资源简介

(共25张PPT)
数据库原理与应用
学习情境1：数据库系统分析
学习目标：
了解数据库系统的基础知识
能根据用户要求实施系统需求分析
能根据系统需求分析搭建关系模型
积累职业素质
培养团队合作精神和语言表达能力
任务的提出
新学期开始了，学生晓灵被班主任良老师叫到了办公室。良老师说：“晓灵呀！咱们班的同学学习计算机知识有一段时间了。你作为咱们班的班长能不能利用所学到的计算机知识开发一个软件来管理咱们班的学生信息。这样一来，你既提高了专业知识水平和解决实际问题的能力，也更好地管理这咱们班，为同学提供更好地服务！如果这个软件做得好，我们还可以推广到整个年级、整个系乃至整个学院。”晓灵说：“做这个软件非常有意义，我非常愿意做这釿事。但就凭我目前所掌握的那点计算机知识来做这件事难度很大。”
需考虑的问题
要想实现这样的一个系统，你首先应该考虑好以下几个问题：
第一，要确定这个系统的使用者，及其操作计算机的水平、能力和素质。
第二，要确定系统的用户对系统功能要求并且这些功能是否允许分期实现，从而确定系统的边界。
第三，确定系统的使用环境和运行环境。如系统是运行在单机上还是运行在网络中？系统可能在哪些操作系统上运行？
第四，系统用户对系统的性能、稳定性有哪些要求？”
一、数据库系统的基本概念
1.数据库系统的概念：数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统
2.数据库系统的特点
相关知识点
（一）数据库系统的概念
1．数据(DATA)
可以对数据做如下定义：描述事物的符号记录称为数据。描述事物的符号可以是数字，也可以是文字、图形、图像、声音、语言等，数据有多种表现形式，它们都可以经过数字化后存入计算机。
为了了解世界，交流信息，人们需要描述这些事物。在日常生活中直接用自然语言(如汉语)描述。在计算机中．，为了存储和处理这些事物，就要选择出对这些事物感兴趣的特征组成一个记录来描述。例如：在学生档案中，如果人们最感兴趣的是学生的姓名、性别、年龄、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间，那么可以这样描述：
(李明，男，22，1968，江苏，计算机系，1990)
因此，这里的学生记录就是数据。对于上面这条学生记录，了解其含义的人会得到如下信息：李明是个大学生，1968年出生，男，江苏人，1990年考入计算机系；而不了解其语义的人则无法理解其含义。可见，数据的形式还不能完全表达其内容，需要经过解释。所以数据和关于数据的解释是不可分的，数据的解释是指对数据含义的说明，数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。
2．数据库(Data　Base，简称DB) ．
数据库，顾名思义，是存放数据的仓库。只不过这个仓库是在计算机的存储设备里，而且数据是按一定的格式存放的。
所谓数据库，是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、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。
3．数据库管理系统(Data Base Management System,简称DBMS)
既然数据库能存放数据，人们自然会问：数据库是如何科学地组织和存储数据，如何高效地获取和维护数据的呢 为此，人们开发了一个称为数据库管理系统的软件。
数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的数据管理软件。它的主要功能包括以下4个方面： ，
(1)数据定义功能
DBMS提供数据定义语言(Data　Definition　Language，简称DDL)，用户通过它可以方便地对数据库中的数据对象进行定义。
(2)数据操纵功能
DBMS还提供数据操纵语言(Data　Manipulation　 Language，简称DML)，用户可以使用DML操纵数据，实现对数据库的基本操作，如查询、插入、删除和修改等。
(3)数据库的运行管理
数据库在建立、运用和维护时由数据库管理系统统一管理、统一控制，以保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。
(4)数据库的建立和维护功能
它包括数据库初始数据的输入、转换功能，数据库的转储、恢复功能，数据库的重组织功能和性能监视、分析功能等。这些功能通常是由一些实用程序完成的。
数据库管理系统是数据库系统的一个重要组成部分。
4．数据库系统(Data　Base　System，简称DBS)
数据库系统是指在计算机系统中引人数据库后的系统构成，一般由数据库、数据库管理系统(及开发工具)、应用系统、数据库管理员和用户构成。应当指出的是，数据库的建立、使用和维护等工作只靠一个DBMS远远不够，还要有专门的人员来完成，这些人被称为数据库管理员(Data　Base　Administrator，简称DBA)。
一般在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。
数据库系统可以用如下图所示的结构表示。
最终用户　专业用户　数据库管理员
（二）数据库系统的特点
与人工管理和文件系统相比，数据库系统主要有以下4个特点。
