Access基礎(chǔ)教程（第四版）課件Access2010第一章

Access基礎(chǔ)教程（第四版）長春師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念1.2數(shù)據(jù)模型1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL1.5關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第1章數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用的三大領(lǐng)域（科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理和過程控制）中，數(shù)據(jù)處理約占其中的70%，而數(shù)據(jù)庫技術(shù)就是作為一門數(shù)據(jù)處理技術(shù)發(fā)展起來的。在信息技術(shù)日益普及的今天，作為信息系統(tǒng)的核心技術(shù)和基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)幾乎觸及到人類社會(huì)生活的各個(gè)方面，無論是企事業(yè)內(nèi)部的信息管理還是各行業(yè)的業(yè)務(wù)處理。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及和深入，數(shù)據(jù)庫技術(shù)更是不斷發(fā)展，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，如多媒體系統(tǒng)、企業(yè)管理、工程、統(tǒng)計(jì)、汽車工業(yè)等領(lǐng)域都在利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)。了解、掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念和基本技術(shù)是應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)的前提。第1章數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識(shí)1.1.1數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)1．?dāng)?shù)據(jù)（Data）數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研究和處理的對象，本質(zhì)上講是描述事物的符號(hào)記錄。數(shù)據(jù)有多種表現(xiàn)形式，都是經(jīng)過數(shù)字化處理后存入計(jì)算機(jī)的，能夠反映或描述事物的特性。2．?dāng)?shù)據(jù)庫（DataBase，簡稱DB）數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)的集合，它具有一定的組織形式并儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器上，具有多種表現(xiàn)形式并可被各種用戶所共享。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)具有較小的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和擴(kuò)展性。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念3．?dāng)?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem，簡稱DBMS）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，屬于系統(tǒng)軟件。它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，是使數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)共享、并發(fā)訪問、數(shù)據(jù)獨(dú)立等特性的根本保證，主要提供以下功能：數(shù)據(jù)定義功能。數(shù)據(jù)操縱及查詢優(yōu)化。數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理。數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念4．?dāng)?shù)據(jù)庫管理員（DataBaseAdministrator，簡稱DBA）由于數(shù)據(jù)庫的共享性，因此對數(shù)據(jù)庫的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、維護(hù)、監(jiān)視等需要有專人管理，從事這方面工作的人員稱為數(shù)據(jù)庫管理員。其主要工作如下：數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫維護(hù)改善系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)效率5．?dāng)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DataBaseSystem，簡稱DBS）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常是指帶有數(shù)據(jù)庫的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。它一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、應(yīng)用系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶組成。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念6．?dāng)?shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)（DataBaseApplicationSystem，簡稱DBAS）利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)可構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)再加上應(yīng)用軟件和應(yīng)用界面組成，具體包括：數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員、硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)、應(yīng)用軟件、應(yīng)用界面，其結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念1.1.2數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代后期，是隨著數(shù)據(jù)管理的需要而產(chǎn)生的。在此之前，數(shù)據(jù)管理經(jīng)歷了人工管理階段和文件系統(tǒng)階段。20世紀(jì)60年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，其主要應(yīng)用領(lǐng)域從科學(xué)計(jì)算轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)事務(wù)處理，從而出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫技術(shù)，它是數(shù)據(jù)管理的最新技術(shù)，是計(jì)算機(jī)科學(xué)中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣泛的重要分支之一。在短短的三十幾年里，數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三代：第一代層次、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，第二代關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和第三代以面向?qū)ο竽Ｐ蜑橹饕卣鞯臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)。目前，數(shù)據(jù)庫技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)、并行計(jì)算機(jī)技術(shù)等相互滲透，成為數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的主要特征。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念1.第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)——層次、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫發(fā)展階段的劃分是以數(shù)據(jù)模型的發(fā)展為主要依據(jù)的。數(shù)據(jù)模型的發(fā)展經(jīng)歷了格式化數(shù)據(jù)模型（包括層次數(shù)據(jù)模型和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型）、關(guān)系數(shù)據(jù)模型兩個(gè)階段，正向面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型等非傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型階段發(fā)展。