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1、1数据库设计基础2内容 n数据库的基本概念：数据库，数据库管理系统，数据库系统。n数据模型，实体联系模型及E-R图，从E-R图导出关系数据模型。n关系代数运算，包括集合运算及选择、投影、连接运算，数据库规范化理论。n数据库设计方法和步骤：需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计的相关策略。3基本概念1.数据(Data)n实际上就是描述事物的符号记录n软件中的数据一定是有结构的2.数据库(DB)n长期存储在计算机内的，有组织的，可共享的数据集合。n数据库中的数据按一定的数学模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度，较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。43.数据库管理系统(DBMS)n数据
2、库系统的核心软件n要在操作系统支持下工作n解决如何科学地组织和存储数据，如何高效的获取和维护数据的系统软件n主要功能包括n数据模式定义n数据存取的物理构建n数据操纵n数据的完整性、安全性定义与检查n数据库的并发控制与故障恢复n数据的服务5n为完成上述功能，DBMS一般提供相应的数据语言：n数据定义语言（DDL）n数据操纵语言（DML）n数据控制语言（DCL）n数据语言按其使用方式具有两种结构形式n交互式命令语言n宿主型语言4.数据库管理员n主要工作包括：n数据库设计n数据库维护n改善系统性能，提高系统效率65.数据库系统（DBS）n由数据库（数据）、数据库管理系统（软件）、数据库管理员（人员）
3、、系统平台之硬件平台（硬件）和软件平台（软件）构成。6.数据库应用系统（DBAS）n利用数据库系统进行应用开发(数据库系统+应用软件+应用界面）7.数据库管理技术的发展n人工管理阶段n文件系统阶段n数据库系统接78.数据库系统的基本特点n数据的集成性n采用统一的数据结构方式n按照多个应用的需要组主全局的统一的数据结构n数据模式是多个应用共同的、全局的数据结构n数据的高共享性与低冗余性n数据独立性n物理独立性和逻辑独立性物理独立性：数据的物理结构改变不影响数据库的逻辑结构，从而不会引起应用程序的变化逻辑独立性：数据库总体逻辑结构改变不需要相应修改应用程序n数据统一管理与控制n数据的完整性检查n数
4、据的安全性检查n并发控制89.数据库系统的内部结构体系n数据库系统的三级模式（1）概念模式：处于中层，反映设计者的数据全局逻辑要求（2）外模式：处于最外层，反映了用户对数据的要求（3）内模式：处于最底层，反映了数据在计算机物理结构中的实际存储形式n数据库系统的二级映射（由DBMS实现）概念级到内模式的映射 外模式到概念模式的映射n二级映射保证了数据库系统中数据的独立性9数据模型1 数据模型的基本概念n数据模型是数据特性的抽象n数据模型描述的内容n数据结构n数据操作n数据约束n数据模型按不同的应用层次分成三种类型n概念数据模型（概念模型）-E-R模型n逻辑数据模型（数据模型）-层次模型、网状模型
5、、关系模型、面向对象模型n物理数据模型（物理模型）10n2 E-R模型（实体联系模型）n基本概念（1）实体（2）属性（3）联系n一对一（1：1）n一对多（1：M或M：1）n多对多（M：N）n三个基本概念之间的联接关系n实体集与属性间的联接关系n实体与联系11nE-R模型的图示法n实体集表示法（矩形）n联系表示法（菱形）n属性表示法（椭圆形）n实体集与属性间的联接关系（直线）n实体集与联系间的联接关系（直线）E-R图的一个实例:学生课程联系的概念模型123 层次模型n一种树形结构n数据结构比较简单，操作简单n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n可以提供良好的完整性支持n
6、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134网状模型n一个不加任何条件限制的无向图n优于层次模型n使用时设计系统内部的物理因素较多，用户操作不方便，其数据模式与系统实现不甚理想14关系模型采用二维表来表示，简称表。一个关系就是一张二维表。表中的每行数据称为元组。表中的每列称为属性，每个属性有一个取值范围称为值域。表的框架称为关系模式。15二维表的性质n元素个数有限性n元组的惟一性n元组的次序无关性（元组次序可以任意交换）n元组分量的原子性（属性是不可分割的基本数据项）n属性名惟一性n属性的次序无关性（属性与顺序无关，可任意交换）n分量值域的同一性（属性的分量具有与该属性相同的
