内 容 简 介 本教程全面讲述了Microsoft Access 2010 关系型数据库管理系统的基本原理和技术 全书共分为 12 章 深入介绍了数据库系统理论 Access 2010 基础 Access 2010 中数据库的创建与使用 Access数据库 中表及表中记录的操作 常用查询的创建与使用

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1 高等学校计算机应用规划教材 Access 数据库应用 基础教程 ( 第四版 ) 芦扬 编著 北 京

2 内 容 简 介 本教程全面讲述了Microsoft Access 2010 关系型数据库管理系统的基本原理和技术 全书共分为 12 章 深入介绍了数据库系统理论 Access 2010 基础 Access 2010 中数据库的创建与使用 Access数据库 中表及表中记录的操作 常用查询的创建与使用 SQL语言的使用 窗体的创建与使用 报表的创建与使 用 宏的创建与使用 模块和VBA等内容 最后还通过一个人力资源系统的开发实例 巩固了前面章节 所学内容 本教程内容丰富 结构合理 思路清晰 语言简练流畅 示例翔实 它主要面向数据库初学者 适 合作为各种数据库培训班的培训教材 高等院校的数据库教材 还可作为 Access 应用开发人员的参考资料 本书的电子教案 习题答案和实例源文件可以到 网站下载 本书封面贴有清华大学出版社防伪标签 无标签者不得销售 版权所有 侵权必究 侵权举报电话 图书在版编目(CIP)数据 Access 数据库应用基础教程 / 芦扬 编著. 4 版. 北京 清华大学出版社 2014 (高等学校计算机应用规划教材) ISBN Ⅰ. ①A Ⅱ. ①芦 Ⅲ. ①关系数据库系统 高等学校 教材 Ⅳ. ①TP 中国版本图书馆 CIP 数据核字(2014)第 号 责任编辑 胡辰浩 袁建华 装帧设计 孔祥峰 责任校对 成凤进 责任印制 出版发行 清华大学出版社 网 址 地 址 北京清华大学学研大厦 A 座 邮 编 社 总 机 邮 购 投稿与读者服务 , c-service@tup.tsinghua.edu.cn 质 量 反 馈 , zhiliang@tup.tsinghua.edu.cn 课 件 下 载 印 刷 者 装 订 者 经 销 全国新华书店 开 本 185mm 260mm 印 张 21 字 数 525 千字 版 次 2005 年 11 月第 1 版 2014 年 6 月第 4 版 印 次 2014 年 6 月第 1 次印刷 印 数 定 价 元 产品编号

3 前 言 信息技术的飞速发展大大推动了社会的进步, 已经逐渐改变了人类的生活 工作 学习等 数据库技术和网络技术是信息技术中最重要的两大支柱 自从 20 世纪 70 年代以来, 数据库技术的发展使得信息技术的应用从传统的计算方式转变到了现代化的数据管理方式 在当前热门的信息系统开发领域, 如管理信息系统 (Management Information System, 简称 MIS) 企业资源计划 (Enterprise Resource Planning, 简称 ERP) 供应链管理系统 (Supply Chain Management System, 简称 SCMS) 客户关系管理系统 (Customer Relationship Management System, 简称 CRMS) 等, 都可以看到数据库技术应用的影子 Microsoft Access 2010 是 Office 2010 软件的重要组件之一, 它是一款重要的关系型数据库产品, 其除了具备强大的数据处理 分析和查询能力外, 还可以用来开发软件 对于一般的中小型企业, 大多采用 Access 来管理数据 Access 为用户提供了完整的数据库解决方案, 可以帮助各种用户建立自己的商务体系, 增强用户对外界变化的敏捷反应能力, 以提高用户的竞争能力 作为一个关系型数据库管理系统产品,Access 起步较晚 但是, 由于 Access 产品不断地采纳新技术来满足用户不断增长和变化的需要, 该产品的功能越来越强大 用户使用起来越来越方便 系统的可靠性也越来越高, 从而使该产品的应用越来越广泛 为了让更多的用户了解并使用这项功能强大 操作简单, 在工作中可经常使用的 Office 组件, 我们特地编写了这本教程 本教程从数据库系统的基本概念出发, 由浅入深地详细讲述了 Access 2010 基本环境, Access 2010 中数据库的创建与使用,Access 数据库中表及表中记录的操作, 常用查询的创建与使用,SQL 语言的使用, 窗体的创建与使用, 报表的创建与使用, 宏的创建与使用, 模块和 VBA 等内容, 最后还综合前面所学内容, 通过一个人力资源系统实例的开发, 巩固了前面章节所学内容 在讲述 Access 的各种技术时, 书中运用了丰富的实例, 注重培养读者解决实际问题的能力并快速掌握 Access 的基本操作技术 本教程内容丰富 结构合理 思路清晰 语言简练流畅 示例翔实 每一章的引言概述了本章的内容和学习目标 在每一章的正文中, 结合所讲述的关键技术和难点, 穿插了大量极富实用价值的示例 每一章末尾都安排了有针对性的思考和练习, 思考题有助于读者巩固所学的基本概念, 练习题有助于培养读者的实际动手能力 增强对基本概念的理解和实际应用能力 本书主要面向数据库初学者, 适合作为各种数据库培训班的培训教材 高等院校的数据库教材及各种数据库应用程序开发人员的参考书

4 II Access 数据库应用基础教程 ( 第四版 ) 除封面署名的作者外, 参加本书编写的人员还有吴帅帅 王光伟 王泉 薛琛 江麦华 吴琰 羊慧君 王然 张立辉 朱琦 李小潘 黄娇娇 张莉霞 周龙 孙琳 刘煜 赵敏 齐国举等人 由于作者水平有限, 本书难免有不足之处, 欢迎广大读者批评指正 我们的信箱是 huchenhao@263.net, 电话是 作者 2014 年 2 月

5 目 录 第 1 章数据库系统概论 数据库相关的概念 数据与数据处理 数据库 数据库技术的发展 数据库系统 数据库管理系统 (DBMS) 数据库应用系统 (DBAS) 数据库系统的体系结构 内部体系结构 外部体系结构 数据模型 概念模型 E-R 方法 逻辑数据模型 关系数据库 关系模型中的基本术语 关系数据库中表之间的关系 关系模型的完整性约束 关系代数 传统的集合运算 专门的关系运算 规范化理论 非规范化的关系 第一范式 1NF 第二范式 2NF 第三范式 3NF 数据库语言 数据定义语言 DDL 数据操纵语言 DML 数据库设计 数据库设计的目标 数据库设计的特点 数据库设计的方法 数据库设计的步骤 本章小结 思考和练习 思考题 练习题 第 2 章 Access 2010 基础 初识 Access Access 简介 启动 Access 关闭 Access Access 2010 的工作界面 起始页 标题栏 功能区 导航窗格 状态栏 Access 2010 的功能区 显示或隐藏功能区 常规命令选项卡 上下文命令选项卡 自定义功能区 Access 2010 数据库对象 表 查询 窗体 报表 宏... 42

6 IV Access 数据库应用基础教程 ( 第四版 ) 模块 本章小结 思考和练习 思考题 练习题 第 3 章数据库的创建与使用 Access 数据库概述 Access 数据库结构 Access 数据库文件 创建数据库 创建空白数据库 使用模板创建数据库 转换数据库 操作数据库和数据库对象 打开 保存 关闭数据库 数据库对象的组织 操作数据库对象 本章小结 思考和练习 思考题 练习题 第 4 章表 数据表的相关知识 数据表相关概念 表之间的关系 表的结构 数据类型 字段属性 创建 Access 数据表 使用数据表视图创建表 使用设计视图创建表 使用模板创建表 通过导入或链接创建表 创建查阅字段列 表的相关操作与修改 打开和关闭表 复制表 重命名表 删除表 修改表结构 设置表的主键 表之间的关系 建立表间的关系 关系选项 编辑表间关系 删除表间关系 本章小结 思考和练习 思考题 练习题 第 5 章表中数据记录的操作 数据的增删改查 增加记录 输入数据 修改记录 查找与替换 复制数据 删除记录 改变数据记录的显示方式 隐藏 / 显示字段 调整行高与列宽 冻结 / 解冻列 改变列的显示顺序 设置数据表格式 设置网格格式 设置字体格式 数据排序与筛选 排序规则 数据排序 数据筛选 对数据表中的行汇总统计... 98

7 目录 V 添加汇总行 隐藏汇总行 导出数据表 导出到文本文件 导出到 Excel 工作表 导出到 XML 文件 本章小结 思考和练习 思考题 练习题 第 6 章查询 查询概述 查询与表的区别 查询的类型 SQL 语言简介 SQL 概述 使用 SELECT 语句 高级查询语句 单表查询 创建简单单表查询 设置查询条件 设置查询字段 在单表中应用总计查询 联接查询 创建简单联接查询 设置联接属性创建查询 嵌套查询 使用查询向导创建查询 设置参数式查询 本章小结 思考和练习 思考题 练习题 第 7 章操作查询和 SQL 查询 操作查询 更新查询 生成表查询 追加查询 删除查询 SQL 查询 SQL 视图 SELECT 查询 INSERT 语句 UPDATE 语句 DELETE 语句 SELECT INTO 语句 SQL 特定查询 联合查询 传递查询 数据定义查询 本章小结 思考与练习 思考题 练习题 第 8 章窗体 窗体概述 窗体的功能 窗体的类型 窗体的视图 窗体的节 创建窗体 快速创建窗体 创建数据透视图窗体 使用窗体向导创建窗体 创建 空白 窗体 设计窗体 使用控件 编辑控件 窗体和控件的属性 创建主 / 子窗体 利用向导创建主 / 子窗体

