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(共19張PPT)
模塊1 數(shù)據(jù)庫基礎知識
數(shù)據(jù)庫技術是計算機技術中的一個重要分支，數(shù)據(jù)處理技術隨著計算機技術的發(fā)展，經(jīng)歷了網(wǎng)狀和層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段，現(xiàn)在正向面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展。要想正確建立數(shù)據(jù)庫實例，就要了解數(shù)據(jù)庫的相關內(nèi)容，理解數(shù)據(jù)模型，會使用實體聯(lián)系圖（E-R圖）描述實體、屬性和實體間的關系，會將ER圖轉(zhuǎn)化為關系模型，能根據(jù)開發(fā)需求，將關系模型規(guī)范化到一定程度。
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本模塊需要掌握的知識點
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了解數(shù)據(jù)管理技術的3個階段。
了解數(shù)據(jù)庫設計以及數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展趨勢。
理解數(shù)據(jù)庫的相關基本概念。
理解關系數(shù)據(jù)庫的基本概念。
了解關系數(shù)據(jù)模型及其主要特點。
1.5 數(shù)據(jù)庫設計
數(shù)據(jù)庫設計是指對于一個給定的應用環(huán)境，構造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲數(shù)據(jù)，滿足各種用戶的需求。
需求分析
概念結構設計
邏輯結構設計
物理結構設計
數(shù)據(jù)庫設計分為6個階段
數(shù)據(jù)庫實施
數(shù)據(jù)庫運行和維護
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1.需求分析
需求分析即準確了解與分析用戶需求（包括數(shù)據(jù)與處理），是整個數(shù)據(jù)庫設計過程中最重要的步驟之一，是后續(xù)各階段的基礎。在需求分析階段，要從多方面進行調(diào)查，收集和分析各項應用對信息和處理兩方面的需求。
（1）收集資料。收集資料是數(shù)據(jù)庫設計人員和用戶共同完成的內(nèi)容。通過調(diào)研，確定計算機要實現(xiàn)的功能。
（2）分析整理。分析整理過程是對所收集的數(shù)據(jù)進行抽象的過程，產(chǎn)生求解的模型。
（3）數(shù)據(jù)流圖。采用數(shù)據(jù)流圖來描述系統(tǒng)的功能。
（4）數(shù)據(jù)字典。對數(shù)據(jù)流圖中的數(shù)據(jù)流和加工等進一步定義。
（5）用戶確認。將需求分析得到的數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典返回給用戶，通過反復完善，最終取得用戶的認可。
2.概念結構設計
概念結構設計即對用戶需求進行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立于具體DBMS的概念模型。
概念結構設計階段的目標是產(chǎn)生整體數(shù)據(jù)庫概念結構，即概念模式。
概念模式是整個組織和各個用戶關心的信息結構，描述概念結構的有力工具是E-R圖。
提示
3.邏輯結構設計
邏輯結構設計就是把上述概念模型轉(zhuǎn)換成為某個具體的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型，并對其進行優(yōu)化。如把E-R圖轉(zhuǎn)換為有效的關系表。
4.物理結構設計
數(shù)據(jù)庫的物理結構設計是指為一個給定的邏輯數(shù)據(jù)庫模型選取一個最適合應用環(huán)境的物理結構的過程。物理結構設計通常分為以下兩步：
（1）確定數(shù)據(jù)庫的物理結構。
（2）對物理結構進行評價。
5.數(shù)據(jù)庫實施
數(shù)據(jù)庫實施包括：建立數(shù)據(jù)庫，編制與調(diào)試應用程序，組織數(shù)據(jù)入庫，進行試運行。
實施階段主要有以下工作：
（1）建立數(shù)據(jù)庫結構。
（2）數(shù)據(jù)載入。
（3）數(shù)據(jù)庫試運行。
6.數(shù)據(jù)庫運行和維護
數(shù)據(jù)庫運行和維護即對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行評價、調(diào)整與修改。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)投入正式運行后，對數(shù)據(jù)庫經(jīng)常性的維護工作主要由DBA完成，主要包括如下工作。
（1）數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲和恢復。
