第 1章 数据库原理概述
数据库原理总结
第一章数据库概论1.人工管理阶段,文件系统阶段,数据库阶段,高级数据库阶段(对象数据库技术,分布式数据库系统,开放数据库互连技术,xml数据库技术,现代信息集成技术)2.数据描述:概念设计中:实体,实体集,属性,实体标识符;逻辑设计中:字段,记录,文件,关键码;物理设计中:位,字节,字,块,桶,卷;3.概念模型,逻辑模型(层次,网状,关系,对象),外部模型,内部模型;4.三层模式(外模式,逻辑模式,内模式),两级映像(外模式/逻辑模式映像，逻辑模式/内模式映像)5.数据库系统：数据库，硬件，软件，数据库管理员第二章关系模型和关系运算理论1.超键：能唯一标识元组的属性或属性集。
候选键：不含有多余属性的超键主键：用户选作元祖标识的候选键。
外键：是其他模式的主键。
实体完整性规则，参照完整性规则，用户定义的完整性规则关系模式的三层体系结构：关系模式，子模式，存储模式2.关系代数的5个基本操作：并，差，笛卡尔积，投影，选择；关系代数的4个组合操作：交，连接，自然连接，除法。
关系代数的7个扩充操作：改名，广义投影，赋值，外连接，外部并，半连接，聚集操作3.关系代数表达式的启发式优化算法：尽可能早的执行选择操作；尽可能早的执行投影操作；避免直接做笛卡尔积第三章关系数据库语言SQL1.SQL的组成：数据定义语言，数据操纵语言，嵌入式，数据控制语言2.数据定义：数据类型ok，数据库，数据表，索引的创建等ok。
3.数据查询，数据更新ok。
4，视图，嵌入式，动态SQL语句，存储过程。
第四章关系数据库的规范化设计1.定义1：函数依赖：设有关系模式R（U），U为属性集，x、y为U的子集，函数依赖（FD）是形为X→Y的一个命题，只要r是R的当前关系，对r中任意两个元组t和s,都有t[X]=s[X]蕴涵t[Y]=s[Y],那么称FDX→Y在关系模式R(U)中成立。
定义2：如果X→Y和Y→X同时成立，则可记为X←→Y。
定义3：设F是在关系模式R上成立的函数依赖的集合，X→Y 是一个函数依赖。
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。
计算机科学与技术——数据库系统原理
第一章数据库系统概述本章学习重点：1.数据库系统的三级模式结构2.数据模型中概念层模型（E-R）模型域逻辑层模型（关系模型）第一节数据库基本概念一、数据（Data）：是描述事物的符号记录，是指用物理符号记录下来的、可以鉴别的信息包括数字、字母、文字、特殊字符组成的文本数据，也可以是图形、图像、动画、影像、声音、语言等多媒体数据。
例如，日常生活和工作中使用的客户档案记录、商品销售记录等都是数据二、数据库（Database,简称DB）1.定义：是长期储存在计算机中的有组织的、可共享的（大量）数据集合2.数据库中存储的数据具有永久存储、有组织和可共享三个基本特点三、数据库管理系统（Data Management System,简称DBMS）数据库管理系统产生的时期是20世纪60年代后期DBMS必须具有将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能，这就是数据库的故障恢复1.定义：是位于应用程序（用户）与操作系统之间的一层数据管理软件2.主要功能（1）数据定义功能：提供数据定义语言（DDL）定义数据库中的数据对象例如：表、视图、存储过程、触发器等（2）数据操纵功能：提供数据操纵语言（DML）操纵数据实现对数据库的基本操作例如：查询、插入、删除和修改（3）数据库的运行管理：保证数据的安全性（用户只能使用视图定义中的数据，而不能使用视图定义外的其它数据）、完整性（数据的正确性、有效性和相容性，防止错误的数据进入数据库）、多用户对数据的并发使用以及发生故障后的系统恢复（4）数据库的建立和维护功能：创建数据库及对数据库空间的维护、数据库的备份与恢复功能、数据库的重组织功能和性能监视、分析等数据库恢复采用的方法：建立检查点、建立副本、建立日志文件（5）数据组织、存储和管理功能例如：索引查找、顺序查找（6）其他功能：主要包括与其他软件的网络通信功能、不同数据库管理系统之间的数据传输以及相互访问功能等四、数据库系统（Database System,DBS）：是指在计算机中引入数据库技术之后的系统1.通常一个完整的数据库系统包括数据库、数据库管理系统及相关实用工具、应用程序、数据库管理员和用户2.数据库管理员（Database Administrator,DBA）：专门负责对数据库进行维护，并保证数据库正常、高效运行第二节数据管理技术的发展一、人工管理阶段（20世纪50年代中期以前）特点：1.数据不保存2.应用程序管理数据3.数据面向应用注意：记录内无结构，整体无结构二、文件系统阶段（20世纪50年代后期到60年代中期）缺陷：数据冗余、数据不一致、数据联系弱特点：1．数据的管理者：文件系统，数据可长期保存2．数据面向的对象：某一应用程序3．数据的共享程度：共享性差、冗余度大4．数据的结构化：记录内有结构，整体无结构5．数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必须修改应用程序6．数据控制能力：应用程序自己控制三、数据库系统阶段（20世纪60年代后期以来）特点：1.数据集成2.数据共享性高3.数据冗余度小4.数据一致性5.数据独立性高6.实施统一管理与控制7.减少应用程序开发与维护的工作量第三节数据库系统的结构一、数据库系统的三级模式结构1.模式：也称为概念模式或逻辑模式，它是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图2.外模式：也称为子模式（Subschema）或用户模式，它是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述DBMS提供子模式描述语言（Subschema DDL）来严格地定义子模式3.内模式：也称为存储模式（Storage Schema），它是对数据库中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形式4.