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1 21 世 纪 高 职 高 专 规 划 教 材 网 络 专 业 系 列 SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 张 蒲 生 何 升 编 著 清 华 大 学 出 版 社 北 京

2 内 容 简 介 本 书 根 据 高 等 职 业 技 术 教 育 和 教 学 特 点, 结 合 教 学 改 革 和 应 用 实 践 编 写 而 成 在 介 绍 SQL Server 数 据 库 基 本 内 容 的 同 时, 通 过 学 生 管 理 系 统 开 发 的 实 例 将 数 据 库 基 本 原 理 和 应 用 技 术 整 合 内 容 包 括 : 数 据 库 应 用 技 术 基 础 SQL Server 2000 服 务 器 和 客 户 端 的 操 作 数 据 库 及 其 管 理 数 据 库 对 象 的 基 本 操 作 数 据 查 询 索 引 视 图 复 制 存 储 过 程 触 发 器 程 序 设 计 数 据 转 换 服 务 安 全 性 管 理 备 份 与 恢 复 ODBC 和 ADO 编 程 接 口 等 本 书 内 容 广 泛 翔 实, 适 用 对 象 广 且 实 用 性 强, 既 可 作 为 高 职 高 专 学 生 数 据 库 课 程 的 教 材, 又 可 作 为 相 关 专 业 和 使 用 SQL Server 进 行 应 用 开 发 的 人 员 的 参 考 资 料 或 培 训 教 材 版 权 所 有, 翻 印 必 究 举 报 电 话 :010 唱 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 本 书 防 伪 标 签 采 用 特 殊 防 伪 技 术, 用 户 可 通 过 在 图 案 表 面 涂 抹 清 水, 图 案 消 失, 水 干 后 图 案 复 现 ; 或 将 表 面 膜 揭 下, 放 在 白 纸 上 用 彩 笔 涂 抹, 图 案 在 白 纸 上 再 现 的 方 法 识 别 真 伪 图 书 在 版 编 目 (CIP) 数 据 SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 / 张 蒲 生, 何 升 编 著. 北 京 : 清 华 大 学 出 版 社, (21 世 纪 高 职 高 专 规 划 教 材. 网 络 专 业 系 列 ) ISBN 7 唱 302 唱 唱 8 Ⅰ.S Ⅱ. 1 张 2 何 Ⅲ. 关 系 数 据 库 - 数 据 库 管 理 系 统,SQL Server - 高 等 学 校 : 技 术 学 校 - 教 材 Ⅳ. TP 中 国 版 本 图 书 馆 CIP 数 据 核 字 (2005) 第 号 出 版 者 : 清 华 大 学 出 版 社 地 址 : 北 京 清 华 大 学 学 研 大 厦 http :// 邮 编 : 社 总 机 :010 唱 客 户 服 务 :010 唱 责 任 编 辑 : 曾 妍 印 刷 者 : 北 京 市 清 华 园 胶 印 厂 装 订 者 : 三 河 市 金 元 装 订 厂 发 行 者 : 新 华 书 店 总 店 北 京 发 行 所 开 本 : 印 张 :24.75 字 数 :567 千 字 版 次 :2005 年 8 月 第 1 版 2005 年 8 月 第 1 次 印 刷 书 号 :ISBN 7 唱 302 唱 唱 8/TP 7434 印 数 :1 ~ 5000 定 价 :30.00 元

3 出 版 说 明 高 职 高 专 教 育 是 我 国 高 等 教 育 的 重 要 组 成 部 分, 担 负 着 为 国 家 培 养 并 输 送 生 产 建 设 管 理 服 务 第 一 线 高 素 质 技 术 应 用 型 人 才 的 重 任 进 入 21 世 纪 后, 高 职 高 专 教 育 的 改 革 和 发 展 呈 现 出 前 所 未 有 的 发 展 势 头, 学 生 规 模 已 占 我 国 高 等 教 育 的 半 壁 江 山, 成 为 我 国 高 等 教 育 的 一 支 重 要 的 生 力 军 ; 办 学 理 念 上, 以 就 业 为 导 向 成 为 高 等 职 业 教 育 改 革 与 发 展 的 主 旋 律 近 两 年 来, 教 育 部 召 开 了 三 次 产 学 研 交 流 会, 并 启 动 四 个 专 业 的 国 家 技 能 型 紧 缺 人 才 培 养 项 目, 同 时 成 立 了 35 所 示 范 性 软 件 职 业 技 术 学 院, 进 行 两 年 制 教 学 改 革 试 点 这 些 举 措 都 表 明 国 家 正 在 推 动 高 职 高 专 教 育 进 行 深 层 次 的 重 大 改 革, 向 培 养 生 产 服 务 第 一 线 真 正 需 要 的 应 用 型 人 才 的 方 向 发 展 为 了 顺 应 当 前 我 国 高 职 高 专 教 育 的 发 展 形 势, 配 合 高 职 高 专 院 校 的 教 学 改 革 和 教 材 建 设, 进 一 步 提 高 我 国 高 职 高 专 教 育 教 材 质 量, 在 教 育 部 的 指 导 下, 清 华 大 学 出 版 社 组 织 出 版 21 世 纪 高 职 高 专 规 划 教 材 为 推 动 规 划 教 材 的 建 设, 清 华 大 学 出 版 社 组 织 并 成 立 高 职 高 专 教 育 教 材 编 审 委 员 会, 旨 在 对 清 华 版 的 全 国 性 高 职 高 专 教 材 及 教 材 选 题 进 行 评 审, 并 向 清 华 大 学 出 版 社 推 荐 各 院 校 办 学 特 色 鲜 明 内 容 质 量 优 秀 的 教 材 选 题 教 材 选 题 由 个 人 或 各 院 校 推 荐, 经 编 审 委 员 会 认 真 评 审, 最 后 由 清 华 大 学 出 版 社 出 版 编 审 委 员 会 的 成 员 皆 来 源 于 教 改 成 效 大 办 学 特 色 鲜 明 师 资 实 力 强 的 高 职 高 专 院 校 普 通 高 校 以 及 著 名 企 业, 教 材 的 编 写 者 和 审 定 者 都 是 从 事 高 职 高 专 教 育 第 一 线 的 骨 干 教 师 和 专 家 编 审 委 员 会 根 据 教 育 部 最 新 文 件 政 策, 规 划 教 材 体 系, 比 如 部 分 专 业 的 两 年 制 教 材 ; 以 就 业 为 导 向, 以 专 业 技 能 体 系 为 主, 突 出 人 才 培 养 的 实 践 性 应 用 性 的 原 则, 重 新 组 织 系 列 课 程 的 教 材 结 构, 整 合 课 程 体 系 ; 按 照 教 育 部 制 定 的 高 职 高 专 教 育 基 础 课 程 教 学 基 本 要 求, 教 材 的 基 础 理 论 以 必 要 够 用 为 度, 突 出 基 础 理 论 的 应 用 和 实 践 技 能 的 培 养 本 套 规 划 教 材 的 编 写 原 则 如 下 : (1) 根 据 岗 位 群 设 置 教 材 系 列, 并 成 立 系 列 教 材 编 审 委 员 会 ; (2) 由 编 审 委 员 会 规 划 教 材 评 审 教 材 ; (3) 重 点 课 程 进 行 立 体 化 建 设, 突 出 案 例 式 教 学 体 系, 加 强 实 训 教 材 的 出 版, 完 善 教 学 服 务 体 系 ; (4) 教 材 编 写 者 由 具 有 丰 富 教 学 经 验 和 多 年 实 践 经 历 的 教 师 共 同 组 成, 建 立 双 师 型 编 者 体 系

4 Ⅱ SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 本 套 规 划 教 材 涵 盖 了 公 共 基 础 课 计 算 机 电 子 信 息 机 械 经 济 管 理 以 及 服 务 等 大 类 的 主 要 课 程, 包 括 专 业 基 础 课 和 专 业 主 干 课 目 前 已 经 规 划 的 教 材 系 列 名 称 如 下 : 公 共 基 础 课 公 共 基 础 课 系 列 计 算 机 类 计 算 机 基 础 教 育 系 列 计 算 机 专 业 基 础 系 列 计 算 机 应 用 系 列 网 络 专 业 系 列 软 件 专 业 系 列 电 子 商 务 专 业 系 列 电 子 信 息 类 电 子 信 息 基 础 系 列 微 电 子 技 术 系 列 通 信 技 术 系 列 电 气 自 动 化 应 用 电 子 技 术 系 列 机 械 类 机 械 基 础 系 列 机 械 设 计 与 制 造 专 业 系 列 数 控 技 术 系 列 模 具 设 计 与 制 造 系 列 经 济 管 理 类 经 济 管 理 基 础 系 列 市 场 营 销 系 列 财 务 会 计 系 列 企 业 管 理 系 列 物 流 管 理 系 列 财 政 金 融 系 列 服 务 类 旅 游 系 列 艺 术 设 计 系 列 本 套 规 划 教 材 的 系 列 名 称 根 据 学 科 基 础 和 岗 位 群 方 向 设 置, 为 各 高 职 高 专 院 校 提 供 自 助 餐 形 式 的 教 材 各 院 校 在 选 择 课 程 需 要 的 教 材 时, 专 业 课 程 可 以 根 据 岗 位 群 选 择 系 列 ; 专 业 基 础 课 程 可 以 根 据 学 科 方 向 选 择 各 类 的 基 础 课 系 列 例 如, 数 控 技 术 方 向 的 专 业 课 程 可 以 在 数 控 技 术 系 列 选 择 ; 数 控 技 术 专 业 需 要 的 基 础 课 程, 属 于 计 算 机 类 课 程 的 可 以 在 计 算 机 基 础 教 育 系 列 和 计 算 机 应 用 系 列 选 择, 属 于 机 械 类 课 程 的 可 以 在 机 械 基 础 系 列 选 择, 属 于 电 子 信 息 类 课 程 的 可 以 在 电 子 信 息 基 础 系 列 选 择 依 此 类 推 为 方 便 教 师 授 课 和 学 生 学 习, 清 华 大 学 出 版 社 正 在 建 设 本 套 教 材 的 教 学 服 务 体 系 本 套 教 材 先 期 选 择 重 点 课 程 和 专 业 主 干 课 程, 进 行 立 体 化 教 材 建 设 : 加 强 多 媒 体 教 学 课 件 或 电 子 教 案 素 材 库 学 习 盘 学 习 指 导 书 等 形 式 的 制 作 和 出 版, 开 发 网 络 课 程 学 校 在 选 用 教 材 时, 可 通 过 邮 件 或 电 话 与 我 们 联 系 获 取 相 关 服 务, 并 通 过 与 各 院 校 的 密 切 交 流, 使 其 日 臻 完 善 高 职 高 专 教 育 正 处 于 新 一 轮 改 革 时 期, 从 专 业 设 置 课 程 体 系 建 设 到 教 材 编 写, 依 然 是 新 课 题 希 望 各 高 职 高 专 院 校 在 教 学 实 践 中 积 极 提 出 意 见 和 建 议, 并 向 我 们 推 荐 优 秀 选 题 反 馈 意 见 请 发 送 到 E 唱 mail tup.tsinghua.edu.cn 清 华 大 学 出 版 社 将 对 已 出 版 的 教 材 不 断 地 修 订 完 善, 提 高 教 材 质 量, 完 善 教 材 服 务 体 系, 为 我 国 的 高 职 高 专 教 育 出 版 优 秀 的 高 质 量 的 教 材 高 职 高 专 教 育 教 材 编 审 委 员 会

5 前 言 SQ L Server 数 据 库 应 用 技 术 经 过 多 年 课 程 教 学 产 学 研 的 实 践, 以 及 教 学 改 革 的 探 索, 我 们 逐 步 形 成 了 数 据 库 课 程 的 教 学 模 式 : 将 数 据 库 的 基 本 原 理 与 基 础 应 用 整 合 形 成 数 据 库 应 用 技 术, 其 先 行 课 程 为 可 视 化 程 序 设 计, 后 续 课 程 为 数 据 库 编 程 技 术, 将 前 台 的 桌 面 程 序 设 计 与 后 台 数 据 管 理 结 合 起 来 此 模 式 应 用 于 教 学 中, 学 生 的 应 用 开 发 能 力 及 实 际 编 程 动 手 能 力 均 有 了 较 大 的 提 高 本 书 就 是 在 此 基 础 上, 根 据 高 等 职 业 技 术 教 育 和 教 学 特 点, 结 合 教 学 改 革 和 应 用 实 践 编 写 而 成 的 本 书 的 特 点 是 以 理 论 够 用 实 用 强 化 应 用 为 原 则, 使 SQ L Server 数 据 库 应 用 技 术 的 教 与 学 得 以 快 速 和 轻 松 它 以 SQL Server 2000 为 背 景 介 绍 SQ L 语 言, 以 学 生 管 理 系 统 开 发 为 实 例 引 导 学 生 进 入 角 色 本 书 之 所 以 选 择 学 生 管 理 系 统 作 为 全 程 实 例, 是 因 为 实 例 涉 及 的 业 务 领 域 是 学 生 熟 悉 的 感 兴 趣 的, 很 容 易 激 发 学 习 热 情, 也 很 快 就 能 上 手 同 时 实 例 覆 盖 数 据 库 应 用 技 术 课 程 所 涉 及 的 所 有 知 识 点, 随 着 逐 步 深 入, 全 面 展 开 课 程 内 容, 学 生 将 以 实 例 设 计 和 改 进 中 的 问 题 为 动 力, 积 极 参 与 分 析 设 计 调 整 和 改 进 数 据 库 的 应 用 实 践 经 过 前 后 几 次 迭 代, 学 生 管 理 系 统 开 发 完 成, 学 生 也 就 完 成 对 数 据 库 的 入 门 学 习 到 应 用 开 发 的 全 过 程, 对 枟 数 据 库 应 用 技 术 枠 课 程 的 所 有 知 识 点 也 全 部 练 习 了 本 书 每 章 开 始 附 有 学 习 要 点 提 示, 每 章 末 尾 附 有 课 后 作 业 和 实 训 项 目, 供 学 生 及 时 消 化 对 应 章 节 内 容 之 用 本 书 附 有 枟 SQ L Server 数 据 库 应 用 技 术 枠 课 程 教 学 大 纲 和 实 训 大 纲, 可 供 教 师 和 学 生 在 教 学 及 学 习 中 参 考 全 书 共 14 章 : 第 1 章 为 数 据 库 技 术 基 础 ; 第 2 章 为 SQ L Server 2000 服 务 器 和 客 户 端 ; 第 3 章 为 数 据 库 及 其 管 理 ; 第 4 章 为 数 据 库 中 表 的 基 本 操 作 ; 第 5 章 为 索 引 及 其 应 用 ; 第 6 章 为 SQ L Server 的 数 据 查 询 ; 第 7 章 为 数 据 复 制 ; 第 8 章 为 视 图 及 其 应 用 ; 第 9 章 为 存 储 过 程 与 触 发 器 ; 第 10 章 为 SQ L Server 的 程 序 设 计 ; 第 11 章 为 数 据 转 换 服 务 ; 第 12 章 为 SQ L Server 2000 的 安 全 管 理 ; 第 13 章 为 备 份 与 还 原 ; 第 14 章 为 SQ L Server 编 程 接 口 本 课 程 建 议 教 学 时 数 为 64 ~ 80 学 时, 其 中 : 授 课 时 数 为 44 学 时, 实 训 时 数 为 20 ~ 36 学 时, 并 要 求 先 学 习 C 程 序 设 计 或 Visual Basic 语 言 本 书 第 章 和 附 录, 以 及 书 中 课 后 作 业 和 实 训 由 张 蒲 生 编 写 ; 第

