C语言公共基础知识之数据库

需求分析 概念设计 逻辑设计 面向数据的方法 面向过程的方法
物理设计
常采用两种方法结合使用，确定设计范围 局部视图→集成 E-R模型 外模式，基于DBMS的数据模式，完成 E-R模型→关系数据模型。(应用数据库规范 理论设计出合理的关系模式) 。 设计内模式，包括记录的存储结构、库文件 的存储结构以及访问一个库文件特定记录的路径。 文件结构：堆文件、散列文件
集合运算
（3）交 R∩S={ t| t∈R∧t∈S}
两个同类关系的交由属于R又属于S的所有元组组成，其结果仍为n目 关系。
（4）广义笛卡尔积 R×S＝{ t r^t s | t r∈R∧t s∈S }
n元关系R 和 m元关系S的广义笛卡尔积是一个n+m列元组的集合。元组 前n列是关系R的一个元组，后m列是关系S的一个元组。
• （3）数据库系统的核心是
– – – – A）数据模型 B）数据库管理系统 C）数据库 D）数据库管理员
• （7）数据库技术的根本目标是要解决数据的
– – – – A）存储问题 B）共享问题 C）安全问题 D）保护问题
• （13）数据独立性是数据库技术的重要特点之一， 所谓数据独立性是指
– – – – A）数据与程序独立存放 B）不同的数据被存放在不同的文件中 C）不同的数据只能被对应的应用程序所使用 D）以上三种说法都不对
m:n(多对多联系)
学生与课程、 工厂与产品、 商店与顾客。
例：学生管理系统
姓名 学号 系别
用椭圆表示实 体的属性 课程名 先修课 学分
用无向边 把实体与 其属性连 接起来
学生
m
选修
成绩
n
课程
将参与联系的实 体用线段连接
联系的 数量
用矩形表示实 体集，在框内 写上实体名
用菱形表示实 体间的联系
三、三种基本数据模型
数据的独立性
• 含义：数据的独立性是指应用程序和数据库的数 据结构之间相互独立，不受影响。 • 物理独立性 数据的物理结构（存储结构、存取方式）的改 变不影响数据库的逻辑结构，从而不致引起应用程 序的变化。 • 逻辑独立性 数据库总体逻辑结构的改变，不需要相应修改 应用程序。
四、数据库系统的内部结构体系
关系模型的基本术语
•字段---------属性（列） •字段值------属性值 •记录----------元组（行） •二维表格---------关系 •关系中属性个数---------元数（列数） •元组个数----------------基数（行数） •键（或码）：二维表（关系）中能唯一标识元组的最小属性集 称为该表的键或码。 •候选码：关系中可能有若干个键，他们称为候选码。 •主键：从候选码中选取一个作为用户使用的键，称为主键。 •外码：若A的某属性集是表B的键，则称该属性集为A的外码。
• 三级模式 概念模式（抽象的描述，不涉及软件、硬件，反映了
设计者的数据全局逻辑要求）
外模式（用户模式，反映用户对数据的要求） 内模式（物理模式，反映数据的实际存储形式） • 两级映射 概念模式到内模式的映射 外模式到概念模式的映射
4.2 数据模型
• • • • 数据模型的基本概念 E-R 模型 三种基本数据模型 关系模型
（2）投影（Projection）
投影是从关系中选择出若干属性列组成新的关系，这些属性列一
般是用户感兴趣的属性列。T (R) :从关系R中取属性为T的列组 成新关系。
【例2】在关系中只查询所有学生的“姓名”和“性别”，则投
影结果如右：
（3）连接（Join）
连接是从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件 的元组。相比较的属性是可比的属性。连接运算中最为重 要也最为常用的连接是：条件连接、等值连接、自然连接。 ─ 条件连接：当要满足某个给定条件时，称为条件连接。 ─ 等值连接：给定条件为相等的连接。 ─ 自然连接：若关系R和S具有相同的属性组B，则连接条件 是两个关系R和S中所对应的同名属性组B中的所有属性的值 必须对应相等。
关系操纵
• 数据查询 • 数据删除 • 数据插入 • 数据修改 操作的对象是关系，操作的结果也是关系。
关系中的数据约束
• 实体完整性约束：若一个或一组属性A是关系R的 主关键字，则属性(或组)A不能取空值。 • 参照完整性约束：用于定义外关键字与主关键字 之间的引用规则的。 • 用户定义的完整性约束：由用户针对某一具体的 约束要求，自定义完整性规则，反映具体应用所 涉及的数据必须满足的语义要求。 例如：
数据库
• 含义：数据的集合，具有统一的结构形式并存放
于统一的存储介质内，是多种应用数据的集成， 可被各个应用程序所共享。
• 特点：库中数据具有统软件，负责数据库中数据组织、
数据操纵、数据维护、控制、保护和数据服务等。
• 功能：
数据模式定义 数据存取的物理构建 数据操纵 数据的完整性、安全性定义与检查 数据库的并发控制与故障恢复 数据的服务
