數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用整套課件全書ppt完整版課件最全教程教程整本書電子講義

1、數(shù) 據(jù) 庫 原 理 及 應(yīng) 用（SQL Server 2005）授課教師：*2022年7月11日第1章數(shù)據(jù)庫概述第1章數(shù)據(jù)庫概述任務(wù)目標(biāo)：熟悉數(shù)據(jù)管理技術(shù)的基本概念；掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成、體系結(jié)構(gòu)；掌握數(shù)據(jù)模型的三要素、分類；理解概念模型及其表示方法。第1章數(shù)據(jù)庫概述1.1 數(shù)據(jù)管理技術(shù)基本概念1.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1.3 數(shù)據(jù)模型習(xí)題1.1 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的基本概念1.1.1 信息與數(shù)據(jù)姓名：張三年齡：17 性別：男身高：1.67 m體重：50 kg客觀事物 數(shù)據(jù)表達(dá)數(shù)據(jù)表達(dá)信息（Information）1.1 基本概念1.1.1 信息與數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)（Data） ：是對客觀事物及其活動(dòng)的抽象符號(hào)表示；

2、存儲(chǔ)在某一種媒體上可以鑒別的符號(hào)資料；表示形式多樣，可以是數(shù)據(jù)、文本、圖形、聲音等。信息（Information）是經(jīng)過加工處理后具有一定含義的數(shù)據(jù)集合 ；以某種特定數(shù)據(jù)形式表現(xiàn)。數(shù)據(jù)處理（Data Processing）將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過程稱為數(shù)據(jù)處理；對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、儲(chǔ)存、分類、加工等活動(dòng)；目的：從數(shù)據(jù)出發(fā)，推導(dǎo)、抽取有價(jià)值的信息。1.1 基本概念 數(shù)據(jù)管理是指對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分類、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)等，數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了人工管理、文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)3個(gè)階段，目前正在向著網(wǎng)絡(luò)化、智能化和集成化的方向發(fā)展。 數(shù)據(jù)管理技術(shù)發(fā)展三階段: 1人工管理階段 2文件系統(tǒng)階段 3數(shù)據(jù)

3、庫系統(tǒng)階段1.1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展1.1 基本概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段特點(diǎn)如下：數(shù)據(jù)管理者：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)面向的對象：整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。數(shù)據(jù)的共享程度：共享性良好，冗余度小。數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：獨(dú)立性良好，具備高度的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性。數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：單條記錄內(nèi)部有結(jié)構(gòu)，并使用數(shù)據(jù)模型描述，整體上有結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)控制能力：由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)安全性、完整性等數(shù)據(jù)控制。 1.1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展1.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DataBase System,DBS）是指引進(jìn)了數(shù)據(jù)庫技術(shù)后的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它能夠有組織地、動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)共享機(jī)制。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)

4、，一般情況下由硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和用戶組成。 1.1.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)成1.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本組成主要有以下幾項(xiàng)：（1）系統(tǒng)硬件（HW，Hard Ware）（2）操作系統(tǒng)（OS,Operating System）（3）數(shù)據(jù)庫(DB,DateBase)（4）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) (DBMS,DateBase Management System)（5）數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)軟件(DT,Development Tools)（6）數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)(DBAS,DateBase Application System)（7）用戶(User)1.1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展1.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管

5、理系統(tǒng)（DataBase Management System,DBMS）是處理數(shù)據(jù)訪問的軟件系統(tǒng)，是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理的軟件。數(shù)據(jù)庫在建立、運(yùn)行和維護(hù)時(shí)由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一控制。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能主要包括： 數(shù)據(jù)定義：數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)定義語言（DDL，Date Definition Language）對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行定義。 數(shù)據(jù)操縱：數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)操作語言（DML,Date Manipulation Lauguage）對數(shù)據(jù)進(jìn)行具體操作。 數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理：數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)控制語言（DCL,Date Control Language）對數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性控制、安全性

6、控制、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)、數(shù)據(jù)庫維護(hù)和數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制等。 數(shù)據(jù)字典：數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)、物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和完整性約束均保存在數(shù)據(jù)字典（DD，Date Dictionary）中。 數(shù)據(jù)通信接口：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)需要提供與其他軟件系統(tǒng)進(jìn)行通信的功能。例如提供與其他數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的接口，從而能夠?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為另一個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能夠接受的格式，或者接收其他數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。 常見的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有Qracle、SQL Server、Sybase、MYSQL、DB2、Access等。1.1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展1.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 根據(jù)數(shù)據(jù)庫從建設(shè)到運(yùn)行的整個(gè)過程中不同崗位的工作性質(zhì)，可以將其用戶分為兩個(gè)大類：開

7、發(fā)類用戶和應(yīng)用類用戶。1.1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)庫分析員開發(fā)類用戶應(yīng)用程序員數(shù)據(jù)庫管理員終端用戶應(yīng)用類用戶數(shù)據(jù)庫用戶分類1.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 1單機(jī)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 整個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，包括應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)信息，都安裝在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，這類系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡捷，系統(tǒng)運(yùn)行速度快，但不同機(jī)器之間不能進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，安全性較差，只適用于小型用戶使用。 2主從結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 1.2.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用終端（應(yīng)用程序）主 機(jī)（DBMS、DB）發(fā)送請求響應(yīng)請求主從結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 3分布式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)在邏輯上是一個(gè)整體，但物理地分布在整個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)下的

8、不同結(jié)點(diǎn)上。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都可以獨(dú)立處理本地?cái)?shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)；同時(shí)也可以同時(shí)存取和處理網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)異地?cái)?shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行全網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用。 4客戶服務(wù)器（C/S，Client/Server）結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 該結(jié)構(gòu)下的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)顯著減少了網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸量，提高了系統(tǒng)的性能、吞吐量和負(fù)載能力。C/S結(jié)構(gòu)分為二層C/S體系結(jié)構(gòu)和三層C/S體系結(jié)構(gòu)。 SQL Server 2005是可用于C/S模式的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。 5瀏覽器/服務(wù)器（B/S,Browser/Server）結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 1.2.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)1.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1.2.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用端計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)客

9、戶端1計(jì)算機(jī)硬件數(shù)據(jù)庫應(yīng)用端計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)客戶端n計(jì)算機(jī)硬件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端請求響應(yīng)響應(yīng) 二層C/S結(jié)構(gòu)1.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1.2.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序界面計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)客戶端1計(jì)算機(jī)硬件應(yīng)用程序界面計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)客戶端n計(jì)算機(jī)硬件數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫服務(wù)器數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端請求響應(yīng)響應(yīng)請求響應(yīng) 三層C/S結(jié)構(gòu)1.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1.2.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 三層B/S結(jié)構(gòu)瀏覽器計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)客戶端1計(jì)算機(jī)硬件瀏覽器計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)客戶端n計(jì)算機(jī)硬件數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序?yàn)g覽器服務(wù)器數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件數(shù)據(jù)庫

