教學課件數據庫原理應用

1、數據庫原理及應用主講 : 張玉英E-MAIL：bdrjxyTelQQ:542816095Office:F103課程簡介課程學時課程內容課程性質考核方式要求第1章 數據庫基礎知識 1.1 數據庫基礎知識 1.1.1 數據庫發(fā)展史 1.1.2 數據庫的基本概念 1.1.3 數據庫系統的特點 1.1.4 數據模型1.2 關系數據庫 1.2.1 關系術語 1.2.2 關系的特點 1.2.3 關系的規(guī)范化 1.2.4 關系的完整性規(guī)則 1.2.5 關系運算1.3 數據庫設計步驟 第1章 數據庫基礎知識1.4 Access 2003數據庫系統概述 1.4.1 Access 200

2、3的運行環(huán)境 1.4.2 Access 2003的系統結構 1.4.3 Access 2003的特點 第1章 數據庫基礎知識概要介紹： 數據庫技術是應數據管理任務的需要而產生的，目前我們所使用的數據庫系統大都是關系數據庫系統，而Access 2003是目前使用最廣泛的關系數據庫系統之一。本章通過數據庫的發(fā)展史、數據庫的基本概念、數據模型、關系數據庫、數據庫系統的設計步驟等，讓大家對數據庫有個基本的了解，最后介紹Access 2003數據庫系統的結構、特點以及其啟動方式，為后面各章節(jié)中Access數據庫的應用做好準備。 1.1 數據庫基礎知識隨著計算機科學和技術的發(fā)展，數據庫技術與通信技術、面向

3、對象技術、多媒體技術、人工智能技術、并行計算技術等相互滲透、相互結合，使數據庫系統產生了新的發(fā)展，成為當代數據庫技術發(fā)展的主要特征。1.1.1 數據庫發(fā)展史 人工管理階段 文件系統階段 數據庫系統階段1.1 數據庫基礎知識1.1.1 數據庫發(fā)展史數據庫技術與網絡通信技術相結合產生了分布式數據庫系統；數據庫技術與面向對象程序設計技術相結合產生了面向對象數據庫系統；數據庫技術與多媒體技術相結合產生了多媒體數據庫系統；數據庫技術與人工智能技術相結合產生了知識庫系統和主動數據庫系統；數據庫技術與移動通信技術相結合產生了移動數據庫系統；數據庫技術與Web技術相結合產生了Web數據庫系統等。1.1 數據庫

4、基礎知識數據（Data）：描述事物的符號記錄，是數據庫中存儲的基本對象。數據的形式可以是文字、圖形、圖像、聲音等。數據庫（Data Base，DB）：為了實現一定的目的按某種規(guī)則組織起來的數據的集合。它不僅包括描述事物的數據本身，而且包括相關事物之間的聯系。 數據庫應用系統（DataBase Application System，DBAS）：系統開發(fā)人員利用數據庫系統資源開發(fā)的面向某一類實際應用的軟件系統。 1.1.2 數據庫的基本概念1.1 數據庫基礎知識數據庫管理系統（DataBase Management System，DBMS）：位于用戶與操作系統之間的，為數據庫的建立、使用和維護而配

5、置的數據管理軟件，數據庫在建立、使用和維護時由數據庫管理系統統一管理和控制。其在系統層次中的位置如圖1-1所示。 1.1.2 數據庫的基本概念圖1-1 數據庫系統層次示意圖 1.1 數據庫基礎知識數據庫管理系統的功能主要包括以下6個方面：(1)數據定義：定義構成數據庫的結構和有關的約束條件；(2)數據操縱：數據的檢索、插入、修改和刪除等基本操作； (3)數據庫運行管理：對數據庫進行并發(fā)控制、安全性檢查、完整性約束條件的檢查和執(zhí)行及數據庫的內部維護等； (4)數據組織、存儲和管理：提高存儲空間利用率及操作的時間效率；(5)數據庫的建立和維護：數據的輸入與轉換，數據庫的轉儲與恢復、數據庫的重組與重

