自考《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理》筆記課件.ppt

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1、自 考 04735 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) 原 理 筆 記原 創(chuàng) ； 雷 神2018-08-20 第 一 部 分 課 程 說 明 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) 原 理 課 程 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) : 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 是 計(jì) 算 機(jī) 科 學(xué) 的 一 個(gè) 重 要 研 究 領(lǐng) 域 ， 是 專 門 研 究 數(shù) 據(jù) 處 理 、數(shù) 據(jù) 管 理 和 數(shù) 據(jù) 分 析 的 技 術(shù) ， 從 20世 紀(jì) 60年 代 末 開 始 ， 經(jīng) 過 40多 年 的發(fā) 展 ， 已 成 為 計(jì) 算 機(jī) 軟 件 學(xué) 科 的 一 個(gè) 重 要 分 支 。 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) 原 理 課 程 的 主 要 目 的 ： 使 同 學(xué) 們 了 解 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 基

2、本 原 理 ， 掌 握 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 技 術(shù) 的 基 本 方 法 和 應(yīng) 用 技 術(shù) ， 能 夠 有 效 的 使 用 現(xiàn)有 的 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 管 理 系 統(tǒng) ， 掌 握 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 結(jié) 構(gòu) 的 設(shè) 計(jì) 和 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 的 開發(fā) 方 式 ， 同 時(shí) 能 夠 利 用 前 端 開 發(fā) 工 具 完 成 企 業(yè) 管 理 信 息 系 統(tǒng) 的 開 發(fā) 。 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) 原 理 課 程 地 位 圖 示B/S結(jié) 構(gòu) C/S結(jié) 構(gòu)瀏 覽 器 端 ： HTML/ CSS/ JavaScript/VBScript服 務(wù) 器 端 ：ASP(.NET)/PHP/JSP C/S結(jié) 構(gòu) ：VB/VC/VC#

3、/Delphi/Java/.NET系列數(shù) 據(jù) 庫(kù) 支 持 ： SQL Server /Oracle/Sybase/MySQL/Informix/Access 兩 大 語 法 體 系 ：Basic系 ： VB/VBScript/VBAC系 ： Java/JavaScript/C+/C# 參 考 教 材 介 紹 自 學(xué) 教 材 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) 原 理 ， 全 國(guó) 高 等 教 育 自 學(xué) 考 試 指 導(dǎo) 委 員會(huì) 組 編 ， 丁 寶 康 主 編 ， 經(jīng) 濟(jì) 科 學(xué) 出 版 社 2007年 版 。 本 教 材 共 分 為 9章 ， 詳 細(xì) 介 紹 了 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) 的 基 本 原 理 、 方

4、 法 和應(yīng) 用 技 術(shù) 。 內(nèi) 容 包 括 ： 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) 基 本 概 念 （ 第 一 章 ） 、 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 設(shè)計(jì) 和 ER模 型 （ 第 二 章 ） 、 關(guān) 系 模 式 設(shè) 計(jì) 理 論 （ 第 三 章 ） 、 關(guān) 系 運(yùn) 算（ 第 四 章 ） 、 SQL語 言 （ 第 五 章 ） 、 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 管 理 （ 第 六 章 ） 、 SQL Server2000簡(jiǎn) 介 及 應(yīng) 用 （ 第 七 章 ） 、 PowerBuilder9.0簡(jiǎn) 介 及 應(yīng) 用（ 第 八 章 ） 、 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 技 術(shù) 的 發(fā) 展 （ 第 九 章 ） 。 第 二 部 分 內(nèi) 容 串 講 我 們 分 章 節(jié)

5、 進(jìn) 行 串 講 ， 在 串 講 每 一 章 前 我 把 本 章 的 考 核 的 目 標(biāo) 和重 點(diǎn) 、 難 點(diǎn) 做 簡(jiǎn) 要 說 明 。 第 一 章 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 學(xué) 習(xí) 目 的 與 要 求 ： 本 章 屬 于 基 礎(chǔ) 知 識(shí) ， 主 要 是 對(duì) 一 些 概 念 的 理 解 和 記 憶 。 沒 有 難 點(diǎn) ，相 對(duì) 的 重 點(diǎn) 是 數(shù) 據(jù) 模 型 的 四 個(gè) 層 次 ， 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 管 理 系 統(tǒng) 的 功 能 ， 數(shù) 據(jù) 庫(kù)系 統(tǒng) 的 全 局 結(jié) 構(gòu) 。 考 核 知 識(shí) 點(diǎn) 與 考 核 要 求1.1數(shù) 據(jù) 管 理 技 術(shù) 的 發(fā) 展 階 段 （ 識(shí) 記 ）1.2數(shù) 據(jù) 描 述 的

6、術(shù) 語 （ 領(lǐng) 會(huì) ）1.3數(shù) 據(jù) 抽 象 的 級(jí) 別 （ 領(lǐng) 會(huì) ）1.4數(shù) 據(jù) 庫(kù) 管 理 系 統(tǒng) (DBMS) (領(lǐng) 會(huì) )1.5數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) （ DBS） （ 領(lǐng) 會(huì) ） 1.1 數(shù) 據(jù) 管 理 技 術(shù) 的 發(fā) 展 幾 個(gè) 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 基 本 術(shù) 語 ： 數(shù) 據(jù) ： 描 述 事 物 的 符 號(hào) 記 錄 數(shù) 據(jù) 處 理 :是 指 從 某 些 已 知 的 數(shù) 據(jù) 出 發(fā) ， 推 導(dǎo) 加 工 出 一 些 新 的 數(shù)據(jù) ， 這 些 新 的 數(shù) 據(jù) 又 表 示 了 新 的 信 息 。 數(shù) 據(jù) 管 理 :是 指 數(shù) 據(jù) 的 收 集 、 整 理 、 組 織 、 存 儲(chǔ) 、 維 護(hù) 、 檢

7、索 、傳 送 等 操 作 ， 這 部 分 操 作 是 數(shù) 據(jù) 處 理 業(yè) 務(wù) 的 基 本 環(huán) 節(jié) ， 而 且 是 任 何 數(shù)據(jù) 處 理 業(yè) 務(wù) 中 必 不 可 少 的 共 有 部 分 。 數(shù) 據(jù) 管 理 技 術(shù) ： 對(duì) 數(shù) 據(jù) 的 收 集 、 整 理 、 組 織 、 存 儲(chǔ) 、 維 護(hù) 、 檢 索 、傳 送 等 操 作 ， 基 本 目 的 就 是 從 大 量 的 ， 雜 亂 無 章 的 ， 難 以 理 解 的 數(shù) 據(jù) 中 篩 選 出 有 意 義 的 數(shù) 據(jù) 。 數(shù) 據(jù) 處 理 是 與 數(shù) 據(jù) 管 理 相 聯(lián) 系 的 ， 數(shù) 據(jù) 管 理 技 術(shù) 的 優(yōu) 劣 ， 將 直 接影 響 數(shù) 據(jù) 處 理

8、的 效 率 。 1.1 數(shù) 據(jù) 管 理 技 術(shù) 的 發(fā) 展1.人 工 管 理 階 段 （ 20世 紀(jì) 50年 代 中 期 以 前 ） ） 數(shù) 據(jù) 不 保 存 在 機(jī) 器 中 ； ） 沒 有 專 用 軟 件 對(duì) 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 管 理 ； ） 只 有 程 序 的 概 念 ， 沒 有 文 件 的 概 念 ； ） 數(shù) 據(jù) 面 向 程 序 。 2. 文 件 系 統(tǒng) 階 段 特 點(diǎn) 與 缺 陷 （ 20世 紀(jì) 50年 代 后 期 至 60年 代 中 期 ） ） 數(shù) 據(jù) 可 長(zhǎng) 期 保 存 在 磁 盤 上 ； ） 數(shù) 據(jù) 的 邏 輯 結(jié) 構(gòu) 與 物 理 結(jié) 構(gòu) 有 了 區(qū) 別 ； ） 文 件 組 織 呈

