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第4章 数据库系统 4.1 概述 4.2 关系数据库系统 4.3 关系数据语言 4.4 应用系统开发 4.5 数据库技术的发展方向 4.1 概述 1. 人工管理阶段 2. 文件管理系统 3. 数据库系统 4.1 概述 4.1.2 数据描述 1. 信息的三个领域 现实世界 信息世界 数据世界 4.1.2 数据描述 4.1.3 数据库组织 1. 数据模型 层次模型 1. 数据模型 网状模型 1. 数据模型 关系模型 2. 数据库的结构 DBS DBMS、OS、DB 分级：用户级、概念级和物理级 4.1.4 数据库设计 1. 内容与步骤 结构特性、行为特性设计 需求分析、逻辑设计、物理设计、应用程序设计及测试 性能测试及企业确认、装配数据库 2. 需求分析 系统调查、系统分析、视图定义 4.1.4 数据库设计 4.1.4 数据库设计 1. E-R 图 实体关系图 4.2 关系数据库系统 4.2.1 关系数据库的特点 数据结构简单 能够一次获取多个记录数据 可以直接处理多对多的关系 数据独立性较高 有较坚实的理论基础 4.2.2 基本概念和术语 关系 关键字 关系模式 关系模型 关系数据库 4.2.3 关系模型及其定义 关系的数学定义 域的定义：域是一组具有相同数据类型的值的集合。 2) 笛卡儿积（Cartesian Product）的定义 给定一组域D1，D2，…，Dn，这些域中可以有相同的部分，则笛卡儿积为： D1×D2×…×Dn ={（d1，d2，…dn）｜di ∈Di，i＝1，2，…，n}. 其中：每一个元素（d1，d2，…，dn ）称为一个n元组，简称元组。 元素中的每一个值di称作一个分量）。 例如给出三个域： D1 = 姓名 = {王平，李丽，张晓刚}； D2 = 性别 = {男，女}； D3 = 年龄 = {19，20}. 则D1，D2，D3的笛卡儿积为D1×D2×D3 关系的数学定义 3) 关系（Relation）的定义：D1 ×D2 ×…×Dn的子集称作在域D1，D2，…，Dn上的关系，表示为： R（D1，D2，…，Dn）.这里：R表示关系的名字，n是关系的目或度。 4） 关系模式的定义形式化地表示为： R（U）或 R（A1，A2，…，An） 其中：R为关系名，它是关系的形式化表示；U为组成该关系的属性集合；A1，A2，…，An为属性名。 5） 关系数据库在某一应用领域中，所有实体集及实体之间联系所形成关系的集合就构成了一个关系数据库。 数据库中关系的类型 1) 基本表：关系数据库中实际存在的表，是实际存储数据的逻辑表示。 2) 视图表：视图表是由基本表或其他视图表导出的表。 3) 查询表：查询表是指查询结果表或查询中生成的临时表。 4.2.3 关系代数 4.2.3 关系代数 选择运算 4.2.3 关系代数 投影运算 4.2.4 关系数据库的设计问题 1. 关系模型转换 （1）实体及属性确定 （2）建立实体之间的联系 a 关系数据模式的规范化理论 范式（Normal Form）是指规范化的关系模式。 由满足最基本规范化的关系模式叫第一范式， 第一范式的关系模式再满足另外一些约束条件就产生了第二范式、第三范式、等等。 一个低一级的关系范式通过模式分解可以转换成若干高一级范式的关系模式的集合，这种过程叫关系模式的规范化。 B 关系模式应满足的基本要求 1) 元组的每个分量必须是不可分的数据项。2) 数据冗余应尽可能少。3) 不能因为数据更新操作而引起数据不一致问题。4) 当执行数据插入操作时，数据不能产生插入异常现象。5) 数据不能在执行删除操作时产生删除异常问题。6) 数据库设计应考虑查询要求，数据组织应合理。 c 关系规范化可能出现的问题 数据冗余大。 插入异常。 删除异常。 更新异常。 d 模式分解是关系规范化的主要方法 上述的关系模式: 教学(学号，姓名，年龄，性别，系名，系主任，课程名，成绩). 可以按“一事一地”的原则分解成“学生”、“教学系”和“选课”三个关系，其关系模式为： 学生(学号，姓名，年龄，性别，系名称)； 教学系(系名，系主任)； 选课(学号，课程名，成绩). 4.3 关系数据语言 4.3.1 数据语言的功能