數(shù)據(jù)庫設計基礎課件.ppt

1、數(shù)據(jù)庫設計基礎,內(nèi)容,數(shù)據(jù)庫的基本概念：數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)模型，實體聯(lián)系模型及E-R圖，從E-R圖導出關系數(shù)據(jù)模型。 關系代數(shù)運算，包括集合運算及選擇、投影、連接運算，數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論。 數(shù)據(jù)庫設計方法和步驟：需求分析、概念設計、邏輯設計和物理設計的相關策略。,基本概念,1. 數(shù)據(jù)(Data) 實際上就是描述事物的符號記錄 軟件中的數(shù)據(jù)一定是有結(jié)構的 2. 數(shù)據(jù)庫(DB) 長期存儲在計算機內(nèi)的，有組織的，可共享的數(shù)據(jù)集合。 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)學模型組織、描述和存儲，具有較小的冗余度，較高的數(shù)據(jù)獨立性和易擴展性，并可為各種用戶共享。,3. 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)

2、 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心軟件 要在操作系統(tǒng)支持下工作 解決如何科學地組織和存儲數(shù)據(jù)，如何高效的獲取和維護數(shù)據(jù)的系統(tǒng)軟件 主要功能包括 數(shù)據(jù)模式定義 數(shù)據(jù)存取的物理構建 數(shù)據(jù)操縱 數(shù)據(jù)的完整性、安全性定義與檢查 數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制與故障恢復 數(shù)據(jù)的服務,為完成上述功能，DBMS一般提供相應的數(shù)據(jù)語言： 數(shù)據(jù)定義語言（DDL） 數(shù)據(jù)操縱語言（DML） 數(shù)據(jù)控制語言（DCL） 數(shù)據(jù)語言按其使用方式具有兩種結(jié)構形式 交互式命令語言 宿主型語言 4. 數(shù)據(jù)庫管理員 主要工作包括： 數(shù)據(jù)庫設計 數(shù)據(jù)庫維護 改善系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)效率,5. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS） 由數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（軟件）、數(shù)據(jù)庫管理

3、員（人員）、系統(tǒng)平臺之硬件平臺（硬件）和軟件平臺（軟件）構成。 6. 數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)（DBAS） 利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行應用開發(fā) (數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)+應用軟件+應用界面） 7. 數(shù)據(jù)庫管理技術的發(fā)展 人工管理階段 文件系統(tǒng)階段 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)接,8. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點 數(shù)據(jù)的集成性 采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構方式 按照多個應用的需要組主全局的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構 數(shù)據(jù)模式是多個應用共同的、全局的數(shù)據(jù)結(jié)構 數(shù)據(jù)的高共享性與低冗余性 數(shù)據(jù)獨立性 物理獨立性和邏輯獨立性 物理獨立性：數(shù)據(jù)的物理結(jié)構改變不影響數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構，從而不會引起應用程序的變化 邏輯獨立性：數(shù)據(jù)庫總體邏輯結(jié)構改變不需要相應修改應用程序 數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與

4、控制 數(shù)據(jù)的完整性檢查 數(shù)據(jù)的安全性檢查 并發(fā)控制,9. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構體系 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式 （1）概念模式：處于中層，反映設計者的數(shù)據(jù)全局邏輯要求 （2）外模式：處于最外層，反映了用戶對數(shù)據(jù)的要求 （3）內(nèi)模式：處于最底層，反映了數(shù)據(jù)在計算機物理結(jié)構中的實際存儲形式 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的二級映射（由DBMS實現(xiàn)） 概念級到內(nèi)模式的映射 外模式到概念模式的映射 二級映射保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的獨立性,數(shù)據(jù)模型 1 數(shù)據(jù)模型的基本概念 數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)特性的抽象 數(shù)據(jù)模型描述的內(nèi)容 數(shù)據(jù)結(jié)構 數(shù)據(jù)操作 數(shù)據(jù)約束 數(shù)據(jù)模型按不同的應用層次分成三種類型 概念數(shù)據(jù)模型（概念模型）-E-R模型 邏輯數(shù)