9、現(xiàn) 多 樣 化 ； ） 數(shù) 據(jù) 不 再 屬 于 某 個(gè) 特 定 程 序 ， 可 以 重 復(fù) 使 用 ； ） 對(duì) 數(shù) 據(jù) 的 操 作 以 記 錄 為 單 位 。 文 件 系 統(tǒng) 三 個(gè) 缺 陷 ： ） 數(shù) 據(jù) 冗 余 性 ） 數(shù) 據(jù) 不 一 致 性 ） 數(shù) 據(jù) 聯(lián) 系 弱 3.數(shù) 據(jù) 庫(kù) 階 段 （ 20世 紀(jì) 60年 代 后 至 今 ） 數(shù) 據(jù) 管 理 技 術(shù) 進(jìn) 入 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 階 段 的 標(biāo) 志 是 20世 紀(jì) 60年 代 末 三 件 大 事 ： ） 1968年 美 國(guó) IBM公 司 推 出 層 次 模 型 的 IMS系 統(tǒng) ； ） 1969年 美 國(guó) CODASYL組 織 發(fā) 布 了 D

10、BTG報(bào) 告 。 總 結(jié) 了 當(dāng) 時(shí) 各 式各 樣 的 數(shù) 據(jù) 庫(kù) ， 提 出 網(wǎng) 狀 模 型 ， 爾 后 于 1971年 4月 正 式 通 過 。 ） 1970年 美 國(guó) IBM公 司 的 E.F.Codd連 續(xù) 發(fā) 表 論 文 ， 提 出 關(guān) 系 模型 ， 奠 定 了 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 理 論 基 礎(chǔ) 。 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 管 理 階 段 特 點(diǎn) ： 1)采 用 數(shù) 據(jù) 模 型 表 示 復(fù) 雜 的 數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu) ； 2)有 較 高 的 數(shù) 據(jù) 獨(dú) 立 性 ； 3)數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) 為 用 戶 提 供 了 方 便 的 用 戶 接 口 。 4)數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) 提 供 以 下 四 個(gè) 方

11、 面 的 數(shù) 據(jù) 控 制 功 能 ： 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 恢 復(fù) ； 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 并 發(fā) 控 制 ； 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 完 整 性 ； 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 安 全 性 ； 5)增 加 了 系 統(tǒng) 的 靈 活 性 。 增 加 了 系 統(tǒng) 的 靈 活 性 對(duì) 數(shù) 據(jù) 的 操 作 不 一 定 以 記 錄 為 單 位 ， 可 以 以數(shù) 據(jù) 項(xiàng) 為 單 位 。 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 技 術(shù) 中 的 四 個(gè) 名 詞 :DB、 DBMS、 DBS、 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 技 術(shù) 。 其 概 念是 不 同 的 ， 要 分 清 。 DB： 數(shù) 據(jù) 庫(kù) （ Database)長(zhǎng) 期 存 儲(chǔ) 在 計(jì) 算 機(jī) 內(nèi) 、 有 組 織 的 、 統(tǒng)

12、一管 理 的 相 關(guān) 數(shù) 據(jù) 的 集 合 。 DBMS： 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 管 理 系 統(tǒng) （ Database Management System)， DBMS是 位 于 用 戶 與 操 作 系 統(tǒng) 之 間 的 一 層 數(shù) 據(jù) 管 理 軟 件 ， 為 用 戶 或 應(yīng) 用 程 序提 供 訪 問 DB的 方 法 ， 包 括 DB的 建 立 、 查 詢 、 更 新 及 各 種 數(shù) 據(jù) 控 制 。DBMS總 是 基 于 某 種 數(shù) 據(jù) 模 型 ， 可 以 分 為 層 次 型 、 網(wǎng) 狀 型 、 關(guān) 系 型 、 面向 對(duì) 象 型 DBMS。 DBS： 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) （ Database System)

13、,DBS是 實(shí) 現(xiàn) 有 組 織 地 、 動(dòng)態(tài) 地 存 儲(chǔ) 大 量 關(guān) 聯(lián) 數(shù) 據(jù) ， 方 便 多 用 戶 訪 問 的 計(jì) 算 機(jī) 軟 件 、 硬 件 和 數(shù) 據(jù) 資 源 組 成 的 系 統(tǒng) ， 即 采 用 了 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 技 術(shù) 的 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 。 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 技 術(shù) ： 是 一 門 研 究 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 結(jié) 構(gòu) 、 存 儲(chǔ) 、 管 理 和 使 用 的 一 門軟 件 學(xué) 科 。 4.高 級(jí) 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 階 段 ： ） 面 向 對(duì) 象 的 概 念 建 模 ） 開 放 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 互 連 技 術(shù) 1.2 數(shù) 據(jù) 描 述 在 數(shù) 據(jù) 處 理 中 ， 數(shù) 據(jù) 描 述 將 涉 及 不 同 的 范

14、疇 。 從 事 物 的 特 性 到 計(jì)算 機(jī) 中 的 具 體 表 示 ， 數(shù) 據(jù) 描 述 經(jīng) 歷 了 三 個(gè) 階 段 概 念 設(shè) 計(jì) 、 邏 輯設(shè) 計(jì) 和 物 理 設(shè) 計(jì) 。 1.概 念 設(shè) 計(jì) 中 的 的 數(shù) 據(jù) 描 述 ） 實(shí) 體 ） 實(shí) 體 集 ） 屬 性 ） 實(shí) 體 標(biāo) 識(shí) 符2.邏 輯 設(shè) 計(jì) 中 的 數(shù) 據(jù) 描 述 ） 字 段 ） 記 錄 ） 文 件 ） 關(guān) 鍵 碼 3.物 理 設(shè) 計(jì) 中 的 數(shù) 據(jù) 描 述物 理 存 儲(chǔ) 介 質(zhì) 層 次 ） 高 速 緩 沖 存 儲(chǔ) 器 ） 主 存 儲(chǔ) 器 ） 快 擦 寫 存 儲(chǔ) 器 ） 磁 盤 存 儲(chǔ) 器 ） 光 盤 存 儲(chǔ) 器 ） 磁 帶物 理

15、 存 儲(chǔ) 中 的 數(shù) 據(jù) 描 述 位 、 字 節(jié) 、 字 、 塊 、 桶 和 卷 。 4.數(shù) 據(jù) 聯(lián) 系 的 描 述 聯(lián) 系 及 元 數(shù) 定 義 ： 二 元 聯(lián) 系 有 以 下 三 種 類 型 ： 1： 1聯(lián) 系 ： 如 果 實(shí) 體 集 E1中 的 每 個(gè) 實(shí) 體 最 多 只 能 和 實(shí) 體 集 E2中的 一 個(gè) 實(shí) 體 有 聯(lián) 系 ， 反 之 亦 然 ， 好 么 實(shí) 體 集 E1對(duì) E2的 聯(lián) 系 稱 為 “ 一 對(duì)一 聯(lián) 系 ” ， 記 為 “ 1： 1”。 1： N聯(lián) 系 ： 如 果 實(shí) 體 集 E1中 每 個(gè) 實(shí) 體 與 實(shí) 體 集 E2中 任 意 個(gè) （ 零個(gè) 或 多 個(gè) ） 實(shí) 體

16、 有 聯(lián) 系 ， 而 E2中 每 個(gè) 實(shí) 體 至 多 和 E1中 的 一 個(gè) 實(shí) 體 有 聯(lián)系 ， 那 么 E1對(duì) E2的 聯(lián) 系 是 “ 一 對(duì) 多 聯(lián) 系 ” ， 記 為 “ 1： N”。 M： N聯(lián) 系 ： 如 果 實(shí) 體 集 E1中 每 個(gè) 實(shí) 體 與 實(shí) 體 集 E2中 任 意 個(gè) （ 零 個(gè) 或 多 個(gè) ） 實(shí) 體 有 聯(lián) 系 ， 反 之 亦 然 ， 那 么 E1對(duì) E2的 聯(lián) 系 是 “ 多 對(duì) 多 聯(lián)系 ” ， 記 為 “ M： N”。 1.3 數(shù) 據(jù) 抽 象 的 級(jí) 別1.數(shù) 據(jù) 抽 象 的 過 程根 據(jù) 抽 象 的 級(jí) 別 定 義 了 四 種 模 型 ： ） 概 念 數(shù) 據(jù)

