第1章數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)

1、13第1章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)第1章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是存放數(shù)據(jù)及相關(guān)信息的倉(cāng)庫(kù)，是事務(wù)處理、信息管理等應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)通過(guò)將大量的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織起來(lái)，提供存儲(chǔ)、維護(hù)、檢索數(shù)據(jù)的功能，使應(yīng)用系統(tǒng)可以方便地、及時(shí)地、準(zhǔn)確地從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取所需的信息。本章主要內(nèi)容：l 數(shù)據(jù)處理的相關(guān)概念l 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成l 數(shù)據(jù)模型的相關(guān)概念l 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)概念1.1 數(shù)據(jù)管理1.1.1 數(shù)據(jù)與信息1信息一般意義上，信息是指事物存在的方式和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的表現(xiàn)形式。這里的“事物”泛指存在于人類社會(huì)、思維活動(dòng)和自然界中一切可能的對(duì)象。“存在方式”是指事物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部聯(lián)系。“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”則是指

2、事物在時(shí)間和空間上變化所展示的特征、態(tài)勢(shì)和規(guī)律。概括地講，信息是對(duì)客觀事物的反映?，F(xiàn)實(shí)生活中，人們經(jīng)常接觸各種各樣的信息，并根據(jù)這些信息做出反映。例如，在超市挑選某種奶粉時(shí)，首先要了解該奶粉的價(jià)格、質(zhì)量及包裝等，然后根據(jù)這些信息決定是否購(gòu)買；再如，選修一門課程時(shí)，可以根據(jù)課程教師、課程性質(zhì)及它的作用來(lái)決定是否選修等。2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是指表達(dá)信息的物理符號(hào)。在計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)是指能被計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理的、反映客觀事物的物理符號(hào)序列。數(shù)據(jù)反映信息，而信息則依靠數(shù)據(jù)表達(dá)。表達(dá)信息的符號(hào)不僅可以是數(shù)字、字母、文字和其他特殊字符組成的文本形式的數(shù)據(jù)，還可以是圖形、圖像、動(dòng)畫、影像、聲音等多媒體數(shù)據(jù)。在計(jì)算機(jī)中，主

3、要使用磁盤、光盤等外部存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件和應(yīng)用程序來(lái)管理與處理數(shù)據(jù)。3數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系數(shù)據(jù)與信息是兩個(gè)既有聯(lián)系，又有區(qū)別的概念。數(shù)據(jù)是信息的符號(hào)表示或載體，信息則是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是對(duì)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義解釋；數(shù)據(jù)是物理性的，是被加工的對(duì)象，而信息是對(duì)數(shù)據(jù)加工的結(jié)果，是觀念性的，并依賴于數(shù)據(jù)而存在。數(shù)據(jù)表示了信息，而信息只有通過(guò)數(shù)據(jù)形式表示出來(lái)才能被人們理解和接受。信息是有用的數(shù)據(jù)，信息是通過(guò)數(shù)據(jù)符號(hào)來(lái)傳播的，數(shù)據(jù)如不具有知識(shí)性和有用性則不能稱其為信息。1.1.2 數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理1數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理是對(duì)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、檢索、加工、變換和傳輸。數(shù)據(jù)是對(duì)事實(shí)、概念或指令的一種表達(dá)形式，可由人工

4、或自動(dòng)化裝置進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)的形式可以是數(shù)字、文字、圖形或聲音等。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)解釋并賦予一定的意義之后，便成為信息。數(shù)據(jù)處理的基本目的是從大量的、可能是雜亂無(wú)章的、難以理解的數(shù)據(jù)中抽取并推導(dǎo)出對(duì)于某些特定的人們來(lái)說(shuō)是有價(jià)值、有意義的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理是系統(tǒng)工程和自動(dòng)控制的基本環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)處理貫穿于社會(huì)生產(chǎn)和社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用的廣度和深度，極大地影響著人類社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程。在計(jì)算機(jī)中，使用計(jì)算機(jī)外存儲(chǔ)器，如磁盤來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。而對(duì)數(shù)據(jù)的加工處理是通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行的。2數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)處理的中心問(wèn)題是數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)管理是利用計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的收集、存儲(chǔ)、處理和應(yīng)用的過(guò)程。