8 VI Access 数据库应用基础教程 ( 第四版 ) 利用子窗体控件创建主 / 子窗体 通过鼠标拖动创建主 / 子窗体 记录筛选与编辑 按选定内容筛选 按窗体筛选 高级筛选 / 排序 查看 添加 删除记录 本章小结 思考和练习 思考题 练习题 第 9 章报表 区分报表和窗体 报表的结构和类型 报表的结构 报表的 3 种类型 快速创建报表的方法 一键生成报表 利用向导工具创建报表 自定义设计报表 在布局视图中设计报表 在设计视图中自定义报表 创建标签报表 创建子报表 编辑报表外观效果 设置报表的外观 使用控件对象 报表的页面设置和打印预览 设置报表页面格式 预览报表效果 打印报表结果 报表数据中的分组操作 快速创建分组 通过报表向导创建带分组的报表 给每个组启用一个新页码 在报表中筛选或排序指定数据 通过筛选器筛选 自定义条件筛选 对报表数据进行排序 对报表中的分组数据进行排序 在报表中进行数据计算 创建计算控件 计算报表中字段的值 汇总报表数据 本章小结 思考和练习 思考题 练习题 第 10 章宏 初识宏 宏的概念 事件的概念 宏的类型 宏生成器介绍 宏设计视图与宏的功能 宏和宏组 条件宏 宏的创建与设计 创建与设计 UI 宏 创建与设计独立宏 创建与设计嵌入式宏 创建与设计数据宏 宏的运行与调试 运行宏

9 目录 VII 调试宏 宏操作 添加操作 移动操作 删除操作 复制和粘贴宏操作 宏的应用举例 为各按钮指定独立宏 创建登录界面并验证 宏的安全设置 解除阻止的内容 信任中心设置 本章小结 思考和练习 思考题 练习题 第 11 章模块与 VBA 模块与 VBA 编程环境 什么是 VBA 模块的概念与分类 VBA 编程环境 创建与运行模块 VBA 程序设计基础 常量 变量和数组 数据类型 运算符和表达式 VBA 常用语句 面向对象程序设计概述 VBA 流程控制语句 顺序语句 选择结构 循环结构 跳转语句 过程和函数 过程 函数 调用过程和函数 变量的作用域 常用函数 程序调试 VBA 编程实例 开发用户登录程序 录入考试分数 VBA 代码的保护 设置密码保护 Visual Basic 代码 生成 MDE 文件 本章小结 思考和练习 思考题 练习题 第 12 章人力资源管理系统 项目概述 系统功能分析 开发关键点 系统需求与分析 需求分析 模块设计 数据库设计 数据表结构需求分析 构造空数据库 创建报表 建立表关系 设计窗体 主切换面板 窗体 登录 窗体 员工信息查询 窗体 员工人事变更记录 窗体 员工考勤查询 窗体 员工工资查询 窗体

10 VIII Access 数据库应用基础教程 ( 第四版 ) 12.5 创建查询 员工考勤 查询 员工工资 查询 设计报表 员工考勤查询 报表 员工工资查询 报表 员工出勤记录 报表 工资发放记录 报表 编码 公用模块 登录 窗体的代码 主切换面板 窗体代码 员工考勤查询 窗体代码 员工工资查询 窗体 代码 程序的系统设置 自动启动 登录 窗体 解除各种运行限制 系统的运行 项目总结与拓展 项目总结 实战经验 拓展与提高 本章小结 思考和练习 思考题 练习题 参考文献

11 第 1 章数据库系统概论 数据库作为数据管理技术, 是计算机科学的重要分支 在当今信息社会中, 信息已经成为各行各业的重要财富和资源, 数据库应用无处不在 因此, 掌握数据库的基本知识及使用方法不仅是计算机科学与技术专业 信息管理专业学生的基本技能, 也是非计算机专业学生应该具备的技能 本章主要介绍数据库的相关基本概念 数据库系统的体系结构 数据模型 关系数据库 关系代数 规范化理论 数据库语言 数据库设计等内容 本章的学习目标 : 掌握与数据库相关的基本概念 ; 理解数据库系统的体系结构 ; 掌握数据模型的理论及应用 ; 掌握关系数据库的基本理论 ; 掌握关系代数的理论及应用 ; 掌握关系数据库的规范化理论 ; 了解数据库语言 ; 掌握数据库设计的方法与步骤 1.1 数据库相关的概念 人们在现实中进行的各种活动, 都会产生相应的信息, 例如, 生产服装的工厂, 其用于生产的原材料的名称 库存量 单价 产地 ; 生产出来的产品的名称 数量 单价 ; 该工厂中职工的职称 编号 薪水 奖金等, 所有这些都是信息, 这些信息代表了所属实体的特定属性或状态, 当把这些信息以文字记录下来便是数据, 因此可以说, 数据就是信息的载体 本节主要介绍信息 数据和数据处理的概念 数据与数据处理 1. 信息与数据信息与数据是两个密切相关的概念 信息是各种数据所包含的意义, 数据则是负载信息的物理符号 例如, 某个人的身高, 某个学生的考试成绩, 某年度的国民收入等, 这些都是信息 如果将这些信息用文字或其他符号记录下来, 则这些文字或符号就是数据 同一数据在不同的场合具有完全不同的意义, 例如,11 这个数, 既可以表示一个人的年

12 2 Access 数据库应用基础教程 ( 第四版 ) 龄, 也可以表示长度, 或者表示某个学生某科目的考试成绩等 在许多场合下, 对信息和数据的概念并不做严格的区分, 可互换使用, 例如, 通常所说的 信息处理 和 数据处理, 这两个概念的意义是相同的 信息是对现实世界事物存在方式或运动状态的反映 它已成为人类社会活动的一种重要资源, 与能源 物质并称为人类社会活动的三大要素 一般来说, 它具有如下特征 信息可以被感知, 不同的信息源有不同的感知方式 信息的获取和传递不仅需要有载体, 而且还消耗能量 信息可以通过载体进行存储 压缩 加工 传递 共享 扩散 再生和增值等 在计算机内部, 所有的数据均采用 0 和 1 进行编码 在数据库技术中, 数据的含义很广泛, 除了数字之外, 文字 图形 图像 声音 视频等也视为数据, 它们分别表示不同类型的信息 另外, 同一种信息可以用多种不同的数据形式进行表达, 而信息的意义不随数据表现形式的改变而改变 例如, 要表示一个工厂一个年度内每个季度的生产总值, 可以通过绘制曲线图表示, 也可以通过绘制柱状图表示, 还可以通过表格数据进行表示 无论使用何种方式来表示, 均不会改变信息的含义 2. 数据处理数据处理是指对各种形式的数据进行收集 存储 加工和传播的一系列活动的总和 进行数据处理的目的有两个 : 一是从大量的 原始的数据中抽取 推导出对人们有价值的信息, 以作为行动和决策的依据 ; 二是为了借助计算机科学地保存和管理复杂的 大量的数据, 以便人们能够方便而充分地利用这些宝贵的资源 数据库数据库 (Database, 简称 DB) 就是数据的集合, 例如, 日常生活中, 我们用笔记本记录亲朋好友的联系方式, 将他们的姓名 地址 电话等信息都记录下来 这个 通讯录 就是一个最简单的 数据库, 每个人的姓名 地址 电话等信息就是这个数据库中的 数据 我们可以在这个 数据库 中添加新朋友的个人信息, 由于某个朋友的电话变动也可以修改他的电话号码这个 数据 使用笔记本这个 数据库 可以方便地查到某位亲朋好友的地址 邮编或电话号码这些 数据 显然, 数据库就是存放数据的仓库 它是为了实现一定的目的按某种规则组织起来的 数据 的 集合 在信息社会中, 数据库的应用非常广泛, 如银行业用数据库存储客户的信息 账户 贷款以及银行的交易记录 ; 学校里用数据库存储学生的个人信息 选课信息 课程成绩等 在计算机领域, 数据库是指长期存储在计算机内的 有组织的 可共享的 统一管理的相关数据的集合 数据库技术的发展从最早的商用计算机起, 数据处理就一直推动着计算机的发展 事实上, 数据处理自动化早于计算机出现 Hollerith 发明的穿孔卡片, 早在 20 世纪初就用来记录美国的人口普查数

13 第 1 章数据库系统概论 3 据, 用机械系统来处理这些卡片并列出结果 穿孔卡片后来被广泛作为将数据输入计算机的一种手段 按照年代来划分, 数据库系统的发展可划分为以下几个阶段 世纪 50 年代至 60 年代早期 20 世纪 50 年代至 60 年代早期, 磁带被用于数据存储 诸如工资单这样的数据处理已经自动化了, 并且把数据存储在磁带上 数据处理包括从一个或多个磁盘上读取数据, 并将数据写回到新的磁带上 数据也可以由一叠穿孔卡片输入, 而输出到打印机上 磁带 ( 和卡片 ) 只能顺序读取, 并且数据可以比内存大得多, 因此, 数据处理程序被迫用一种特定的顺序对来自磁带和卡片的数据进行读取和处理 世纪 60 年代末至 20 世纪 70 年代 20 世纪 60 年代末, 硬盘的广泛使用极大地改变了数据处理的情况, 因为硬盘可以直接对数据进行访问 磁盘上数据的位置是无意义的, 因为磁盘上的任何位置都可在几十毫秒内访问到, 数据由此摆脱了顺序的限制 有了磁盘, 就可以创建网状数据库和层次数据库, 它们可以具有保存在磁盘上的如表和树等数据结构 程序员也可以创建和操作这些数据结构 由 Codd 写的一篇具有里程碑意义的论文, 定义了关系模型和在关系模型中用非过程化的方法来查询数据, 关系数据库由此诞生 关系模型的简单性和能够对程序员隐藏所有细节的能力具有真正的诱惑力 世纪 80 年代尽管关系模型在学术上很受重视, 但是最初并没有实际的应用, 因为它在性能上的不足, 关系型数据库在性能上还不能和当时已有的网状和层次数据库相提并论 这种情况直到 System R 的出现才得以改变,IBM 研究院的一个突破性项目开发了一种能够构造高效的关系型数据库系统的技术 Astrahan 和 Chamberlin 等人提供了关于 System R 的很好的综述 完全功能的 System R 原型诞生了 IBM 的第一个关系数据库产品 SQL/DS 最初的商用关系数据库系统, 如 IBM 的 DB2 Oracle Ingres 和 DEC 的 Rdb, 在推动有效的处理陈述式查询技术上起到了主要作用 到了 20 世纪 80 年代早期, 关系数据库已经可以在性能上和网状 层次数据库进行竞争了 关系数据库是如此简单易用, 以至于最后它完全取代了网状和层次数据库 因为程序员在使用后者时, 必须处理许多底层的实现问题, 并且不得不将要做的查询任务编码成过程化的形式 更重要的是, 在设计应用程序时还要时刻考虑效率问题, 而这需要付出很大的努力 相反, 在关系数据库中, 几乎所有的底层工作都由数据库自动来完成, 使得程序员可以只考虑逻辑层的工作 因为关系模型在 20 世纪 80 年代已经取得了优势, 所以它在数据模型中具有最高的统治地位 另外, 在 20 世纪 80 年代人们还对并行和分布式数据库进行了很多研究, 同样在面向对象数据库方面也有初步的工作 世纪 90 年代初 SQL 语言主要是为了决策支持应用设计的, 重在查询 ; 而 20 世纪 80 年代主要的数据库