17、 模 型 ） 邏 輯 數(shù) 據(jù) 模 型 ） 外 部 數(shù) 據(jù) 模 型 ） 內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 模 型 2.概 念 模 型 ） 四 種 模 型 中 ， 概 念 模 型 的 抽 象 級(jí) 別 最 高 。 ） 概 念 模 型 的 特 點(diǎn) :(p12) 3.邏 輯 模 型邏 輯 模 型 的 特 點(diǎn) :(p13)（ 1） （ 4）邏 輯 模 型 的 分 類 ： ） 層 次 模 型 ） 網(wǎng) 狀 模 型 ） 關(guān) 系 模 型三 種 邏 輯 數(shù) 據(jù) 模 型 的 比 較 ？ 如 P17圖 4.外 部 模 型 外 部 模 型 的 特 點(diǎn) :(p17) 從 整 個(gè) 系 統(tǒng) 考 察 ， 外 部 模 型 的 優(yōu) 點(diǎn) 。 5.內(nèi) 部

18、 模 型 是 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 最 底 的 抽 象 ， 它 描 述 數(shù) 據(jù) 在 磁 盤 或 磁 帶 上 的 存 儲(chǔ) 方 式 、存 取 設(shè) 備 和 存 取 方 法 。 6.三 層 模 式 和 兩 級(jí) 映 象 三 層 模 式 體 系 結(jié) 構(gòu) ） 外 模 式 ： 是 用 戶 與 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) 的 接 口 ， 是 用 戶 用 到 的 那 部 分?jǐn)?shù) 據(jù) 的 描 述 。 ） 邏 輯 模 式 ： 是 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 中 全 部 數(shù) 據(jù) 的 整 體 邏 輯 結(jié) 構(gòu) 的 描 述 。 ） 內(nèi) 模 式 ： 是 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 在 物 理 存 儲(chǔ) 方 面 的 描 述 ， 定 義 所 有 內(nèi) 部 記錄 類 型 、 索 引 和

19、文 件 的 組 織 方 式 ， 以 及 數(shù) 據(jù) 控 制 方 面 的 細(xì) 節(jié) 。 兩 級(jí) 映 象 外 模 式 /邏 輯 模 式 映 象 ： 用 于 定 義 概 念 模 式 和 內(nèi) 模 式 之 間 的 對(duì) 應(yīng)性 。 一 般 在 內(nèi) 模 式 中 描 述 。 邏 輯 模 式 /內(nèi) 模 式 映 象 ： 用 于 定 義 外 模 式 和 概 念 模 式 間 的 對(duì) 應(yīng) 性 。一 般 在 外 模 式 中 描 述 。 7.高 度 的 數(shù) 據(jù) 獨(dú) 立 性 什 么 叫 數(shù) 據(jù) 獨(dú) 立 性 ？ 是 指 應(yīng) 用 程 序 和 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 之 間 相 互 獨(dú) 立 ， 不 受 影 響 。 在修 改 數(shù) 據(jù)

20、 結(jié) 構(gòu) 時(shí) ， 盡 可 能 不 修 改 應(yīng) 用 程 序 ， 則 稱 系 統(tǒng) 達(dá) 到 了 數(shù) 據(jù) 獨(dú) 立性 目 標(biāo) 。 數(shù) 據(jù) 獨(dú) 立 性 分 為 物 理 數(shù) 據(jù) 獨(dú) 立 性 和 邏 輯 數(shù) 據(jù) 獨(dú) 立 性 ： 物 理 數(shù) 據(jù) 獨(dú) 立 性 ： 修 改 內(nèi) 模 式 時(shí) 盡 量 不 影 響 概 念 模 式 及 外 模 式 ，則 達(dá) 到 物 理 數(shù) 據(jù) 獨(dú) 立 性 。 邏 輯 數(shù) 據(jù) 獨(dú) 立 性 ： 修 改 概 念 模 式 時(shí) 盡 量 不 影 響 外 模 式 和 應(yīng) 用 程 序 。 1.4 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 管 理 系 統(tǒng) （ DBMS） 1.DBMS的 目 標(biāo) 與 任 務(wù) ：數(shù) 據(jù) 庫(kù) 管 理 系 統(tǒng)

21、的 主 要 任 務(wù) 是 完 成 用 戶 對(duì) 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 存 取 請(qǐng) 求 ， 即檢 索 、 插 入 、 更 新 或 刪 除 等 操 作 。 DBMS的 目 標(biāo) ： 用 戶 界 面 友 好 、 功 能 完 善 、 結(jié) 構(gòu) 清 晰 、 高 效 率 、 開放 性 2.DBMS的 工 作 模 式 (p20圖 ) 3.DBMS的 主 要 功 能 ： ） 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 定 義 功 能 ） 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 操 縱 功 能 ） 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 保 護(hù) 功 能 （ 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 恢 復(fù) 、 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 并 發(fā) 控 制 、 數(shù) 據(jù)庫(kù) 完 整 性 和 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 安 全 性 ） ） 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 的 維 護(hù) 功 能

22、 ） 數(shù) 據(jù) 字 典 1.5 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) (DBS)1.DBS由 四 部 分 組 成 ： 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 、 硬 件 、 軟 件 、 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 管 理 員 。2.數(shù) 據(jù) 庫(kù) 管 理 員 定 義 及 職 責(zé) 。 (素 質(zhì) +職 責(zé) )3.DBS的 全 局 結(jié) 構(gòu) 及 DBS的 效 益 。 （ 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 用 戶 +界 面 +DBMS+磁 盤+DBS的 效 益 ） 本 章 結(jié) 束 第 二 章 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 設(shè) 計(jì) 和 ER模 型 學(xué) 習(xí) 目 的 與 要 求 ： 本 章 總 的 目 的 要 求 是 了 解 和 掌 握 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 的 全 過 程 。首 先 掌 握 ER模

23、型 和 關(guān) 系 模 型 的 基 本 概 念 ， 然 后 掌 握 概 念 設(shè) 計(jì) 中 ER模 型的 設(shè) 計(jì) 方 法 ， 邏 輯 設(shè) 計(jì) 中 ER模 型 向 關(guān) 系 模 型 轉(zhuǎn) 換 方 法 。 考 核 知 識(shí) 點(diǎn) 與 考 核 要 求2.1數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) 生 存 期 （ 領(lǐng) 會(huì) ）2.2ER模 型 的 基 本 概 念 （ 綜 合 應(yīng) 用 ）2.3關(guān) 系 模 型 的 基 本 概 念 （ 綜 合 應(yīng) 用 ）2.4ER模 型 到 關(guān) 系 模 型 的 轉(zhuǎn) 換 規(guī) 則 （ 綜 合 應(yīng) 用 ）2.5ER模 型 實(shí) 例 分 析 （ 簡(jiǎn) 單 應(yīng) 用 ）2.6增 強(qiáng) ER模 型 （ 簡(jiǎn) 單 應(yīng) 用 ） 從 軟 件

24、 生 存 期 談 起 軟 件 生 存 期 ： 是 指 從 軟 件 的 規(guī) 劃 、 研 制 、 實(shí) 現(xiàn) 、 投 入 運(yùn) 行 后 的 維護(hù) 、 直 到 它 被 新 的 軟 件 所 取 代 而 停 止 使 用 的 整 個(gè) 期 間 。 它 包 括 六 個(gè) 階段 ： ( 規(guī) 需 設(shè) 編 試 運(yùn) 維 ) (1)規(guī) 劃 階 段 (2)需 求 分 析 階 段 (3)設(shè) 計(jì) 階 段 (4)程 序 編 制 階 段 (5)調(diào) 試 階 段 (6)運(yùn) 行 維 護(hù) 階 段 2.1 數(shù) 據(jù) 系 統(tǒng) 生 存 期 1.什 么 叫 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) 生 存 期 ？ 我 們 把 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 從 開 始 規(guī) 劃 、

