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　　第4章 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

　　4.1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念

　　(1)數(shù)據(jù)(Data)：描述事物的符號(hào)記錄。

　　(2)數(shù)據(jù)庫(kù)(DataBase)：長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。

　　(3)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的概念

　　數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DataBase Management System，DBMS)是數(shù)據(jù)庫(kù)的機(jī)構(gòu)，它是一種系統(tǒng)軟件，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)維護(hù)、數(shù)據(jù)控制及保護(hù)和數(shù)據(jù)服務(wù)等。為完成以上6個(gè)功能，DBMS提供了相應(yīng)的數(shù)據(jù)語(yǔ)言;數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言(負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的模式定義與數(shù)據(jù)的物理存取構(gòu)

　　建);數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言(負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的操縱);數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言(負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)完整性、安全性的定義)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心，它位于用戶(hù)和操作系統(tǒng)之間，從軟件分類(lèi)的角度來(lái)說(shuō)，屬于系統(tǒng)軟件。

　　(4)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了3個(gè)階段。

　　人工管理階段→文件系統(tǒng)階段→數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段

　　(5)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)：集成性、高共享性、低冗余性、數(shù)據(jù)獨(dú)立性、數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與控制等。

　　(6)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的內(nèi)部機(jī)構(gòu)體系：三級(jí)模式(概念模式、內(nèi)模式、外模式)和二級(jí)映射(外模式/概念模式的映射、概念模式/內(nèi)模式的映射)構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)內(nèi)部的抽象結(jié)構(gòu)體系。

　　4.2數(shù)據(jù)模型

　　數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)特征的抽象，從抽象層次上描述了系統(tǒng)的靜態(tài)特征、動(dòng)態(tài)行為和約束條件，描述的內(nèi)容有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)約束。有3個(gè)層次：概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型和物理數(shù)據(jù)模型。

　　(1)E—R模型：提供了表示實(shí)體、屬性和聯(lián)系的方法。實(shí)體間聯(lián)系有“一對(duì)一”、“一對(duì)多”和“多對(duì)多”。

　　(2)E-R模型用E-R圖來(lái)表示。

　　(2)層次模型：利用樹(shù)形結(jié)構(gòu)表示實(shí)體及其之問(wèn)聯(lián)系。其中節(jié)點(diǎn)是實(shí)體，樹(shù)枝是聯(lián)系，從上到下是一對(duì)多關(guān)系。

　　(3)網(wǎng)狀模型：用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示實(shí)體及其之間聯(lián)系。是層次模型的擴(kuò)展。網(wǎng)絡(luò)模型以記錄型為節(jié)點(diǎn)，反映現(xiàn)實(shí)中較為復(fù)雜的事物聯(lián)系。

　　(4)關(guān)系模型：采用二維表(由表框架和表的元組組成)來(lái)表示，可進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢(xún)、增加、刪除及修改操作。關(guān)系模型允許定義“實(shí)體完整性”、“參照完整性”和“用戶(hù)定義的完整性”三種約束。

　　•鍵(碼)：二維表中唯一能標(biāo)識(shí)元組的最小屬性集。

　　•候選鍵(候選碼)：二維表中可能有的多個(gè)鍵。

　　•主鍵：被選取的一個(gè)使用的鍵。

　　4.3關(guān)系代數(shù)

　　(1)關(guān)系代數(shù)的基本運(yùn)算：投影、選擇、笛卡爾積。

　　(2)關(guān)系代數(shù)的擴(kuò)充運(yùn)算：交、連接與自然連接、除。

　　4.4數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與管理

　　1.數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)概述

　　•基本思想：過(guò)程迭代和逐步求精。

　　•方法：面向數(shù)據(jù)的方法和面向過(guò)程的方法。

　　•設(shè)計(jì)過(guò)程：需求分析→概念設(shè)計(jì)→邏輯設(shè)計(jì)→物理設(shè)計(jì)→編碼→測(cè)試→運(yùn)行→進(jìn)→步修改。

　　2.數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的需求分析

　　需求收集和分析是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的第一階段，常用結(jié)構(gòu)化分析方法(自頂向下、逐層分解)和面向?qū)ο蟮姆椒ǎ饕ぷ饔欣L制數(shù)據(jù)流程圖、數(shù)據(jù)分析、功能分析、確定功能處理模塊和數(shù)據(jù)間關(guān)系。

　　數(shù)據(jù)字典：包括數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理過(guò)程，是對(duì)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的詳盡描述。

　　3.數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)

　　(1)數(shù)據(jù)庫(kù)的概念設(shè)計(jì)：分析數(shù)據(jù)問(wèn)內(nèi)在的語(yǔ)義關(guān)聯(lián)，以建立數(shù)據(jù)的抽象模型。

　　(2)數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)：從E-R圖向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換，邏輯模式規(guī)范化，關(guān)系視圖設(shè)計(jì)可以根據(jù)用戶(hù)需求隨時(shí)創(chuàng)建。實(shí)體轉(zhuǎn)換為元組，屬性轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性，聯(lián)系轉(zhuǎn)換為關(guān)系。

　　(3)數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)：是數(shù)據(jù)在物理設(shè)備上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方法，目的是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)作出調(diào)整并選擇合理的存取路徑，以提高速度和存儲(chǔ)空間。

　　4.數(shù)據(jù)庫(kù)管理

　　數(shù)據(jù)庫(kù)管理包括數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)整、數(shù)據(jù)庫(kù)的重組、數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性與完整性控制、數(shù)據(jù)庫(kù)故障恢復(fù)和數(shù)據(jù)庫(kù)的監(jiān)控。

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