6 Ⅳ SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 章 由 何 升 编 写 ; 全 书 由 张 蒲 生 统 稿 在 本 书 编 写 过 程 中, 得 到 了 广 东 外 语 外 贸 大 学 信 息 学 院 的 大 力 支 持, 许 多 老 师 为 本 书 提 供 了 宝 贵 的 意 见, 在 此 向 他 们 表 示 衷 心 的 感 谢 由 于 编 者 水 平 所 限, 加 之 时 间 仓 促, 书 中 难 免 存 在 错 误 和 不 妥 之 处, 殷 切 期 望 广 大 读 者 给 予 指 正 作 者 2005 年 7 月 于 广 州

7 目 录 SQ L Server 数 据 库 应 用 技 术 第 1 章 数 据 库 技 术 基 础 数 据 管 理 的 概 述 数 据 数 据 管 理 与 数 据 处 理 数 据 管 理 的 发 展 数 据 库 数 据 库 管 理 系 统 和 数 据 库 系 统 数 据 模 型 数 据 模 型 的 三 要 素 概 念 模 型 数 据 模 型 的 分 类 数 据 库 设 计 需 求 分 析 阶 段 概 念 结 构 设 计 逻 辑 结 构 设 计 数 据 库 物 理 设 计 数 据 库 实 施 数 据 库 运 行 与 维 护 24 课 后 作 业 25 第 2 章 SQL Server 2000 服 务 器 和 客 户 端 SQ L Server 概 述 SQ L 的 特 点 SQ L Server 的 结 构 SQ L Server 的 数 据 库 文 件 SQ L Server 2000 的 服 务 器 组 件 SQ L Server 2000 服 务 器 端 的 操 作 启 动 SQ L Server 对 sa 账 号 加 入 密 码 SQ L Server 2000 配 置 36

8 Ⅵ SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 2.4 SQ L Server 2000 的 客 户 端 组 件 SQ L Server 2000 客 户 端 的 操 作 38 实 训 41 课 后 作 业 44 第 3 章 数 据 库 及 其 管 理 系 统 数 据 库 master 数 据 库 model 数 据 库 msdb 数 据 库 tempdb 数 据 库 创 建 用 户 数 据 库 使 用 企 业 管 理 器 创 建 用 户 数 据 库 使 用 SQ L 查 询 分 析 器 创 建 用 户 数 据 库 事 务 日 志 查 看 数 据 库 信 息 管 理 数 据 库 打 开 数 据 库 增 加 和 缩 减 数 据 库 容 量 查 看 目 前 数 据 库 选 项 设 定 及 修 改 数 据 库 更 名 删 除 数 据 库 59 实 训 60 课 后 作 业 62 第 4 章 数 据 库 中 表 的 基 本 操 作 数 据 库 对 象 数 据 表 约 束 默 认 规 则 视 图 存 储 过 程 触 发 器 数 据 表 的 设 计 和 创 建 SQ L Server 中 的 数 据 类 型 数 据 表 设 计 与 创 建 修 改 表 结 构 82

9 目 录 Ⅶ 插 入 更 新 和 删 除 表 数 据 定 义 约 束 约 束 的 类 型 约 束 的 创 建 查 看 删 除 使 用 默 认 和 规 则 使 用 默 认 使 用 规 则 99 实 训 101 课 后 作 业 104 第 5 章 索 引 及 其 应 用 索 引 的 基 础 知 识 数 据 存 储 索 引 索 引 的 分 类 创 建 索 引 使 用 企 业 管 理 器 创 建 索 引 使 用 T ransact 唱 SQ L 创 建 索 引 索 引 的 分 析 与 维 护 索 引 统 计 创 建 和 修 改 统 计 信 息 统 计 信 息 的 查 看 与 删 除 查 看 与 删 除 索 引 查 看 表 中 的 索 引 索 引 更 名 与 删 除 123 实 训 125 课 后 作 业 126 第 6 章 SQL Server 的 数 据 查 询 SELEC T 语 句 中 的 数 学 问 题 SQ L Server 中 的 变 量 SQ L Server 的 运 算 符 SQ L Server 中 的 函 数 SELEC T 语 句 简 单 查 询 FRO M 子 句 与 IN T O 子 句 使 用 W HERE 子 句 设 置 查 询 条 件 查 询 结 果 排 序 及 ORDER BY 子 句 143

10 Ⅷ SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 GRO U P BY 子 句 与 H A VING 子 句 CO M PU T E 子 句 连 接 查 询 连 接 概 述 内 连 接 外 连 接 交 叉 连 接 自 连 接 嵌 套 查 询 单 值 嵌 套 查 询 多 值 嵌 套 查 询 联 合 159 实 训 160 课 后 作 业 164 第 7 章 数 据 复 制 复 制 模 型 复 制 与 出 版 的 关 系 复 制 模 型 复 制 的 类 型 快 照 复 制 事 务 复 制 合 并 复 制 配 置 复 制 建 立 和 使 用 复 制 创 建 发 布 订 阅 创 建 强 制 订 阅 通 过 Internet 执 行 复 制 复 制 监 视 器 186 实 训 188 课 后 作 业 190 第 8 章 视 图 及 其 应 用 视 图 的 概 述 视 图 的 概 念 使 用 视 图 的 优 点 和 缺 点 视 图 的 创 建 193

11 目 录 Ⅸ 使 用 企 业 管 理 器 创 建 视 图 使 用 T ransact 唱 SQ L 创 建 视 图 使 用 创 建 视 图 向 导 程 序 视 图 定 义 的 查 询 与 修 改 查 看 和 修 改 视 图 定 义 视 图 的 删 除 通 过 视 图 查 询 与 更 新 数 据 通 过 视 图 查 询 数 据 通 过 视 图 更 新 数 据 208 实 训 209 课 后 作 业 210 第 9 章 存 储 过 程 与 触 发 器 存 储 过 程 概 述 什 么 是 存 储 过 程 存 储 过 程 类 型 存 储 过 程 的 好 处 创 建 和 执 行 存 储 过 程 创 建 和 执 行 不 带 参 数 的 存 储 过 程 创 建 和 执 行 带 参 数 的 存 储 过 程 修 改 和 删 除 存 储 过 程 查 看 存 储 过 程 修 改 存 储 过 程 删 除 存 储 过 程 触 发 器 的 创 建 和 管 理 触 发 器 概 述 触 发 器 的 创 建 管 理 触 发 器 233 实 训 236 课 后 作 业 239 第 10 章 SQL Server 的 程 序 设 计 批 处 理 与 流 程 控 制 批 处 理 流 程 控 制 事 务 处 理 事 务 概 述 事 务 管 理 247

12 Ⅹ SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 事 务 模 式 事 务 日 志 锁 机 制 锁 的 控 制 方 法 查 看 锁 的 信 息 死 锁 游 标 游 标 的 定 义 及 其 优 点 使 用 游 标 游 标 示 例 257 实 训 258 课 后 作 业 261 第 11 章 数 据 转 换 服 务 导 入 / 导 出 概 述 导 入 数 据 导 入 Excel 工 作 表 导 入 文 本 文 件 导 出 数 据 导 出 数 据 至 Access 导 出 数 据 至 文 本 文 件 使 用 D T S 设 计 器 使 用 bcp 和 BU L K INSER T 批 复 制 程 序 BU LK INSER T 283 实 训 284 课 后 作 业 285 第 12 章 SQL Server 2000 的 安 全 管 理 SQ L Server 2000 的 安 全 认 证 模 式 身 份 验 证 权 限 认 证 创 建 和 管 理 安 全 账 户 创 建 安 全 账 户 管 理 安 全 账 户 删 除 登 录 和 用 户 管 理 数 据 库 用 户 和 角 色 服 务 器 角 色 298

13 目 录 Ⅺ 数 据 库 角 色 SQ L Server 权 限 管 理 使 用 企 业 管 理 器 管 理 权 限 使 用 T ransact 唱 SQ L 语 句 管 理 权 限 304 实 训 307 课 后 作 业 310 第 13 章 备 份 与 还 原 备 份 与 还 原 的 概 述 备 份 与 还 原 概 念 备 份 与 还 原 方 式 数 据 库 的 备 份 备 份 设 备 使 用 企 业 管 理 器 进 行 备 份 使 用 向 导 进 行 备 份 使 用 查 询 分 析 器 进 行 备 份 数 据 库 的 还 原 使 用 企 业 管 理 器 还 原 数 据 库 使 用 查 询 分 析 器 还 原 数 据 库 326 实 训 330 课 后 作 业 332 第 14 章 SQL Server 编 程 接 口 通 过 ODBC 访 问 SQ L Server 数 据 库 ODBC 的 概 述 通 过 Excel 访 问 SQ L Server 数 据 库 通 过 Visual Basic 访 问 SQ L Server 数 据 库 通 过 PowerBuilder 访 问 SQ L Server 数 据 库 使 用 ADO 操 作 数 据 库 中 的 数 据 ActiveX 数 据 对 象 (ADO) 在 Visual Basic 中 用 ADO 访 问 数 据 库 在 C++ Builder 中 用 ADO 访 问 数 据 库 363 实 训 368 课 后 作 业 368 附 录 A 枟 SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 枠 课 程 教 学 大 纲 373 附 录 B 枟 SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 枠 课 程 实 训 大 纲 376 参 考 文 献 380

14 第 1 章 数 据 库 技 术 基 础 数 据 库 是 数 据 管 理 的 实 用 技 术, 是 计 算 机 技 术 的 重 要 分 支, 它 的 出 现 极 大 地 促 进 了 计 算 机 应 用 向 各 行 各 业 的 渗 透 本 章 将 介 绍 数 据 库 技 术 的 有 关 基 本 概 念 特 点, 各 种 数 据 模 型, 数 据 库 系 统 的 构 成 等 知 识, 这 些 内 容 将 为 后 续 数 据 库 技 术 的 学 习 起 到 指 导 性 的 作 用 1.1 数 据 管 理 的 概 述 数 据 数 据 管 理 与 数 据 处 理 1. 数 据 数 据 (Data) 是 描 述 事 物 的 符 号 记 录 除 了 常 用 的 数 字 数 据 外, 文 字 ( 如 名 称 ) 图 形 图 像 声 音 等 信 息, 也 都 是 数 据 日 常 生 活 中, 人 们 为 了 交 流, 会 直 接 用 自 然 语 言 ( 如 汉 语 ) 去 描 述 事 物 在 计 算 机 中, 为 了 存 储 和 处 理 这 些 事 物, 就 要 抽 出 对 这 些 事 物 感 兴 趣 的 特 征 组 成 一 个 记 录 来 描 述 例 如, 在 学 生 档 案 中, 可 以 对 学 生 的 学 号 姓 名 性 别 出 生 年 月 家 庭 住 址 电 话 邮 编 和 入 学 成 绩 等 情 况 这 样 描 述 : , 聂 晓 明, 男,1987 唱 8 唱 23, 广 州 市 海 珠 区,020 唱 ,510310,604 数 据 与 其 语 义 是 不 可 分 的 对 于 上 面 一 条 学 生 记 录, 了 解 其 语 义 的 人 会 得 到 如 下 信 息 : 聂 晓 明 是 一 个 学 生, 学 号 为 ,1987 年 8 月 23 日 出 生, 家 庭 住 址 是 广 州 市 海 珠 区, 电 话 是 020 唱 , 邮 编 是 , 入 学 成 绩 是 604 分 ; 而 不 了 解 其 语 义 的 人 则 无 法 理 解 其 含 义 可 见, 数 据 的 形 式 本 身 并 不 能 完 全 表 达 其 内 容, 需 要 经 过 语 义 解 释 2. 数 据 管 理 与 数 据 处 理 现 实 世 界 中 的 事 物 反 映 到 人 们 的 头 脑 里, 经 过 认 识 选 择 命 名 等 综 合 分 析 而 形 成 了 印 象 和 概 念, 产 生 认 识, 这 就 是 信 息, 即 进 入 信 息 世 界 在 信 息 世 界 里, 有 些 信 息 可 以 直 接 用 数 据 表 示, 如 学 生 学 号 出 生 日 期 成 绩 等 ; 有 些 是 由 符 号 文 字 或 其 他 形 式 来 表 示 的 在 计 算 机 中, 所 有 的 信 息 只 能 用 二 进 制 数 表 示, 一 切 信 息 进 入 计 算 机 时, 必 须 是 数 据 化 的 信 息 是 维 持 生 产 活 动 经 济 活 动 和 社 会 活 动 必 不 可 少 的 资 源 ; 数 据 是 将 现 实 世 界 中 的 各 种 信 息 记 录 下 来 可 识 别 的 符 号, 它 用 类 型 和 数 值 来 表 示 数 据 的 表 现 形 式 是 多 种 多 样 的, 例 如 : 文 字 图 形 图 像 声 音 学 生 的 档 案 记 录 商 品 的 销 售 账 目 货 物 的 运 输 情 况 等, 这 些 都 是 数 据 数 据 的 形 式 本 身 并 不 能 完 全 表 达 其 内 容, 它 需 要 经 过 语 义 解 释 数 据 与