6、構、性能的監(jiān)視與分析等；(6)數據通信接口：提供與其他軟件進行通信的功能。1.1.2 數據庫的基本概念1.1 數據庫基礎知識數據庫管理員（DataBase Administrator，DBA）：在專門的管理機構使用數據庫管理系統管理數據庫的人員，主要決定數據庫中的數據和結構；決定數據庫的存儲結構和存儲策略；保證數據庫的完整性和安全性；監(jiān)控數據庫的運行和使用；負責數據庫的改造、升級和重組等。 數據庫系統（DataBase System，DBS）：在計算機系統中引入數據庫后的系統，一般由硬件系統、數據庫、數據庫管理系統及其相關軟件、應用系統、數據庫管理員和用戶組成。 1.1.2 數據庫的基本概念1

7、.1 數據庫基礎知識數據結構化數據的共享性高，冗余度低，易擴充 數據的獨立性高 數據由數據庫管理系統統一管理和控制 1.1.3 數據庫系統的特點1.1 數據庫基礎知識數據模型是數據庫系統的核心和基礎。數據模型應滿足三方面要求：(1)能比較真實地模擬現實世界；(2)容易為人所理解；(3)便于在計算機上實現。1.1.4 數據模型 概念模型 數據模型 現實世界信息世界機器世界1.1 數據庫基礎知識概念模型也稱為信息模型，它是根據人們的需要對現實世界中的事物以及事物之間的聯系進行抽象而建立起的模型，是從現實世界過渡到機器世界的中間層。 概念模型的基本術語：實體：客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體。屬性

8、：實體所具有的某一特性稱為屬性。實體型：屬性值的集合表示一個實體，而屬性的集合表示一種實體的類型，稱為實體型。實體集：同一類型的實體集合稱為實體集。 域：屬性的取值范圍稱為域。 1.1.4 數據模型1.1 數據庫基礎知識關鍵字：唯一標識實體的屬性或屬性組合稱為關鍵字。 聯系：實體之間的對應關系稱為聯系，它反映了現實世界中事物之間的相互關聯。1.實體間的聯系種類主要描述實體在數量上的聯系，包括一對一（1：1）、一對多（1：N）和多對多（M：N）三種。 1.1.4 數據模型1.1 數據庫基礎知識1.1.4 數據模型1.2.1 實體、屬性與聯系2. 聯系 實體集（數據表）之間是有聯系的 公共屬性是聯

9、系兩個實體集的紐帶 公共屬性 3. 實體的聯系方式 一對多、多對多、一對一(較少見) 多對多在數據庫應用中通過第三個實體實現 一對多一對多多對多1.2.1 實體、屬性與聯系概念模型應該能夠方便、準確地表示出信息世界中的常用概念，其表示方法很多，其中最為著名的是P.P.S.Chen于1976年提出的實體聯系方法（Entity-Relationship Approach），該方法用E-R圖來描述現實世界的概念模型。1.1 數據庫基礎知識1.1.4 數據模型1.1 數據庫基礎知識E-R圖提供了表示實體型、屬性和聯系的方法：實體型：用矩形表示，矩形框內寫明實體名。屬性：用橢圓形表示，并用無向邊連接其與

10、相應的實體型。聯系：用菱形表示，菱形框內寫明聯系名，并用無向邊分別連接有關的實體型。1.1.4 數據模型圖1-2 E-R圖示例 1.1 數據庫基礎知識數據模型建立的是否科學直接影響著數據庫系統的可用性 目前人們使用過的數據模型主要有層次數據模型、網狀數據模型和關系數據模型。層次數據模型數據庫中把滿足以下兩個條件的數據模型稱為層次模型：(1)有且只有一個結點沒有雙親結點，這個結點稱為“根結點”(2)根以外的其他結點有且只有一個雙親結點。層次模型是數據庫系統中最早出現的數據模型，它是用樹形結構來表示各類實體以及實體間的聯系。1.1.4 數據模型1.1 數據庫基礎知識如圖1-3所示為學院教師學生之間