25、 設(shè) 計(jì) 、 實(shí) 現(xiàn) 、 維 護(hù) 到 最 后 被新 的 系 統(tǒng) 取 代 而 停 止 使 用 的 整 個(gè) 期 間 ， 稱 為 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 系 統(tǒng) 生 存 期 。 2.這 個(gè) 生 存 期 一 般 可 劃 分 成 以 下 七 個(gè) 階 段 ： 規(guī) 劃 、 需 求 分 析 、 概 念 設(shè) 計(jì) 、 邏 輯 設(shè) 計(jì) 、 物 理 設(shè) 計(jì) 、 實(shí) 現(xiàn) 、 運(yùn) 行維 護(hù) 。 .2 ER模 型 的 基 本 概 念1.ER模 型 的 基 本 元 素實(shí) 體 、 聯(lián) 系 和 屬 性2.屬 性 的 分 類 (簡(jiǎn) 單 屬 性 和 復(fù) 合 屬 性 、 單 值 屬 性 和 多 值屬 性 、 存 儲(chǔ) 屬 性 和 派 生 屬 性 )

26、3.聯(lián) 系 的 設(shè) 計(jì)4.ER模 型 的 操 作 （ 分 裂 、 合 并 和 增 刪 ） 5.采 用 ER模 型 的 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 概 念 設(shè) 計(jì) 步 驟采 用 ER方 法 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 概 念 設(shè) 計(jì) 分 成 三 步 進(jìn) 行 ： 首 先 設(shè) 計(jì) 局 部 ER模 式 然 后 把 各 局 部 ER模 式 綜 合 成 全 局 ER模 式 最 后 對(duì) 全 局 ER模 式 進(jìn) 行 優(yōu) 化 2.3 關(guān) 系 模 型 的 基 本 概 念 .關(guān) 系 模 型 定 義 ： 用 二 維 表 格 結(jié) 構(gòu) 表 示 實(shí) 體 集 、 外 鍵 表 示 實(shí) 體 間聯(lián) 系 的 數(shù) 據(jù) 模 型 稱 為 關(guān) 系 模 型 。 2.

27、基 本 術(shù) 語 有 ： 字 段 (屬 性 )、 字 段 值 (屬 性 值 )、 記 錄 (元 組 )、 二維 表 格 (元 組 集 合 、 關(guān) 系 或 實(shí) 例 )。 在 這 里 ， 括 號(hào) 中 的 表 述 為 關(guān) 系 模 型中 的 術(shù) 語 。 它 與 表 格 中 術(shù) 語 可 以 一 一 對(duì) 應(yīng) 。 還 有 ， 關(guān) 系 中 屬 性 個(gè) 數(shù) 稱為 元 數(shù) ， 元 組 個(gè) 數(shù) 為 基 數(shù) 。 3.鍵 ： 由 一 個(gè) 或 幾 個(gè) 屬 性 組 成 。 (注 意 鍵 不 一 定 是 唯 一 的 一 個(gè) 屬性 )。 1)超 鍵 ： 在 關(guān) 系 中 能 唯 一 標(biāo) 識(shí) 元 組 的 屬 性 集 稱 為 關(guān) 系

28、模 式 的 超 鍵 。(注 意 ， 超 鍵 也 是 一 個(gè) 屬 性 集 ， 不 一 定 只 是 一 個(gè) 屬 性 ) 2)候 選 鍵 ： 不 含 有 多 余 屬 性 的 超 鍵 稱 為 候 選 鍵 。 3)主 鍵 ： 用 戶 選 作 元 組 標(biāo) 識(shí) 的 一 個(gè) 候 選 鍵 為 主 鍵 。 4)外 鍵 ： 某 個(gè) 關(guān) 系 的 主 鍵 相 應(yīng) 的 屬 性 在 另 一 關(guān) 系 中 出 現(xiàn) ， 此 時(shí) 該主 鍵 在 就 是 另 一 關(guān) 系 的 外 鍵 ， 如 有 兩 個(gè) 關(guān) 系 S和 SC,其 中 S#是 關(guān) 系 S的主 鍵 ， 相 應(yīng) 的 屬 性 S#在 關(guān) 系 SC中 也 出 現(xiàn) ， 此 時(shí) S#就

29、 是 關(guān) 系 SC的 外 鍵 。 .關(guān) 系 的 定 義 和 性 質(zhì) ） 關(guān) 系 定 義 ： 關(guān) 系 是 一 個(gè) 屬 性 數(shù) 目 相 同 的 元 組 的 集 合 。 ） 關(guān) 系 性 質(zhì) (p53) 5.三 類 完 整 性 規(guī) 則 ） 實(shí) 體 完 整 性 規(guī) 則 ： 要 求 關(guān) 系 中 組 成 主 鍵 的 屬 性 上 不 能 有 空 值 。 ） 參 照 完 整 性 規(guī) 則 ： 要 求 不 引 用 不 存 在 的 實(shí) 體 。 ） 用 戶 定 義 完 整 性 規(guī) 則 ： 由 具 體 應(yīng) 用 環(huán) 境 決 定 ， 系 統(tǒng) 提 供 定 義和 檢 驗(yàn) 這 類 完 整 性 的 機(jī) 制 。 2.4 E-R模 型

30、向 關(guān) 系 模 型 的 轉(zhuǎn) 換 E-R模 型 可 以 向 現(xiàn) 有 的 各 種 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 模 型 轉(zhuǎn) 換 ， 對(duì) 不 同 的 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 模型 有 不 同 的 轉(zhuǎn) 換 規(guī) 則 。 這 里 只 討 論 E-R模 型 向 關(guān) 系 模 型 的 轉(zhuǎn) 換 方 法 。 1.E-R模 型 向 關(guān) 系 模 型 的 轉(zhuǎn) 換 規(guī) 則 ： （ 1） 實(shí) 體 類 型 的 轉(zhuǎn) 換 將 每 個(gè) 實(shí) 體 類 型 轉(zhuǎn) 換 成 一 個(gè) 關(guān) 系 模 式 ， 實(shí) 體 的 屬 性 即 為 關(guān) 系 的 屬性 ， 實(shí) 體 標(biāo) 識(shí) 符 即 為 關(guān) 系 的 鍵 。 （ 2） 聯(lián) 系 類 型 的 轉(zhuǎn) 換 1)實(shí) 體 間 的 聯(lián) 系 是 1:1

31、 可 以 在 兩 個(gè) 實(shí) 體 類 型 轉(zhuǎn) 換 成 兩 個(gè) 關(guān) 系 模 式 中 的 任 意 一 個(gè) 關(guān) 系 模 式的 屬 性 中 加 入 另 一 個(gè) 關(guān) 系 模 式 的 鍵 和 聯(lián) 系 類 型 的 屬 性 。 系 關(guān) 系 模 式 （ 校 名 ， 地 址 ， 電 話 ，系 主 任 名 ， 任 職 年 月 ）系 主 任 關(guān) 系 模 式 （ 姓 名 ， 性 別 ， 年 齡 ，職 稱 ）職稱11系主任系姓名性別年齡校名地址任職年月主 管電話系 主 任 關(guān) 系 模 式 （ 姓 名 ， 性 別 ， 年 齡 ，職 稱 ， 學(xué) 校 名 ， 任 職 年 月 ）系 關(guān) 系 模 式 （ 校 名 ， 地 址 ， 電 話

32、 ） N1工號(hào)年齡職工車間姓名性別車間號(hào)車間名電話聘 用聘期 2)如 實(shí) 體 間 的 聯(lián) 系 是 1:N 則 在 N端 實(shí) 體 類 型 轉(zhuǎn) 換 成 的 關(guān) 系 模 式 中 加 入 1端 實(shí) 體 類 型 轉(zhuǎn) 換 成 的關(guān) 系 模 式 的 鍵 和 聯(lián) 系 類 型 的 屬 性 。 車 間 關(guān) 系 模 式 （ 車 間 號(hào) ， 車 間 名 ，電 話 ）職 工 關(guān) 系 模 式 （ 工 號(hào) ， 姓 名 ， 性 別 ，年 齡 ， 車 間 號(hào) ， 聘 期 ） 3)如 實(shí) 體 間 的 聯(lián) 系 是 M:N 則 將 聯(lián) 系 類 型 也 轉(zhuǎn) 換 成 關(guān) 系 模 式 ， 其 屬 性 為 兩 端 實(shí) 體 類 型 的 鍵 加