10、服務(wù)器端請求響應(yīng)響應(yīng)請求響應(yīng)1.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)將數(shù)據(jù)庫建立為三級(jí)模式結(jié)構(gòu)和二級(jí)存儲(chǔ)映象，這便是數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)。1.2.3 數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)外部應(yīng)用1外部應(yīng)用2外部應(yīng)用3外部應(yīng)用n外模式1外模式2外模式n模式內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫模式/外模式映象模式/內(nèi)模式映象三級(jí)模式結(jié)構(gòu)和二級(jí)存儲(chǔ)映象1.3 數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)模型（Data Model）是對數(shù)據(jù)特征的抽象，是嚴(yán)格定義的概念集合。數(shù)據(jù)模型包括數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)部分、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的操作部分和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的約束條件。即數(shù)據(jù)模型所描述的三個(gè)部分： （1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) （2）數(shù)據(jù)操作 基本的數(shù)據(jù)操作包括兩大類： 檢索：數(shù)據(jù)查詢 更新：數(shù)據(jù)的插入、刪除和更新等

11、操作 （3）數(shù)據(jù)的完整性約束1.3.1 數(shù)據(jù)模型的三要素1.3 數(shù)據(jù)模型 在實(shí)際數(shù)據(jù)庫應(yīng)用中，為了更為便捷、準(zhǔn)確的描述現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)，通常依據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境，采用不同的數(shù)據(jù)模型。 數(shù)據(jù)模型按不同的應(yīng)用層次分成三種類型： （1）概念數(shù)據(jù)模型 （2）邏輯數(shù)據(jù)模型 （3）物理數(shù)據(jù)模型 如果要將現(xiàn)實(shí)世界中的具體事物抽象和表示為根據(jù)某具體應(yīng)用環(huán)境的、某種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)模型，那么通常需要首先把現(xiàn)實(shí)世界轉(zhuǎn)換為信息世界（概念模型），再由信息世界轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的邏輯模型。 1.3.2 數(shù)據(jù)模型分類及關(guān)系1.3 數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)模型（Data Model）是對數(shù)據(jù)特征的抽象，是嚴(yán)格定義的概念集

12、合。數(shù)據(jù)模型包括數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)部分、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的操作部分和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的約束條件。即數(shù)據(jù)模型所描述的三個(gè)部分： （1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) （2）數(shù)據(jù)操作 基本的數(shù)據(jù)操作包括兩大類： 檢索：數(shù)據(jù)查詢 更新：數(shù)據(jù)的插入、刪除和更新等操作 （3）數(shù)據(jù)的完整性約束1.3.2 數(shù)據(jù)模型分類及關(guān)系1.3 數(shù)據(jù)模型1.3.2 數(shù)據(jù)模型分類及關(guān)系機(jī)器世界關(guān)系數(shù)據(jù)模型信息世界實(shí)體及其聯(lián)系現(xiàn)實(shí)世界客觀事物及其聯(lián)系存 在概念模型邏輯模型 三個(gè)世界模型關(guān)系1.3 數(shù)據(jù)模型 概念模型是對信息世界的建模，是對真實(shí)世界中問題域內(nèi)的事物的描述，它不依賴于某一個(gè)具體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)模型，但概念模型可以轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)上某數(shù)據(jù)庫管理系

13、統(tǒng)支持的特定數(shù)據(jù)模型。 概念模型具備以下特點(diǎn)： 能夠方便、直接地表達(dá)應(yīng)用中的各種語義知識(shí)。 簡單、清晰、易于理解，是用戶與數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員之間進(jìn)行交流的媒介。1.3.3 概念模型及其表示方法1.3 數(shù)據(jù)模型 1基本概念 (1) 實(shí)體（Entity） 客觀存在并可相互區(qū)別的事物和活動(dòng)的抽象稱為實(shí)體。實(shí)體可以是具體的人、事、物，也可以是抽象的概念或聯(lián)系。 例如：一個(gè)員工。 (2) 屬性（Attribute） 實(shí)體和聯(lián)系所具有的特性稱為屬性。一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來描述。 例如：員工編號(hào)、員工姓名、員工性別、員工年齡。 (3) 主碼（Key） 能唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性或?qū)傩约Q為碼。 例如：實(shí)體員工中的

14、員工編號(hào)。 (4) 域（Domain） 屬性的取值范圍稱為該屬性的域。 例如：可以為員工編號(hào)設(shè)置一定的取值范圍。1.3.3 概念模型及其表示方法1.3 數(shù)據(jù)模型 (5) 實(shí)體型（Entity Type） 用實(shí)體名及描述它的各屬性名，可以刻畫出全部同質(zhì)實(shí)體的共同特征和性質(zhì)，它被稱為實(shí)體型。 (6) 實(shí)體集（Entity Set） 同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。 (7) 聯(lián)系（Relationship） 實(shí)體集間或一個(gè)實(shí)體集內(nèi)的各實(shí)體之間存在的關(guān)系，現(xiàn)實(shí)世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界中反映為實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體之間的聯(lián)系。 聯(lián)系有以下三種： 一對一聯(lián)系（1:1） 一對多聯(lián)系（1:n） 多對

15、多聯(lián)系（m:n） 1.3.3 概念模型及其表示方法1.3 數(shù)據(jù)模型 2概念模型表示方法 聯(lián)系方法（Entity-Relationship Approach） 用這個(gè)方法描述的概念模型稱為實(shí)體聯(lián)系模型，簡稱ER模型。ER模型（Entity-Relationship Model）用E-R圖來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型，它是一個(gè)面向問題的概念模型。 E-R圖的描述方式很接近人的思維方式，描述過程不設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的表示和存取，便于用戶與系統(tǒng)開發(fā)人員之間的交流。 在ER模型中，信息由實(shí)體型、實(shí)體屬性和實(shí)體間的聯(lián)系三種概念單元來表示。 1.3.3 概念模型及其表示方法1.3 數(shù)據(jù)模型實(shí)體型：用矩形表示，矩

16、形框內(nèi)寫明實(shí)體名。屬性：是實(shí)體的說明，用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來。 如圖所示，學(xué)生實(shí)體具備學(xué)號(hào)、姓名、性別等屬性。1.3.3 概念模型及其表示方法學(xué) 生學(xué) 號(hào)姓 名性 別學(xué)生實(shí)體屬性 1.3 數(shù)據(jù)模型聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實(shí)體連接起來，同時(shí)在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或m:n）。1.3.3 概念模型及其表示方法課 程課程號(hào)課程名課程類型學(xué) 生學(xué) 號(hào)姓 名性 別選修nm課程與學(xué)生的聯(lián)系 1.3 數(shù)據(jù)模型 聯(lián)系本身也是一種實(shí)體型，可以有屬性。如果一個(gè)聯(lián)系具有屬性，則這些屬性也要用無向邊與該聯(lián)系連接起來。學(xué)生與課程具有聯(lián)系選課，課

