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1、学习目标 掌握数据库系统的基本概念和理论 掌握关系、关系规范化基本概念和理论 掌握数据库设计方法与步骤 掌握关系代数运算规则及应用 掌握标准语言SQL语法及应用 掌握ACCESS数据库软件操作方法 掌握程序设计技术 掌握数据的传递与共享 了解数据库安全 了解数据库控制技术 掌握数据库应用系统开发技术数数 据据 库库 原原 理理 及及 应应 用用第1页/共108页学习方式课堂讲授、讨论课前预习、课后复习实验（上机实训）数数 据据 库库 原原 理理 及及 应应 用用第2页/共108页考试方式机考题型有单选和操作时间90分钟第3页/共108页第第1章章 数据库系统概述数据库系统概述 数据库技术是计算
2、机科学中一门重要的技术，数据库技术在管理和财经领域得到广泛的应用。特别是Internet技术的发展，为数据库技术开 辟 了 更 广 泛 的 应 用 舞 台。本章的重点是介绍数据库系统的基本 概 念 和 数 据 库 设 计 的 步 骤。1.1 引言两个例子：A公司B银行第5页/共108页1.2 数据库系统1.2.1 数据库系统构成n n数据库技术所要解决的基本问题数据库技术所要解决的基本问题n n如何抽象现实世界中的对象，如何表达数如何抽象现实世界中的对象，如何表达数如何抽象现实世界中的对象，如何表达数如何抽象现实世界中的对象，如何表达数据以及数据之间的联系；据以及数据之间的联系；据以及数据之间
3、的联系；据以及数据之间的联系；n n如何方便、有效地维护和利用数据如何方便、有效地维护和利用数据如何方便、有效地维护和利用数据如何方便、有效地维护和利用数据第6页/共108页1.2.1 数据库系统构成数据（Data）是对客观事物的抽象描述。数据的形式/载体：数值、文字、图形、图像、声音等数据的涵义：即数据的语义或数据解释。例如（983501011，张捷，女，1970，北京，信息系）就仅仅是一组数据。数据信息（经加工和处理）。数据处理通常包括：数据采集、数据存储、数据加工、数据检索和数据传输（输出）等环节。数据与信息的区别：数据是信息的载体，信息是有用的数据。1.数据与信息第7页/共108页数据
4、库系统构成数据处理 例如：一个人的出生日期是有生以来不可改变的基本特征之一，属于原始数据 数 据信 息决 策加工、处理分析、筛选数 据信 息决 策加工、处理分析、筛选数 据信 息决 策加工、处理分析、筛选出生日期年龄何时办理退休手续现年-出生年年龄、性别、职称退休年龄规定出生日期年龄何时办理退休手续现年-出生年年龄、性别、职称退休年龄规定出生日期年龄何时办理退休手续现年-出生年年龄、性别、职称退休年龄规定第8页/共108页1.2.1 数据库系统构成数据库（DataBase）是存储数据的容器。逻辑相关的数据的集合长期积累保存下来的数据信息知识智慧2.数据库 第9页/共108页1.2.1 数据库系
5、统构成数据库管理系统（DBMS）一种系统软件，功能有：1）提供数据定义语言，建立新的数据库；2）提供数据查询语言；3）提供数据操纵语言；4）支持大量数据存储；5）控制并发访问；3.数据库管理系统 第10页/共108页1.2.1 数据库系统构成数据库系统（DBS）由保存数据的数据库、数据库管理系统、用户应用程序和用户组成。DBMS是数据库系统的核心4.数据库系统第11页/共108页1.2.2 数据库系统特点1.数据整体结构化数据整体结构化2.数据高度共享、低冗余度数据高度共享、低冗余度3.很高的数据独立性很高的数据独立性4.数据由数据库管理系统统一管理和控制数据由数据库管理系统统一管理和控制 1
6、 1）数据的安全性（）数据的安全性（）数据的安全性（）数据的安全性（SecuritySecurity）2 2）数据完整性（）数据完整性（）数据完整性（）数据完整性（IntegrityIntegrity）3 3）并发控制（）并发控制（）并发控制（）并发控制（ConcurrencyConcurrency）4 4）数据库恢复（）数据库恢复（）数据库恢复（）数据库恢复（RecoveryRecovery）第12页/共108页补充：数据管理技术的发展历程 1人工管理阶段20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算，数据管理处于人工管理阶段，其特点是：（1）数据管理无相应的软件系统支持，要靠应用程序自己