層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫語言和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理上均具有相同特征，并且都是在20世紀(jì)60年代后期研究和開發(fā)的，屬于第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。其特點(diǎn)如下：（1）支持三級(jí)模式的體系結(jié)構(gòu)。（2）用存取路徑來表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。（3）獨(dú)立的數(shù)據(jù)定義語言。（4）導(dǎo)航的數(shù)據(jù)操縱語言。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念2.第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)——關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1970年美國IBM公司SanJose研究室的高級(jí)研究員埃德加?考特（E.F.Codd）發(fā)表了論文《大型共享數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的關(guān)系模型》，提出了數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模型，開創(chuàng)了數(shù)據(jù)庫關(guān)系方法和關(guān)系數(shù)據(jù)理論的研究，為關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)，為數(shù)據(jù)庫技術(shù)開辟了一個(gè)新時(shí)代。20世紀(jì)70年代，關(guān)系方法的理論研究和軟件系統(tǒng)的研制均取得了很大成果。IBM公司的SanJose實(shí)驗(yàn)室研制出關(guān)系數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)SystemR。與SystemR同期，美國Berkeley大學(xué)也研制了INGRES數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并發(fā)展成為INGRES數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，使關(guān)系方法從實(shí)驗(yàn)走向了市場。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品一問世，就以其簡單清晰的概念，易懂易學(xué)的數(shù)據(jù)庫語言，使用戶不需了解復(fù)雜的存取路徑細(xì)節(jié)，不需說明“怎么干”，只需指出“干什么”，就能操作數(shù)據(jù)庫，從而深受廣大用戶喜愛。20世紀(jì)80年代以來，大多數(shù)廠商推出的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的產(chǎn)品都是關(guān)系型的，如：FoxPro、Access、DB2、Oracle及Sybase等都是關(guān)系型數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（簡稱RDBMS），使數(shù)據(jù)庫技術(shù)日益廣泛地應(yīng)用到企業(yè)管理、情報(bào)檢索、輔助決策等各個(gè)方面，成為實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化信息系統(tǒng)的基本技術(shù)。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫是以關(guān)系模型為基礎(chǔ)的，具有以下特點(diǎn)：（1）關(guān)系數(shù)據(jù)庫對實(shí)體及實(shí)體之間的聯(lián)系均采用關(guān)系來描述，對各種用戶提供統(tǒng)一的單一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式，使用戶容易掌握和應(yīng)用。（2）關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言具有非過程化特性，將用戶從編程數(shù)據(jù)庫記錄的導(dǎo)航式檢索中解脫出來，降低了編程難度，面向非專業(yè)用戶。（3）數(shù)據(jù)獨(dú)立性強(qiáng)，用戶的應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)方式無關(guān)。（4）以關(guān)系代數(shù)為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫的研究更加科學(xué)化，尤其在關(guān)系操作的完備性、規(guī)范化及查詢優(yōu)化等方面，為數(shù)據(jù)庫技術(shù)的成熟奠定了很好的基礎(chǔ)。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念3.第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第一代和第二代數(shù)據(jù)庫技術(shù)基本上是處理面向記錄的、以字符表示的數(shù)據(jù)為主，能較好地滿足商業(yè)事務(wù)的處理，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足多種多樣的信息類型需求。新的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用領(lǐng)域如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)／制造、辦公信息系統(tǒng)等需要數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能支持各種靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)，如圖形、圖像、語音、視頻等，并且還需要數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具備處理復(fù)雜對象、實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)語言和數(shù)據(jù)庫語言無縫集成等能力。這種情況下，原有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就暴露出了多種局限性。正是在這種新應(yīng)用的推動(dòng)下，數(shù)據(jù)庫技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和進(jìn)步。1990年高級(jí)DBMS功能委員會(huì)發(fā)表了《第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)宣言》的文章，提出了第三代數(shù)據(jù)庫應(yīng)具有的三個(gè)基本特征，并從三個(gè)基本特征導(dǎo)出了13個(gè)具體特征和功能。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念經(jīng)過多年的研究和討論，對第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特征已有了共識(shí)：（1）第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)管理、對象管理和知識(shí)管理。以支持面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型為主要特征，并集數(shù)據(jù)管理、對象管理和知識(shí)管理為一體。（2）第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必須保持或繼承第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的技術(shù)，如非過程化特性、數(shù)據(jù)獨(dú)立性等。（3）第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必須對其他系統(tǒng)開放，如支持?jǐn)?shù)據(jù)庫語言標(biāo)準(zhǔn)、在網(wǎng)絡(luò)上支持標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念4.數(shù)據(jù)庫技術(shù)的新進(jìn)展數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的核心是數(shù)據(jù)模型的發(fā)展。數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足三方面的要求：一是能比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界；二是容易為人們所理解；三是便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。目前，一種數(shù)據(jù)模型要很好地滿足這三方面的要求是很困難的。新一代數(shù)據(jù)庫技術(shù)采用多種數(shù)據(jù)模型，例如面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型、對象關(guān)系數(shù)據(jù)模型、基于邏輯的數(shù)據(jù)模型等。20世紀(jì)80年代以來，數(shù)據(jù)庫技術(shù)經(jīng)歷了從簡單應(yīng)用到復(fù)雜應(yīng)用的巨大變化，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展呈現(xiàn)出百花齊放的局面，目前在新技術(shù)內(nèi)容、應(yīng)用領(lǐng)域和數(shù)據(jù)模型三個(gè)方面都取得了很大進(jìn)展。