5、其目的在于充分有效地發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有效管理的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)組織。1.1.3 數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)管理經(jīng)歷了人工管理、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)三個(gè)發(fā)展階段。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中所建立的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，更充分地描述了數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系。便于數(shù)據(jù)修改、更新與擴(kuò)充，同時(shí)保證了數(shù)據(jù)的獨(dú)立性、可靠性、安全性與完整性，減少了數(shù)據(jù)冗余，提高了數(shù)據(jù)共享程度及數(shù)據(jù)管理效率。（1）人工管理階段20世紀(jì)50年代中期以前，計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算，這一階段數(shù)據(jù)管理的主要特征是： 數(shù)據(jù)不保存。由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算，一般不需要將數(shù)據(jù)長(zhǎng)期保存，只是在計(jì)算某一課題時(shí)將數(shù)據(jù)輸入，用完就撤走。不僅對(duì)用戶數(shù)據(jù)如此

6、處置，對(duì)系統(tǒng)軟件有時(shí)也是這樣。 應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)需要由應(yīng)用程序自己設(shè)計(jì)、說(shuō)明和管理，沒(méi)有相應(yīng)的軟件系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的管理工作。 數(shù)據(jù)不能共享。數(shù)據(jù)是面向應(yīng)用程序的，一組數(shù)據(jù)只能對(duì)應(yīng)一個(gè)程序，因此程序與程序之間有大量的冗余。 數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)或物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后，必須對(duì)應(yīng)用程序做相應(yīng)的修改，這就加重了程序員的負(fù)擔(dān)。人工管理階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖1-1所示：圖1-1 人工管理階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系（2）文件系統(tǒng)階段20世紀(jì)50年代后期到60年代中期，這時(shí)硬件方面已經(jīng)有了磁盤、磁鼓等直接存取存儲(chǔ)設(shè)備；軟件方面，操作系統(tǒng)中已經(jīng)有了專門的數(shù)據(jù)管理軟件，一般稱為文

7、件系統(tǒng)；處理方式上不僅有了批處理，而且能夠聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理。用文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)具有如下特點(diǎn)： 數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)期保存。由于大量用于數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)需要長(zhǎng)期保留在外存上反復(fù)進(jìn)行查詢、修改、插入和刪除等操作。 由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)。文件系統(tǒng)也存在著一些缺點(diǎn)，其中主要的是數(shù)據(jù)共享性差，冗余度大。在文件系統(tǒng)中，一個(gè)文件基本上對(duì)應(yīng)于一個(gè)應(yīng)用程序，即文件仍然是面向應(yīng)用的。當(dāng)不同的應(yīng)用程序具有部分相同的數(shù)據(jù)時(shí)，也必須建立各自的文件，而不能共享相同的數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)冗余度大，浪費(fèi)存儲(chǔ)空間。同時(shí)，由于相同數(shù)據(jù)的重復(fù)存儲(chǔ)、各自管理，容易造成數(shù)據(jù)的不一致性，給數(shù)據(jù)的修改和維護(hù)帶來(lái)了困難。文件系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖

8、1-2所示。圖1-2 文件系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系（3）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段20世紀(jì)60年代后期以來(lái)，計(jì)算機(jī)管理的對(duì)象規(guī)模越來(lái)越大，應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛，數(shù)據(jù)量急劇增長(zhǎng)，同時(shí)多種應(yīng)用、多種語(yǔ)言互相覆蓋地共享數(shù)據(jù)集合的要求越來(lái)越強(qiáng)烈，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，出現(xiàn)了統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的專門軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。 用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來(lái)管理數(shù)據(jù)比文件系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的，產(chǎn)生了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)一步克服了文件系統(tǒng)的不足，提供了對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的更有效、更方便的功能，產(chǎn)生了數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。從文件系統(tǒng)到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，標(biāo)志著數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)的飛躍。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之

9、間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖1-3所示。圖1-3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)DBS（DataBase System）是指引進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)后的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，主要包括計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)和用戶五個(gè)部分。1.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)DB（DataBase）是指長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)，有組織的，可共享的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和存儲(chǔ)，具有較小的冗余、較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和易擴(kuò)展性，并可為各種用戶共享，并且還具有完善的自我保護(hù)能力和數(shù)據(jù)恢復(fù)能力。1.2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)DBMS（DataBase Managemen