7、管理。（2）数据不共享。（3）数据不独立。（4）数据不保存。第13页/共108页2文件系统阶段 20世纪50年代后期至60年代中期，计算机不仅用于科学计算，也大量用于企事业单位的管理，数据管理进入文件系统阶段。这时，已有磁盘、磁鼓等直接存取存储设备，有操作系统支持下的专门数据管理软件，通常称文件系统。用户通过操作系统对文件进行打开、读写、关闭等操作，既可批处理，也可联机实时处理。此阶段有如下特点：（1）文件系统利用“按文件名访问，按记录进行存取”的管理技术，可对文件进行修改、插入和删除操作。（2）数据可长期保存，随时供用户使用。（3）数据共享性差。（4）数据独立性低。（5）数据无集中管理，易导
8、致数据的完整性、安全性得不到可靠保证，并在数据的结构、编码、输出格式等方面难以做到规范化和标准化。（6）数据无结构。（7）使用方式不灵活。第14页/共108页文件系统仍然是无弹性的无结构的数据集合，即数据文件之间是孤立的，不能反映现实世界事物之间的内在联系。文件系统中，应用程序与数据的关系如图所示。第15页/共108页3数据库系统阶段 数据库管理系统克服了文件管理方式的缺陷，提高了数据的一致性、完整性，减少了数据冗余。数据库系统阶段，应用程序与数据间的关系如图所示。第16页/共108页数据库系统的主要特点是：（1）采用数据模型实现数据的结构化、数据的存取方式灵活。（2）数据共享性好，冗余度低。
9、（3）数据独立性高。（4）提供了完整的数据管理与控制功能，包括并发性、完整性、可恢复性、安全性和审计性等。第17页/共108页 信息世界（概念模型）现实世界抽象 计算机世界（数据模型）数据的三个范畴：现实世界、信息世界和计算机世界。补充内容：补充内容：数据描述数据描述转换数据的转换过程第18页/共108页1.3 数据库设计的基本步骤 基本概念 n n数据库设计的过程是利用数据模型来表达数据数据库设计的过程是利用数据模型来表达数据数据库设计的过程是利用数据模型来表达数据数据库设计的过程是利用数据模型来表达数据和数据之间联系的过程和数据之间联系的过程和数据之间联系的过程和数据之间联系的过程 。n
10、n数据是一个组织机构的重要资源之一，是组织数据是一个组织机构的重要资源之一，是组织数据是一个组织机构的重要资源之一，是组织数据是一个组织机构的重要资源之一，是组织积累的宝贵财富，通过对数据的分析，可以了积累的宝贵财富，通过对数据的分析，可以了积累的宝贵财富，通过对数据的分析，可以了积累的宝贵财富，通过对数据的分析，可以了解组织的过去，把握今天，预测未来。但这些解组织的过去，把握今天，预测未来。但这些解组织的过去，把握今天，预测未来。但这些解组织的过去，把握今天，预测未来。但这些数据通常是大量的、甚至是杂乱无章的，如何数据通常是大量的、甚至是杂乱无章的，如何数据通常是大量的、甚至是杂乱无章的，如
11、何数据通常是大量的、甚至是杂乱无章的，如何合理、有效地组织这些数据，是数据库设计的合理、有效地组织这些数据，是数据库设计的合理、有效地组织这些数据，是数据库设计的合理、有效地组织这些数据，是数据库设计的重要任务之一。重要任务之一。重要任务之一。重要任务之一。第19页/共108页1.3.1 关系数据库设计的基本步骤 1.需 求 分 析2.数据库概念设计-建立E-R模型3.数据库逻辑设计建立关系模型4.数据库物理设计在DBMS中建立数据库5.实施6.使用维护第20页/共108页1.4 实体联系模型（E-R Model）n n用于概念设计用于概念设计n n以图形的方式表示模型中各元素以及它们之以图形
12、的方式表示模型中各元素以及它们之间的联系，所以又称间的联系，所以又称E-R图图 E-R Model第21页/共108页1.4.1 实体联系模型中的基本概念n n2 2属性（属性（属性（属性（attributeattribute）n n实体所具有的某一特性称为属性。实体所具有的某一特性称为属性。实体所具有的某一特性称为属性。实体所具有的某一特性称为属性。n n确定属性的两条原则是：确定属性的两条原则是：确定属性的两条原则是：确定属性的两条原则是：n n1 1）属性必须是不可分的最小数据项，属性中不能包含其）属性必须是不可分的最小数据项，属性中不能包含其）属性必须是不可分的最小数据项，属性中不能包