11、的層次數據模型。 1.1.4 數據模型圖1-3 層次數據模型示例 1.1 數據庫基礎知識網狀數據模型數據庫中把滿足以下兩個條件的數據模型稱為網狀模型：(1)允許一個以上的結點無雙親結點(2)一個結點可以有多于一個的雙親結點。1.1.4 數據模型圖1-4 網狀數據模型示例 1.1 數據庫基礎知識關系數據模型關系模型是目前最重要的一種數據模型，20世紀80年代以來的數據庫管理系統幾乎都支持關系模型，非關系系統的產品也大都加上了關系接口。關系模型是建立在嚴格的數學概念基礎上的，其概念單一，無論實體還是實體之間的聯系都用關系（即表）來表示，每一個關系就是一張二維表，使得描述實體的數據本身能夠自然地反映

12、出它們之間的聯系。數據模型的數據結構簡單、清晰，用戶易懂易用，并具有更高的數據獨立性和更好的安全保密性。我們將在1.2節(jié)結合Access來詳細介紹。 1.1.4 數據模型1.2 關系數據庫關系：一個關系就是一個二維表，每一個關系有一個關系名。其格式為：關系名（屬性名1，屬性名2，屬性名n）。在Access中表示為表結構：表名（字段名1，字段名2，字段名n）。例如學生信息表（學號，姓名，性別，年齡）。 元組：在一個二維表（一個具體關系）中，水平方向的行稱為元組，每一行是一個元組。元組對應表中的一個具體記錄。例如學生信息表中可以包含多條學生的記錄（元組）。屬性：二維表中垂直方向的列稱為屬性，每一列

13、有一個屬性名。在Access表示為字段名。例如學生信息表中包含學生的學號、姓名、性別、出生日期等多個屬性。 1.2.1 關系術語1.2 關系數據庫域：屬性的取值范圍，即不同元組對同一個屬性的取值所限定的范圍。關鍵字（主鍵）：其值能唯一地標識一個元組的屬性或屬性的組合。關鍵字的諸屬性稱為主屬性。在學生信息表中，每個學生的學號都不相同，學號就可以作為關鍵字來唯一標識學生的信息。 外部關鍵字（外鍵）：如果表中的一個屬性不是本表的關鍵字，而是另外一個表的關鍵字，這個屬性就稱為外關鍵字。例如在成績表（學號，課程編號，成績）中，學號不是其關鍵字，而是學生信息表的關鍵字，那學號就是成績表的外關鍵字。 1.2

14、.1 關系術語1.2 關系數據庫在關系模型中，對關系有一定的要求，必須具備以下特點：(1)關系必須規(guī)范化。所謂規(guī)范化是指關系模型中的每一個關系都必須滿足一定的要求，最基本的要求是每個屬性都必須是不可分割的數據單元，即表中不能再包含表。 (2)在同一個關系中不能出現相同的屬性名，即同一個表中不能有重名的字段。(3)關系中不允許有所有屬性值完全相同的元組，即冗余數據(4)在一個關系中元組的次序無關緊要。 (5)在一個關系中列的次序也無關緊要。 1.2.2 關系的特點1.2 關系數據庫第一范式（1NF） 關系中的每一個屬性都是不可再分的基本數據項，即屬性本身不可再包含其他屬性，屬性的值也不可包含多個

15、數據。1.2.3 關系的規(guī)范化 第一范式 第二范式 第三范式 第一范式的要求最低，第三范式的要求最高。 1.2 關系數據庫1.2.3 關系的規(guī)范化表1-1 不滿足第一范式的“學生信息表” 表1-2 滿足第一范式的“學生信息表” 1.2 關系數據庫第二范式（2NF） 滿足第一范式，且表中所有非主屬性完全依賴于主鍵。 若在關系R中，兩個元組在X屬性（組）上的值相等，那么在Y屬性（組）上的值必定相等，稱X函數確定Y或Y函數依賴于X，記作XY。若關系R中，XY，并且對于X的任何一個真子集X，都有XY，則稱Y對X完全函數依賴，否則稱為Y對X部分函數依賴。例如在成績表（學號，課程編號，課程名稱，學分，成績