17、程被學(xué)生選修后，學(xué)生需獲得對應(yīng)課程的成績。因此，選修聯(lián)系具有屬性“成績”。 1.3.3 概念模型及其表示方法課 程課程號(hào)課程名課程類型學(xué) 生學(xué) 號(hào)姓 名性別選修nm成 績聯(lián)系“選修”的屬性“成績” 第1章數(shù)據(jù)庫概述本章小結(jié)：數(shù)據(jù)與信息；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)模型及其分類；概念模型及E-R圖的畫法。Thank You!數(shù) 據(jù) 庫 原 理 及 應(yīng) 用（SQL Server 2005）授課教師：*2022年7月11日第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)任務(wù)目標(biāo)：了解數(shù)據(jù)模型的分類 ，掌握關(guān)系模型的組成及相關(guān)概念；了解關(guān)系代數(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，能運(yùn)用關(guān)系代數(shù)進(jìn)行傳統(tǒng)的集合運(yùn)算和專門的集合運(yùn)算；

18、掌握關(guān)系完整性的相關(guān)知識(shí)，能夠?qū)﹃P(guān)系進(jìn)行實(shí)體完整性、參照完整性和用戶定義完整性約束； 掌握關(guān)系規(guī)范化理論，能夠使用1NF、2NF和3NF對關(guān)系進(jìn)行規(guī)范化。第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)2.1 關(guān)系模型的基本概念2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算2.3 關(guān)系的完整性2.4 關(guān)系規(guī)范化理論習(xí)題2.1 關(guān)系模型的基本概念2.1.1 關(guān)系模型 在數(shù)據(jù)庫中，有些數(shù)據(jù)實(shí)體之間存在著某種聯(lián)系，用來描述這些數(shù)據(jù)實(shí)體間關(guān)聯(lián)形式的模型叫做數(shù)據(jù)模型。 在數(shù)據(jù)庫技術(shù)領(lǐng)域中，較為經(jīng)典的數(shù)據(jù)模型有三種，分別是： 層次模型； 網(wǎng)狀模型； 關(guān)系模型，采用二維表結(jié)構(gòu)描述數(shù)據(jù)實(shí)體間的關(guān)聯(lián)，以記錄組或數(shù)據(jù)表的形式組織數(shù)據(jù)，以便于利用各種地理實(shí)體與屬

19、性之間的關(guān)系進(jìn)行存儲(chǔ)和變換，不分層也無指針，是建立空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間關(guān)系的一種非常有效的數(shù)據(jù)組織方法。 2.1 關(guān)系模型的基本概念 關(guān)系模型和層次、網(wǎng)狀模型相比，有以下特點(diǎn)： 1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單（二維表） 2）扎實(shí)的理論基礎(chǔ) 3）關(guān)系運(yùn)算 4）關(guān)系模式的數(shù)據(jù)獨(dú)立性強(qiáng) 關(guān)系模型由三部分組成： 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； 關(guān)系數(shù)據(jù)操作； 關(guān)系數(shù)據(jù)完整性約束。2.1.1 關(guān)系模型2.1 關(guān)系模型的基本概念 2.1.2 關(guān)系基本概念 在關(guān)系和關(guān)系數(shù)據(jù)庫的學(xué)習(xí)中，需要先學(xué)習(xí)以下術(shù)語和相關(guān)概念。 1.域域是一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。 2.元組關(guān)系中的每個(gè)元素是關(guān)系中的元組，可以用來表示一個(gè)實(shí)體。 3.關(guān)系關(guān)系

20、是一個(gè)規(guī)范化的二維表，表的每一行對應(yīng)一個(gè)元組，表的每一列對應(yīng)一個(gè)域，由于域可以相同，為了加以區(qū)分表中的列，必須對每列起一個(gè)名字，稱為屬性。 2.1 關(guān)系模型的基本概念基本的關(guān)系滿足以下特性：關(guān)系（二維表）中的每一行對應(yīng)一個(gè)元組，即一個(gè)實(shí)體；表的每一列對應(yīng)某個(gè)實(shí)體的一個(gè)屬性。關(guān)系中的元組（實(shí)體）不能完全相同。關(guān)系中的屬性名稱不能重復(fù)。關(guān)系中的元組次序和屬性次序可以互換。關(guān)系中的每個(gè)屬性都是不可再分解的數(shù)據(jù)項(xiàng)。關(guān)系的屬性中必須有一個(gè)是關(guān)鍵字，用來唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)實(shí)體。 2.1.2 關(guān)系基本概念2.1 關(guān)系模型的基本概念 例：學(xué)生選課系統(tǒng)中，其概念模型中有學(xué)生實(shí)體、課程實(shí)體以及選課聯(lián)系。 學(xué)號(hào)（stud

21、entID）姓（studentName）性別（Sex）20100101張小麗女20100102王剛男20100103李平女20100104郭鵬男20100105劉翔男20100106吳飛男20100107張國強(qiáng)男20100108李國慶男課程號(hào)（courseID）課程名（coursename）課程類別（typename）342101計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)專業(yè)課342102數(shù)據(jù)庫應(yīng)用專業(yè)課342103C語言程序設(shè)計(jì)專業(yè)課342104大學(xué)英語基礎(chǔ)課342105高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課2.1.2 關(guān)系基本概念學(xué)號(hào)（studentID）課程號(hào)（courseID）成績（Grade）20100102342103862010010

22、134210179201001053421028120100107342104902010010834210192201001023421047520100107342105802010010634210170關(guān)系選課 關(guān)系課程 關(guān)系學(xué)生 2.1 關(guān)系模型的基本概念 4.屬性 描述實(shí)體或者聯(lián)系的特性的列名稱為屬性，屬性分為主屬性和非主屬性。 主屬性：主碼的各個(gè)屬性。 非主屬性：除了主屬性之外的屬性。 例如，關(guān)系Student中的studentID、studentName、Sex是關(guān)系Student的屬性。在關(guān)系Student的各屬性中，主屬性有studentID，非主屬性有studentNam

23、e和Sex。 關(guān)系Course中的courseID、coursename、typename是關(guān)系Course的屬性。在關(guān)系Course的各屬性中，主屬性有courseID，非主屬性有coursename和typename。 2.1.2 關(guān)系基本概念2.1 關(guān)系模型的基本概念 5. 屬性值 描述實(shí)體或者聯(lián)系的具體數(shù)據(jù)稱為屬性值。屬性值的取值范圍是域。 例如，關(guān)系Student中的20100101，20100105，張小麗，張國強(qiáng)，女，男等都是關(guān)系Student的屬性值。 關(guān)系Course中的342101，342103，C語言程序設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，專業(yè)課，基礎(chǔ)課等都是關(guān)系Course的屬性值。 關(guān)

24、系Student_Course中的20100102，20100108，342104，342101，70，81等都是關(guān)系Student_Course的屬性值。 2.1.2 關(guān)系基本概念2.1 關(guān)系模型的基本概念6. 關(guān)系型關(guān)系表的所有列標(biāo)題，即所有屬性名。例如，關(guān)系Student的關(guān)系型可表示成為：（ studentID， studentName， Sex）關(guān)系Course的關(guān)系型可表示成為：（courseID， coursename， typename）關(guān)系Student_Course的關(guān)系型可表示成為：（studentID， courseID， Grade） 2.1.2 關(guān)系基本概念2.1