三级模式结构的两层映像与数据独立性（1）外模式/模式映像（逻辑独立性）（2）模式/内模式映像（物理独立性）数据独立性：不会因为系统数据库存储（物理）结构与数据逻辑结构的变化而影响应用程序二、数据库系统的运行与应用结构1.客户/服务器（Client/Server,C/S）模式（需要下载）例如：QQ、桌面客户端游戏2.浏览器/服务器（Browser/Server,B/S）模式例如：网站、在线web游戏第四节数据模型一、数据特征与数据模型组成要素1.数据结构：描述的是系统的静态特性及数据对象的数据类型、内容、属性以及数据对象之间的联系2.数据操作：描述的是系统的动态特性，是对各种对象的实例允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则3.数据约束：描述数据结构中数据间的语法和语义关联，包括相互制约与依存关系以及数据动态变化规则，以保证数据的正确性，有效性与相容性二、数据模型的分类1.概念层数据模型（1）信息世界中的基本概念A．实体（Entity）: 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，B．属性（Attribute）：实体所具有的某种特性称为实体的属性，一个实体可以由多个属性来描述C．码或键（Key）：唯一标识实体的属性集称为码D．域（Domain）：属性的取值范围称为该属性的域E．实体型（Entity Type）：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型F．实体集（Entity Set）：同型实体的集合称为实体集G．联系（Relationship）：现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系实体型间联系：★一对多1：N★一对一1：1★多对多N：M（2）概念模型的表示方法概念模型：用来描述现实世界的事物，与具体的计算机系统无关表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型最典型的概念模型是实体联系（E-R）2.逻辑层数据模型（1）层次模型（2）网状模型（3）关系模型（4）面向对象模型在面向对象技术中，相同元素的有序集合，并且允许有重复的元素的复合数据类型是列表类型3.物理层数据模型：也称为数据的物理模型（Physical Model），其描述数据在存储介质上的组织结构，是逻辑模型的物理实现，即每一种逻辑模型在实现时都有与其相对应的物理模型逻辑模型是从数据库实现的观点出发，对数据建模第二章关系数据库本章学习重点：1.关系数据库的相关概念2.关系规范化理论，各个范式之间的转化关系第一节关系数据库概述系统而严格地提出关系模型的是美国IBM公司的E.F.Codd1.1970年提出关系数据模型2. E.F.Codd在1970年发表了论文《Communication of the ACM》3.之后，提出了关系代数和关系演算的概念4.1972年提出了关系的第一、第二、第三范式5.1974年提出了关系的BC范式关系数据库应用数学方法来处理数据库中的数据80年代后，关系数据库系统成为最重要、最流行的数据库系统典型实验系统：System R、University INGRES典型商用系统：ORACLE（占有率最高）、SYBASE、INFORMIX、IBM DB2课程中使用的是MySQL第二节关系数据模型一、关系数据结构关系模型的数据结构非常简单，只包含单一的数据结构，即关系基本术语：1.表（Table）：表，也称为关系，是一个二维的数据结构，它由表名构成表的各个列（如学号、姓名等）及若干行数据（各个学生的具体信息）组成。
数据库原理概述ppt
视图，即与某一应用有关的数据的逻辑表示。一个数据库可
第 以有多个外模式。
1 章
3、内模式
数 内模式也称为存储模式，它是数据物理结构和存储结构的描
据 述，是数据在数据库内部的表示方式。一个数据库只有一个
库 原
内模式。
理
概
述
<>
数
据 ➢三级模式之间的映射
库
应
用 外模式/模式之间的映射和模式/内模式之间的映射 ，
应 用
是实体与实体之间的联系，另一种是实体集内部的联系。
开 发
实体与实体之间的联系可以分为三种类型：一对一联系、一对
技 多联系和多对多联系。
术 l一对一联系
简记成1：1，班级和班长之间是一对一的联系。
第 l一对多联系
1 一对多的联系简记成1：n，部门和职工之间是一对多的联系。
章 数
l多对多联系
据 多对多的联系简记成m:n，学生和课程之间是多对多的联系。
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服务特 权
共享文档下载特权
VIP用户有效期内可使用共享文档下载特权下载任意下载券标价的文档（不含付费文档和VIP专享文档），每下载一篇共享文
数 1、模式
据
模式也称为概念模式或逻辑模式，是数据库的总框，是数
库 据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公
应 用 开
共数据视图。模式反映了数据的总体观，一个数据库只有一 个模式。
数据库基础：了解数据库的基本概念和原理
数据库基础：了解数据库的基本概念和原理第一章：引言数据库是现代计算机系统中最重要的组成部分之一。
它起到存储、管理和组织数据的作用，是许多应用程序和系统的核心。
了解数据库的基本概念和原理对于学习和应用数据库技术至关重要。
本文将介绍数据库的基本概念、原理和一些常见的数据库类型。
第二章：数据库基本概念2.1 数据库的定义数据库是一个有组织的数据集合，它包含了存储在计算机上的数据以及对这些数据进行管理和访问的方法。
2.2 数据库管理系统数据库管理系统（DBMS）是用于管理数据库的软件系统。
它提供了对数据的存储、管理、查询和更新等功能。
2.3 数据库模型数据库模型是描述数据库结构和组织方式的方法。
常见的数据库模型有层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型等。