14 4 Access 数据库应用基础教程 ( 第四版 ) 是处理事务的应用, 重在更新 决策支持和查询再度成为数据库的一个主要应用领域 分析大量数据的工具有了很大的发展 在这个时期许多数据库厂商推出了并行数据库产品 数据库厂商还开始在其数据库中加入对象 - 关系的支持 世纪 90 年代末至今随着互联网的兴起和发展, 数据库比以前有了更加广泛的应用 现在数据库系统必须支持很高的事务处理速度, 而且还要有很高的可靠性和 24 7 的可用性 ( 一天 24 小时, 一周 7 天都可用, 也就是没有进行维护的停机时间 ) 数据库系统还必须支持网络接口 数据库系统数据库系统是计算机化的记录保持系统, 它的目的是存储和产生所需要的有用信息 1. 数据库系统的组成通常, 一个数据库系统要包括以下 4 个主要部分 : 数据 用户 硬件和软件 (1) 数据数据是数据库系统的工作对象 为了区别输入 输出或中间数据, 常把数据库数据称为存储数据 工作数据或操作数据 它们是某特定应用环境中进行管理和决策所必需的信息 特定的应用环境, 可以指一个公司 一个银行 一所医院和一个学校等 在这些应用环境中, 各种不同的应用可通过访问其数据库获得必要的信息, 以辅助进行决策, 决策完成后, 再将决策结果存储在数据库中 数据库中的存储数据是 集成的 和 共享的 集成 是指把某特定应用环境中的各种应用关联的数据及其数据间的联系全部集中地按照一定的结构形式进行存储, 也就是把数据库看成若干个性质不同的数据文件的联合和统一的数据整体, 并且在文件之间局部或全部消除了冗余, 这使得数据库系统具有整体数据结构化和数据冗余小的特点 ; 共享 是指数据库中的一块块数据可为多个不同的用户所共享, 即多个不同的用户, 使用多种不同的语言, 为了不同的应用目的, 而同时存取数据库, 甚至同时存取同一数据块 共享实际上是基于数据库的集成 (2) 用户用户是指存储 维护和检索数据库中数据的人员 数据库系统中主要有 3 类用户 : 终端用户 应用程序员和数据库管理员 终端用户 : 也称为最终用户, 是指从计算机联机终端存储数据库的人员, 也可以成为联机用户 这类用户使用数据库系统提供的终端命令语言 表格语言或菜单驱动等交互式对话方式来存取数据库中的数据 终端用户一般是不精通计算机和程序设计的各级管理人员 工程技术人员和各类科研人员 应用程序员 : 也称为系统开发员, 是指负责设计和编制应用程序的人员 这类用户通过设计和编写 使用及维护 数据库的应用程序来存取和维护数据库 这类用户

15 第 1 章数据库系统概论 5 通常使用 Access SQL Server 或 Oracle 等数据库语言来设计和编写应用程序, 以对数据库进行存取操作 数据库管理员 (DBA): 是指全面负责数据库系统的 管理 维护和正常使用 的人员, 可以是一个人或一组人 特别对于大型数据库系统,DBA 极为重要, 通常设置有 DBA 办公室, 应用程序员是 DBA 手下的工作人员 DBA 不仅要具有较高的技术专长, 而且还要具备较深的资历, 并具有了解和阐明管理要求的能力 DBA 的主要职责包括参与数据库设计的全过程 ; 与用户 应用程序员 系统分析员紧密结合, 设计数据库的结构和内容 ; 决定数据库的存储和存取策略, 使数据的存储空间利用率和存取效率均较优 ; 定义数据的安全性和完整性 ; 监督控制数据库的使用和运行, 及时处理运行程序中出现的问题 ; 改进和重新构建数据库系统等 (3) 硬件硬件是指存储数据库和运行数据库管理系统 DBMS 的硬件资源, 包括物理存储数据库的磁盘 磁鼓 磁带或其他外存储器及其附属设备 控制器 I/O 通道 内存 CPU 以及外部设备等 (4) 软件软件是指负责数据库存取 维护和管理的软件系统, 通常叫做数据库管理系统 (Database Management System, 简称 DBMS) 数据库系统的各类用户对数据库的各种操作请求, 都是由 DBMS 来完成的, 它是数据库系统的核心软件 DBMS 提供一种超出硬件层之上的对数据库管理的功能, 使数据库用户不受硬件层细节的影响 DBMS 是在操作系统支持下工作的 2. 数据库系统的特点数据库系统具有如下特点 (1) 数据低冗余 共享性高数据不再是面向某个应用程序而是面向整个系统 当前所有用户可同时存取库中的数据, 从而减少了数据冗余, 节约存储空间, 同时也避免了数据之间的不相容性和不一致性 (2) 数据独立性提高数据的独立性包括逻辑独立性和物理独立性 数据的逻辑独立性是指当数据的总体逻辑结构改变时, 数据的局部逻辑结构不变, 由于应用程序是依据数据的局部逻辑结构编写的, 所以, 应用程序可不必修改, 从而保证了数据与程序间的逻辑独立性 例如, 在原有的记录类型之间增加新的联系, 或在某些记录类型中增加新的数据项时, 均可确保数据的逻辑独立性 数据的物理独立性是指当数据的存储结构改变时, 数据的逻辑结构不变, 从而应用程序也不必改变 例如, 改变存储设备和增加新的存储设备, 或改变数据的存储组织方式, 均可确保数据的物理独立性 (3) 有统一的数据控制功能数据库可以被多个用户所共享, 当多个用户同时存取数据库中的数据时, 为保证数据库中数据的正确性和有效性, 数据库系统提供了以下 4 个方面的数据控制功能

16 6 Access 数据库应用基础教程 ( 第四版 ) 数据的安全性 (security) 控制 : 可防止不合法使用数据造成数据的泄漏和破坏, 保证数据的安全和机密 例如, 系统提供口令检查或其他手段来验证用户身份, 以防止非法用户使用系统 ; 也可以对数据的存取权限进行限制, 只有通过检查后才能执行相应的操作 数据完整性 (integrity) 控制 : 系统通过设置一些完整性规则以确保数据的正确性 有效性和相容性 正确性是指数据的合法性, 如代表年龄的整型数据, 只能包含 0~9, 不能包含字母或特殊符号 ; 有效性是指数据是否在其定义的有效范围内, 如月份只能用 1~12 之间的数字来表示 ; 相容性是指表示同一事实的两个数据应相同, 否则就不相容, 例如, 一个人的性别不能既是男又是女 并发 (concurrency) 控制 : 多用户同时存取或修改数据库时, 防止相互干扰而提供给用户不正确的数据, 并使数据库受到破坏 数据恢复 (recovery): 当数据库被破坏或数据不可靠时, 系统有能力将数据库从错误状态恢复到最近某一时刻的正确状态 数据库管理系统 (DBMS) 数据库管理系统是位于用户和数据库之间的一个数据管理软件, 它的主要任务是对数据库的建立 运行和维护进行统一管理 统一控制, 即用户不能直接接触数据库, 而只能通过 DBMS 来操纵数据库 1. DBMS 概述数据库管理系统负责对数据库的存储进行管理 维护和使用, 因此,DBMS 是一种非常复杂的 综合性的 在数据库系统中对数据进行管理的大型系统软件, 它是数据库系统的核心组成部分, 在操作系统 (OS) 支持下工作 用户在数据库系统中的一切操作, 包括数据定义 查询 更新及各种操作, 都是通过 DBMS 完成的 DBMS 是数据库系统的核心部分, 它把所有应用程序中使用的数据汇集在一起, 并以记录为单位存储起来, 便于应用程序查询和使用, 如图 1-1 所示 用户 应用程序 1 数据库 应用程序 2 DBMS 应用程序 3 图 1-1 DBMS 数据库以及与用户之间的关系