25、關(guān)系模型的基本概念 7. 關(guān)鍵字 關(guān)系中用來唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)實(shí)體的某個(gè)屬性或?qū)傩越M。每個(gè)關(guān)系只能有一個(gè)關(guān)鍵字，又被稱為主碼或主鍵。 例如，關(guān)系Student中的關(guān)鍵字是studentID屬性。關(guān)系Course中的關(guān)鍵字是courseID屬性。關(guān)系Student_Course中的關(guān)鍵字是studentID和courseID屬性組，原理與關(guān)系Student_Course主屬性的選取一樣。 2.1.2 關(guān)系基本概念2.1 關(guān)系模型的基本概念 8. 外關(guān)鍵字 關(guān)系中用的某個(gè)屬性或?qū)傩越M不是本關(guān)系的關(guān)鍵字，而是另一個(gè)關(guān)系的關(guān)鍵字，又被稱為外碼或外鍵。 例如，關(guān)系Student_Course中的student

26、ID屬性和courseID屬性都是外關(guān)鍵字。在關(guān)系Student和關(guān)系Student_Course中沒有外關(guān)鍵字。 9. 候選碼 候選碼是指可以作為關(guān)鍵字的屬性或?qū)傩越M。候選碼可以有多個(gè)，可從候選碼中選取一個(gè)或部分作為關(guān)鍵字。2.1.2 關(guān)系基本概念2.1 關(guān)系模型的基本概念10.關(guān)系模式 用來描述關(guān)系的關(guān)系名稱。 關(guān)系模式通常可以簡記為: 關(guān)系名(屬性名1, 屬性名2, 屬性名n)。 如，學(xué)生關(guān)系模式通?？梢院営洖椋?Student（studentID，studentName，Sex） 課程關(guān)系模式通?？梢院営洖椋?Course（courseID，coursename，typename） 選

27、課關(guān)系模式通?？梢院営洖椋?Student_Course（studentID，courseID，Grade） 2.1.2 關(guān)系基本概念2.1 關(guān)系模型的基本概念 1. 關(guān)系數(shù)據(jù)庫 關(guān)系數(shù)據(jù)庫是指在一個(gè)給定的現(xiàn)實(shí)世界應(yīng)用領(lǐng)域中，用于描述實(shí)體及實(shí)體之間聯(lián)系的所有關(guān)系表的集合。 2. 關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 采用關(guān)系數(shù)據(jù)模型構(gòu)造的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，被稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是目前使用最為廣泛的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。2.1.3 關(guān)系數(shù)據(jù)庫2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算 關(guān)系數(shù)據(jù)的運(yùn)算是以關(guān)系代數(shù)為基礎(chǔ)的。關(guān)系代數(shù)是一種抽象的查詢語言，用于對關(guān)系的運(yùn)算來表達(dá)各種操作，其運(yùn)算對象是關(guān)系，運(yùn)算結(jié)果亦為關(guān)系。 關(guān)系代數(shù)用到的運(yùn)

28、算符包括四類： 集合運(yùn)算符（并、差、交、笛卡爾積）； 專門的關(guān)系運(yùn)算符（選擇、投影、連接）； 算術(shù)比較符（大于、小于、等于、大于等于、小于等于、不等于）； 邏輯運(yùn)算符（與、或、非）。2.2.1 關(guān)系代數(shù)2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算 比較運(yùn)算符和邏輯運(yùn)算符是用來輔助專門的關(guān)系運(yùn)算符進(jìn)行操作的，所以關(guān)系代數(shù)的運(yùn)算按運(yùn)算符的不同主要分為傳統(tǒng)的集合運(yùn)算和專門的關(guān)系運(yùn)算兩類。 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算符運(yùn)算名稱運(yùn)算符號(hào)并差交笛卡兒積2.2.1 關(guān)系代數(shù)專門的關(guān)系運(yùn)算符運(yùn)算名稱運(yùn)算符號(hào)選擇投影連接專門的關(guān)系運(yùn)算符 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算符 2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算是二目運(yùn)算。假設(shè)有兩個(gè)關(guān)系R和S，t是元組變

29、量，關(guān)系R為學(xué)習(xí)成績優(yōu)秀的學(xué)生，關(guān)系S為心理素質(zhì)優(yōu)秀的學(xué)生，分別如表2-6和表2-7所示。 學(xué)生姓名學(xué)生性別張小麗女王剛男李平女郭鵬男劉翔男吳飛男張國強(qiáng)男李國慶男學(xué)生姓名學(xué)生性別張小麗女王剛男王曉霞女郭鵬男劉翔男2.2.2 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算表2-7心理素質(zhì)優(yōu)秀的學(xué)生關(guān)系S 表2-6 學(xué)習(xí)成績優(yōu)秀的學(xué)生關(guān)系R2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算 學(xué)生姓名學(xué)生性別張小麗女王剛男李平女郭鵬男劉翔男吳飛男張國強(qiáng)男李國慶男王曉霞女2.2.2 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算1.并運(yùn)算 任務(wù) 2-1 對以上R和S兩個(gè)關(guān)系進(jìn)行并運(yùn)算。 任務(wù)分析：按照學(xué)習(xí)成績優(yōu)秀的學(xué)生關(guān)系和心理素質(zhì)優(yōu)秀的學(xué)生關(guān)系，可知并運(yùn)算RS表示學(xué)習(xí)成績優(yōu)秀或心理素質(zhì)

30、優(yōu)秀的學(xué)生，可以得到RS的關(guān)系如下表2-8所示。 表2-8 并運(yùn)算后的新關(guān)系2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算 2.差運(yùn)算 任務(wù) 2-2 對以上R和S兩個(gè)關(guān)系進(jìn)行差運(yùn)算。 任務(wù)分析：按照學(xué)習(xí)成績優(yōu)秀的學(xué)生關(guān)系和心理素質(zhì)優(yōu)秀的學(xué)生關(guān)系，可知差運(yùn)算R-S表示學(xué)習(xí)成績優(yōu)秀的學(xué)生但心理素質(zhì)沒有達(dá)到優(yōu)秀的學(xué)生，可以得到R-S的關(guān)系如下表2-9所示。學(xué)生姓名學(xué)生性別李平女張國強(qiáng)男李國慶男吳飛男2.2.2 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算表2-9 差運(yùn)算后的新關(guān)系 2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算 3.交運(yùn)算 任務(wù) 2-3 對以上R和S兩關(guān)系進(jìn)行交運(yùn)算。 任務(wù)分析：按照學(xué)習(xí)成績優(yōu)秀的學(xué)生關(guān)系和心理素質(zhì)優(yōu)秀的學(xué)生關(guān)系，可知交運(yùn)算RS表示學(xué)習(xí)

