行数据库的概念模型设计。 通过项目需求分析，培养与客户沟通的能力。 阅读管理信息系统的项目需求分析报告。 根据项目需求分析建立概念（E-R）数据模型。
模式/内模式映像
数据的物理独立性和逻辑独立性
1.2 关系数据库
1.2.1 关系模型
1970年由美国IBM公司San Jose研究室的研究员E.F. Codd 首次提出了数据库系统的关系模型 1981年ACM图灵奖
组成：数据结构、关系操作、关系的完整性
关系模型的基本术语
（1）关系模型（Relational Model）： 用二维表格结构来表示实体及实体间联系的模型
1.1.2 数据管理技术的发展
人工管理阶段 应用背景 科学计算 无直接存取存储设 备 没有操作系统 批处理 用户(程序员) 某一应用程序 无共享，冗余度极 大 不独立，完全依赖 于程序 无结构 应用程序自己控制 文件系统阶段 科学计算、管理 磁盘、磁鼓 有文件系统 联机实时处理、批处 理 文件系统 某一应用 共享性差，冗余度大 独立性差 记录内有结构、整体 无结构 应用程序自己控制 数据库系统阶段 大规模管理 大容量磁盘 有数据库管理系统 联机实时处理、分布处 理、批处理 数据库管理系统 现实世界 共享性高，冗余度小 具有高度的物理独立性 和一定的逻辑独立性 整体结构化，用数据模 型描述 由DBMS提供数据安全 性、完整性、并发控制 和恢复能力
应用程序
作用： 响应操作并显示结果、向数据库请求数据 要求： 美观、操作简单方便
存储数据的方法
第一种方法：用大脑来记住数据
第二种方法：写在纸上 第三种方法：写在计算机的内存中 第四种方法：写成磁盘文件
……
存储大量数据，方便检索和访问 保持数据信息的一致、完整 共享和安全 通过组合分析，产生新的有用信息
概念模型的表示方法
实体-联系方法（Entity-Relationship）: 该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型 实体型：用矩形表示，矩形框内写实体名 属性：用椭圆形表示，框内写属性名，用无向边将属性 与实体连起来 联系：用菱形表示，框内写联系名，用无向边与有关实 体连接起来，同时在无向边上注明联系类型。联系的属性 也要用无向边与联系连接起来。
关系模型的基本术语
（7）主关键字或主码（Primary Key）主属性（Prime Attribute）： 包含在任何一个候选码中的属性
（8）非主属性或非关键字属性（Non Prime Attribute）： 关系中不能组成关键字的属性
SQLserver2008数据库应用 与开发教程
教材
SQL Server 2008数据库技术实用教程，清华大学出版 社，高云主编 SQL Server 2008数据库应用与开发教程，清华大学出 版社，卫琳主编 数据库应用技术（ SQL Server 2005 ），中国铁道出 版社，申时凯 李海雁主编 数据库应用技术（ SQL Server 2005 ），人民邮电出 版社，周慧主编
优点： 不同层次之间的关联性直接而且简单。 缺点： 由于数据纵向发展，横向关系难以建立，数据可能会重 复出现，造成管理维护的不便。
2．网状模型
网状模型是层次模型的扩展，表示多个从属关系的层 次结构，呈现一种交叉关系的网状结构。
特点：可以有多个根记录，一个子记录可以有多个父记录。 可以表示横向复杂的联系。
Information
数据
人：
（李四，男，1988，2008，计算机系） （李四，男，1988，180，75，80，120）
数据管理
数据的处理是指对各种数据进行收集、存储、加工和传 播的一系列活动的集合。而数据管理是指对数据进行分类、 组织、编码、存储、检索和维护等操作。它是数据处理的中 心问题。
信息世界的基本概念
（1）实体（Entity）： 客观存在并且可以相互区别的事物
现实世界中客观存在的、可以被描述事物都是“实体”
信息世界的基本概念
（2）属性（Attribute）： 实体所具有的某一特性称为实体的属性
（3）关键字（Key）： 唯一标识实体的属性集称为关键字。码
（4）域（Domain）： 属性的取值范围称为该属性的域
数据库的三级模式两级映像结构
应用1 应用2
外模式A
由 数 据 库 管 理 员 建 立 和 维 护
外模式/模式映像
应用3
应用4
外模式B
应用5
外模式/模式映像
模式
模式/内模式映像
数据库 管理系统
内模式
数据库
操作 系统
数据库的二级映像功能与数据独立性
两级映像：
外模式/模式映像
存在外模式与模式之间的某种对应关系 全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系
参考书
授课环节
教学：36学时 实验：36学时 课设：8学时 考核：平时10%，实验20%，期末考试70%
答疑 邮箱：wmbyy@163.com
要求
