数据库

目录：1.1数据库概述

                1.1.1数据和数据库

                1.1.2数据库技术的发展 

          1.2数据库模型

                 1.2.1数据库模型的概念及关系模型

                     1.2.2数据库管理db dbms

                 1.2.3数据库的内部体系结构和运算

                 1.2.4mysql与powerdesigner16.5的简介与安装

1.1数据库概述

  

1.1.1数据和数据库

1.数据库(Database)是按照数据结构来组织、存储和管理数据的建立在计算机存储设备上的仓库。

2.数据(data)是事实或观察的结果，是对客观事物的逻辑归纳，是用于表示客观事物的未经加工的的原始素材。

3.数据库的基本结构分三个层次，反映了观察数据库的三种不同角度。

以内模式为框架所组成的数据库叫做物理数据库；以概念模式为框架所组成的数据叫概念数据库；以外模式为框架所组成的数据库叫用户数据库。

1.1.2数据库技术的发展

1.数据管理技术是对数据进行分类，组织，编码，输入，存储，检索，维护和输出的技术.

 数据管理技术的发展大致经过了以下三个阶段：人工管理阶段；文件系统阶段；数据库系统阶段.

(1)人工管理阶段

20世纪50年代以前，计算机主要用于数值计算.从当时的硬件看，外存只有纸带，卡片，磁带，没有直接存取设备；从软件看（实际上，当时还未形成软件的整体概念），没有操作系统以及管理数据的软件；从数据看，数据量小，数据无结构，由用户直接管理，且数据间缺乏逻辑组织，数据依赖于特定的应用程序，缺乏独立性.

(2)文件系统阶段

50年代后期到60年代中期，出现了磁鼓，磁盘等数据存储设备.新的数据处理系统迅速发展起来.这种数据处理系统是把计算机中的数据组织成相互独立的数据文件，系统可以按照文件的名称对其进行访问，对文件中的记录进行存取，并可以实现对文件的修改，插入和删除，这就是文件系统.文件系统实现了记录内的结构化,即给出了记录内各种数据间的关系.但是，文件从整体来看却是无结构的.其数据面向特定的应用程序，因此数据共享性，独立性差，且冗余度大，管理和维护的代价也很大.

(3)数据库系统阶段

60年代后期，出现了数据库这样的数据管理技术.数据库的特点是数据不再只针对某一特定应用，而是面向全组织，具有整体的结构性，共享性高，冗余度小，具有一定的程序与数据间的独立性，并且实现了对数据进行统一的控制.

1.2.1数据库模型的概念及关系模型

1.数据库模型描述了在数据库中结构化和操纵数据的方法，模型的结构部分规定了数据如何被描述（例如树、表等）。模型的操纵部分规定了数据的添加、删除、显示、维护、打印、查找、选择、排序和更新等操作。

2.关系数据模型是以集合论中的关系概念为基础发展起来的。关系模型中无论是实体还是实体间的联系均由单一的结构类型——关系来表示。在实际的关系数据库中的关系也称表。一个关系数据库就是由若干个表组成。

关系模型是指用二维表的形式表示实体和实体间联系的数据模型。

 1.2.2数据库管理db dbms

1.数据管理，是利用计算机硬件和软件技术对数据进行有效的收集、存储、处理和应用的过程。其目的在于充分有效地发挥数据的作用。实现数据有效管理的关键是数据组织。随着计算机技术的发展，数据管理经历了人工管理、文件系统、数据库系统三个发展阶段。在数据库系统中所建立的数据结构，更充分地描述了数据间的内在联系，便于数据修改、更新与扩充，同时保证了数据的独立性、可靠、安全性与完整性，减少了数据冗余，故提高了数据共享程度及数据管理效率。                                                                              

2.数据库管理系统 是一种针对对象数据库，为管理数据库而设计的大型电脑软件管理系统。具有代表性的数据管理系统有：Oracle、Micorosoft SQL Server、Access、MySql及PostgreSql等。通常数据库管理师会使用数据库管理系统来创建数据库系统。