2.4 数据库语言数据库语言是用于与数据库进行交互的语言。
常见的数据库语言有结构化查询语言（SQL）和数据库编程语言（如PL/SQL、T-SQL等）。
第三章：数据库原理3.1 数据库的组成数据库由数据、数据结构、数据操作和数据完整性约束等组成。
数据是数据库中存储的信息，数据结构是数据的组织方式，数据操作是对数据的增删改查操作，数据完整性约束是保证数据的一致性和有效性的规则。
3.2 数据库的存储方式数据库的存储方式包括文件存储和表格存储。
文件存储是将数据以文件的形式存储在磁盘上，表格存储是将数据以表格的形式存储在数据库中。
3.3 数据库的索引数据库的索引是用于快速查找数据的数据结构。
索引可以提高数据的查询效率，常见的索引结构有B树和哈希索引等。
3.4 数据库的事务管理数据库的事务是指一组数据库操作的逻辑单元。
数据库管理系统通过事务管理机制来保证数据库操作的原子性、一致性、隔离性和持久性。
第四章：常见的数据库类型4.1 关系型数据库关系型数据库是以关系模型为基础的数据库。
它使用表格来组织和管理数据，表格中的数据通过主键和外键进行关联。
4.2 非关系型数据库非关系型数据库是一种不使用关系模型的数据库。
数据库原理及其应用.ppt
数据库管理系统 （DBMS）
数据定义功能
供用户建立、修改或删除数据库的二维表结构 Create table /index
供用户定义或删除数据库的索引(index)
alter table
向用户提供数据定义语言DDL
drop table/index……
数据操作功能
Select <查询的字段名>
进行数据进行检索和查询，是数据库的主要应用 向用户提供数据定义语言DDL
返回
1.5.2 VFP的两类工作方式
一、交互式工作方式 通过命令窗口和应用界面操作
二、程序执行方式 命令程序文件执行，批运行方式。
1.6 VFP的辅助设计工具
向导
表向导 报表向导
设计器
表设计器 表单设计器
生成器：它规定只对满足条件的记录进行操作 。
WHILE <条件>：从当前记录开始，按记录顺序从上向下处理， 一旦遇到不满足条件的记录，就停止搜索并结束该命令的执行。 TO子句：它控制操作结果的输出去向。
ALL [LIKE/EXCEPT <通配符>]：它指出包括或不包括与通配 符相匹配的文件、字段或内存变量。 IN <别名/工作区>： 它允许在当前工作区操作指定工作区。
数据库系统的特点
数据共享 可控冗余度 数据独立性 数据的结构化
数据库系统与一般文件应用系统性能对照
序号 文 件 应 用 系 统
数据库系统
1
文件中的数据由特定 库内数据由多个用
的用户专用
户共享
每个用户拥有自己的 原则上可消除重复。
2
数据，导致数据重复 为方便查询允许少
存储
量数据重复存储，
但冗余度可以控制
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。
数据库原理第1章
常见的存储结构有顺序存储、链式存储、索引存储和散列 存储等，各有其特点和适用场景。
物理设计的目标与原则
物理设计的目标是提高数据库性能，减少存储空间占用等。 设计时需要遵循一定的原则，如合理选择存储结构、优化 索引设计等。
03
关系数据库基本理论
关系数据结构及形式化定义
关系数据结构
03
乐观并发控制
04
假设多个事务在同一时间对同一 数据进行操作的可能性较小，因 此原则上不会直接使用数据库提 供的锁机制，而是在数据更新时 判断是否有其他事务修改过该数 据，如果有则回滚事务。
悲观并发控制
假定会发生并发冲突，阻塞掉其 他所有事务，直到该事务完成。
06
数据库新技术与发展趋势
分布式数据库系统原理及应用
数据库管理系统生成的用 于执行查询的详细计划， 包括访问方法、连接顺序、 索引使用等。
04
数据库设计方法与步骤
数据库设计概述及需求分析
数据库设计概述
数据库设计是指根据用户需求，在特定数据库管理系统上，设计数据库结构、建 立数据库及其应用系统的过程。
需求分析
需求分析是数据库设计的第一步，通过详细分析用户需求，明确数据库需要实现 的功能和性能要求。
逻辑结构设计
逻辑结构设计是将概念模型转换为数据库管理系统所支持的数据模型的过程，主要任务是设计数据库 的逻辑结构。
关系模式规范化
关系模式规范化是逻辑结构设计的重要步骤之一，通过规范化可以消除数据冗余和更新异常，提高数 据库的性能和可维护性。
物理设计及存储结构优化
物理设计
物理设计是为逻辑数据模型选取一个最适合应用要求的物理结构的过程，主要任务是确 定数据的存储结构和存取方法。
数据库原理及应用教案
数据库原理及应用教案第一章：数据库基础知识1.1 数据库概念介绍数据库的定义、特点和作用解释数据库管理系统（DBMS）的作用1.2 数据模型介绍实体-关系模型、关系模型和对象-关系模型解释模型中的概念，如实体、属性、关系等1.3 数据库设计介绍数据库设计的过程和方法解释需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计的关系第二章：SQL语言2.1 SQL概述介绍SQL的作用和特点解释SQL的基本语法和命令2.2 数据定义介绍数据表的创建、修改和删除命令解释字段数据类型的选择和约束条件的设置2.3 数据操作介绍数据插入、更新、删除和查询命令解释SQL语句中的条件筛选和排序功能第三章：关系数据库管理3.1 关系数据库概述介绍关系数据库的概念和特点解释关系数据库管理系统（RDBMS）的作用3.2 关系代数和元组演算介绍关系代数和元组演算的基本操作解释选择、投影、连接和除法等操作的含义和应用3.3 数据库事务管理介绍事务的概念和属性解释事务管理的基本操作，如提交、回滚和隔离级别第四章：数据库安全与性能优化4.1 数据库安全介绍数据库安全的重要性解释访问控制、用户身份验证和加密等安全措施4.2 数据库性能优化介绍数据库性能优化的目标和方法解释查询优化、索引创建和数据分区等技术的作用和应用4.3 数据库备份与恢复介绍数据库备份和恢复的概念和重要性解释备份策略、恢复模式和故障转移等操作的实现方法第五章：数据库应用系统设计与实现5.1 数据库应用系统概述介绍数据库应用系统的概念和组成部分解释系统分析、设计和实现的关系和流程5.2 