10、t System）是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心軟件，是在操作系統(tǒng)的支持下工作，解決如何科學(xué)地組織和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，如何高效獲取和維護(hù)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)軟件。其主要功能包括：數(shù)據(jù)定義功能、數(shù)據(jù)操縱功能、數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行管理和數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與維護(hù)。1.2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)DBAS（DataBase Application System）是指利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)資源開(kāi)發(fā)的面向?qū)嶋H應(yīng)用的軟件系統(tǒng)。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)通常由數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用程序組成。它們都是在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)支持下設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)出來(lái)的。1.2.4 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)是指運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)所需要的硬件設(shè)備，包括主機(jī)、顯示器等。1.2.5 用戶用戶是指使用和管理數(shù)據(jù)庫(kù)的人

11、，他們可以對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)、維護(hù)和檢索等操作。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中用戶可以分為三類。1終端用戶終端用戶主要是指使用數(shù)據(jù)庫(kù)的各級(jí)管理人員、工程技術(shù)人員等，一般來(lái)說(shuō)，他們是非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員。2應(yīng)用程序員應(yīng)用程序員負(fù)責(zé)為終端用戶設(shè)計(jì)和編制應(yīng)用程序，以便終端用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作。3數(shù)據(jù)庫(kù)管理員數(shù)據(jù)庫(kù)管理員DBA（DataBase Administrator）是指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、維護(hù)和管理的專門人員。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。硬件OSDBMSM應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具應(yīng)用系統(tǒng)用戶圖1-4 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖1.2.6 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化在文件系統(tǒng)中，盡管記錄內(nèi)部已有了某些結(jié)構(gòu)，但記錄之間沒(méi)有聯(lián)系。而

12、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)則實(shí)現(xiàn)了整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化，這是數(shù)據(jù)庫(kù)的主要特征之一，也是數(shù)據(jù)庫(kù)與文件系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，采用一定的數(shù)據(jù)模型，將整個(gè)組織的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化成一個(gè)數(shù)據(jù)整體，數(shù)據(jù)不再只面向應(yīng)用程序，而是面向系統(tǒng)，這種整體的結(jié)構(gòu)化使得系統(tǒng)彈性大，有利于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。另外，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方式更加靈活，可以存取數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)或一組數(shù)據(jù)項(xiàng)、一條記錄或一組記錄。2數(shù)據(jù)共享性高、冗余性低、易擴(kuò)充數(shù)據(jù)共享度高使系統(tǒng)現(xiàn)有用戶或程序可以共同享用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)；當(dāng)系統(tǒng)需要擴(kuò)充時(shí)，再開(kāi)發(fā)的新用戶或新程序還可以共享原有的數(shù)據(jù)資源；多用戶或多程序可以在同一時(shí)刻共同使用同一數(shù)據(jù)。減少冗余數(shù)據(jù)可以使數(shù)據(jù)統(tǒng)一，避免產(chǎn)生數(shù)據(jù)的不一

13、致問(wèn)題。便于數(shù)據(jù)維護(hù)，避免數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)量小可以節(jié)約存儲(chǔ)空間，使數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理和查詢都容易實(shí)現(xiàn)。3數(shù)據(jù)獨(dú)立性高數(shù)據(jù)和程序相互之間的依賴性低、獨(dú)立性高的特性稱為數(shù)據(jù)獨(dú)立性高。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)獨(dú)立性可以分為兩級(jí)：（1）數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性（Physical Data Independence）數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性是指應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的依賴程度。數(shù)據(jù)物理獨(dú)立性高是指當(dāng)數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)用程序不需要修改也可以正常工作。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)之所以具有數(shù)據(jù)物理獨(dú)立性高的特點(diǎn)，是因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)能夠提供數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)與邏輯結(jié)構(gòu)之間的映像（Mapping）或轉(zhuǎn)換功能。（2）數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性（Logical

14、 Data Independence）數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性是指應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)的依賴程度。數(shù)據(jù)邏輯獨(dú)立性高是指當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)改變時(shí)，它們對(duì)應(yīng)的應(yīng)用程序不需要改變?nèi)钥梢哉＿\(yùn)行。4數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)庫(kù)的共享是并發(fā)的（concurrency）共享，即多個(gè)用戶可以同時(shí)存取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，甚至可以同時(shí)存取數(shù)據(jù)庫(kù)中的同一個(gè)數(shù)據(jù)。DBMS必須提供以下幾方面的數(shù)據(jù)控制功能：（1）數(shù)據(jù)的安全性保護(hù)（security）（2）數(shù)據(jù)的完整性檢查（integrity）（3）數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)訪問(wèn)控制（concurrency）（4）數(shù)據(jù)庫(kù)的故障恢復(fù)（recovery）1.3 數(shù)據(jù)模型