15 2 SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 其 语 义 是 不 可 分 的 ; 并 不 是 所 有 的 数 据 都 是 信 息, 信 息 是 一 种 已 经 被 加 工 为 特 定 形 式 的 数 据, 这 种 数 据 形 式 对 接 收 者 来 说 是 有 意 义 的 即 只 有 有 价 值 的 数 据 才 是 信 息 数 据 处 理 是 指 从 某 些 已 知 的 数 据 出 发, 推 导 加 工 出 一 些 新 的 数 据, 这 些 新 的 数 据 又 表 示 了 新 的 信 息 在 具 体 操 作 中, 涉 及 数 据 收 集 管 理 加 工 和 输 出 等 过 程 数 据 处 理 是 用 计 算 机 对 数 据 进 行 处 理 的 系 统 应 用 它 是 一 个 由 人 计 算 机 等 组 成 的 能 进 行 信 息 的 收 集 传 递 存 储 加 工 维 护 分 析 计 划 控 制 决 策 和 使 用 的 系 统, 这 些 基 本 操 作 环 节 称 为 数 据 管 理 数 据 管 理 技 术 是 解 决 上 述 基 本 环 节 的, 而 其 他 环 节 ( 加 工 / 计 算 输 出 等 操 作 ) 是 由 应 用 程 序 实 现 的, 所 以 数 据 库 是 管 理 信 息 系 统 (Management Information System,MIS) 的 核 心 在 数 据 处 理 中, 通 常 数 据 的 计 算 比 较 简 单, 而 数 据 的 管 理 比 较 复 杂 数 据 管 理 是 指 数 据 的 收 集 整 理 组 织 存 储 和 检 索 等 操 作, 这 部 分 操 作 是 数 据 处 理 业 务 的 基 本 环 节, 是 任 何 数 据 处 理 业 务 中 必 不 可 少 的 共 有 部 分, 因 此 有 必 要 学 习 和 掌 握 数 据 管 理 的 技 术, 对 数 据 处 理 提 供 有 利 的 支 持 数 据 管 理 的 发 展 数 据 管 理 是 数 据 库 的 核 心 任 务, 内 容 包 括 对 数 据 的 分 类 组 织 编 码 储 存 检 索 和 维 护 随 着 计 算 机 硬 件 和 软 件 的 发 展, 数 据 库 技 术 也 不 断 地 发 展 从 数 据 管 理 方 式 的 角 度 看, 数 据 管 理 到 目 前 共 经 历 了 人 工 管 理 阶 段 文 件 系 统 阶 段 和 数 据 库 系 统 阶 段 1. 人 工 管 理 阶 段 人 工 管 理 阶 段 大 约 在 20 世 纪 50 年 代 中 期 以 前, 那 时 由 于 计 算 机 技 术 相 对 落 后, 硬 件 主 要 是 磁 带 卡 片 纸 带, 没 有 磁 盘, 而 计 算 机 是 很 昂 贵 的 资 源, 主 要 用 于 科 学 计 算 ; 软 件 方 面 也 没 有 操 作 系 统 ( 更 没 有 管 理 数 据 的 软 件 ), 数 据 不 能 保 存, 编 写 程 序 时 要 安 排 数 据 的 物 理 存 储, 数 据 是 面 向 程 序 的, 一 个 程 序 对 应 一 些 数 据 如 图 1 唱 1 所 示 图 1 唱 1 人 工 处 理 阶 段 数 据 管 理 示 意 图 这 个 时 期 数 据 管 理 的 特 点 是 : (1) 数 据 不 保 存 该 时 期 的 计 算 机 主 要 应 用 于 科 学 计 算, 一 般 不 需 要 将 数 据 长 期 保 存, 只 是 在 计 算 某 一 课 题 时 将 数 据 输 入, 用 完 后 不 保 存 原 始 数 据, 也 不 保 存 计 算 结 果 (2) 没 有 对 数 据 进 行 管 理 的 软 件 系 统 程 序 员 不 仅 要 规 定 数 据 的 逻 辑 结 构, 而 且 还 要 在 程 序 中 设 计 物 理 结 构, 包 括 存 储 结 构 存 取 方 法 输 入 输 出 方 式 等 因 此 程 序 中 存 取 数 据 的 子 程 序 随 着 存 储 的 改 变 而 改 变, 数 据 与 程 序 不 具 有 一 致 性 (3) 没 有 文 件 的 概 念 数 据 的 组 织 方 式 必 须 由 程 序 员 自 行 设 计 (4) 一 组 数 据 对 应 于 一 个 程 序, 数 据 是 面 向 应 用 的 即 使 两 个 程 序 用 到 相 同 的 数 据,

16 第 1 章 数 据 库 技 术 基 础 3 也 必 须 各 自 定 义 各 自 组 织, 数 据 无 法 共 享, 无 法 相 互 利 用 和 互 相 参 照, 从 而 导 致 程 序 和 程 序 之 间 有 大 量 重 复 的 数 据 2. 文 件 系 统 阶 段 文 件 系 统 阶 段 是 指 计 算 机 不 仅 用 于 科 学 计 算, 而 且 还 大 量 用 于 管 理 数 据 的 阶 段 ( 从 20 世 纪 50 年 代 后 期 到 60 年 代 中 期 ) 在 硬 件 方 面, 外 存 储 器 有 了 磁 盘 磁 鼓 等 直 接 存 取 的 存 储 设 备 在 软 件 方 面, 操 作 系 统 中 已 经 有 了 专 门 用 于 管 理 数 据 的 软 件, 称 为 文 件 系 统 在 处 理 方 式 上, 不 仅 有 了 文 件 批 处 理, 而 且 能 够 联 机 实 时 处 理 这 个 时 期 数 据 管 理 的 特 点 是 : (1) 数 据 需 要 长 期 保 存 在 外 存 上 供 反 复 使 用 由 于 计 算 机 大 量 用 于 数 据 处 理, 经 常 对 文 件 进 行 查 询 修 改 插 入 和 删 除 等 操 作, 所 以 数 据 需 要 长 期 保 留, 以 便 于 反 复 操 作 (2) 程 序 之 间 有 了 一 定 的 独 立 性 操 作 系 统 提 供 了 文 件 管 理 功 能 和 访 问 文 件 的 存 取 方 法, 程 序 和 数 据 之 间 有 了 数 据 存 取 的 接 口, 程 序 可 以 通 过 文 件 名 和 数 据 打 交 道, 不 必 再 寻 找 数 据 的 物 理 存 放 位 置 至 此, 数 据 有 了 物 理 结 构 和 逻 辑 结 构 的 区 别, 但 此 时 程 序 和 数 据 之 间 的 独 立 性 尚 不 充 分 (3) 文 件 的 形 式 已 经 多 样 化 由 于 已 经 有 了 直 接 存 取 的 存 储 设 备, 文 件 也 就 不 再 局 限 于 顺 序 文 件, 还 有 了 索 引 文 件 链 表 文 件 等 因 而, 对 文 件 的 访 问 可 以 是 顺 序 访 问, 也 可 以 是 直 接 访 问 (4) 数 据 的 存 取 基 本 上 以 记 录 为 单 位 文 件 系 统 阶 段 程 序 和 数 据 之 间 的 关 系 如 图 1 唱 2 所 示 由 图 1 唱 2 可 以 看 出, 文 件 系 统 中 的 数 据 和 程 序 虽 然 具 有 了 一 定 的 独 立 性, 但 还 很 不 充 分, 每 个 文 件 仍 然 对 应 于 一 个 应 用 程 序, 数 据 还 是 面 向 应 用 的 要 想 对 现 有 的 数 据 再 增 加 一 些 新 的 应 用 是 很 困 难 的, 系 统 不 易 扩 充 一 旦 数 据 的 逻 辑 结 构 改 变, 必 须 修 改 应 用 程 序 并 且, 各 个 文 件 之 间 是 孤 立 的, 不 能 反 映 现 实 世 界 事 物 之 间 的 内 在 联 系, 各 个 不 同 应 用 程 序 之 间 也 不 能 共 享 相 同 的 数 据, 从 而 造 成 数 据 冗 余 度 大, 并 容 易 产 生 相 同 数 据 的 不 一 致 性 图 1 唱 2 文 件 系 统 阶 段 数 据 管 理 示 意 图 3. 数 据 库 系 统 阶 段 到 20 世 纪 60 年 代 后 期, 数 据 管 理 规 模 更 为 庞 大, 应 用 更 广 泛, 数 据 量 剧 增, 共 享 要 求 ( 多 种 应 用 多 种 语 言 互 相 覆 盖 地 共 享 数 据 集 合 ) 更 高, 在 硬 件 方 面 有 了 大 容 量 和 快 速 存 取 磁 盘 于 是 出 现 了 数 据 库 系 统, 它 的 指 导 思 想 是 : 对 所 有 的 数 据 实 行 统 一 的 集 中 的 和 独 立 的 管 理, 使 数 据 存 储 独 立 于 使 用 数 据 的 程 序, 实 现 数 据 共 享 如 图 1 唱 3 所 示 数 据 库 系 统 阶 段 有 如 下 特 点 :

17 4 SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 图 1 唱 3 数 据 库 管 理 阶 段 数 据 管 理 示 意 图 (1) 数 据 共 享 共 享 是 指 多 用 户 多 种 应 用 多 种 语 言 互 相 覆 盖 地 共 享 数 据 集 合 数 据 库 系 统 阶 段 可 以 实 现 文 件 级 记 录 级 数 据 项 级 的 数 据 共 享 (2) 面 向 全 组 织 的 数 据 结 构 化 按 照 某 种 数 据 模 型, 将 整 个 组 织 的 全 部 数 据 组 织 成 一 个 结 构 化 的 数 据 整 体 而 文 件 系 统 是 一 个 无 结 构 的 数 据 集 合, 文 件 之 间 是 孤 立 的, 不 能 反 映 事 物 之 间 的 联 系, 数 据 面 向 专 用, 没 有 弹 性, 不 宜 扩 充 (3) 数 据 独 立 性 数 据 库 系 统 阶 段 的 数 据 具 有 物 理 独 立 性 逻 辑 独 立 性, 而 且 具 有 较 高 的 数 据 和 程 序 的 独 立 性, 将 数 据 描 述 定 义 从 应 用 程 序 中 分 离 出 来, 独 立 于 应 用 程 序 而 存 在, 且 相 互 独 立, 互 不 依 赖 (4) 可 控 数 据 冗 余 度 数 据 库 系 统 阶 段 的 数 据 存 储 不 必 重 复 存 储, 从 而 节 省 存 储 空 间, 保 证 数 据 的 一 致 性 ; 在 理 论 上 数 据 存 储 可 以 做 到 冗 余 度 为 零, 还 可 以 有 意 安 排 若 干 冗 余, 由 用 户 控 制, 称 为 可 控 冗 余 度 (5) 统 一 数 据 控 制 功 能 共 享 一 般 是 并 发 的, 当 多 个 用 户 同 时 使 用 数 据 库 时, 数 据 库 系 统 提 供 如 下 控 制 功 能 : 数 据 安 全 控 制 ; 数 据 完 整 性 控 制 ( 正 确 性 有 效 性 相 容 性 ) ; 并 发 控 制 ; 数 据 恢 复 数 据 库 数 据 库 管 理 系 统 和 数 据 库 系 统 1. 数 据 库 所 谓 数 据 库 (Database,DB), 是 将 数 据 按 一 定 的 数 据 模 型 组 织 描 述 和 储 存, 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 的 数 据 集 合 通 常, 收 集 并 抽 取 一 个 应 用 所 需 要 的 大 量 数 据 之 后, 应 该 将 其 保 存 起 来 以 供 进 一 步 加 工 处 理 和 抽 取 有 用 信 息 保 存 方 法 有 多 种, 尤 其 以 保 存 在 数 据 库 中 最 佳 因 为 它 们 一 般 由 相 互 关 联 的 数 据 表 组 成, 能 使 数 据 冗 余 度 尽 可 能 地 小 数 据 表 由 一 些 列 构 成, 列 主 要 用 来 存 储 在 数 据 表 中 的 相 同 数 据 类 型 的 一 系 列 值 2. 数 据 库 管 理 系 统 数 据 库 管 理 系 统 对 收 集 到 的 大 量 数 据 进 行 整 理 加 工 归 并 分 类 计 算 存 储 等 处 理, 产 生 新 的 数 据, 以 便 反 映 事 物 或 现 象 的 本 质 和 特 征 及 其 内 在 联 系 例 如 : 在 微 波 炉 生 产

18 第 1 章 数 据 库 技 术 基 础 5 中, 生 产 管 理 者 根 据 某 种 微 波 炉 历 年 销 售 数 量 及 最 近 的 市 场 需 求 调 查, 获 得 了 许 多 数 据 再 对 这 些 数 据 进 行 加 工, 就 会 得 出 相 关 微 波 炉 的 市 场 预 测 信 息 生 产 管 理 者 就 可 根 据 这 些 信 息 进 行 分 析 和 评 价, 做 出 对 该 产 品 是 增 产 减 产 还 是 停 产 的 决 策 完 成 这 个 数 据 处 理 任 务 的 是 数 据 库 管 理 系 统 (Database Management System,DBM S) 它 位 于 用 户 与 操 作 系 统 之 间 的 一 层 数 据 管 理 软 件 数 据 库 在 建 立 运 用 和 维 护 时 由 数 据 库 管 理 系 统 统 一 管 理 统 一 控 制 它 使 用 户 方 便 地 定 义 数 据 和 操 纵 数 据, 并 能 够 保 证 数 据 的 安 全 性 完 整 性 以 及 多 用 户 对 数 据 的 并 发 使 用 及 发 生 故 障 后 的 数 据 库 恢 复 3. 数 据 库 系 统 数 据 库 系 统 (Database System,DBS) 一 般 由 数 据 库 数 据 库 管 理 系 统 ( 及 其 开 发 工 具 ) 应 用 系 统 数 据 库 管 理 员 和 用 户 构 成 数 据 库 系 统 可 用 图 1 唱 4 表 示 图 1 唱 4 数 据 库 系 统 其 中 数 据 库 管 理 员 和 用 户 主 要 是 指 存 储 维 护 和 检 索 数 据 的 各 类 使 用 者, 主 要 有 三 类 : (1) 最 终 用 户 (End User,E U) 最 终 用 户 是 应 用 程 序 的 使 用 者, 通 过 应 用 程 序 与 数 据 库 进 行 交 互 他 们 通 过 计 算 机 联 机 终 端 存 取 数 据 库 的 数 据, 具 体 操 作 应 用 程 序, 通 过 应 用 程 序 的 用 户 界 面, 使 用 数 据 库 来 完 成 其 业 务 活 动 数 据 库 的 模 式 结 构 对 最 终 用 户 是 透 明 的 (2) 应 用 程 序 员 (Application Programmer,AP) 数 据 库 系 统 一 般 需 要 一 个 以 上 的 应 用 程 序 员 在 开 发 周 期 内 完 成 数 据 库 结 构 设 计 应 用 程 序 开 发 等 任 务 ; 在 后 期 管 理 应 用 程 序, 保 证 使 用 周 期 中 对 应 用 程 序 在 功 能 及 性 能 方 面 的 维 护 修 改 工 作 应 用 程 序 员 是 指 负 责 设 计 和 编 制 应 用 程 序 的 人 员, 它 使 用 高 级 语 言 编 写 应 用 程 序, 以 对 数 据 库 进 行 存 取 操 作, 并 编 制 具 体 的 应 用 程 序 对 数 据 库 进 行 存 取 操 作 数 据 库 (3) 数 据 库 管 理 员 (Database Administrator,DBA) DBA 其 职 能 是 对 数 据 库 进 行 日 常 的 管 理, 负 责 全 面 管 理 和 控 制 数 据 库 系 统 数 据 库 管 理 员 的 素 质 在 一 定 程 度 上 决 定 了 数 据 库 应 用 的 水 平, 所 以 他 们 是 数 据 库 系 统 中 最 重 要

