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第15章 数据库技术基础 数据库系统的基本概念 数据模型 关系代数运算 数据库设计方法及步骤 数据库系统的基本概念 数据 数据是数据库研究和处理的对象。 数据是具有语义和联系的。 数据库 数据库是长期存储在计算机外存，有组织，可共享的数据集合。 数据库就是计算机内存放数据的仓库 数据库管理系统（DBMS） 数据库管理软件。负责数据库中数据组织、操作、维护、控制及数据保护。 数据库管理员（DBA） 对数据库进行规划、设计、维护和监视等工作的人员。 数据库系统 是指计算机系统引入数据库后的系统构成。 数据库、DBMS、DBA、系统硬件和系统软件组成。 数据管理技术的发展 人工管理阶段 文件系统管理阶段 数据库系统管理阶段 人工管理阶段 数据不保存 由应用程序管理数据 数据不共享 数据不具有独立性 文件系统阶段 学籍管理部门： 建立student文件 数据库系统阶段 数据库系统的基本特点 数据的高共享性与低冗余性 (注意：可以减少冗余，但无法避免一切冗余！！！） 数据的独立性 物理独立性 逻辑独立性 数据统一管理和控制 数据库系统的体系结构 数据库系统在内部具有三级模式和二级映射 模式（概念模式） 数据库系统中全局数据逻辑结构的描述,DBA视图 外模式（子模式或用户模式） 用户的数据视图，由概念模式推导而出，给出每个用户的局部数据描述。 内模式（物理模式） 给出了数据库的物理存储结构与物理存储方法,系统程序员视图。 建立数据库系统三级模式间的联系和转换 图书馆三级关系示意图 数据模型按应用层次，数据模型分为 概念数据模型(概念模型)－?E-R图 面向客观世界和面向用户的数据模型，与具体的DBMS无关，与具体的计算机平台无关。 逻辑数据模型(数据模型) 面向数据库系统的模型 层次模型、网状模型、关系模型 物理数据模型(物理模型) 面向计算机物理表示的模型 E-R图(实体－联系) E-R图用于建立概念模型,它将现实世界的要求转化为实体、属性、联系等几个概念，以及它们间的连接关系。 实体 客观存在并可相互区别的事物称为实体 属性 实体的特性 联系 实体之间的对应关系,反映事物之间的相互关系 有三种联系: 1:1 一对一 1:n 一对多 m:n 多对多 E-R图的表示 实体型 用矩形表示，矩形框内写明实体名。 属性 用椭圆形表示，椭圆形内写明属性名。 联系 用菱形表示，菱形框内写明联系名 例：学生选课子系统 学生实体：学号、姓名、班级 课程实体：编号、名称、性质、学分 有关的语义如下： 每个学生可以选修多门课程； 每门课程可以被多个学生选修； 每个学生选修的每门课程都有一个成绩 关系模型的基本概念 关系完整性规则 实体完整性规则 主码的属性值不能为空值。 参照完整性规则 用户定义完整性 四、关系的基本运算 1．选择 从指定的关系中选择满足给定条件的元组组成新的关系。 例题：从关系score1中选择数学大于90的元组组成关系S1。 2．投影 从指定关系的属性集合中选取若干个属性组成新的关系。 例题：从关系score1中选择“学号”、“姓名”、“数学”组成新的关系S2。 3．联接 两个关系中的元组按指定条件组合新的关系 例题:将score1和score2按相同学号合并 数据库设计 需求分析 概念结构设计 产生E-R图 逻辑设计 将E-R图转换为数据库系统支持的关系模式 物理设计 设计过程概述 例：关于学生的数据是需要组织在一起的。 （李明，男，1972，江苏，计算机系，1990） 用户 用户 用户 应用系统 应用开发工具 DBMS 操作系统 DB …… DBA 数据库系统示意图 男 张大民男 王林性别 姓名 学号 课程管理部门： 建立course文件 60 C语言设计 C02 80 数据库原理 C01 学时数 课程名称 课程编号 学生成绩管理部门： 建立score文件 79 数据库原理 C01 张大民91 C程序设计 C02 王林86 数据库原理 C01 王林成绩 课程名 课程编号 姓名 学号 程序与文件相互依存 数据冗余大 数据容易发生矛盾 学籍处理程序 学生基本信息文件student 课程处理程序 课程基本信息文件course 成绩处理程序 成绩表信息文件score 文件 管