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2、介绍数据库发展的历史
3、介绍数据库系统的组成
二、板书设计与问题
1.什么是信息?
什么是数据?
什么是数据处理?
分别举例说明。
2.什么是数据库、数据库管理系统和数据库系统?
它们之间有什么关系?
3.简述第一代、第二代、第三代、第四代数据库系统的基本特点。
4.简述数据库管理系统的特点。
5.简述数据库三级模式。
1.数据库技术的发展
2.数据与数据处理
重点强调如下定义
数据(Data)是描述事物的符号记录,通常指存储在某一种媒体上能够被识别的物理符号。
数据的种类有数字、文字、图形、图像、声音和文本等。
信息(Information)是对客观世界中各种事物的运动状态和变化的反映,是客观事物之间相互联系和相互作用的表征,表现的是客观事物运动状态和变化的实质内容。
知识是一切人类总结归纳,并认为正确真实,可以指导解决实践问题的观点、经验、程序等信息。
简而言之,知识就是用于解决问题的结构化信息。
数据处理:
把数据转换为信息的过程就是数据处理。
数据处理的内容主要包括:
数据的收集、整理、存储、加工、分类、维护、排序、检索和传输等一系列活动的总和。
举例说明三者之间的关系
例:
医院看病的检查数据与大夫的结论之间与概念之间的对应关系。
3.数据管理技术的发展
人工管理阶段:
介绍特点。
文件系统阶段
数据库管理阶段:
4.数据库、数据库管理系统和数据库系统
数据库。
数据库是指存储在计算机存储设备上结构化的相关数据集合。
1)外模式
外模式又称子模式,是最接近用户层次,它是某个或某几个用户所看到的数据库的数据视图。
对某一个特定的用户而言,其可能仅对其中的一部分数据感兴趣,不需要访问数据库中的所有信息,也不必了解数据库的全面结构。
外模式是根据用户的需求显示的数据库中数据的一个子集,外模式反映了数据的用户观。
2)模式
模式又称概念模式或逻辑模式。
它对应概念级。
体现模式特点的概念模型的主体就是数据库的数据模型,它是对数据库整体逻辑结构的描述。
是所有用户的公共数据视图,由数据库管理系统提供的数据模式描述语言(DDL)来描述、定义的。
模式体现了数据库中数据的逻辑组成关系。
3)内模式
内模式又称存储模式,它对应于数据的物理级存储。
它是数据库中全体数据的内部表示或底层描述,是数据库最低一级的逻辑描述。
内模式由内模式描述语言来描述、定义,它是数据库的存储观。
图1.5数据库三级模式结构
4)数据库管理系统
图1.6DBMS的基本组成
5)数据库系统
图1.7数据库系统组成及层次关系示意图
6)数据库系统的特点
(1)通过数据模型表示复杂的数据。
(2)实现数据共享,减少数据冗余。
(3)具有较高的数据独立性。
(4)有统一的数据控制功能。
7)数据库系统运行过程
图1.9数据库管理系统运行过程
第2节关系数据库基本原理
关系模型的基本概念
数据模型
关系运算方法
三级模式间的映射
关系模型的相关概念
E-R模型
关系数据库简介
从三个世界à
数据模型à
数据模型的描述à
E-R图
讲授关系运算à
传统的集合运算à
专门的关系运算
案例:
教学管理
习题:
1.解释下列名词:
实体,实体属性,关系,域,主关键字,外部关键字,候选关键字,E-R图。
2.数据库有哪几种数据模型?
3.层次模型、网状模型和关系模型各有哪些优点?
4.什么是关系?
简述关系的性质有哪些?
5.实体之间的联系有几种类型?
分别举例说明?