17 第 1 章数据库系统概论 7 常见的 DBMS 有 Access Oracle SQL Server DB2 Sybase 和 FoxPro 等 不同的数据库管理系统有不同的特点 Access 相对于其他的一些数据库管理软件, 如 SQL Server Oracle 等来说, 操作相对简单, 不需要用户具有高深的数据库知识, 就能完成数据库所有的构造 检索 维护等功能, 并且 Access 拥有简捷 美观的操作界面 2. DBMS 的功能由于 DBMS 缺乏统一的标准, 其性能 功能等许多方面随系统而异, 通常情况下,DBMS 提供了以下几个方面的功能 数据库定义功能 :DBMS 提供相应数据定义语言定义数据库结构, 刻画数据库的框架, 并被保存在数据字典中 数据字典是 DBMS 存取和管理数据的基本依据 数据存取功能 :DBMS 提供数据操纵语言实现对数据库数据的检索 插入 修改和删除等基本存取操作 数据库运行管理功能 :DBMS 提供数据控制功能, 即数据的安全性 完整性和并发控制等, 对数据库运行进行有效的控制和管理, 以确保数据库数据正确有效和数据库系统的有效运行 数据库的建立和维护功能 : 包括数据库初始数据的装入, 数据库的转储 恢复 重组织 系统性能监视 分析等功能 这些功能大都由 DBMS 的实用程序来完成 数据通信功能 :DBMS 提供处理数据的传输功能, 实现用户程序与 DBMS 之间的通信, 这通常与操作系统协调完成 3. DBMS 的组成 DBMS 大多是由许多系统程序所组成的一个集合 每个程序都有各自的功能, 一个或几个程序一起协调完成 DBMS 的一件或几件工作任务 各种 DBMS 的组成因系统而异, 一般来说, 它由以下几个部分组成 语言编译处理程序 : 语言编译处理程序主要包括数据描述语言翻译程序 数据操作语言处理程序 终端命令解释程序 数据库控制命令解释程序等 系统运行控制程序 : 主要包括系统总控程序 存取控制程序 并发控制程序 完整性控制程序 保密性控制程序 数据存取与更新程序和通信控制程序等 系统建立 维护程序 : 主要包括数据装入程序 数据库重组织程序 数据库系统恢复程序和性能监督程序等 数据字典 : 数据字典通常是一系列表, 它存储着数据库中有关信息的当前描述 它能帮助用户 数据库管理员和数据库管理系统本身使用和管理数据库 数据库应用系统 (DBAS) 数据库应用系统 (Database Application System, 简称 DBAS), 是指在 DBMS 的基础上, 针对一个实际问题开发出来的面向用户的系统 如网上银行就是一个数据库应用系统, 用户通过登录网上银行, 可以查询自己的账户余额, 还可以进行转账汇款等操作

18 8 Access 数据库应用基础教程 ( 第四版 ) 1.2 数据库系统的体系结构 从数据库管理系统的角度看, 数据库系统通常采用三级模式结构, 这是数据库系统内部的体系结构 ; 从数据库最终用户的角度看, 数据库系统的结构分为集中式结构 文件服务器结构和客户 / 服务器结构, 这是数据库系统外部的体系结构 数据库系统的体系结构可分为内部体系结构和外部体系结构 内部体系结构数据库系统的内部体系结构是三级模式结构, 分别为模式 外模式和内模式, 如图 1-2 所示 另外, 还存在两级映像, 即在外模式与模式之间存在一层外模式 / 模式映像, 在模式与内模式之间存在一层模式 / 内模式映像 图 1-2 数据库系统的三级模式结构 1. 模式模式也称为概念模式, 是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述, 是所有用户的公共数据视图 它是数据库系统模式结构的中间层, 既不涉及数据的物理存储细节和硬件环境, 也与具体的应用程序 所使用的应用开发工具及高级程序设计语言无关 模式实际上是数据库数据在逻辑级上的视图 一个数据库只有一个模式 数据库模式以某种数据模型为基础, 统一综合地考虑了所有用户的需求, 并将这些需求有机地结合成一个逻辑整体 定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构, 例如, 数据记录由哪些数据项构成, 数据项的名字 类型和取值范围等, 而且要定义数据之间的联系, 定义与数据有关的安全性 完整性要求 DBMS 提供模式描述语言来严格地定义模式 2. 外模式外模式也称子模式或用户模式, 它是数据库用户 ( 包括应用程序员和最终用户 ) 看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述, 是数据库用户的数据视图, 是与某一应用有关的数据的逻辑表示

19 第 1 章数据库系统概论 9 外模式通常是模式的子集 一个数据库可以有多个外模式 由于它是各个用户的数据视图, 如果不同的用户在应用需求 看待数据的方式 对数据保密的要求等方面存在差异, 则其外模式描述就是不同的 即使是模式中同一数据, 在外模式中的结构 类型 长度 保密级别等都可以不同 另一方面, 同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所使用, 但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 每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据, 数据库中的其余数据是不可见的 3. 内模式内模式也称存储模式, 一个数据库只有一个内模式 它是数据物理结构和存储方式的描述, 是数据在数据库内部的表示方式 例如, 记录的存储方式是堆存储, 还是按照某个属性值的升 ( 降 ) 序存储, 还是按照属性值聚簇存储 ; 索引按照什么方式组织, 是 B+ 树索引还是 hash 索引 ; 数据是否压缩存储, 是否加密 ; 数据的存储记录结构有何规定, 如定长结构或变长结构, 一个记录不能跨物理页存储等 DBMS 提供内模式描述语言来严格地定义内模式 4. 两级映像数据库系统的三级模式是对数据的 3 个抽象级别, 它把数据的具体组织留给 DBMS 管理, 使用户能逻辑地 抽象地处理数据, 而不必关心数据在计算机中的具体表示方式与存储方式 为了能够在系统内部实现这 3 个抽象层次的联系和转换, 数据库管理系统在这三级模式之间提供了以下两层映射, 正是这两层映射保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性 外模式 / 模式映射 : 它定义了外模式和模式之间的对应关系 当模式改变时, 由数据库管理员对各个外模式 / 模式的映像做相应改变, 可以使外模式保持不变, 从而应用程序不必修改, 以保证数据的逻辑独立性 模式 / 内模式映射 : 模式 / 内模式映像是唯一的, 它定义了数据全局逻辑结构和存储结构之间的对应关系 当数据库的存储结构改变时, 由数据库管理员对模式 / 内模式映像作相应的改变, 可以使模式保持不变, 从而保证了数据的物理独立性 外部体系结构外部体系结构主要有集中式结构 文件服务器结构和客户 / 服务器结构 1. 集中式结构集中式数据库结构由两个关键硬件组成 : 主机和客户终端 数据库和应用程序存放在主机中, 数据的处理和主要的运算操作也在主机上进行 它的主要特点是数据和应用集中, 维护方便, 安全性好 ; 但对主机性能要求较高, 价格昂贵 2. 文件服务器结构在文件服务器结构中, 数据库存放在文件服务器中, 应用程序分散安排在各个客户工作站上 文件服务器只负责文件的集中管理, 所有的应用处理安排在客户端完成 文件服务器

20 10 Access 数据库应用基础教程 ( 第四版 ) 结构的特点是费用低, 配置灵活, 但是缺乏足够的计算和处理能力, 对客户端的计算机性能要求高 Access 和 Visual FoxPro 支持文件服务器方案 3. 客户 / 服务器结构在客户 / 服务器结构中, 数据库存放在服务器中, 应用程序可以根据需要安排在服务器或客户工作站上, 实现了客户端程序和服务器端程序的协同工作 这种结构解决了集中式结构和文件服务器结构的费用和性能问题 SQL Server 和 Oracle 都支持客户 / 服务器结构 1.3 数据模型 计算机不能直接处理现实世界中的具体事物, 因此, 必须将具体事物转换成计算机能够处理的数据, 即首先要将现实世界的事物及其联系抽象成信息世界的概念模型, 然后再抽象成计算机世界的数据模型 本节将分别详细介绍数据模型 概念模型概念模型是对客观事物及其联系的抽象, 用于信息世界的建模 这类模型简单 清晰 易于被用户理解, 是用户和数据库设计人员之间进行交流的语言 这种信息结构并不依赖于具体的计算机系统, 不是某一个 DBMS 支持的数据模型, 而是概念级的模型 概念模型主要用来描述世界的概念化结构, 它使数据库的设计人员在设计的初始阶段, 摆脱计算机系统及 DBMS 的具体技术问题, 集中精力分析数据以及数据之间的联系等, 与具体的数据管理系统无关 概念数据模型必须换成逻辑数据模型, 才能在 DBMS 中实现 在概念模型中主要有以下几个基本术语 1. 实体与实体集实体是现实世界中可区别于其他对象的 事件 或物体 实体可以是人, 也可以是物 ; 可以指实际的对象, 也可以指某些概念 ; 还可以指事物与事物间的联系 例如, 学生就是一个实体 实体集是具有相同类型及共享相同性质 ( 属性 ) 的实体集合 如全班学生就是一个实体集 实体集不必互不相交, 例如, 可以定义学校所有学生的实体集 students 和所有教师的实体集 teachers, 而一个 person 实体可以是 students 实体, 也可以是 teachers 实体, 甚至可能既是 students 实体又是 teachers 实体, 也可以都不是 2. 属性实体通过一组属性来描述 属性是实体集中每个成员所具有的描述性性质 将一个属性赋予某实体集表明数据库为实体集中每个实体存储相似信息, 但每个实体在自己的每个属性上都有各自的值 一个实体可以由若干个属性来刻画, 如学生实体有学号 姓名 年龄 性别和班级等属性 每个实体的每个属性都有一个值, 例如, 某个特定的 student 实体, 其学号是 F2,

