功能:1 数据模式定义; 2 数据存取的物理建构; 3 数据操纵; 4 数据完整性安全性定义检查; 5 数据库的并发控制与故障恢复; 6 数据的服务;
方法分类
生命周期法
需求分析阶段
概念设计阶段
逻辑设计阶段
物理设计阶段
编码阶段
测试阶段
子主题 7
运行阶段
进一步修改阶段
数据设计主要采用
4.数据库设计与管理
1、数据库设计概论
数据库设计基本任务
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
数据库设计方法
以信息需求为主,兼顾处理需求的面向数据方的方法;
以处理需求为主,兼顾信息需求的面向过程的方法;
2、数据设计需求分析
调查任务
通过详细调查现实世界要处理的对象,充分了解系统的工作概况 明确用户的各种需求,然后在此基础上确定新系统的功能.
调查要求
信息要求:
指用户需要从数据库中获得信息的内容与性质;
处理要求:
指用户要完成什么功能,对处理的响应时间有何要求,处理的方式是批处理还是联机处理;
安全性和完整性的要求
3、数据库概念设计
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):描述事物的符号记录
1、临时性数据
2、永久性数据
2、数据库(DB):数据的集合,具统一的结构形式 并存放于提议的存储介质,多种应用数据的集成 可被各应用程序分享
3、数据库管理系统(DBMS):是数据库的机构,是系统软件,是数据库系统的核心
4、数据库管理员(DBA):对数据库进行规划维护,监视等人员
2.数据库系统的发展
1、人工管理阶段
2、文件系统阶段
3、数据库系统阶段
3.数据库系统的基本特点
1、数据的集成性
2、数据的高共享性与低冗余性
3、数据的独立性
数据与程序互不依赖
物理独立性和逻辑独立性
4、数据统一管理与控制
4.数据库系统的内部结构体系
1.数据系统的三级模式
1.概念模式
是数据库系统中全局数据逻辑结构的描述,是全体用户的公共数据视图
2.外模式
也称子模式或用户模式,是用户的数据视图,也就是用户见到的数据模式,它由概念模式推导而出
3.内模式
也称物理模式,给出数据模式物理存储结构与物理存取方法
2、数据库的两级映射
指概念模式到内模式的映射和外模式到概念模式的映射
2.数据模型
1.基本概念
数据模型是数据特征的抽象,描述系统的静态特征、动态行为、约束条件 为数据系统的信息表示与操作提示提供抽象框架
1、数据结构
2、数据操作
3、数据约束
2、按不同应用可分为
1概念数据模型
简称概念模型,是面向客观世界,面向用户的模型
举例:E-R模型
2逻辑数据模型
是面向数据库系统的模型
3物理数据模型
物理模型,面向计算机物理表示的模型
2.E-R模型
基本概念
实体
是概念世界中的基本单位、是客观存在又能相互区别的事物
属性
是实体具有的特征
联系
是实体之间的关联
实体与实体之间的联系有(1:1)、(1:m)、(m:m)三种
E-R模型图示法
矩形,表示实体集
椭圆,表示属性
菱形,表示联系
无向线段,表示联系与属性、 实体集与联系之间的联结关系
3.基本数据模型
数据发展产生过三种数据模型
层次模型
基本结构为树形结构
网状模型
基本结构为不加任何限制条件的无向图
关系模型
基本结构为一张二维表
4.关系模型
1、关系的数据结构
关系模型采用二维表表示
二维表
表框架
多个命名的表属性组成,每个属性有个取值范围叫值域
表元组
二维表中每一行数据成为元组
表关系模型的二维表满足的性质
1、元组个数有限性
2、元组唯一性:不允许出现相同的行
3、元组的次序无关性
4、元组分量的原子性:属性不可再细分
5、属性名唯一性
6、属性的次序无关性
7、分量值域的同一性
全部满足的二维表成为关系
2、关系操纵
1、数据查询
基本单位:元组分量
2、数据删除
基本单位:元组
3、数据插入
基本单位:元组
4、数据修改
基本单位:元组分量
3、关系中的数据约束
1.实体完整性约束
要求关系的主键中属性值不能为空值
2.参照完整性约束
要求关系中的外键要么是所关联关系中实际存在的元组,要么为空值
3.用户完整性约束
是针对具体数据环境与应用环境由用户具体设置的约束
3.关系代数
1、关系模型的基本操作
关系的属性指定
关系的元组选择
两个关系的合并
一个或多个关系的查询
关系中元组的插入
关系中元组的删除
2、关系模型的基本运算
插入
设有关系R需要插入若干元组,要插入的元组组成关系R',则插入可用集合并运算表示为:RUR';
删除
设有关系R需要删除一些元组,要删除的元组组成关系R',则删除可用集合差运算表示为:R-R';
修改
设有关系R需要修改的元组构成关系R',修改后的元组构成关系R',则修改可用集合运算表示为:(R-R')UR'';
查询
由于查询的三个操作无法用传统的集合运算表示,需要引入一些新的运算,如投影、选择和笛卡尔积;
3、关系代数中的扩充运算
交运算
R∩S=R-(R-S)
除运算
当T=R×S时,T/R=S
连接
自然连接
R|×|S