第1章-数据库的基本概念 ppt

《数据库开发技术》

软件技术教研室 ***

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将此幻灯片插入到演示文稿中

将此模板作为演示文稿（.ppt 文件）保存到计算机上。

打开将包含该图像幻灯片的演示文稿。

在“幻灯片”选项卡上，将插入点置于将位于该图像幻灯片之前的幻灯片之后。（确保不要选择幻灯片。插入点应位于幻灯片之间。）

在“插入”菜单上，单击“幻灯片（从文件）”。

在“幻灯片搜索器”对话框中，单击“搜索演示文稿”选项卡。

单击“浏览”，找到并选择包含该图像幻灯片的演示文稿，然后单击“打开”。

在“幻灯片（从文件）”对话框中，选择该图像幻灯片。

选中“保留源格式”复选框。如果不选中此复选框，复制的幻灯片将继承在演示文稿中位于它之前的幻灯片的设计。

单击“插入”。

单击“关闭”。

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1 . 1 数据库基本概念

1 . 2 数据库设计

1 . 3 数据库应用系统

1 . 4 SQL Server 2005环境

1.1.1 数据库与数据库管理系统

1．数据库

数据库（DB）是存放数据的仓库，只不过这些数据存在一定的关联，并按一定的格式存放在计算机上。从广义上讲，数据不仅包含数字，还包括了文本、图像、音频、视频等。

2．数据库管理系统

数据库管理系统（DBMS）是管理数据库的系统，它按一定的数据模型组织数据。DBMS应提供如下功能：

(1) 数据定义功能：定义数据库中的数据对象；

(2) 数据操纵功能：对数据库表进行基本操作，如：插入、删除、修改、查询等；

(3) 数据的完整性检查功能：保证用户输入的数据应满足相应的约束条件；

(4) 数据库的安全保护功能：保证只有赋予权限的用户才能访问数据库中的数据；

(5) 数据库的并发控制功能：多个应用程序可在同一时刻并发地访问数据库的数据；

(6) 数据库系统的故障恢复功能：数据库运行出现故障时恢复数据库，保证数据库可靠运行；

(7) 在网络环境下访问数据库的功能；

(8) 方便、有效地存取数据库信息的接口和工具，编程人员通过程序开发工具与数据库的接口编写数据库应用程序，数据库管理员（DBA，DataBase Administrator）通过提供的工具对数据库进行管理。

数据、数据库、数据库管理系统与操作数据库的应用程序，加上支撑它们的硬件平台、软件平台和与数据库有关的人员一起构成了一个完整的数据库系统。图1.1描述了数据库系统的构成。

1．层次模型

层次模型是最早用于商品数据库管理系统的数据模型，它以树状层次结构组织数据。树形结构的每个节点表示一个记录类型，记录之间的联系是一对多的联系。位于树形结构顶部的节点称为根节点，层次模型有且仅有一个根节点。根节点以外的其他节点有且仅有一个父节点。图1.2所示为某学校按层次模型组织的数据示例。

2．网状模型

网状模型可以看作是层次模型的一种扩展。它采用网状结构组织数据，每个节点表示一个记录类型，记录之间的联系是一对多的联系。一个节点可以有一个或多个父节点和子节点，这样，数据库中的所有数据节点就构成了一个复杂的网络。图1.3所示为按网状模型组织的数据示例。

3．关系模型

关系模型是由一组关系组成的，关系之间通过公共属性产生联系。每个关系的数据结构是一个规范化的二维表，所以一个关系数据库就是由若干个表组成的。图1.4所示为按关系模型组织的数据示例。

关系数据库的标准语言是SQL（Structured Query Language，结构化查询语言）。SQL语言是用于关系数据库查询的结构化语言，最早由Boyce和Chambedin于1974年提出，称为SEQUEL语言。1976年，IBM公司的San Jose研究所在研制关系数据库管理系统System R时修改为SEQUEL2，即目前的SQL语言。

SQL语言的功能包括数据查询、数据操纵、数据定义和数据控制等部分。

1.2.1 概念结构设计

实体集“学生”和实体集“课程”之间存在“选课”的关系，通常把这类关系称为“联系”，将实体集及实体集联系的图称为E-R模型。E-R模型的表示方法为：

(1) 实体集采用矩形框表示，框内为实体名；

(2) 实体的属性采用椭圆框表示，框内为属性名，并用无向边与其相应实体集连接；

(3) 实体间的联系采用菱形框表示，联系以适当的含义命名，名字写在菱形框中，用无向边将参加联系的实体矩形框分别与菱形框相连，并在连线上标明联系的类型，即1—1、1—n或m—n；