数据库应用系统设计介绍数据库应用系统设计的方法和步骤解释需求分析、系统架构设计、界面设计和数据访问设计等内容5.3 数据库应用系统实现介绍数据库应用系统实现的工具和技术解释编程语言的选择、数据库连接和业务逻辑实现等步骤第六章：关系数据库高级功能6.1 函数依赖与规范化介绍函数依赖的概念和分类解释规范化理论及其应用，包括第一范式至第三范式6.2 数据库模式设计介绍模式设计的原则和方法解释如何进行模式分解和模式重构6.3 数据库触发器和存储过程介绍触发器和存储过程的概念和作用解释它们的语法和应用场景第七章：数据库编程技术7.1 数据库访问接口介绍ODBC、JDBC等数据库访问接口的概念和作用解释如何使用这些接口进行数据库编程7.2 参数化查询与预编译语句介绍参数化查询和预编译语句的概念解释它们的优点和编程实现方法7.3 事务处理与并发控制介绍事务的概念和并发控制的重要性解释事务处理和并发控制的技术，如锁定和乐观并发控制第八章：XML数据库和大数据技术8.1 XML数据库概述介绍XML数据库的概念和特点解释XML数据模型和XML查询语言8.2 大数据技术简介介绍大数据的概念、特征和挑战解释大数据处理技术，如Hadoop和Spark8.3 NoSQL数据库技术介绍NoSQL数据库的概念和分类解释非关系型数据库的优缺点和应用场景第九章：数据库系统的案例分析9.1 企业级数据库应用案例分析企业级数据库应用的典型案例解释案例中的数据库设计、性能优化和安全性考虑9.2 云计算环境下的数据库应用介绍云计算对数据库技术的影响分析云计算环境下的数据库部署和运维策略9.3 移动数据库应用案例探讨移动数据库的特点和挑战分析移动数据库在特定应用场景下的解决方案第十章：数据库发展趋势与未来10.1 数据库技术的发展趋势分析数据库技术的发展方向讨论新兴技术如NewSQL、图数据库等的发展状况10.2 数据库未来的挑战与机遇讨论数据库技术在未来的挑战探讨应对挑战的可能解决方案和发展机遇10.3 数据库教育的未来分析数据库教育在未来的发展需求讨论如何培养适应未来数据库技术发展的人才重点和难点解析重点环节1：数据库概念和特点数据库的定义和作用是理解数据库原理的基础，需要重点关注。
数据库原理
《数据库原理》第一章、绪论1.四个基本概念的掌握：数据——描述事物的符号记录数据库——长期存储在计算机内的有组织,可共享的数据集合。
例如：SQLServer2000中默认的数据库master。
DBMS——位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。
例如：SQLServer2000,Access,Orecal 等。
数据库系统——数据库、DBMS、应用程序等有关软件、硬件及各类人员（数据库管理员和用户）。
例如：学生个人信息管理系统。
数据库系统的核心是数据库管理系统。
2.四者的关系，核心，理解P6图1.13.数据管理的三个阶段——人工管理、文件系统、数据库系统，了解每个阶段的特点4.数据库系统的特点——数据整体结构化；数据冗余度低，共享性高，易扩充；数据的物理独立性与逻辑独立性强（物理、逻辑独立性的概念，体现在那些地方）；由DBMS统一管理控制的四个功能（P11四点）5.数据模型的组成要素——数据结构、数据操作、数据的完整性约束6.概念模型——实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次（第一层抽象），表示方法——E－R图（能熟练掌握绘制方法）。
7.概念模型中的基本概念——实体、属性、码、域、实体型、实体集、联系（事物内部的联系、两个事物之间的联系【1：1，1：n，n：m】、多个事物之间的联系）P158.数据模型——层次、网状、关系（主流）9.关系模型中的概念——关系，元组，属性，码，域，分量，关系模式P2910.模式，外模式，内模式定义，有哪两种模式映像及其作用P31-P34书上习题回顾—— p.19-20 1.6.2和1.6.3（1、2题）第二章关系数据库1.关系模型的组成要素——关系数据结构（关系）、关系操作集合（选择、投影、连接、除、并、交、差等查询操作和增加、删除、修改操作，特别是某些关系操作的表达式）、关系完整性约束（后面具体介绍）2.基本概念——笛卡尔积、关系候选码、主码、主属性、非码属性、全码3.基本关系的性质——P45六点4.关系的完整性：实体完整性——规定关系中的所有主属性不能为空，而不仅是整体不能为空NULL的含义（不知道或者无意义的值）。
第 1章 数据库原理概述
第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
数据库技术的发展
数据管理经历了人工管理、文件系统和数据库系统三个发 展阶段。 人工管理阶段 20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算。当时 在硬件方面，外存储器只有磁带、卡片和纸带，没有磁 盘等可以随机访问、直接存取的设备；在软件方面，没 有专门管理数据的软件，没有操作系统，数据处理的基 本方式是批处理。该阶段数据处理的特点是： 1、数据不保存 2、数据不具有独立性 3、数据不共享 4、系统中没有对数据进行管理的软件
学生
学号
姓名
性别
n
年龄
图1-11 用E-R图表示“学生”实体
学生
课程 选 修 图1-12 用E-R图表示“选修”联系
m
<
>
1.5.2 E-R图的设计
1、 设计局部E-R图
第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
1）明确局部应用的范围 2）确定实体和属性
划分实体和属性时，一般遵循以下的原则：
l属性是不可再分的数据项，不能再具有需要描述的性质。否 则，该属性必须定义为实体。 l属性不能与其他实体发生联系，联系只发生在实体之间。 3）确定实体之间的联系，产生局部E-R图
6、三个或三个以上实体间的多元关系转换为一个关系模式 ，与该多元联系相连的各实体的关键字及联系本身的属性为 该关系模式的属性，关系模式的关键字为各实体关键字的并 集。 7、具有相同关键字的关系模式可以合并，合并后的关系模 式的属性取被合并的关系模式属性的并集，并适当调整属性 的次序及名称等。