基本概念介绍
1.域
域(Domain)是一组具有相同数据类型的值的集合。
2.笛卡儿积
给定一组域D1,D2,…,Dn,每个域的数据类型可以和其他域相同,也可以不同。
D1,D2,…,Dn的笛卡儿积(CartesianProduct)为:
3.关系
D1×
D2×
…×
Dn的子集叫做在域D1,D2,…,Dn上的关系(Relation),表示为R(D1,D2,…,Dn)这里R表示关系的名字也叫关系名,n是关系的度。
4.元组
笛卡儿积中的一个元素(d1,d2,…,dn)就是一个元组(Tuple),相当于表示关系的二维表中的一行。
5.属性
在关系中,由于域可以是相同的,为了加以区分,必须对每列起一个名字,称为属性(Attribute)。
属性相当于二维表中的列。
6.候选码
若关系中的某一属性组的值能唯一的标识一个元组,则称该属性组为候选码(CandidateKey)。
7.主码
若一个关系有多个候选码,则选定其中一个为主码(PrimaryKey)。
8.全码
关系模式中,最简单的情况,单个属性是码,称为单码(SingleKey);
最极端的情况,整个属性组是码,称为全码(AllKey)。
9.外码
设有两个关系模式R和S,X是R的属性或属性组,并且X不是R的码,但X是S的码(或与S的码意义相同),则称X是R的外部码(ForeignKey),简称外码。
10.主属性
组成主码的属性称为主属性(Primeattribute)。
11.非码属性
不包含在任何候选码中的属性称为非码属性也叫非主属性(Non-keyAttribute)。
12.关系模式
关系模式(RelationalSchema)是对关系的逻辑结构的描述,一般记作关系名(属性1,属性2,…,属性n)。
13.基本表
基本表(BaseTable)是实际存在的表,是实际存储数据的逻辑表示。
14.查询表
查询表(QueryTable)是查询结果对应的表。
15.视图表
视图表(ViewTable)是由基本表或其他视图表导出的表。
2.2数据模型
1.三个世界
1)现实世界
现实世界是存在于人脑之外的客观世界,事物以及事物间相互联系就处于现实世界中。
2)信息世界
信息世界是现实世界在人们头脑中的反映,是抽象概念。
3)数据世界
数据世界也称机器世界是以数据形式存储信息世界中的信息。
数据世界中描述数据的术语如下。
4)三个世界的关系
图2.1三个“世界”之间的关系
2.概念模型
1)数据联系的描述
一对一的联系(one-to-onerelationship)。
如果实体集S1中每个实体至多和实体集S2中的一个实体有联系,反之亦然,那么实体集S1与实体集S2的联系就称为一对一的联系,记为“1:
1”。
一对多的联系(one-to-manyrelationship)。
如果实体集S1中每个实体与实体集S2中的任意个实体(零个或多个)有联系,而实体集S2中的每一个实体至多和实体S1中的一个实体有联系,那么称实体集S1和实体集S2的联系是一对多的联系,记“1:
m”。
多对多的联系(many-to-manyrelationship)。
如果实体集S1中每个实体与实体集S2中的任意个实体(零个或多个)有联系,反之亦然,那么实体集S1与实体集S2的联系就称为多对多的联系,记为“m:
n”。
2)E-R模型
E-R图的基本要素是实体、属性和联系,其表示方法为:
实体(Entity):
用矩形表示,矩形框内写明实体名,例如学生是实体。
属性(Attribute):
用椭圆形表示,并用无向边将其与相应的实体连接起来。
比如学生的姓名、学号、性别、都是属性。
联系(Relationship):
用菱形表示,菱形框内写明联系名,并用无向边分别与有关实体连接起来,同时在无向边旁标上联系的类型(1:
1,1:
n或m:
n)。
比如老师给学生授课存在授课关系,学生选课存在选课关系。
【例1.1】在图书借阅系统中,有读者(读者编号,姓名,读者类型,已借数量)、图书(图书编号,书名,作者,出版社,出版日期,定价)两个实体集,假定一位读者可以借阅多本图书,一本图书可以被多位读者借阅,读者和图书之间的借阅(读者编号,图书编号,借期,还期)联系类型是多对多的。
如图2.4为图书借阅系统E-R图。
读者编号
姓名
类型编号
已借数量
还期
借期
图书编号
读者
借阅
图书
书名
作者
出版社
出版日期
定价
n
m
图2.4图书借阅系统E-R图
3)数据模型的特点
(1)数据结构单一或模型概念单一化。
(2)实体和实体之间的联系用关系表示。
(3)关系的定义也是关系(元关系)。
(4)关系的运算对象和运算结果还是关系。
(5)采用集合运算。
关系是元组的集合,所以对关系的运算就是集合运算。
运算对象和结果都是集合,可采用数学上的各种集合运算。
(6)数据完全独立。
只需告诉系统“做什么”,不需要给出“怎么做”,程序和数据各自独立。
(7)在数学理论上有集合论、数理逻辑做基础。
以数学理论为依据对数据进行严格定义、运算和规范化。
2.3关系运算
1.传统的集合运算
(1)传统的集合运算:
并、差、交、笛卡儿积等。
R∪S
R∩S
R-S
(a)并运算
(b)交运算
(c)差运算
图2.5三种运算的文氏图
并(Union)
公式:
R∪S={t│t∈R∨t∈S}
语义:
t元组属于R或者属于S。
【例2.1】假设关系R与S如图2.6所示,R为喜欢跳舞的学生,S为喜欢唱歌的学生。
则喜欢跳舞或喜欢唱歌的学生即R∪S的关系如图2.6所示。
图2.6R∪S的关系图
差(Difference)
R-S={t│t∈R∧tS}
t元组属于R,但不属于S。
【例2.2】喜欢跳舞但是不喜欢唱歌的学生,R-S的关系如表2.2所示。
表2.2R-S
Sname
Sex
李敬
女
高全英
张欣欣
交(Intersection)
R∩S={t│t∈R∧t∈S}
t元组属于R并且属于S。
【例2.3】既喜欢跳舞也喜欢唱歌的学生,R∩S的关系如表2.3所示。
表2.3R∩S
吴秋娟
穆金华
男
王婷
笛卡儿积(CartesianProduct)
设:
关系R为n列(n个属性),k1行(k1个元组);
关系S为m列(m个属性),k2行(k2个元组)。
R×
S={tRtS│tR∈R∧tS∈S}
笛卡儿积仍是一个关系,该关系的结构是R和S结构之连接,即生成的新关系的关系模式是R和S的并集,前n个属性来自R,后m个属性来自S,
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