数据库管理系统：Database Management System，简称DBMS）是为管理数据库设计的电脑软件统，一般具有存储、截取、安全保障、备份等基础功能。     ——维基百科

       现代DBMS使用不同的数据库模型追踪实体、属性和关系。在个人电脑、大型计算机和主机上应用最广泛的数据库管理系统是关系型DBMS（relational DBMS）。在关系型数据模型中，用二维表格表示数据库中的数据。这些表格称为关系。  ——    Kenneth C.Laudon and Jane P.Laudon,《Management Information Systems》, Pearson, 07 March 2011, Chapter6 Information systems Organizations and Strategy p.143

1.2.3数据库的内部体系结构和运算

1.数据库的基本结构

（1）物理数据层

它是数据库的最内层，是物理存贮设备上实际存储的数据的集合。这些数据是原始数据，是用户加工的对象，由内部模式描述的指令操作处理的位串、字符和字组成。

（2）概念数据层

它是数据库的中间一层，是数据库的整体逻辑表示。指出了每个数据的逻辑定义及数据间的逻辑联系，是存贮记录的集合。它所涉及的是数据库所有对象的逻辑关系，而不是它们的物理情况，是数据库管理员概念下的数据库。

（3）用户数据层

它是用户所看到和使用的数据库，表示了一个或一些特定用户使用的数据集合，即逻辑记录的集合。

数据库不同层次之间的联系是通过映射进行转换的。

                                                      

2.数据库的主要特点

⑴ 实现数据共享

数据共享包含所有用户可同时存取数据库中的数据，也包括用户可以用各种方式通过接口使用数据库，并提供数据共享。

⑵ 减少数据的冗余度

同文件系统相比，由于数据库实现了数据共享，从而避免了用户各自建立应用文件。减少了大量重复数据，减少了数据冗余，维护了数据的一致性。

⑶ 数据的独立性

数据的独立性包括逻辑独立性（数据库中数据库的逻辑结构和应用程序相互独立）和物理独立性（数据物理结构的变化不影响数据的逻辑结构）。

⑷ 数据实现集中控制

文件管理方式中，数据处于一种分散的状态，不同的用户或同一用户在不同处理中其文件之间毫无关系。利用数据库可对数据进行集中控制和管理，并通过数据模型表示各种数据的组织以及数据间的联系。

⑸数据一致性和可维护性，以确保数据的安全性和可靠性

主要包括：①安全性控制：以防止数据丢失、错误更新和越权使用；②完整性控制：保证数据的正确性、有效性和相容性；③并发控制：使在同一时间周期内，允许对数据实现多路存取，又能防止用户之间的不正常交互作用。

⑹ 故障恢复

由数据库管理系统提供一套方法，可及时发现故障和修复故障，从而防止数据被破坏。数据库系统能尽快恢复数据库系统运行时出现的故障，可能是物理上或是逻辑上的错误。比如对系统的误操作造成的数据错误等。

3.数据库关系运算

 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、联接等），有些查询需要几个基本运算的组合，要经过若干步骤才能完成。选择和投影运算都是属于一目运算，它们的操作对象只是一个关系。运算过程是通过联接条件来控制的，联接条件中将出现两个关系中的公共属性名，或者具有相同语义、可比的属性。在FOXPRO中有单独一条命令JOIN实现两个关系的联接运算。它属于联接运算的一个特例，是最常用的联接运算，在关系运算中起着重要作用。

                                                                      

        一、传统的集合运算

        1、并（UNION）　设有两个关系R和S，它们具有相同的结构。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T=R∪S。

       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T=R－S。

       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T=R∩S。　R∩S=R－（R－S）。

        二、选择运算

从关系中找出满足给定条件的那些元组称为选择。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。这种运算是从水平方向抽取元组。　在FOXPRO中的短语FOR和WHILE均相当于选择运算。 