31、成績優(yōu)秀同時(shí)心理素質(zhì)也優(yōu)秀的學(xué)生，可以得到RS的關(guān)系如下表2-10所示。 學(xué)生姓名學(xué)生性別張小麗女王剛男劉翔男郭鵬男2.2.2 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算表2-10 差運(yùn)算后的新關(guān)系 2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算 4.笛卡兒積運(yùn)算 任務(wù) 2-4 假如在學(xué)生選課系統(tǒng)中，學(xué)生關(guān)系R如表2-11所示，選課關(guān)系S如表2-12所示，對以上R和S兩關(guān)系進(jìn)行交運(yùn)算。 任務(wù)分析：笛卡兒積是關(guān)系的連接，在形成的新關(guān)系中前m個(gè)屬性來自R，后n個(gè)屬性來自S，即新關(guān)系的屬性為m+n；關(guān)系R的元組個(gè)數(shù)為a,關(guān)系S的元組個(gè)數(shù)為b，則新關(guān)系的元組個(gè)數(shù)為ab。2.2.2 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算學(xué)號(hào)姓名性別20100101

32、張小麗女20100102王剛男學(xué)號(hào)課程號(hào)成績2010010234210386201001013421017920100105342102812010010734210490學(xué)號(hào)姓名性別學(xué)號(hào)課程號(hào)成績20100101張小麗女201001023421038620100101張小麗女201001013421017920100101張小麗女201001053421028120100101張小麗女201001073421049020100102王剛男201001023421038620100102王剛男201001013421017920100102王剛男201001053421028120100102

33、王剛男20100107342104902.2.2 傳統(tǒng)的集合運(yùn)算表2-13 笛卡兒積RS 表2-11 學(xué)生關(guān)系R 表2-12選課關(guān)系S 2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算 1選擇運(yùn)算 選擇又稱為限制。它是在關(guān)系R中選擇滿足給定條件的元組。 任務(wù) 2-5 使用選擇運(yùn)算從學(xué)生關(guān)系R中選擇男學(xué)生，學(xué)生關(guān)系R如表2-14所示。 任務(wù)分析：運(yùn)算過程中選擇性別條件為“男”的元組組成新關(guān)系。進(jìn)行過選擇運(yùn)算后的新關(guān)系如表2-15所示。 學(xué)號(hào)姓名性別20100101張小麗女20100102王剛男20100103李平女20100104郭鵬男20100105劉翔男20100106吳飛男20100107張國強(qiáng)男2010010

34、8李國慶男學(xué)號(hào)姓名性別20100102王剛男20100104郭鵬男20100105劉翔男20100106吳飛男20100107張國強(qiáng)男20100108李國慶男2.2.3 專門的關(guān)系運(yùn)算表2-14 學(xué)生關(guān)系R表2-15 選擇運(yùn)算后新關(guān)系 2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算 2投影運(yùn)算 關(guān)系R上的投影是從R中選擇出若干屬性列組成新的關(guān)系。 任務(wù) 2-6 使用投影運(yùn)算從表2-15所示關(guān)系中運(yùn)算出學(xué)生姓名和性別情況。 任務(wù)分析：運(yùn)算過程中選擇表2-15所示關(guān)系的“姓名”和“性別”情況組成新關(guān)系。進(jìn)行過投影運(yùn)算后的新關(guān)系如表2-16所示。 姓名性別王剛男郭鵬男劉翔男吳飛男張國強(qiáng)男李國慶男2.2.3 專門的關(guān)系運(yùn)

35、算表2-16 選擇運(yùn)算后的新關(guān)系 2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算 3連接運(yùn)算 連接也稱為連接。它是從兩個(gè)關(guān)系的笛卡爾積中選取屬性間滿足一定條件的元組，形成一個(gè)新的關(guān)系。 連接分為兩種： 1）等值連接； 等值連接是在關(guān)系R和關(guān)系S的連接中，比較條件為等于，則在笛卡兒積中，按等于的比較條件進(jìn)行選擇。 2）自然連接。 自然連接是一種特殊的等值連接，它要求兩個(gè)關(guān)系R和S中進(jìn)行比較的分量必須是相同的屬性組，并且要在結(jié)果中把重復(fù)的屬性去掉。此時(shí)，可以將自然連接運(yùn)算過程理解為先進(jìn)行等值連接，再去處重復(fù)屬性列。 2.2.3 專門的關(guān)系運(yùn)算2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算等值連接 任務(wù)2-7 學(xué)生、選課和課程關(guān)系如表2-

36、17、表2-18和表2-19所示，使用等值連接進(jìn)行關(guān)系運(yùn)算。 任務(wù)分析：以選課表中的courseID和studentID條件進(jìn)行等值連接，觀察等值連接的結(jié)果是具有重復(fù)屬性的新關(guān)系。新關(guān)系如表2-20所示。學(xué)號(hào)姓名性別0101張小麗女0102王剛男學(xué)號(hào)課程號(hào)成績0101342103860101342101790102342102810102342104902.2.3 專門的關(guān)系運(yùn)算課程號(hào)（courseID）課程名（coursename）課程類別（typename）342101計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)專業(yè)課342102數(shù)據(jù)庫應(yīng)用專業(yè)課342103C語言程序設(shè)計(jì)專業(yè)課342104大學(xué)英語基礎(chǔ)課342105高等數(shù)學(xué)

37、基礎(chǔ)課表2-17 學(xué)生關(guān)系（Student） 表2-18選課關(guān)系(Student_Course) 表2-19 課程關(guān)系（Course） 2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算學(xué)號(hào)姓名性別學(xué)號(hào)課程號(hào)成績課程號(hào)課程名課程類別0101張小麗女010134210386342103C語言程序設(shè)計(jì)專業(yè)課0101張小麗女010134210179342101計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)專業(yè)課0102王剛男010234210281342102數(shù)據(jù)庫應(yīng)用專業(yè)課0102王剛男010234210490342104大學(xué)英語基礎(chǔ)課2.2.3 專門的關(guān)系運(yùn)算表2-20 等值連接關(guān)系 2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)的基本運(yùn)算學(xué)號(hào)姓名性別課程號(hào)成績課程名課程類別0101

38、張小麗女34210386C語言程序設(shè)計(jì)專業(yè)課0101張小麗女34210179計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)專業(yè)課0102王剛男34210281數(shù)據(jù)庫應(yīng)用專業(yè)課0102王剛男34210490大學(xué)英語基礎(chǔ)課2.2.3 專門的關(guān)系運(yùn)算表2-21 自然連接關(guān)系 自然連接 自然連接是一種特殊的等值連接，它要求兩個(gè)關(guān)系R和S中進(jìn)行比較的分量必須是相同的屬性組，并且要在結(jié)果中把重復(fù)的屬性去掉。此時(shí)，可以將自然連接運(yùn)算過程理解為先進(jìn)行等值連接，再去處重復(fù)屬性列。 任務(wù)2-8 根據(jù)任務(wù)2-7的結(jié)果，進(jìn)行自然連接。 任務(wù)分析：自然連接運(yùn)算過程理解為先進(jìn)行等值連接，再去處重復(fù)屬性列。因此，可以在表2-20的基礎(chǔ)上去處重復(fù)列。其結(jié)果如表

