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Access基础教程（第四版）,长春师范大学计算机科学与技术学院,1.1 数据库系统的基本概念1.2 数据模型1.3 关系数据库系统1.4 关系数据库标准语言SQL1.5 关系数据库设计,第1章 数据库基础知识,数据库技术是计算机领域的一个重要分支。在计算机应用的三大领域（科学计算、数据处理和过程控制）中，数据处理约占其中的70%，而数据库技术就是作为一门数据处理技术发展起来的。在信息技术日益普及的今天，作为信息系统的核心技术和基础，数据库系统几乎触及到人类社会生活的各个方面，无论是企事业内部的信息管理还是各行业的业务处理。随着计算机应用的普及和深入，数据库技术更是不断发展，应用范围不断扩大，如多媒体系统、企业管理、工程、统计、汽车工业等领域都在利用数据库技术。了解、掌握数据库系统的基本概念和基本技术是应用数据库技术的前提。,第1章 数据库基础知识,1.1.1 数据、数据库、数据库管理系统1数据（Data）数据是数据库系统研究和处理的对象，本质上讲是描述事物的符号记录。数据有多种表现形式，都是经过数字化处理后存入计算机的，能够反映或描述事物的特性。2数据库（DataBase，简称DB）数据库是数据的集合，它具有一定的组织形式并储存于计算机存储器上，具有多种表现形式并可被各种用户所共享。数据库中的数据具有较小的冗余度、较高的数据独立性和扩展性。,1.1 数据库系统的基本概念,3数据库管理系统（DataBase Management System，简称DBMS）数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，属于系统软件。它是数据库系统的一个重要组成部分，是使数据库系统具有数据共享、并发访问、数据独立等特性的根本保证，主要提供以下功能：数据定义功能。数据操纵及查询优化。数据库的运行管理。数据库的建立和维护。,1.1 数据库系统的基本概念,4数据库管理员（DataBase Administrator，简称DBA）由于数据库的共享性，因此对数据库的规划、设计、维护、监视等需要有专人管理，从事这方面工作的人员称为数据库管理员。其主要工作如下：数据库设计数据库维护改善系统性能，提高系统效率5数据库系统（DataBase System，简称DBS）数据库系统通常是指带有数据库的计算机应用系统。它一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、硬件系统、数据库管理员和用户组成。,1.1 数据库系统的基本概念,6数据库应用系统（DataBase Application System，简称DBAS）利用数据库系统进行应用开发可构成一个数据库应用系统，数据库应用系统是数据库系统再加上应用软件和应用界面组成，具体包括：数据库、数据库管理系统、数据库管理员、硬件平台、软件平台、应用软件、应用界面，其结构如图1.1所示。,1.1 数据库系统的基本概念,1.1.2 数据库技术的发展数据库技术产生于20世纪60年代后期，是随着数据管理的需要而产生的。在此之前，数据管理经历了人工管理阶段和文件系统阶段。20世纪60年代，计算机技术迅速发展，其主要应用领域从科学计算转移到数据事务处理，从而出现了数据库技术，它是数据管理的最新技术，是计算机科学中发展最快、应用最广泛的重要分支之一。在短短的三十几年里，数据库技术的发展经历了三代：第一代层次、网状数据库系统，第二代关系数据库系统和第三代以面向对象模型为主要特征的数据库系统。目前，数据库技术与网络通信技术、人工智能技术、面向对象程序设计技术、并行计算机技术等相互渗透，成为数据库技术发展的主要特征。,1.1 数据库系统的基本概念,1.第一代数据库系统层次、网状数据库系统数据库发展阶段的划分是以数据模型的发展为主要依据的。数据模型的发展经历了格式化数据模型（包括层次数据模型和网状数据模型）、关系数据模型两个阶段，正向面向对象的数据模型等非传统数据模型阶段发展。层次数据库系统和网状数据库系统在体系结构、数据库语言和数据存储管理上均具有相同特征，并且都是在20世纪60年代后期研究和开发的，属于第一代数据库系统。其特点如下：（1）支持三级模式的体系结构。（2）用存取路径来表示数据之间的联系。（3）独立的数据定义语言。（4）导航的数据操纵语言。,1.1 数据库系统的基本概念,2.