(4) 如果一个联系有属性，则这些属性也应采用无向边与该联系相连接起来。

1．一对一的联系（1 : 1）

A中的一个实体至多与B中的一个实体相联系，B中的一个实体也至多与A中的一个实体相联系。例如：“班级”与“正班长”这两个实体集之间的联系是一对一的联系，因为一个班只有一个正班长，反过来，一个正班长只属于一个班。“班级”与“正班长”两个实体集的E-R模型如图1.5所示。

2．一对多的联系（1 : n）

A中的一个实体可以与B中的多个实体相联系，而B中的一个实体至多与A中的一个实体相联系。例如：“班级”与“学生”这两个实体集之间的联系是一对多的联系，因为，一个班可有若干学生，反过来，一个学生只能属于一个班。“班级”与“学生”两个实体集的E-R模型如图1.6所示。

3．多对多的联系（m : n）

A中的一个实体可以与B中的多个实体相联系，而B中的一个实体也可与A中的多个实体相联系。例如：“学生”与“课程”这两个实体集之间的联系是多对多的联系，因为，一个学生可选多门课程，反过来，一门课程可被多个学生选修，每个学生选修了一门课后都有一个成绩。则“学生”与“课程”两个实体集的E-R模型如图1.7所示。

1．（1 : 1）联系的E-R图到关系模式的转换

对于（1 : 1）的联系既可单独对应一个关系模式，也可以不单独对应一个关系模式。

(1) 联系单独对应一个关系模式，则由联系属性、参与联系的各实体集的主码属性构成关系模式，其主码可选参与联系的实体集的任一方的主码。

(2) 联系不单独对应一个关系模式，联系的属性及一方的主码加入另一方实体集对应的关系模式中。

2．（1 : n）联系的E-R图到关系模式的转换

对于（1 : n）的联系既可单独对应一个关系模式，也可以不单独对应一个关系模式。

(1) 联系单独对应一个关系模式，则由联系的属性、参与联系的各实体集的主码属性构成关系模式，n端的主码作为该关系模式的主码。

(2) 联系不单独对应一个关系模式，则将联系的属性及1端的主码加入n端实体集对应的关系模式中，主码仍为n端的主码。

3．（m : n）联系的E-R图到关系模式的转换

对于（m : n）的联系，单独对应一个关系模式，该关系模式包括联系的属性、参与联系的各实体集的主码属性，该关系模式的主码由各实体集的主码属性共同组成。

关系模式CJB的主码是由“学号”和“课程号”两个属性组合构成的，一个关系模式只能有一个主码。

数据库的物理结构设计通常分为2步：

(1) 确定数据库的物理结构，在关系数据库中主要指存取方法和存储结构；

(2) 对物理结构进行评价，评价的重点是时间和空间效率。

1.3.1 数据库的连接方式

1．ODBC数据库接口

ODBC本质上是一组数据库访问API（应用程序编程接口），是由一组函数调用组成，其核心是SQL语句，结构如图1.8所示。

2．OLE DB数据库接口

OLE DB标准的核心内容就是提供一种相同的访问接口，使得数据的使用者（应用程序）可以使用同样的方法访问各种数据，而不用考虑数据的具体存储地点、格式或类型，其结构图如图1.9所示。

3．ADO数据库接口

图1.10展示了应用程序通过ADO访问SQL Server数据库接口。从图中可以看出，使用ADO访问SQL Server数据库有两种途径：一种是通过ODBC驱动程序，另一种是通过SQL Server专用的OLE DB Provider，后者的访问效率较高。

4．ADO.NET数据库接口

ASP.NET使用ADO.NET数据模型。该模型从ADO发展而来，它不是对ADO的改进，而是采用一种全新的技术，主要表现在以下几个方面：

(1) ADO.NET不是采用ActiveX技术，而是与.NET框架紧密结合的产物。

(2) ADO.NET包含对XML标准的完全支持，这对于跨平台交换数据具有重要的意义。

(3) ADO.NET既能在与数据源连接的环境下工作，又能在断开与数据源连接的条件下工作。特别是后者，非常适合于网络应用的需要。

ADO.NET通过很多方式封装和隐藏了很多数据库访问的细节。可以完全不知道对象在与ADO.NET对象交互，也不用担心数据移动到另外一个数据库或者从另一个数据库获得数据的细节问题。图1.11显示了ADO.NET架构总览。