39、2-21所示。 2.3 關(guān)系的完整性 任意一個(gè)關(guān)系通常對應(yīng)現(xiàn)實(shí)世界的某一個(gè)實(shí)體，如學(xué)生關(guān)系對應(yīng)于學(xué)生的集合，課程關(guān)系對應(yīng)課程的集合?，F(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體是可區(qū)分的，即它們具有自身特定的標(biāo)識(shí)。相應(yīng)地，關(guān)系模型中以主碼作為唯一性標(biāo)識(shí)。主屬性不能取空值，即不能是“不知道”或“無意義”的值。如果主屬性取空值，就說明存在某個(gè)不可標(biāo)識(shí)的實(shí)體，即存在不可區(qū)分的實(shí)體，這與實(shí)體的定義相矛盾。 實(shí)體完整性規(guī)則：若屬性A是基本關(guān)系R的主屬性，則屬性A不能取空值。 2.3.1 實(shí)體完整性2.3 關(guān)系的完整性任務(wù)2-9 建立表“學(xué)生”，其中的屬性“課程號(hào)”為主碼，該主碼唯一且不能為空。使用T-SQL語言定義“學(xué)生”表。任務(wù)

40、分析：T-SQL語言的相關(guān)知識(shí)將在本書第五章介紹，此處從T-SQL語言定義數(shù)據(jù)表的角度幫助讀者理解實(shí)體完整性規(guī)則。使用T-SQL語言創(chuàng)建某表“課程”的語句如下：CREATE TABLE COURSE(courseID char(8) NOT NULL PRIMARY KEY,coursename varchar(20) null,typename varchar(18) null)從表的定義中可以看到“courseID char(8) NOT NULL PRIMARY KEY”，對“課程”表的主屬性“PRIMARY KEY”指明了“NOT NULL”。依據(jù)以上T-SQL語句進(jìn)行了表的創(chuàng)建后，當(dāng)

41、有基于此表的數(shù)據(jù)輸入、修改等操作時(shí)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)自動(dòng)對輸入和修改的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，從而可以保障數(shù)據(jù)的有效性。 2.3.1 實(shí)體完整性2.3 關(guān)系的完整性 實(shí)體與實(shí)體之間往往存在某種依存關(guān)系，這種依存關(guān)系叫做聯(lián)系。在關(guān)系模型中實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系都是用關(guān)系來描述的，這樣就自然存在著關(guān)系與關(guān)系間的引用，即關(guān)系參照的完整性。 在一個(gè)關(guān)系模型中，關(guān)系R中的外碼對應(yīng)另一個(gè)關(guān)系S的主碼（關(guān)系R和S不一定是不同的關(guān)系），關(guān)系R中外碼的取值要參照另一個(gè)關(guān)系S主碼的取值。此時(shí)，R為參照關(guān)系，S為被參照關(guān)系。 參照完整性規(guī)則：定義外碼與主碼之間的引用和參照規(guī)則，參照關(guān)系的外碼取值不能超出被參照關(guān)系的主碼取值。 2.

42、3.2 參照完整性2.3 關(guān)系的完整性任務(wù)2-10 新建一個(gè)關(guān)系“選課”，與任務(wù)2-9中關(guān)系“課程”形成參照關(guān)系和被參照關(guān)系，此時(shí)“選課”中外碼courseID的值不能超過“課程”中courseID的值。使用T-SQL語言定義參照完整性。任務(wù)分析：T-SQL語言的相關(guān)知識(shí)將在本書第五章介紹，此處從T-SQL語言實(shí)現(xiàn)參照完整性約束的角度幫助讀者理解參照完整性。使用T-SQL語言創(chuàng)建某表“選課”的語句如下：CREATE TABLE Student_Course(studentID char(10) NOT NULL,courseID char(8) NOT NULL,Grade Tinyint,P

43、RIMARY KEY(studentID,courseID),FROEIGN KEY(courseID) REFERENCES Course(courseID)當(dāng)對“選課”中插入數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)檢查其插入的courseID值是否在“課程”的courseID屬性值中，如果存在則可插入，如不存在則不能插入。 2.3.2 參照完整性2.3 關(guān)系的完整性2.3.3 用戶定義完整性 實(shí)體完整性和參照性適用于任何關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，而用戶自定義的完整性規(guī)則是針對某一具體數(shù)據(jù)庫的約束條件。 不同的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)根據(jù)其應(yīng)用環(huán)境的不同，往往需要一些特殊的約束條件，用戶定義的完整性就是針對某一具體關(guān)系數(shù)據(jù)庫進(jìn)行

44、的條件約束，它反映的是具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)所須滿足的要求。關(guān)系模型應(yīng)能提供定義和檢驗(yàn)這類完整性的機(jī)制，以便用統(tǒng)一的處理這些條件要求。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)用程序的編程人員不需考慮這類完整性規(guī)則。 2.3 關(guān)系的完整性任務(wù)2-11 對關(guān)系“學(xué)生”，其中的屬性“性別”的取值范圍必須滿足“男”或“女”，使用T-SQL語言定義用戶完整性約束（CHECK約束）。任務(wù)分析：T-SQL語言的相關(guān)知識(shí)將在本書第五章介紹，此處從T-SQL語言實(shí)現(xiàn)用戶定義完整性約束的角度幫助讀者理解用戶定義完整性。使用T-SQL語言創(chuàng)建某表“學(xué)生”的語句如下：CREATE TABLE STUDENT(studentID char

45、(10) NOT NULL PRIMARY KEY,studentName varchar (10) NOT NULL,Sex char(2) NULL CHECK（Sex=男 OR Sex=女）)在對關(guān)系“學(xué)生”進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入的時(shí)候，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)自動(dòng)檢查所輸入性別對應(yīng)的值，所輸入的Sex值只可能是“男”或者是“女”兩種情況之一。 2.3.3 用戶定義完整性2.4 關(guān)系規(guī)范化理論 在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中，需要考慮到針對具體問題構(gòu)造適合于這個(gè)問題的數(shù)據(jù)庫模式，即在該數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該構(gòu)造幾個(gè)關(guān)系模式，每個(gè)關(guān)系由哪些屬性組成等。這是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的問題，確切地講是關(guān)系數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)問題。 關(guān)系數(shù)據(jù)庫邏輯

