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第一章 数据库基础理论.ppt

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Visual FoxPro 程序设计及应用,,2,考核范围:按教学大纲要求,以授课内容为主。形式:笔试和上机结合成绩构成: 笔试成绩(70%)、实验成绩(20%)、 平时成绩(10%),授课说明,3,实验安排:,4,参考书目,5,学时安排(24学时),1第一章 数据库基础理论,0.5第二章 VFP系统综述,2 第三章 VFP基础,4 第四章 表的基本操作(4.2、5.1、5.2),4 第五章 查询统计及数据库的建 立与操作 (5.3-5.7、4.1、4.2),6 第六章 程序设计基础,1 第七章 面向对象程序设计基础,5 第八章 表单设计,0.0第九章 菜单设计,0.5第十章 报表设计,第十一章 小型系统开发实例,6,了解数据库系统的基础知识 掌握VFP的基本命令和函数 熟悉FOXPRO6.0软件的界面和工具使用 掌握结构化程序设计的基本方法 掌握面向对象程序设计方法 能够应用VFP开发小型数据库应用系统,教学要求,7,学习可分成三个层次:,一、语言基础,二、程序设计,三、系统开发实训,,数据库基础理论,操作环境,基本知识、基本操作,,程序设计初步知识,面向过程程序设计的方法,面向对象程序设计,8,第一章 数据库基础理论,数据和数据处理 数据库系统概述 数据模型 关系数据库,9,本章主要讲述数据库理论的基础概念。 重点掌握: (1)数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念,数据库系统的组成; (2)数据模型的分类; (3)关系数据模型的特点,关系数据模型中的关系、元组(记录)、属性(字段)、域、码(关键字)的概念 (4)数据库中各关联表间的几种对应关系; (5)三种关系运算:选择、投影、连接。,随着计算机技术的发展,Internet的普及,使得社会进入信息时代。在日常生活工作中需要的信息量急剧增加。目前企业管理,电子商务,远程教育都要用计算机来处理数据。我们每天可以在网上收发Email,看新闻,查股市行情,搜索资料,上BBS,看天气预报等等.可是,多得难以想像的数据在计算机中是怎么进行管理的呢?如何才能在这些繁杂的数据中查找你想要的资料?必须得依靠一种先进的数据管理技术,这就是数据库技术。它是一门综合的技术,它涉及到操作系统、数据结构、算法设计和程序设计等知识,是计算机科学的一个重要分支。,概 述,第 一章 数据库基础理论,事物,第 一章 数据库基础理论,数据,信息,,数据处理,数据库技术,,,数据模型,,,数据库技术中的数据形成与处理过程:,实体,,抽象,数据表示,一、数据与数据处理数据——用于描述客观事物(实体)各种属性的物理符号记录。数据的概念包括两方面:其一是描述事物特性的数据内容;其二是存储在某一种媒体上的数据形式。数据形式多种多样,如数字、文字、图像、声音等。数据处理是指将数据转换成信息(信息是经过加工的有用数据)的过程。数据处理的中心问题是数据管理。二、计算机数据管理技术及其发展过程计算机对数据的管理是指对数据的组织、分类、存储、计算、检索和维护提供操作手段。,1.1数据与数据管理,第 一章 数据库基础理论,计算机对数据管理的发展经历了三个阶段:人工管理阶段(20世纪50年代中期前) 文件系统阶段(20世纪50年代后期至60年代中期) 数据库系统阶段( 20世纪60年代后期开始)分布式数据库系统和面向对象数据库系统则是数据库技术的高级阶段。,第 一章 数据库基础理论,1、人工管理一组数据对应一个程序,数据与程序不具独立性;数据不保存;程序与程序之间存在着大量重复数据,即存在着大量的数据冗余。