19 6 SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 的 人 员 数 据 库 管 理 员 的 主 要 职 责 包 括 : 设 计 与 定 义 数 据 库 系 统 ; 帮 助 最 终 用 户 使 用 数 据 库 系 统 ; 监 督 与 控 制 数 据 库 系 统 的 使 用 和 运 行 ; 改 进 和 重 组 数 据 库 系 统, 优 化 数 据 库 系 统 的 性 能 ; 备 份 与 恢 复 数 据 库 ; 当 用 户 的 应 用 需 求 增 加 或 改 变 时,DBA 需 要 对 数 据 库 进 行 较 大 的 改 造, 即 重 新 构 造 数 据 库 1.2 数 据 模 型 现 实 世 界 中, 个 体 间 总 存 在 着 某 些 联 系, 反 映 到 信 息 世 界 中, 是 实 体 间 的 联 系, 由 此 构 成 实 体 模 型 ; 反 映 到 数 据 库 系 统 中, 是 记 录 间 的 联 系, 将 实 体 模 型 数 据 化, 转 化 成 数 据 模 型 如 图 1 唱 5 所 示 在 数 据 库 中 用 数 据 模 型 (Data M odel) 这 个 工 具 来 抽 象 表 示 和 处 理 现 实 世 界 中 的 数 据 和 信 息 通 俗 地 讲 数 据 模 型 就 是 现 实 世 界 的 模 拟 根 据 应 用 目 的, 模 型 分 为 两 个 层 次 : 1 概 念 模 型 ( 信 息 模 型 ) : 从 用 户 角 度 看 到 的 模 型, 是 第 一 层 抽 象 要 求 概 念 简 单, 表 达 清 晰, 易 于 理 解 2 数 据 模 型 : 从 计 算 机 角 度 看 到 的 模 型 要 求 用 有 严 格 语 法 和 语 义 的 语 言 对 数 据 进 行 严 格 的 形 式 化 定 义 限 制 和 规 图 1 唱 5 对 象 的 抽 象 过 程 定, 使 模 型 能 转 变 为 计 算 机 可 以 理 解 的 格 式 主 要 包 括 网 状 模 型 层 次 模 型 关 系 模 型 等 数 据 模 型 的 三 要 素 数 据 模 型 是 严 格 定 义 的 概 念 的 集 合, 这 些 概 念 精 确 地 描 述 系 统 的 静 态 特 性 动 态 特 性 和 完 整 性 约 束 条 件 1. 数 据 结 构 数 据 结 构 用 于 描 述 系 统 的 静 态 特 性 数 据 结 构 是 所 研 究 的 对 象 类 型 (Object T ype) 的 集 合 这 些 对 象 是 数 据 库 的 组 成 成 分, 它 们 包 括 两 类, 一 类 是 与 数 据 类 型 内 容 性 质 有 关 的 对 象, 例 如 关 系 模 型 中 的 域 属 性 关 系 等 ; 一 类 是 与 数 据 之 间 联 系 有 关 的 对 象, 例 如 关 系 模 型 中 的 关 系 数 据 结 构 是 刻 画 一 个 数 据 模 型 性 质 最 重 要 的 方 面 因 此 在 数 据 库 系 统 中, 人 们 通 常 按 照 其 数 据 结 构 的 类 型 来 命 名 数 据 模 型 例 如, 层 次 结 构 网 状 结 构 和 关 系 结 构 的 数 据 模 型 分 别 命 名 为 层 次 模 型 网 状 模 型 和 关 系 模 型 2. 数 据 操 作 数 据 操 作 用 于 描 述 系 统 的 动 态 特 性 数 据 操 作 是 指 对 数 据 库 中 各 种 对 象 执 行 允 许 操 作 的 集 合, 包 括 操 作 和 相 关 的 操 作 规 则 操 作 分 为 检 索 和 更 新 ( 删 除 插 入 更 改 ), 对 数 据 模 型 来 说, 要 求 定 义 这 些 操 作 的 确 切 含 义 操 作 符 号 操 作 规 则 ( 如 优 先 级 别 ) 以 及 实 现 操 作 的 语 言 3. 数 据 的 约 束 条 件 数 据 的 约 束 条 件 即 一 组 完 整 性 规 则 的 集 合 完 整 性 规 则 是 给 定 的 数 据 模 型 中 数 据 及

20 第 1 章 数 据 库 技 术 基 础 7 其 联 系 所 具 有 的 制 约 和 存 储 规 则, 用 以 限 定 符 合 数 据 模 型 的 数 据 库 状 态 以 及 状 态 的 变 化, 以 保 证 数 据 的 正 确 有 效 和 兼 容 数 据 模 型 应 该 反 映 和 规 定 本 数 据 模 型 必 须 遵 守 完 整 性 约 束 条 件 例 如, 在 关 系 模 型 中, 任 何 关 系 必 须 满 足 实 体 完 整 性 和 参 照 完 整 性 两 个 条 件 此 外, 数 据 模 型 还 应 该 提 供 定 义 完 整 性 约 束 条 件 的 机 制, 以 反 映 具 体 应 用 所 涉 及 的 数 据 必 须 遵 守 的 特 定 的 语 义 约 束 条 件 概 念 模 型 数 据 模 型 是 数 据 库 系 统 的 核 心 和 基 础 各 种 机 器 上 实 现 的 DBM S 软 件 都 是 基 于 某 种 数 据 模 型 的 为 了 把 现 实 世 界 中 的 具 体 事 物 抽 象 组 织 为 某 一 DBM S 支 持 的 数 据 模 型, 人 们 常 常 首 先 将 现 实 世 界 抽 象 为 信 息 世 界, 然 后 将 信 息 世 界 转 换 为 机 器 世 界 也 就 是 说, 首 先 把 现 实 世 界 中 的 客 观 对 象 抽 象 为 某 一 种 信 息 结 构, 这 种 信 息 结 构 并 不 依 赖 于 具 体 的 计 算 机 系 统 是 不 是 某 一 个 DBM S 支 持 的 数 据 模 型, 而 是 概 念 级 的 模 型 ; 然 后 再 把 概 念 模 型 转 换 为 计 算 机 上 某 一 DBM S 支 持 的 数 据 模 型 这 一 过 程 如 图 1 唱 4 所 示, 不 难 看 出, 概 念 模 型 实 际 上 是 现 实 世 界 到 机 器 世 界 的 一 个 中 间 层 次, 用 于 信 息 世 界 的 建 模 概 念 模 型 有 如 下 特 点 : 1 具 有 较 强 的 语 义 表 达 能 力, 能 够 方 便 直 接 地 表 达 应 用 中 的 各 种 语 义 知 识 2 简 单 清 晰 易 于 用 户 理 解, 是 用 户 与 数 据 库 设 计 人 员 之 间 进 行 交 流 的 语 言 1. 概 念 模 型 中 的 基 本 概 念 (1) 实 体 (Entity) : 客 观 存 在 并 可 以 相 互 区 分 的 事 物, 例 如 人 物 实 际 的 对 象 某 些 概 念 或 事 物 之 间 的 联 系 若 干 个 属 性 的 属 性 值 组 成 的 集 合, 用 来 表 征 一 个 实 体 如 聂 晓 明 男, 表 示 聂 晓 明 这 个 实 体 同 类 实 体 的 集 合 则 组 成 了 实 体 集 例 如 描 述 全 部 学 生 的 实 体 就 构 成 了 学 生 实 体 集, 反 映 了 一 个 学 校 全 部 学 生 的 情 况 (2) 属 性 (Attribute) : 实 体 所 具 有 的 某 一 特 征, 一 个 实 体 可 以 由 若 干 个 属 性 来 刻 画 它 是 事 物 的 某 一 方 面 的 特 征 的 抽 象 描 述 例 如 学 生 可 以 通 过 学 生 的 姓 名 学 号 性 别 出 生 日 期 等 特 征 来 描 述, 称 姓 名 学 号 性 别 年 龄 为 该 事 物 的 属 性 属 性 值 是 属 性 的 具 体 取 值, 如 学 生 姓 名 为 王 一 明, 学 号 为 , 性 别 为 男, 出 生 日 期 为 1986 年 3 月 3 日, 这 些 具 体 值 即 为 属 性 值 (3) 关 键 字 (Key) : 惟 一 标 识 实 体 的 属 性 或 属 性 组 合 例 如, 在 学 生 实 体 集 合 中, 学 号 可 以 惟 一 地 标 识 每 个 学 生 实 体, 所 以 学 号 为 关 键 字 在 有 些 实 体 集 中, 可 以 有 多 个 关 键 字, 例 如 学 生 实 体 集, 如 果 学 生 姓 名 无 重 名, 则 属 性 姓 名 也 可 作 为 关 键 字 通 常 选 定 其 中 一 个, 被 选 的 那 一 个 关 键 字 是 主 关 键 字, 其 他 的 关 键 字 是 次 关 键 字 次 关 键 字 在 实 体 集 中 经 常 选 择 一 些 不 能 惟 一 标 识 实 体 的 属 性 来 标 识 实 体, 这 样 的 属 性 叫 次 关 键 字 例 如, 学 生 的 姓 名 考 试 分 数 等 都 可 以 充 当 次 关 键 字 (4) 域 (Domain) : 某 个 ( 些 ) 属 性 的 取 值 范 围, 例 如, 性 别 的 域 为 ( 男, 女 ) (5) 实 体 型 (Entity T ype) : 具 有 相 同 属 性 的 实 体 具 有 共 同 的 特 征 和 性 质, 用 实 体 名 及 其 属 性 名 集 合 来 抽 象 和 描 述 同 类 实 体, 称 为 实 体 型 例 如, 学 生 ( 学 号 姓 名 年 龄 性 别 系 年 级 ) 是 一 个 实 体 型

21 8 SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 (6) 实 体 集 (Entity Set) : 同 型 实 体 的 集 合 称 为 实 体 集 例 如, 全 体 学 生 就 是 一 个 实 体 集 (7) 联 系 (Relationship) : 在 现 实 世 界 中, 事 务 内 部 以 及 事 务 之 间 是 有 联 系 的, 这 些 联 系 在 信 息 世 界 中 反 映 为 实 体 内 部 的 联 系 和 实 体 之 间 的 联 系 实 体 内 部 的 联 系 通 常 是 指 组 成 实 体 的 各 属 性 之 间 的 联 系 两 个 实 体 型 之 间 的 联 系 可 以 分 为 三 类 : 1 1 对 1 联 系 (1 1) 如 果 对 于 实 体 集 A 中 的 每 一 个 实 体, 实 体 集 B 中 至 多 有 一 个 实 体 与 之 联 系, 反 之 亦 然, 则 称 实 体 集 A 与 实 体 集 B 具 有 一 对 一 联 系 记 为 1 1 例 如, 学 校 里 面, 一 个 教 研 室 只 有 一 个 教 研 室 主 任, 而 - 个 教 研 室 主 任 只 在 一 个 教 研 室 任 职, 则 教 研 室 与 教 研 室 主 任 具 有 一 对 一 联 系 2 1 对 多 联 系 (1 n) 如 果 对 于 实 体 集 A 中 的 每 一 个 实 体, 实 体 集 B 中 有 n 个 实 体 (n 0) 与 之 联 系, 反 之, 对 于 实 体 集 B 中 的 每 一 个 实 体, 实 体 集 A 中 至 多 只 有 一 个 实 体 与 之 联 系, 则 称 实 体 集 A 与 实 体 集 B 有 一 对 多 联 系 记 为 1 n 例 如, 一 个 教 研 室 中 有 若 干 名 教 师, 而 每 个 教 师 只 能 属 于 一 个 教 研 室 的 成 员, 则 教 研 室 与 教 师 之 间 具 有 一 对 多 联 系 3 多 对 多 联 系 (m n) 如 果 对 于 实 体 集 A 中 的 每 一 个 实 体, 实 体 集 B 中 有 n 个 实 体 (n 0) 与 之 联 系, 反 之, 对 于 实 体 集 B 中 的 每 一 个 实 体, 实 体 集 A 中 也 有 m 个 实 体 (m 0) 与 之 联 系, 则 称 实 体 集 A 与 实 体 集 B 具 有 多 对 多 联 系 记 为 m n 例 如, 一 门 课 程 有 若 干 个 学 生 参 加 考 试, 而 一 个 学 生 期 末 需 要 参 加 多 门 课 程 的 考 试, 则 课 程 与 学 生 之 间 具 有 多 对 多 联 系 实 际 上, 一 对 一 联 系 是 一 对 多 联 系 的 特 例, 而 一 对 多 联 系 又 是 多 对 多 联 系 的 特 例 实 体 型 之 间 的 这 种 一 对 一 一 对 多 多 对 多 联 系 不 仅 存 在 于 两 个 实 体 型 之 间, 也 存 在 于 两 个 以 上 的 实 体 型 之 间 若 实 体 集 E1,E2,,En 存 在 联 系, 对 于 该 实 体 集 中 的 给 定 实 体, 最 多 只 和 实 体 集 中 的 一 个 实 体 Ei 相 联 系, 则 说 Ei 与 E1,E2,Ei - 1,Ei + 1,,En 之 间 的 联 系 是 一 对 多 的 例 如, 对 于 课 程 教 师 与 教 室 三 个 实 体 型, 一 门 课 程 可 能 有 若 干 位 教 师 讲 授, 使 用 若 干 间 教 室 给 若 干 个 班 级 上 课, 而 在 某 一 时 间 段 每 一 位 教 师 只 能 讲 授 一 门 课 程, 每 一 间 教 室 只 能 供 一 个 班 级 ( 或 一 位 教 师 ) 使 用, 则 课 程 教 师 与 教 室 之 间 的 联 系 是 一 对 多 的 同 一 个 实 体 集 内 的 各 实 体 之 间 也 可 以 存 在 一 对 一 一 对 多 多 对 多 的 联 系 例 如, 学 生 实 体 集 内 部 具 有 领 导 与 被 领 导 的 联 系, 即 某 一 学 生 ( 班 干 部 ) 领 导 若 干 名 学 生, 而 一 个 学 生 仅 被 另 外 一 个 学 生 直 接 领 导, 因 此 这 是 一 对 多 的 联 系 2. 概 念 模 型 的 表 示 方 法 概 念 模 型 的 表 示 方 法 最 常 用 的 是 实 体 联 系 方 法 (Entity 唱 Relationship Approach, E 唱 R 方 法 ), 是 P.P.S.Chen 于 1976 年 提 出 的, 该 方 法 是 用 E 唱 R 图 来 描 述 现 实 世 界 的 概 念 模 型 概 念 模 型 的 E 唱 R 表 示 方 法 有 如 下 优 点 : (1) E 唱 R 方 法 是 抽 象 和 描 述 现 实 世 界 的 有 力 工 具 (2) 用 E 唱 R 方 法 表 示 的 概 念 模 型 与 DBM S 所 支 持 的 数 据 模 型 相 独 立, 是 各 种 数 据 模 型 的 共 同 基 础 E 唱 R 方 法 采 用 如 下 方 法 来 表 示 实 体 联 系 : 1 使 用 长 方 形 来 表 示 实 体 型, 框 内 写 上 实 体 名 2 椭 圆 型 表 示 实 体 的 属 性, 并 用 无 向 边 把 实 体 和 属 性 连 接 起 来