（2）數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性控制。
（3）數(shù)據(jù)庫性能的監(jiān)督、分析和改造。
（4）數(shù)據(jù)庫的重組與重構造。
1.6 數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展史
數(shù)據(jù)庫技術是計算機科學技術中發(fā)展最快的分支之一。自20世紀70年代以來，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)從第一代的網(wǎng)狀和層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展到第二代的關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
目前，現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)正向著面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展，并與網(wǎng)絡技術、分布式計算和面向?qū)ο蟪绦蛟O計技術相結合。
提示
第一代數(shù)據(jù)庫的代表是1968年IBM公司研制的層次模型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)IMS和20世紀70年代美國數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)語言研究會（CODASYL）下屬數(shù)據(jù)庫任務組DBTG提議的網(wǎng)狀模型。層次數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型是有根的定向有序樹，網(wǎng)狀模型對應的是有向圖。
這兩種數(shù)據(jù)庫奠定了現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫發(fā)展的基礎。
提示
第二代數(shù)據(jù)庫的主要特征是支持關系數(shù)據(jù)模型。關系模型的概念單一，實體和實體之間的聯(lián)系用關系來表示。尤其是關系數(shù)據(jù)庫標準語言——結構化查詢語言SQL的提出，使關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)得到了廣泛的應用。
如主流數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品Oracle、DB2、Sybase、SQL Server等，這些產(chǎn)品都是基于關系數(shù)據(jù)模型的。
提示
第三代數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生于20世紀80年代。隨著科學技術的不斷進步，各個行業(yè)領域?qū)?shù)據(jù)庫技術提出了更多的需求，關系型數(shù)據(jù)庫已經(jīng)不能完全滿足需求，于是產(chǎn)生了第三代數(shù)據(jù)庫。它支持數(shù)據(jù)管理、對象管理和知識管理；保持和繼承了第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的技術；對其他系統(tǒng)開放，支持數(shù)據(jù)庫語言標準，支持標準網(wǎng)絡協(xié)議，有良好的可移植性、可連接性、可擴展性和互操作性等。第三代數(shù)據(jù)庫支持多種數(shù)據(jù)模型，如關系模型和面向?qū)ο蟮哪Ｐ?；和諸多新技術相結合，如分布處理技術、并行計算技術、人工智能技術、多媒體技術、模糊技術等；廣泛應用于多個領域，如商業(yè)管理、GIS、計劃統(tǒng)計等，由此也衍生出多種新的數(shù)據(jù)庫技術。
1.7 技能實訓
1.實訓目的
（1）會將現(xiàn)實世界的事物和特性抽象為信息世界的實體與關系。
（2）會使用ER圖描述實體、屬性和實體間的關系。
（3）會將ER圖轉(zhuǎn)換為關系模型，并根據(jù)開發(fā)需要，將關系模型規(guī)范化。
2.實訓要求
（1）正確理解數(shù)據(jù)庫設計的基本流程。
（2）正確理解數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的模型。
3.步驟提示
請為某一學校的學生選課系統(tǒng)規(guī)劃設計數(shù)據(jù)庫，具體操作步驟如下：
（1）通過需求分析了解學校的選修課程設置，從而得出需要存儲的數(shù)據(jù)信息和操作需要。
（2）通過數(shù)據(jù)庫概念設計得出系統(tǒng)數(shù)據(jù)的ER圖。
（3）通過數(shù)據(jù)庫的邏輯結構設計，將邏輯結構設計得出的ER圖轉(zhuǎn)換為構成學生選課數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)表；根據(jù)范式理論對其進行性能優(yōu)化，然后為各數(shù)據(jù)表中的字段設置參數(shù)和說明。

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