第二代数据库系统关系数据库系统1970年美国IBM公司San Jose研究室的高级研究员埃德加考特（E.F.Codd）发表了论文大型共享数据库数据的关系模型，提出了数据库的关系模型，开创了数据库关系方法和关系数据理论的研究，为关系数据库技术奠定了理论基础，为数据库技术开辟了一个新时代。20世纪70年代，关系方法的理论研究和软件系统的研制均取得了很大成果。IBM公司的San Jose实验室研制出关系数据库实验系统System R。与System R同期，美国Berkeley大学也研制了INGRES数据库实验系统，并发展成为INGRES数据库产品，使关系方法从实验走向了市场。,1.1 数据库系统的基本概念,关系数据库产品一问世，就以其简单清晰的概念，易懂易学的数据库语言，使用户不需了解复杂的存取路径细节，不需说明“怎么干”，只需指出“干什么”，就能操作数据库，从而深受广大用户喜爱。20世纪80年代以来，大多数厂商推出的数据库管理系统的产品都是关系型的，如：FoxPro、Access、DB2、Oracle及Sybase等都是关系型数据管理系统（简称RDBMS），使数据库技术日益广泛地应用到企业管理、情报检索、辅助决策等各个方面，成为实现和优化信息系统的基本技术。,1.1 数据库系统的基本概念,关系数据库是以关系模型为基础的，具有以下特点：（1）关系数据库对实体及实体之间的联系均采用关系来描述，对各种用户提供统一的单一数据结构形式，使用户容易掌握和应用。（2）关系数据库语言具有非过程化特性，将用户从编程数据库记录的导航式检索中解脱出来，降低了编程难度，面向非专业用户。（3）数据独立性强，用户的应用程序、数据的逻辑结构与数据的物理存储方式无关。（4）以关系代数为基础，数据库的研究更加科学化，尤其在关系操作的完备性、规范化及查询优化等方面，为数据库技术的成熟奠定了很好的基础。,1.1 数据库系统的基本概念,3.第三代数据库系统第一代和第二代数据库技术基本上是处理面向记录的、以字符表示的数据为主，能较好地满足商业事务的处理，但远远不能满足多种多样的信息类型需求。新的数据库应用领域如计算机辅助设计制造、办公信息系统等需要数据库系统能支持各种静态和动态的数据，如图形、图像、语音、视频等，并且还需要数据库系统具备处理复杂对象、实现程序设计语言和数据库语言无缝集成等能力。这种情况下，原有的数据库系统就暴露出了多种局限性。正是在这种新应用的推动下，数据库技术进一步发展和进步。1990年高级DBMS功能委员会发表了第三代数据库系统宣言的文章，提出了第三代数据库应具有的三个基本特征，并从三个基本特征导出了13个具体特征和功能。,1.1 数据库系统的基本概念,经过多年的研究和讨论，对第三代数据库系统的基本特征已有了共识：（1）第三代数据库系统应支持数据管理、对象管理和知识管理。以支持面向对象数据模型为主要特征，并集数据管理、对象管理和知识管理为一体。（2）第三代数据库系统必须保持或继承第二代数据库系统的技术，如非过程化特性、数据独立性等。（3）第三代数据库系统必须对其他系统开放，如支持数据库语言标准、在网络上支持标准网络协议等。,1.1 数据库系统的基本概念,4.数据库技术的新进展数据库技术发展的核心是数据模型的发展。数据模型应满足三方面的要求：一是能比较真实地模拟现实世界；二是容易为人们所理解；三是便于在计算机上实现。目前，一种数据模型要很好地满足这三方面的要求是很困难的。新一代数据库技术采用多种数据模型，例如面向对象数据模型、对象关系数据模型、基于逻辑的数据模型等。20世纪80年代以来，数据库技术经历了从简单应用到复杂应用的巨大变化，数据库系统的发展呈现出百花齐放的局面，目前在新技术内容、应用领域和数据模型三个方面都取得了很大进展。,1.1 数据库系统的基本概念,数据库技术与其他学科的有机结合，是新一代数据库技术的一个显著特征，出现了各种新型的数据库，例如：数据库技术与分布处理技术相结合，出现了分布式数据库。数据库技术与并行处理技术相结合，出现了并行数据库。数据库技术与人工智能技术相结合，出现了知识库和主动数据库系统。数据库技术与多媒体处理技术相结合，出现了多媒体数据库。数据库技术与模糊技术相结合，出现了模糊数据库等。数据库技术应用到其他领域中，出现了数据仓库、工程数据库、统计数据库、空间数据库及科学数据库等多种数据库技术，扩大了数据库应用领域。,1.1 数据库系统的基本概念,1.1.3 数据库系统的特点数据库技术是在文件系统的基础上发展产生的，以数据文件的组织数据，并在文件系统之上加入了DBMS对数据进行管理，其特点如下：1.