一对一：简记为1:1,如班级和班主任的联系。 一对多: 简记为 1:m ,如宿舍与学生的联系。 多对多：简记为 m:n,如任课教师与学生的联系。
分类
1:1(一对一联系)
图示
举例 观众与座位、 乘客与车票、 病人与病床、 学校与校长。
1:n(一对多联系)
城市与街道、 宿舍与学生、 父亲与子女、 班级与学生。
数据库管理
• 含义：维护和管理数据库的工作称为数据库管理， 实施管理的人称为数据库管理员（DBA）。 • 内容：
数据库的建立 数据库的调整 数据库的重组 数据库安全性控制与完整性控制 数据库的故障恢复 数据库监控
• （1）数据库管理系统是
– – – – A）操作系统的一部分 B）在操作系统支持下的系统软件 C）一种编译系统 D）一种操作系统
联系、属性等几个基本概念，以及它们间的两种 基本联接关系，并可以用图直观表示。
• 基本概念：
• 实体：客观存在又能互相区别的事物。 • 属性：刻画实体的特征。 • 联系：反映实体集间的关系。
一对一、一对多、多对多
二、E-R 模型
• 图示法：
实体集（用矩形表示） 属性（用椭圆表示） 联系（用菱形表示）
关系的数据结构
1. 元组个数有限； 2. 元组的唯一性； 3. 元组的次序无关性； 4. 元组的分量不可分割-——元组分量的原子性； 5. 属性名的唯一性； 6. 属性的次序无关性； 7. 属性分量具有与该属性相同的值域。 满足以上7个性质的二维表称为关系，以二维表为基 本结构建立的模型称为关系模型。
集合运算
（1）并 R∪S={ t| t∈R∨t∈S} 两个同类关系R和S的并：属于R或属于S的所有元组组成 的集合，删去重复的元组，其结果仍为n目关系。
（2）差 R－S={ t| t∈R∧t∈S} 两个同类关系R和S的差：由属于R而不属于S的所有元组组 成，其结果关系仍为n元关系，在R中删去与S相同的元组， 其结果仍为n目关系。
一、数据库、数据库管理系统、数据库系统
• • • • •
数据（Data） 数据库（DataBase 简称DB） 数据库管理系统（DBMS） 数据库系统（DBS) 数据库管理员（DBA）
数据
• 含义：数据是描述事物的符号记录。 • 数据分类: 临时性数据（随程序的结束而消 亡）和持久性数据（对系统起长期持久的 作用）。其中持久性数据是数据库处理的 部分。
R
S
4.4 数据库设计与管理
• 数据库设计概述 • 数据库设计 • 数据库管理
数据库设计概述
• 数据库设计是数据库应用的核心。 • 数据库设计的基本任务：根据用户对象的信息需 求、处理需求和数据库的支持环境设计出数据模 式。 • 两种方法：面向数据的方法（以信息需求为主）、 面向过程的方法（以处理需求为主）。
数据库设计基础
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数据库设计基础
• • • • 4.1 数据库系统的基本概念 4.2 数据模型 4.3 关系代数 4.4 数据库设计与管理
4.1 数据库系统的基本概念
• • • • 数据库、数据库管理系统、数据库系统 数据库系统的发展 数据库系统的基本特点 数据库系统的内部结构体系
–性别只能是“男”或“女”两种可能 –年龄取值只能限制在0-150之间
4.3 关系代数
关系模型的四种操作可以进一步分解成6种基 本操作：
•关系的属性指定； •关系的元组选择； •两个关系的合并； •关系的查询； •关系元组的插入； •关系元组的删除。
关系操作
传统的集合运算和专门的关系运算。 1．传统的集合运算 传统的集合运算是二目运算，包括并、交、 差、广义笛卡尔积四种运算。操作是基于 “同类”关系而言。 同类：两个关系具有相同的目n（即两个关 系都有n个属性），且相应的属性取自同一 个域。
关系运算
2．专门的关系运算
包括：选择、投影、连接等，关系运算不仅涉及行而且涉及列。
（1）选择（Selection） 选择又称为限制，它是在关系中满足给定条件的元组的子集。 F(R):从R中挑选满足F的元组。 【例1】如果要列出“1981（含）年以后出生的学生名单”，就是要找出 那些符合此条件的行，“选择”运算结果如右：
R
f d
d c
σ B=‘b’ (R)
A a d c B b a b C c f d
A a c B b b C c d
R
R× S
A a d c A b d B b a b B g a C c f d C a f
R.A R.B R.C S.A S.B S.C a b c b g a a b c d a f d a f b g a d a f d a f c b d b g a c b d d a f
• （14）数据库系统的三级模式不包括
数据库领域最常用的结构数据模型有：