数据结构化
数据的共享性高，冗余度低，易扩充
数据的独立性高
数据由DBMS统一管理和控制
二、E-R模型概念
模型，特别是具体的实物模型，人们并不陌生。例如，一张地图、一组建筑设计沙盘、一架精致的航模飞机，都是具体的模型。一眼望去，就会使人联想到真实生活中的事物。模型是现实世界特征的模拟和抽象。要将现实世界转变为机器能够识别的形式，必须经过两次抽象，即使用某种概念模型为客观事物建立概念级的模型，将现实世界抽象为信息世界，然后再把概念模型转变为计算机上某一DBMS支持的数据模型，将信息世界转变为机器世界。
概念模型用于信息世界的建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，是数据库设计人员进行数据库设计的有力工具，也是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言，因此概念模型一方面应该具有较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识，另一方面它还应该简单、清晰，用户易于理解。
概念模型的表示方法很多，其中最为著名、最为常用的是P．P．S．Chen于1976年提出的实体—联系方法(Entity-Relationship　Aprroach)。该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型，E-R方法也称为E-R概念模型。下面介绍E-R概念模型中涉及的主要概念以及E-R图的绘制方法。
1．2．1 实体(Entity)
客观存在并可以相互区分的事物叫实体。
1．2．2 属性(Attribute)
属性是实体所具有的某些特性，通过属性对实体进行刻画。实体是由属性组成的。一个实体本身具有许多属性，能够唯一标识实体的属性称为该实体的码，
1．2 ．3联系(Relationship)
现实世界的事物之间是有联系的，这些联系必然要在信息世界中加以反映。
1．一对一联系(1：1)
设有两个实体集A和B，如果A中至多有一个实体与B中的一个实体有联系，而且B中至多有一个实体与A中的一个实体有联系，则称A和B之间存在一对一联系，记作1：1。
2 ．一对多联系(1：n)
设有两个实体集A和B，如果A中的一个实体与B中的若干实体有联系，但B中每个实体只与A中的一个实体相联系，则称A和B之间存在一对多联系，记作1：n。
3 ．多对多联系(m：n)
设有两个实体集A和B，如果A中的一个实体与B中的若干实体相联系，而且B中每个实体也与A中的多个实体相联系，则称A和B之间存在多对多联系，记作m：n。
实体联系图(E—R图)是抽象描述现实世界的有力工具。它通过画图将实体以及实体间的联系刻画出来，为客观事物建立概念模型。下面以某学校计算机系的教学管理为例，说明实体联系图的建立方法。为了简单起见，假设该计算机系教学管理所涉及的实体有：
1)教师。属性有教师号、姓名、性别、年龄、职称、专业，其中教师号是码。
2)学生。属性有学号、姓名、性别、年龄、籍贯、专业，其中学号是码。
3)课程。属性有课程号、课程名、学时数、学分、教材，其中课程号是码。
假设这些实体之间存在如下联系：
1)一个教师可以讲授多门课程，一门课程可以被多位教师讲授，即教师和课程之间是多对多的联系。该联系也可以表示为一个实体，这里将教师与课程之间的联系命名为授课，假设其属性有教师号和课程号，它们分别是教师实体和课程实体各自的码。
2)一个学生可以选修多门课程，一门课程可以被多位学生选修，即学生和课程之间是多对多的联系。这里将学生与课程之间的联系命名为选课，该联系也可以表示为一个实体。假设其属性有学号、课程号和成绩。学号和课程号组成码。其中学号和课程号分别是学生实体和课程实体各自的码，成绩是该联系特有的属性。
3)在某个时间和地点，一位教师可指导多位学生，但每个学生在某个时间和地点只能被一位教师指导，即教师和学生之间是一对多的联系。这里把教师和学生之间的联系命名为指导，其属性有教师号、时间和地点等。
在E-R图中规定：
1)用长方形表示实体，在框内写上实体名。
2)用椭圆形表示实体的属性，并用线段把实体与其属性连接起来。
3)用菱形表示实体之间的联系，菱形内写上联系名。用线段把菱形与有关的实体连接，在线段旁标上联系的类型。若实体之间的联系也有属性(实体以外的属性)，则把属性和菱形也用线段连接起来
在制作实体联系模型时，应注意以下5个问题：
1)实体联系模型要全面正确地刻画客观事物，要清楚明了，易于理解。
2)实体中码的选择应注意确保唯一性，即作为码的属性确实应该是那些能够唯一识别实体的属性码。不一定必须是单个属性，也可以是某几个属性的组合。
3)实体间的联系常常通过实体中某些属性值的关系来表达，因此在选择组成实体的属性时，应考虑如何实现实体间的联系。
4)有些属性是通过实体间的联系反映出来的，如选课中的分数属性，对这些属性应特别注意，因为它们经常是在将概念模型向数据模型转换时的重要数据项。
5)前面给出的教学管理例子中，联系都是存在于两个实体之间，且实体之间只存在一种联系，这是最简单的情况。而现实中，联系可能存在于多个实体之间，实体之间可能有多种联系，此时，实体与它自己的某个子集之间也构成某种联系。

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