数据的集成性（1）在数据库系统中采用统一的数据结构，如在关系数据库中采用关系（用户角度看来是二维表）作为统一结构方式。（2）在数据库系统中按照多个应用的需要组织全局的统一的数据结构（即数据模式、全局结构）。（3）数据库系统中的数据模式是多个应用共同的、全局的数据结构，而每个应用的数据则是全局结构中的一部分，称为局部结构（即视图），这种全局与局部的结构模式构成了数据库系统数据集成性的主要特征。,1.1 数据库系统的基本概念,2.数据的高共享性与低冗余性数据的集成性使得数据可为多个应用所共享，而数据共享又可极大地减少数据冗余，不仅减少了不必要的存储空间，更为重要的是可以避免数据的不一致性。所谓数据的一致性是指在系统中同一数据的不同出现应保持相同的值，减少数据冗余是保证系统一致性的基础。3.数据独立性据独立性是数据与程序间的互不依赖性，即数据库中数据独立于应用程序而不依赖于应用程序。也就是说，数据的逻辑结构、存储结构与存取方式的改变不会影响应用程序。,1.1 数据库系统的基本概念,数据独立性包括：（1）物理独立性简单地说，物理独立性就是指数据的物理结构（包括存储结构、存取方式）的改变不影响数据库的逻辑结构，从而不会引起应用程序的变化。（2）逻辑独立性简单地说，逻辑独立性就是指数据的全局逻辑结构的改变不会引起应用程序的变化。当然，数据独立性的实现需要模式间的映射关系作为保障。,1.1 数据库系统的基本概念,1.1.4 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构包括三级模式和两级映射，三级模式分别为外模式、概念模式和内模式；两级映射分别为外模式与概念模式间的映射以及概念模式与内模式间的映射，其抽象结构关系如图1.2所示。1.数据库系统的三级模式数据模式是数据库系统中数据结构的一种表示形式，它具有不同的层次与结构方式。（1）外模式（External Schema）（2）概念模式（Conceptual Schema）（3）内模式（Internal Schema）,1.1 数据库系统的基本概念,（1）外模式（External Schema）外模式又称为用户模式或子模式，是某个或某几个数据库用户所看到的数据库的数据视图。外模式是与某一应用有关的数据的逻辑结构和特征描述，也就是前面所介绍的局部结构，它由概念模式推导而出。概念模式给出了系统全局的数据描述而外模式则给出每个用户的局部数据描述。对于不同的数据库用户，由于需求的不同，外模式的描述也互不相同。一个概念模式可以有若干个外模式，每一个用户只关心与其有关的外模式，有利于数据保护，对数据所有者和用户都极为方便。,1.1 数据库系统的基本概念,（2）概念模式（Conceptual Schema）概念模式又称为模式或逻辑模式，它介于内模式与外模式之间，是数据库设计者综合各用户的数据，按照统一的观点构造的全局逻辑结构，是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的总体描述，是所有用户的公共数据视图。外模式涉及的灵气的局部逻辑结构，通常是概念模式的子集。概念模式是用模式描述语言来描述的，在一个数据库中只有一个概念模式。,1.1 数据库系统的基本概念,（3）内模式（Internal Schema）内模式又称为存储模式或物理模式，是数据库中全体数据的内部表示，它描述了数据的存储方式和物理结构。它是数据库的底层描述，定义了数据库中的各种存储记录的物理表示、存储结构与物理存取方式，如数据存储文件的结构、索引、集簇等存取方式和存取路径等。内模式是用模式描述语言严格定义的，在一个数据库中只有一个内模式。在数据库系统体系结构中，三级模式是根据所描述的三层体系结构的三个抽象层次定义的，外模式处于最外层，它反映了用户对数据库的实际要求；概念模式处于中间层，经反映了设计者的数据全局的逻辑要求；内模式处于最内层，它反映数据的物理结构和存取方式。,1.1 数据库系统的基本概念,2.数据库系统的两级映射数据库系统的三级模式是数据的三个级别的抽象，使用户能够逻辑地、抽象地处理数据而不必关心数据在计算机中的表示和存储。为了实现三个抽象层次间的联系和转换，数据库系统在三个模式间提供了两级映射：外模式与概念模式间的映射、概念模式与内模式间的映射。（1）外模式与概念模式间的映射。该映射定义了外模式与概念模式之间的对应关系，保证了逻辑数据的独立性，即外模式不受概念模式变化影响。（2）概念模式与内模式间的映射。该映射定义了内模式与概念模式之间的对应关系，保证了物理数据的独立性，即概念模式不受内模式变化影响。