,,应用程序1,应用程序2,应用程序n,数据组1,数据组2,数据组n,,,,,第 一章 数据库基础理论,图1-1 应用程序和数据的关系,2、文件系统管理按一定的规则将数据组织成为一个文件,应用程序通过文件系统对文件中的数据进行存取和加工。对数据管理是通过应用程序和数据之间的一种接口实现的。文件系统只是简单地存放数据,数据文件相互之间没有有机的联系,应用程序不能共享同一数据文件,数据独立性差,数据冗余性较大。,,应用程序1,应用程序2,应用程序n,数据组1,数据组2,数据组n,文件系统,,,,,,,,,,,第 一章 数据库基础理论,图1-2 应用程序数据与文件系统的关系,3、数据库系统管理数据按统一结构存储在数据库中,由数据库管理系统(DBMS)软件组织管理,应用程序共享数据库的数据。特点:(1) 数据结构化;(2) 数据共享性高;(3) 数据独立性强;(4) 数据冗余度低。,,应用程序1,应用程序2,应用程序n,DBMS,,,,,,,,,,,数据库,,,第 一章 数据库基础理论,图1-3 应用程序与数据库的关系,1.2数据库系统概述,一、数据库系统的概念及其构成,数据库系统包括:数据库、数据库管理系统(DBMS)、硬件系统、操作系统、用户(终端用户、数据库管理员和应用程序员)和应用系统(即用户应用程序)、,二、数据库(database,DB),第 一章 数据库基础理论,数据库系统是基于数据库的计算机应用系统。,数据库是储存在计算机存储设备上的、结构化的相关数据集合。它不仅包括描述事物的本身,而且还包括相关事物之间的联系。,三、数据库管理系统(database management system,DBMS)数据库管理系统是负责数据存取、维护和管理的软件。 作用:对数据库资源进行统一管理和控制,使数据与应用程序隔离,数据具有独立性;它可以使数据结构及数据存储具有一定规范性,减少了数据冗余,实现数据共享;它提供安全性和保密性措施,使数据不被破坏,不被窃用。 (Visual Foxpro、Access、Oracle、MYSQL、Sybase)DBMS应具以下功能:1、数据定义功能。向用户提供数据定义语言(DDL),用于描述数据库的结构,定义数据对象。(如建立、修改、删除表结构)2、数据操作功能。向用户提供数据操纵语言(DML),通过它,用户可以对数据库中的数据进行操纵。如查询、插入、修改、删除数据等。3、控制和管理功能。如多用户使用数据时的“并发控制”;用户权限实施监督的“安全性检查”;数据备份、恢复、转储功能、性能监测、分析等。,第 一章 数据库基础理论,*** 一种DBMS只能支持一种模型的数据库系统。如有层次型、网状形、关系型等三种DBMS。,四、数据库应用系统(DBAS:database application systems),第 一章 数据库基础理论,数据库应用系统是指系统开发人员利用数据库系统资源开发出来的,面向某一类实际的应用软件系统。如:售票系统、图书借阅系统、设备管理系统等。,在数据库中数据都是有一定结构的,这种结构用数据模型表 示。即数据模型是数据库管理系统用来表示实体及实体间联系的 数据组织的结构和形式。,数据模型通常可分为:层次模型网状模型关系模型对象-关系模型,,,,非关系型,关系型,对象-关系型,1.3 数据模型简介,第 一章 数据库基础理论,,传统类型,,1.层次模型,层次模型是用倒树型结构来表示数据之间的联系。,图1-5 层次模型示例,特点: (1)有且仅有一个结点无父结点,这个结点即为树的根; (2)其它结点有且仅有一个父结点。,第 一章 数据库基础理论,2. 网络模型,网络模型是用网络结构来表示数据之间的联系。,特点: (1)可以有一个以上的结点无父结点; (2)至少有一个子结点有一个以上的父结点; (3)在两个结点之间有两个或两个以上的联系。,图1-6 网络模型示例,第 一章 数据库基础理论,3. 