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第7章 数据库设计基础 本章主要内容 数据库系统的基本概念 数据模型 关系代数 数据库设计 §7.1 数据库系统基本概念概述 一、数据与数据管理 1、数据、信息和数据管理 数据是指存储在某种媒体上描述客观事物的物理符号。 信息是客观实体存在方式和运动状态的描述。 数据处理是指将数据转换成信息的过程。 （2）文件管理阶段 在20世纪50年代后期到60年代中期，文件系统阶段程序与数据的关系如图所示。 四、数据库系统的体系结构 （三级模式、二级映射） 1、三级模式 （1）模式 （ Schema，也称逻辑模式或概念模式) 数据库中全体数据的逻辑结构描述，是所有用户的公共数据视图。 一个数据库只有一个模式。 （2）外模式（也称为子模式或用户模式） 用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构的描述，是数据和用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。 外模式一般是模式的子集。一个模式可以有多个外模式。一个应用程序只能使用一个外模式。外模式是保证数据库安全性的一个有力措施。 （3）内模式（也称存储模式） 数据库在物理存储器上具体实现的描述，是数据在数据库内部的表示方法，也是数据物理结构和存储方式的描述。 一个数据库只有一个内模式。 2、二级映像 （1）外模式/模式映像 外模式/模式映像描述数据库系统的每个局部逻辑结构与全局逻辑结构之间的联系。 对于每个外模式，系统都要有一个外模式/模式映像定义这个外模式与模式之间的对应关系。 （2）模式/内模式的映像 模式/内模式映像描述数据库系统的全局逻辑结构和物理结构之间的联系。 模式/内模式映像是唯一的。 一、数据描述 客观世界的事物转化成计算机中的数据分为两个阶段： 第一阶段： 1、实体描述 实体：客观存在并且能够相互区分的事物。 如商品、库存、职员等 属性：实体某一方面特性的描述。 如商品的属性：编号、名称、生产日期、生产厂商 职员的属性：姓名、年龄、性别、电话等 属性值：属性具体的值。 如某个职员的姓名属性的值是“张丽”，性别是“女” 属性值的域：属性值的取值范围。 性别属性值的域是{“男”，“女”} 实体型：一个实体就是一些具体属性值的集合，而属性的集合则描述了某类实体的共同特征，称为实体型 如：教师（教师编号，教师姓名，性别，出生年份，工作年限，工资）就是一个实体型 实体集：同类型实体的集合。 如一个公司的所有职员就是一个实体集 2、实体集之间的联系 （1）一对一联系 如果对于实体集A中的每个实体，实体集B 中至多有一个（可以没有）与之相对应，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一联系，记作：1:1。 例如：学院的集合和院长的集合 （2）一对多联系 如果对于实体集A中的每个实体，实体集B中有n个实体（n≥0）与之相对应，反过来，实体集B中的每个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系， 则称实体集A与实体集B具有一对多联系。记作：1:n。 例如：学院的集合和班级的集合 （3）多对多联系 如果对于实体集A中的每个实体，实体集B中有n个实体（n≥0）与之相对应，反过来，实体集B中的每个实体，实体集A中也有m个实体（m≥0）与之联系，则称实体集A与实体集B具有多对多联系，记作：m:n 例如：学生的集合和学生社团的集合 以下实体集之间的联系是？ 班级与学生 学生与课程 3、E-R图 E-R图也称实体—联系图，是用E—R模型来反映实体、实体属性及实体间联系的。 E-R图有三个要素： （1）实体：用矩形表示实体，矩形内标注实体名称。 （2）属性：用椭圆表示属性，椭圆内标注属性名称。并用连线与实体连接起来。 （3）实体之间的联系：用菱形表示，菱形内注明联系名称，并用连线将菱形框分别与相关实体相连，并在连线上注明联系类型。 第二阶段 网状模型 用网状结构表示实体及实体间的联系。 关系的完整性约束 1、概念： 完整性约束是指给定的数据模型中的数据及数据间的联系必须遵守的规则，用来限定基于该数据模型建立的数据库的状态以及状态的变化，从而保证数据库中数据的正确性和兼容性。 7.3 关系代数 运算对象：关系 运算类型：传统的集合运算（基础） 专门的关系运算 1、传统的集合运算（交、并、差） 每个关系可以看作是若干元组（行）的集合。 设R和S均为n目关系。 （1）交（intersection）运算 将两个关系中的公共元组构成新的关系。 关系R与S的交记作： R∩S={t|t