,1.1 数据库系统的基本概念,数据库中组织数据应当从全局出发，不仅考虑到事物内部的联系，还要考虑到事物之间的联系。表示事物以及事物之间联系的模型就是数据模型。数据模型是用来抽象、表示和处理现实世界的数据和信息的工具，也就是现实世界数据特征的抽象。数据模型是数据库系统的核心和基础，现有的数据库系统均是基于某种数据模型的。,1.2 数据模型,数据模型有三个基本组成要素：数据结构、数据操作和完整性约束。1数据结构：用于描述系统的静态特性，研究的对象包括两类，一类是与数据类型、内容、性质有关的对象；另一类是与数据之间的联系有关的对象。2数据操作：是指对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的所有操作，即操作的集合，包括操作及有关的操作规则。数据库主要有检索和更新两类操作。3完整性约束：是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则，用以限定数据库的状态及状态的变化，以保证数据的正确、有效和相容。,1.2 数据模型,数据模型按不同的应用层次分成三种类型：概念数据模型、逻辑数据模型、物理数据模型。概念数据模型简称概念模型，它是一种面向客观世界、面向用户的模型；它与具体的数据库管理系统无关，与具体的计算机平台无关。概念模型着重于对客观世界复杂事物的结构描述及它们之间的内在联系的描述。概念模型是整个数据模型的基础，设计概念模型常用的方法是ER方法，也就是E-R模型（实体-联系模型）。物理数据模型又称为物理模型，它是一种面向计算机物理表示的模型，此模型给出了数据模型在计算机上物理结构的表示。,1.2 数据模型,逻辑数据模型又称为数据模型，它是一种面向数据库系统的模型，该模型着重于在数据库系统一级的实现。概念模型只有在转换成数据模型后才能在数据库中得以表示。数据库领域中过去和现在最常见的数据模型有四种：层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型。其中层次模型和网状模型统称为非关系模型。在关系模型出现以前，它们是非常流行的数据模型。非关系模型中数据结构的单位是基本层次联系。所谓基本层次联系是指两个记录以及它们之间的一对多（包括一对一）的联系，如图1.3所示。图中Ri位于联系Lij的始点，称为双亲结点，Rj位于联系Lij的终点，称为子女结点。每个结点表示一个记录类型（实体），结点间的连线表示记录类型之间一对多的联系。,1.2 数据模型,1.2.1 E-R模型概念模型是面向现实世界的，它的出发点是有效和自然地模拟现实世界给出数据的概念化结构。长期以来被广泛使用的概念模型是E-R模型，它于1976年由PeterChen首先提出。该模型将现实世界的要求转化成实体、联系、属性等几个基本概念，以及它们之间的两种基本联接关系，可用图形直观地表示。1E-R模型的基本概念（1）实体实体是客观存在并且可以相互区分的事物。实体可以是具体的人、事、物；也可以是抽象的概念与联系。,1.2 数据模型,（2）属性实体有若干个特性，每一个特性称为实体的一个属性。也可以说，属性是实体某一方面特征的描述，如学生实体包括：学号、姓名、性别、院系等若干属性。每个属性可以有属性值，如：（“200103001”，“王立”，“男”，“计算机”）。一个属性的取值范围称为该属性的值域，如：“性别”的值为“男”，“女”。（3）联系联系是两个或两个以上的实体集间的关联关系的描述，如：学生与课程实体间的选课关系。实体集间的联系类型有如下三种：,1.2 数据模型,一对一联系：设有实体集A与实体集B，如果A中的一个实体至多与B中的一个实体关联，反过来，B中的一个实体至多与A中的一个实体关联，称A与B是一对一联系类型，记为1:1，如：班级与班长。一对多联系：设有实体集A与实体集B，如果A中的一个实体与B中可以有多个实体关联，反过来，B中的一个实体至多与A中的一个实体关联，称A与B是一对多联系类型，记为1:N，如：班级与学生。多对多联系：设有实体集A与实体集B，如果A中的一个实体与B中可以有多个实体关联，反过来，B中的一个实体与A中可以有多个实体关联，称A与B是多对多联系类型，记为M:N，如：学生与课程。,1.2 数据模型,2E-R模型的表示方法E-R模型可以用一种非常直观的图来表示，称为E-R图。（1）实体（集）在E-R图中，实体用矩形来表示，在内部写上该实体（集）的名字，如图1.4中的学生、课程实体（集）。