关系模型,关系模型的用户界面非常简单,一个关系的逻辑结构就是一张二维表。用二维表的形式表示实体和实体间联系的的数据模型称为关系数据模型。,关系模型示例如下表:,第 一章 数据库基础理论,第 一章 数据库基础理论,关系关系是一个元组(记录)的集合,是规范化的二维表格。对关系的描述称为关系模式,一个关系模式对应一个关系的 结构。其格式为:关系名(属性名1,属性名2 ,…,属性名n)在VFP中关系模式用表结构表示:表名(字段名1,字段名2,…,字段名n)如上表的关系模式可表示为:student(学号,姓名,性别,班级,家庭住址,联系电话),4. 关系术语,表1-1 学生基本信息表,元组(记录):二维表的行,一行表示一个记录。 属性(字段):二维表的列。 域:属性的取值范围。 分量:元组中的一个属性值。 关键字(码)。属性或属性的组合,它的值唯一地标识一个元组。在一个二维表(即关系)中可以有多个关键字。一般选定其中一个作为主关键字,主关键字的各属性称为主属性。,,,字段,记录,字段名,,,,分量,第 一章 数据库基础理论,关系模型的主要特点: (1)表格中的每一列都为不可再分的基本属性; (2)同一关系中不能出现相同的属性名; (3)关系中不允许有完全相同的元组; (4)行、列的次序无关。,1.4 关系数据库,第 一章 数据库基础理论,关系数据库(relation database)是若干个依照关系模型设计的数据表文件的集合。也就是说,关系数据库是由若干张完成关系模型设计的二维表组成的。,在VFP中, 一个关系就是一个表,并存储为一个文件,称为表文件,表文件的扩展名为“.dbf”,同一数据库中不允许有重名的表文件。表有数据库表和自由表(用FREE命令建立)两种。,一、关系数据库概念,关系数据库基本结构图,,,,…….,,第 一章 数据库基础理论,一个组织良好的数据库,给数据的管理将带来极大的便利。这就要求我们在设计数据库时遵循一定的规则,这就是规范化理论。 规范化理论认为,关系数据库中的每一个关系都要满足一定的范式(Normal Form),范式分为六个等级,分别称为第一范式(1NF)、第二范式(2NF)、第三范式(3NF)、BC范式、第四范式(2NF) 和第五范式(5NF)。在一般情况下,只要满足到第三范式就够了。,第一范式 (1NF) 消除重复字段,各字段都是不可分割的基本数据项: 第二范式(2NF) 用于有多列主码的表。若关系模型属于第一范式,则关系中每一个字段都完全依赖于主关键字段的每一部分; 第三范式(3NF) 表中每个属性都不依赖于非主码 ,即所有非关键字字段应直接依赖于主关键字段。第三范式可理解为要求每个表中只包含一类事物的从属属性。,二、关系数据库规范化设计,第 一章 数据库基础理论,表1-2 学生成绩登记表(P6),,,第 一章 数据库基础理论,表1-3 学生基本情况一览表,第 一章 数据库基础理论,表1-4 课程情况表,表1-5 学生成绩表,第 一章 数据库基础理论,表1-6 学生专业特长表,第 一章 数据库基础理论,第 一章 数据库基础理论,以上三个表中的数据包含了表1-2中的所有数据。表1-2有许多数据重复出现,造成数据冗余。这必然导致数据存贮空间的浪费,使数据的输入,查找和修改更加麻烦。相反,遵循由于依赖数据规范化的准则则建立多个相关的数据表,并让这些表分开的数据表依赖关键字段保持一定的关联关系,就可以有效的改进上述缺点。在数据库管理系统环境下,可将这些相关联的数据表存贮在同一个数据库中,并保持一个关联关系,使用时如同一个表一样,操作更加方便。,同一数据库中的相关联的表间的关系有一对一、一对多、多对一和多对多的关系。,第 一章 数据库基础理论,1.一对一关系即在两个数据表中选一个相同字段作为关键字段,把其中一个数据表中的关键字段称为原始关键字段,该字段值是唯一的,而另一个数据表中的关键字段称为外来关键字段,该字段值也是唯一的。