<
>
1.6.2
4、一个多对多联系转换为一个关系模式
关系模式名为联系名，与该联系相连的各实体的关键字及联 系本身的属性为关系模式的属性，关系模式的关键字为联系 中各实体关键字的并集。
数据库原理及应用教程电子教案
数据库原理及应用教程电子教案第一章：数据库基础知识1.1 数据库概念数据库的定义数据库的用途数据库的发展历程1.2 数据模型概念模型关系模型面向对象模型1.3 数据库体系结构数据库三级模式结构数据库二级映像第二章：关系数据库2.1 关系数据库概述关系数据库的基本概念关系数据库的组成2.2 关系运算选择投影连接2.3 关系数据库设计关系模型规范化第三章：SQL语言3.1 SQL概述SQL的定义SQL的特点3.2 数据定义语言创建表修改表删除表3.3 数据操作语言插入数据查询数据更新数据第四章：数据库设计4.1 需求分析收集需求分析需求4.2 概念设计实体-关系模型实体属性的确定4.3 逻辑设计视图设计4.4 物理设计文件组织索引设计第五章：数据库安全与保护5.1 数据库安全用户权限管理数据加密5.2 完整性约束实体完整性参照完整性5.3 数据库备份与恢复备份策略恢复策略5.4 数据库性能优化查询优化索引优化数据库原理及应用教程电子教案第六章：数据库管理系统的使用6.1 数据库管理系统的功能数据定义数据操纵数据查询6.2 常见数据库管理系统OracleMySQLMicrosoft SQL Server6.3 数据库管理系统的使用实例Oracle SQLPlus的使用MySQL命令行的使用第七章：事务管理7.1 事务概述事务的定义事务的属性7.2 事务管理事务的并发控制事务的隔离级别7.3 事务的持久化事务日志事务恢复第八章：分布式数据库8.1 分布式数据库概述分布式数据库的概念分布式数据库的优点8.2 分布式数据库的体系结构客户机/服务器结构对等网络结构8.3 分布式数据库的数据一致性数据复制数据分片第九章：大数据技术9.1 大数据概述大数据的定义大数据的特点9.2 大数据技术架构HadoopSpark9.3 大数据处理技术数据采集数据存储数据分析第十章：数据库发展趋势10.1 数据库技术的未来新型数据库技术数据库技术与其他技术的融合10.2 数据库技术在领域的应用机器学习自然语言处理10.3 数据库技术在物联网领域的应用物联网的数据管理物联网的数据分析重点和难点解析重点环节1：数据库概念与用途数据库的定义：重点掌握数据库作为一种长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。
数据库原理(完整版)ppt课件
– 能比较真实地模拟现实世界 – 容易为人所理解 – 便于在计算机上实现
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40
数据模型(续)
• 数据模型分成两个不同的层次
(1) 概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来 对数据和信息建模。
(2) 数据模型 主要包括网状模型、层次模型、关系 模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模。
逻辑独立性 – 数据的结构化：整体结构化 – 数据控制能力：由DBMS统一管理和控制
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32
应用程序与数据的对应关系(数据库系统)
应用程序1 应用程序2
DBMS
数据库
…
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33
数据的高共享性的好处
• 降低数据的冗余度，节省存储空间 • 避免数据间的不一致性 • 使系统易于扩充
• 数据的最小存取单位是记录。
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30
三、数据库系统
• 时期
– 60年代末以来
• 产生的背景
– 应用背景 – 硬件背景 – 软件背景 – 处理方式
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
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31
数据库系统(续)
• 特点
– 数据的管理者：DBMS – 数据面向的对象：现实世界 – 数据的共享程度：共享性高 – 数据的独立性：高度的物理独立性和一定的
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1.2.1 数据模型的组成要素
• 数据结构 • 数据操作 • 数据的约束条件
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1. 数据结构
• 什么是数据结构
– 对象类型的集合
• 两类对象
数据库系统原理第一章第6章
数据库系统原理第一章第6章第一章：数据库系统的基本概念和发展历程数据库系统是一个有组织的存储、管理和维护数据的系统。
它采用数据库来组织和存储数据，并提供多种功能和服务，如数据查询、数据分析、事务处理等。
数据库系统的出现和发展对于大规模数据的处理和管理起到了极为重要的作用。
第一个阶段是文件系统阶段，主要是使用操作系统的文件系统来管理数据，每个应用程序都有自己的数据文件和相关处理程序。
这种方式的缺点是数据的冗余、数据一致性难以保证、数据的安全性不高等。
第二个阶段是数据库管理系统（DBMS）的出现，这是一个独立于应用程序的软件系统，用来管理和组织数据。
DBMS提供了数据定义语言（DDL）和数据操作语言（DML）等功能，简化了数据的管理和操作。
常见的DBMS有关系数据库管理系统、面向对象数据库管理系统、XML数据库管理系统等。
第三个阶段是分布式数据库系统的出现，这是在多个计算机上分布式存储数据的一种数据库系统。
