计算机基础第6章1数据库设计基础

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6.1 数据库设计基础6.1.1 数据库系统的基本概念 1. 数据、数据库、数据库管理系统(1)数据(Data):实际上就是描述事物的符号 符号记录。 符号 计算机中的数据一般可分为临时性数据和持久性数据两 种。 (2)数据库(Database,简称DB):是数据的集合 数据的集合，它 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 种数据的集成，并可被各个应用程序所共享。 (3)数据库管理系统(Database Management System, 简称DBMS):它是一种系统软件，负责数据库中的数据 组织、数据操纵、数据维护、控制及保护和数据服务等。

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(4)数据库管理员数据库管理员(Database Administrator,简称DBA): 是专门从事数据库规划、设计、维护、监视等工作的管理人员。 设计、维护、 DBA的主要工作： 的 数据库设计(Database Design) 数据库维护(如系统恢复、数据定期转存等) 改善系统性能，提高系统效率(如数据库的重组、重构等)

(5)数据库系统(DBS):数据库系统是指计算机系统中引进数据库技术后的整个 数据库系统 系统构成，由数据库(数据)、数据库管理系统(软件)、 数据库系统用户(人员)、系统平台之硬件平台(硬件)和 软件平台(软件)共五个部分构成。

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2. 数据库系统的发展数据管理技术的发展至今已经历了三个阶段：人工管理阶段、 文件系统阶段和数据库系统阶段。各个阶段的特点如表6.1所示人工管理 应用领域 硬件背景 背 景 软件背景 处理方式 科学计算 无直接存取设备 无操作系统 批处理 文件系统 科学计算、数据管理 硬盘、磁鼓 有文件系统 联机实时处理 批处理 数据管理者 数据面向对象 数据共享程序 特 点 数据独立性 数据结构化 数据控制能力 人 某个应用程序 无共享、冗余度大 不独立 无结构 程序自己控制 文件系统 某个应用程序 共享性差、冗余度大 独立性差 记录内有结构 整体无结构 程序自己控制 数据库系统 大规模数据管理 大容量磁盘 有数据库管理系统 联机实时处理 分布处理 批处理 数据库管理系统 现实世界 共享性好、冗余度小 独立性强 整体结构化 用数据模型描述 由 DBMS 提供数据安全 性、完整性、并发控 制和恢复

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3. 数据库系统的基本特点(1)数据的集成性在数据库系统中按照多个应用的需要组织全局的统一的数据结构(即数 据模式),而每个应用的数据则是全局结构中的一部分，称为局部结构(即 视图),这种全局与局部的结构模式构成了数据库系统数据集成性的主要特 征。

(2)数据的高共享性与低冗余性由于数据的集成性使得数据可为多个应用所共享，数据的共享又可极 大地减少了数据

的冗余性，不仅减少了不必要的存储空间，更为重要的是 可以避免数据的不一致性。

(3)数据独立性(物理独立性和逻辑独立性)数据库中的数据独立于应用程序而不依赖于应用程序。

(4)数据统一管理与控制数据库系统不仅为数据提供高度集成环境，同时它还为数据提供统一 管理的手段，这主要包含以下三个方面：数据的完整性检查、数据的安全 性保护、并发控制：

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4. 数据库系统的内部结构体系(1) 数据库系统的三级模式数据模式是数据库系统中数据结构的一种表示形式，它 数据模式 具有不同的层次与结构方式。 ① 概念模式：它放映了设计者的数据全局逻辑要求。 概念模式： ② 外模式 外模式(子模式或用户模式):它反映了用户对数据的要求。 它反映了用户对数据的要求。 ③ 内模式 内模式(物理模式):它反映了数据在计算机物理结构中 的实际存储形式。 数据模式给出了数据库的数据框架结构，数据是数据库 中的真正的实体，但这些数据必须按框架所描述的结构组织， 以概念模式为框架所组成的数据库叫概念数据库，以外模式 为框架所组成的数据库叫用户数据库，以内模式为框架所组 成的数据库叫物理数据库。这三种数据库中只有物理数据库 只有物理数据库 是真实存在于计算机外存中，其他两种数据库并不真正存在 是真实存在 于计算机中，而是通过两种映射由物理数据库映射而成。

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(2) 数据库系统的两级映射用户数据库1 用户数据库2

…

用户数据库n

外模式到概念模式的映射 ① 外模式到概念模式的映射

概念数据库② 概念模式到内模式的映射 概念模式到内模式的映射

两种映射均由 DBMS实现。

物理数据库只有物理数据库是真实 存在于计算机外存中。

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6.1.2 数据模型1.数据模型的基本概念 数据模型的基本概念数据模型是数据特征的抽象，是一个描述数据特征的框架。 数据模型 数据模型按不同的应用层次分成三种类型： (1) 概念数据模型 概念数据模型(概念模型) 对客观世界复杂事物的结构描述，如E-R模型 模型等。 模型 (2) 逻辑数据模型 逻辑数据模型(数据模型) 是一种面向数据库系统的模型，如层次模型、网状模 关系模型、面向对象模型等。 型、关系模型 关系模型 (3) 物理数据模型 物理数据模型(物理模型) 是一种面向计算机物理表示的模型，此模型给出了数 据模型在计算机上物理结构的表示。

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2.实体及其属性的概念 2.实体及其属性的概念 实体及其属性(1)实体。实体是现实世界中客观存在的、能相互区别 的任何事物。凡是有共性的实体可组成一个集合称为实体集。 (2)属性。属性是实体的特征

。一个实体往往可以有若 干个属性。每个属性可以有值，一个属性的取值范围称为该 属性的值域或值集。 (3)实体之间的联系 ①一对一联系，简记为1:1(学校与校长)。 ②一对多或多对一联系，简记为1:M或M:1(学生与宿舍)。 ③多对多联系，简记为M:N(学生与课程)。

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(4)实体与属性的关系一个实体可以有若干个属性，实体以及它的所有属性构成 了实体的一个完整描述。如人事档案中每个人(实体)可以有： 编号、姓名、性别、年龄、籍贯、政治面貌等若干属性。 一个实体的所有属性取值组成的一个值集叫元组。 实体有型与值之别，一个实体的所有属性构成了这个实 体的型，如人事档案中的“员工”实体，它的型是由编号、 “员工” 姓名、性别、年龄、籍贯、政治面貌等属性组成，而实体中 的元组则构成了这个实体的值。 相同型的实体构成了实体集。 注：联系也可以有属性。 (5)实体(集)与联系的关系实体(集)间可通过联系建立联接关系，一般而言，实体集间无法 直接建立联接关系，只能通过联系才能建立。如教师与学生之间无法直 接建立联接关系，只有通过“教与学”的联系才能在相互之间建立关系。 “教与学”

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3. 层次模型院 教研室 教师 系 班级 学生

学 校

研究所 科研室 科研人员 学校行政机构层次模型图

部

处

科室 工作人员

用层次结构表示实体及其之间的联系，具有如下特点： 数据结构比较简单，操作简单 对于实体间联系是固定的、且预先定义好的应用系统，有较高的性能 可以提供良好的完整性支持 不适合表示非层次性的联系，对于插入和删除操作的限制比较多

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4. 网状模型系1 系2 系3

课程1 课程1

课程2 课程2

课程3 课程3

课程4 课程4

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