,如通过“学号”这一相同字段可将表1-3与表1-6联系起来。表1-3中的“学号”为原始关键字段(该字段值在表1-3是唯一的),而表1-6的“学号”为外来关键字段(该字段值在表1-6也是唯一的),两个表便构成一对一的关系。,,父表(一方),子表(一方),,,表1-3与表1-6构成的一对一联系,第 一章 数据库基础理论,2.一对多关系 即在两个数据表中选一个相同的字段作为关键字段,把其中一个数据表的关键字段称为原始关键字段,该字段值是唯一的,而把另一个数据表中的关键字段称为外来关键字段,该字段值是重复的。,如通过“学号”这一相同字段可将表1-3与表1-5联系起来。表1-3中的“学号”为原始关键字段(该字段值在表1-3是唯一的),而表1-5的“学号”为外来关键字段(该字段值在表1-5也是重复的),两个表便构成一对多的关系。,表1-3与表1-5构成的一对多联系(多对一),,父表(一方),子表(多方),,,第 一章 数据库基础理论,3.多对多关系 即在两个数据表中选一个相同字段作为关键字段,把其中一个数据表的关键字段称为原始关键字段,该字段值是重复的,而把另一个数据表中的关键字段称为外来关键字段,该字段值也是重复的,这样两个数据表间就有了多对多的关系。,三、关系运算,第 一章 数据库基础理论,关系运算是一种抽象的查询语言,是关于数据操纵语言的一 种传统方式。,1、传统的集合运算(并、交、差)传统的集合运算是从关系的水平方向进行,即对两个关系的 元组进行重新组合。设有R、S两个相同结构的关系,则有:R并S的结果:R和S的所有元组的集合(要去掉重复元组);R交S的结果:既属于R又属于S的元组组成的集合;R差S的结果:属于R但不属于S的元组组成的集合;S差R的结果:属于S但不属于R的元组组成的集合。,第 一章 数据库基础理论,,,R,S,R并S,R交S,R差S,图1-7 两个关系,图1-8 关系的并、交、差运算示例图,第 一章 数据库基础理论,1、专门的关系运算(选择、投影、连接)专门的关系运算既可从关系的水平方向进行运算,又可从关系的垂直方向进行运算。,(1)选择选择是从关系的水平方向进行运算,是指从关系中查找出满足给定条件的元组的操作。(在同一个关系内进行)set filter to [条件],(2)投影投影是从关系的垂直方向进行运算,是指从关系中指定若干个属性组成新的关系。 (在同一个关系内进行)子句:FIELDS 由于投影运算所形成的关系有可能含有重复的行,所以要去掉重复的行后构成新关系。,第 一章 数据库基础理论,(3)连接连接是关系的横向结合,是将两个关系模式接成一个新的关系模式,连接结果是包含满足连接条件的所有元组。(在两个关系间进行) SET RELATION TO 有等值连接和自然连接两种,等值连接按照字段值对应相等为条件进行的连接。在等值连接时,连接属性名可以不同,但必须属于同一个值域,在形成的最终结果时,不去掉重复属性或列。,自然连接是一种特殊的等值连接。在连接时,要求连接属性名相同,并且在结果中将重复属性去掉。,第 一章 数据库基础理论,例:图1-9是仓库和职工两个关系。写出各关系运算的结果。,图1-9 仓库和职工关系,(1)从职工关系中选择职工号为E3的元组(选择运算)(2)从职工关系中选取仓库号一列(投影运算)。,第 一章 数据库基础理论,(3)对仓库和职工两个关系进行等值连接。,,(4)对仓库和职工两个关系进行自然连接。,,,,相同属性保留一个,思考题,1.常用的数据模型有几种,它们的主要特征是什么?2.什么是数据库?3.数据库管理系统有哪些基本功能?4.数据库中数据表间的关系有几种, 是什么?5.数据库应用系统的主要组成部分是什么?6. 关系数据库有哪些特点? 7. 关系运算有哪三种?它们是如何操作的?,第 一章 数据库基础理论,
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