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念數(shù)據(jù)庫技術(shù)與其他學(xué)科的有機(jī)結(jié)合，是新一代數(shù)據(jù)庫技術(shù)的一個(gè)顯著特征，出現(xiàn)了各種新型的數(shù)據(jù)庫，例如：數(shù)據(jù)庫技術(shù)與分布處理技術(shù)相結(jié)合，出現(xiàn)了分布式數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫技術(shù)與并行處理技術(shù)相結(jié)合，出現(xiàn)了并行數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫技術(shù)與人工智能技術(shù)相結(jié)合，出現(xiàn)了知識(shí)庫和主動(dòng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)與多媒體處理技術(shù)相結(jié)合，出現(xiàn)了多媒體數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫技術(shù)與模糊技術(shù)相結(jié)合，出現(xiàn)了模糊數(shù)據(jù)庫等。數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用到其他領(lǐng)域中，出現(xiàn)了數(shù)據(jù)倉庫、工程數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫及科學(xué)數(shù)據(jù)庫等多種數(shù)據(jù)庫技術(shù)，擴(kuò)大了數(shù)據(jù)庫應(yīng)用領(lǐng)域。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)數(shù)據(jù)庫技術(shù)是在文件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展產(chǎn)生的，以數(shù)據(jù)文件的組織數(shù)據(jù)，并在文件系統(tǒng)之上加入了DBMS對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，其特點(diǎn)如下：1.數(shù)據(jù)的集成性（1）在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中采用關(guān)系（用戶角度看來是二維表）作為統(tǒng)一結(jié)構(gòu)方式。（2）在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中按照多個(gè)應(yīng)用的需要組織全局的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（即數(shù)據(jù)模式、全局結(jié)構(gòu)）。（3）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)模式是多個(gè)應(yīng)用共同的、全局的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而每個(gè)應(yīng)用的數(shù)據(jù)則是全局結(jié)構(gòu)中的一部分，稱為局部結(jié)構(gòu)（即視圖），這種全局與局部的結(jié)構(gòu)模式構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成性的主要特征。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念2.數(shù)據(jù)的高共享性與低冗余性數(shù)據(jù)的集成性使得數(shù)據(jù)可為多個(gè)應(yīng)用所共享，而數(shù)據(jù)共享又可極大地減少數(shù)據(jù)冗余，不僅減少了不必要的存儲(chǔ)空間，更為重要的是可以避免數(shù)據(jù)的不一致性。所謂數(shù)據(jù)的一致性是指在系統(tǒng)中同一數(shù)據(jù)的不同出現(xiàn)應(yīng)保持相同的值，減少數(shù)據(jù)冗余是保證系統(tǒng)一致性的基礎(chǔ)。3.數(shù)據(jù)獨(dú)立性據(jù)獨(dú)立性是數(shù)據(jù)與程序間的互不依賴性，即數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)獨(dú)立于應(yīng)用程序而不依賴于應(yīng)用程序。也就是說，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方式的改變不會(huì)影響應(yīng)用程序。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念數(shù)據(jù)獨(dú)立性包括：（1）物理獨(dú)立性簡單地說，物理獨(dú)立性就是指數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)（包括存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取方式）的改變不影響數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)，從而不會(huì)引起應(yīng)用程序的變化。（2）邏輯獨(dú)立性簡單地說，邏輯獨(dú)立性就是指數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)的改變不會(huì)引起應(yīng)用程序的變化。當(dāng)然，數(shù)據(jù)獨(dú)立性的實(shí)現(xiàn)需要模式間的映射關(guān)系作為保障。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念1.1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)包括三級(jí)模式和兩級(jí)映射，三級(jí)模式分別為外模式、概念模式和內(nèi)模式；兩級(jí)映射分別為外模式與概念模式間的映射以及概念模式與內(nèi)模式間的映射，其抽象結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖1.2所示。1.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級(jí)模式數(shù)據(jù)模式是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種表示形式，它具有不同的層次與結(jié)構(gòu)方式。（1）外模式（ExternalSchema）（2）概念模式（ConceptualSchema）（3）內(nèi)模式（InternalSchema）1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念（1）外模式（ExternalSchema）外模式又稱為用戶模式或子模式，是某個(gè)或某幾個(gè)數(shù)據(jù)庫用戶所看到的數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)視圖。外模式是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征描述，也就是前面所介紹的局部結(jié)構(gòu)，它由概念模式推導(dǎo)而出。概念模式給出了系統(tǒng)全局的數(shù)據(jù)描述而外模式則給出每個(gè)用戶的局部數(shù)據(jù)描述。對于不同的數(shù)據(jù)庫用戶，由于需求的不同，外模式的描述也互不相同。一個(gè)概念模式可以有若干個(gè)外模式，每一個(gè)用戶只關(guān)心與其有關(guān)的外模式，有利于數(shù)據(jù)保護(hù)，對數(shù)據(jù)所有者和用戶都極為方便。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念（2）概念模式（ConceptualSchema）概念模式又稱為模式或邏輯模式，它介于內(nèi)模式與外模式之間，是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)者綜合各用戶的數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一的觀點(diǎn)構(gòu)造的全局邏輯結(jié)構(gòu)，是對數(shù)據(jù)庫中全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的總體描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。外模式涉及的靈氣的局部邏輯結(jié)構(gòu)，通常是概念模式的子集。概念模式是用模式描述語言來描述的，在一個(gè)數(shù)據(jù)庫中只有一個(gè)概念模式。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念（3）內(nèi)模式（InternalSchema）內(nèi)模式又稱為存儲(chǔ)模式或物理模式，是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示，它描述了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式和物理結(jié)構(gòu)。它是數(shù)據(jù)庫的底層描述，定義了數(shù)據(jù)庫中的各種存儲(chǔ)記錄的物理表示、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與物理存取方式，如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件的結(jié)構(gòu)、索引、集簇等存取方式和存取路徑等。內(nèi)模式是用模式描述語言嚴(yán)格定義的，在一個(gè)數(shù)據(jù)庫中只有一個(gè)內(nèi)模式。