5、據(jù)模型（數(shù)據(jù)模型）-層次模型、網(wǎng)狀模型、關系模型、面向?qū)ο竽Ｐ?物理數(shù)據(jù)模型（物理模型）,2 E-R模型（實體聯(lián)系模型） 基本概念 （1）實體 （2）屬性 （3）聯(lián)系 一對一（1：1） 一對多（1：M或M：1） 多對多（M：N） 三個基本概念之間的聯(lián)接關系 實體集與屬性間的聯(lián)接關系 實體與聯(lián)系,E-R模型的圖示法 實體集表示法（矩形） 聯(lián)系表示法（菱形） 屬性表示法（橢圓形） 實體集與屬性間的聯(lián)接關系（直線） 實體集與聯(lián)系間的聯(lián)接關系（直線）,E-R圖的一個實例:學生課程聯(lián)系的概念模型,3 層次模型 一種樹形結(jié)構 數(shù)據(jù)結(jié)構比較簡單，操作簡單 對于實體間聯(lián)系是固定的、且預先定義好的應用系統(tǒng)，有較

6、高的性能 可以提供良好的完整性支持 不適合表示非層次性的聯(lián)系，對于插入和刪除操作的限制比較多,網(wǎng)狀模型 一個不加任何條件限制的無向圖 優(yōu)于層次模型 使用時設計系統(tǒng)內(nèi)部的物理因素較多，用戶操作不方便，其數(shù)據(jù)模式與系統(tǒng)實現(xiàn)不甚理想,關系模型,采用二維表來表示，簡稱表。 一個關系就是一張二維表。 表中的每行數(shù)據(jù)稱為元組。 表中的每列稱為屬性，每個屬性有一個取值范圍稱為值域。 表的框架稱為關系模式。,二維表的性質(zhì),元素個數(shù)有限性 元組的惟一性 元組的次序無關性（元組次序可以任意交換） 元組分量的原子性（屬性是不可分割的基本數(shù)據(jù)項） 屬性名惟一性 屬性的次序無關性（屬性與順序無關，可任意交換） 分量值域

7、的同一性（屬性的分量具有與該屬性相同的值域）,主鍵、外鍵,在二維表中能唯一標識元組的最小屬性集稱為該表的鍵或碼。 任意一個表都有鍵。 從二維表的所有候選鍵中選取一個作為用戶使用的鍵稱為主鍵。（唯一標識每個元組） 為了唯一區(qū)分表的每一行記錄，可為表確定一個主鍵。主鍵可以是一個或多個列組成。 如果公共關鍵字在一個關系中是主關鍵字，那么這個公共關鍵字被稱為另一個關系的外鍵。由此可見，外鍵表示了兩個關系之間的聯(lián)系。,關系中的數(shù)據(jù)約束,關系模型中允許定義三種數(shù)據(jù)約束： （1）實體完整性約束 要求關系中主鍵值不能為空值 （2）參照完整性約束 該約束是關系之間關聯(lián)的基本約束，不允許關系引用不存在的元組。 （

8、3）用戶定義的完整性約束 由用戶具體設置的約束,關系操縱,關系模型的數(shù)據(jù)操縱一般有以下操作： 查詢 增加 刪除 修改,3 關系代數(shù) 1. 關系模型的基本操作 插入（R1R2） 刪除（R1-R2） 修改 查詢 投影運算（選擇屬性列構成一個新關系） 選擇運算（選擇滿足條件的元組構成一個新關系） 笛卡兒積運算（連接運算） （T=RS）,關系代數(shù)中的擴充運算,交運算（RS) 除運算（RS） 連接 自然連接,數(shù)據(jù)庫設計與管理 1 數(shù)據(jù)庫設計概述 設計一個能滿足用戶要求，性能良好的數(shù)據(jù)庫 基本任務：根據(jù)用戶對象的信息需求、處理需求和數(shù)據(jù)庫的支持環(huán)境設計出數(shù)據(jù)模式 兩種方法： 以信息需求為主，兼顧處理需求（

9、面向數(shù)據(jù)的方法） 以處理需求為主，兼顧信息需求（面向過程的方法） 面向數(shù)據(jù)的設計方法已成為主流方法,數(shù)據(jù)庫設計目前一般采用生命周期法，將整個數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的開發(fā)分若干階段： 需求分析階段 概念設計階段 邏輯設計階段 物理設計階段 編碼階段 測試階段 運行階段 進一步修改階段 在數(shù)據(jù)庫設計中采用前四個階段，并且重點以數(shù)據(jù)結(jié)構與模型的設計為主線,2 數(shù)據(jù)庫設計的需求分析 任務：通過詳細調(diào)查現(xiàn)實世界要處理的對象，充分了解原系統(tǒng)的工作概況，明確用戶的各種需求，然后在此基礎上確定新系統(tǒng)的功能 調(diào)查的重點是“數(shù)據(jù)”和“處理” 常采用結(jié)構化分析方法和面向?qū)ο蟮姆椒?對數(shù)據(jù)庫設計來講，數(shù)據(jù)字典是進行詳細的數(shù)據(jù)