分布式数据库系统提供了更高的数据可靠性、可扩展性和性能。
它可以将数据分布到多个节点上，以提高数据访问和处理的效率。
第六章：数据库完整性和安全性数据库完整性是指数据库中的数据必须满足一定的规则和约束。
数据库完整性有四种类型：实体完整性、参照完整性、域完整性和用户定义的完整性。
实体完整性要求数据库中的实体必须具有唯一的标识，例如主键。
参照完整性要求外键必须与主键保持一致，以保证数据的一致性。
域完整性要求每个属性的取值必须满足一定的约束条件。
用户定义的完整性是根据特定的业务需求定义的完整性规则。
数据库安全性是指保护数据库不受非法访问、破坏和篡改的能力。
数据库安全性主要包括身份验证、访问控制和审计功能。
身份验证是通过用户名和密码来验证用户身份的过程。
数据库管理员可以创建用户账户并分配相应的权限。
访问控制通过授权机制来限制用户对数据库的访问权限。
数据库管理员可以控制用户对数据库对象的增删改查等操作。
审计功能可以记录用户的操作行为，包括修改、删除和查询等操作。
数据库原理与应用
1.2 数据模型
模型——对客观事物、现象、过程或系统的简化描述
所有的数据库系统都为它所要描述的世界建立了模型：
• 数据建模：描述了组织数据的框架结构。
如：楼房住户-数据；房间规格-数据模型
———数据建模最后发展成为数据的存储方式（数据字
典
中的定义）
• 业务功能建模：用户的最终需求。
——业务功能建模最后发展成为应用程序
（4）数据不一致 由（1）造成，更新时会造成同一数据在不同文件 中的不一致。
（5）数据联系弱 文件与文件之间是独立的，文件之间的联系必须通 过程序来构造。 尽管如此，文件系统在数据管理技术的发展中仍起 着很重要的作用。
1.1.2 数据管理技术的产生和发展
3.数据库系统阶段 从60年代后期开始，计算机用于信息处理的规模越来越大 ，对数据管理的技术提出了更高的要求，此时开始提出计 算机网络系统和分布式系统，出现了大容量的磁盘，文件 系统已不再能胜任多用户环境下的数据共享和处理。一个 新的数据库管理技术——DBMS由此而形成，它对所有用户 数据实行统一的、集中的管理、操作和维护。
2．属性（Attribute） ——指实体所具有的某一方面的特性，一个实体可 由若干个属性来刻划。 - 属性取值在一定的范围，称为该属性的值域/域 （Domain） - 唯一标识实体的属性集称为码(Key)
- DBMS为保证其独立性和可以执行，大部分PDM 的实现工作由系统自动完成，而设计者只设计索 引、聚簇等特殊结构
1.2.3概念模型
实体-联系（Entity-Relationship）概念模型 首先介绍E-R模型中常用的几个重要概念，利用它们
可
构造出现实世界的数据的抽象描述。
1．实体、实体型、实体集
(完整版)数据库原理与应用习题参考答案
第1章数据库概述1．与文件管理相比，数据库管理有哪些优点？答：（1）相互关联的数据集合；（2）较少的数据冗余；（3）程序与数据相互独立；（4）保证数据的安全可靠；（5）最大限度地保证数据的正确性；（6）数据可以共享并能保证数据的一致性。
2．比较文件管理和数据库管理数据的主要区别。
答：文件系统不能提供数据的独立性，也不能提供数据共享、安全性等功能，这些需要客户端编程实现。
而数据库管理系统可以很方便地提供这些功能。
3．在数据库管理方式中，应用程序是否需要关心数据的存储位置和结构？为什么？答：不需要。
因为这些都由数据库管理系统来维护。
4．在数据库系统中，数据库的作用是什么？答：数据库是存储数据的仓库，其作用是存储数据。
5．在数据库系统中，应用程序可以不通过数据库管理系统而直接访问数据库文件吗？答：不可以。
6．数据独立性指的是什么？它能带来哪些好处？答：数据独立性包括逻辑独立性和物理独立性两部分。
物理独立性是指当数据的存储结构发生变化时，不影响应用程序的特性；逻辑独立性是指当表达现实世界的信息内容发生变化时，不影响应用程序的特性。
这两个独立性使用户只需关心逻辑层即可，同时增强了应用程序的可维护性。
7．数据库系统由哪几部分组成，每一部分在数据库系统中的作用大致是什么？答：数据库系统一般包括3个主要部分：数据库、数据库管理系统和应用程序。
数据库是数据的汇集，它以一定的组织形式保存在存储介质上；数据库管理系统是管理数据库的系统软件，它可以实现数据库系统的各种功能；应用程序专指以数据库数据为基础的程序8．在文件服务器结构和客户/服务器结构中，对数据的处理有什么区别？答：在文件服务器结构中，数据的处理是在客户端完成的，而在客户/服务器结构中，对数据的处理是在服务器端完成的，服务器返回给客户端的是处理后的结果。
第2章数据模型与数据库系统结构1．解释数据模型的概念，为什么要将数据模型分成两个层次？答：数据模型实际上是模型化数据和信息的工具，在数据库中，数据模型要满足三个要求：第一，要能够比较真实地模拟现实世界；第二，要容易被人们理解；第三，要能够很方便地在计算机上实现。
第1章--数据库原理基础知识PPT课件
➢ 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
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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。
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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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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。
应用A 应用B 应用C 应用D 应用E
外模式1
外模式2 模式 内模式
外模式3 外模式/模式映象
模式/内模式映象
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