7、值域）16主键、外键n在二维表中能唯一标识元组的最小属性集称为该表的键或码。n任意一个表都有键。n从二维表的所有候选键中选取一个作为用户使用的键称为主键。（唯一标识每个元组）n为了唯一区分表的每一行记录，可为表确定一个主键。主键可以是一个或多个列组成。n如果公共关键字在一个关系中是主关键字，那么这个公共关键字被称为另一个关系的外键。由此可见，外键表示了两个关系之间的联系。17关系中的数据约束n关系模型中允许定义三种数据约束：（1）实体完整性约束 要求关系中主键值不能为空值（2）参照完整性约束该约束是关系之间关联的基本约束，不允许关系引用不存在的元组。（3）用户定义的完整性约束由用户具体设置的约
8、束18关系操纵n关系模型的数据操纵一般有以下操作：n查询n增加n删除n修改193 关系代数1.关系模型的基本操作n插入（R1R2）n删除（R1-R2）n修改n查询n投影运算（选择属性列构成一个新关系）n选择运算（选择满足条件的元组构成一个新关系）n笛卡儿积运算（连接运算）（T=RS）20关系代数中的扩充运算n交运算（RS)n除运算（RS）n连接n自然连接21数据库设计与管理1 数据库设计概述n设计一个能满足用户要求，性能良好的数据库n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n两种方法：n以信息需求为主，兼顾处理需求（面向数据的方法）n以处理需求为主，兼顾信息需
9、求（面向过程的方法）n面向数据的设计方法已成为主流方法22n数据库设计目前一般采用生命周期法，将整个数据库应用系统的开发分若干阶段：n需求分析阶段需求分析阶段n概念设计阶段概念设计阶段n逻辑设计阶段逻辑设计阶段n物理设计阶段物理设计阶段n编码阶段n测试阶段n运行阶段n进一步修改阶段n在数据库设计中采用前四个阶段，并且重点以数据结构与模型的设计为主线232 数据库设计的需求分析n任务：通过详细调查现实世界要处理的对象，充分了解原系统的工作概况，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新系统的功能n调查的重点是“数据”和“处理”n常采用结构化分析方法和面向对象的方法n对数据库设计来讲，数据字典是进行
10、详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果n数据字典是在需求分析阶段建立，在数据库设计过程中不断修改、充实、完善的243 数据库概念设计n概述n目的：分析数据间内在语义关联，在此基础上建立一个数据的抽象模型n设计方法：集中式模式设计法和视图集成设计法n设计的过程 使用E-R模型与视图集成法进行设计时按以下步骤：n选择局部应用n视图设计：3种设计次序（自顶向下、由底向上、由内向外）n视图集成254 数据库的逻辑设计n从E-R图向关系模式的转换n逻辑模式规范化及调整、实现n关系视图设计5 数据库的物理设计n对数据库内部物理结构作调整并选择合理的存取路径，以提高数据库访问速度及有效利用存储空间n留给用
11、户参与物理设计的余地不多266 数据库管理 数据库是一种共享资源，它需要维护和管理，称为数据库管理。n数据库的建立（数据模式建立和数据加载）n数据库的调整n数据库的重组（对数据库进行重新整理，调整存贮空间）n数据库安全性控制与完整性控制n数据库的故障恢复n数据库监控27例题讲解28n数据库管理系统DBMS中用来定义模式、内模式和外模式的语言为 A)C B)Basic C)DDL D)DMLn下列有关数据库的描述，正确的是 A)数据库是一个DBF文件B)数据库是一个关系 C)数据库是一个结构化的数据集合D)数据库是一组文件n下列有关数据库的描述，正确的是 A)数据处理是将信息转化为数据的过程 B
12、)数据的物理独立性是指当数据的逻辑结构改变时，数据的存储结构不变 C)关系中的每一列称为元组，一个元组就是一个字段 D)如果一个关系中的属性或属性组并非该关系的关键字，但它是另一个关系的关键字，则称其为本关系的外关键字29n应用数据库的主要目的是 A)解决数据保密问题B)解决数据完整性问题 C)解决数据共享问题D)解决数据量大的问题n在数据库设计中，将E-R图转换成关系数据模型的过程属于 A)需求分析阶段B)逻辑设计阶段 C)概念设计阶段D)物理设计阶段n在数据管理技术的发展过程中，经历了人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。其中数据独立性最高的阶段是 )数据库系统 )文件系统 )人工管
13、理)数据项管理30n索引属于 A)模式B)内模式内模式 C)外模式 D)概念模式n下述关于数据库系统的叙述中正确的是 )数据库系统减少了数据冗余 )数据库系统避免了一切冗余 )数据库系统中数据的一致性是指数据类型一致 )数据库系统比文件系统能管理更多的数据n 数据库系统的核心是 A)数据库 B)数据库管理系统 C)模拟模型 D)软件工程31n下列SQL语句中，用于修改表结构的是 A)ALTER B)CREATE C)UPDATE D)INSERTn数据库、数据库系统和数据库管理系统之间的关系是 A)数据库包括数据库系统和数据库管理系统 B)数据库系统包括数据库和数据库管理系统 C)数据库管理系
