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第四章 数据库技术基础 数据库技术是数据管理的技术，是计算机科学的重要分支 4.1 概述 4.1.1 基本概念 数据： 对客观事物的一种符号化表示，数据库中可处理的数据有文字、数字、图形、图像、声音等。 数据库(DataBase) 简称DB,是长期存储在某种存储介质上的有组织的、可共享的相关的数据的集合。 数据库管理系统(Database Management System) 简称DBMS,是对数据库进行定义、描述、建立、管理和维护的一套系统软件。 数据库系统(DataBase System) 简称DBS，是由数据库、数据库管理系统、应用程序、数据库管理员、用户等构成的人机系统。数据库系统并不单指数据库和数据库管理系统，而是指带有数据库的整个计算机系统。 数据库＋数据库管理系统＋应用系统＋数据库管理员＋用户 4.1.2 数据管理技术的发展 数据管理技术经历了人工管理、文件系统、数据库系统三个阶段。 1．人工管理阶段（从50年代开始） 人工管理阶段的特点： 这一时期的数据由于是面向应用程序的，应用程序与其处理的数据结合成一个整体。 数据不保存 无专门的数据管理软件 数据不共享，冗余量大 数据不具有独立性 4.1.3 数据库系统 一、数据库系统的组成： 硬件系统： 大内存、大外存、高处理能力是数据库系统的基本硬件 平台要求。 数据库集合： 系统包括若干个设计合理、满足应用需要的数据库。 数据库管理系统软件： DBMS是为数据库建立、使用和维护而配置的软件。 数据库管理员(DBA)： 负责数据库的创建、维护和管理。 用户 最终用户：对数据库进行联机查询或通过数据库应用系统 提供的界面来使用数据库。 专业用户：是应用系统开发人员。 二、DBMS的主要功能 DBMS是数据库系统的核心，支持三级结构和两级独立性。 1、三级结构（三级模式） 外 模 式：又称用户模式，用户看到的数据的局部逻辑结 构，是用户和数据库的接口。 概念模式：又称为模式或逻辑模式,是数据的整体逻辑结 构，是所有用户共同的逻辑数据视图，是所有 外模式的联合。是保证数据独立性的关键。 内 模 式：又称物理模式。是对数据的物理存储结构和存 储方式的描述。 4.2 数据库理论基础4.2.1 数据描述 数据模型是指反映客观事物及客观事物间联系的数据组织的结构和形式，常用E-R图来表示抽象结果。 二、实体关系模型　 E-R图 4.2.2 数据模型 数据模型是概念模型的数据化表示，直接面向数据库管理系统。 4.2.3 关系数据模型 1、基本概念 一个关系的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成 元组：表中的一行即为一个元组或记录； 字段：表中的一列，列值称为字段值，列名称为字段名 值域：字段值的取值范围 主键：能唯一标识一个元组的属性集合 外键：若属性组F不是关系R1的主键，但它是关系R2的主 键，则F称是关系R1的外键 2、关系的特性： 每一列是不可再分的; 每一列的取值范围必须相同; 任意两个元组不能相同; 列的顺序交换不影响关系意义的表达； 行的顺序交换不影响关系意义的表达； 不同的列取值范围可以相同，但必须有唯一的属性名。 3、关系模型的操作 操作对象是关系，操作结果也是关系。 主要操作有：插入、删除、查询、更新等。 二、属性间的三种联系1、函数依赖 函数依赖是关系属性之间的一种联系，它说明，如果给定了一个属性的值，就可以获得另一个属性的值。例如，如果知道了“课程名”的值，可以知道“授课学时”。“授课学时” 依赖于“课程名”，或“课程名”决定“授课学时”。记作课程名→授课学时。 2、部分依赖 但函数依赖关系反过来不一定成立。也就是说，如果A决定B，反过来不一定B就决定A。 3、传递依赖 下表的主关键字是“学号”，学生住宿的楼号依赖于学号，但是，学生应交的住宿费是由楼号决定的，也就是说，“收费”依赖于“楼号”，这是一种新的依赖关系：“楼号”依赖于“学号”，而“收费”又依赖于“楼号”。一般把这种依赖关系称为“传递依赖”。 三、范式 在规范化过程中，必须遵循一定的准则以指导关系的规范化. 一般把这些准则称为范式（Normal forms，简记NF）。 不同范式对关系中各属性间的联系提出了不同级别的要求，根据要求级别的高低，将关系分为 第一范式（1NF）、 第二范式（2NF）、 第三范式（3NF）、 Boyec-Code范式（BCNF）、 第四范式、 第五范式、 域关键字范式等几种。 其中，高级别的范式包