33、上 聯(lián) 系 類 型 的 屬 性 ， 而 鍵 為 兩 端 實(shí) 體 鍵 的 組 合 。 學(xué) 生 關(guān) 系 模 式 S(S#， SNAME， AGE， SEX)課 程 關(guān) 系 模 式 C(C#， CNAME， TEACHE-R)GRADESCMNSS# SNAME AGESEXCC# CNAMETEACHE-R 學(xué) 生 課 程 關(guān) 系 模 式 SC (S#， C#， GRADE） 以 上 各 轉(zhuǎn) 換 規(guī) 則 ， 給 出 了 一 般 情 況 下 E-R模 型 向 關(guān) 系 模 型 的 轉(zhuǎn) 換方 法 。 但 在 實(shí) 際 應(yīng) 用 中 往 往 還 需 要 根 具 實(shí) 際 情 況 進(jìn) 行 具 體 處 理 。 下

34、面 以 圖 書 借 閱 系 統(tǒng) 的 E-R模 型 轉(zhuǎn) 換 為 關(guān) 系 模 型 為 例 。 借期借閱MN讀者編號(hào)姓名讀者類型已借數(shù)量圖書編號(hào)書名出版社還期 該 例 中 ， 由 于 允 許 同 一 本 書 在 不 同 的 時(shí) 間 借 給 多 個(gè) 讀 者 ， 特 別 是一 個(gè) 讀 者 在 不 同 的 時(shí) 間 可 以 借 同 一 本 書 。 因 而 ， 在 多 對(duì) 多 聯(lián) 系 “ 借 閱 ”轉(zhuǎn) 換 為 關(guān) 系 模 式 時(shí) ， 僅 有 讀 者 的 編 號(hào) 和 圖 書 的 編 號(hào) 是 不 能 構(gòu) 成 碼 的 。 例 如 ： （ 0406010， F33.33,2006-10-10:10:10,2007-0

35、2-20:3:00）(0406010,F33.33,2007-5-26： 4： 00,NULL) 借期借閱MN讀者編號(hào)姓名讀者類型已借數(shù)量圖書編號(hào)書名出版社還期讀 者 關(guān) 系 模 式 讀 者(編 號(hào) ， 書 名 ， 出 版 社 ， 出 版 日 期 ， 定 價(jià) )讀 者 圖 書 關(guān) 系 模 式 借 閱 (讀 者 編 號(hào) ， 圖 書 編 號(hào) ， 借 期 ， 還 期 ）圖 書 關(guān) 系 模 式 圖 書(編 號(hào) ， 姓 名 ， 讀 者 類 型 ， 已 借 數(shù) 量 ) 說 明 ， 按 照 上 述 介 紹 的 轉(zhuǎn) 換 方 法 得 到 的 關(guān) 系 模 型 不 一 定 是 最 好 的 。實(shí) 際 應(yīng) 用 中 ，

36、往 往 還 要 對(duì) 得 到 的 關(guān) 系 模 型 進(jìn) 行 規(guī) 范 化 。 2.5和 2.6實(shí) 例 分 析 ， 同 學(xué) 們 多 看 書 ！1.庫(kù) 存 管 理 系 統(tǒng) 的 ER模 型 及 轉(zhuǎn) 換2.人 事 管 理 信 息 系 統(tǒng) 的 ER模 型3.住 院 管 理 信 息 系 統(tǒng) 的 ER模 型4.公 司 車 隊(duì) 信 息 系 統(tǒng) 的 ER模 型 本 章 結(jié) 束 第 三 章 關(guān) 系 模 式 設(shè) 計(jì) 理 論 學(xué) 習(xí) 目 的 與 要 求 ： 本 章 特 點(diǎn) 是 理 論 性 較 強(qiáng) ， 學(xué) 習(xí) 者 應(yīng) 從 概 念 著 手 ， 搞 清 概 念 間 的 聯(lián)系 和 作 用 。 本 章 總 的 要 求 是 ： 了 解

37、 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 規(guī) 范 化 理 論 及 其 在 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 設(shè) 計(jì)中 的 作 用 。 本 章 的 重 點(diǎn) 是 函 數(shù) 依 賴 、 無 損 分 解 、 保 持 依 賴 和 范 式 。 掌 握 這 些概 念 并 能 運(yùn) 用 它 們 分 析 模 式 分 解 的 特 點(diǎn) 。 考 核 知 識(shí) 點(diǎn) 與 考 核 要 求 3.1關(guān) 系 模 式 的 設(shè) 計(jì) 準(zhǔn) 則 （ 簡(jiǎn) 單 應(yīng) 用 ） 3.2函 數(shù) 依 賴 (FD)（ 簡(jiǎn) 單 應(yīng) 用 ） 3.3關(guān) 系 模 式 的 分 解 特 性 （ 簡(jiǎn) 單 應(yīng) 用 ） 3.4范 式 1NF、 2NF、 3NF（ 簡(jiǎn) 單 應(yīng) 用 ） BCNF（ 領(lǐng) 會(huì) ） 分 解 成

38、BCNF模 式 集 的 “ 分 解 算 法 ” (識(shí) 記 ) 分 解 成 3NF模 式 集 的 “ 合 成 算 法 ” (綜 合 應(yīng) 用 ) 模 式 設(shè) 計(jì) 方 法 小 結(jié) （ 領(lǐng) 會(huì) ） 3.5多 值 依 賴 和 第 四 范 式 （ 識(shí) 記 ） 3.1 關(guān) 系 模 式 的 設(shè) 計(jì) 準(zhǔn) 則1.關(guān) 系 模 式 的 冗 余 和 異 常 問 題 ） 數(shù) 據(jù) 冗 余 ） 操 作 異 常 （ 修 改 異 常 、 插 入 異 常 和 刪 除 異 常 ） 2.關(guān) 系 模 式 的 非 形 式 化 設(shè) 計(jì) 準(zhǔn) 則 ） 關(guān) 系 模 式 的 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 盡 可 能 只 包 含 有 直 接 聯(lián) 系 的 屬 性 ， 不

39、 包 括有 間 接 聯(lián) 系 的 屬 性 ） 關(guān) 系 模 式 的 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 盡 可 能 使 得 相 應(yīng) 關(guān) 系 中 不 出 現(xiàn) 插 入 、 刪 除和 修 改 異 常 。 ） 關(guān) 系 模 式 的 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 盡 可 能 使 得 相 應(yīng) 關(guān) 系 中 避 免 放 置 經(jīng) 常 為 空值 的 屬 性 。 ） 關(guān) 系 模 式 的 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 盡 可 能 使 得 關(guān) 系 的 等 值 連 接 在 主 鍵 和 外 鍵的 屬 性 上 進(jìn) 行 ， 并 且 保 證 連 接 以 后 不 會(huì) 生 成 額 外 的 元 組 。 3.2 函 數(shù) 依 賴 1.函 數(shù) 依 賴 的 定 義 設(shè) 有 關(guān) 系 模 式 R(A1， A2，

40、 .An)或 簡(jiǎn) 記 為 R(U)， X， Y是 U的 子 集 ，r是 R的 任 一 具 體 關(guān) 系 ， 如 果 對(duì) r的 任 意 兩 個(gè) 元 組 t1,t2,由 t1X=t2X導(dǎo) 致 t1Y=t2Y， 則 稱 X函 數(shù) 決 定 Y， 或 Y函 數(shù) 依 賴 于 X， 記 為 X Y。X Y為 模 式 R的 一 個(gè) 函 數(shù) 依 賴 。 這 個(gè) 定 義 可 以 這 樣 理 解 ： 有 一 張 設(shè) 計(jì) 好 的 二 維 表 ， X， Y是 表 的 某些 列 (可 以 是 一 列 ， 也 可 以 是 多 列 )， 若 在 表 中 的 第 t1行 ， 和 第 t2行 上的 X值 相 等 ， 那 么 必 有

41、 t1行 和 t2行 上 的 Y值 也 相 等 ， 這 就 是 說 Y函 數(shù) 依賴 于 X。 2.函 數(shù) 依 賴 的 邏 輯 蘊(yùn) 涵 設(shè) F是 關(guān) 系 模 式 R的 一 個(gè) 函 數(shù) 依 賴 集 ， X,Y是 R的 屬 性 子 集 ， 如 果 從F中 的 函 數(shù) 依 賴 能 夠 推 出 X Y， 則 稱 F邏 輯 蘊(yùn) 涵 X Y， 記 為 F|=X Y。 而 函 數(shù) 依 賴 的 閉 包 F + 是 指 被 F邏 輯 蘊(yùn) 涵 的 函 數(shù) 依 賴 的 全 體 構(gòu) 成的 集 合 。 3.鍵 和 FD的 關(guān) 系 鍵 是 唯 一 標(biāo) 識(shí) 實(shí) 體 的 屬 性 集 。 對(duì) 于 鍵 和 函 數(shù) 依 賴 的 關(guān)