13、含其）属性必须是不可分的最小数据项，属性中不能包含其他属性，不能再具有需要描述的性质。他属性，不能再具有需要描述的性质。他属性，不能再具有需要描述的性质。他属性，不能再具有需要描述的性质。n n2 2）属性不能与其他实体具有联系，）属性不能与其他实体具有联系，）属性不能与其他实体具有联系，）属性不能与其他实体具有联系，E-RE-R图中所表示的联图中所表示的联图中所表示的联图中所表示的联系是实体集之间的联系。系是实体集之间的联系。系是实体集之间的联系。系是实体集之间的联系。n n属性的取值范围称为该属性的域（属性的取值范围称为该属性的域（属性的取值范围称为该属性的域（属性的取值范围称为该属性的域
14、（domaindomain）。）。）。）。第22页/共108页1.4.1 实体联系模型中的基本概念n n3实体集（实体集（entity set/entity class）n n具有相同属性的实体的集合称为实体集。具有相同属性的实体的集合称为实体集。例如，全体学生就是一个实体集。例如，全体学生就是一个实体集。第23页/共108页1.4.1 实体联系模型中的基本概念n n4键（键（key）n n在描述实体集的所有属性中，可以惟一地在描述实体集的所有属性中，可以惟一地标识每个实体的属性称为键（或标识标识每个实体的属性称为键（或标识identifier）。）。第24页/共108页1.4.1 实体联系模
15、型中的基本概念n n5实体型（实体型（entity type）n n具有相同的特征和性质的实体一定具有相具有相同的特征和性质的实体一定具有相同属性。用实体名及其属性名集合来抽象同属性。用实体名及其属性名集合来抽象和刻划同类实体，称为实体型。表示实体和刻划同类实体，称为实体型。表示实体型的格式是：型的格式是：n n实体名（属性实体名（属性1，属性，属性2，.，属性，属性n）。）。第25页/共108页1.4.1 实体联系模型中的基本概念n n在建立实体集时，应注意的原则是：在建立实体集时，应注意的原则是：在建立实体集时，应注意的原则是：在建立实体集时，应注意的原则是：n n1 1）每个实体集只表现
16、一个主题。例如，学生实体集中不能包含教）每个实体集只表现一个主题。例如，学生实体集中不能包含教）每个实体集只表现一个主题。例如，学生实体集中不能包含教）每个实体集只表现一个主题。例如，学生实体集中不能包含教师，它们所要描述的内容是有差异的，属性可能会有所不同。师，它们所要描述的内容是有差异的，属性可能会有所不同。师，它们所要描述的内容是有差异的，属性可能会有所不同。师，它们所要描述的内容是有差异的，属性可能会有所不同。n n2 2）每个实体集有一个键属性，其他属性只依赖键属性而存在。并）每个实体集有一个键属性，其他属性只依赖键属性而存在。并）每个实体集有一个键属性，其他属性只依赖键属性而存在。
17、并）每个实体集有一个键属性，其他属性只依赖键属性而存在。并且除键属性以外的其他属性之间没有相互依赖关系。例如，学生实且除键属性以外的其他属性之间没有相互依赖关系。例如，学生实且除键属性以外的其他属性之间没有相互依赖关系。例如，学生实且除键属性以外的其他属性之间没有相互依赖关系。例如，学生实体中，学号属性值决定了姓名、性别、出生日期等属性的取值（记体中，学号属性值决定了姓名、性别、出生日期等属性的取值（记体中，学号属性值决定了姓名、性别、出生日期等属性的取值（记体中，学号属性值决定了姓名、性别、出生日期等属性的取值（记为：学号为：学号为：学号为：学号 姓名姓名姓名姓名 性别性别性别性别 出生日期
18、），但反之不行。出生日期），但反之不行。出生日期），但反之不行。出生日期），但反之不行。n n3 3）实体键由单个属性构成。键属性是一个属性，而不是属性的组）实体键由单个属性构成。键属性是一个属性，而不是属性的组）实体键由单个属性构成。键属性是一个属性，而不是属性的组）实体键由单个属性构成。键属性是一个属性，而不是属性的组合。合。合。合。第26页/共108页第27页/共108页1.4.1 实体联系模型中的基本概念n n6联系（联系（relationship）n n实体集内部的联系体现在描述实体的属性实体集内部的联系体现在描述实体的属性之间的联系；实体集外部的联系是指实体之间的联系；实体集外部的
19、联系是指实体集之间的联系，并且这种联系可以拥有属集之间的联系，并且这种联系可以拥有属性。性。n n实体集之间的联系通常有三种类型：一对实体集之间的联系通常有三种类型：一对一联系（一联系（1 1）、一对多联系（）、一对多联系（1 n）和）和多对多联系（多对多联系（m n）。）。第28页/共108页1.4.2 实体集之间的联系形式1.一对一联系（1 1）图1.4 班实体集与班长实体集例 考虑学校里的班级和班长之间的联系问题。每个班只有一位班长，每位班长只在一个班里任职。班长实体集与班实体集之间的联系是一对一联系。第29页/共108页1.4.2 实体集之间的联系形式1.一对一联系（1 1）例1.2