（2）属性在E-R图中，属性用椭圆形来表示，在内部写上该属性的名字，并用没有方向的线段与该属性所关联的实体（集）连接，如图1.4中的学号、姓名等属性。,1.2 数据模型,（3）联系在E-R图中，联系用菱形来表示，在内部写上联系的名字，并用没有方向的线段与该联系相关的实体（集）连接，同时在线段上表明联系的类型，如图1.4中的选课联系。1.2.2 层次模型（Hierarchical Model）层次模型用树形结构来表示数据间的从属关系结构。其主要特征如下：图1.5 图1.6仅有一个无双亲的结点，这个结点称为根结点。其他结点向上仅有一个双亲结点，向下有若干子女结点。,1.2 数据模型,1.2.3 网状模型（Network Model）网状模型是层次模型的扩展，呈现一种交叉关系的网络结构，可以表示较复杂的数据结构。其主要特征如下：可以有一个以上的结点无双亲结点。一个结点可以有多个双亲结点。在网状模型中，子女结点与双亲结点的联系可以不唯一。因此，要为每个联系命名，并指出与该联系有关的双亲记录和子女记录。如图1.7（a）中，R3有两个双亲记录R1和R2，把R1和R3之间的联系称为L1，把R2和R3之间的联系称为L2；图1.7（b）中R1和R3均无双亲，R4和R5有两个双亲。图1.8学生选课系统数据库网状模型,1.2 数据模型,1.2.4 关系模型（Relational Model）1970年美国IBM公司San Jose研究室的高级研究员埃德加考特提出了数据库的关系模型。由于他的杰出贡献，于1981年获得了计算机科学领域的最高奖项图灵奖。在关系模型中表示实体间联系的方法与非关系模型不同。非关系模型是用人为的连线来表示实体间的联系，而关系模型中实体与实体间的联系则是通过二维表结构来表示的。关系模型就是用二维表格结构来表示实体及实体间联系的模型。关系模型中数据的逻辑结构就是一张二维表。表1.1所示的教师档案表是一个关系模型的例子。,1.2 数据模型,关系模型的基本术语如下。1关系（Relation）：二维表结构，如表1.1中的教师档案表。2属性（Attribute）：二维表中的列称为属性，Access中称为字段（Field）。如表1.1中有4列，则有4个属性（教师编号，教师姓名，所属院系名称，所属专业名称）。3域（Domain）：属性的取值范围称为域。如表1.1中所属院系名称的域是该校所有院系名称的集合。4元组（Tuple）：二维表中的行（记录的值）称为元组，Access中称为记录（Record）。,1.2 数据模型,5主码或主关键字（Primary Key）：表中的某个属性或属性组，能够惟一确定一个元组。Access中的主码称为主键。如表1.1中的教师编号可以惟一确定一名教师，即是本关系中的主码或主关键字。6关系模式：是对关系的描述。一般表示为：关系名（属性1，属性2，属性n）一个关系模式对应一个关系的结构。例如上面的关系可描述为：教师档案（教师编号，教师姓名，所属院系名称，所属专业名称）,1.2 数据模型,关系模型的主要特点有：1关系中每一数据项不可再分，也就是说不允许表中还有表。表1.2所示的表就不符合关系模型的要求。工资又被分为基本工资、岗位工资和补贴，这相当于大表中又有一张小表。2每一列中的各个数据项具有相同的属性。3每一行中的记录由一个事物的多种属性项构成。4每一行代表一个实体，不允许有相同的记录行。5行与行、列与列的次序可以任意交换，不改变关系的实际意义。,1.2 数据模型,1.2.5 面向对象数据模型（Object Oriented Model，简称OO模型）面向对象模型是近几年来发展起来的一种新兴的数据模型。该模型是在吸收了以前的各种数据模型优点的基础上，借鉴了面向对象程序设计方法而建立的一种模型。一个OO模型是用面向对象观点来描述现实世界实体（对象）的逻辑组织、对象间限制、联系等的模型。这种模型具有更强的表示现实世界的能力，是数据模型发展的一个重要方向。目前对于OO模型还缺少统一的规范说明，尚没有一个统一的严格的定义。但在OO模型中，面向对象核心概念构成了面向对象数据模型的基础。OO模型的基本概念如下：,1.2 数据模型,1对象（Object）与对象标识（OID）现实世界中的任何实体都可以统一地用对象来表示。每一个对象都有它惟一的标识，称为对象标识，对象标识始终保持不变。一个学生是一个对象，他的姓名、性别、年龄等构成了这个对象的属性，属性描述的是对象的静态特性。对象的动态特性可以用操作来描述，对象对某一事件所做出的相应反应就是操作，也称为方法（Method）。