42、系 ： 有 兩 個(gè)條 件 ： 設(shè) 關(guān) 系 模 式 R(A1,A2.An)， F是 R上 的 函 數(shù) 依 賴 集 ， X是 R的 一個(gè) 子 集 ： 1X A1A2.An F +（ 它 的 意 思 是 X能 夠 決 定 唯 一 的 一 個(gè) 元 組 ） 2不 存 在 X的 真 子 集 Y， 使 得 Y也 能 決 定 唯 一 的 一 個(gè) 元 組 ， 則 X就是 R的 一 個(gè) 候 選 鍵 。 (它 的 意 思 是 X能 決 定 唯 一 的 一 個(gè) 元 組 但 又 沒 有 多余 的 屬 性 集 ) 包 含 在 任 何 一 個(gè) 候 選 鍵 中 的 屬 性 稱 為 主 屬 性 ， 不 包 含 在 任 何 鍵

43、中的 屬 性 為 非 主 屬 性 (非 鍵 屬 性 )， （ 注 意 ） 主 屬 性 應(yīng) 當(dāng) 包 含 在 候 選 鍵中 。 4.函 數(shù) 依 賴 (FD)的 推 理 規(guī) 則 前 面 我 們 舉 的 例 子 中 是 以 實(shí) 際 經(jīng) 驗(yàn) 來 確 定 一 個(gè) 函 數(shù) 依 賴 的 邏 輯 蘊(yùn)涵 ， 但 是 我 們 需 要 一 個(gè) 推 理 規(guī) 則 才 能 完 全 確 定 F或 F+的 所 有 函 數(shù) 依 賴 。 設(shè) 有 關(guān) 系 模 式 R(U)， X， Y， Z， W均 是 U的 子 集 ， F是 R上 只 涉 及 到 U中 屬 性 的 函 數(shù) 依 賴 集 ， 推 理 規(guī) 則 如 下 ： A1自 反 性

44、： 如 果 Y X U,則 X Y在 R上 成 立 。 A2增 廣 性 ： 如 果 X Y為 F所 蘊(yùn) 涵 ， Z U， 則 XZ YZ在 R上 成 立 。(XZ表 示 X Z， 下 同 ) A3傳 遞 性 ： 如 果 X Y和 Y Z在 R上 成 立 ， 則 X Z在 R上 成 立 。 A4合 并 性 ： 如 果 X Y和 X Z成 立 ， 那 么 X YZ成 立 。A6分 解 性 ： 如 果 X Y和 Z Y成 立 ， 那 么 X Z成 立 。A5偽 傳 性 ： 如 果 X Y和 WY Z成 立 ， 那 么 WX Z成 立 。A7復(fù) 合 性 ： X Y， W Z |=XW YZ。A8通 用

45、 一 致 性 定 理 ： X Y， W Z |=x (X-Y) YZ。 5.函 數(shù) 依 賴 推 理 規(guī) 則 的 完 備 性 函 數(shù) 依 賴 推 理 規(guī) 則 系 統(tǒng) (自 反 性 、 增 廣 性 和 傳 遞 性 )是 完 備 的 。 由推 理 規(guī) 則 的 完 備 性 可 得 到 兩 個(gè) 重 要 結(jié) 論 ： 1屬 性 集 X + 中 的 每 個(gè) 屬 性 A， 都 有 X A被 F邏 輯 蘊(yùn) 涵 ， 即 X + 是所 有 由 F邏 輯 蘊(yùn) 含 X A的 屬 性 A的 集 合 。 2F+ 是 所 有 利 用 Amstrong推 理 規(guī) 則 從 F導(dǎo) 出 的 函 數(shù) 依 賴 的 集 合 。 6.函 數(shù)

46、依 賴 集 的 等 價(jià) 和 覆 蓋 在 關(guān) 系 模 式 R(U)上 的 兩 個(gè) 函 數(shù) 依 賴 集 F和 G， 如 果 滿 足 F + =G + ，則 稱 F和 G是 等 價(jià) 的 ， 稱 F和 G等 價(jià) 也 稱 F 覆 蓋 G或 G覆 蓋 F。 每 個(gè) 函 數(shù) 依 賴 集 F都 可 以 被 一 個(gè) 右 部 只 有 單 屬 性 的 函 數(shù) 依 賴 集 G所覆 蓋 。 如 果 函 數(shù) 依 賴 集 合 F滿 足 ： (1)F中 每 一 個(gè) 函 數(shù) 依 賴 的 右 部 都 是 單 屬 性 ； (2)F中 的 任 一 函 數(shù) 依 賴 X A， 其 F-X A是 不 等 價(jià) 的 ； (3)F中 的 任 一

47、 函 數(shù) 依 賴 X A， Z為 X的 子 集 。 (F-X A) Z A與F不 等 價(jià) 。 則 稱 F為 最 小 函 數(shù) 依 賴 集 合 。 如 果 函 數(shù) 依 賴 集 F和 G等 價(jià) ， 并 且 G是 最 小 集 ， 那 么 稱 G是 F的 一 個(gè) 最 小 覆 蓋 。 這 一 段 并 不 要 求 掌 握 最 小 集 的 求 法 ， 但 是 應(yīng) 當(dāng) 通 過 其 求 法 理 解 最小 集 的 概 念 。 3.3 關(guān) 系 模 式 分 解 特 性 1.模 式 分 解 中 存 在 的 問 題 模 式 分 解 就 是 將 一 個(gè) 泛 關(guān) 系 模 式 R分 解 成 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 模 式 ， 以 代 替 R

48、的過 程 。 它 不 僅 僅 是 屬 性 集 合 的 分 解 ， 它 是 對(duì) 關(guān) 系 模 式 上 的 函 數(shù) 依 賴 集 、以 及 關(guān) 系 模 式 的 當(dāng) 前 值 分 解 的 具 體 表 現(xiàn) 。 分 解 一 個(gè) 模 式 有 很 多 方 法 ， 但 是 有 的 分 解 會(huì) 出 現(xiàn) 失 去 函 數(shù) 依 賴 、或 出 現(xiàn) 插 入 、 刪 除 異 常 等 情 況 ， 而 有 的 分 解 則 不 出 現(xiàn) 相 關(guān) 問 題 。 衡 量 一 個(gè) 分 解 的 標(biāo) 準(zhǔn) 有 三 種 ： 分 解 具 有 無 損 聯(lián) 接 ； 分 解 要 保 持函 數(shù) 依 賴 ； 分 解 既 要 保 持 依 賴 ， 又 要 具 有 無

49、損 聯(lián) 接 。 那 么 什 么 是 無 損 聯(lián) 接 呢 ?什 么 又 是 保 持 依 賴 ? 2.無 損 聯(lián) 接 的 定 義 和 性 質(zhì) 設(shè) R是 一 關(guān) 系 模 式 ， 分 解 成 =R1,R2， .,Rk， F是 R上 的 一 個(gè)函 數(shù) 依 賴 集 。 無 損 聯(lián) 接 就 是 指 R中 每 一 個(gè) 滿 足 F的 關(guān) 系 r(也 就 是 一 個(gè) 關(guān)系 實(shí) 例 )都 有 r= R1 (r)|X| R2 (r).|X| R3 (r)， 即 r為 它 在Ri上 的 投 影 的 自 然 聯(lián) 接 。 最 簡(jiǎn) 單 的 理 解 ， 也 就 是 說 ， 分 解 后 的 關(guān) 系 自 然 連 接 后 完 全 等