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中，三級(jí)模式是根據(jù)所描述的三層體系結(jié)構(gòu)的三個(gè)抽象層次定義的，外模式處于最外層，它反映了用戶對數(shù)據(jù)庫的實(shí)際要求；概念模式處于中間層，經(jīng)反映了設(shè)計(jì)者的數(shù)據(jù)全局的邏輯要求；內(nèi)模式處于最內(nèi)層，它反映數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存取方式。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念2.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兩級(jí)映射數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級(jí)模式是數(shù)據(jù)的三個(gè)級(jí)別的抽象，使用戶能夠邏輯地、抽象地處理數(shù)據(jù)而不必關(guān)心數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示和存儲(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)三個(gè)抽象層次間的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在三個(gè)模式間提供了兩級(jí)映射：外模式與概念模式間的映射、概念模式與內(nèi)模式間的映射。（1）外模式與概念模式間的映射。該映射定義了外模式與概念模式之間的對應(yīng)關(guān)系，保證了邏輯數(shù)據(jù)的獨(dú)立性，即外模式不受概念模式變化影響。（2）概念模式與內(nèi)模式間的映射。該映射定義了內(nèi)模式與概念模式之間的對應(yīng)關(guān)系，保證了物理數(shù)據(jù)的獨(dú)立性，即概念模式不受內(nèi)模式變化影響。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念數(shù)據(jù)庫中組織數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)從全局出發(fā)，不僅考慮到事物內(nèi)部的聯(lián)系，還要考慮到事物之間的聯(lián)系。表示事物以及事物之間聯(lián)系的模型就是數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)模型是用來抽象、表示和處理現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)和信息的工具，也就是現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)均是基于某種數(shù)據(jù)模型的。1.2數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型有三個(gè)基本組成要素：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束。1．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：用于描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性，研究的對象包括兩類，一類是與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對象；另一類是與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系有關(guān)的對象。2．?dāng)?shù)據(jù)操作：是指對數(shù)據(jù)庫中各種對象（型）的實(shí)例（值）允許執(zhí)行的所有操作，即操作的集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則。數(shù)據(jù)庫主要有檢索和更新兩類操作。3．完整性約束：是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(guī)則，用以限定數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效和相容。1.2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：概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型、物理數(shù)據(jù)模型。概念數(shù)據(jù)模型簡稱概念模型，它是一種面向客觀世界、面向用戶的模型；它與具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)無關(guān)，與具體的計(jì)算機(jī)平臺(tái)無關(guān)。概念模型著重于對客觀世界復(fù)雜事物的結(jié)構(gòu)描述及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系的描述。概念模型是整個(gè)數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)概念模型常用的方法是ER方法，也就是E-R模型（實(shí)體-聯(lián)系模型）。物理數(shù)據(jù)模型又稱為物理模型，它是一種面向計(jì)算機(jī)物理表示的模型，此模型給出了數(shù)據(jù)模型在計(jì)算機(jī)上物理結(jié)構(gòu)的表示。1.2數(shù)據(jù)模型邏輯數(shù)據(jù)模型又稱為數(shù)據(jù)模型，它是一種面向數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模型，該模型著重于在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一級(jí)的實(shí)現(xiàn)。概念模型只有在轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)模型后才能在數(shù)據(jù)庫中得以表示。數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中過去和現(xiàn)在最常見的數(shù)據(jù)模型有四種：層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型和面向?qū)ο竽Ｐ汀Ｆ渲袑哟文Ｐ秃途W(wǎng)狀模型統(tǒng)稱為非關(guān)系模型。在關(guān)系模型出現(xiàn)以前，它們是非常流行的數(shù)據(jù)模型。非關(guān)系模型中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的單位是基本層次聯(lián)系。所謂基本層次聯(lián)系是指兩個(gè)記錄以及它們之間的一對多（包括一對一）的聯(lián)系，如圖1.3所示。圖中Ri位于聯(lián)系Lij的始點(diǎn)，稱為雙親結(jié)點(diǎn)，Rj位于聯(lián)系Lij的終點(diǎn)，稱為子女結(jié)點(diǎn)。每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型（實(shí)體），結(jié)點(diǎn)間的連線表示記錄類型之間一對多的聯(lián)系。1.2數(shù)據(jù)模型1.2.1E-R模型概念模型是面向現(xiàn)實(shí)世界的，它的出發(fā)點(diǎn)是有效和自然地模擬現(xiàn)實(shí)世界給出數(shù)據(jù)的概念化結(jié)構(gòu)。長期以來被廣泛使用的概念模型是E-R模型，它于1976年由PeterChen首先提出。該模型將現(xiàn)實(shí)世界的要求轉(zhuǎn)化成實(shí)體、聯(lián)系、屬性等幾個(gè)基本概念，以及它們之間的兩種基本聯(lián)接關(guān)系，可用圖形直觀地表示。1．E-R模型的基本概念（1）實(shí)體實(shí)體是客觀存在并且可以相互區(qū)分的事物。實(shí)體可以是具體的人、事、物；也可以是抽象的概念與聯(lián)系。1.2數(shù)據(jù)模型（2）屬性實(shí)體有若干個(gè)特性，每一個(gè)特性稱為實(shí)體的一個(gè)屬性。也可以說，屬性是實(shí)體某一方面特征的描述，如學(xué)生實(shí)體包括：學(xué)號(hào)、姓名、性別、院系等若干屬性。每個(gè)屬性可以有屬性值，如：（“200103001”，“王立”，“男”，“計(jì)算機(jī)”）。一個(gè)屬性的取值范圍稱為該屬性的值域，如：“性別”的值為{“男”，“女”}。（3）聯(lián)系聯(lián)系是兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)體集間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的描述，如：學(xué)生與課程實(shí)體間的選課關(guān)系。實(shí)體集間的聯(lián)系類型有如下三種：1.2數(shù)據(jù)模型一對一聯(lián)系：設(shè)有實(shí)體集A與實(shí)體集B，如果A中的一個(gè)實(shí)體至多與B中的一個(gè)實(shí)體關(guān)聯(lián)，反過來，B中的一個(gè)實(shí)體至多與A中的一個(gè)實(shí)體關(guān)聯(lián)，稱A與B是一對一聯(lián)系類型，記為1:1，如：班級(jí)與班長。一對多聯(lián)系：設(shè)有實(shí)體集A與實(shí)體集B，如果A中的一個(gè)實(shí)體與B中可以有多個(gè)實(shí)體關(guān)聯(lián)，反過來，B中的一個(gè)實(shí)體至多與A中的一個(gè)實(shí)體關(guān)聯(lián)，稱A與B是一對多聯(lián)系類型，記為1:N，如：班級(jí)與學(xué)生。多對多聯(lián)系：設(shè)有實(shí)體集A與實(shí)體集B，如果A中的一個(gè)實(shí)體與B中可以有多個(gè)實(shí)體關(guān)聯(lián)，反過來，B中的一個(gè)實(shí)體與A中可以有多個(gè)實(shí)體關(guān)聯(lián)，稱A與B是多對多聯(lián)系類型，記為M:N，如：學(xué)生與課程。1.2數(shù)據(jù)模型2．E-R模型的表示方法E-R模型可以用一種非常直觀的圖來表示，稱為E-R圖。（1）實(shí)體（集）在E-R圖中，實(shí)體用矩形來表示，在內(nèi)部寫上該實(shí)體（集）的名字，如圖1.4中的學(xué)生、課程實(shí)體（集）。（2）屬性在E-R圖中，屬性用橢圓形來表示，在內(nèi)部寫上該屬性的名字，并用沒有方向的線段與該屬性所關(guān)聯(lián)的實(shí)體（集）連接，如圖1.4中的學(xué)號(hào)、姓名等屬性。1.2數(shù)據(jù)模型（3）聯(lián)系在E-R圖中，聯(lián)系用菱形來表示，在內(nèi)部寫上聯(lián)系的名字，并用沒有方向的線段與該聯(lián)系相關(guān)的實(shí)體（集）連接，同時(shí)在線段上表明聯(lián)系的類型，如圖1.4中的選課聯(lián)系。1.2.2層次模型（HierarchicalModel）層次模型用樹形結(jié)構(gòu)來表示數(shù)據(jù)間的從屬關(guān)系結(jié)構(gòu)。其主要特征如下：