掌握数据库的基本理论 熟练操纵SQL Server数据库 了解相关的数据库开发工具 能够开发出一个小型的基于SQL Server的信息管理系统
优点：
很容易反映实体之间的关联，同时还避免了数据的重 复性；
缺点：
关联错综复杂，当数据库逐渐增多时，将很难对结构 中的关联性进行维护，尤其是数据库越来越大时。
3．关系模型
目前关系模型是最重要的一种数据模型。关系数据系统采 用关系模型为数据的组织方式，SQLServer 2005数据库就是 基于关系模型建立的。 关系模型具有如下优点： 关系模型建立在严格的数学概念基础上。关系模型的概念 单一，无论实体还是实体之间的联系都用关系表示，对数据的 检索结果也是关系。关系模型的存取路径对用户透明。
背 硬件背景
景 软件背景 处理方式 数据的管理者 数据面向的对 特 象 数据的共享程 度 数据的独立性 点 数据的结构化 数据控制能力
数据管理三阶段的比较
数据库的发展史
萌芽阶段——文件系统
使用磁盘文件来存储数据
初级阶段——第一代数据库
出现了网状模型、层次模型的数据库
中级阶段——第二代数据库
信息世界的基本概念
（5）实体型（Entity Type）： 具有相同属性的实体称为同型实体，用实体名及其 属性名的集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。 职工（职工编号，姓名，性别，职称，学历，工作时间）
（6）实体集（Entity Set）： 同型实体的集合称为实体集
信息世界的基本概念
（7）联系（Relationship）： 实体型内部各属性之间的联系以及实体型之间的联 系. 一对一联系（1 : 1） 一对多联系（1 : m） 多对多联系（m : n）
P
Word Excel PowerPoint FrontPage Photoshop C，VB.NET Access，VFP
I
文档（.doc） 工作簿（.xls） 文稿（.ppt) 网页（.html) 图片（.bmp) 数字、文字 查询结果或报表
数字、文字 数据库文件
SQL Server
Data
Processing
模型是现实世界特征的模拟和抽象。 数据模型(Data Model) 是现实世界数据特征的抽象，是对现 实世界的模拟。
数据模型应满足三方面的要求:
能比较真实地模拟现实世界 容易为人所理解 便于在计算机世界实现
数据模型可以分为两类： 概念模型—按用户的观点来对数据和信息进行抽 象 结构数据模型—按计算机系统的观点对数据建模
组成：
数据库 数据库管理系统（开发工具） 应用系统 数据库管理员 (DataBase Administrator，DBA) 用户
数据库系统构成
用户 用户 应用系统 用户
应用开发工具
数据库管理系统 数据库管理员
操作系统
数据库
数据库在计算机系统中的地位
1.1.4 数据模型
概念
1.1.3 数据库、数据库管理系统、 数据库系统
数据库(DataBase，简称DB) ： 长期存放在计算机内的、有组织的、可共享的数据集 合。
特点
数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储 较小的冗余度 较高的数据独立性和易扩充性 为各种用户共享
数据库管理系统
概念
数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储数据库管理系统 (DataBase Management System，简称DBMS) 位于用户与操作系统之间的数据管理软件，是帮助用户创建、维护和 使用数据库的软件系统。
1.1 数据库基础知识 1.1.1 信息、数据与数据管理
数据(Data)： 是信息的载体；是描述事物的符号记录，信息是数据的内 容。 符号：数字、文字、图形、声音、语音等
在计算机中，为了处理现实世界中的事物，可以抽象出 人们感兴趣的事物特征，组成一个记录来描述该事物。
D
文字、数字、图形、 图像、声音等
1.1.5 数据库系统的体系结构
数据库的三级模式两级映像结构
模式（Schema）： 也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构 和特征的描述 外模式（External Schema）： 又称子模式或用户模式， 是模式的子集，是数据 的局部逻辑结构，也是数据库用户看到的数据视图 内模式（Internal Schema）： 也称存储模式，是数据在数据库中的内部表示， 即数据的物理结构和存储方式描述
E-R图举例：
教材名 教材编号 出版社 课程号 课程成绩 姓名 学号 性别
课程名
1 m n
教材 主编 单价
1
选用
课程
选课
学生 班级
学分 学时数 课程性质
出生年月
入学时间
学生选课管理E-R图
常见的数据模型
● 层次模型（Hierarchical Model）
● 网状模型（Network Model）