每一个对象可以认为是其本身的一组属性和它可以执行的一组操作。,1.2 数据模型,2类（Class）所有具有相同属性和操作集的对象构成一个对象类（简称类）。任何一个对象都是某一对象类的一个实例。例如学生是一个类，每个学生如李刚、王磊、刘小红等都是学生类中的对象。他们是这个对象类的具体实例，具有一些相同的属性如班级、学号等，但有不同的属性值：属于不同的班级、学号不同等。3事件客观世界是由对象构成的，客观世界中的所有行动都是由对象发出且能够为某些对象感受到，我们把这样的行动称为事件。在关系数据库应用系统中，事件分为内部事件和外部事件。系统中对象的数据操作和功能调用命令等都是内部事件，而鼠标的移动、单击等都是外部事件。,1.2 数据模型,关系数据库系统（Relation Data Base System，简称RDBMS）是采用关系模型作为数据的组织方式。Access就是基于关系模型的数据库系统。1.3.1 关系模型的组成关系模型由关系数据结构、关系操作和关系完整性约束三部分组成。1关系数据结构。关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表。在用户看来非常单一，但这种简单的数据结构能够表达丰富的语义，可描述出现实世界的实体以及实体间的各种联系。如一个学校可以有一个数据库，在数据库中建立多个表，其中一个表用来存放教师信息，一个表用来存放学生信息，一个表用来存放课程设置信息等。,1.3 关系数据库系统,2关系操作。关系操作采用集合操作方式，即操作的对象和结果都是集合。关系模型中常用的关系操作包括两类。（1）查询操作：选择、投影、连接、除、并、交、差等。（2）增加、删除、修改等操作。3关系完整性约束。关系模型中的完整性是指数据库中数据的正确性和一致性，关系数据模型的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，适用于任何关系数据库系统。用户定义的完整性是针对某一具体领域的约束条件，它反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。,1.3 关系数据库系统,1.3.2 关系运算的基本概念关系运算的对象是关系，运算结果也为关系。关系的基本运算有两类，一类是传统的集合运算：并、差、交等，另一类是专门的关系运算：选择、投影、连接等。设有两个关系R和S，它们具有相同的结构。1并（Union）。R和S的并是由属于R或属于S的元组组成的集合，运算符为“”，记为RS。2差（Difference）。R和S的差是由属于R但不属于S的元组组成的集合，运算符为“”，记为RS。3交（Intersection）。R和S的交是由既属于R又属于S的元组组成的集合，运算符为“”，记为RS。,1.3 关系数据库系统,4广义笛卡儿积（Extended cartesian product）。关系R（假设为n列）和关系S（假设为m列）的广义笛卡儿积是一个(n+m)列元组的集合。每一个元组的前n列是来自关系R的一个元组，后m列是来自关系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的广义笛卡儿积有K1K2个元组。运算符为“”，记为RS。表1.3（a）、表1.3（b）分别是具有三个属性列的关系R和关系S，表1.3（c）为关系R与S的并，表1.3（d）为关系R与S的交，表1.3（e）为关系R与S的差，表1.3（f）为关系R与S的广义笛卡儿积。,1.3 关系数据库系统,5选择运算。选择运算是在关系中选择符合某些条件的元组。其中的条件是以逻辑表达式给出的，值为真的元组将被选取。如要在教师档案表（如表1.1所示）中查询计算机专业的所有教师数据，就可以对教师档案表做选择操作，条件是“所属专业名称”=“计算机”。运算结果如表1.4所示。,1.3 关系数据库系统,6投影运算。投影运算是在关系中选择某些属性列组成新的关系。这是从列的角度进行的运算，相当于对关系进行垂直分解。如要查询所有教师的姓名和所属院系名称，则可以对教师档案表做投影操作，即求教师档案表在教师姓名和所属院系名称两个属性上的投影。结果如表1.5（a）所示。投影之后不仅会取消原关系中的某些列，而且还可能取消某些元组，因为取消了某些属性列后，就可能出现重复行，应取消这些完全相同的行。例如查询教师档案表中有哪些院系，即查询教师档案表在所属院系名称属性上的投影，结果如表1.5（b）所示。表中原来有4个元组，而投影结果取消了重复元组，因此只有两个元组。