14、统包括数据库和数据库系统 D)3者没有明显的包含关系n关系模型允许定义3类数据约束，下列不属于数据约束的是 A)实体完整性约束B)参照完整性约束 C)域完整性约束D)用户自定义的完整性约束32n关系表中的每一横行称为一个 )元组元组)字段 )属性)码33n n数据库的故障恢复一般是由 A)数据流图完成的B)数据字典完成的 C)DBA完成的 D)PAD图完成的n下列说法中，不属于数据模型所描述的内容的是 A)数据结构B)数据操作 C)数据查询D)数据约束 34n 在数据管理技术发展过程中，文件系统与数据库系统的主要区别是数据库系统具有 A)特定的数据模型B)数据无冗余 C)数据可共享 D)专门的
15、数据管理软件n数据库设计包括两个方面的设计内容，它们是 A)概念设计和逻辑设计 B)模式设计和内模式设计 C)内模式设计和物理设计 D)结构特性设计和行为特性设计35n一个关系中属性个数为1时，称此关系为 A)对应关系B)单一关系 C)一元关系一元关系D)二元关系n为用户与数据库系统提供接口的语言是 A)高级语言B)数据描述语言(DDL)C)数据操纵语言(DML)D)汇编语言n相对于数据库系统，文件系统的主要缺陷有数据关联差、数据不一致性和 A)可重用性差B)安全性差 C)非持久性 D)冗余性 36n下列关系模型中，能使经运算后得到的新关系中属性个数多于原来关系中属性个数的是 A)选择 B)连
16、接 C)投影 D)并n下列叙述中，正确的是 A)用E-R图能够表示实体集间一对一的联系、一对多的联系和多对多的联系 B)用E-R图只能表示实体集之间一对一的联系 C)用E-R图只能表示实体集之间一对多的联系 D)用E-R图表示的概念数据模型只能转换为关系数据模型n“年龄在18-25之间”这种约束是属于数据库当中的 A)原子性措施B)一致性措施 C)完整性措施 D)安全性措施37n下列叙述中，不属于数据库系统的是 A)数据库B)数据库管理系统 C)数据库管理员 D)数据库应用系统数据库应用系统n数据库系统的核心是 A)数据库B)数据库管理系统数据库管理系统 C)数据模型 D)软件工具n 视图设计
17、一般有3种设计次序，下列不属于视图设计的是 A)自顶向下B)由外向内 C)由内向外D)自底向上38n下列4项中说法不正确的是 A)数据库减少了数据冗余 B)数据库中的数据可以共享 C)数据库避免了一切数据的重复 D)数据库具有较高的数据独立性n最常用的一种基本数据模型是关系数据模型，它的表示应采用 A)树 B)网络 C)图 D)二维二维表39n公司中有多个部门和多名职员，每个职员只能属于一个部门，一个部门可以有多名职员，从职员到部门的联系类型是 A)多对多 B)一对一 C)多对一 D)一对多 n下列关系运算的叙述中，正确的是 A)投影、选择、连接是从二维表行的方向进行的运算 B)并、交、差是从
18、二维表的列的方向来进行运算 C)投影、选择、连接是从二维表列的方向进行的运算 D)以上3种说法都不对n关系数据库管理系统应能实现的专门的关系运算包括 A)排序、索引、统计B)选择、投影、连接 C)关联、更新、排序D)显示、打印、制表40n用树形结构来表示实体之间联系的模型称为A）关系模型 B）层次模型C）网状模型 D）关系模型n关系表中的每一列称为一个A)元组B)字段C)属性属性D)码n按条件f对关系进行选择，其关系运算表示式是A)R|R B)R|R C)f(R)D)f(R)f41n在关系数据库中，用来表示实体之间联系的是A)树结构B)网结构C)线性表D)二二维表n将-R图转换到关系模式时，实
19、体与联系都可以表示成A)属性 B)关系关系 C)键 D)域42n数据库管理系统常见的数据模型有层次模型、网状模型和【1】3种。关系模型n 一个项目具有一个项目主管，一个项目主管可管理多个项目，则实体“项目主管”与实体“项目”的联系属于【2】的联系。n 一对多n数据库设计分为以下6个设计阶段：需求分析阶段、【3】、逻辑设计阶段、物理设计阶段、实施阶段、运行和维护阶段。概念设计阶段43n 数据模型按不同应用层次分成3种类型，它们是概念数据模型、【4】和物理数据模型。逻辑数据模型n当数据的物理结构(存储结构、存取方式等)改变时，不影响数据库的逻辑结构，从而不致引起应用程序的变化，这是指数据的【5】。
20、物理独立性44n【6】是数据库设计的核心。数据模型设计n 在关系模型中，把数据看成一个二维表，每一个二维表称为一个【7】。n关系45n数据库系统阶段的数据具有较高独立性，数据独立性包括物理独立性和【7】两个含义。n逻辑独立性n数据库保护分为：安全性控制、【8】、并发性控制和数据的恢复。完整性控制n由关系数据库系统支持的完整性约束是指【9】和参照完整性。实体完整性约束46n实体之间的联系可以归结为一对一联系、一对多(或多对多)的联系与多对多联系。如果一个学校有许多教师，而一个教师只归属于一个学校，则实体集学校与实体集教师之间的联系属于【10】的联系。一对多47n数据库系统中实现各种数据管理功能的核心软件称为_。