21 第 1 章数据库系统概论 11 姓名是李凯, 年龄是 25, 性别是男 3. 关键字和域实体的某一属性或属性组合, 其值能唯一标识出某一实体, 称为关键字, 也称码 如学号是学生实体集的关键字, 由于姓名有相同的可能, 故不应作为关键字 每个属性都有一个可取值的集合, 称为该属性的域, 或者该属性的值集 如姓名的域为字符串集合, 性别的域为 男 和 女 4. 联系现实世界的事物之间总是存在某种联系, 这种联系必然要在信息世界中加以反映 一般存在两种类型的联系 : 一是实体内部的联系, 如组成实体的属性之间的联系 ; 二是实体与实体之间的联系 两个实体之间的联系又可以分为如下 3 类 一对一联系 (1:1): 例如, 一个班级有一个班主任, 而每个班主任只能在一个班任职 这样班级和班主任之间就具有一对一的联系 一对多联系 (1:N): 例如, 一个班有多个学生, 而每个学生只可以属于一个班, 因此, 在班级和学生之间就形成了一对多的联系 多对多的联系 (M:N): 例如, 学校中的教师与课程之间就存在着多对多的联系 每个教师可以讲授多门课程, 而每门课程也可以由不同的老师讲授 这种关系可以有很多种处理方法 E-R 方法概念模型的表示方法很多, 其中最著名的是 E-R 方法 ( 实体 - 联系方法 ), 它用 E-R 图来描述现实世界的概念模型 E-R 图的主要成分是实体 联系和属性 E-R 图通用的表现规则如下 矩形 : 表示实体集 椭圆 : 表示属性 菱形 : 用菱形表示实体间的联系, 菱形框内写上联系名 用无向边分别把菱形与有关实体相连接, 在无向边旁标上联系的类型 如果实体之间的联系也具有属性, 则把属性和菱形也用无向边连上 线段 : 将属性连接到实体集或将实体集连接到联系集 双椭圆 : 表示多值属性 虚椭圆 : 表示派生属性 双线 : 表示一个实体全部参与到联系集中 双矩形 : 表示弱实体集 E-R 方法是抽象和描述现实世界的有力工具 用 E-R 图表示的概念模型与具体的 DBMS 所支持的数据模型独立, 是各种数据模型的共同基础, 因而比数据模型更一般 更抽象, 更接近现实世界

22 12 Access 数据库应用基础教程 ( 第四版 ) 例如, 画出某个学校学生选课系统的 E-R 图 学校每学期开设若干课程供学生选择, 每门课程可接受多个学生选修, 每个学生可以选修多门课程, 每门课程有一个教师讲授, 每个教师可以讲授多门课程 首先, 确定实体集和联系 在本例中, 可以将课程 学生和教师定义为实体, 学生和课程之间是 选修 关系, 课程和教师之间是 讲授 关系 接着, 确定每个实体集的属性 : 学生 实体的属性有学号 姓名 班级和性别 ; 课程 实体的属性有课程号 课程名和教科书 ; 教师 实体的属性有职工号 姓名和性别 在联系中反映出教师讲授的课程信息 每门课程上课的学生数以及学生选修的所有课程 最终得到的 E-R 图如图 1-3 所示 课程号 教师讲授的课程 职工号 教科书 姓名 课程名 课程 讲授 教师 性别 每门课上课的学生 选修 学生选修的所有课 学号 学生 姓名 班级 性别 图 1-3 学生选课系统的 E-R 图 逻辑数据模型数据库中的数据是结构化的, 这是按某种数据模型来组织的 当前流行的基本数据模型有 3 类 : 关系模型 层次模型和网状模型 它们之间的根本区别在于数据之间联系的表示方式不同 关系模型是用二维表来表示数据之间的联系 ; 层次模型是用树结构来表示数据之间的联系 ; 网状模型是用图结构来表示数据之间的联系 层次模型和网状模型是早期的数据模型 通常把它们统称为格式化数据模型, 因为它们是属于以 图论 为基础的表示方法 按照这 3 类数据模型设计和实现的 DBMS 分别称为层次 DBMS 网状 DBMS 和关系 DBMS 相应地存在有层次 ( 数据库 ) 系统 网状 ( 数据库 ) 系统和关系 ( 数据库 ) 系统等简称 下面分别对这 3 种数据模型做一个简单的介绍 1. 层次模型层次数据模型是数据库系统最早使用的一种模型, 它的数据结构是一颗有向树 层次结构模型具有如下特征

23 第 1 章数据库系统概论 13 有且仅有一个结点没有双亲, 该结点是根结点 其他结点有且仅有一个双亲 在层次模型中, 每个结点描述一个实体型, 称为记录类型 一个记录类型可有许多记录值, 简称记录 结点间的有向边表示记录间的联系 如果要存取某一记录类型的记录, 可以从根结点起, 按照有向树层次逐层向下查找 查找路径就是存取路径 层次模型结构清晰, 各结点之间联系简单, 只要知道每个结点的 ( 除根结点以外 ) 双亲结点, 就可以得到整个模型结构, 因此, 画层次模型时可用无向边代替有向边 用层次模型模拟现实世界的层次结构的事物及其之间的联系是很自然的选择方式, 如表示 行政层次结构 家族关系 等是很方便的 层次模型的缺点是不能表示两个以上实体型之间的复杂联系和实体型之间的多对多联系 美国 IBM 公司 1968 年研制成功的 IMS 数据库管理系统就是这种模型的典型代表 2. 网状模型如果取消层次模型的两个限制, 即两个或两个以上的结点都可以有多个双亲, 则 有向树 就变成了 有向图 有向图 结构描述了网状模型 网状模型具有如下特征 可有一个以上的结点没有双亲 至少有一个结点可以有多于一个双亲 网状模型和层次模型在本质上是一样的 从逻辑上看, 它们都是基本层次联系的集合, 用结点表示实体, 用有向边 ( 箭头 ) 表示实体间的联系 ; 从物理上看, 它们每一个节点都是一个存储记录, 用链接指针来实现记录间的联系 当存储数据时这些指针就固定下来了, 数据检索时必须考虑存取路径问题 ; 数据更新时, 涉及链接指针的调整, 缺乏灵活性 ; 系统扩充相当麻烦 网状模型中的指针更多, 纵横交错, 从而使数据结构更加复杂 3. 关系模型关系模型 (Relational Model) 是用二维表格结构来表示实体及实体之间联系的数据模型 关系模型的数据结构是一个 二维表框架 组成的集合, 每个二维表又可称为关系, 因此可以说, 关系模型是 关系框架 组成的集合 关系模型是使用最广泛的数据模型, 目前大多数数据库管理系统都是关系型的, 本书要介绍的 Access 就是一种关系数据库管理系统 1.4 关系数据库 关系数据库是当今世界的主流数据库 本节主要介绍关系模型中的一些基本术语, 关系 数据库中表之间的关系, 关系模型的完整性约束, 以及关系代数的运算

24 14 Access 数据库应用基础教程 ( 第四版 ) 关系模型中的基本术语关系模型中经常用到的术语如下 (1) 关系一个关系就是一张二维表 (2) 元组二维表中的每一条记录就是一个元组, 它是构成关系的一个个实体, 可以说, 关系 是 元组 的集合, 元组 是属性值的集合, 一个关系模型中的数据就是这样逐行逐列组织起来的 (3) 属性二维表中的一列就是一个属性, 又称为字段, 第一行列出的是属性名 ( 字段名 ) (4) 域属性的取值范围 例如, 性别 属性只能取值为 男 或 女 (5) 分量元组中的一个属性值 关系模型要求关系必须是规范化的, 最基本的条件就是关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项, 即不允许表中还有表 (6) 关系模式对关系的描述, 一般表示如下 : 关系名 ( 属性 1, 属性 2,, 属性 n) 例如, 可以将学生关系描述为 : 学生 ( 学号, 姓名, 性别, 出生年月, 籍贯, 院系编号 ) (7) 候选关键字关系中的一个或几个属性的集合, 该属性集唯一标识一个元组, 这个属性集合称为候选关键字 (8) 关系数据库对应于一个关系模型的所有关系的集合称为关系数据库 (9) 主关键字一个关系中有多个候选关键字, 可以选择其中一个作为主关键字, 也称为主码或主键 (10) 外关键字如果一个属性组不是所在关系的关键字, 但它是其他关系的关键字, 则该属性组称为外关键字, 也称为外码或外键 (11) 主属性包含在任一候选关键字中的属性称为主属性, 不包含在任何候选关键字中的属性称为非关键字属性 例如, 描述院系的关系模式如下 : 院系 ( 院系编号, 院系名称 )

25 第 1 章数据库系统概论 15 其主键为 院系编号, 所以 学生 关系中的 院系编号 字段就是外键 在关系模型中基本数据结构是二维表, 不用像层次或网状那样的链接指针 记录之间的联系是通过不同关系中的同名属性来体现的 例如, 要查找某个教师讲授的课程, 首先要在 教师 关系中根据 姓名 查找到对应的教师 编号, 然后根据 编号 的值在 课程 关系中找到对应的 课程名 即可 在查询过程中, 同名属性教师 编号 起到了连接两个关系的纽带作用 由此可见, 关系模型中的各个关系模式不应当孤立起来, 不是随意拼凑的一堆二维表, 它必须满足相应的要求 关系模型具有如下特征 描述的一致性, 不仅用关系描述实体本身, 而且也用关系描述实体之间的联系 可直接表示多对多的联系 关系必须是规范化的关系, 即每个属性是不可分的数据项, 不允许表中有表 关系模型是建立在数学概念基础上的, 有较强的理论根据 关系是一个二维表, 但并不是所有的二维表都是关系 关系应具有以下性质 每一列中的分量是同一类型的数据 不同的列要给予不同的属性名 列的次序可以任意交换 一个关系中的任意两个元组不能完全相同 行的次序可以任意交换 关系数据库中表之间的关系在关系数据库中, 可以通过外部关键字来实现表与表之间的联系, 公共字段是一个表的主键和另一个表的外键 如图 1-4 所示的 学生 表和 院系 表都包含 院系编号 属性, 通过这个字段就可以在 院系 和 学生 表之间建立联系, 这个联系是一对多的联系, 即一个院系中有多个学生 图 1-4 学生 表和 院系 表之间的联系 关系模型的完整性约束关系模型的完整性规则是对关系的某种约束条件, 也就是说, 关系的值随着时间变化应该满足一些约束条件 这些约束条件实际上是现实世界的要求 任何关系任何时刻都要满足这些语义约束