20、某经济技术开发区需要对入驻其中的公司及其总经理信息进行管理。如果给定的需求分析如下：每个公司有一名总经理，每位总经理只在一个公司任职；需要存储和管理的公司数据是：公司名称，地址，电话；需要存储和管理的总经理数据是：姓名，性别，民族，出生日期。要求：建立此问题的概念模型。第30页/共108页1.4.2 实体集之间的联系形式1.一对一联系（1 1）2）E-R模型 实体型公司（公司编号，公司名称，地址，电话）总经理（经理编号，姓名，性别，出生日期，民族）注意：但两个实体集中没有适合作为键的属性，因此在两个实体集中增加“编号”属性作为实体的键。第31页/共108页1.4.2 实体集之间的联系形式1.一
21、对一联系（1 1）E-R图如下：第32页/共108页1.4.2 实体集之间的联系形式2一对多联系（1 n）例1.3 考虑学生与班之间的联系问题。一个班有多名学生，而每个学生只属于一个班。因此，班实体集与学生实体集之间的联系是一对多联系。第33页/共108页1.4.2 实体集之间的联系形式例 一家企业需要用计算机来管理它分布在全国各地的仓库和员工信息。如果给定的需求信息如下：某公司有数个仓库分布在全国各地，每个仓库中有若干位员工，每位员工只在一个仓库中工作。需要管理的仓库信息包括：仓库名称、仓库地点、仓库面积。需要管理的仓库中员工信息包括：姓名、性别、出生日期和工资。要求：建立此问题的概念模型。
22、2一对多联系（1 n）第34页/共108页1.4.2 实体集之间的联系形式2）E-R模型 实体型仓库（仓库号，仓库名，地点，面积）员工（员工号，姓名，性别，出生日期，工资）注意：但两个实体集中没有适合作为键的属性，因此在两个实体集中增加“编号”属性作为实体的键。2一对多联系（1 n）第35页/共108页1.4.2 实体集之间的联系形式 E-R图如下：2一对多联系（1 n）第36页/共108页1.4.2 实体集之间的联系形式例1.5 考虑学校中的学生与各类学生社团之间的情况。3.多对多联系（m n）第37页/共108页1.4.2 实体集之间的联系形式例1.6 考虑学生与课程之间的情况。学校需要对
23、学生及其选课的信息进行管理。要求：需求分析,并建立此问题的概念模型。3.多对多联系（m n）第38页/共108页1.4.2 实体集之间的联系形式1）需求分析 一位学生选修多门课程，每门课程也会有多个学生选择。学生实体集与课程实体集之间的联系是多对多的联系。需要为课程编号，用“课程号”惟一地标识每一门课程并作为课程实体集的键。学生实体集的键是属性学号。3.多对多联系（m n）第39页/共108页1.4.2 实体集之间的联系形式2）E-R模型 实体型 学生（学号，姓名，性别，出生日期，院系）课程（课程号，课程名，开课单位，学时数，学分）3.多对多联系（m n）第40页/共108页1.4.2 实体集
24、之间的联系形式 E-R图如下：3.多对多联系（m n）注意：联系可以拥有属性 第41页/共108页1.4.2 实体集之间的联系形式例 某公司有分布在全国各地的多个仓库。每个仓库中有多名员工。每张订单一定是与一名员工签订的。每张订单上的商品由一名供应商供货。4.多元联系第42页/共108页1.4.2 实体集之间的联系形式例 某公司有分布在全国各地的多个仓库。每个仓库中有多名员工。每张订单一定是与一名员工签订的。每张订单上的商品由一名供应商供货。4.多元联系第43页/共108页1.4.2 实体集之间的联系形式例 某公司有分布在全国各地的数个仓库。每个仓库存放多种零件，同时一种零件也会存放在不同的仓
25、库中；全部零件由多个供应商提供；每个供应商提供多种零件。仓库实体集与零件实体集之间的联系是多对多联系，零件实体集与供应商实体集之间的联系也是多对多联系。4.多元联系第44页/共108页1.4.2 实体集之间的联系形式例 某公司有分布在全国各地的数个仓库。每个仓库存放多种零件，同时一种零件也会存放在不同的仓库中；全部零件由多个供应商提供；每个供应商提供多种零件。仓库实体集与零件实体集之间的联系是多对多联系，零件实体集与供应商实体集之间的联系也是多对多联系。4.多元联系第45页/共108页数据库概念设计1）确定实体；2）确定实体的属性；l避免重复属性l使用原始属性、原子属性3）确定实体集的键；l不