16、）關系中，（學號，課程編號）共同作為主鍵，而課程名稱和學分只依賴于課程編號，跟學號無關，即非主屬性課程名稱和學分不完全依賴于主鍵（學號，課程編號），該關系不滿足第二范式。 1.2.3 關系的規(guī)范化第二范式 表中所有非主鍵字段完全依賴于主鍵字段 表中的“名稱”字段不依賴于主鍵“職工號工地編號” 冗余的弊端冗余： 數據在同一表或不同表中重復出現弊端： 浪費空間 數據異常 數據不一致 插入異常 第二范式解決方法：非主鍵字段依賴主鍵“職工號工地編號”非主鍵字段依賴主鍵 “工地編號”1.2 關系數據庫第三范式（3NF） 滿足第二范式的前提下，一個表的所有非主屬性均不傳遞依賴于主鍵。若在關系R中，XY（Y

17、不是X的子集），Y X，YZ，那么XZ，稱Z對X傳遞函數依賴。表1-1 不滿足第三范式的“學生信息表”1.2.3 關系的規(guī)范化第三范式第三范式：滿足第二范式的前提下，一個表的所有非主鍵字段均不傳遞依賴于主鍵傳遞依賴：設表中有A(主鍵)、B、C三個字段，若B依賴于A，而C依賴于B，稱字段C傳遞依賴于主鍵字段A 第三范式解決方法 1.2 關系數據庫實體完整性 若屬性A是基本關系R的主屬性，則A不能取空值。 引申實體完整性，主鍵不能取重復值。 1.2.4 關系的完整性規(guī)則 實體完整性 參照完整性 用戶定義完整性實體完整性規(guī)則一個表的主鍵值不能重復，也不能為空Access中主鍵字段標示有鑰匙圖案 主鍵

18、：“職工號” 主鍵：“職工號工地編號” 參照完整性若屬性（或屬性組）F是基本關系R的外鍵，它與基本關系S的主鍵Ks相對應（基本關系R和S不一定是不同的關系），則對于R中每個元組在F上的值必須為：或者取空值（F的每個屬性值均為空值）；或者等于S中某個元組的主鍵值。參照完整性規(guī)則“一對多”關系中，“一”表的主鍵字段必然會出現在“多”表中，成為聯系兩個表的紐帶；“多”表中出現的這個字段被稱為外鍵；“一”表稱為該外鍵的參照表。 參照完整性規(guī)則規(guī)定：“多”表中的外鍵值或者為空，或者是“一”表中主鍵的有效值；外鍵值可以重復。 Access支持實體完整性規(guī)則和參照完整性規(guī)則參照完整性規(guī)則一對多級聯更新：當“

19、一”表主鍵值更新時，對應“多”表中外鍵字段的所有值將自動更新。級聯刪除：如果刪除“一”表中某個記錄，則與該記錄主鍵字段值相同的外鍵字段值所在的所有記錄也將自動刪除。 1.2 關系數據庫用戶定義的完整性實體完整性和參照完整性適用于任何關系數據庫系統，它們主要是針對關系的主鍵和外鍵取值必須有效而做出的約束。除此之外，不同的關系數據庫系統根據其應用環(huán)境的不同，往往還需要一些特殊的約束條件，即用戶定義的完整性。用戶定義的完整性是針對某一具體關系數據庫系統的約束條件，反映某一具體應用所涉及的數據必須滿足的語義要求。1.2.4 關系的完整性規(guī)則1.2 關系數據庫傳統的集合運算并：由屬于R或屬于S的元組組成