,1.3 关系数据库系统,7连接运算。连接运算需要两个关系作为操作对象，是从两个关系的笛卡儿积中选取属性间满足一定条件的元组。最常用的连接运算有两种：等值连接和自然连接。连接条件中的运算符为比较运算符，当此运算符取“=”时为等值连接。例如对表1.3中的关系R和S做等值连接操作，连接条件是R.B=S.B，即在表1.3（f）所示的两个关系的笛卡儿积中选取R.B=S.B的元组，得到的结果关系如表1.6（a）所示。自然连接是去掉重复属性的等值连接。自然连接属于连接运算的一个特例，是最常用的连接运算，在关系运算中起着重要作用。如表1.6（b）所示是关系R和S做自然连接得到的结果关系。,1.3 关系数据库系统,例如：有学生成绩管理关系数据库，包括学生关系和选课关系。如表1.7和表1.8所示，将这两个关系自然连接，其结果如表1.9所示。1.3.3 关系数据库系统的功能1数据定义功能。关系数据库管理系统一般均提供数据定义语言DDL（Data Description Language），可以允许用户定义数据在数据库中存储所使用的类型（例如文本或数字类型），以及各主题之间的数据如何相关。2数据处理功能。关系数据库管理系统一般均提供数据操纵语言DML（Data Manipulation Language），让用户可以使用多种方法来操作数据。例如只显示用户关心的数据。,1.3 关系数据库系统,3数据控制功能。可以管理工作组中使用、编辑数据的权限，完成数据安全性、完整性及一致性的定义与检查，还可以保证数据库在多个用户间正常使用。4数据维护功能。包括数据库中初始数据的装载，数据库的转储、重组、性能监控、系统恢复等功能，它们大都由RDBMS中的实用程序来完成。,1.3 关系数据库系统,1.3.4 常见的关系数据库管理系统及分类关系数据库有很多优点：有严格的理论基础、提供单一的数据结构、存取路径对用户透明等，因此关系数据库的使用非常普遍。目前，关系数据系统（RDBMS）的种类很多，常见的有Oracle、DB2、Sybase、Informix、Ingres、RDB、SQL Server、Access、FoxPro等系统。一个数据库管理系统可定义为关系系统，它至少支持关系数据结构及选择、投影和连接运算。这是对关系数据系统的最低要求。按照E.F.Codd衡量关系系统的准则，可以把关系数据库系统分为三类：,1.3 关系数据库系统,1半关系型系统。这类系统大都采用关系作为基本数据结构，仅支持三种关系操作。但不提供完备数据子语言、数据独立性差。如FoxBASE、FoxPro就属于这类。2基本关系型系统。这类系统均采用关系作为基本数据结构，支持所有的关系代数操作，有完备的数据子语言，有一定的数据独立性，并有一定的空值处理能力，有视图功能，它满足E.F.Codd衡量关系系统的准则的大部分条件。目前，大多数关系数据库产品均属此类。如DB2、Oracle、Sybase等。3完全关系型系统。这是一种理想化的系统，这类系统支持关系模型的所有特征。虽然DB2、Oracle等系统已经接近这个目标，但尚不属于完全关系型系统。,1.3 关系数据库系统,1.3.5 关系数据库系统AccessMicrosoft Access是Microsoft Office 组件中重要的组成部分，是目前较为流行的关系数据库管理系统。它具有大型数据库的一些基本功能，支持事务处理功能，具有多用户管理功能，支持数据压缩、备份和恢复功能，能够保证数据的安全性。Access不仅是数据库管理系统，而且还是一个功能强大的开发工具，具有良好的二次开发支持特性,有许多软件开发者把它作为主要的开发工具。与其他的数据库管理系统相比，Access更加简单易学，一个普通的计算机用户即可掌握并使用它。,1.3 关系数据库系统,为了操作数据库中的数据，我们必须使用数据库管理系统软件支持的数据库语言。不同的关系数据库管理系统提供不同的数据库语言，称为该关系数据库管理系统的宿主语言。Access的宿主语言是VBA（Visual Basic Application），同时支持结构化查询语言SQL（Structured Query Language）。SQL语言被美国国家标准局（American National Standard Institute，简称ANSI）和国际标准化组织（International Organization for Standardization，简称ISO）批准采纳为关系数据库系统标准语言。目前，各种关系数据库管理系统均支持SQL。