26、具有可以作为键的属性，这是就要设立一个“编号”或“代码”之类的属性作为键属性 l在建立数据库前为实体集中所有实体编码。4）确定实体集之间的联系类型。5）用E-R图和实体型表达概念模型设计结果。过程归纳第46页/共108页第2章 关系模型和关系数据库第47页/共108页2.1 数据模型1.层次数据模型1）有且仅有一个根结点，它是一个无父结点的结点。2）除根结点以外的所有其他结点有且仅有一个父结点。第48页/共108页2.网状数据模型 取消层次数据模型的两个限制条件，每一个结点可以有多个父结点便形成网状数据模型（network data model）。A AB BC CD DE EF F第49页/
27、共108页3.关系数据模型 l满足一定条件的二维满足一定条件的二维表格；表格；l它的每一行是惟一的；它的每一行是惟一的；l每一列也是惟一的；每一列也是惟一的；仓库号仓库号仓库号仓库号仓库名仓库名仓库名仓库名地点地点地点地点面积面积面积面积WH1WH1兴旺兴旺上海上海390390WH2WH2广发广发长沙长沙460460WH3WH3红星红星昆明昆明500500WH4WH4奥胜奥胜兰州兰州280280WH5WH5高利高利长春长春300300WH6WH6中财中财北京北京600600第50页/共108页2.2 关系模型的数据结构 1关系（relation）：一个二维表格。2属性（attribute）：每
28、一列3元组（tuple）：每一行 4域（domain）：每一属性的取值范围基本概念基本概念基本概念基本概念 第51页/共108页2.2 关系模型的数据结构 p265关键字（key）（码）：又称主属性 候选关键字（candidate key）惟一地标识一个元组的一个属性或多个属性的组合（且不含有多余属性）。一个关系中可以有多个候选关键字。例如，“学号”，“身份证号”都可以作“学生”的候选关键字。主关键字（primary key）（主码）把关系中的一个候选关键字定义为主关键字。一个关系中只能有一个主关键字，用以惟一地标识元组，简称为主键。基本概念基本概念基本概念基本概念 第52页/共108页2.2
29、 关系模型的数据结构 6外键（foreign key）（外码）如果某个关系中的一个属性或属性组合不是所在关系的主关键字或候选关键字，但却是其他关系的主关键字，对这个关系而言，称其为外部关键字，简称外键。7关系模式（relational schema）关系模式是对关系数据结构的描述。简记为：关系名（属性1，属性2，属性3，属性n）。8.超键（码）：在关系模式中，能唯一标识元组的属性集称为超键。基本概念基本概念基本概念基本概念 第53页/共108页基本概念的比较 概念模型概念模型概念模型概念模型关系模型关系模型关系模型关系模型AccessAccess数据数据数据数据库库库库用户用户用户用户实体集实
30、体集实体集实体集关系关系关系关系数据库表数据库表数据库表数据库表二维表格二维表格二维表格二维表格实体实体实体实体元组元组元组元组记录记录记录记录行行行行属性属性属性属性属性属性属性属性字段字段字段字段列列列列键键键键主键主键主键主键/外键外键外键外键主索引主索引主索引主索引/普通普通普通普通索引索引索引索引实体型实体型实体型实体型关系模式关系模式关系模式关系模式第54页/共108页2.3 关系数据库和关系数据库规范化以关系模型为基础的数据库，利用关系描述现实世界中的对象。一个关系既可用来描述一个实体及其属性，也可用来描述实体间的联系。关系数据库是由一组关系组成的，针对一个具体问题，应该如何构造
31、一个适合于它的数据模式，即应该构造几个关系？每个关系由那些属性组成？这就是关系数据库逻辑设计要研究的问题。关系数据库关系数据库第55页/共108页2.3.2 关系数据库规范化 关系数据库规范化（Normal Form）的目的是建立正确、合理的关系，规范化的过程是一个分析关系的过程。第56页/共108页1函数依赖及其对关系的影响 函数依赖是属性之间的一种联系，普遍存在于现实生活中。例如，银行通过客户的存款帐号，可以查询到该帐号的余额。又例如，表2-3是描述学生情况的关系（二维表格），用一种称为关系模式的形式表示为：STUDENT1(学号，姓名，性别，出生日期，专业)第57页/共108页表2-3