46、設(shè)計(jì)的好壞與其所含的各個(gè)關(guān)系模式設(shè)計(jì)的好壞相關(guān)。如果各個(gè)關(guān)系模式結(jié)構(gòu)合理、功能簡單明確、規(guī)范化程度高，就能確保所建立的數(shù)據(jù)庫具有較少的數(shù)據(jù)冗余、較高的數(shù)據(jù)共享度、較好的數(shù)據(jù)一致性，并為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能夠很好的應(yīng)用于實(shí)際打下良好基礎(chǔ)。 不規(guī)范的關(guān)系設(shè)計(jì)會(huì)增大系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)冗余，進(jìn)而可能由數(shù)據(jù)冗余為整個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)帶來其他運(yùn)行的障礙。同時(shí)，還會(huì)帶來數(shù)據(jù)的刪除異常和插入異常等問題。因此，關(guān)系的規(guī)范化在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中起著很重要的作用。 2.4 關(guān)系規(guī)范化理論 在關(guān)系模式設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)遇到某一屬性還具有子屬性的情況。此時(shí)，可對其進(jìn)行規(guī)范化，使其滿足第一范式。 1NF定義：設(shè)關(guān)系R，則關(guān)系R中所有屬性不可

47、再分，即消除非原子屬性分量。 例如：在關(guān)系“學(xué)生”中有“電話”屬性，電話屬性可能有家庭電話、手機(jī)、宿舍電話等子屬性。如表2-22所示。 學(xué) 號(hào)姓 名性 別電 話家庭電話手 機(jī)宿舍電話20100101張小麗女52236891365521*612254520100102王剛男53688571352215*625879820100103李平女53658951592256*682001220100104郭鵬男56812571385965*61563282.4.1 第一范式1NF表2-22 學(xué)生信息表 2.4 關(guān)系規(guī)范化理論 學(xué) 號(hào)姓 名性 別家庭電話手 機(jī)宿舍電話20100101張小麗女5223689

48、1365521*612254520100102王剛男53688571352215*625879820100103李平女53658951592256*682001220100104郭鵬男56812571385965*61563282.4.1 第一范式1NF任務(wù) 2-12 對以上關(guān)系進(jìn)行規(guī)范化，使其滿足1NF。任務(wù)分析：家庭電話、手機(jī)、宿舍電話三個(gè)屬性屬于“電話”屬性的子屬性。此時(shí)，可將“電話”屬性進(jìn)行分解。結(jié)果如表2-23所示。 表2-22 滿足1NF的學(xué)生信息表 2.4 關(guān)系規(guī)范化理論 2.4.2 第一范式2NF 在關(guān)系模式設(shè)計(jì)中，如果非主屬性存在對主碼的部分函數(shù)依賴，則不滿足2NF。此時(shí)，可

49、對其進(jìn)行規(guī)范化，使其滿足第二范式。 2NF定義：設(shè)關(guān)系R，則關(guān)系R中所有非主屬性需完全函數(shù)依賴每個(gè)主碼，即消除非主屬性對主碼的部分函數(shù)依賴。 例如：假如某設(shè)計(jì)人員將學(xué)生“選課”關(guān)系設(shè)計(jì)為“Student_Course（studentID,studentName,Sex,courseID,coursename,typename,Grade）”，主碼為studentID和courseID，則此時(shí)存在非主屬性對主碼的部分函數(shù)依賴。可能產(chǎn)生的問題：數(shù)據(jù)冗余：不同課程同一個(gè)選課學(xué)生的學(xué)生姓名、性別信息存在數(shù)據(jù)冗余。即一個(gè)學(xué)生可能選了多門課程，則在這個(gè)學(xué)生對應(yīng)的多個(gè)課程實(shí)體中，存在大量學(xué)生姓名、性別的數(shù)據(jù)

50、冗余。插入異常：如果有某門課程沒有學(xué)生進(jìn)行選擇，則導(dǎo)致該門課程的信息無法正常插入，造成插入異常。刪除異常：如果某學(xué)生只選擇了一門課程，則在刪除該門課程信息時(shí)，導(dǎo)致學(xué)生信息也被刪除，造成刪除異常。更新異常：更新過程實(shí)際是刪除和插入過程的結(jié)合，所以也會(huì)帶來更新異常。2.4 關(guān)系規(guī)范化理論 2.4.2 第一范式2NF任務(wù) 2-13 對以上關(guān)系進(jìn)行規(guī)范化，使其滿足2NF。任務(wù)分析：可以發(fā)現(xiàn)存在兩種非主屬性。一種是“Grade”，它完全由studentID和courseID同時(shí)決定，它對主碼是完全函數(shù)依賴，另一種是“studentName,Sex, coursename,typename”，它們對主碼并

51、不是完全函數(shù)依賴，比如studentName只由studentID決定，而coursename只由courseID決定。此時(shí)，可將“選課”關(guān)系分解為兩個(gè)關(guān)系：Student_Course（studentID,courseID,Grade） 主碼：studentID,courseIDCourse（courseID,coursename,typename） 主碼：courseID這樣，兩個(gè)新關(guān)系中的非主屬性就分別完全函數(shù)依賴于各自的關(guān)系主碼，從而達(dá)到了2NF。 2.4 關(guān)系規(guī)范化理論 在關(guān)系模式設(shè)計(jì)中，如果非主屬性存在對主碼的傳遞函數(shù)依賴，則不滿足3NF。此時(shí)，可對其進(jìn)行規(guī)范化，使其滿足第三范式。

52、 3NF定義：設(shè)關(guān)系R，則關(guān)系R中所有非主屬性需不傳遞函數(shù)依賴每個(gè)主碼，即消除非主屬性對每個(gè)主碼的傳遞函數(shù)依賴。 例如：假如某設(shè)計(jì)人員將“課程”關(guān)系設(shè)計(jì)為“Course（courseID,coursename,CoursetypeID,typename）”，主碼為courseID，則此時(shí)存在非主屬性對主碼的傳遞函數(shù)依賴。 可能產(chǎn)生的問題：數(shù)據(jù)冗余：同一課程類型的多門課程對應(yīng)的類型名稱存在數(shù)據(jù)冗余。即可能多門課程屬于同一課程類型，此時(shí)，同一類型多門課程對應(yīng)實(shí)體中存在課程類型名稱的數(shù)據(jù)冗余。插入異常：在某課程類型沒有對應(yīng)課程的情況下，無法正常插入課程類型信息，造成插入異常。刪除異常：某類型課程只有

53、一門對應(yīng)課程，當(dāng)刪除該課程信息時(shí)，導(dǎo)致刪除課程類型信息，造成刪除異常。更新異常：更新過程實(shí)際是刪除和插入過程的結(jié)合，所以也會(huì)帶來更新異常。2.4.3 第三范式3NF2.4 關(guān)系規(guī)范化理論任務(wù) 2-14 對以上關(guān)系進(jìn)行規(guī)范化，使其滿足3NF。任務(wù)分析：可以發(fā)現(xiàn)“課程”關(guān)系中的主碼courseID決定CoursetypeID，而CoursetypeID決定非主屬性typename，即非主屬性typename通過CoursetypeID傳遞函數(shù)依賴主碼courseID，達(dá)不到3NF。此時(shí)，可將“課程”關(guān)系分解為兩個(gè)關(guān)系，取消其傳遞依賴：Course（courseID,coursename, Cour