10、收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要結(jié)果 數(shù)據(jù)字典是在需求分析階段建立，在數(shù)據(jù)庫設計過程中不斷修改、充實、完善的,3 數(shù)據(jù)庫概念設計 概述 目的：分析數(shù)據(jù)間內(nèi)在語義關聯(lián)，在此基礎上建立一個數(shù)據(jù)的抽象模型 設計方法：集中式模式設計法和視圖集成設計法 設計的過程 使用E-R模型與視圖集成法進行設計時按以下步驟： 選擇局部應用 視圖設計：3種設計次序（自頂向下、由底向上、由內(nèi)向外） 視圖集成,4 數(shù)據(jù)庫的邏輯設計 從E-R圖向關系模式的轉(zhuǎn)換 邏輯模式規(guī)范化及調(diào)整、實現(xiàn) 關系視圖設計 5 數(shù)據(jù)庫的物理設計 對數(shù)據(jù)庫內(nèi)部物理結(jié)構作調(diào)整并選擇合理的存取路徑，以提高數(shù)據(jù)庫訪問速度及有效利用存儲空間 留給用戶參與物理設

11、計的余地不多,6 數(shù)據(jù)庫管理 數(shù)據(jù)庫是一種共享資源，它需要維護和管理，稱為數(shù)據(jù)庫管理。 數(shù)據(jù)庫的建立（數(shù)據(jù)模式建立和數(shù)據(jù)加載） 數(shù)據(jù)庫的調(diào)整 數(shù)據(jù)庫的重組（對數(shù)據(jù)庫進行重新整理，調(diào)整存貯空間） 數(shù)據(jù)庫安全性控制與完整性控制 數(shù)據(jù)庫的故障恢復 數(shù)據(jù)庫監(jiān)控,例題講解,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS中用來定義模式、內(nèi)模式和外模式的語言為 A) C B) Basic C) DDL D) DML 下列有關數(shù)據(jù)庫的描述，正確的是 A) 數(shù)據(jù)庫是一個DBF文件B) 數(shù)據(jù)庫是一個關系 C) 數(shù)據(jù)庫是一個結(jié)構化的數(shù)據(jù)集合D) 數(shù)據(jù)庫是一組文件 下列有關數(shù)據(jù)庫的描述，正確的是 A) 數(shù)據(jù)處理是將信息轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)的過程 B)

12、 數(shù)據(jù)的物理獨立性是指當數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構改變時，數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構不變 C) 關系中的每一列稱為元組，一個元組就是一個字段 D) 如果一個關系中的屬性或?qū)傩越M并非該關系的關鍵字，但它是另一個關系的關鍵字，則稱其為本關系的外關鍵字,應用數(shù)據(jù)庫的主要目的是 A) 解決數(shù)據(jù)保密問題B) 解決數(shù)據(jù)完整性問題 C) 解決數(shù)據(jù)共享問題D) 解決數(shù)據(jù)量大的問題 在數(shù)據(jù)庫設計中，將E-R圖轉(zhuǎn)換成關系數(shù)據(jù)模型的過程屬于 A) 需求分析階段B) 邏輯設計階段 C) 概念設計階段D) 物理設計階段 在數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展過程中，經(jīng)歷了人工管理階段、文件系統(tǒng)階段和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段。其中數(shù)據(jù)獨立性最高的階段是 ) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) )

13、 文件系統(tǒng) ) 人工管理) 數(shù)據(jù)項管理,索引屬于 A) 模式B) 內(nèi)模式 C) 外模式D) 概念模式 下述關于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的敘述中正確的是 ) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)減少了數(shù)據(jù)冗余 ) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)避免了一切冗余 ) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的一致性是指數(shù)據(jù)類型一致 ) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)比文件系統(tǒng)能管理更多的數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心是 A) 數(shù)據(jù)庫 B) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) C) 模擬模型 D) 軟件工程,下列SQL語句中，用于修改表結(jié)構的是 A) ALTER B) CREATE C) UPDATE D) INSERT 數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之間的關系是 A) 數(shù)據(jù)庫包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) B) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包

14、括數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) C) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) D) 3者沒有明顯的包含關系 關系模型允許定義3類數(shù)據(jù)約束，下列不屬于數(shù)據(jù)約束的是 A) 實體完整性約束B) 參照完整性約束 C) 域完整性約束D) 用戶自定義的完整性約束,關系表中的每一橫行稱為一個 ) 元組) 字段 ) 屬性 ) 碼,數(shù)據(jù)庫的故障恢復一般是由 A) 數(shù)據(jù)流圖完成的B) 數(shù)據(jù)字典完成的 C) DBA完成的 D) PAD圖完成的 下列說法中，不屬于數(shù)據(jù)模型所描述的內(nèi)容的是 A) 數(shù)據(jù)結(jié)構B) 數(shù)據(jù)操作 C) 數(shù)據(jù)查詢D) 數(shù)據(jù)約束,在數(shù)據(jù)管理技術發(fā)展過程中，文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要區(qū)別是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有 A)