32、STUDENT1 关系学号学号学号学号姓名姓名姓名姓名性别性别性别性别出生日期出生日期出生日期出生日期专业专业专业专业010001010001A AF F01/01/8201/01/82会计会计010002010002B BF F04/11/8304/11/83注会注会010003010003C CMM05/18/8105/18/81会计会计010004010004D DF F09/12/8209/12/82会计会计第58页/共108页由于每个学生有惟一的学号，一个学号只对应一位学生，一个学生只就读于一个专业，因此当学号的值确定之后，姓名及其所就读专业的值也就被唯一地确定了。属性间的这种依赖关
33、系类似于数学中的函数。因此称帐号函数决定账户余额，或者称帐户余额函数地依赖于帐号；学号函数决定姓名和专业，或者说姓名和专业函数依赖于学号，记作：学号姓名，学号专业；同样有学号性别，学号出生日期。第59页/共108页如果在关系STUDENT1的基础上增加一些信息，例如学生的“学院”及“院长”信息，有可能设计出如下关系模式：STUDENT2(学号，姓名，性别，出生日期，专业，学院，院长)。函数依赖关系是：学号学院、学院院长。第60页/共108页表2.4 STUDENT2关系 学号学号学号学号姓名姓名姓名姓名性别性别性别性别出生日期出生日期出生日期出生日期专业专业专业专业院系院系院系院系院长院长院长
34、院长010001010001A AF F01/01/8201/01/82会计会计会计会计会计学院会计学院会计学院会计学院Z Z010002010002B BF F04/11/8304/11/83注会注会注会注会会计学院会计学院会计学院会计学院Z Z010003010003C CMM05/18/8105/18/81会计会计会计会计会计学院会计学院会计学院会计学院Z Z010004010004D DF F09/12/8209/12/82会计会计会计会计会计学院会计学院会计学院会计学院Z Z010005010005E EMM12/12/8312/12/83信管信管信管信管信息学院信息学院信息学院信息
35、学院WW010006010006F FF F10/11/8210/11/82信管信管信管信管信息学院信息学院信息学院信息学院WW第61页/共108页数据库设计中的问题 数据冗余数据冗余更新异常更新异常插入异常插入异常删除异常删除异常第62页/共108页2规范化的本质 每个规范化的关系只有一个主题。如果某个关系有两个或多个主题，就应该分解为多个关系，每个关系只能有一个主题。规范化的过程就是不断分解关系的过程。第63页/共108页人们每发现一种异常，就研究一种规则防止异常出现。由此设计关系的准则得以不断改进。70年代初期，研究人员系统地定义了第一范式（Fist Normal Forms，1NF），
36、第二范式（Second Normal Form，2NF）和第三范式（Third Normal Form，3NF）。之后人们又定义了多种范式，但大多数简单业务数据库设计中只需要考虑第一范式、第二范式和第三范式。每种范式自动包含其前面的范式，各种范式之间的关系是：5NF 4NF BCNF 3NF 2NF 1NF。因此符合第三范式的数据库自动符合第一、第二范式。第64页/共108页1）1NF关系模式都满足第一范式，既符合关系定义的二维表格（关系）都满足第一范式。列的取值只能是原子数据；每一列的数据类型相同，每一列有惟一的列名（属性）；列的先后顺序无关紧要，行的先后顺序无关紧要。第65页/共108页2
37、）2NF关系的每一个非关键字属性都完全函数依赖于关键字属性，则关系满足第二范式。第二范式要求每个关系只包含一个实体的信息，所有非关键字属性依赖关键字属性。每个以单个属性作为主键的关系自动满足第二范式。第66页/共108页3）3NF 关系的所有非关键字属性相互独立，任何属性其属性值的改变不应影响其他属性，则该关系满足第三范式。一个关系满足第二范式，同时没有传递依赖，则该关系满足第三范式。第67页/共108页归纳出规范化的规则如下：每个关系只包含一个实体集；每个实体集只有一个主题，一个实体集对应一个关系；属性中只包含原子数据既最小数据项；每个属性具有数据类型并取值于同一个值域；每个关系有一个主关键