15、數(shù)據(jù)模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象，是用來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界中事物及其聯(lián)系的。它將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)按照一定的結(jié)構(gòu)組織起來(lái)，以反映事物本身及事物之間的各種聯(lián)系。由于計(jì)算機(jī)不可能直接處理現(xiàn)實(shí)世界中的具體事物，所以人們必須借助數(shù)據(jù)模型，把具體事物轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)據(jù)。1.3.1 相關(guān)概念1實(shí)體的描述現(xiàn)實(shí)世界存在各種事物，事物和事物之間存在著各種聯(lián)系。這些聯(lián)系是客觀存在的，是由事物本身的性質(zhì)決定的。例如，學(xué)校的教學(xué)系統(tǒng)中有教師、學(xué)生、課程，教師給學(xué)生授課，學(xué)生選修課程并取得成績(jī)；在醫(yī)院里有醫(yī)生、處方、藥，醫(yī)生開(kāi)處方，處方里包含藥等等。如果管理的對(duì)象較多或者比較特殊，事物之間的聯(lián)系就可能較為復(fù)雜。（1）實(shí)

16、體客觀存在并且能夠相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。實(shí)體可以是實(shí)際的事物，也可以是抽象的事件。例如，教師、學(xué)生、職工、醫(yī)生、圖書等屬于實(shí)際事物；選課、開(kāi)處方等活動(dòng)是比較抽象的事件。（2）實(shí)體的屬性描述實(shí)體的特性稱為屬性。例如，學(xué)生實(shí)體用學(xué)號(hào)、姓名，性別，出生日期，成績(jī)等若干屬性來(lái)描述；圖書實(shí)體用編號(hào)，分類號(hào)，書名，作者，價(jià)格等多個(gè)屬性來(lái)描述。（3）實(shí)體集和實(shí)體型屬性值的集合表示一個(gè)實(shí)體，而屬性的集合表示一種實(shí)體的類型，稱為實(shí)體型。同類型的實(shí)體的集合，稱為實(shí)體集。在Visual FoxPro中，用“二維表”存放同一類實(shí)體，即實(shí)體集，例如，學(xué)生表、圖書表等。Visual FoxPro的一個(gè)“表”包含若干字段

17、，“表”中所包含的“字段”就是實(shí)體的屬性。字段值的集合組成表中的一個(gè)記錄，代表一個(gè)具體的實(shí)體，即每一記錄表示一個(gè)實(shí)體。2實(shí)體間聯(lián)系實(shí)體之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為聯(lián)系，它反映現(xiàn)實(shí)世界事物之間的相互關(guān)聯(lián)。例如，一個(gè)教師可以講授多門課程；一門課程可以被多名學(xué)生選修。實(shí)體間聯(lián)系的種類是指一個(gè)實(shí)體型中可能出現(xiàn)的每一個(gè)實(shí)體與另一個(gè)實(shí)體型中多少個(gè)具體實(shí)體存在聯(lián)系。兩個(gè)實(shí)體間的聯(lián)系可以歸納為三種類型。（1）一對(duì)一聯(lián)系考查部門和經(jīng)理兩個(gè)實(shí)體型，如果一個(gè)部門只有一個(gè)經(jīng)理，一個(gè)經(jīng)理不能同時(shí)在其他部門兼任經(jīng)理，在這種情況下部門和經(jīng)理之間存在一對(duì)一的聯(lián)系。在Visual FoxPro中，一對(duì)一的聯(lián)系表現(xiàn)為主表中的每一條記錄只與

18、相關(guān)表中的一條記錄相關(guān)聯(lián)。例如，一個(gè)單位人事部門的職工表和財(cái)務(wù)部門的工資表之間就存在一對(duì)一的聯(lián)系。對(duì)于一對(duì)一的聯(lián)系，Visual FoxPro多采用合并表的方式減少冗余。（2）一對(duì)多聯(lián)系考查部門和職工兩個(gè)實(shí)體型，一個(gè)部門有多個(gè)職工，而一個(gè)職工只在一個(gè)部門供職，即只占一個(gè)部門的編制。部門與職工之間則存在一對(duì)多的聯(lián)系。考查學(xué)生和系兩個(gè)實(shí)體集，一個(gè)學(xué)生只能在一個(gè)系注冊(cè)，而一個(gè)系有很多個(gè)學(xué)生。系和學(xué)生也是一對(duì)多的聯(lián)系。在Visual FoxPro中，一對(duì)多的聯(lián)系表現(xiàn)為主表中的每一條記錄與相關(guān)表中的多條記錄相關(guān)聯(lián)。即表A的一個(gè)記錄在表B中可以有多個(gè)記錄與之對(duì)應(yīng)，但表B中的一個(gè)記錄最多只能有一個(gè)表A的記錄