22 第 1 章 数 据 库 技 术 基 础 9 3 用 菱 形 表 示 实 体 间 的 联 系, 菱 形 框 内 写 上 联 系 名, 用 无 向 边 把 菱 形 分 别 与 有 关 实 体 相 连 接, 在 无 向 边 旁 标 上 联 系 的 类 型 (1 1,1 n 或 m n), 若 实 体 之 间 联 系 也 具 有 属 性, 则 把 属 性 和 菱 形 也 用 无 向 边 连 接 上 需 要 注 意 的 是, 联 系 本 身 也 是 一 种 实 体 型, 也 可 以 有 属 性 如 果 一 个 联 系 具 有 属 性, 则 这 些 属 性 也 要 用 无 向 边 与 该 联 系 连 接 起 来 图 1 唱 6 用 E 唱 R 图 描 述 了 上 面 有 关 两 个 实 体 型 之 间 的 三 类 联 系 三 个 实 体 型 之 间 的 一 对 多 联 系 和 一 个 实 体 型 内 部 的 一 对 多 联 系 的 例 子 图 1 唱 6 实 体 型 间 及 实 体 型 的 联 系 假 设 上 面 的 五 个 实 体 型 学 生 班 级 课 程 教 师 教 师 分 别 具 有 下 列 属 性 : 瞯 学 生 : 学 号 姓 名 出 生 日 期 性 别 家 庭 住 址 电 话 号 码 等 瞯 班 级 : 班 级 编 号 所 属 院 系 对 应 专 业 班 长 等 瞯 课 程 : 课 程 号 课 程 名 课 程 类 型 课 程 学 分 课 程 学 时 等 瞯 教 师 : 职 工 号 姓 名 性 别 年 龄 职 称 电 话 号 码 等 瞯 教 室 : 教 室 编 码 教 室 名 称 教 室 类 型 教 室 设 备 教 室 容 量 等 这 五 个 实 体 的 属 性 用 E 唱 R 图 表 示, 如 图 1 唱 7(a1 ~ a5) 所 示 这 五 个 实 体 之 间 的 联 系 可 以 用 E 唱 R 图 表 示, 如 图 1 唱 7(b) 所 示 注 意, 考 试 和 组 成 两 个 联 系 又 都 分 别 具 有 各 自 的 属 性 将 图 1 唱 7(a1 ~ a5) 与 图 1 唱 7(b) 合 并 在 一 起 就 是 一 个 完 整 的 关 于 学 校 课 程 管 理 的 概 念 模 型 了 但 在 实 际 当 中, 在 一 个 概 念 模 型 中 涉 及 的 实 体 和 实 体 的 属 性 较 多 时, 为 了 清 晰 起 见, 往 往 采 用 图 1 唱 7 的 方 法, 将 实 体 及 其 属 性 与 实 体 及 其 联 系 分 别 用 两 张 E 唱 R 图 表 示 实 体 联 系 方 法 (E 唱 R 方 法 ) 是 抽 象 和 描 述 现 实 世 界 的 有 力 工 具 用 E 唱 R 图 表 示 的 概 念 模 型 独 立 于 具 体 的 DBM S 所 支 持 的 数 据 模 型, 它 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 数 据 模 型 的 分 类 当 前 流 行 的 基 本 数 据 模 型 有 层 次 模 型 网 状 模 型 关 系 模 型 它 们 之 间 的 根 本 区 别 在 于

23 10 SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 图 1 唱 7 E 唱 R 图 实 例 数 据 之 间 的 联 系 的 表 示 方 式 不 同 ( 记 录 型 之 间 的 联 系 方 式 不 同 ) 按 照 三 类 数 据 模 型 设 计 和 实 现, 数 据 库 系 统 又 可 以 分 为 三 类 : 关 系 数 据 库 系 统 层 次 数 据 库 系 统 网 状 数 据 库 系 统 1. 层 次 模 型 (1) 层 次 数 据 模 型 的 数 据 结 构 1 层 次 模 型 的 基 本 结 构 层 次 模 型 用 树 形 结 构 来 表 示 各 类 实 体 以 及 实 体 间 的 联 系 每 个 节 点 表 示 一 个 记 录 类 型, 节 点 之 间 的 连 线 表 示 记 录 类 型 间 的 联 系, 这 种 联 系 只 能 是 父 子 联 系 每 个 记 录 类 型 可 包 含 若 干 个 字 段, 在 这 个 模 型 里, 记 录 类 型 描 述 的 是 实 体, 字 段 描 述 实 体 的 属 性 任 何 一 个 给 定 的 记 录 值 只 有 按 其 路 径 查 看 时, 才 能 显 出 它 的 全 部 意 义, 没 有 一 个 子 女 记 录 值 能 够 脱 离 双 亲 记 录 值 而 独 立 存 在 层 次 模 型 表 示 各 类 实 体 以 及 实 体 间 的 联 系, 存 在 如 下 特 点 : 瞯 只 有 一 个 节 点 没 有 双 亲 节 点, 称 之 为 根 节 点 ; 瞯 根 以 外 的 其 他 节 点 有 且 只 有 一 个 双 亲 节 点 这 样 就 使 得 层 次 数 据 库 系 统 只 能 处

24 第 1 章 数 据 库 技 术 基 础 11 理 一 对 多 的 实 体 关 系 那 么 如 何 在 层 次 模 型 中 表 示 多 对 多 联 系? 方 法 是 : 首 先 将 其 分 解 成 一 对 多 联 系, 然 后 再 用 多 对 多 联 系 表 示 2 层 次 数 据 模 型 的 操 纵 与 完 整 性 约 束 层 次 数 据 模 型 的 操 纵 主 要 有 查 询 插 入 删 除 和 更 新 进 行 插 入 删 除 更 新 操 作 时 要 满 足 层 次 模 型 的 完 整 性 约 束 条 件 : 瞯 进 行 插 入 操 作 时, 如 果 没 有 相 应 的 双 亲 节 点 值 就 不 能 插 入 子 女 节 点 值 瞯 进 行 删 除 操 作 时, 如 果 删 除 双 亲 节 点 值, 则 相 应 的 子 女 节 点 值 也 被 同 时 删 除 瞯 进 行 更 新 操 作 时, 应 更 新 所 有 相 应 记 录, 以 保 证 数 据 的 一 致 性 (2) 层 次 数 据 模 型 的 优 缺 点 层 次 数 据 模 型 优 点 : 数 据 模 型 比 较 简 单, 操 作 方 便 ; 对 于 实 体 间 联 系 是 固 定 的, 且 预 先 定 义 好 应 用 系 统, 性 能 较 高 ; 提 供 良 好 的 完 整 性 支 持 层 次 数 据 模 型 缺 点 : 不 适 合 于 表 示 非 层 次 性 的 联 系 ; 对 插 入 和 删 除 操 作 的 限 制 比 较 多 ; 查 询 子 女 节 点 必 须 通 过 双 亲 节 点 ; 由 于 结 构 严 密, 层 次 命 令 趋 于 程 序 化 2. 网 状 模 型 (1) 网 状 数 据 模 型 的 数 据 结 构 网 状 数 据 模 型 是 一 种 比 层 次 模 型 更 具 普 遍 性 的 结 构, 它 去 掉 了 层 次 模 型 的 两 个 限 制, 允 许 多 个 节 点 没 有 双 亲 节 点, 允 许 节 点 有 多 个 双 亲 节 点 此 外 它 还 允 许 两 个 节 点 之 间 有 多 种 联 系 ( 称 之 为 复 合 联 系 ) (2) 网 状 数 据 模 型 的 操 纵 与 完 整 性 约 束 网 状 数 据 模 型 的 操 纵 主 要 包 括 查 询 插 入 删 除 和 更 新 数 据 进 行 操 作 时 有 如 下 特 点 : 瞯 插 入 操 作 允 许 插 入 尚 未 确 定 双 亲 节 点 值 的 子 女 节 点 值 ; 瞯 删 除 操 作 允 许 只 删 除 双 亲 节 点 值 ; 瞯 更 新 操 作 时 只 需 更 新 指 定 记 录 即 可 ; 瞯 查 询 操 作 可 以 有 多 种 方 法, 可 根 据 具 体 情 况 选 用 (3) 网 状 数 据 模 型 的 优 缺 点 网 状 数 据 模 型 优 点 : 能 够 更 为 直 接 地 描 述 现 实 世 界 ; 具 有 良 好 的 性 能, 存 取 效 率 较 高 网 状 数 据 模 型 缺 点 : 其 DDL 语 言 极 其 复 杂 ; 数 据 独 立 性 较 差 由 于 实 体 间 的 联 系 本 质 上 是 通 过 存 取 路 径 指 示 的, 因 此 应 用 程 序 在 访 问 数 据 时 要 指 定 存 取 路 径 3. 关 系 模 型 (1) 关 系 数 据 模 型 的 数 据 结 构 在 用 户 看 来, 一 个 关 系 模 型 的 逻 辑 结 构 是 一 张 二 维 表, 它 由 行 和 列 组 成 在 关 系 模 型 中, 实 体 以 及 实 体 间 的 联 系 都 用 关 系 来 表 示 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 例 如, 图 1 唱 8 中 的 学 生 基 本 信 息 表 就 是 一 个 关 系 模 型, 它 涉 及 以 下 概 念

25 12 SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 瞯 关 系 : 对 应 通 常 所 说 的 表, 如 图 1 唱 8 中 的 这 张 学 生 基 本 信 息 表 ; 瞯 记 录 : 图 中 的 一 行 即 为 一 个 记 录, 如 图 中 有 20 行, 即 有 20 个 记 录 ; 瞯 属 性 : 图 中 的 一 列 即 为 一 个 属 性, 如 图 中 有 6 列, 对 应 6 个 属 性 ( 学 号 姓 名 出 生 日 期 性 别 家 庭 住 址 电 话 号 码 ) ; 瞯 主 关 键 字 : 图 中 的 某 个 属 性 组, 它 可 以 惟 一 确 定 一 个 记 录, 如 图 1 唱 8 中 的 学 号, 按 照 学 生 学 号 的 编 排 方 法, 每 个 学 生 的 学 号 都 有 不 相 同, 所 以 它 可 惟 一 确 定 一 个 学 生, 也 就 成 为 本 关 系 的 主 关 键 字 图 1 唱 8 关 系 结 构 在 关 系 模 型 中, 实 体 以 及 实 体 间 的 联 系 都 是 用 关 系 来 表 示 的 例 如, 学 生 课 程 学 生 与 课 程 之 间 的 多 对 多 联 系 在 关 系 模 型 中 可 以 表 示 如 下 : 学 生 ( 学 号 姓 名 出 生 日 期 性 别 家 庭 住 址 电 话 号 码 ) 课 程 ( 课 程 号 课 程 名 课 程 类 型 课 程 学 分 课 程 学 时 ) 考 试 ( 学 号, 课 程 号, 成 绩 ) 关 系 模 型 要 求 关 系 必 须 是 规 范 化 的, 即 要 求 关 系 模 式 必 须 满 足 一 定 的 规 范 条 件, 这 些 规 范 条 件 中 最 基 本 的 一 条 就 是, 关 系 的 每 一 个 分 量 必 须 是 一 个 不 可 分 的 数 据 项, 也 就 是 说, 不 允 许 表 中 还 有 表, 因 此 表 1 唱 1 就 不 符 合 要 求 表 1 唱 1 中, 成 绩 被 分 为 网 络 VB SQ L Server 等 多 项, 这 相 当 于 大 表 中 还 有 一 张 小 表 ( 关 于 成 绩 的 表 ) 表 1 唱 1 不 规 范 表 的 示 例 成 绩 学 号 姓 名 性 别 所 属 院 系 年 龄 籍 贯 网 络 VB SQL Server 刘 流 女 计 算 机 18 广 东 张 章 男 信 息 管 理 19 广 西 李 里 女 多 媒 体 18 广 东 赵 兆 男 网 络 通 信 18 福 建

26 第 1 章 数 据 库 技 术 基 础 13 (2) 关 系 数 据 模 型 的 操 作 与 完 整 性 约 束 关 系 数 据 模 型 的 操 作 主 要 包 括 查 询 插 入 删 除 和 更 新 数 据 这 些 操 作 必 须 满 足 关 系 的 完 整 性 约 束 条 件 关 系 的 完 整 性 约 束 条 件 包 括 三 大 类 : 实 体 完 整 性 参 照 完 整 性 和 用 户 定 义 的 完 整 性 关 系 模 型 中 的 数 据 操 作 是 集 合 操 作, 操 作 对 象 和 操 作 结 果 都 是 关 系, 即 若 干 记 录 的 集 合 关 系 模 型 把 存 取 路 径 向 用 户 隐 蔽 起 来, 用 户 只 要 指 出 干 什 么, 不 必 详 细 说 明 怎 么 干, 从 而 大 大 地 提 高 了 数 据 的 独 立 性, 提 高 了 用 户 生 产 率 关 系 数 据 库 标 准 操 作 语 言 是 SQ L 语 言 (3) 关 系 数 据 模 型 的 优 缺 点 关 系 数 据 模 型 的 优 点 : 1 关 系 模 型 是 建 立 在 严 格 的 数 学 概 念 的 基 础 上 的 无 论 实 体 还 是 实 体 之 间 的 联 系 都 用 关 系 来 表 示 对 数 据 的 检 索 结 果 也 是 关 系 ( 即 表 ), 因 此, 概 念 单 一, 其 数 据 结 构 简 单 清 晰 2 关 系 模 型 的 存 取 路 径 对 用 户 透 明, 从 而 具 有 更 高 的 数 据 独 立 性 更 好 的 安 全 保 密 性, 也 简 化 了 程 序 员 的 工 作 和 数 据 库 的 开 发 工 作 关 系 数 据 模 型 的 缺 点 : 由 于 存 取 路 径 对 用 户 透 明, 查 询 效 率 往 往 不 如 非 关 系 数 据 模 型 因 此 为 了 提 高 性 能, 必 须 对 用 户 的 查 询 请 求 进 行 优 化, 从 而 增 加 了 开 发 数 据 库 管 理 系 统 的 负 担 1.3 数 据 库 设 计 数 据 库 设 计 是 一 个 软 件 系 统 工 程, 本 节 将 从 软 件 工 程 的 角 度 讨 论 数 据 库 设 计 的 各 个 阶 段, 掌 握 数 据 库 设 计 的 特 点 数 据 库 设 计 分 为 如 下 几 个 阶 段 需 求 分 析 阶 段 1. 需 求 分 析 的 任 务 需 求 分 析 的 任 务 是 通 过 详 细 调 查 现 实 世 界 要 处 理 的 对 象 ( 组 织 部 门 企 业 等 ), 充 分 了 解 原 系 统 ( 手 工 系 统 或 计 算 机 系 统 ) 工 作 概 况, 明 确 用 户 的 各 种 需 求, 然 后 在 此 基 础 上 确 定 新 系 统 的 功 能 新 系 统 必 须 充 分 考 虑 今 后 可 能 的 扩 充 和 改 变, 不 仅 仅 按 当 前 应 用 需 求 来 设 计 需 求 分 析 的 重 点 是 调 查 收 集 与 分 析 用 户 在 数 据 管 理 中 的 信 息 要 求 处 理 要 求 安 全 性 与 完 整 性 要 求 信 息 要 求 是 指 用 户 需 要 从 数 据 库 中 获 得 信 息 的 内 容 与 性 质 由 用 户 的 信 息 要 求 可 以 导 出 数 据 要 求, 即 在 数 据 库 中 需 要 存 储 哪 些 数 据 处 理 要 求 是 指 用 户 要 求 完 成 什 么 处 理 功 能, 对 处 理 的 响 应 时 间 有 什 么 要 求, 处 理 方 式 是 批 处 理 还 是 联 机 处 理 新 系 统 的 功 能 必 须 能 够 满 足 用 户 的 信 息 要 求 处 理 要 求 安 全 性 与 完 整 性 要 求 确 定 用 户 的 最 终 需 求 其 实 是 一 件 很 困 难 的 事, 这 是 因 为 一 方 面 用 户 缺 少 计 算 机 知 识, 开 始 时 无 法 确 定 计 算 机 究 竟 能 为 自 己 做 什 么, 不 能 做 什 么, 因 此 无 法 马 上 准 确 地 表 达 自 己 的 需 求, 他 们 所 提 出 的 需 求 往 往 不 断 地 变 化 另 一 方 面 设 计 人 员 缺 少 用 户 的 专 业 知 识, 不