圖1.5

圖1.6僅有一個(gè)無雙親的結(jié)點(diǎn)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)稱為根結(jié)點(diǎn)。其他結(jié)點(diǎn)向上僅有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)，向下有若干子女結(jié)點(diǎn)。1.2數(shù)據(jù)模型1.2.3網(wǎng)狀模型（NetworkModel）網(wǎng)狀模型是層次模型的擴(kuò)展，呈現(xiàn)一種交叉關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以表示較復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其主要特征如下：可以有一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無雙親結(jié)點(diǎn)。一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)。在網(wǎng)狀模型中，子女結(jié)點(diǎn)與雙親結(jié)點(diǎn)的聯(lián)系可以不唯一。因此，要為每個(gè)聯(lián)系命名，并指出與該聯(lián)系有關(guān)的雙親記錄和子女記錄。如圖1.7（a）中，R3有兩個(gè)雙親記錄R1和R2，把R1和R3之間的聯(lián)系稱為L1，把R2和R3之間的聯(lián)系稱為L2；圖1.7（b）中R1和R3均無雙親，R4和R5有兩個(gè)雙親。圖1.8學(xué)生選課系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫網(wǎng)狀模型1.2數(shù)據(jù)模型1.2.4關(guān)系模型（RelationalModel）1970年美國IBM公司SanJose研究室的高級(jí)研究員埃德加?考特提出了數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模型。由于他的杰出貢獻(xiàn)，于1981年獲得了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)項(xiàng)——圖靈獎(jiǎng)。在關(guān)系模型中表示實(shí)體間聯(lián)系的方法與非關(guān)系模型不同。非關(guān)系模型是用人為的連線來表示實(shí)體間的聯(lián)系，而關(guān)系模型中實(shí)體與實(shí)體間的聯(lián)系則是通過二維表結(jié)構(gòu)來表示的。關(guān)系模型就是用二維表格結(jié)構(gòu)來表示實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的模型。關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)就是一張二維表。表1.1所示的教師檔案表是一個(gè)關(guān)系模型的例子。1.2數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型的基本術(shù)語如下。1．關(guān)系（Relation）：二維表結(jié)構(gòu)，如表1.1中的教師檔案表。2．屬性（Attribute）：二維表中的列稱為屬性，Access中稱為字段（Field）。如表1.1中有4列，則有4個(gè)屬性（教師編號(hào)，教師姓名，所屬院系名稱，所屬專業(yè)名稱）。3．域（Domain）：屬性的取值范圍稱為域。如表1.1中所屬院系名稱的域是該校所有院系名稱的集合。4．元組（Tuple）：二維表中的行（記錄的值）稱為元組，Access中稱為記錄（Record）。1.2數(shù)據(jù)模型5．主碼或主關(guān)鍵字（PrimaryKey）：表中的某個(gè)屬性或?qū)傩越M，能夠惟一確定一個(gè)元組。Access中的主碼稱為主鍵。如表1.1中的教師編號(hào)可以惟一確定一名教師，即是本關(guān)系中的主碼或主關(guān)鍵字。6．關(guān)系模式：是對關(guān)系的描述。一般表示為：

關(guān)系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）一個(gè)關(guān)系模式對應(yīng)一個(gè)關(guān)系的結(jié)構(gòu)。例如上面的關(guān)系可描述為：

教師檔案（教師編號(hào)，教師姓名，所屬院系名稱，所屬專業(yè)名稱）1.2數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型的主要特點(diǎn)有：1．關(guān)系中每一數(shù)據(jù)項(xiàng)不可再分，也就是說不允許表中還有表。表1.2所示的表就不符合關(guān)系模型的要求。工資又被分為基本工資、崗位工資和補(bǔ)貼，這相當(dāng)于大表中又有一張小表。2．每一列中的各個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)具有相同的屬性。3．每一行中的記錄由一個(gè)事物的多種屬性項(xiàng)構(gòu)成。4．每一行代表一個(gè)實(shí)體，不允許有相同的記錄行。5．行與行、列與列的次序可以任意交換，不改變關(guān)系的實(shí)際意義。1.2數(shù)據(jù)模型1.2.5面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型（ObjectOrientedModel，簡稱OO模型）面向?qū)ο竽Ｐ褪墙鼛啄陙戆l(fā)展起來的一種新興的數(shù)據(jù)模型。該模型是在吸收了以前的各種數(shù)據(jù)模型優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，借鑒了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法而建立的一種模型。一個(gè)OO模型是用面向?qū)ο笥^點(diǎn)來描述現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體（對象）的邏輯組織、對象間限制、聯(lián)系等的模型。這種模型具有更強(qiáng)的表示現(xiàn)實(shí)世界的能力，是數(shù)據(jù)模型發(fā)展的一個(gè)重要方向。目前對于OO模型還缺少統(tǒng)一的規(guī)范說明，尚沒有一個(gè)統(tǒng)一的嚴(yán)格的定義。但在OO模型中，面向?qū)ο蠛诵母拍顦?gòu)成了面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)。OO模型的基本概念如下：1.2數(shù)據(jù)模型1．對象（Object）與對象標(biāo)識(shí)（OID）現(xiàn)實(shí)世界中的任何實(shí)體都可以統(tǒng)一地用對象來表示。每一個(gè)對象都有它惟一的標(biāo)識(shí)，稱為對象標(biāo)識(shí)，對象標(biāo)識(shí)始終保持不變。一個(gè)學(xué)生是一個(gè)對象，他的姓名、性別、年齡等構(gòu)成了這個(gè)對象的屬性，屬性描述的是對象的靜態(tài)特性。對象的動(dòng)態(tài)特性可以用操作來描述，對象對某一事件所做出的相應(yīng)反應(yīng)就是操作，也稱為方法（Method）。每一個(gè)對象可以認(rèn)為是其本身的一組屬性和它可以執(zhí)行的一組操作。1.2數(shù)據(jù)模型2．類（Class）所有具有相同屬性和操作集的對象構(gòu)成一個(gè)對象類（簡稱類）。任何一個(gè)對象都是某一對象類的一個(gè)實(shí)例。例如學(xué)生是一個(gè)類，每個(gè)學(xué)生如李剛、王磊、劉小紅等都是學(xué)生類中的對象。他們是這個(gè)對象類的具體實(shí)例，具有一些相同的屬性如班級(jí)、學(xué)號(hào)等，但有不同的屬性值：屬于不同的班級(jí)、學(xué)號(hào)不同等。3．事件客觀世界是由對象構(gòu)成的，客觀世界中的所有行動(dòng)都是由對象發(fā)出且能夠?yàn)槟承ο蟾惺艿?，我們把這樣的行動(dòng)稱為事件。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)中，事件分為內(nèi)部事件和外部事件。系統(tǒng)中對象的數(shù)據(jù)操作和功能調(diào)用命令等都是內(nèi)部事件，而鼠標(biāo)的移動(dòng)、單擊等都是外部事件。1.2數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（RelationDataBaseSystem，簡稱RDBMS）是采用關(guān)系模型作為數(shù)據(jù)的組織方式。Access就是基于關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。1.3.1關(guān)系模型的組成關(guān)系模型由關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作和關(guān)系完整性約束三部分組成。1．關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表。在用戶看來非常單一，但這種簡單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠表達(dá)豐富的語義，可描述出現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體以及實(shí)體間的各種聯(lián)系。如一個(gè)學(xué)?？梢杂幸粋€(gè)數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫中建立多個(gè)表，其中一個(gè)表用來存放教師信息，一個(gè)表用來存放學(xué)生信息，一個(gè)表用來存放課程設(shè)置信息等。1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2．關(guān)系操作。關(guān)系操作采用集合操作方式，即操作的對象和結(jié)果都是集合。關(guān)系模型中常用的關(guān)系操作包括兩類。（1）查詢操作：選擇、投影、連接、除、并、交、差等。