        三、投影运算

       从关系模式中挑选若干属性组成新的关系称为投影。这是从列的角度进行的运算，相当于对关系进行垂直分解。在FOXPRO中短语FIELDS相当于投影运算。

        四、连接运算

       连接运算是从两个关系的笛卡尔积中选择属性间满足一定条件的元组。

         五、除法运算

       在关系代数中，除法运算可理解为笛卡尔积的逆运算。

       设被除关系R为m元关系，除关系S为n元关系，那么它们的商为m-n元关系，记为R÷S。商的构成原则是：将被除关系R中的m-n列，按其值分成若干组，检查每一组的n列值的集合是否包含除关系S，若包含则取m-n列的值作为商的一个元组，否则不取.[2]

         六、外连接运算  

1.2.4mysql与powerdesigner16.5的简介与安装

 

1.MySQL介绍

MySQL的海豚标志的名字叫“sakila”，它是由MySQL AB的创始人从用户在“海豚命名”的竞赛中建议的大量的名字表中选出的。获胜的名字是由来自非洲斯威士兰的开源软件开发者Ambrose Twebaze提供。根据Ambrose所说，Sakila来自一种叫SiSwati的斯威士兰方言，也是在Ambrose的家乡乌干达附近的坦桑尼亚的Arusha的一个小镇的名字。

MySQL是一个小型关系数据库管理系统，它由一个服务器守护程序mysqld和很多不同的客户程序和库组成。它的规模小、功能有限，但是它体积小、速度快、成本低，且它提供的功能对稍微复杂的应用来说已经够用，这些特性使得MySQL成为世界上最受欢迎的开放源代码数据库。

2.MySQL安装步骤      

windows平台：win 7 64位

mysql版本：5.5.27（mysql-5.5.27-win32.msi）

(1)双击安装包，打开mysql安装向导，点击next:

(2)打勾许可协议，点击next:

(3)选择安装方式：Custom

Typical典型安装。安装最常见的程序功能，推荐给大多数用户。Custom自定义安装。允许用户选择安装的程序功能和安装的位置，建议高级用户使用。(推荐)Complete完全安装。将安装所有的程序功能，需要最多的磁盘空间。

 (4)选择功能组件：

MySQL Server  安装MySQL Serve主程序 Client Programsvarious helpful(commandline)tools including the mysql command line client各种有用的（命令行）工具包括MySQL命令行客户端 Debug binariesdebug/trace versions of executables and libraries调试/跟踪可执行文件和库文件的版本Development Components installs c/c++ header files and libraries安装C / C++头文件和库Debug Symbols installs Debug Symbols安装调试符号Server data files  server data files服务器数据文件

①指定MySQL程序文件的安装路径：选中"MySQL Server"项，点击"Browser"选择一个文件夹

 ②指定MySQL数据文件的安装路径：选中"Server data files"项，点击"Browser"选择一个文件夹

(5)点击next,进入安装界面，点击install,等待安装完成，然后打勾"launch the mysql instance configuration wizard"，点击"finish",启动MySQL实例配置向导：

(6)选择配置类型：

 Detailed Configuration

详细配置

choose this configuration type to create the optimal server setup for this machine

选择此配置类型以创建此机器的最佳服务器设置.

Standard Configuration

标准配置

use this only on machines that do not  already have a mysql server installation.This will use a general purpose  configuration for the server that can be tuned manually

该项只适用于没有安装过MySQL服务器的机器。这将使用一个通用的配置的服务器，可以手动调整。

  (7)选择服务类型：Developer Machine

 Developer Machine

开发服务器This is a development machine,and many  other applications will be run on it.mysql server should only use a  minimal amount of memory.这是一个开发机，其上运行许多其他应用程序.mysql服务器应该只使用少量的内存。Server Machine服务器机器several server applications will be  running on this machine.Choose this option for web/application  servers.mysql will have medium memory usage.一些服务器应用程序将运行在本机，选择该项用于网页/应用服务.mysql将使用中等内存。Dedicated MySQL Server Machine专用MySQL服务器This machine is dedicated to run the  MySQL Datebase.No other servers,such as a web or mail server,will be  run.MySQL will utilize up to all available memory.本机专用于运行MySQL数据库。没有其他服务器，如Web或邮件服务器，将要运行。mysql将利用所有可用的内存。