15、 特定的數(shù)據(jù)模型B) 數(shù)據(jù)無冗余 C) 數(shù)據(jù)可共享 D) 專門的數(shù)據(jù)管理軟件 數(shù)據(jù)庫設計包括兩個方面的設計內(nèi)容，它們是 A) 概念設計和邏輯設計 B) 模式設計和內(nèi)模式設計 C) 內(nèi)模式設計和物理設計 D) 結(jié)構特性設計和行為特性設計,一個關系中屬性個數(shù)為1時，稱此關系為 A) 對應關系B) 單一關系 C) 一元關系D) 二元關系 為用戶與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供接口的語言是 A) 高級語言B) 數(shù)據(jù)描述語言(DDL) C) 數(shù)據(jù)操縱語言(DML) D) 匯編語言 相對于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，文件系統(tǒng)的主要缺陷有數(shù)據(jù)關聯(lián)差、數(shù)據(jù)不一致性和 A) 可重用性差B) 安全性差 C) 非持久性 D) 冗余性,下列關系模型

16、中，能使經(jīng)運算后得到的新關系中屬性個數(shù)多于原來關系中屬性個數(shù)的是 A) 選擇 B) 連接 C) 投影 D) 并 下列敘述中，正確的是 A) 用E-R圖能夠表示實體集間一對一的聯(lián)系、一對多的聯(lián)系和多對多的聯(lián)系 B) 用E-R圖只能表示實體集之間一對一的聯(lián)系 C) 用E-R圖只能表示實體集之間一對多的聯(lián)系 D) 用E-R圖表示的概念數(shù)據(jù)模型只能轉(zhuǎn)換為關系數(shù)據(jù)模型 “年齡在18-25之間”這種約束是屬于數(shù)據(jù)庫當中的 A) 原子性措施B) 一致性措施 C) 完整性措施 D) 安全性措施,下列敘述中，不屬于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的是 A) 數(shù)據(jù)庫B) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) C) 數(shù)據(jù)庫管理員 D) 數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫

17、系統(tǒng)的核心是 A) 數(shù)據(jù)庫B) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) C) 數(shù)據(jù)模型 D) 軟件工具 視圖設計一般有3種設計次序，下列不屬于視圖設計的是 A) 自頂向下B) 由外向內(nèi) C) 由內(nèi)向外D) 自底向上,下列4項中說法不正確的是 A) 數(shù)據(jù)庫減少了數(shù)據(jù)冗余 B) 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可以共享 C) 數(shù)據(jù)庫避免了一切數(shù)據(jù)的重復 D) 數(shù)據(jù)庫具有較高的數(shù)據(jù)獨立性 最常用的一種基本數(shù)據(jù)模型是關系數(shù)據(jù)模型，它的表示應采用 A) 樹 B) 網(wǎng)絡 C) 圖 D) 二維表,公司中有多個部門和多名職員，每個職員只能屬于一個部門，一個部門可以有多名職員，從職員到部門的聯(lián)系類型是 A) 多對多 B) 一對一 C) 多對一 D) 一

18、對多 下列關系運算的敘述中，正確的是 A) 投影、選擇、連接是從二維表行的方向進行的運算 B) 并、交、差是從二維表的列的方向來進行運算 C) 投影、選擇、連接是從二維表列的方向進行的運算 D) 以上3種說法都不對 關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應能實現(xiàn)的專門的關系運算包括 A) 排序、索引、統(tǒng)計B) 選擇、投影、連接 C) 關聯(lián)、更新、排序D) 顯示、打印、制表,用樹形結(jié)構來表示實體之間聯(lián)系的模型稱為 A）關系模型 B）層次模型 C）網(wǎng)狀模型 D）關系模型 關系表中的每一列稱為一個 A)元組B)字段C)屬性D)碼 按條件f對關系進行選擇，其關系運算表示式是 A)R|R B)R|R C)f(R) D)f(R) f,在關系數(shù)據(jù)庫中，用來表示實體之間聯(lián)系的是 A)樹結(jié)構B)網(wǎng)結(jié)構C)線性表D)二維表 將-R圖轉(zhuǎn)換到關系模式時，實體與聯(lián)系都可以表示成 A)屬性