27 14 SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 易 理 解 用 户 的 真 正 需 求, 甚 至 误 解 用 户 的 需 求 此 外 新 的 硬 件 软 件 技 术 的 出 现 也 会 使 用 户 需 求 发 生 变 化 因 此 设 计 人 员 必 须 与 用 户 不 断 深 入 地 进 行 交 流, 才 能 逐 步 确 定 用 户 的 实 际 需 求 2. 需 求 分 析 的 方 法 (1) 调 查 组 织 机 构 情 况 包 括 了 解 该 组 织 的 部 门 组 成 情 况 各 部 门 的 职 能 等, 为 分 析 信 息 流 程 做 好 准 备 (2) 调 查 各 部 门 的 业 务 活 动 情 况 包 括 了 解 各 个 部 门 输 入 和 使 用 什 么 数 据 如 何 加 工 处 理 这 些 数 据 输 出 什 么 信 息 输 出 到 什 么 部 门 输 出 结 果 的 格 式 是 什 么 (3) 协 助 用 户 明 确 对 新 系 统 的 各 种 要 求 包 括 信 息 要 求 处 理 要 求 完 全 性 与 完 整 性 要 求 (4) 确 定 新 系 统 的 边 界 确 定 哪 些 功 能 由 计 算 机 完 成 或 将 来 准 备 让 计 算 机 完 成, 哪 些 活 动 由 人 工 完 成 由 计 算 机 完 成 的 功 能 就 是 新 系 统 应 该 实 现 的 功 能 常 用 的 调 查 方 法 有 : 跟 班 作 业 ; 开 调 查 会 ; 请 专 人 介 绍 ; 询 问 ; 设 计 问 卷 调 查 表 请 用 户 填 写 ; 查 阅 记 录 通 过 调 查 了 解 了 用 户 需 求 后, 还 需 要 进 一 步 分 析 和 表 达 用 户 的 需 求 例 如, 采 用 自 顶 向 下 的 结 构 化 分 析 方 法 (Structured Analysis,SA) 分 析 和 表 达 用 户 需 求, 即 从 最 上 层 的 系 统 组 织 机 构 入 手, 采 用 逐 层 分 解 的 方 式 分 析 系 统, 并 且 把 每 一 层 用 数 据 流 图 和 数 据 字 典 描 述 将 处 理 功 能 的 具 体 内 容 分 解 为 若 干 子 功 能, 再 将 每 个 子 功 能 继 续 分 解, 直 到 把 系 统 的 工 作 过 程 表 达 清 楚 为 止 在 处 理 功 能 逐 步 分 解 的 同 时, 它 们 所 用 的 数 据 也 逐 级 分 解, 形 成 若 干 层 次 的 数 据 流 图 数 据 流 图 表 达 了 数 据 和 处 理 过 程 的 关 系 系 统 中 的 数 据 则 借 助 数 据 字 典 (Data Dictionary,DD) 来 描 述 3. 数 据 字 典 对 数 据 库 设 计 来 讲, 数 据 字 典 是 进 行 数 据 收 集 和 分 析 所 获 得 的 各 类 数 据 描 述 的 集 合 通 常 包 括 数 据 项 数 据 结 构 数 据 流 数 据 存 储 和 处 理 过 程 5 个 部 分 (1) 数 据 项 数 据 项 是 不 可 再 分 的 数 据 单 位 对 数 据 项 的 描 述 通 常 包 括 以 下 内 容 : 数 据 项 描 述 = { 数 据 项 名, 数 据 项 含 义 说 明, 别 名, 数 据 类 型, 长 度, 取 值 范 围, 取 值 含 义, 与 其 他 数 据 项 的 逻 辑 关 系 } 其 中 取 值 范 围 与 其 他 数 据 项 的 逻 辑 关 系 定 义 了 数 据 的 完 整 性 约 束 条 件, 是 设 计 数 据 功 能 的 依 据 (2) 数 据 结 构 数 据 结 构 反 映 了 数 据 之 间 的 组 合 关 系 一 个 数 据 结 构 可 以 由 若 干 个 数 据 项 组 成, 也 可 以 由 若 干 个 数 据 结 构 组 成, 或 由 若 干 个 数 据 项 和 数 据 结 构 混 合 组 成 对 数 据 结 构 的 描 述 通 常 包 括 以 下 内 容 : 数 据 结 构 描 述 = { 数 据 结 构 名, 含 义 说 明, 组 成 :{ 数 据 项 或 数 据 结 构 }}

28 第 1 章 数 据 库 技 术 基 础 15 (3) 数 据 流 数 据 流 是 数 据 结 构 在 系 统 内 传 输 的 路 径 对 数 据 流 的 描 述 通 常 包 括 以 下 内 容 : 数 据 流 描 述 = { 数 据 流 名, 说 明, 数 据 流 来 源, 数 据 流 去 向, 组 成 :{ 数 据 结 构 }, 平 均 流 量, 高 峰 期 流 量 } 其 中 数 据 流 来 源 是 说 明 该 数 据 流 来 自 哪 个 过 程 数 据 流 去 向 是 说 明 该 数 据 流 将 到 哪 个 过 程 去 平 均 流 量 是 指 在 单 位 时 间 ( 每 天 每 周 每 月 等 ) 里 的 传 输 次 数 高 峰 期 流 量 则 是 指 在 高 峰 时 期 的 数 据 流 量 (4) 数 据 存 储 数 据 存 储 是 数 据 结 构 停 留 或 保 存 的 地 方, 也 是 数 据 流 的 来 源 和 去 向 之 一 对 数 据 存 储 的 描 述 通 常 包 括 以 下 内 容 : 数 据 存 储 描 述 = { 数 据 存 储 名, 说 明, 编 号, 流 入 的 数 据 流, 流 出 的 数 据 流, 组 成 : { 数 据 结 构 }, 数 据 量, 存 取 方 式 } 其 中 数 据 量 是 指 每 次 存 取 多 少 数 据, 每 天 ( 每 小 时 每 周 等 ) 存 取 几 次 等 信 息 存 取 方 法 包 括 是 批 处 理, 还 是 联 机 处 理 ; 是 检 索 还 是 更 新 ; 是 顺 序 检 索 还 是 随 机 检 索 等 另 外, 流 入 的 数 据 流 要 指 出 其 来 源, 流 出 的 数 据 流 要 指 出 其 去 向 (5) 处 理 过 程 数 据 字 典 中 只 需 要 描 述 处 理 过 程 的 说 明 性 信 息, 通 常 包 括 以 下 内 容 : 处 理 过 程 描 述 = { 处 理 过 程 名, 说 明, 输 入 : { 数 据 流 }, 输 出 : { 数 据 流 }, 处 理 : { 简 要 说 明 }} 其 中 简 要 说 明 中 主 要 说 明 该 处 理 过 程 的 功 能 及 处 理 要 求 功 能 是 指 该 处 理 过 程 用 来 做 什 么 ( 而 不 是 怎 么 做 ), 处 理 要 求 包 括 处 理 频 度 要 求, 如 单 位 时 间 里 处 理 多 少 事 务 多 少 数 据 量 ; 响 应 时 间 要 求 等 这 些 处 理 要 求 是 后 面 物 理 设 计 的 输 入 及 性 能 评 价 的 标 准 数 据 字 典 是 关 于 数 据 库 中 数 据 的 描 述, 即 元 数 据, 而 不 是 数 据 本 身 数 据 本 身 将 存 放 在 物 理 数 据 库 中, 由 数 据 库 管 理 系 统 管 理 数 据 字 典 有 助 于 这 些 数 据 的 进 一 步 管 理 和 控 制, 为 设 计 人 员 和 数 据 库 管 理 员 在 数 据 库 设 计 实 现 和 运 行 阶 段 控 制 有 关 数 据 提 供 依 据 下 面 以 学 生 管 理 系 统 为 例, 简 要 说 明 如 何 定 义 数 据 字 典 1 该 子 系 统 涉 及 很 多 数 据 项, 其 中 学 号 数 据 项 可 以 如 下 描 述 : 瞯 数 据 项 : 学 号 瞯 含 义 说 明 : 惟 一 标 识 每 个 学 生 瞯 别 名 : 学 生 编 号 瞯 类 型 : 字 符 型 瞯 长 度 :10 瞯 取 值 范 围 : ~ 瞯 取 值 含 义 : 第 1 ~ 2 位 表 示 学 生 所 在 年 级, 第 3 ~ 4 位 表 示 学 生 所 在 院 系, 第 5 ~ 6 位 表 示 学 生 所 学 专 业, 第 7 ~ 8 位 表 示 学 生 的 班 次 编 号, 第 9 ~ 10 位 表 示 在 班 级 的 顺 序 号 2 学 生 是 学 生 管 理 子 系 统 中 的 一 个 核 心 数 据 结 构, 它 可 以 如 下 描 述 : 瞯 数 据 结 构 : 学 生

29 16 SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 瞯 含 义 说 明 : 是 学 生 管 理 子 系 统 的 主 体 数 据 结 构, 定 义 了 一 个 学 生 的 有 关 信 息 瞯 组 成 : 学 号 姓 名 出 生 日 期 性 别 家 庭 住 址 电 话 号 码 邮 政 编 码 入 学 成 绩 3 数 据 流 考 试 / 考 查 可 以 如 下 描 述 : 瞯 数 据 流 : 平 时 成 绩 期 中 成 绩 期 末 成 绩 瞯 说 明 : 测 试 学 生 学 习 程 度 和 测 量 教 师 教 学 水 平 瞯 数 据 流 来 源 : 考 试 / 考 查 的 卷 面 分 数 瞯 数 据 流 去 向 : 课 程 最 终 评 定 分 数 瞯 组 成 : 学 号 姓 名 课 程 号 分 数 4 数 据 存 储 学 生 登 记 表 可 以 如 下 描 述 : 瞯 数 据 存 储 : 学 生 登 记 表 瞯 说 明 : 记 录 学 生 的 基 本 情 况 瞯 流 入 数 据 流 : 学 号 姓 名 出 生 日 期 性 别 家 庭 住 址 电 话 邮 编 入 学 成 绩 瞯 流 出 数 据 流 : 人 数 年 龄 段 男 女 比 例 平 均 成 绩 瞯 存 取 方 式 : 随 机 存 取 瞯 数 据 量 : 记 录 字 节 数 年 级 标 准 班 人 数 班 级 数 5 处 理 过 程 教 室 安 排 可 如 下 描 述 : 瞯 处 理 过 程 : 安 排 教 室 瞯 说 明 : 为 所 有 班 级 按 照 课 程 规 格 分 配 教 室 瞯 输 入 : 课 程 编 号, 课 程 类 型, 教 室 编 号, 教 师 编 号, 班 级 编 号 瞯 输 出 : 教 室 安 排 表 ( 课 表 ) 瞯 处 理 : 新 学 期 学 生 报 到 注 册 后, 为 所 有 班 级 分 配 授 课 教 师 确 定 某 一 专 业 的 班 级 数 据 和 课 程 规 格, 给 每 一 个 班 级 某 一 门 课 程 安 排 教 室 和 授 课 教 师 要 求 同 一 间 教 室 只 能 安 排 同 一 班 级 的 学 生, 同 一 个 教 师 在 某 一 时 间 段 只 能 安 排 在 一 个 教 室 授 课 概 念 结 构 设 计 将 需 求 分 析 得 到 的 用 户 需 求 抽 象 为 信 息 结 构 即 概 念 模 型 的 过 程 就 是 概 念 结 构 设 计 概 念 结 构 是 对 现 实 世 界 的 一 种 抽 象, 即 对 实 际 的 人 物 事 和 概 念 进 行 人 为 处 理, 抽 取 人 们 关 心 的 共 同 特 性, 忽 略 非 本 质 的 细 节, 并 把 这 些 特 性 用 各 种 概 念 精 确 地 加 以 描 述 概 念 结 构 独 立 于 数 据 库 逻 辑 结 构, 也 独 立 于 支 持 数 据 库 的 DBM S 它 是 现 实 世 界 与 机 器 世 界 的 中 介, 它 一 方 面 能 够 充 分 反 映 现 实 世 界, 包 括 实 体 和 实 体 之 间 的 联 系, 同 时 又 易 于 向 关 系 网 状 层 次 等 各 种 数 据 模 型 转 换 它 是 现 实 世 界 的 一 个 真 实 模 型, 易 于 理 解, 便 于 和 不 熟 悉 计 算 机 的 用 户 交 换 意 见, 使 用 户 易 于 参 与, 当 现 实 世 界 需 求 改 变 时, 概 念 结 构 又 可 以 很 容 易 地 作 相 应 调 整 因 此 概 念 结 构 设 计 是 整 个 数 据 库 设 计 的 关 键 所 在 1. 概 念 结 构 设 计 的 方 法 设 计 概 念 结 构 通 常 有 四 类 方 法 : (1) 自 顶 向 下, 即 首 先 定 义 全 局 概 念 结 构 的 框 架, 然 后 逐 步 细 化 (2) 自 底 向 上, 即 首 先 定 义 各 局 部 应 用 的 概 念 结 构, 然 后 将 它 们 集 成 起 来, 得 到 全 局 概 念 结 构 这 是 最 经 常 采 用 的 策 略

