數(shù)據(jù)庫設計基礎(chǔ)課件

1、1數(shù)據(jù)庫設計基礎(chǔ)2內(nèi)容 n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)。n數(shù)據(jù)模型，實體聯(lián)系模型及E-R圖，從E-R圖導出關(guān)系數(shù)據(jù)模型。n關(guān)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。n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(guān)策略。3基本概念1. 數(shù)據(jù)(Data)n實際上就是描述事物的符號記錄n軟件中的數(shù)據(jù)一定是有結(jié)構(gòu)的2. 數(shù)據(jù)庫(DB)n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。n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。43. 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)

2、n數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心軟件n要在操作系統(tǒng)支持下工作n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n主要功能包括n數(shù)據(jù)模式定義n數(shù)據(jù)存取的物理構(gòu)建n數(shù)據(jù)操縱n數(shù)據(jù)的完整性、安全性定義與檢查n數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制與故障恢復n數(shù)據(jù)的服務5n為完成上述功能，DBMS一般提供相應的數(shù)據(jù)語言：n數(shù)據(jù)定義語言（DDL）n數(shù)據(jù)操縱語言（DML）n數(shù)據(jù)控制語言（DCL）n數(shù)據(jù)語言按其使用方式具有兩種結(jié)構(gòu)形式n交互式命令語言n宿主型語言4. 數(shù)據(jù)庫管理員n主要工作包括：n數(shù)據(jù)庫設計n數(shù)據(jù)庫維護n改善系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)效率65. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）n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(gòu)成。6. 數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)（DBAS）n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(shù)的發(fā)展n人工管理階段n文件系統(tǒng)階段n數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)接78. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點n數(shù)據(jù)的集成性n采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方式n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(gòu)n數(shù)據(jù)模式是多個應用共同的、全局的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n數(shù)據(jù)的高共享性與低冗余性n數(shù)據(jù)獨立性n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(gòu)改變不影響數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)，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(gòu)改變不需要相應修改應用程序n數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與控制n數(shù)據(jù)

4、的完整性檢查n數(shù)據(jù)的安全性檢查n并發(fā)控制89. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系n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(gòu)中的實際存儲形式n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n二級映射保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的獨立性9數(shù)據(jù)模型1 數(shù)據(jù)模型的基本概念n數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)特性的抽象n數(shù)據(jù)模型描述的內(nèi)容n數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)n數(shù)據(jù)操作n數(shù)據(jù)約束n數(shù)據(jù)模型按不同的應用層次分成三種類型n概念數(shù)據(jù)模型（概念模型）-E-R模型n邏輯數(shù)據(jù)模型（數(shù)據(jù)模型）

5、-層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ蚽物理數(shù)據(jù)模型（物理模型）10n2 E-R模型（實體聯(lián)系模型）n基本概念（1）實體（2）屬性（3）聯(lián)系n一對一（1：1）n一對多（1：M或M：1）n多對多（M：N）n三個基本概念之間的聯(lián)接關(guān)系n實體集與屬性間的聯(lián)接關(guān)系n實體與聯(lián)系11nE-R模型的圖示法n實體集表示法（矩形）n聯(lián)系表示法（菱形）n屬性表示法（橢圓形）n實體集與屬性間的聯(lián)接關(guān)系（直線）n實體集與聯(lián)系間的聯(lián)接關(guān)系（直線）E-R圖的一個實例:學生課程聯(lián)系的概念模型123 層次模型n一種樹形結(jié)構(gòu)n數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡單，操作簡單n對于實體間聯(lián)系是固定的、且預先定義好的應用系統(tǒng)，有較高的性能n可以提

6、供良好的完整性支持n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134網(wǎng)狀模型n一個不加任何條件限制的無向圖n優(yōu)于層次模型n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14關(guān)系模型采用二維表來表示，簡稱表。一個關(guān)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(guān)系模式。15二維表的性質(zhì)n元素個數(shù)有限性n元組的惟一性n元組的次序無關(guān)性（元組次序可以任意交換）n元組分量的原子性（屬性是不可分割的基本數(shù)據(jù)項）n屬性名惟一性n屬性的次序無關(guān)性（屬性與順序無關(guān)，可任意交換）n分量值域的同一性（屬性的

7、分量具有與該屬性相同的值域）16主鍵、外鍵n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。n任意一個表都有鍵。n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）n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。n如果公共關(guān)鍵字在一個關(guān)系中是主關(guān)鍵字，那么這個公共關(guān)鍵字被稱為另一個關(guān)系的外鍵。由此可見，外鍵表示了兩個關(guān)系之間的聯(lián)系。 17關(guān)系中的數(shù)據(jù)約束n關(guān)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(guān)系中主鍵值不能為空值（2）參照完整性約束該約束是關(guān)系之間關(guān)聯(lián)的基本約束，不允許關(guān)系引用不存在的元組。（3）用戶定義的完整

8、性約束由用戶具體設置的約束18關(guān)系操縱n關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操縱一般有以下操作：n查詢n增加n刪除n修改193 關(guān)系代數(shù)1. 關(guān)系模型的基本操作n插入（R1R2）n刪除（R1-R2）n修改n查詢n投影運算（選擇屬性列構(gòu)成一個新關(guān)系）n選擇運算（選擇滿足條件的元組構(gòu)成一個新關(guān)系）n笛卡兒積運算（連接運算） （T=RS）20關(guān)系代數(shù)中的擴充運算n交運算（RS)n除運算（RS）n連接n自然連接21數(shù)據(jù)庫設計與管理1 數(shù)據(jù)庫設計概述n設計一個能滿足用戶要求，性能良好的數(shù)據(jù)庫n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n兩種方法：n以信息需求為主，兼顧處理需求（面向數(shù)據(jù)的方法）