5．JDBC数据库接口

使用JDBC接口对数据库操作有如下优点：

(1) JDBC API与ODBC十分相似，有利于用户理解。

(2) 使编程人员从复杂的驱动器调用命令和函数中解脱出来，而致力于应用程序功能的实现。

(3) JDBC支持不同的关系数据库，增强了程序的可移植性。

6．数据库连接池技术

对于网络环境下的数据库应用，由于用户众多，使用传统的JDBC方式进行数据库连接，系统资源开销过大成为制约大型企业级应用效率的瓶颈。采用数据库连接池技术对数据库连接进行管理，可以大大提高系统的效率和稳定性。

对于一般的数据库应用系统，除了数据库管理系统外，需要设计适合普通人员操作数据库的界面。目前，流行的开发数据库界面的工具主要包括Visual Basic、Visual C++、Visual FoxPro、Delphi、PowerBuilder等。数据库应用程序与数据库、数据库管理系统之间的关系如图1.12所示。

在网络方式下，数据库管理系统在网络上的一台主机上运行，应用程序可以在网络上的多台主机上运行，即一对多的方式。例如，用Visual Basic开发的客户/服务器（C/S）模式的学生成绩管理系统学生信息输入界面如图1.13所示。

基于Web的数据库应用采用三层客户/服务器模式，也称B/S结构。其中，第一层为浏览器，第二层为Web服务器，第三层为数据库服务器。如图1.14所示。

例如，用ASP.NET开发的三层客户/服务器（B/S）模式的学生成绩管理系统学生信息更新页面如图1.15所示。

1.4.1 SQL Server 2005的安装

插入Windows XP安装光盘→打开“控制面板”→双击“添加/删除程序”→在添加或删除程序窗口左边单击“添加/删除Windows组件”→在Windows组建向导界面中的“Internet信息服务（IIS）”前面打勾，单击“下一步”按钮→安装成功。IIS安装完成后就可以进行SQL Server 2005的安装了。

SQL Server 2005设计了5个不同的版本：企业版、标准版、开发版、工作组版和精简版，每个版本对操作系统的要求不尽相同，用户可以根据不同的需求选择合适的版本进行安装。其中，企业版只能运行在Windows Server系列的操作系统之上。

SQL Server 2005服务器组件可由SQL Server配置管理器启动、停止和暂停。这些组件在Windows NT、Windows 2000、Windows 2003上作为服务运行。

(1) Database Engine。数据库引擎是SQL Server 2005用于存储、处理和保护数据的核心服务。

(2) Reporting Services。SQL Server Reporting Services（SQL Server报表服务，简称SSRS）是基于服务器的报表平台。

(3) Analysis Services。SQL Server Analysis Services（SQL Server分析服务，简称SSAS）为商业智能应用程序提供联机分析处理（OLAP）和数据挖掘功能。

(4) Integration Services。SQL Server Integration Services（SQL Server集成服务，简称SSIS）主要用于清理、聚合、合并、复制数据的转换以及管理SSIS包。

(5) Notification Services。SQL Server Notification Services（SQL Server通知服务，简称SSNS）是用于开发和部署那些生成并发送通知的应用程序的环境。

1．SQL Server 2005管理工具

安装Microsoft SQL Server 2005后，可在“开始”菜单中查看安装了哪些工具。另外，还可以使用这些图形化工具和命令实用工具进一步配置 SQL Server。表1.1列举了用来管理SQL Server 2005 实例的工具。

单击“开始”→“所有程序”→“Microsoft SQL Server 2005”→“配置工具”→“SQL Server Configuration Manager”，在弹出窗口的左边菜单栏中选择“SQL Server 2005服务”即可在出现的服务列表中对各个服务进行操作，如图1.26所示。

使用SQL Server配置管理器可以完成下列服务任务：

(1) 启动、停止和暂停服务，双击图1.26服务列表中的某个服务即可进行操作。

(2) 将服务配置为自动启动或手动启动，禁用服务或者更改其他服务设置。

(3) 更改SQL Server服务所使用的账户的密码。

(4) 查看服务的属性。

(5) 启用或禁用SQL Server网络协议。

(6) 配置SQL Server网络协议。

2．SQL Server Management Studio环境

SQL Server Management Studio是一个集成的统一的管理工具组，包括一些新的功能，以开发、配置SQL Server数据库，发现并解决其中的故障。