38、字，用来惟一地标识关系中的元组；关系中不能有重复属性；所有属性完全依赖关键字（主关键字或候选关键字）；所有非关键字属性相互独立；元组的顺序无关；属性的顺序无关。第68页/共108页2.3.3 关系数据完整性规则 实体完整性规则是指保证关系中元组惟一的特性。通过关系的主关键字和候选关键字实现。域完整性规则是指保证关系中属性取值正确、有效的特性。例如，定义属性的数据类型、设置属性的有效性规则。参照完整性与关系之间的联系有关，包括插入规则、删除规则和更新规则。用户定义完整性规则是指为满足用户特定需要而设定的规则。第69页/共108页2.4 E-R模型向关系模型的转换两个方面的内容：一是实体如何转换？
39、一是实体如何转换？二是实体之间的联系如何处理二是实体之间的联系如何处理？E-RE-R模型：概念设计，面向用户模型：概念设计，面向用户关系模型：逻辑设计，面向计算机关系模型：逻辑设计，面向计算机E-RE-R模型模型关系模型：数据库的逻辑设计关系模型：数据库的逻辑设计第70页/共108页2.4 E-R模型向关系模型的转换三条转换规则：实体关系实体的属性关系的属性实体的键关系的关键字实体的转换实体的转换第71页/共108页2.4 E-R模型向关系模型的转换分三种情况：一对一联系（1：1）一对多联系（1：n）多对多联系（m：n）联系的转换联系的转换第72页/共108页2.4 E-R模型向关系模型的转换
40、每个实体用一个关系表示，然后将其中一个关系的关键字置于另一个关系中，成为另一个关系的外部关键字。一对一联系的转换规则一对一联系的转换规则第73页/共108页2.4 E-R模型向关系模型的转换实体的转换实体的转换例 公司（公司编号，公司名称，地址，电话）总经理（经理编号，姓名，性别，出生日期，民族）第74页/共108页2.4 E-R模型向关系模型的转换联系的处理联系的处理关系模式一：公司（公司编号，公司名称，地址，电话）总经理（经理编号，姓名，性别，出生日期，民族，公司编号）关系模式二：公司（公司编号，公司名称，地址，电话，经理编号）总经理（经理编号，姓名，性别，出生日期，民族）注：其中斜体为外
41、部关键字第75页/共108页2.4 E-R模型向关系模型的转换一个实体用一个关系表示，然后把父实体关系中的关键字置于子实体关系中，使其成为子实体关系中的外部关键字。一对多联系的转换规则一对多联系的转换规则第76页/共108页2.4 E-R模型向关系模型的转换实体的转换实体的转换例教师（教师号，姓名，院系，电话）学生（学号，姓名，性别，出生日期，所属院系）第77页/共108页2.4 E-R模型向关系模型的转换一对多联系一对多联系的处理的处理教师（教师号，姓名，院系，电话）学生（学号，姓名，性别，出生日期，所属院系，教师号）第78页/共108页2.4 E-R模型向关系模型的转换原来的两个多对多实体
42、分别对应两个父关系，新建立第三个关系，作为两个父关系的子关系，子关系中的属性包括两个父关系的关键字和联系的属性。两个父关系的关键字组合作为子关系的关键字。多对多联系的转换规则多对多联系的转换规则第79页/共108页2.4 E-R模型向关系模型的转换实体的转换实体的转换学生（学号，姓名，性别，出生日期，院系）课程（课程号，课程名，开课单位，学时数，学分）第80页/共108页2.4 E-R模型向关系模型的转换联系的处理联系的处理学生（学号，姓名，性别，出生日期，院系）课程（课程号，课程名，开课单位，学时数，学分）学生成绩（学号，课程号，成绩）第81页/共108页2.4 E-R模型向关系模型的转换联
43、系的转换规则小结联系的转换规则小结联系类型联系类型联系类型联系类型方方方方 法法法法1 11 1一个关系的主关键字置于另一个关系中。一个关系的主关键字置于另一个关系中。一个关系的主关键字置于另一个关系中。一个关系的主关键字置于另一个关系中。1 1n n父关系（一方）的主关键字置于子关系（多方）父关系（一方）的主关键字置于子关系（多方）父关系（一方）的主关键字置于子关系（多方）父关系（一方）的主关键字置于子关系（多方）中。中。中。中。mmn n分解成两个分解成两个分解成两个分解成两个1 1n n关系。关系。关系。关系。建立建立建立建立“纽带关系纽带关系纽带关系纽带关系”，两个父关系的关键字置于，
44、两个父关系的关键字置于，两个父关系的关键字置于，两个父关系的关键字置于纽带关系中，纽带关系是两个父关系的子关纽带关系中，纽带关系是两个父关系的子关纽带关系中，纽带关系是两个父关系的子关纽带关系中，纽带关系是两个父关系的子关系系系系两个父关系的关键字组合作为纽带关两个父关系的关键字组合作为纽带关两个父关系的关键字组合作为纽带关两个父关系的关键字组合作为纽带关系的关键字系的关键字系的关键字系的关键字第82页/共108页2.4 E-R模型向关系模型的转换多元联系多元联系E-R模型转换为关系模型模型转换为关系模型 步骤：1）首先为每个实体建立与之相对应的关系2）分别处理每两个关系之间的联系第83页/共