19、與之對(duì)應(yīng)。（3）多對(duì)多聯(lián)系考查學(xué)生與課程兩個(gè)實(shí)體型，一個(gè)學(xué)生可以選修多門課程，一門課程由多個(gè)學(xué)生選修。因此，學(xué)生與課程間存在多對(duì)多的聯(lián)系。圖書與讀者之間也是多對(duì)多聯(lián)系，因?yàn)橐晃蛔x者可以借閱若干本圖書；同一本圖書也可以相繼被幾個(gè)讀者借閱。在Visual FoxPro中，多對(duì)多的聯(lián)系表現(xiàn)為一個(gè)表中的多個(gè)記錄在相關(guān)表中同樣有多個(gè)記錄與其匹配。即表A的一條記錄在表B中可以對(duì)應(yīng)多條記錄，而表B的一條記錄在表A中也可以對(duì)應(yīng)多條記錄。對(duì)于多對(duì)多的聯(lián)系，Visual FoxPro多采用分解出一個(gè)紐帶表，將多對(duì)多的聯(lián)系轉(zhuǎn)化為一對(duì)多的聯(lián)系進(jìn)行處理。3數(shù)據(jù)模型為了反映事物本身及事物之間的各種聯(lián)系，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)必須

20、有一定的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)用數(shù)據(jù)模型來(lái)表示。數(shù)據(jù)庫(kù)不僅管理數(shù)據(jù)本身，而且要使用數(shù)據(jù)模型表示出數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。可見(jiàn)，數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)用來(lái)表示實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的方法。任何一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)都是基于某種數(shù)據(jù)模型的。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型分為三種：層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型。因此，使用支持某種特定數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的應(yīng)用系統(tǒng)相應(yīng)地稱為層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。1.3.2 層次模型用樹(shù)型（層次）結(jié)構(gòu)表示實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為層次模型（Hierarchical Model）。 在一個(gè)層次模型中的限制條件是：有且僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)，無(wú)父節(jié)點(diǎn)，此節(jié)點(diǎn)為樹(shù)

21、的根；其他節(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)。層次模型的特點(diǎn)是記錄之間的聯(lián)系通過(guò)指針實(shí)現(xiàn)，查詢效率高。缺點(diǎn)是只能表示一對(duì)多的聯(lián)系。層次數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)如圖1-5所示。圖1-5 層次模型1.3.3 網(wǎng)狀模型用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表示實(shí)體類型及其實(shí)體之間聯(lián)系的模型。顧名思義，一個(gè)事物和另外的幾個(gè)都有聯(lián)系這樣構(gòu)成一張網(wǎng)狀圖。網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要有以下兩個(gè)特征，允許一個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)無(wú)雙親；一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)的雙親。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型如圖1-6所示。圖1-6 網(wǎng)狀模型1.3.4 關(guān)系模型用二維表的形式表示實(shí)體和實(shí)體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。關(guān)系模型與層次模型、網(wǎng)狀模型的本質(zhì)區(qū)別體現(xiàn)在表示實(shí)體間的聯(lián)系是不一樣的。對(duì)于層次模型和網(wǎng)狀模型來(lái)說(shuō)，它

22、們是用鏈接指針來(lái)存儲(chǔ)和體現(xiàn)聯(lián)系的。在關(guān)系模型中，實(shí)體和實(shí)體之間的聯(lián)系都是用二維表來(lái)表示的。關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，它由行和列組成。每一個(gè)二維表稱為一個(gè)關(guān)系，每個(gè)關(guān)系有一個(gè)名稱，稱為關(guān)系名。1.4 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是基于關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中包含若干個(gè)關(guān)系，每個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)一張二維表。1.4.1 關(guān)系模型的基本概念1關(guān)系一個(gè)關(guān)系就是一張二維表。每個(gè)關(guān)系用關(guān)系名表示。在Visual FoxPro中，一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)一個(gè)表文件，其擴(kuò)展名為DBF。對(duì)關(guān)系的描述稱為關(guān)系模式，一個(gè)關(guān)系模式對(duì)應(yīng)一個(gè)關(guān)系的結(jié)構(gòu)。其格式為：關(guān)系名（屬性名1，屬性名2，屬性名n）在Visual FoxPro