（2）增加、刪除、修改等操作。3．關(guān)系完整性約束。關(guān)系模型中的完整性是指數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性和一致性，關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操作必須滿足關(guān)系的完整性約束條件。關(guān)系的完整性約束條件包括實(shí)體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性。其中實(shí)體完整性和參照完整性是關(guān)系模型必須滿足的完整性約束條件，適用于任何關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。用戶定義的完整性是針對某一具體領(lǐng)域的約束條件，它反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語義要求。1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1.3.2關(guān)系運(yùn)算的基本概念關(guān)系運(yùn)算的對象是關(guān)系，運(yùn)算結(jié)果也為關(guān)系。關(guān)系的基本運(yùn)算有兩類，一類是傳統(tǒng)的集合運(yùn)算：并、差、交等，另一類是專門的關(guān)系運(yùn)算：選擇、投影、連接等。設(shè)有兩個(gè)關(guān)系R和S，它們具有相同的結(jié)構(gòu)。1．并（Union）。R和S的并是由屬于R或?qū)儆赟的元組組成的集合，運(yùn)算符為“∪”，記為R∪S。2．差（Difference）。R和S的差是由屬于R但不屬于S的元組組成的集合，運(yùn)算符為“－”，記為R－S。3．交（Intersection）。R和S的交是由既屬于R又屬于S的元組組成的集合，運(yùn)算符為“∩”，記為R∩S。1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)4．廣義笛卡兒積（Extendedcartesianproduct）。關(guān)系R（假設(shè)為n列）和關(guān)系S（假設(shè)為m列）的廣義笛卡兒積是一個(gè)(n+m)列元組的集合。每一個(gè)元組的前n列是來自關(guān)系R的一個(gè)元組，后m列是來自關(guān)系S的一個(gè)元組。若R有K1個(gè)元組，S有K2個(gè)元組，則關(guān)系R和關(guān)系S的廣義笛卡兒積有K1×K2個(gè)元組。運(yùn)算符為“×”，記為R×S。表1.3（a）、表1.3（b）分別是具有三個(gè)屬性列的關(guān)系R和關(guān)系S，表1.3（c）為關(guān)系R與S的并，表1.3（d）為關(guān)系R與S的交，表1.3（e）為關(guān)系R與S的差，表1.3（f）為關(guān)系R與S的廣義笛卡兒積。1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)5．選擇運(yùn)算。選擇運(yùn)算是在關(guān)系中選擇符合某些條件的元組。其中的條件是以邏輯表達(dá)式給出的，值為真的元組將被選取。如要在教師檔案表（如表1.1所示）中查詢計(jì)算機(jī)專業(yè)的所有教師數(shù)據(jù)，就可以對教師檔案表做選擇操作，條件是“所屬專業(yè)名稱”=“計(jì)算機(jī)”。運(yùn)算結(jié)果如表1.4所示。1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)6．投影運(yùn)算。投影運(yùn)算是在關(guān)系中選擇某些屬性列組成新的關(guān)系。這是從列的角度進(jìn)行的運(yùn)算，相當(dāng)于對關(guān)系進(jìn)行垂直分解。如要查詢所有教師的姓名和所屬院系名稱，則可以對教師檔案表做投影操作，即求教師檔案表在教師姓名和所屬院系名稱兩個(gè)屬性上的投影。結(jié)果如表1.5（a）所示。投影之后不僅會(huì)取消原關(guān)系中的某些列，而且還可能取消某些元組，因?yàn)槿∠四承傩粤泻?，就可能出現(xiàn)重復(fù)行，應(yīng)取消這些完全相同的行。例如查詢教師檔案表中有哪些院系，即查詢教師檔案表在所屬院系名稱屬性上的投影，結(jié)果如表1.5（b）所示。表中原來有4個(gè)元組，而投影結(jié)果取消了重復(fù)元組，因此只有兩個(gè)元組。1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)7．連接運(yùn)算。連接運(yùn)算需要兩個(gè)關(guān)系作為操作對象，是從兩個(gè)關(guān)系的笛卡兒積中選取屬性間滿足一定條件的元組。最常用的連接運(yùn)算有兩種：等值連接和自然連接。連接條件中的運(yùn)算符為比較運(yùn)算符，當(dāng)此運(yùn)算符取“=”時(shí)為等值連接。例如對表1.3中的關(guān)系R和S做等值連接操作，連接條件是R.B=S.B，即在表1.3（f）所示的兩個(gè)關(guān)系的笛卡兒積中選取R.B=S.B的元組，得到的結(jié)果關(guān)系如表1.6（a）所示。自然連接是去掉重復(fù)屬性的等值連接。自然連接屬于連接運(yùn)算的一個(gè)特例，是最常用的連接運(yùn)算，在關(guān)系運(yùn)算中起著重要作用。如表1.6（b）所示是關(guān)系R和S做自然連接得到的結(jié)果關(guān)系。1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)例如：有學(xué)生成績管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫，包括學(xué)生關(guān)系和選課關(guān)系。如表1.7和表1.8所示，將這兩個(gè)關(guān)系自然連接，其結(jié)果如表1.9所示。1.3.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能1．?dāng)?shù)據(jù)定義功能。關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)一般均提供數(shù)據(jù)定義語言DDL（DataDescriptionLanguage），可以允許用戶定義數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)所使用的類型（例如文本或數(shù)字類型），以及各主題之間的數(shù)據(jù)如何相關(guān)。2．?dāng)?shù)據(jù)處理功能。關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)一般均提供數(shù)據(jù)操縱語言DML（DataManipulationLanguage），讓用戶可以使用多種方法來操作數(shù)據(jù)。例如只顯示用戶關(guān)心的數(shù)據(jù)。1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)3．?dāng)?shù)據(jù)控制功能?？梢怨芾砉ぷ鹘M中使用、編輯數(shù)據(jù)的權(quán)限，完成數(shù)據(jù)安全性、完整性及一致性的定義與檢查，還可以保證數(shù)據(jù)庫在多個(gè)用戶間正常使用。4．?dāng)?shù)據(jù)維護(hù)功能。包括數(shù)據(jù)庫中初始數(shù)據(jù)的裝載，數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲(chǔ)、重組、性能監(jiān)控、系統(tǒng)恢復(fù)等功能，它們大都由RDBMS中的實(shí)用程序來完成。1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1.3.4常見的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及分類關(guān)系數(shù)據(jù)庫有很多優(yōu)點(diǎn)：有嚴(yán)格的理論基礎(chǔ)、提供單一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、存取路徑對用戶透明等，因此關(guān)系數(shù)據(jù)庫的使用非常普遍。目前，關(guān)系數(shù)據(jù)系統(tǒng)（RDBMS）的種類很多，常見的有Oracle、DB2、Sybase、Informix、Ingres、RDB、SQLServer、Access、FoxPro等系統(tǒng)。一個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可定義為關(guān)系系統(tǒng)，它至少支持關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及選擇、投影和連接運(yùn)算。