54、setypeID） 主碼：courseIDCoursetype（coursetypeID,typename） 主碼：coursetypeID這樣，由于分解為兩個(gè)新關(guān)系，則取消了原有關(guān)系之間的傳遞依賴，且新關(guān)系中也不存在其他傳遞依賴，從而達(dá)到了3NF。 2.4.3 第三范式3NF2.4 關(guān)系規(guī)范化理論 在關(guān)系模式設(shè)計(jì)中，如果不是每一個(gè)決定因素都包含關(guān)鍵字，則不滿足BCNF。 BCNF定義：設(shè)關(guān)系R，則關(guān)系R中所有屬性都不傳遞函數(shù)依賴每個(gè)候選碼，即消除屬性對候選碼的傳遞函數(shù)依賴。 BC范式的要求比第三范式更加嚴(yán)格，是改進(jìn)的第三范式。第三范式只關(guān)注非主屬性和關(guān)鍵字之間的傳遞函數(shù)依賴關(guān)系，而BC范式則

55、關(guān)注所有屬性和每個(gè)候選碼之間的傳遞函數(shù)依賴。當(dāng)一個(gè)關(guān)系模式中有多個(gè)候選碼，并且這些候選碼具有公共屬性時(shí)，就不能夠滿足BC范式。由此可見，滿足BC范式的關(guān)系模式一定滿足第三范式，但滿足第三范式的關(guān)系模式不一定滿足BC范式。2.4.4 BC范式BCNF2.4 關(guān)系規(guī)范化理論2.4.5 關(guān)系規(guī)范化的實(shí)際應(yīng)用圖2-1 范式間的關(guān)系3NFBCNF2NF1NF非規(guī)范化關(guān)系消除非原子屬性分量消除非主屬性對主碼的部分函數(shù)依賴消除非主屬性對主碼的傳遞函數(shù)依賴消除非主屬性對主碼的部分和傳遞函數(shù)依賴第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)本章小結(jié)：關(guān)系模型、關(guān)系基本概念；關(guān)系數(shù)據(jù)庫基本運(yùn)算；關(guān)系規(guī)范化。Thank You!數(shù) 據(jù) 庫

56、原 理 及 應(yīng) 用（SQL Server 2005）授課教師：*2022年7月11日第3章關(guān)系數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)任務(wù)目標(biāo)：了解數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本方法；了解影響數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的各因素及數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的特點(diǎn)；能夠根據(jù)項(xiàng)目需求分析進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的概念模型設(shè)計(jì)；能運(yùn)用關(guān)系模型的基本知識(shí)將概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型；能夠用關(guān)系規(guī)范化方法對關(guān)系模型進(jìn)行規(guī)范化和優(yōu)化；能夠根據(jù)完整性規(guī)則對關(guān)系模型進(jìn)行實(shí)體完整性、用戶定義完整性和參照完整性的設(shè)計(jì)；了解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)知識(shí)。 第3章數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的步驟3.3 數(shù)據(jù)庫保護(hù)習(xí)題3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述3.1.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法 規(guī)范

57、化設(shè)計(jì)中著名的有新奧爾良法，它將數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分為四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)階段：需求分析（分析用戶需求）、概念設(shè)計(jì)（信息分析和定義）、邏輯設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)）和物理設(shè)計(jì)（物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)）。后來，很多設(shè)計(jì)者在此基礎(chǔ)上對新奧爾良法進(jìn)行了補(bǔ)充和豐富。S.B.Yao法將數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分為5個(gè)步驟：需求分析，模式構(gòu)成，模式匯總，模式重構(gòu)，模式分析和物理數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)；I.R.Palmer法主張將數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)當(dāng)成一步步的過程并采用一些輔助手段實(shí)現(xiàn)每一過程；數(shù)據(jù)庫生命周期法以軟件生命周期（規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行維護(hù)）為主線對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計(jì)。 基于E-R模型的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法、基于3NF（第三范式）的設(shè)計(jì)方法和基于抽象語法規(guī)范的設(shè)計(jì)方法，都是在

58、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的不同階段上支持實(shí)現(xiàn)的具體技術(shù)和方法。規(guī)范法設(shè)計(jì)從本質(zhì)上看仍然屬于手工設(shè)計(jì)方法，其基本思想是過程迭代和逐步求精，在遵從一定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出科學(xué)、合理的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述3.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)特點(diǎn) 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是根據(jù)用戶使用的硬件系統(tǒng)、操作系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等條件，設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)庫模式，設(shè)計(jì)過程中受很多因素的影響。因此，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有如下幾個(gè)主要特點(diǎn)： 1反復(fù)性 2試探性 3多步性 4面向數(shù)據(jù)3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的步驟3.2.1 SQL Server數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般步驟 一般可將數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分為以下6個(gè)階段。1需求分析階段2概念設(shè)計(jì)階段 3邏輯設(shè)計(jì)

59、階段4物理設(shè)計(jì)階段5數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)階段6數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)階段需求分析概念設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行、維護(hù)圖3-1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)流程3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的步驟3.2.2 需求分析階段 需求分析是整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)，首先要了解與分析用戶的應(yīng)用需求，因?yàn)樵撾A段需要設(shè)計(jì)者與客戶的溝通，因此也是最費(fèi)時(shí)、最困難的一個(gè)階段。 任務(wù) 3-1 學(xué)生成績管理系統(tǒng)需求分析。任務(wù)分析：通過與教務(wù)處學(xué)生成績管理職能部門的溝通，獲得該部門的組織結(jié)構(gòu)圖，分析組織結(jié)構(gòu)圖后繪制該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖，分析學(xué)生成績管理系統(tǒng)的功能需求，寫出數(shù)據(jù)字典。1繪制學(xué)生成績管理部門（教務(wù)處）組織結(jié)構(gòu)圖。學(xué)生成績管理

60、部門（教務(wù)處）學(xué)生管理職責(zé)成績管理職責(zé)課程管理職責(zé)圖3-2 學(xué)生成績管理部門組織結(jié)構(gòu)圖3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的步驟3.2.2 需求分析階段2繪制系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖。 學(xué)生成績管理部門（教務(wù)處）學(xué)生管理職責(zé)成績管理職責(zé)課程管理職責(zé)學(xué)生管理成績管理課程管理學(xué)生信息表成績信息表課程信息表圖3-3 學(xué)生成績管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的步驟3.2.2 需求分析階段 3了解系統(tǒng)功能需求。 學(xué)生成績管理系統(tǒng)需要完成如下功能。學(xué)生管理：存儲(chǔ)、檢索、維護(hù)有關(guān)學(xué)生的信息；課程管理：存儲(chǔ)、檢索、維護(hù)有關(guān)課程的信息；成績管理：存儲(chǔ)、檢索、維護(hù)有關(guān)學(xué)生成績的信息。4細(xì)讀數(shù)據(jù)字典。 針對學(xué)生成績管理系統(tǒng)的功能需求，通過