30 第 1 章 数 据 库 技 术 基 础 17 (3) 逐 步 扩 张, 首 先 定 义 最 重 要 的 核 心 概 念 结 构, 然 后 向 外 扩 充, 以 滚 雪 球 的 方 式 逐 步 生 成 其 他 概 念 结 构, 直 至 总 体 概 念 结 构 (4) 混 合 策 略, 即 将 自 顶 向 下 和 自 底 向 上 相 结 合, 用 自 顶 向 下 策 略 设 计 一 个 全 局 概 念 结 构 的 框 架, 以 它 为 骨 架 集 成, 用 自 底 向 上 策 略 设 计 各 局 部 概 念 结 构 无 论 采 用 哪 种 设 计 方 法, 一 般 都 以 E 唱 R 模 型 为 工 具 来 描 述 概 念 结 构 2. 数 据 抽 象 与 局 部 E 唱 R 图 设 计 第 一 步, 根 据 需 求 分 析 的 结 果 ( 数 据 流 图 数 据 字 典 等 ) 对 现 实 世 界 的 数 据 进 行 抽 象, 设 计 各 个 局 部 视 图 即 分 E 唱 R 图 第 二 步, 集 成 局 部 E 唱 R 图 设 计 分 E 唱 R 图 的 步 骤 是 : (1) 选 择 局 部 应 用 在 需 求 分 析 阶 段, 通 过 对 应 用 环 境 和 要 求 进 行 详 尽 的 调 查 分 析, 用 多 层 数 据 流 图 和 数 据 字 典 描 述 了 整 个 系 统 设 计 分 E 唱 R 图 的 第 一 步, 就 是 要 根 据 系 统 的 具 体 情 况, 在 多 层 的 数 据 流 图 中 选 择 一 个 适 当 层 次 的 ( 经 验 很 重 要 ) 数 据 流 图, 让 这 组 图 中 每 一 部 分 对 应 一 个 局 部 应 用, 即 可 以 这 一 层 次 的 数 据 流 图 为 出 发 点, 设 计 分 E 唱 R 图 一 般 而 言, 中 层 的 数 据 流 图 能 较 好 地 反 映 系 统 中 各 局 部 应 用 的 子 系 统 组 成, 因 此 人 们 往 往 以 中 层 数 据 流 图 作 为 设 计 分 E 唱 R 图 的 依 据 (2) 逐 一 设 计 分 E 唱 R 图 每 个 局 部 应 用 都 对 应 了 一 组 数 据 流 图, 局 部 应 用 涉 及 的 数 据 都 已 经 收 集 在 数 据 字 典 中 了 现 在 就 是 要 将 这 些 数 据 从 数 据 字 典 中 抽 取 出 来, 参 照 数 据 流 图, 标 定 局 部 应 用 中 的 实 体 实 体 的 属 性 标 识 实 体 的 关 键 字, 确 定 实 体 之 间 的 联 系 及 其 类 型 (1 1 1 n m n) 现 实 世 界 中 一 组 具 有 某 些 共 同 特 性 和 行 为 的 对 象 就 可 以 抽 象 为 一 个 实 体 对 象 和 实 体 之 间 是 对 象 是 实 体 中 的 一 员 的 关 系 例 如 在 学 生 管 理 子 系 统 中, 可 以 把 张 源 李 伟 王 刚 等 对 象 抽 象 为 学 生 实 体 对 象 类 型 的 组 成 成 分 可 以 抽 象 为 实 体 的 属 性 组 成 成 分 与 对 象 类 型 之 间 是 部 分 的 关 系 例 如 学 号 姓 名 出 生 日 期 等 可 以 抽 象 为 学 生 实 体 的 属 性 其 中 学 号 为 标 识 学 生 实 体 的 关 键 字 实 际 中 实 体 与 属 性 是 相 对 而 言 的, 很 难 有 截 然 划 分 的 界 限 同 一 事 物, 在 一 种 应 用 环 境 中 作 为 属 性, 在 另 一 种 应 用 环 境 中 有 可 能 作 为 实 体 一 般 说 来, 在 给 定 的 应 用 环 境 中 : 1 属 性 不 能 再 具 有 需 要 描 述 的 性 质 属 性 必 须 是 不 可 分 的 数 据 项 2 属 性 不 能 与 其 他 实 体 具 有 联 系 联 系 只 发 生 在 实 体 之 间 在 学 生 管 理 局 部 应 用 中 主 要 涉 及 的 实 体 包 括 学 生 教 师 档 案 材 料 班 级 班 主 任 那 么, 这 些 实 体 之 间 的 联 系 又 是 怎 样 的 呢? 由 于 一 个 教 师 可 以 任 教 多 个 班 级 和 多 个 学 生, 而 一 个 学 生 只 能 在 某 一 个 班 级 听 某 一 教 师 授 课, 因 此 教 师 与 学 生 之 间 是 1 n 的 联 系 由 于 一 个 班 级 往 往 有 若 干 名 学 生, 而 一 个 学 生 只 能 属 于 一 个 班 级, 因 此 班 级 与 学 生 之 间 也 是 1 n 的 联 系 由 于 班 主 任 同 时 还 要 教 课, 因 此 班 主 任 与 学 生 之 间 存 在 指 导 联 系, 一 个 班 主 任 要 教 多 名 学 生, 而 一 个 学 生 只 对

31 18 SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 应 一 个 班 主 任, 因 此 班 主 任 与 学 生 之 间 也 是 1 n 的 联 系 而 学 生 和 他 自 己 的 档 案 材 料 之 间, 班 级 与 班 主 任 之 间 都 是 1 1 的 联 系 这 样, 得 到 学 生 管 理 局 部 应 用 的 分 E 唱 R 图, 如 图 1 唱 9 所 示 图 1 唱 9 学 生 管 理 局 部 应 用 的 分 E 唱 R 图 为 节 省 篇 幅, 该 E 唱 R 图 中 省 略 了 各 个 实 体 的 属 性 描 述 这 些 实 体 的 属 性 分 别 为 : 学 生 :{ 学 号, 姓 名, 出 生 日 期, } 档 案 材 料 :{ 档 案 号, } 班 级 :{ 班 级 号, 所 属 院 系, 学 生 人 数, } 班 主 任 :{ 编 号, 姓 名, 性 别, } 教 师 :{ 编 号, 姓 名, 职 称, } 教 室 :{ 编 号, 设 备, 容 量, } 同 样 方 法, 可 以 得 到 课 程 管 理 局 部 应 用 的 分 E 唱 R 图, 如 图 1 唱 10 所 示 图 1 唱 10 课 程 管 理 局 部 应 用 的 分 E 唱 R 图 各 实 体 的 属 性 分 别 为 : 学 生 :{ 姓 名, 学 号, 出 生 日 期, 年 龄, 性 别, } 课 程 :{ 课 程 号, 课 程 名, 学 分, } 教 师 :{ 编 号, 姓 名, 性 别, 职 称, } 教 材 :{ 书 号, 书 名, 单 价, 出 版 社, } 教 室 :{ 编 号, 设 备, 容 量, } 3. 局 部 E 唱 R 图 的 优 化 集 成 局 部 E 唱 R 图 时 都 需 要 两 步, 即 合 并 和 修 改 与 重 构 (1) 合 并 局 部 E 唱 R 图, 生 成 初 步 E 唱 R 图

32 第 1 章 数 据 库 技 术 基 础 19 各 局 部 E 唱 R 图 之 间 的 冲 突 主 要 有 三 类 : 属 性 冲 突 命 名 冲 突 和 结 构 冲 突 1 属 性 冲 突 : 属 性 域 冲 突, 即 属 性 值 的 类 型 取 值 范 围 或 取 值 集 合 不 同 ; 属 性 取 值 单 位 冲 突 2 命 名 冲 突 : 同 名 异 义 ; 异 名 同 义 ( 一 义 多 名 ) 3 结 构 冲 突 : 同 一 对 象 在 不 同 应 用 中 具 有 不 同 的 抽 象, 例 如 课 程 在 某 一 局 部 应 用 中 被 当 作 实 体, 而 在 另 一 局 部 应 用 中 则 被 当 作 属 性 ; 同 一 实 体 在 不 同 局 部 视 图 中 所 包 含 的 属 性 不 完 全 相 同, 或 者 属 性 的 排 列 次 序 不 完 全 相 同 实 体 之 间 的 联 系 在 不 同 局 部 视 图 中 呈 现 不 同 的 类 型 例 如 实 体 E1 与 E2 在 局 部 应 用 A 中 是 多 对 多 联 系, 而 在 局 部 应 用 B 中 是 一 对 多 联 系 ; 又 如 在 局 部 应 用 X 中 E1 与 E2 发 生 联 系, 而 在 局 部 应 用 Y 中 E1 E2 E3 之 间 有 联 系 解 决 方 法 是 根 据 应 用 的 语 义 对 实 体 联 系 的 类 型 进 行 综 合 或 调 整 下 面 来 看 看 如 何 生 成 学 校 管 理 系 统 的 初 步 E 唱 R 图 这 里 着 重 介 绍 学 生 管 理 局 部 视 图 与 课 程 管 理 局 部 视 图 的 合 并 这 两 个 分 E 唱 R 图 存 在 多 方 面 的 冲 突 : 1 班 主 任 实 际 上 也 属 于 教 师, 也 就 是 说 学 生 管 理 中 的 班 主 任 实 体 与 课 程 管 理 中 的 教 师 实 体 在 一 定 程 度 上 属 于 异 名 同 义, 可 以 将 学 生 管 理 中 的 班 主 任 实 体 与 课 程 管 理 中 的 教 师 实 体 统 一 称 为 教 师, 统 一 后 教 师 实 体 的 属 性 构 成 为 : 教 师 :{ 职 工 号, 姓 名, 性 别, 职 称, 是 否 为 优 秀 班 主 任 } 2 将 班 主 任 改 为 教 师 后, 教 师 与 学 生 之 间 的 联 系 在 两 个 局 部 视 图 中 呈 现 两 种 不 同 的 类 型 : 一 种 是 学 生 管 理 中 教 师 与 学 生 之 间 的 指 导 联 系, 一 种 是 课 程 管 理 中 教 师 与 学 生 之 间 的 教 学 联 系 由 于 指 导 联 系 实 际 上 可 以 包 含 在 教 学 联 系 之 中, 因 此 可 以 将 这 两 种 联 系 综 合 为 教 学 联 系 3 在 两 个 局 部 E 唱 R 图 中, 学 生 实 体 属 性 组 成 及 次 序 都 存 在 差 异, 应 将 所 有 属 性 综 合, 并 重 新 调 整 次 序 假 设 调 整 结 果 为 : 学 生 :{ 学 号, 姓 名, 出 生 日 期, 年 龄, 课 程 号, 平 均 成 绩 } 解 决 上 述 冲 突 后, 学 生 管 理 分 E 唱 R 图 与 课 程 管 理 分 E 唱 R 图 合 并 为 初 步 E 唱 R 图 (2) 修 改 与 重 构, 生 成 基 本 E 唱 R 图 局 部 E 唱 R 图 经 过 合 并 生 成 的 是 初 步 E 唱 R 图 之 所 以 称 其 为 初 步 E 唱 R 图, 是 因 为 其 中 可 能 存 在 冗 余 的 数 据 和 冗 余 的 实 体 间 联 系, 即 存 在 可 由 基 本 数 据 导 出 的 数 据 和 由 其 他 联 系 导 出 的 联 系 冗 余 数 据 和 冗 余 联 系 容 易 破 坏 数 据 库 的 完 整 性, 给 数 据 库 维 护 增 加 困 难, 因 此 得 到 初 步 E 唱 R 图 后, 还 应 当 进 一 步 检 查 E 唱 R 图 中 是 否 存 在 冗 余, 如 果 存 在 则 一 般 应 设 法 予 以 消 除 修 改 重 构 初 步 E 唱 R 图 以 消 除 冗 余 主 要 采 用 分 析 方 法 除 分 析 方 法 外, 还 可 以 用 规 范 化 理 论 来 消 除 冗 余 例 如, 在 前 面 初 步 E 唱 R 图 中 存 在 着 冗 余 数 据 和 冗 余 联 系 : 1 学 生 实 体 中 的 年 龄 属 性 可 以 由 出 生 日 期 推 算 出 来, 属 于 冗 余 数 据, 应 该 去 掉 这 样 不 仅 可 以 节 省 存 储 空 间, 而 且 当 某 个 学 生 的 出 生 日 期 有 误, 进 行 修 改 后, 无 须 相 应 修 改 年 龄, 减 少 了 产 生 数 据 不 一 致 的 机 会 学 生 :{ 学 号, 姓 名, 出 生 日 期, 课 程 号, 平 均 成 绩 }

33 20 SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 2 教 室 实 体 与 班 级 实 体 之 间 的 上 课 联 系 可 以 由 教 室 与 课 程 之 间 的 开 设 联 系 课 程 与 学 生 之 间 的 选 修 联 系 学 生 与 班 级 之 间 的 组 成 联 系 三 者 推 导 出 来, 因 此 属 于 冗 余 联 系, 可 以 消 去 3 学 生 实 体 中 的 平 均 成 绩 可 以 从 选 修 联 系 中 的 成 绩 属 性 中 推 算 出 来, 但 如 果 应 用 中 需 要 经 常 查 询 某 个 学 生 的 平 均 成 绩, 每 次 都 进 行 这 种 计 算 效 率 就 会 太 低, 因 此 为 提 高 效 率, 可 以 考 虑 保 留 该 冗 余 数 据, 但 是 为 了 维 护 数 据 一 致 性, 应 该 定 义 一 个 触 发 器 来 保 证 学 生 的 平 均 成 绩 等 于 该 学 生 各 科 成 绩 的 平 均 值 任 何 一 科 成 绩 修 改 后, 或 该 学 生 学 了 新 的 科 目 并 有 成 绩 后, 就 要 触 发 该 触 发 器 去 修 改 该 学 生 的 平 均 成 绩 属 性 值 否 则 会 出 现 数 据 的 不 一 致 图 1 唱 11 是 进 行 修 改 和 重 构 后 生 成 的 基 本 E 唱 R 图 逻 辑 结 构 设 计 图 1 唱 11 描 述 学 生 管 理 的 基 本 E 唱 R 图 1.E 唱 R 图 向 关 系 模 型 的 转 换 设 计 逻 辑 结 构 应 该 选 择 最 适 于 描 述 与 表 达 相 应 概 念 结 构 的 数 据 模 型, 然 后 选 择 最 合 适 的 DBM S 关 系 模 型 的 逻 辑 结 构 是 一 组 关 系 模 式 的 集 合 而 E 唱 R 图 则 是 由 实 体 实 体 的 属 性 和 实 体 之 间 的 联 系 三 个 要 素 组 成 的 所 以 将 E 唱 R 图 转 换 为 关 系 模 型 实 际 上 就 是 要 将 实 体 实 体 的 属 性 和 实 体 之 间 的 联 系 转 化 为 关 系 模 式, 这 种 转 换 一 般 遵 循 如 下 原 则 : (1) 一 个 实 体 型 转 换 为 一 个 关 系 模 式 实 体 的 属 性 就 是 关 系 的 属 性 实 体 的 关 键 字 就 是 关 系 的 关 键 字 例 如, 学 生 实 体 可 以 转 换 为 学 生 ( 学 号, 姓 名, 课 程 号, 成 绩 ) 的 关 系 模 式, 其 中 学 号 为 学 生 关 系 的 关 键 字 同 样, 班 级 档 案 材 料 教 师 课 程 教 室 教 材 都 能 转 换 为 一 个 关 系 模 式