50、 于 分 解 前 的 關(guān) 系 ， 則 這 個(gè) 分 解 相 對(duì) 于 F是 無 損 聯(lián) 接 分 解 。 設(shè) R的 分 解 為 =R1,R2,F為 R所 滿 足 的 函 數(shù) 依 賴 集 ， 則 分 解 具有 無 損 聯(lián) 接 性 的 充 分 必 要 條 件 是 ： R1 R2 (R1-R2) R1 R2 (R2-R1) 也 就 是 說 ， 分 解 后 的 兩 個(gè) 模 式 的 交 能 決 定 這 兩 個(gè) 模 式 的 差 集 ， 即R1、 R2的 公 共 屬 性 能 夠 函 數(shù) 決 定 R1或 R2中 的 其 他 屬 性 ， 這 樣 的 分 解 就必 定 是 無 損 聯(lián) 接 分 解 。 3.保 持 函 數(shù)

51、 依 賴 的 分 解 在 分 解 過 程 中 ， 要 求 模 式 分 解 的 無 損 聯(lián) 接 是 必 要 的 ， 只 有 無 損 聯(lián)接 分 解 才 能 保 證 任 何 一 個(gè) 關(guān) 系 能 由 它 的 那 些 投 影 進(jìn) 行 自 然 聯(lián) 接 得 到 恢復(fù) 。 同 時(shí) ， 分 解 關(guān) 系 模 式 時(shí) 還 應(yīng) 保 證 關(guān) 系 模 式 的 函 數(shù) 依 賴 集 在 分 解 后仍 在 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 模 式 中 保 持 不 變 ， 這 就 是 保 持 函 數(shù) 依 賴 的 問 題 。 也 就 是 所有 分 解 出 的 模 式 所 滿 足 的 函 數(shù) 依 賴 的 全 體 應(yīng) 當(dāng) 等 價(jià) 于 原 模 式 的 函 數(shù)

52、 依賴 集 。 只 有 這 樣 才 能 確 保 整 個(gè) 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 中 數(shù) 據(jù) 的 語 義 完 整 性 不 受 破 壞 。 3.4 范 式 1.1NF、 2NF、 3NF、 BCNF的 定 義 ： 1NF： 第 一 范 式 即 關(guān) 系 模 式 中 的 屬 性 的 值 域 中 每 一 個(gè) 值 都 是 不 可 再 分 解 的 值 。 如果 某 個(gè) 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 模 式 都 是 第 一 范 式 的 ， 則 稱 該 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 模 式 是 屬 于 第 一 范式 的 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 模 式 。 2NF： 第 二 范 式 如 果 關(guān) 系 模 式 R為 第 一 范 式 ， 并 且 R中 每 一 個(gè) 非 主 屬 性

53、 完 全 函 數(shù) 依賴 于 R的 某 個(gè) 候 選 鍵 ， 則 稱 為 第 二 范 式 模 式 。 非 主 屬 性 、 完 全 函 數(shù) 依 賴 、 候 選 鍵 三 個(gè) 名 詞 的 含 義 。 候 選 鍵 就 是 指 可 以 唯 一 決 定 關(guān) 系 模 式 R中 某 元 組 值 且 不 含 有 多 余屬 性 的 屬 性 集 。 非 主 屬 性 也 就 是 非 鍵 屬 性 ， 指 關(guān) 系 模 式 R中 不 包 含 在 任 何 建 中 的屬 性 。 設(shè) 有 函 數(shù) 依 賴 W A， 若 存 在 X W， 有 X A成 立 ， 那 么 稱 W A是 局部 依 賴 ， 否 則 就 稱 W A是 完 全 函

54、 數(shù) 依 賴 。 在 分 析 是 否 為 第 2范 式 時(shí) ， 應(yīng) 首 先 確 定 候 選 鍵 ， 然 后 把 關(guān) 系 模 式 中 的非 主 屬 性 與 鍵 的 依 賴 關(guān) 系 進(jìn) 行 考 察 ， 是 否 都 為 完 全 函 數(shù) 依 賴 ， 如 是 ，則 此 關(guān) 系 模 式 為 2NF。 如 果 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 模 式 中 每 個(gè) 關(guān) 系 模 式 都 是 2NF的 ， 則 此 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 模 式 屬 于 2NF的 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 模 式 。 3NF： 第 三 范 式 如 果 關(guān) 系 模 式 R是 第 二 范 式 ， 且 每 個(gè) 非 主 屬 性 都 不 傳 遞 依 賴 于 R的候 選 鍵 ， 則 稱 R

55、為 第 三 范 式 的 模 式 。 這 里 首 先 要 了 解 傳 遞 依 賴 的 含 義 ： 在 關(guān) 系 模 式 中 ， 如 果 Y X，X A， 且 X不 決 定 Y和 A不 屬 于 X， 那 么 Y A是 傳 遞 依 賴 。 注 意 的 是 ， 這 里 要 求 非 主 屬 性 都 不 傳 遞 依 賴 于 候 選 鍵 。 BCNF： 這 個(gè) 范 式 和 第 三 范 式 有 聯(lián) 系 ， 它 是 3NF的 改 進(jìn) 形 式 。 若 關(guān) 系 模 式 R是 第 一 范 式 ， 且 每 個(gè) 屬 性 都 不 傳 遞 依 賴 于 R的 候 選 鍵 。 這 種 關(guān) 系 模 式就 是 BCNF模 式 。 縱

56、觀 四 種 范 式 ， 可 以 發(fā) 現(xiàn) 它 們 之 間 存 在 如 下 關(guān) 系 ： 5.分 解 成 BCNF模 式 集 的 算 法 對(duì) 于 任 一 關(guān) 系 模 式 ， 可 找 到 一 個(gè) 分 解 達(dá) 到 3NF， 且 具 有 無 損 聯(lián) 接和 保 持 函 數(shù) 依 賴 性 。 而 對(duì) 于 BCNF分 解 ， 則 可 以 保 證 無 損 聯(lián) 接 但 不 一 定能 保 證 保 持 函 數(shù) 依 賴 集 。 無 損 聯(lián) 接 分 解 成 BCNF模 式 集 的 算 法 ： (1)置 初 值 =R; (2)如 果 中 所 有 關(guān) 系 模 式 都 是 BCNF， 則 轉(zhuǎn) (4); (3)如 果 中 有 一 個(gè)

57、 關(guān) 系 模 式 S不 是 BCNF， 則 S中 必 能 找 到 一 個(gè) 函數(shù) 依 賴 集 X A有 X不 是 S的 鍵 ， 且 A不 屬 于 X， 設(shè) S1 =XA， S2 =S-A， 用分 解 S1 ,S2 代 替 S， 轉(zhuǎn) (2)； (4)分 解 結(jié) 束 。 輸 出 。 在 這 個(gè) 過 程 中 ， 重 點(diǎn) 在 于 (3)步 ， 判 斷 哪 個(gè) 關(guān) 系 不 是 BCNF， 并 找到 X和 A。 這 里 ， S的 判 斷 用 BCNF的 定 義 ， 而 X不 是 S的 鍵 則 依 靠 分 析 。 6.分 解 成 3NF模 式 集 算 法 ： (1)如 果 R中 的 某 些 屬 性 在 F的

58、所 有 依 賴 的 左 邊 和 右 邊 都 不 出 現(xiàn) ，那 么 這 些 屬 性 可 以 從 R中 分 出 去 ， 單 獨(dú) 構(gòu) 成 一 個(gè) 關(guān) 系 模 式 。 (2)如 果 F中 有 一 個(gè) 依 賴 X A有 XA R， 則 =R， 轉(zhuǎn) (4) (3)對(duì) 于 F中 每 一 個(gè) X A， 構(gòu) 成 一 個(gè) 關(guān) 系 模 式 XA， 如 果 F有 有 X A 1 ， X A 2 .X A n ,則 可 以 用 模 式 XA 1 A 2 .A n 代 替 n個(gè) 模式 XA 1 ,XA 2 .XA n ; (4)w分 解 結(jié) 束 ， 輸 入 。 這 個(gè) 過 程 的 重 點(diǎn) 是 這 一 句 “ 對(duì) 于 F中