26 16 Access 数据库应用基础教程 ( 第四版 ) 关系模型中有 3 类完整性约束 : 实体完整性 参照完整性和用户定义的完整性 其中, 实体完整性和参照完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件, 被称作是关系的两个不变性, 应该由关系系统自动支持 用户定义的完整性是应用领域需要遵循的约束条件, 体现了具体领域中的语义约束 1. 实体完整性 (Entity Integrity) 实体完整性规则为 : 如果属性 ( 指一个或一组属性 )A 是基本关系 R 的主属性, 则 A 不能取空值 所谓空值, 就是 不知道 或 不存在 的值 例如, 在 学生 关系中, 学号 这个属性为主键, 则该字段不能取空值 按照实体完整性规则的规定, 基本关系的主键都不能取空值 如果主键由若干属性组成, 则所有这些主属性都不能取空值 对于实体完整性规则说明如下 (1) 实体完整性规则是针对基本关系而言的 一个基本表通常对应现实世界的一个实体集 例如, 学生 关系对应于学生的集合 (2) 现实世界中的实体是可区分的, 即它们具有某种唯一性标识 例如, 每个学生都是独立的个体, 是不一样的 (3) 关系模型中以主键作为唯一性标识 (4) 主键中的属性即主属性不能取空值 如果主属性取空值, 就说明存在某个不可标识的实体, 即存在不可区分的实体, 这与 (2) 相矛盾, 因此这个规则称为实体完整性 2. 参照完整性 (Referential Integrity) 参照完整性规则为 : 如果属性 ( 或属性组 )F 是基本关系 R 的外键, 它与基本关系 S 的主键 Ks 相对应 ( 基本关系 R 和 S 不一定是不同的关系 ), 则对于 R 中每个元组在 F 上的值必须为空或是等于 S 中某个元组的主键值 现实世界中的实体之间往往存在某种联系, 在关系模型中, 实体和实体之间的联系都是用关系来描述的, 这样就自然存在着关系和关系间的引用 例如, 图 1-3 中的 学生 表和 院系 表, 学生 表中每条学生记录的 院系编号 在 院系 表中必须存在, 即学生所属的院系必须是该学校中已存在的院系 说明 : 除了不同关系之间存在参照完整性之外, 同一个关系的内部也可能存在参照完整性 3. 用户定义的完整性 (User-defined Integrity) 任何关系数据库系统都应该支持实体完整性和参照完整性 这是关系模型所要求的 除此之外, 不同的关系数据库系统根据其应用环境的不同, 往往还需要一些特殊的约束条件 用户定义的完整性就是针对某一具体关系数据库的约束条件 它反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求 例如, 某个属性必须取唯一值 某个非主属性也不能取空值 某个属性的取值范围在 0~100 之间 ( 如学生的成绩 ) 等 关系模型应提供定义和检验这类完整性的机制, 以便用统一的 系统的方法处理它们,

27 第 1 章数据库系统概论 17 而不要由应用程序承担这一功能 1.5 关系代数 关系代数是一种抽象的查询语言, 它用关系的运算来表达查询 任何一种运算都是将一定的运算符作用于一定的运算对象之上, 从而得到预期的结果, 所以运算对象 运算符和运算结果是运算的三大要素 关系代数的运算对象是关系, 运算结果也是关系 关系代数用到的运算符包括 4 类 : 集 合运算符 专门的关系运算符 比较运算符和逻辑运算符, 如表 1-1 所示 表 1-1 关系代数用到的运算符 运算符 含 义 运算符 含 义 并 > 大于 _ 差 < 小于 集合运算符 专门的关系运算符 交比较运算符 <> 不等于 笛卡尔积 >= 大于等于 <= 小于等于 选择 非 投影 与逻辑运算符 除 或 连接 按照运算符的不同, 可以将关系代数的运算分为传统的集合运算和专门的关系运算两大类 其中, 传统的集合运算将关系看成是元组的集合, 其运算是从关系的 水平 方向即行的角度来进行的 ; 而专门的关系运算同时涉及行和列 比较运算符和逻辑运算符则是用来辅助专门的关系运算符进行操作的 关于关系代数的理论, 在这仅作简单介绍, 详细信息请参考专门的数据库理论书籍 传统的集合运算传统的集合运算都是二目运算, 包括并 差 交和笛卡尔积 4 种运算 设关系 R 和关系 S 都具有 n 个属性, 且相应的属性取自同一个域,t 是元组变量,t R 表示 t 是 R 的一个元组, 如图 1-5 所示 图 1-5 关系 R 和关系 S

28 18 Access 数据库应用基础教程 ( 第四版 ) 可以定义并 差 交 笛卡尔积运算如下 1. 并关系 R 和关系 S 的并运算记作 : R S { t t R t S} 其结果仍具有 n 个属性, 由属于 R 或属于 S 的元组 组成, 结果如图 1-6 所示 图 1-6 R S 2. 差关系 R 和关系 S 的差记作 : R S { t t R t S} 其结果关系仍具有 n 个属性, 由属于 R 而不属于 S 的所有元组组成, 结果如图 1-7 所示 图 1-7 R-S 3. 交关系 R 和关系 S 的交记作 : R S { t t R t S} 其结果关系仍具有 n 个属性, 由既属于 R 又属于 S 的元组组成 关系的交也可用差来表示, 结果如图 1-8 所 示 图 1-8 R S 4. 笛卡尔积严格地讲, 在这里的笛卡尔积应该是广义的笛卡尔积, 因为这里的笛卡尔积的元素是元组 两个分别具有 n 和 m 个属性的关系 R 和 S 的笛卡尔积是一个 (n+m) 列的元组的集合 元组的前 n 列是关系 R 的一个元组, 后 m 列是关系 S 的一个元组 若 R 有 k1 个元组,S 有 k2 个元组, 则关系 R 和关系 S 的笛卡尔积有 k1 k2 元组 记作 : R S { t t t R t S} r s r s 结果如图 1-9 所示 图 1-9 R S 专门的关系运算 专门的关系运算包括选择 投影 连接 除运算等 在讲解专门的关系运算之前, 先构 造以下几个数据表, 如表 1-2 至表 1-4 所示

29 第 1 章数据库系统概论 19 表 1-2 学生信息表 Students 学 号 姓 名 性 别 年 龄 院系 ID 联系电话 胡杨 女 陈涛 女 刘小雨 男 郭晨光 女 包杨 男 侯晓静 女 表 1-3 课程表 Courses 课程号 课程名称 学 分 教师 ID 1001 数据库原理 操作系统原理 汇编程序设计 表 1-4 学生成绩表 Scores 课程号 学 号 成 绩 1001 GS11214F GS11214F GS11214F GS11214F3 82 下面简单介绍关系运算 1. 选择 从一个关系中选出满足给定条件的记录的操作称为选择或筛选 选择运算是从行的角度 进行的运算, 选出满足条件的那些记录构成原关系的一个子集, 其中, 条件表达式中可以使 用 = <> >= > < 和 <= 等比较运算符, 多个条件之间可以使用 AND( ) OR( ) 和 NOT( ) 进行连接 选择操作记作 : 示为 : 其中,F 表示选择条件 F ( R) { t t R F( t) ' 真 '} 假设对于表 1-2 所示的学生信息表 Students, 如果要查询年龄小于 25 岁的学生可以表 σ 年龄 <25 ( Students ) 或 σ 4<25 ( Students ) 运算的结果为学生信息表 Students 中所有年龄小于 25 的记录 这里的 4 表示 Students 表的第 4 列

30 20 Access 数据库应用基础教程 ( 第四版 ) 2. 投影从一个关系中选出若干指定字段的值的操作称为投影 投影是从列的角度进行的运算, 所得到的字段个数通常比原关系少, 或者字段的排列顺序不同 投影操作记作 : ( R) { t[ A] t R} A 其中,A 为 R 中的属性列 例如, 查询学生的姓名和联系电话的操作如下 : π 姓名, 联系电话 (students) 或 π 2, 6 (students) 运算的结果为姓名和联系电话两列, 以及这两列对应的所有数据组成的关系 投影之后得到的关系不仅取消了原关系中的某些列, 而且还可能取消原关系中的某些元组, 因为取消了某些列之后, 就可能出现重复行, 应取消这些完全相同的行 3. 连接连接是把两个关系中的记录按一定条件横向结合, 生成一个新的关系 最常用的连接运算是自然连接, 它是利用两个关系中公用的字段, 把该字段值相等的记录连接起来 需要明确的是, 选择和投影都属于单目运算, 它们的操作对象只是一个关系, 而连接则是双目运算, 其操作对象是两个关系 连接操作记作 : R A B S { t t t R t S t [ A] t [ B]} r s r 系统在执行连接运算时, 要进行大量的比较操作 不同关系中的公共字段或具有相同语义的字段是实现连接运算的 纽带 例如, 学生信息表 和 学生成绩表 可以通过 Students. 学号 和 Scores. 学号 作为连接的 纽带 4. 除给定关系 R(X,Y) 和 S(Y,Z), 其中 X Y Z 为属性组 R 中的 Y 和 S 中的 Y 可以有不同的属性名, 但必须出自相同的域集 那么 R 和 S 的除运算得到一个新的关系 P(X),P 是 R 中满足下列条件的元组在 X 属性列上的投影 : 元组在 X 上分量值 x 的象集 Yx 包含 S 在 Y 上投影的集合 除运算记作 : 其中,Yx 为 x 在 R 中的象集,x=tr[X] R S t [ X ] t R ( S) Y } s { r r y x r s

