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数据库设计基础 内容 数据库的基本概念：数据库，数据库管理系统，数据库系统。 数据模型，实体联系模型及E-R图，从E-R图导出关系数据模型。 关系代数运算，包括集合运算及选择、投影、连接运算，数据库规范化理论。 数据库设计方法和步骤：需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计的相关策略。 4.1 基本概念 1. 数据(Data) 实际上就是描述事物的符号记录 软件中的数据一定是有结构的 2. 数据库(DB) base 存储在计算机内的，有组织的，可共享的数据集合。 数据库是数据的集合，它具有统一的结构形式，并存放于统一的存储介质内，是多种应用数据的集成，并可被各个应用程序所共享。 数据库中的数据按一定的数学模型组织、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(DBMS) management 数据库系统的核心软件，是系统软件，负责数据库中的数据组织、数据操纵、数据维护、控制及保护和数据服务等 解决如何科学地组织和存储数据，如何高效的获取和维护数据的系统软件 主要功能包括 数据模式定义 数据存取的物理构建 数据操纵 数据的完整性、安全性定义与检查 数据库的并发控制与故障恢复 数据的服务 为完成上述功能，DBMS一般提供相应的数据语言： 数据定义语言（DDL） 数据操纵语言（DML） 数据控制语言（DCL） 数据语言按其使用方式具有两种结构形式 交互式命令语言 宿主型语言 4. 数据库管理员DBA (administrator) 主要工作包括： 数据库设计 数据库维护 改善系统性能，提高系统效率 5. 数据库系统（DBS） 由数据库（数据）、数据库管理系统（软件）、数据库管理员（人员）、系统平台之硬件平台（硬件）和软件平台（软件）构成。 6. 数据库应用系统（DBAS） apply 利用数据库系统进行应用开发 7. 数据库管理技术的发展 人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段 8. 数据库系统的基本特点 数据的集成性 采用统一的数据结构方式 按照多个应用的需要组主全局的统一的数据结构 数据模式是多个应用共同的、全局的数据结构 数据的高共享性与低冗余性 数据独立性 物理独立性和逻辑独立性 数据统一管理与控制 数据的完整性检查 数据的安全性检查 并发控制 9. 数据库系统的内部结构体系 数据库系统的三级模式 （1）概念模式 （2）外模式 （3）内模式 内模式处于最底层，它反映了数据在计算机物理结构中的实际存储形式 概念模式处于中层，它放映了设计者的数据全局逻辑要求 外模式处于最外层，它反映了用户对数据的要求 数据库系统的两级映射 概念模式到内模式的映射 外模式到概念模式的映射 4.2 数据模型 4.2.1 数据模型的基本概念 数据模型是数据特性的抽象 数据模型描述的内容 数据结构 数据操作 数据约束 数据模型按不同的应用层次分成三种类型 概念数据模型（概念模型）E-R模型 逻辑数据模型（数据模型）层次、网状、关系、面向对象 物理数据模型（物理模型） 4.2.2 E-R模型（实体联系模型） 基本概念 （1）实体 （2）属性 （3）联系 一对一（1：1） 一对多（1：M或M：1） 多对多（M：N） 三个基本概念之间的联接关系 实体集与属性 实体与联系 E-R模型的图示法 实体集表示法（矩形） 联系表示法（菱形） 属性表示法（椭圆形） 实体集与属性间的联接关系（直线） 实体集与联系间的联接关系（直线） 4.2.3 层次模型 一种树形结构 数据结构比较简单，操作简单 对于实体间联系是固定的、且预先定义好的应用系统，有较高的性能 可以提供良好的完整性支持 不适合表示非层次性的联系，对于插入和删除操作的限制比较多 4.2.4 网状模型 一个不加任何条件限制的无向图 优于层次模型 使用时设计系统内部的物理因素较多，用户操作不方便，其数据模式与系统实现不甚理想 4.2.5 关系模型 采用二维表来表示，简称表。 元组、属性 关系模型及相关概念 属性——在二维表中，每一列称为一个属性 元组——在二维表中，数据按行组织，每一行称为一个元组。 域——在二维表中，所有元组都应该具有对应于每个属性的属性值，属性的取值范围是有限定或要求的，属性的取值范围称为域。 4.3 关系代数 1. 关系模型的基本操作 插入、删除、修改、查询 2. 关系模型的基本运算 插入、删除、修改、查询 查询运算 投影运算 选择运算 笛卡儿积运算 3. 关系代数中的扩充运算 交运算、除运算、连接与自然连接运算 1.2.3 关系运算 传统的集合的运算和专门的关系的运算。 差（－）：取出属于第一个关系而不属于第二个关系的所有元组。 差运算R1－R2的结果为： 交（∧）：取出既