這是對關(guān)系數(shù)據(jù)系統(tǒng)的最低要求。按照E.F.Codd衡量關(guān)系系統(tǒng)的準(zhǔn)則，可以把關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分為三類：1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1．半關(guān)系型系統(tǒng)。這類系統(tǒng)大都采用關(guān)系作為基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，僅支持三種關(guān)系操作。但不提供完備數(shù)據(jù)子語言、數(shù)據(jù)獨(dú)立性差。如FoxBASE、FoxPro就屬于這類。2．基本關(guān)系型系統(tǒng)。這類系統(tǒng)均采用關(guān)系作為基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，支持所有的關(guān)系代數(shù)操作，有完備的數(shù)據(jù)子語言，有一定的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，并有一定的空值處理能力，有視圖功能，它滿足E.F.Codd衡量關(guān)系系統(tǒng)的準(zhǔn)則的大部分條件。目前，大多數(shù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品均屬此類。如DB2、Oracle、Sybase等。3．完全關(guān)系型系統(tǒng)。這是一種理想化的系統(tǒng)，這類系統(tǒng)支持關(guān)系模型的所有特征。雖然DB2、Oracle等系統(tǒng)已經(jīng)接近這個(gè)目標(biāo)，但尚不屬于完全關(guān)系型系統(tǒng)。1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1.3.5關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)——AccessMicrosoftAccess是MicrosoftOffice組件中重要的組成部分，是目前較為流行的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。它具有大型數(shù)據(jù)庫的一些基本功能，支持事務(wù)處理功能，具有多用戶管理功能，支持?jǐn)?shù)據(jù)壓縮、備份和恢復(fù)功能，能夠保證數(shù)據(jù)的安全性。Access不僅是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，而且還是一個(gè)功能強(qiáng)大的開發(fā)工具，具有良好的二次開發(fā)支持特性,有許多軟件開發(fā)者把它作為主要的開發(fā)工具。與其他的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)相比，Access更加簡單易學(xué)，一個(gè)普通的計(jì)算機(jī)用戶即可掌握并使用它。1.3關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為了操作數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，我們必須使用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件支持的數(shù)據(jù)庫語言。不同的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供不同的數(shù)據(jù)庫語言，稱為該關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的宿主語言。Access的宿主語言是VBA（VisualBasicApplication），同時(shí)支持結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL（StructuredQueryLanguage）。SQL語言被美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（AmericanNationalStandardInstitute，簡稱ANSI）和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（InternationalOrganizationforStandardization，簡稱ISO）批準(zhǔn)采納為關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)語言。目前，各種關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)均支持SQL。1.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL1.4.1SQL的特點(diǎn)SQL雖然被稱為結(jié)構(gòu)化查詢語言，但是它的功能不僅僅包括查詢。實(shí)際上SQL語言集數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)控制功能于一體，充分體現(xiàn)了關(guān)系數(shù)據(jù)語言的優(yōu)點(diǎn)，其特點(diǎn)如下：1．SQL是一種功能齊全的數(shù)據(jù)庫語言2．SQL是高度非過程化的語言3．SQL語言簡潔，易學(xué)易用4．語言共享1.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL1.4.2SQL的數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)操作功能Access關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)把VBA作為宿主語言，同時(shí)全面支持SQL，并允許將SQL作為子語言嵌套在VBA中使用。SQL語言具有數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)控制等功能。在Access中，使用SQL主要體現(xiàn)在查詢對象的創(chuàng)建過程中。1．?dāng)?shù)據(jù)查詢SQL語言提供SELECT語句進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的查詢，其主要功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)的篩選、投影和連接操作，并能夠完成篩選字段重命名、多數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)組合、分類匯總等具體操作。在Access中，使用SQL創(chuàng)建的查詢有聯(lián)合查詢、傳遞查詢、數(shù)據(jù)定義查詢和子查詢。1.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQLSELECT語句的一般格式：SELECT[ALL|DISTINCT]<目標(biāo)列表達(dá)式>[,<目標(biāo)列表達(dá)式>]...FROM<表名或視圖名>[,<表名或視圖名>]...[WHERE<條件表達(dá)式>][GROUPBY<列名1>[HAVING<條件表達(dá)式>]][ORDERBY<列名2>[ASC|DESC]];語句的功能是：根據(jù)WHERE子句中的條件表達(dá)式，從指定的基本表或視圖中找出滿足條件的記錄，按SELECT子句中的目標(biāo)列表達(dá)式選出記錄中的目標(biāo)列，形成結(jié)果表。如果有ORDERBY子句，則結(jié)果表要根據(jù)指定的<列名2>的值按升序或降序排序。如果有GROUPBY子句，則將結(jié)果表按<列名1>的值進(jìn)行分組，該屬性列值相等的記錄為一個(gè)組。如果GROUP子句帶HAVING短語，則只有滿足指定條件的記錄才會(huì)被輸出。1.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL例如：Access中有如下SQL查詢：SELECT課程設(shè)置表.課程代碼,課程設(shè)置表.課程名稱,課程設(shè)置表.學(xué)時(shí),課程設(shè)置表.學(xué)分FROM課程設(shè)置表WHERE(((課程設(shè)置表.學(xué)分)>4))ORDERBY課程設(shè)置表.學(xué)時(shí)

DESC;其結(jié)果是從課程設(shè)置表中找出學(xué)分大于4的課程的課程代碼、課程名稱、學(xué)時(shí)、學(xué)分，并按照學(xué)時(shí)的降序輸出。1.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQLSELECT語句既可以完成簡單的單表查詢，也可以完成復(fù)雜的連接查詢和嵌套查詢。Access中所有的查詢操作都可以采用SQL語句來完成。實(shí)際上在查詢設(shè)計(jì)視圖中建立一個(gè)查詢對象就是生成一條SQL語句，在查詢設(shè)計(jì)視圖中對查詢對象所做的任何修改都會(huì)導(dǎo)致對應(yīng)的SQL語句發(fā)生變化。1.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2．?dāng)?shù)據(jù)操作SQL的操作功能是指對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的操作功能，包括數(shù)據(jù)的插入、修改和刪除。（1）插入數(shù)據(jù)。SQL的插入語句是INSERT，一般有兩種格式。一種是插入一個(gè)元組，另一種是插入子查詢結(jié)果。插入一個(gè)元組的INSERT語句格式為：INSERTINTO<表名>[(<列名1>[,<列名2>…])]VALUES(<常量1>[,<常量2>…])其功能是將新元組插入指定表中。其中屬性列1的值為常量1，屬性列2的值為常量2，…。如果某些屬性列在INTO子句中沒有出現(xiàn)，則新記錄在這些列上將取空值。1.