31 第 1 章数据库系统概论 规范化理论 为了使数据库设计的方法趋于完善, 人们研究了规范化理论 目前规范化理论的研究已经有了很大的发展 本节将主要介绍模式规范化在数据库设计过程中的必要性及其规范化原理 非规范化的关系一般而言, 关系数据库设计的目标是生成一组关系模式, 使用户既无须存储不必要的重复信息, 又可以方便地获取信息 方法之一是设计满足适当范式的模式 在学习范式前, 首先来了解非规范化的表格 当一个关系中的所有字段都是不可分割的数据项时, 称该关系是规范化的 但是, 当表格中有一个字段具有组合数据项时, 即为不规范化的表, 如图 1-10 所示 图 1-10 字段含有组合数据项的不规范化表格 当表格中含有多值数据项时, 该表格同样为不规范化的表格, 如图 1-11 所示 图 1-11 多值数据项的不规范化表格关系数据库中的二维表按其规范化程度从低到高可分为 5 级范式, 它们分别称为 1NF 2NF 3NF 4NF 和 5NF 规范化程序较高者必是较低者的子集 一般情况下,3NF 基本能够满足需求 下面介绍前 3 种关系范式 第一范式 1NF 满足一定条件的关系模式称为范式 (Normal Form, 简称 NF) 在 1971 年至 1972 年, 关系数据模型的创始人 E.F.Codd 系统地提出了第一范式 (1NF) 第二范式 (2NF) 和第三范式 (3NF) 的概念 1974 年 Codd 和 Boyce 共同提出了 BCNF 范式, 为第三范式的改进 一个低级范式的关系模式, 通过投影分解的方法可转换成多个高一级范式的关系模式的集合, 这个过程称为规范化 在关系模式 R 的所有属性的值域中, 如果每个值都是不可再分解的值, 则称 R 是属于第一范式 (1NF) 第一范式的模式要求属性值不可再分成更小的部分, 即属性项不能是属性组合或组属性组成 第一范式是最低的规范化要求, 它要求关系满足一种最基本的条件, 它与其他范式不同, 不需要诸如函数依赖之类的额外信息 第一范式要求数据表不能存在重复的记录, 即存在一个关键字, 第二个要求是每个字段

32 22 Access 数据库应用基础教程 ( 第四版 ) 都已经分到最小不再可分, 关系数据库的定义就决定了数据库满足这一条 主关键字应满足下面几个条件 主关键字在表中是唯一的 主关键字段不存在空值 每条记录都必须有一个主关键字 主关键字是关键字的最小子集 满足第一范式的关系模式有许多不必要的重复值, 并且增加了修改数据时疏漏的可能性, 为了避免这种数据冗余和更新数据的疏漏, 就引出了第二范式 从非规范化关系转换为 1NF 的方法很简单, 以图 1-10 和图 1-11 所示的表格为例, 分别进行如图 1-12 和图 1-13 所示的转变, 即可满足第一范式的关系 图 1-12 横向展开成第一范式关系 图 1-13 纵向展开成第一范式关系 第二范式 2NF 如果一个关系属于第一范式 (1NF), 且所有的非主关键字段都完全依赖于主关键字, 则称之为第二范式 举个例子来说, 有一个存储物品的关系有 5 个字段 ( 物品 ID 仓库号 物品名称 物品数量 仓库地址 ), 这个库符合 1NF, 其中 物品 ID 和 仓库号 构成主关键字, 但因为 仓库地址 只完全依赖于 仓库号, 即只依赖于主关键字的一部分, 所以它不符合第二范式 (2NF) 这样首先存在数据冗余, 因为仓库数量可能不多, 其次, 在更改仓库地址时, 如果漏改了某一条记录, 存在数据不一致性 再次, 如果某个仓库的物品全部出库了, 那么这个仓库地址就会丢失, 所以这种关系不允许存在某个仓库中不放物品的情况 可以用投影分解的方法消除部分依赖的情况, 从而达到 2NF 的标准 方法是从关系中分解出新的二维表, 使得每个二维表中所有的非关键字都完全依赖于各自的主关键字 这里可以做如下分解, 将原来的一个表分解成两个表 : 物品 ( 物品 ID, 仓库号, 物品名称, 物品数量 ) 仓库 ( 仓库号, 仓库地址 ) 这样就完全符合第二范式 (2NF) 了 如图 1-13 所示的表格虽然已经符合 1NF 的要求, 但表中仍然存在着数据冗余和潜在的数据更新异常 此时, 可以将表格分解成两个关系, 如图 1-14 所示 图 1-14 展开成第二范式关系

33 第 1 章数据库系统概论 23 由图 1-14 可知, 满足第一范式并且关系模式 R 中的所有非主属性都完全依赖于任意一个候选关键字, 则称关系 R 是属于第二范式 第三范式 3NF 如果一个关系属于第二范式 (2NF), 且每个非关键字不传递依赖于主关键字, 这种关系就是第三范式 (3NF) 简而言之, 从 2NF 中消除传递依赖, 就是 3NF 如有一个关系 ( 姓名, 工资等级, 工资额 ), 其中姓名是关键字, 此关系符合 2NF, 但是因为工资等级决定工资额, 这就叫传递依赖, 它不符合 3NF 同样可以使用投影分解的方法将上表分解成两个表 :( 姓名, 工资等级 ) 和 ( 工资等级, 工资额 ) 上面提到了投影分解的方法, 关系模式的规范化过程是通过投影分解来实现的 这种把低一级关系模式分解成若干个高一级关系模式的投影分解方法不是唯一的, 应该在分解中满足 3 个条件 无损连接分解, 分解后不丢失信息 分解后得到的每个关系都是高一级范式, 不要同级甚至低级分解 分解的个数最少, 这就是完美要求, 应该做到尽量少 如图 1-15 所示满足第二范式, 但是该关系中的字段仍然存在较高的数据冗余 图 1-15 满足第二范式的关系模式 转换为第三范式后的关系模式如图 1-16 所示 图 1-16 展开成第三范式关系从以上内容可知, 规范化的基本思想是逐步消除数据依赖中不合适的部分, 使模式中的各种关系模式达到某种程度的 分离, 即 一事一地 的模式设计原则 让一个关系描述一个概念 一个实体或者实体间的一种联系 如果多于一个概念, 就把它分离出去 因此, 所谓规范化实质上是概念的单一化 1.7 数据库语言 数据库系统提供两种不同类型的语言 : 一种是数据定义语言, 用于定义数据库模式 ; 另 一种是数据操纵语言, 用于表达数据库的查询和更新 而实际上, 数据定义和数据操纵语言

34 24 Access 数据库应用基础教程 ( 第四版 ) 并不是两种分离的语言, 相反, 它们构成了单一的数据库语言, 如广泛使用的 SQL 语言 数据定义语言 DDL 数据库模式是通过一系列定义来说明的, 这些定义由一种称为数据定义语言 (Data-Definiton Language, 简称 DDL) 的特殊语言来表达 例如, 下面的 SQL 语句描述了 USER 表的定义 : Create table Students (cno varchar(10), Cname varchar(50), csex varchar(4), cage integer, cdeptno integer, ctelephone varchar(20)) 数据操纵语言 DML 数据操纵语言 (Data-Manipulation Language, 简称 DML) 使得用户可以访问或操纵那些按照某种特定数据模式组织起来的数据 数据操纵包括对存储在数据库中的信息进行检索, 向数据库中插入新的信息, 从数据库中删除信息和修改数据库中存储的信息 通常有以下两种基本的数据操纵语言 过程化 DML: 要求指定需要什么数据以及如何获得这些数据 陈述式 DML: 也称非过程化 DML, 只要求用户指定需要什么数据, 而不指明如何获得这些数据 通常陈述式 DML 比过程化 DML 更易学易用 但是, 由于不必指明如何获得数据, 因此数据库系统会指出一种访问数据的高效路径 SQL 语言的 DML 部分是非过程化的 查询是要求对信息进行检索的语句 DML 中涉及信息检索的部分称为查询语句 例如, 下面的语句将从 Students 表中查询名为 李良 的用户信息 : SELECT * FROM Students WHERE cname= ' 李良 '; 1.8 数据库设计 数据库设计是指对于一个给定的应用系统, 构造 ( 设计 ) 优化的数据库逻辑模式和物理结构, 并据此建立数据库及其应用系统, 使之能够有效地存储和管理数据, 满足各种用户的应用需求, 包括信息管理要求和数据操作要求 信息管理要求是指在数据库中应该存储和管理哪些数据对象 数据操作要求是指对数据对象需要进行哪些操作, 如查询 增加 删除 修改和统计等操作

35 第 1 章数据库系统概论 数据库设计的目标数据库设计的目标是为用户和各种应用系统提供一个信息基础设施和高效率的运行环境 高效率的运行环境包括数据库数据的存取效率 数据库存储空间的利用率以及数据库系统运行管理的效率等 数据库设计的特点数据库设计和一般的软件系统的设计 开发和运行与维护有许多相同之处, 更有其自身的一些特点 1. 数据库建设的基本规律 三分技术, 七分管理, 十二分基础数据 是数据库设计的特点之一 在数据库建设中, 不仅涉及技术, 还涉及管理 要建设好一个数据库应用系统, 开发技术固然重要, 但是相比之下管理则更加重要 这里的管理不仅仅包括数据库建设作为一个大型的工程项目本身的项目管理, 而且包括该企业的业务管理 十二分基础数据 则强调了数据的收集 整理 组织和不断更新是数据库建设中的重要环节 人们往往忽视基础数据在数据库建设中的地位和作用 基础数据的收集 入库是数据库建立初期工作量最大 最烦琐 最细致的工作 在以后数据库运行过程中更需要不断地把新的数据加入到数据库中, 使数据库成为一个 活库, 否则就成为 死库 数据库一旦成了 死库, 系统也就失去了应用价值, 原来的投资也就失败了 2. 结构 ( 数据 ) 设计和行为 ( 处理 ) 设计相结合数据库设计应该和应用系统相结合 也就是说, 整个设计过程中要把数据库结构设计和对数据的处理设计密切结合起来 这是数据库设计的特点之二 在早期的数据库应用系统开发过程中, 常常把数据库设计和应用系统的设计相分离开来 由于数据库设计有它专门的技术和理论, 因此, 需要专门来讲解数据库设计 这并不等于数据库设计和在数据库之上开发应用系统是相互分离的 相反, 必须强调设计过程中数据库设计和应用程序的密切结合, 并把它作为数据库设计的重要特点 数据库设计的方法大型数据库设计是涉及多学科的综合性技术, 同时又是一项庞大的工程项目 它要求从事数据库设计的专业人员具备多方面的技术和知识 主要包括 : 计算机的基础知识 软件工程的原理和方法 程序设计的方法和技巧 数据库的基本知识 数据库设计技术 应用领域的知识等 这样才能设计出符合具体领域要求的数据库及其应用系统 早期数据库设计主要采用手工与经验相结合的方法 设计的质量往往与设计人员的经验与水平有直接的关系 数据库设计是一种技艺, 缺乏科学理论和工程方法的支持, 设计质量难以保证 因此, 人们努力探索, 提出了各种数据库设计方法, 其中比较著名的有以下 4 种 新奥尔良 (New Orleans) 方法 : 该方法把数据库设计分为若干阶段和步骤, 并采用一些辅助手段实现每一过程 它运用软件工程的思想, 按一定的设计规程用工程化方法