9、n以處理需求為主，兼顧信息需求（面向過程的方法）n面向數(shù)據(jù)的設計方法已成為主流方法22n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：n需求分析階段需求分析階段n概念設計階段概念設計階段n邏輯設計階段邏輯設計階段n物理設計階段物理設計階段n編碼階段n測試階段n運行階段n進一步修改階段n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(gòu)與模型的設計為主線232 數(shù)據(jù)庫設計的需求分析n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(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能n調(diào)查的重點是“數(shù)據(jù)”和“處理”n常采用結(jié)構(gòu)化分析方法和面向?qū)ο蟮姆椒╪對數(shù)

10、據(jù)庫設計來講，數(shù)據(jù)字典是進行詳細的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要結(jié)果n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243 數(shù)據(jù)庫概念設計n概述n目的：分析數(shù)據(jù)間內(nèi)在語義關(guān)聯(lián)，在此基礎(chǔ)上建立一個數(shù)據(jù)的抽象模型n設計方法：集中式模式設計法和視圖集成設計法n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：n選擇局部應用n視圖設計：3種設計次序（自頂向下、由底向上、由內(nèi)向外）n視圖集成254 數(shù)據(jù)庫的邏輯設計n從E-R圖向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換n邏輯模式規(guī)范化及調(diào)整、實現(xiàn)n關(guān)系視圖設計5 數(shù)據(jù)庫的物理設計n對數(shù)據(jù)庫內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)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

11、度及有效利用存儲空間n留給用戶參與物理設計的余地不多266 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。 n數(shù)據(jù)庫的建立（數(shù)據(jù)模式建立和數(shù)據(jù)加載）n數(shù)據(jù)庫的調(diào)整n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）n數(shù)據(jù)庫安全性控制與完整性控制n數(shù)據(jù)庫的故障恢復n數(shù)據(jù)庫監(jiān)控27例題講解28n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) DMLn下列有關(guān)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(guān)系 C) 數(shù)據(jù)庫是一個結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集合D) 數(shù)據(jù)庫是一組文件n下列有關(guān)數(shù)據(jù)庫的描述，正確

12、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) 數(shù)據(jù)的物理獨立性是指當數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變時，數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)不變 C) 關(guān)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(guān)系中的屬性或?qū)傩越M并非該關(guān)系的關(guān)鍵字，但它是另一個關(guān)系的關(guān)鍵字，則稱其為本關(guān)系的外關(guān)鍵字29n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n在數(shù)據(jù)庫設計中，將E-R圖轉(zhuǎn)換成關(guān)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n在數(shù)據(jù)管理技術(shù)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

13、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) ) 文件系統(tǒng) ) 人工管理) 數(shù)據(jù)項管理30n索引屬于 A) 模式B) 內(nèi)模式內(nèi)模式 C) 外模式 D) 概念模式n下述關(guān)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)n 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31n下列SQL語句中，用于修改表結(jié)構(gòu)的是 A) ALTER B) CREATE C) UPDATE D) INSERTn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

14、的關(guān)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(guān)系n關(guān)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32n關(guān)系表中的每一橫行稱為一個 ) 元組元組) 字段 ) 屬性 ) 碼33n n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n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(gòu)B) 數(shù)據(jù)操作 C) 數(shù)據(jù)查詢D)

15、數(shù)據(jù)約束 34n 在數(shù)據(jù)管理技術(shù)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) 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n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(gòu)特性設計和行為特性設計35n一個關(guān)系中屬性個數(shù)為1時，稱此關(guān)系為 A) 對應關(guān)系B) 單一關(guān)系 C) 一元關(guān)系一元關(guān)系D) 二元關(guān)系n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n相對于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，文件系統(tǒng)的主要

16、缺陷有數(shù)據(jù)關(guān)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 36n下列關(guān)系模型中，能使經(jīng)運算后得到的新關(guān)系中屬性個數(shù)多于原來關(guān)系中屬性個數(shù)的是 A) 選擇 B) 連接 C) 投影 D) 并n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(guān)系數(shù)據(jù)模型n“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37

17、n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)庫應用系統(tǒng)n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)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) C) 數(shù)據(jù)模型 D) 軟件工具n 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38n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n最常用的一種基本數(shù)據(jù)模型是關(guān)系數(shù)據(jù)模型，它的表示應采用 A) 樹 B) 網(wǎng)絡 C) 圖 D) 二維二維表

18、39n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) 一對多 n下列關(guān)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n關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應能實現(xiàn)的專門的關(guān)系運算包括 A) 排序、索引、統(tǒng)計B) 選擇、投影、連接 C) 關(guān)聯(lián)、更新、排序D) 顯示、打印、制表40n用樹形結(jié)構(gòu)來表示實體之間聯(lián)系的模型稱為A）關(guān)系模型 B）層次模型C）網(wǎng)狀模型 D）關(guān)系模型n關(guān)系表中的每一列稱為一個A)元組B)字段C)屬性屬性D)碼n按條件f對關(guān)系進行選擇，其關(guān)系運算表示式是A)R|R B)R|R C)f(R) D)f(R) f41n在關(guān)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(gòu)B)網(wǎng)結(jié)構(gòu)C)線性表D)二二維表n將-R圖轉(zhuǎn)換到關(guān)系模式時，實體與聯(lián)系都可以表示成A)屬性 B)關(guān)系關(guān)系 C