45、108页2.4 E-R模型向关系模型的转换多元联系多元联系E-R模型转换为关系模型模型转换为关系模型 仓库（仓库号，仓库名，地点，面积）员工（员工号，姓名，性别，出生日期，婚否，工资）订单（订购单号，订购日期，金额，）供应商（供应商号，供应商名，地址）例 第84页/共108页2.4 E-R模型向关系模型的转换多元联系多元联系E-R模型转换为关系模型模型转换为关系模型 仓库（仓库号，仓库名，地点，面积）员工（员工号，姓名，性别，出生日期，婚否，工资，仓库号）订单（订购单号，订购日期，金额，员工号，供应商号）供应商（供应商号，供应商名，地址）仓库（仓库号，仓库名，地点，面积）员工（员工号，姓名，性
46、别，出生日期，婚否，工资）订单（订购单号，订购日期，金额）供应商（供应商号，供应商名，地址）第85页/共108页2.5 关系数据操作基础 关系是集合，关系中的元组可以看作是集合的元素。因此，能在集合上执行的操作也能在关系上执行。关系代数是一种抽象的查询语言，是关系数据操纵语言的一种传统表达方式，它是用对关系的运算来表达查询的。关系代数是封闭的，也就是说一个或多个关系操作的结果仍然是一个关系。关系运算分为传统的集合运算和专门的关系运算。第86页/共108页2.5.1 集合运算 传统的集合运算包括并、差、交、广义笛卡尔积四种运算。设关系A和关系B都具有n个属性，且相应属性值取自同一个值域，则可以定
47、义并、差、交和积运算如下。第87页/共108页1.并运算 两个已知关系R和S的并将产生一个包含R、S中所有不同元组的新关系。记作：RS。R S=t|tR tS 并操作的示意图如下：第88页/共108页学号学号学号学号姓名姓名姓名姓名性别性别性别性别001001A AF F008008B BMM101101C CF F600600D DMMn n表表2.6 2.6 关系关系R1R1n n表表2.7 2.7 关系关系R2R2学号学号姓名姓名性别性别001001A AF F101101C CF F909909E EMM（1）R1+R2的结果是K社团和L社团学生名单。学号学号学号学号姓名姓名姓名姓名性
48、别性别性别性别001001A AF F008008B BMM101101C CF F600600D DMM909909E EMM第89页/共108页2.差运算 两个已知关系R R和S S的差，是所有属于R R但不属于S S的元组组成的新关系。记作：R-SR-S。R-S=t|t R t S 差操作的示意图如下：RSR-SR-S第90页/共108页学号学号学号学号姓名姓名姓名姓名性别性别性别性别001001A AF F008008B BMM101101C CF F600600D DMMn n表表2.6 2.6 关系关系R1R1n n表表2.7 2.7 关系关系R2R2学号学号姓名姓名性别性别001
49、001A AF F101101C CF F909909E EMM（2）R1-R2的结果是只参加K社团而没有参加L社团的学生名单（比较R2-R1）学号学号姓名姓名性别性别008008B BMM600600D DMM第91页/共108页3.交运算两个已知关系R和S的交，是属于R而且也属于S的元组组成的新关系。记作：RS。交操作的示意图，如下所示。RSR R S S第92页/共108页学号学号学号学号姓名姓名姓名姓名性别性别性别性别001001A AF F008008B BMM101101C CF F600600D DMMn n表表2.6 2.6 关系关系R1R1n n表表2.7 2.7 关系关系R
50、2R2学号学号姓名姓名性别性别001001A AF F101101C CF F909909E EMM（2）（3）R1R2的结果是同时参加了K社团和L社团的学生名单 学号学号学号学号姓名姓名姓名姓名性别性别性别性别001001A AF F101101C CF F第93页/共108页4积运算(笛卡尔积)如果关系A有m个元组，关系B有n个元组，关系A与关系B的积运算是指一个关系中的每个元组与另一个关系中的每个元组相联接形成新的关系C。第94页/共108页n n例，设有关系例，设有关系例，设有关系例，设有关系A A A A和和和和B B B B如下所示，求如下所示，求如下所示，求如下所示，求A A A