23、中表示為表結(jié)構(gòu)：表名（字段名1，字段名2，字段名n）2元組關(guān)系表中的一行稱為一個(gè)元組。在Visual FoxPro中，一個(gè)元組對(duì)應(yīng)表中的一條記錄。3屬性二維表中垂直方向的列稱為屬性，每一列有一個(gè)屬性名。在Visual FoxPro中，一個(gè)屬性對(duì)應(yīng)表中的一個(gè)字段。每個(gè)字段的數(shù)據(jù)類型、寬度等在創(chuàng)建表的結(jié)構(gòu)時(shí)規(guī)定。4域?qū)傩缘娜≈捣秶?，即不同元組對(duì)同一個(gè)屬性的取值所限定的范圍。例如，姓名的取值范圍是文本字符；性別只能從“男”、“女”兩個(gè)漢字中取其一；邏輯型屬性婚否只能從邏輯真或者邏輯假兩個(gè)值中取值。5碼屬性或者屬性的組合，其值能夠唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組。在Visual FoxPro中對(duì)應(yīng)的是關(guān)鍵字，體現(xiàn)為用

24、來(lái)唯一標(biāo)識(shí)關(guān)系中記錄的字段或字段組合。如果碼的任意真子集都不能成為碼，這樣的最小碼稱為“候選碼”。候選碼可能有多個(gè)，被選中用來(lái)區(qū)別不同元組的候選碼稱為主碼。在Visual FoxPro中，對(duì)應(yīng)的是候選關(guān)鍵字和主關(guān)鍵字。主關(guān)鍵字最多只能有一個(gè)，簡(jiǎn)稱“主鍵”。6外部關(guān)鍵字如果表中的一個(gè)字段不是本表的主關(guān)鍵字或候選關(guān)鍵字，而是另外一個(gè)表的主關(guān)鍵字或候選關(guān)鍵字，這個(gè)字段就稱為外部關(guān)鍵字，簡(jiǎn)稱“外鍵”。1.4.2 關(guān)系的特點(diǎn)關(guān)系必須規(guī)范化。所謂規(guī)范化是指關(guān)系模型中的每一個(gè)關(guān)系模式都必須滿足一定的要求。最基本的要求是每個(gè)屬性必須是不可分割的數(shù)據(jù)單元，即表中不能再包含表。在同一個(gè)關(guān)系中不能出現(xiàn)相同的屬性名。

25、在Visual FoxPro中不允許同一個(gè)表中有相同的字段名。關(guān)系中不允許有完全相同的元組，即冗余。在一個(gè)關(guān)系中元組的次序無(wú)關(guān)緊要。也就是說(shuō)，任意交換兩行的位置并不影響數(shù)據(jù)的實(shí)際含義。在一個(gè)關(guān)系中列的次序無(wú)關(guān)緊要。任意交換兩列的位置也不影響數(shù)據(jù)的實(shí)際含義。1.4.3 關(guān)系的完整性規(guī)則數(shù)據(jù)完整性是指數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的正確性和一致性。數(shù)據(jù)完整性是用來(lái)防止數(shù)據(jù)庫(kù)中存在不合法的數(shù)據(jù)，防止錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)中。數(shù)據(jù)完整性可以分為實(shí)體完整性、域完整性和參照完整性。1實(shí)體完整性實(shí)體完整性是指數(shù)據(jù)庫(kù)表的每一行都擁有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)。實(shí)體完整性由實(shí)體完整性規(guī)則來(lái)定義。完整性規(guī)則是指表中的每一行在組成關(guān)鍵字的列上不能

26、有空值（NULL）或重復(fù)值，否則就不能起到唯一標(biāo)識(shí)該行的作用。2域完整性域完整性是指數(shù)據(jù)庫(kù)中字段取值的正確性，包括數(shù)據(jù)類型、精度、取值范圍以及是否允許為空值等。取值范圍又分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種：靜態(tài)取值范圍是指字段的取值范圍是固定的，如成績(jī)?cè)?100之間；動(dòng)態(tài)取值范圍是指字段的取值范圍由另一個(gè)字段或多個(gè)字段的值決定，或根據(jù)字段的新值依賴于它的舊值。3參照完整性參照完整性是指數(shù)據(jù)庫(kù)中表與表之間存在主鍵與外鍵的約束關(guān)系，利用這些約束關(guān)系可以維護(hù)數(shù)據(jù)的一致性或相容性，即在數(shù)據(jù)庫(kù)的多個(gè)表之間存在某種參照關(guān)系。具體地說(shuō)，就是對(duì)相互有關(guān)聯(lián)的兩個(gè)表中的某一個(gè)表進(jìn)行更新記錄、刪除記錄或插入新紀(jì)錄時(shí)，由于與另一個(gè)表