,1.4 关系数据库标准语言SQL,1.4.1 SQL的特点SQL虽然被称为结构化查询语言，但是它的功能不仅仅包括查询。实际上SQL语言集数据定义、数据操纵、数据查询和数据控制功能于一体，充分体现了关系数据语言的优点，其特点如下：1SQL是一种功能齐全的数据库语言2SQL是高度非过程化的语言3SQL语言简洁，易学易用4语言共享,1.4 关系数据库标准语言SQL,1.4.2 SQL的数据查询和数据操作功能Access关系数据库管理系统把VBA作为宿主语言，同时全面支持SQL，并允许将SQL作为子语言嵌套在VBA中使用。SQL语言具有数据定义、数据操作、数据查询、数据控制等功能。在Access中，使用SQL主要体现在查询对象的创建过程中。1数据查询SQL语言提供SELECT语句进行数据库的查询，其主要功能是实现数据源数据的筛选、投影和连接操作，并能够完成筛选字段重命名、多数据源数据组合、分类汇总等具体操作。在Access中，使用SQL创建的查询有联合查询、传递查询、数据定义查询和子查询。,1.4 关系数据库标准语言SQL,SELECT语句的一般格式：SELECT ALL|DISTINCT,.FROM,.WHERE GROUP BY HAVING ORDER BY ASC|DESC;语句的功能是：根据WHERE子句中的条件表达式，从指定的基本表或视图中找出满足条件的记录，按SELECT子句中的目标列表达式选出记录中的目标列，形成结果表。如果有ORDER BY子句，则结果表要根据指定的的值按升序或降序排序。如果有GROUP BY子句，则将结果表按的值进行分组，该属性列值相等的记录为一个组。如果GROUP子句带HAVING短语，则只有满足指定条件的记录才会被输出。,1.4 关系数据库标准语言SQL,例如：Access中有如下SQL查询：SELECT 课程设置表.课程代码,课程设置表.课程名称,课程设置表.学时,课程设置表.学分 FROM 课程设置表 WHERE(课程设置表.学分)4)ORDER BY 课程设置表.学时 DESC;其结果是从课程设置表中找出学分大于4的课程的课程代码、课程名称、学时、学分，并按照学时的降序输出。,1.4 关系数据库标准语言SQL,SELECT语句既可以完成简单的单表查询，也可以完成复杂的连接查询和嵌套查询。Access中所有的查询操作都可以采用SQL语句来完成。实际上在查询设计视图中建立一个查询对象就是生成一条SQL语句，在查询设计视图中对查询对象所做的任何修改都会导致对应的SQL语句发生变化。,1.4 关系数据库标准语言SQL,2数据操作SQL的操作功能是指对数据库中数据的操作功能，包括数据的插入、修改和删除。（1）插入数据。SQL的插入语句是INSERT，一般有两种格式。一种是插入一个元组，另一种是插入子查询结果。插入一个元组的INSERT语句格式为：INSERT INTO(,)VALUES(,)其功能是将新元组插入指定表中。其中属性列1的值为常量1，属性列2的值为常量2，。如果某些属性列在INTO子句中没有出现，则新记录在这些列上将取空值。,1.4 关系数据库标准语言SQL,例如将一个新学生记录（学号：0005；姓名：高林；院系：中文）插入到学生关系（学号，姓名，院系）中。语句如下：INSERT INTO 学生表 VALUES(0005,高林,中文)插入子查询结果语句的格式为：INSERT INTO(,)子查询其功能是将子查询的结果全部插入指定表中。,1.4 关系数据库标准语言SQL,（2）修改数据。SQL的修改数据语句是UPDATE，其格式为：UPDATE SET=,=WHERE；其功能是修改指定表中满足WHERE子句条件的元组。其中SET子句用于指定修改方法，即用的值取代相应的属性列值。如果省略WHERE子句，则表示要修改表中的所有元组。例如将表1.8所示的选课表中所有学生的成绩减少10分，其命令为：UPDATE 选课表 SET 成绩=成绩-10,1.4 关系数据库标准语言SQL,（3）删除数据。SQL的删除数据语句是DELETE，其格式为：DELETE FROM WHERE；其功能是从指定表中删除满足WHERE子句条件的所有元组。如果省略WHERE子句，表示删除表中的全部元组，但表的定义仍在字典中。即删除的是表中的数据，而不是表的定义。例如删除学生表中所有记录，其命令为：DELETE FROM 学生表这条语句删除了学生表的所有元组，将使其成为空表。,1.4 关系数据库标准语言SQL,在关系数据库应用系统的开发过程中，数据库设计是核心和基础。数据库