34 第 1 章 数 据 库 技 术 基 础 21 (2) 一 个 m n 联 系 转 换 为 一 个 关 系 模 式 与 m n 联 系 相 连 的 各 实 体 的 关 键 字 以 及 联 系 本 身 的 属 性 均 转 换 为 关 系 的 属 性 而 关 系 的 关 键 字 为 各 实 体 关 键 字 的 组 合 例 如, 考 试 联 系 是 一 个 m n 联 系, 可 以 将 它 转 换 为 考 试 ( 学 号, 课 程 号, 考 室, 成 绩 ) 的 关 系 模 式, 其 中 关 系 的 关 键 字 是 学 号 与 课 程 号 的 组 合 (3) 一 个 1 n 联 系 可 以 转 换 为 一 个 独 立 的 关 系 模 式, 也 可 以 与 n 端 对 应 的 关 系 模 式 合 并 如 果 转 换 为 一 个 独 立 的 关 系 模 式, 则 与 该 联 系 相 连 的 各 实 体 的 关 键 字 及 联 系 本 身 的 属 性 均 转 换 为 关 系 的 属 性, 而 关 系 的 关 键 字 为 n 端 实 体 的 关 键 字 例 如, 组 成 联 系 为 1 n 联 系, 将 其 转 换 为 关 系 模 式 一 种 方 法 是 使 其 成 为 一 个 独 立 的 关 系 模 式 : 组 成 ( 学 号, 班 级 号 ), 其 中 学 号 为 组 成 关 系 的 关 键 字 另 一 种 方 法 是 将 其 学 生 关 系 模 式 合 并, 这 时 学 生 关 系 模 式 为 : 学 生 ( 学 号, 姓 名, 出 生 日 期, 所 在 院 系, 年 级, 班 级 号, 平 均 成 绩 ) 后 一 种 方 法 可 以 减 少 系 统 中 的 关 系 个 数, 一 般 情 况 下 更 倾 向 于 采 用 这 种 方 法 (4) 一 个 1 1 联 系 可 以 转 换 为 一 个 独 立 的 关 系 模 式, 也 可 以 与 任 意 一 端 对 应 的 关 系 模 式 合 并 如 果 转 换 为 一 个 独 立 的 关 系 模 式, 则 与 该 联 系 相 连 的 各 实 体 的 关 键 字 以 及 联 系 本 身 的 属 性 均 转 换 为 关 系 的 属 性, 每 个 实 体 的 关 键 字 均 是 该 关 系 的 候 选 关 键 字 如 果 与 某 一 端 对 应 的 关 系 模 式 合 并, 则 需 要 在 该 关 系 模 式 的 属 性 中 加 入 另 一 个 关 系 模 式 的 关 键 字 和 联 系 本 身 的 属 性 例 如, 管 理 联 系 为 1 1 联 系, 可 以 将 其 转 换 为 一 个 独 立 的 关 系 模 式 : 管 理 ( 教 师 编 号, 班 级 编 号 ), 管 理 联 系 也 可 以 与 班 级 或 教 师 关 系 模 式 合 并 如 果 与 班 级 关 系 模 式 合 并, 则 只 需 在 班 级 关 系 中 加 入 教 师 关 系 的 关 键 字 教 师 编 号, 即 关 系 模 式 : 班 级 ( 班 级 号, 学 生 人 数, 所 属 院 系, 教 师 编 号 ) 同 样, 如 果 与 教 师 关 系 模 式 合 并, 则 只 需 在 教 师 关 系 中 加 入 班 级 关 系 的 关 键 字 班 级 编 号, 即 关 系 模 式 : 教 师 ( 职 工 号, 姓 名, 性 别, 职 称, 班 级 号, 是 否 为 优 秀 班 主 任 ) (5) 三 个 或 三 个 以 上 实 体 间 的 一 个 多 元 联 系 转 换 为 一 个 关 系 模 式 与 多 元 联 系 相 连 的 各 实 体 的 关 键 字 以 及 联 系 本 身 的 属 性 均 转 换 为 关 系 的 属 性 而 关 系 的 关 键 字 为 各 实 体 关 键 字 的 组 合 例 如, 教 授 联 系 是 一 个 三 元 联 系, 可 以 将 它 转 换 为 讲 授 ( 课 程 编 号, 教 师 编 号, 教 材 编 号 ) 的 关 系 模 式, 其 中 课 程 编 号 教 师 编 号 和 教 材 编 号 为 关 系 的 组 合 关 键 字 (6) 实 体 集 的 实 体 间 的 联 系, 即 自 联 系, 也 可 按 上 述 n 和 m n 三 种 情 况 分 别 处 理 例 如, 如 果 教 师 实 体 集 内 部 存 在 领 导 与 被 领 导 的 1 n 自 联 系, 可 以 将 该 联 系 与 教 师 实 体 合 并, 这 时 主 关 键 字 教 师 编 号 将 多 次 出 现, 但 作 用 不 同, 可 用 不 同 的 属 性 名 加 以 区 分, 例 如 在 合 并 后 的 关 系 模 式 中, 主 关 键 字 仍 为 教 师 编 号, 再 增 设 一 个 系 主 任 属 性, 存 放 相 应 系 主 任 的 教 师 编 号 (7) 相 同 关 键 字 的 关 系 模 式 可 合 并 为 了 减 少 系 统 中 的 关 系 个 数, 如 果 两 个 关 系 模 式 具 有 相 同 的 主 关 键 字, 可 以 考 虑 将 它 们 合 并 为 一 个 关 系 模 式 合 并 方 法 是 将 其 中 一 个 关 系 模 式 的 全 部 属 性 加 入 到 另 一 个 关 系

35 22 SQL Server 数 据 库 应 用 技 术 模 式 中, 然 后 去 掉 其 中 的 同 义 属 性 ( 可 能 同 名 也 可 能 不 同 名 ), 并 适 当 调 整 属 性 的 次 序 例 如, 有 一 个 拥 有 关 系 模 式 : 拥 有 ( 学 号, 性 别 ) ; 另 有 一 个 学 生 关 系 模 式 : 学 生 ( 学 号, 姓 名, 出 生 日 期, 所 在 院 系, 年 级, 班 级 号, 平 均 成 绩 ), 这 两 个 关 系 模 式 都 以 学 号 为 关 键 字, 可 以 将 它 们 合 并 为 一 个 关 系 模 式, 假 设 合 并 后 的 关 系 模 式 仍 叫 学 生 : 学 生 ( 学 号, 姓 名, 性 别, 出 生 日 期, 所 在 院 系, 年 级, 班 级 号, 平 均 成 绩 ) 2. 数 据 模 型 的 优 化 数 据 库 逻 辑 设 计 的 结 果 不 是 惟 一 的 为 了 进 一 步 提 高 数 据 库 应 用 系 统 的 性 能, 通 常 以 规 范 化 理 论 为 指 导, 还 应 该 适 当 地 修 改 调 整 数 据 模 型 的 结 构, 这 就 是 数 据 模 型 的 优 化 数 据 模 型 的 优 化 方 法 为 : (1) 确 定 数 据 依 赖 对 于 各 个 关 系 模 式 之 间 的 数 据 依 赖 进 行 极 小 化 处 理, 消 除 冗 余 的 联 系 按 照 数 据 依 赖 的 情 况 对 关 系 模 式 逐 一 进 行 分 析, 考 查 是 否 存 在 部 分 依 赖 传 递 依 赖 多 值 依 赖 等 按 照 需 求 分 析 阶 段 得 到 的 各 种 应 用 对 数 据 处 理 的 要 求, 分 析 对 于 这 样 的 应 用 环 境 这 些 模 式 是 否 合 适, 确 定 是 否 要 对 它 们 进 行 合 并 或 分 解 (2) 对 关 系 模 式 进 行 必 要 的 分 解 数 据 库 设 计 人 员 为 了 判 断 关 系 模 式 优 劣, 预 测 关 系 模 式 可 能 出 现 的 问 题, 需 要 对 关 系 模 式 进 行 必 要 的 分 解, 使 数 据 库 设 计 工 作 有 严 格 的 质 量 保 障 3. 设 计 用 户 子 模 式 前 面 根 据 用 户 需 求 设 计 了 局 部 E 唱 R 图, 这 种 局 部 E 唱 R 图 只 是 概 念 模 型 在 将 概 念 模 型 转 换 为 逻 辑 模 型 后, 即 生 成 了 整 个 应 用 系 统 的 模 式 后, 还 应 该 根 据 局 部 应 用 需 求, 结 合 具 体 DBM S 的 特 点, 设 计 用 户 的 外 模 式 目 前 关 系 数 据 库 管 理 系 统 一 般 都 提 供 了 视 图 概 念, 支 持 用 户 的 虚 拟 视 图 可 以 利 用 这 一 功 能 设 计 更 符 合 局 部 用 户 需 要 的 用 户 外 模 式 定 义 数 据 库 模 式 主 要 是 从 系 统 的 时 间 效 率 空 间 效 率 易 维 护 等 角 度 出 发 由 于 用 户 外 模 式 与 模 式 是 独 立 的, 因 此, 在 定 义 用 户 外 模 式 时 应 该 更 注 重 考 虑 用 户 的 习 惯 与 方 便 包 括 : 1 使 用 更 符 合 用 户 习 惯 的 别 名 2 针 对 不 同 级 别 的 用 户 定 义 不 同 的 外 模 式, 以 满 足 系 统 对 安 全 性 的 要 求 3 简 化 用 户 对 系 统 的 使 用 数 据 库 物 理 设 计 数 据 库 最 终 是 要 存 储 在 物 理 设 备 上 的 为 一 个 给 定 的 逻 辑 数 据 模 型 选 取 一 个 最 适 合 应 用 环 境 的 物 理 结 构 ( 存 储 结 构 与 存 取 方 法 ) 的 过 程, 就 是 数 据 库 的 物 理 设 计 物 理 结 构 依 赖 于 给 定 的 DBM S 和 硬 件 系 统, 因 此 设 计 人 员 必 须 充 分 了 解 所 用 DBM S 的 内 部 特 征, 特 别 是 存 储 结 构 和 存 取 方 法 ; 充 分 了 解 应 用 环 境, 特 别 是 应 用 的 处 理 频 率 和 响 应 时 间 要 求 ; 以 及 充 分 了 解 外 存 设 备 的 特 性 1. 确 定 数 据 的 存 储 结 构 确 定 数 据 库 存 储 结 构 时 要 综 合 考 虑 存 取 时 间 存 储 空 间 利 用 率 和 维 护 代 价 三 方 面 的

36 第 1 章 数 据 库 技 术 基 础 23 因 素 这 三 个 方 面 常 常 是 相 互 矛 盾 的, 例 如 消 除 一 切 冗 余 数 据 虽 然 能 够 节 约 存 储 空 间, 但 往 往 会 导 致 检 索 代 价 的 增 加, 因 此 必 须 进 行 权 衡, 选 择 一 个 折 中 方 案 2. 设 计 数 据 的 存 取 路 径 在 关 系 数 据 库 中, 选 择 存 取 路 径 主 要 是 指 确 定 如 何 建 立 索 引 例 如, 应 把 哪 些 域 作 为 次 关 键 字 建 立 次 索 引, 建 立 单 个 关 键 字 索 引 还 是 组 合 索 引, 建 立 多 少 个 为 合 适, 是 否 建 立 聚 集 索 引 等 3. 确 定 数 据 的 存 放 位 置 为 了 提 高 系 统 性 能, 数 据 应 该 根 据 应 用 情 况 将 易 变 部 分 与 稳 定 部 分 经 常 存 取 部 分 和 存 取 频 率 较 低 部 分 分 开 存 放 例 如, 数 据 库 数 据 备 份 日 志 文 件 备 份 等 由 于 只 在 故 障 恢 复 时 才 使 用, 而 且 数 据 量 很 大, 可 以 考 虑 刻 录 在 光 盘 上 目 前 许 多 计 算 机 都 有 多 个 硬 盘, 因 此 进 行 物 理 设 计 时 可 以 考 虑 将 表 和 索 引 分 别 放 在 不 同 的 硬 盘 上 在 查 询 时, 由 于 两 个 硬 盘 驱 动 器 分 别 在 工 作, 因 而 可 以 保 证 物 理 读 写 速 度 比 较 快 也 可 以 将 比 较 大 的 表 分 别 放 在 两 个 硬 盘 上, 以 加 快 存 取 速 度, 这 在 多 用 户 环 境 下 特 别 有 效 此 外, 还 可 以 将 日 志 文 件 与 数 据 库 对 象 ( 表 索 引 等 ) 放 在 不 同 的 硬 盘 以 改 进 系 统 的 性 能 4. 确 定 系 统 配 置 Oracle 数 据 库 一 般 都 提 供 了 一 些 存 储 分 配 参 数, 供 设 计 人 员 和 DBA 对 数 据 库 进 行 物 理 优 化 初 始 情 况 下, 系 统 都 为 这 些 变 量 赋 予 了 合 理 的 默 认 值 但 是 这 些 值 不 一 定 适 合 每 一 种 应 用 环 境, 在 进 行 物 理 设 计 时, 需 要 重 新 对 这 些 变 量 赋 值 以 改 善 系 统 的 性 能 通 常 情 况 下, 这 些 配 置 变 量 包 括 : 同 时 使 用 数 据 库 的 用 户 数, 同 时 打 开 的 数 据 库 对 象 数, 使 用 的 缓 冲 区 长 度 个 数, 时 间 片 大 小, 数 据 库 的 大 小, 装 填 因 子, 锁 的 数 目 等, 这 些 参 数 值 影 响 存 取 时 间 和 存 储 空 间 的 分 配, 在 物 理 设 计 时 就 要 根 据 应 用 环 境 确 定 这 些 参 数 值, 以 使 系 统 性 能 最 优 在 物 理 设 计 时 对 系 统 配 置 变 量 的 调 整 只 是 初 步 的, 在 系 统 运 行 时 还 要 根 据 系 统 实 际 运 行 情 况 做 进 一 步 的 调 整, 以 期 切 实 改 进 系 统 性 能 5. 评 价 物 理 结 构 数 据 库 物 理 设 计 过 程 中 需 要 对 时 间 效 率 空 间 效 率 维 护 代 价 和 各 种 用 户 要 求 进 行 权 衡, 其 结 果 可 以 产 生 多 种 方 案, 数 据 库 设 计 人 员 必 须 对 这 些 方 案 进 行 细 致 的 评 价, 从 中 选 择 一 个 较 优 的 方 案 作 为 数 据 库 的 物 理 结 构 评 价 物 理 数 据 库 的 方 法 完 全 依 赖 于 所 选 用 的 DBM S, 主 要 是 从 定 量 估 算 各 种 方 案 的 存 储 空 间 存 取 时 间 和 维 护 代 价 入 手, 对 估 算 结 果 进 行 权 衡 比 较, 选 择 出 一 个 较 优 的 合 理 的 物 理 结 构 如 果 该 结 构 不 符 合 用 户 需 求, 则 需 要 修 改 设 计 数 据 库 实 施 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 DBM S 提 供 的 数 据 定 义 语 言 (DDL) 来 严 格 描 述 数 据 库 结 构

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