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第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
学生实体和课程实体之间存在着选修联系，一个学生可以选修 多门课程，一门课程也可以被多个学生所选修，因此，学生和 课程之间的选修联系是多对多的联系。我们可以用以下关系模 式来表示： 选修（学号，课程号，成绩） 其中，学号和课程号分别是学生实体和课程实体的关键字，成 绩是选修联系本身的属性。
3、用户自定义完整性
第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
前两种完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件，被称 为关系的两个不变性，由dbms自动管理。 用户自定义完整性是针对某一具体数据库的约束条件由应用 环境决定，它反映了某一具体应用所涉及到的数据必须满足 的语义要求。例如：身份证必须为15位或18位，年龄必须为 整数等等。 用户自定义完整性是由用户设定的，由dbms管理 ，也可以由程序来管理。
3、一个一对多联系有两种转换方式
第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
将一对多联系转换为一个独立的关系模式。联系名为关系模 式名，与该联系相连的各实体的关键字及联系本身的属性为 关系模式的属性，关系模式的的关键字为N端实体的关键字。 将一对多联系与n端实体合并 。1端实体的关键字及联系的 属性并入n端实体的关系模式即可。
学生表
学生 系名 系主任 性别 入学时间 Char(10) Char(10) Char(10) Char(4) Datetime
选课表
学生 课号
课名 教师
Char(10) Char(10)
Char(20) Char(10)
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2、第二范式 若R∈1NF，并且它的所有非主属性都完全函数依赖于主 关键字，则称R满足第二范式，记作R∈2NF。
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>
1.5 E-R方法（表示实体及其联系）
第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
1.5.1 E-R图的基本要素 在E-R图中，用长方形表示实体，用椭圆表示属性， 用菱形表示联系。在相应的框内要写上实体名、属性 名或联系名。实体与属性之间用直线相连；联系与相 应的实体之间也用直线相连，并在直线边注明联系的 类型（1：1，1：n，m：n）。
第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
范式
1、第一范式 如果R的所有属性都是不可再分的数据项，则称该关系属于第 一范式，记作R∈1NF。对于关系来说，第一范式是自动满足 的。
第一范式有三个含义 无多值项目和重复组 每个字段都是原子型的，也就是说每个字段必须包含可能的最小数据元素 以及表格含有关键字
6、三个或三个以上实体间的多元关系转换为一个关系模式 ，与该多元联系相连的各实体的关键字及联系本身的属性为 该关系模式的属性，关系模式的关键字为各实体关键字的并 集。 7、具有相同关键字的关系模式可以合并，合并后的关系模 式的属性取被合并的关系模式属性的并集，并适当调整属性 的次序及名称等。
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1.6.2
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>
文件系统阶段数据与程序的关系图：
第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
应用程序1
物理文件1
应用程序2
文件 系统
物理文件2
应用程序n
物理文件n
图1-2 文件系统阶段数据与程序的关系
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第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
数据库系统阶段 20世纪60年代后期，由于计算机用于管理的规模更加庞大， 需要计算机管理的数据急剧增长，对数据共享的要求越来 越强烈。这时在硬件方面，出现了大容量的磁盘，硬件价 格下降；软件价格上升，为编制和维护系统软件及应用程 序所需的成本相对增加。在这种情况下，将文件系统作为 数据管理的手段已经不再能满足应用的需求，数据库技术 便产生了，出现了管理数据的软件系统即数据库管理系统。 该阶段的特点是： 1、数据的共享性好，冗余度小 2、具有较高的数据独立性 3、数据由DBMS统一管理和控制
学生
学号
姓名
性别
n
年龄
图1-11 用E-R图表示“学生”实体
学生
课程 选 修 图1-12 用E-R图表示“选修”联系
m
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1.5.2 E-R图的设计
1、 设计局部E-R图
第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
1）明确局部应用的范围 2）确定实体和属性
划分实体和属性时，一般遵循以下的原则：
l属性是不可再分的数据项，不能再具有需要描述的性质。否 则，该属性必须定义为实体。 l属性不能与其他实体发生联系，联系只发生在实体之间。 3）确定实体之间的联系，产生局部E-R图
A
A 联系1 联系3
BCB源自联系2 联系1CA
合并后
B
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1.5.3
第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