59、 每 一 個(gè) X A， 構(gòu) 成 一 個(gè) 關(guān) 系 模 式 XA” ， 這 使 我 們 的 分 解 十 分 容 易 ， 然 后 依 據(jù) 合 并 律 (合 并 律 ： 如果 X Y和 X Z成 立 ， 那 么 X YZ成 立 )將 有 關(guān) 模 式 合 并 即 得 到 所 需 3NF模 式 。 7.模 式 設(shè) 計(jì) 方 法 的 原 則 關(guān) 系 模 式 R相 對(duì) 于 函 數(shù) 依 賴 集 F分 解 成 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 模 式 =R 1 ,R 2 .R k ， 一 般 具 有 下 面 四 項(xiàng) 特 性 ： 中 每 個(gè) 關(guān) 系 模 式 R i上 應(yīng) 具 有 某 種 范 式 性 質(zhì) (3NF或 BCNF) 無 損 聯(lián)

60、接 性 。 保 持 函 數(shù) 依 賴 集 。 最 小 性 ， 即 中 模 式 個(gè) 數(shù) 應(yīng) 最 少 且 模 式 中 屬 性 總 數(shù) 應(yīng) 最 少 。 一 個(gè) 好 的 模 式 設(shè) 計(jì) 方 法 應(yīng) 符 合 下 列 三 條 原 則 ： 表 達(dá) 性 分 離 性 最 小 冗 余 性 8.多 值 依 賴 與 第 四 范 式 （ 4NF） 例 : 學(xué) 校 中 某 一 門 課 程 由 多 個(gè) 教 師 講 授 ， 他 們 使 用 相 同 的 一 套 參 考書 。 關(guān) 系 模 式 Teaching(C, T, B) 課 程 C、 教 師 T 和 參 考 書 B 課 程 C 教 員 T 參 考 書 B 物 理 數(shù) 學(xué) 計(jì)

61、 算 數(shù) 學(xué) 李 勇王 軍 李 勇張 平 張 平周 峰 普 通 物 理 學(xué)光 學(xué) 原 理 物 理 習(xí) 題 集 數(shù) 學(xué) 分 析微 分 方 程高 等 代 數(shù) 數(shù) 學(xué) 分 析 表 5.1 普 通 物 理 學(xué)光 學(xué) 原 理物 理 習(xí) 題 集普 通 物 理 學(xué)光 學(xué) 原 理物 理 習(xí) 題 集數(shù) 學(xué) 分 析微 分 方 程高 等 代 數(shù)數(shù) 學(xué) 分 析微 分 方 程高 等 代 數(shù)李 勇李 勇李 勇王 軍王 軍王 軍李 勇李 勇李 勇張 平張 平張 平 物 理物 理物 理物 理物 理物 理數(shù) 學(xué)數(shù) 學(xué)數(shù) 學(xué)數(shù) 學(xué)數(shù) 學(xué)數(shù) 學(xué) 參 考 書 B教 員 T課 程 C 用 二 維 表 表 示 Teaching 多 值

62、依 賴 與 第 四 范 式 Teaching BCNF: Teach具 有 唯 一 候 選 碼 (C， T， B)， 即 全 碼 Teaching模 式 中 存 在 的 問 題 (1)數(shù) 據(jù) 冗 余 度 大 ： 有 多 少 名 任 課 教 師 ， 參 考 書 就 要 存 儲(chǔ) 多 少 次 。 (2)插 入 操 作 復(fù) 雜 ： 當(dāng) 某 一 課 程 增 加 一 名 任 課 教 師 時(shí) ， 該 課 程 有多 少 本 參 照 書 ， 就 必 須 插 入 多 少 個(gè) 元 組 。 例 如 物 理 課 增 加 一 名 教 師 劉 關(guān) ， 需 要 插 入 兩 個(gè) 元 組 ： （ 物 理 ， 劉 關(guān) ， 普 通

63、物 理 學(xué) ） （ 物 理 ， 劉 關(guān) ， 光 學(xué) 原 理 ） (3) 刪 除 操 作 復(fù) 雜 ： 某 一 門 課 要 去 掉 一 本 參 考 書 ， 該 課 程 有 多 少名 教 師 ， 就 必 須 刪 除 多 少 個(gè) 元 組 。 (4) 修 改 操 作 復(fù) 雜 ： 某 一 門 課 要 修 改 一 本 參 考 書 ， 該 課 程 有 多 少名 教 師 ， 就 必 須 修 改 多 少 個(gè) 元 組 。 產(chǎn) 生 原 因 存 在 多 值 依 賴 。 1)多 值 依 賴 設(shè) R(U)是 一 個(gè) 屬 性 集 U上 的 一 個(gè) 關(guān) 系 模 式 ， X、 Y和 Z是 U的 子集 ， 并 且 Z U X Y，

64、 多 值 依 賴 X Y成 立 當(dāng) 且 僅 當(dāng) 對(duì) R的 任 一 關(guān)系 r， r在 （ X， Z） 上 的 每 個(gè) 值 對(duì) 應(yīng) 一 組 Y的 值 ， 這 組 值 僅 僅 決 定 于 X值 而 與 Z值 無 關(guān) 。 例 Teaching（ C, T, B） 對(duì) 于 C的 每 一 個(gè) 值 ， T有 一 組 值 與 之 對(duì) 應(yīng) ， 而 不 論 B取 何 值 。 2)第 四 范 式 （ 4NF） 關(guān) 系 模 式 R 1NF， 如 果 對(duì) 于 R的 每 個(gè) 非 平 凡 多 值 依 賴X Y（ Y X） ， X都 含 有 候 選 碼 ， 則 R 4NF。 如 果 R 4NF， 則 R BCNF 不 允 許

65、 有 非 平 凡 且 非 函 數(shù) 依 賴 的 多 值 依 賴 允 許 的 是 函 數(shù) 依 賴 （ 是 非 平 凡 多 值 依 賴 ） 本 章 結(jié) 束 第 四 章 關(guān) 系 運(yùn) 算 學(xué) 習(xí) 目 的 與 要 求 ： 本 章 總 的 要 求 是 ： 深 刻 理 解 關(guān) 系 模 型 的 運(yùn) 算 理 論 ， 了 解 查 詢 優(yōu) 化的 意 義 和 啟 發(fā) 式 優(yōu) 化 算 法 。 本 章 的 重 點(diǎn) 是 關(guān) 系 代 數(shù) 運(yùn) 算 ， 應(yīng) 熟 練 掌 握 。 關(guān) 系 演 算 是 本 章 的 難點(diǎn) 。 考 核 知 識(shí) 點(diǎn) 和 考 核 要 求 4.1關(guān) 系 代 數(shù) 4.1.1關(guān) 系 代 數(shù) 的 五 個(gè) 基 本 操 作

66、 （ 并 、 差 、 笛 卡 兒 積 、 投 影 、 選 擇 ） (綜 合 運(yùn) 用 ) 4.1.2關(guān) 系 代 數(shù) 的 四 個(gè) 組 合 操 作 (交 、 連 接 、 自 然 連 接 、 除 法 ) （ 綜 合 運(yùn) 用 ） 4.1.3關(guān) 系 代 數(shù) 表 達(dá) 式 的 應(yīng) 用 （ 綜 合 運(yùn) 用 ） 4.1.4關(guān) 系 代 數(shù) 的 兩 個(gè) 擴(kuò) 充 操 作 （ 外 連 接 、 外 部 并 ） （ 領(lǐng) 會(huì) ） 4.2關(guān) 系 演 算 4.2.1元 組 關(guān) 系 演 算 的 定 義 及 表 達(dá) 式 的 含 義 (簡(jiǎn) 單 應(yīng) 用 ) 4.2.2域 關(guān) 系 演 算 的 定 義 及 表 達(dá) 式 的 含 義 (領(lǐng) 會(huì) ) 4.2.3關(guān) 系 運(yùn) 算 的 安 全 約 束 和 等 價(jià) 性 (領(lǐng) 會(huì) ) 4.3關(guān) 系 代 數(shù) 表 達(dá) 式 的 優(yōu) 化 (領(lǐng) 會(huì) ) 關(guān) 系 模 型 有 三 個(gè) 重 要 組 成 部 分 ： ） 數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu) ） 數(shù) 據(jù) 操 縱 ） 數(shù) 據(jù) 完 整 性 規(guī) 則關(guān) 系 查 詢 語 言 根 據(jù) 其 理 論 基 礎(chǔ) 的 不 同 分 成 兩 類 ： ） 關(guān) 系 代 數(shù) 語 言 ） 關(guān) 系 演 算 語