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL例如將一個(gè)新學(xué)生記錄（學(xué)號(hào)：0005；姓名：高林；院系：中文）插入到學(xué)生關(guān)系（學(xué)號(hào)，姓名，院系）中。語句如下：INSERTINTO學(xué)生表VALUES(′0005′,′高林′,′中文′)插入子查詢結(jié)果語句的格式為：INSERTINTO<表名>[(<列名1>[,<列名2>…])]子查詢其功能是將子查詢的結(jié)果全部插入指定表中。1.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL（2）修改數(shù)據(jù)。SQL的修改數(shù)據(jù)語句是UPDATE，其格式為：UPDATE<表名>SET<列名>=<表達(dá)式>[,<列名>=<表達(dá)式>]…[WHERE<條件>]；其功能是修改指定表中滿足WHERE子句條件的元組。其中SET子句用于指定修改方法，即用<表達(dá)式>的值取代相應(yīng)的屬性列值。如果省略WHERE子句，則表示要修改表中的所有元組。例如將表1.8所示的選課表中所有學(xué)生的成績減少10分，其命令為：UPDATE選課表SET成績=成績-101.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL（3）刪除數(shù)據(jù)。SQL的刪除數(shù)據(jù)語句是DELETE，其格式為：DELETEFROM<表名>[WHERE<條件>]；其功能是從指定表中刪除滿足WHERE子句條件的所有元組。如果省略WHERE子句，表示刪除表中的全部元組，但表的定義仍在字典中。即刪除的是表中的數(shù)據(jù)，而不是表的定義。例如刪除學(xué)生表中所有記錄，其命令為：DELETEFROM學(xué)生表這條語句刪除了學(xué)生表的所有元組，將使其成為空表。1.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL在關(guān)系數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程中，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是核心和基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是指對于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，有效存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，滿足用戶信息要求和處理要求。針對一個(gè)具體問題，應(yīng)該如何構(gòu)造一個(gè)符合實(shí)際的恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)模式，即應(yīng)該構(gòu)造幾個(gè)關(guān)系，每個(gè)關(guān)系應(yīng)該包括哪些屬性，各個(gè)元組的屬性值應(yīng)符合什么條件等，這些都是應(yīng)當(dāng)全面考慮的問題。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中要遵守一定的規(guī)則，下面討論數(shù)據(jù)庫關(guān)系完整性設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫規(guī)范化設(shè)計(jì)。1.5關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.5.1數(shù)據(jù)庫關(guān)系完整性設(shè)計(jì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是對數(shù)據(jù)進(jìn)行組織化和結(jié)構(gòu)化的過程，核心問題是關(guān)系模型的設(shè)計(jì)。關(guān)系模型的完整性規(guī)則是對關(guān)系的某種約束條件，是指數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性和一致性?，F(xiàn)實(shí)世界的實(shí)際存在決定了關(guān)系必須滿足一定的完整性約束條件，這些約束表現(xiàn)在對屬性取值范圍的限制上。完整性規(guī)則就是防止用戶使用數(shù)據(jù)庫時(shí)，向數(shù)據(jù)庫中加入不符合語義的數(shù)據(jù)。關(guān)系模型中有三類完整性約束：實(shí)體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性。其中實(shí)體完整性和參照完整性是關(guān)系模型必須滿足的完整性約束條件，被稱作關(guān)系的兩個(gè)不變性。1.5關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1．實(shí)體完整性規(guī)則實(shí)體完整性是指基本關(guān)系的主屬性，即主碼的值都不能取空值。例如：教師檔案表中，“教師編號(hào)”屬性為主碼，則“教師編號(hào)”不能取空值。例如：學(xué)生選課表中，“學(xué)號(hào)”和“課程代碼”一起構(gòu)成主碼，則“學(xué)號(hào)”和“課程代碼”這兩個(gè)屬性的值均不能為空值，否則就違反了實(shí)體完整性規(guī)則。1.5關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)2．參照完整性規(guī)則現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體之間往往存在某種聯(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。這樣就存在著關(guān)系與關(guān)系間的引用。參照完整性規(guī)則的定義：設(shè)F是基本關(guān)系R的一個(gè)或一組屬性，但不是關(guān)系R的主碼，如果F與基本關(guān)系S的主碼Ks相對應(yīng)，則稱F是基本關(guān)系R的外碼。對于R中每個(gè)元組在F上的值必須為：或者取空值（F的每個(gè)屬性值均為空值）；或者等于S中某個(gè)元組的主碼值。1.5關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)例如：教師檔案關(guān)系和院系關(guān)系中主碼分別是教師編號(hào)、院系代碼，用下劃線標(biāo)識(shí)。教師檔案（教師編號(hào)，教師姓名，院系代碼，專業(yè)名稱）院系（院系代碼，院系名稱）這兩個(gè)關(guān)系之間存在著屬性的引用，即教師關(guān)系引用了院系關(guān)系的主碼“院系代碼”。按照參照完整性規(guī)則，教師關(guān)系中每個(gè)元組的“院系代碼”屬性只能取下面兩類值：空值：表示這位教師還未分配到任何一個(gè)院系工作。非空值：此時(shí)取值必須和院系關(guān)系中某個(gè)元組的“院系代碼”值相同，表示這個(gè)教師分配到該院系工作。1.5關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)3．用戶定義的完整性用戶定義的完整性是針對某一具體關(guān)系數(shù)據(jù)庫的約束條件，它反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語義要求。關(guān)系模型應(yīng)提供定義和檢驗(yàn)這類完整性規(guī)則的機(jī)制，其目的是用統(tǒng)一的方式由系統(tǒng)來處理它們，而不由應(yīng)用程序來完成這項(xiàng)工作。例如：在學(xué)生成績表中規(guī)定成績不能超過100；在教師檔案表（教師編號(hào)，教師姓名，所屬院系名稱，所屬專業(yè)名稱）中，要求教師姓名的取值不能為空。1.5關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1.5.2數(shù)據(jù)庫規(guī)范化設(shè)計(jì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的關(guān)系要滿足一定要求，滿足不同程度要求的為不同范式。目前遵循的主要范式包括第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）和第四范式（4NF）等。規(guī)范化設(shè)計(jì)的過程就是按不同的范式，將一個(gè)二維表不斷地分解成多個(gè)二維表并建立表之間的關(guān)聯(lián)，最終達(dá)到一個(gè)表只描述一個(gè)實(shí)體或者實(shí)體間的一種聯(lián)系的目標(biāo)。其目的是減少冗余數(shù)據(jù)，提供有效的數(shù)據(jù)檢索方法，避免不合理的插入、刪除、修改等操作，保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性，增強(qiáng)數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定性、伸縮性和適應(yīng)性。1.5關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)1．第一范式關(guān)系中每一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)必須是不可再分的，滿足這個(gè)條件的關(guān)系模式就屬于第一范式。關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)表都必然滿足第一范式。例如：將如表1.10所示的學(xué)生成績表規(guī)范為滿足第一范式的表。處理方法是處理表頭使其成為只具有一行表頭標(biāo)題的數(shù)據(jù)表，如表1.11所示。1.5關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)2．第二范式在一個(gè)滿足第一范式的關(guān)系中，如果所有非主屬性都完全依賴于主碼，則稱這個(gè)關(guān)系滿足第二范式。即對于滿足第二范式的關(guān)系，如果給定