36 26 Access 数据库应用基础教程 ( 第四版 ) 设计数据库 新奥尔良方法属于规范化设计法 虽然从本质上看它仍然是手工设计方法, 其基本思想是过程迭代和逐步求精 基于 E-R 模型的数据库设计方法 : 该方法用 E-R 模型来设计数据库的概念模型, 是数据库概念设计阶段广泛采用的方法 3NF( 第三范式 ) 设计方法 : 该方法用关系数据理论为指导来设计数据库的逻辑模型, 是设计关系数据库时在逻辑阶段可以采用的一种有效方法 ODL(Object Definition Language) 方法 : 这是面向对象的数据库设计方法 该方法用面向对象的概念和术语来说明数据库结构 ODL 可以描述面向对象的数据库结构设计, 可以直接转换为面向对象的数据库 数据库设计的步骤数据库设计是指对于一个给定的应用环境, 构造最优的数据库模式, 建立数据库及其应用系统, 使之能够有效地存储数据, 满足各种用户的应用需求 数据库设计一般分为以下 6 个步骤 1. 需求分析进行数据库设计首先必须准确了解与分析用户需求, 包括数据和处理 需求分析是整个设计过程的基础, 是最困难 最耗时的一步 作为 地基 的需求分析是否做得充分与准确, 决定了在其上构建数据库大厦的速度与质量 需求分析做得不好, 可能会导致整个数据库设计返工重做 2. 概念结构设计概念结构设计是整个数据库设计的关键, 它通过对用户需求进行综合 归纳与抽象, 形成一个独立于具体 DBMS 的概念模型 概念模型是整个组织各个用户关心的信息结构 描述概念结构的有力工具是 E-R 图 数据库设计通常基于 E-R 模型来进行, 然后转化成关系模型 3. 逻辑结构设计逻辑结构设计将概念结构转换为某个 DBMS 所支持的数据模型, 并对其进行优化 4. 物理结构设计物理设计为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构, 包括存储结构和存取方法等 物理结构设计通常分为以下两步 确定数据库的物理结构 : 可分为确定数据的存取方法和数据的存储结构 对物理结构进行评估 : 包括对时间效率 空间效率 维护开销和各种用户要求进行权衡, 从多种设计方案中选择一个较优的方案 5. 数据库实施在数据库实施阶段, 设计人员运用 DBMS 提供的数据库语言 ( 如 SQL) 及其宿主语言, 根

37 第 1 章数据库系统概论 27 据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库, 编制与调试应用程序, 组织数据入库, 并进行调试运行 (1) 定义数据库结构确定了数据库的逻辑结构与物理结构后, 就可以用所选用的 DBMS 提供的数据定义语言 (DDL) 来严格描述数据库结构 (2) 数据装载数据库结构建立后, 就可以向数据库中装载数据了 组织数据入库是数据库实施阶段最主要的工作 对于数据量不是很大的小型系统, 可以用人工方式完成数据的入库, 具体包括如下几个步骤 筛选数据 : 需要装入数据库中的数据通常都分散在各个部门的数据文件或原始凭证中, 所以首先必须把需要入库的数据筛选出来 转换数据格式 : 筛选出来的需要入库的数据, 其格式往往不符合数据库要求, 还需要进行转换 这种转换有时可能很复杂 输入数据 : 将转换好的数据输入计算机中 校验数据 : 检查输入的数据是否有误 对于中大型系统, 由于数据量大, 用人工方式组织数据入库将会耗费大量人力物力, 而且很难保证数据的正确性, 因此应该设计一个数据输入子系统由计算机辅助数据的入库工作 (3) 编制与调试应用程序数据库应用程序的设计应该与数据设计并行进行 在数据库实施阶段, 当数据库结构建立好后, 就可以开始编制与调试数据库的应用程序, 也就是说, 编制与调试应用程序是与组织数据入库同步进行的 调试应用程序时由于数据入库尚未完成, 可先使用模拟数据 (4) 数据库试运行应用程序调试完成, 并且已有少部分数据入库后, 就可以开展数据库的试运行 数据库试运行也称为联合调试, 其主要工作如下 功能测试 : 即实际运行应用程序, 执行对数据库的各种操作, 测试应用程序的各种功能 性能测试 : 即测量系统的性能指标, 分析是否符合设计目标 6. 数据库运行和维护数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行 数据库投入运行标志着开发任务的基本完成和维护工作的开始, 并不意味着设计过程的终结, 由于应用环境在不断变化, 数据库运行过程中物理存储也会不断变化, 对数据库设计进行评价 调整 修改等维护工作是一个长期的任务, 也是设计工作的继续和提高 在数据库运行阶段, 对数据库经常性的维护工作主要是由 DBA 完成的, 主要包括以下内容 (1) 数据库的转储和恢复定期对数据库和日志文件进行备份, 以保证一旦发生故障, 能利用数据库备份及日志文件备份, 尽快将数据库恢复到某种一致性状态, 并尽可能减少对数据库的破坏

38 28 Access 数据库应用基础教程 ( 第四版 ) (2) 数据库的安全性 完整性控制 DBA 必须对数据库安全性和完整性控制负起责任 根据用户的实际需要授予不同的操作权限 另外, 由于应用环境的变化, 数据库的完整性约束条件也会变化, 也需要 DBA 不断修正, 以满足用户要求 (3) 数据库性能的监督 分析和改进目前, 许多 DBMS 产品都提供了监测系统性能参数的工具,DBA 可以利用这些工具方便地得到系统运行过程中一系列性能参数的值 DBA 应该仔细分析这些数据, 通过调整某些参数来进一步改进数据库性能 (4) 数据库的重组织和重构造数据库运行一段时间后, 由于记录的不断被增 删 改, 会使数据库的物理存储变坏, 从而降低数据库存储空间的利用率和数据的存取效率, 使数据库的性能下降 这时,DBA 就要对数据库进行重组织, 或部分重组织 ( 只对频繁增 删的表进行重组织 ) 数据库的重组织不会改变原设计的数据逻辑结构和物理结构, 只是按原设计要求重新安排存储位置, 回收垃圾, 减少指针链, 提高系统性能 DBMS 一般都提供了供重组织数据库使用的实用程序, 帮助 DBA 重新组织数据库 数据库应用环境发生变化, 会导致实体及实体间的联系也发生相应的变化, 使原有的数据库设计不能很好地满足新的需求, 从而不得不适当调整数据库的模式和内模式, 这就是数据库的重构造 DBMS 都提供了修改数据库结构的功能 重构造数据库的程度是有限的 如果应用变化太大, 已无法通过重构数据库来满足新的需求, 或重构数据库的代价太大时, 则表明现有数据库应用系统的生命周期已经结束, 应该重新设计新的数据库系统, 开始新数据库应用系统的生命周期 1.9 本章小结 随着信息技术的飞速发展, 需要处理的数据越来越多, 将越来越多的资料存入计算机中, 并通过一些编制好的计算机程序对这些资料进行管理, 这些程序后来就被称为 数据库管理系统 (DBMS), 它们可以帮助管理输入到计算机中的大量数据 本章主要介绍了数据库的基本概念 数据模型 数据库管理系统 关系数据库和关系代数 安全性和完整性, 以及数据库设计的内容和一般步骤等数据库基础理论知识 Access 是基于关系模型的数据库管理系统 本章的知识虽然过于理论化, 但掌握这些理论是学好 Access 的重要基础 通过本章的学习, 读者应该能够掌握什么是数据库, 什么是数据库管理系统等基本概念, 了解数据库设计的基本步骤, 为后续章节的学习打下良好的基础

39 第 1 章数据库系统概论 思考和练习 思考题 1. 什么是数据库? 什么是数据库系统? 2. 什么是数据库管理系统? 它主要有哪些功能? 3. 说出几种常用的数据模型 4. 什么是关系模型? 它是如何表示实体和实体之间的联系的? 5. 常用的关系运算有哪些? 如何区分一元运算和二元运算? 6. 为什么要进行关系模式规范化? 7. 第三范式与第二范式相比有哪些改进? 8. 什么是数据操纵语言? 它有什么作用? 9. 简述数据库设计的步骤 练习题 1. 企业进销存管理系统主要实现从进货 库存到销售的一体化信息管理, 涉及商品信息 商品的供应商 购买商品的客户等多个实体 根据下面的描述创建客户实体 E-R 图 供应商实体 E-R 图 商品实体 E-R 图 企业进销存管理系统将记录所有的客户信息, 在销售 退货等操作时, 将直接引用该客户的实体属性 客户实体包括客户编号 客户名称 简称 地址 电话 邮政编码 联系人 联系人电话 传真 开户行和账号等属性 不同的供应商可以为企业提供不同的商品, 在商品信息中将引用商品供应商的实体属性 供应商实体包括编号 名称 简称 地址 电话 邮政编码 传真 联系人 联系电话 开户行和 属性 商品信息是进销存管理系统中的基本信息, 系统将维护商品的进货 退货 销售 入库等操作 商品实体包括编号 商品名称 商品简称 产地 单位 规格 包装 批号 批准文号 商品简介和供应商属性 2. 请简述满足 1NF 2NF 和 3NF 的基本条件 并完成以下题目 某信息一览表如图 1-17 所示, 其是否满足 3NF? 若不满足, 请将其化为符合 3NF 的关系 图 1-17 信息一览表