27、之間存在約束關(guān)系，更新、刪除或插入操作不能隨心所欲，根據(jù)選擇的約束條件的嚴(yán)格程度不同，或許禁止更新、刪除、插入操作，或許有條件地執(zhí)行，或許無(wú)條件地允許操作。1.4.4 關(guān)系運(yùn)算查詢數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，需要找到滿足用戶需求的數(shù)據(jù)，這就要對(duì)關(guān)系進(jìn)行一定的關(guān)系運(yùn)算。關(guān)系的基本運(yùn)算有兩類：一類是傳統(tǒng)的集合運(yùn)算，包括并、差、交運(yùn)算，另一類是專門的關(guān)系運(yùn)算包括選擇、投影、連接運(yùn)算。1傳統(tǒng)集合運(yùn)算傳統(tǒng)的集合運(yùn)算要求進(jìn)行并、差、交集合的兩個(gè)關(guān)系必須具有相同的關(guān)系模式，即相同結(jié)構(gòu)。（1）并兩個(gè)相同結(jié)構(gòu)關(guān)系的并是由屬于這兩個(gè)關(guān)系的元組組成的集合。例如，有兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的學(xué)生關(guān)系，分別存放兩個(gè)班的學(xué)生，把一個(gè)班的學(xué)生記錄追加到

28、另一個(gè)班的學(xué)生記錄后面，這就是兩個(gè)關(guān)系的并集。（2）差設(shè)有兩個(gè)相同結(jié)構(gòu)的關(guān)系A(chǔ)和B，A差B的結(jié)果是由屬于A但不屬于B的元組組成的集合，即差運(yùn)算的結(jié)果是從A中去掉B中也有的元組。例如，設(shè)有選修“大學(xué)英語(yǔ)”課程的學(xué)生關(guān)系A(chǔ)，選修“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的學(xué)生關(guān)系B，查詢選修了“大學(xué)英語(yǔ)”課程的學(xué)生，但沒(méi)有選修“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的學(xué)生，就應(yīng)該進(jìn)行差運(yùn)算。（3）交兩個(gè)具有相同結(jié)構(gòu)的關(guān)系A(chǔ)和B，它們的交是由既屬于A又屬于B的元組組成的集合。交運(yùn)算的結(jié)果是A和B的共同元組。例如，有選修“大學(xué)英語(yǔ)”課程的學(xué)生關(guān)系A(chǔ)，有選修“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的學(xué)生關(guān)系B。查詢既選修“大學(xué)英語(yǔ)”課程又選修“計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)”課程的學(xué)生，就

29、應(yīng)該進(jìn)行交運(yùn)算。2專門關(guān)系運(yùn)算專門關(guān)系運(yùn)算的對(duì)象及結(jié)果仍然是關(guān)系。常見(jiàn)的關(guān)系運(yùn)算有選擇運(yùn)算、投影運(yùn)算及連接運(yùn)算。（1）選擇運(yùn)算選擇是從二維表中選出符合條件的記錄，構(gòu)成一個(gè)新的文件，所形成的新文件（關(guān)系）是原有文件（關(guān)系）的一個(gè)子集。它是從行的角度對(duì)關(guān)系進(jìn)行的運(yùn)算，即從指定的二維表中選擇滿足條件的行，構(gòu)成新的二維表。例如，從表1-1中選擇籍貫是“甘肅”的學(xué)生組成新的關(guān)系。表1-1 學(xué)生情況表學(xué)號(hào)姓名性別出生日期所在院系籍貫入學(xué)成績(jī)2009050101陳小飛男12/23/1990信息學(xué)院浙江5012009050102李 芳女02/11/1991外語(yǔ)學(xué)院甘肅4982009050103李 亮男10/2