从E-R图导出关系数据模型
1、一个实体类型转换为一个关系模式 将每个实体类型转换为一个关系，实体的属性就是关系 的属性，实体的关键字就是关系的关键字。
2、一个一对一关系有以下两种转换方式
转换为一个独立的关系模式。联系名为关系模式名，与 该联系相连的两个实体的关键字及联系本身的属性为关 系模式的属性，其中每个实体的关键字均是该关系模式 的候选键（候选关键字或叫候选码） 与任意一端实体的关系模式合并 。可将相关的两个实 体分别转换为两个关系模式，并在任意一个关系模式的 属性中加入另一个关系的主关键字。 < >
第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
使用 m 供应商
n
项目
p 零件
图1-8 三个实体之间的联系
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1.4.2 三种常见的数据模型
第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
1、层次模型 2、网状模型
N1 N2 N4 N3 N5 N3 N4 N1 N2
图1-9 层次模型
图1-10 网状模型
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第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
结构冲突
同一对象在不同的应用中有不同的抽象。 同一实体在不同的局部应用中所包含的属性不完全相同或属性的排列 次序不同。 实体之间的联系在不同的局部应用中类型不一致。
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命名冲突
第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
同名异义
异名同义
2、消除冗余，生成基本E-R图 在各分E-R图合并时，可能存在冗余的数据和实体间冗余 的联系。冗余的数据是指可以由基本数据导出的数据（ 年龄和出生日期）；冗余的联系是指可以由基本联系导 出的联系。
1.4 数据模型
第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
1.4.1 实体及其联系 1、实体及其属性 现实世界中任何可以被认识、区分的事物称为实体。实体可以 是人或物，可以是实际的对象，也可以是抽象的概念，比如一 个学生，一门课程。实体所具有的特性叫做属性，一个实体可 以有若干属性来刻画。 具有相同属性的实体的集合称为实体集 ，例如全体学生。 2、关键字 在实体属性中，可以用来惟一标识某一个实体的属性或属性的 最小组合称为该实体的关键字。例如学生中的学号 主关键字
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1.4.3
第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
关系的完整性
1、实体完整性 实体完整性规则：若属性A是基本关系R的主属性，则属性A 不能取空值。 例如，在关系“学生（学号，姓名，性别，年龄）”中， 学号属性为主属性，则学号不能取空值。 2、参照完整性 外码：设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是关系R 的关键字，如果F与基本关系S的主键Ks相对应，则称F是 基本关系R的外键，并称基本关系R为参照关系，基本关系 S为被参照关系。 参照完整性规则：若属性或属性组F是基本关系R的外键， 它与基本关系S的主码Ks相对应（基本关系R和S不一定是不 同的关系），则对于R中的每一个元组在F上的值必须为： l或者取空值； l或者等于S中某个元组的值。 < >
3、关系模型 在关系模型中，基本数据结构是二维表格，数据在用户观点下 的逻辑结构是一张二维表。每一张二维表称为一个关系。表中 的每一行称为一个元组，表中的每一列称为一个属性。能够惟 一地标识某一个元组的属性或最小属性组称为关系的关键字。 关系模式是对关系的描述，用关系名（属性名1，属性名2，… ，属性名n）来表示。在关系模式中，关键字用下划线表示。 在关系模型中，无论是实体还是实体之间的联系都用关系模 式来表示。实体对应于关系，实体的属性对应于关系的属性。 通常用实体名作为关系名。联系名对应于关系名，联系的属性 及两端实体的关键字对应于关系的属性。例如，有“学生”和 “课程”两个实体，可以分别用以下关系模式来表示： 学生（学号，姓名，性别，年龄） 课程（课程号，课程名，学分） < >
4、一个多对多联系转换为一个关系模式
关系模式名为联系名，与该联系相连的各实体的关键字及联 系本身的属性为关系模式的属性，关系模式的关键字为联系 中各实体关键字的并集。
5、同一实体集内部的联系，可将该实体集拆分为相互联系的 两个子集，然后根据它们相互间不同的联系方式按上述规则 处理。 < >
第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
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人工管理阶段数据与程序的关系图：
第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
应用程序1 应用程序2
数据集1 数据集2
应用程序n
数据集n
图1-1 人工管理阶段数据与程序的关系
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第 1 章 数 据 库 原 理 概 述
文件系统阶段 20世纪50年代后期到60年代中期，计算机不仅大量用于 科学计算，而且还用于数据处理。在硬件方面，外存储 器有了磁盘、磁鼓等可以直接存取的存储设备；在软件 方面，有了专门管理数据的软件，即文件系统。这一阶 段的特点是： 1、数据可以长期保存 2、程序与数据有了一定的独立性 3、数据共享性差