20、的集合。差：由屬于R但不屬于S的元組組成的集合，即差運算的結果是從R中去掉S中也有的元組。交：由既屬于R又屬于S的元組組成的集合，交運算的結果是R和S的共同元組。1.2.5 關系運算 傳統的集合運算 專門的關系運算1.2 關系數據庫專門的關系運算選擇：從關系中找出滿足條件的元組的操作。投影：從關系中找出需要的屬性組成新的關系。 聯接：聯接是關系的橫向結合，按照給定的聯接條件，將第一個關系中的所有元組逐個與第二個關系中的所有元組進行聯接，生成一個新的關系。1.2.5 關系運算 等值聯接 自然聯接 按照屬性值對應相等的條件進行的聯接操作稱為等值聯接；將等值聯接中的重復屬性去掉的聯接稱為自然聯接，它

21、是一種特殊的等值聯接，也是最常用的聯接。等值聯結、自然聯結、自身聯結、左外聯結、右外聯結，這幾種聯結之間的關系 R表 S表 A B C D B E 1 a 3 2 c 7 2 b 6 3 d 5 3 c 7 1 a 3 1.3 數據庫設計步驟設計原則為了合理組織數據，應遵循以下基本原則：(1)關系數據庫的設計應遵循概念單一化的原則，一個表只描述一個實體或實體間的聯系。(2)避免在表之間出現重復字段。 (3)表中的字段必須是原始數據和基本數據元素，盡量不要包括通過計算的來的“二次數據”或多項數據的組合。(4)用外部關鍵字保證有關聯的表之間的聯系。1.3 數據庫設計步驟設計步驟按照規(guī)范設計的原則，

22、用Access創(chuàng)建一個良好的數據庫一般需要5個步驟：(1)需求分析。確定建立數據庫的目的，這有助于確定該數據庫中保存哪些信息。(2)確定需要的表?？梢灾謱⑿枨笮畔澐殖啥鄠€獨立的實體，每個實體可以設計為數據庫中的一個表。(3)確定所需字段。確定在每個表中應保存哪些字段，通過對這些字段的顯示或計算應能夠得到所有需求信息。(4)確定聯系。對每個表進行分析，確定一個表中的數據和其他表中的數據有何聯系。(5)設計求精。對設計進一步分析，查找其中的錯誤,需要時調整設計。1.4 Access 2003數據庫系統概述啟動Access 2003(1)單擊“開始”“程序”“Microsoft Office”“

23、Microsoft Office Access 2003”。(2)雙擊桌面上的Access 2003快捷圖標。(3)在“我的電腦”或“Windows資源管理器”窗口中雙擊需要打開的Access數據庫。退出Access 2003(1)用鼠標點擊窗口右上角的“關閉”按鈕。(2)選擇【文件】菜單下的【退出】命令。(3)使用快捷鍵Alt+F4。1.4.1 Access 2003的運行環(huán)境1.4 Access 2003數據庫系統概述Access 2003的工作界面1.4.1 Access 2003的運行環(huán)境圖1-5 Access 2003的工作界面1.4 Access 2003數據庫系統概述表：用來存貯

24、數據庫的數據，是數據庫的基本對象，創(chuàng)建其他幾種對象的基礎。Access允許一個數據庫中包含多個表，通過在表之間建立關系，可以將不同表中的數據聯系起來。查詢：對數據庫中特定信息的查找。Access中的查詢可以對數據庫中的一個表或多個表中存儲的數據信息進行查找、統計、排序、計算。1.4.2 Access 2003的系統結構 表 查詢 窗體 報表 頁 宏 模塊 1.4 Access 2003數據庫系統概述窗體：提供了一種方便的瀏覽、輸入及更改數據的窗口。其數據源可以是表或查詢。報表：將數據庫中的數據分類匯總，以便分析。頁：用網頁的形式與Access數據庫中數據進行聯接、查看、修改Access數據庫中的數據，它是唯一獨立保存的對象。宏：一系列操作的集合，每個操作都能實現特定的功能。模塊:可編程的功能模塊。在Access 2003中，使用其內置的Visual Basic for Application來建立和編輯模塊對象，一個模塊對象一般是一組相關功能的集合。1.4.2 Access 2003的系統結構1.4 Access 200