30、1/1990電氣學(xué)院陜西4782009050104李云霞女05/21/1991信息學(xué)院四川5152009050105王 鵬男07/09/1991電氣學(xué)院甘肅465選擇的條件以邏輯表達(dá)式給出，使得邏輯表達(dá)式的值為真的元組被選取。在Visual FoxPro中，選擇操作使用命令短語(yǔ)“FOR|WHILE<條件>”或設(shè)置記錄過(guò)濾器來(lái)實(shí)現(xiàn)。此例的顯示操作命令：List for籍貫=甘肅 注意：經(jīng)過(guò)選擇運(yùn)算得到的結(jié)果可以形成新的關(guān)系，其關(guān)系模式不變，但其中的元組是原關(guān)系的一個(gè)子集。（2）投影運(yùn)算投影是從一個(gè)文件（關(guān)系）中選擇所需要的若干字段，構(gòu)成一個(gè)新的文件，所形成的新的文件（關(guān)系），也是原有

31、文件（關(guān)系）的一個(gè)子集。它是從列的角度對(duì)關(guān)系進(jìn)行的運(yùn)算。例如，查找籍貫是“甘肅”的學(xué)生的姓名、性別及入學(xué)成績(jī)。顯示操作命令為：List for籍貫=甘肅fields 姓名,性別,入學(xué)成績(jī)（3）連接運(yùn)算連接是從兩個(gè)關(guān)系中按一定的條件分別選取其中的若干字段，形成新關(guān)系。連接同時(shí)涉及到兩個(gè)二維表的運(yùn)算，它是將兩個(gè)關(guān)系在給定的屬性上滿足給定條件的記錄連接起來(lái)而得到的一個(gè)新的關(guān)系。連接運(yùn)算是同時(shí)從行和列的角度進(jìn)行的運(yùn)算。它是按連接字段值相同的原則將兩個(gè)二維表連接成一個(gè)新的表。本章小結(jié)本章介紹了數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)，內(nèi)容包括：（1）數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理的相關(guān)概念。（2）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)特點(diǎn)。（3）數(shù)據(jù)模

32、型的基本概念和三種基本數(shù)據(jù)模型。（4）關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念、關(guān)系的完整性規(guī)則和關(guān)系運(yùn)算。上述內(nèi)容是學(xué)好Visual FoxPro數(shù)據(jù)庫(kù)程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，建議讀者在充分理解基本概念的前提下，熟練掌握三種專門的關(guān)系運(yùn)算操作，這對(duì)于學(xué)習(xí)Visual FoxPro數(shù)據(jù)庫(kù)操作命令有很大幫助。習(xí)題一一、選擇題1. 下列有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的描述中，正確的是（ ）A 數(shù)據(jù)處理是將信息轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)的過(guò)程B 數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性是指當(dāng)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變時(shí)，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)不變C 關(guān)系中的每一列稱為元組，一個(gè)元組就是一個(gè)字段D 如果一個(gè)關(guān)系中的屬性或?qū)傩越M并非該關(guān)系的關(guān)鍵字，但它是另一個(gè)關(guān)系的關(guān)鍵字，則稱其為關(guān)系的外關(guān)鍵字2. 下列

33、有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的描述中，正確的是（ ）A 數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)DBF文件B 數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)關(guān)系C 數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集D 數(shù)據(jù)庫(kù)是一組文件3. 在關(guān)系模型中，每個(gè)關(guān)系模式中的關(guān)鍵字（ ）A 可由多個(gè)任意屬性組成 B 最多有一個(gè)屬性組成C 可由一個(gè)或多個(gè)其值能唯一標(biāo)識(shí)關(guān)系中任何元組的屬性組成D 以上說(shuō)法都不對(duì)4. Visual FoxPro是一種（ ）A 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)B 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)C 數(shù)據(jù)庫(kù)D 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)5. 下列敘述中正確的是（ ）A 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，不需要操作系統(tǒng)的支持B 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的根本目標(biāo)是要解決數(shù)據(jù)的共享問(wèn)題C 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)就是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)D 以上3中說(shuō)法都不對(duì)6. 下列敘述中正確的是（ ）A 為了建立一個(gè)關(guān)系，首先要構(gòu)造數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系B 表示關(guān)系的二維表中各元組的每一個(gè)分量還可以分成若干數(shù)據(jù)項(xiàng)C 一個(gè)關(guān)系的屬性名表稱為關(guān)系模式D 一個(gè)關(guān)系可以包含多個(gè)二維表7. 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是（ ）A 操作系