 (8)选择要使用的数据库：Multifunctional Database

 Multifunctional Database多功能数据库General purpose databases.This will  optimize the server for the use of the fast transactional InnoDB storage  engine and the high speed MyISAM storage engine.通用的数据库，这将优化使用快速事务存储引擎InnoDB和高速存储引擎MyISAM的服务器。Transactional Database Only

事务处理数据库Optimized for application servers and  transactional web applications.This will make InnoDB the main storage  engine.Note that the MyISAM engine can still be used.应用服务器和事务性Web应用程序进行了优化。这将使InnoDB存储引擎成为主要。需要注意的是MyISAM引擎仍然可以使用。Non-Transactional Database Only

非事务处理数据库Suited for simple web  applications,monitoring or logging applications as well as analysis  programs.Only the non-transactional MyISAM storage engine will be  activated.适合简单的Web应用程序，监视或日志的应用以及分析程序。只有非事务性存储引擎MyISAM将被激活。

 (9)选择InnoDB数据库文件的储存位置：

 (10)设置与服务器并发连接的近似数目：

 Decision Support (DSS)/OLAP

决策支持系统（DSS）和OLAP

Select this option for database  applications that will not require a high number of concurrent  connections.A number of 20 connections will be assumed.

为不需要大量并发连接的数据库应用程序选择此选项。将假定20个连接数。

Online Transaction Processing(OLTP)

在线事务处理（OLTP）

Choose this option for highly  concurrent application that may have at any one time up to 500 active  connections such as heavily loaded web servers.

为高并发应用程序选择此选项，该应用程序在任何时候都可能有多达500个活动连接，如重载的web服务器.。

Manual Setting

手动设置

Please enter the approximate number of concurrent

请输入近似的并发数

 （11）设置网络选项：3306端口

 Enable TCP/IP Networking启用TCP / IP网络

Enable this to alllow TCP/IP connections.When disabled,only local connections through named pipes are allowed.

Add firewall exceptionfor this port.

启用此项允许TCP/IP连接。当禁用时，只允许通过命名管道的本地连接。

给这个端口添加防火墙例外。

Enable Strict Mode启用严格模式This option forces the server to behave more like a traditional database server.It is recommended to enable this option.此选项强制服务器更像传统的数据库服务器。建议启用此选项。

 （12)选择默认字符集：utf-8

Standard Character Set标准字符集Makes Latin1 the default charset.This character set is suited for English and other West European languages.使用latin1作为默认字符集，这个字符集是适合英语和其他欧洲语言。Best Support For Multilingualism多语言最佳支持Make UTF8 the default character set.This is the recommended character set for storing text in many different languages.使用UTF8作为默认的字符集，这是在许多不同的语言推荐使用的字符集存储文本。Manual Selected Default Character Set /Collation

 手动选择默认字符集/排序 

Please specify the character set to use请指定要使用的字符集

 （13） 设置windows选项：

Install As windows Service作为Windows服务安装

This is the recommended way to run the MySQL server on Windows.

Launch the MySQL Server automatically

这是推荐的方式对于运行在Windows上的MySQL服务器。

自动启动MySQL服务器

Include Bin Directory in Windows PATH添加到Windows PATH路径Check this option to include the  directory containing the server/client executables in the Windows PATH  variable so they can be called from the command line.选中此选项将在Windows PATH变量包含该目录服务器/客户端的可执行文件，所以它们可以从命令行调用。

 （14）设置安全选项：设置密码（不可以为空）

Modify Security Settings修改安全设置Enable root access from remote machines允许从远程机器上对根访问create an anonymous account创建一个匿名帐户This option will create an anonymous account on this server.Please note that this can lead to an insecure system.此选项将在该服务器上创建匿名帐户。请注意，这可能导致不安全的系统。

 （15）点击"execute"开始配置，(期间可能出现1~5分钟未响应，正常现象)直至安装完成。

(16)检测是否安装成功： ①MySQL自带一个命令行式的登录工具：开始→所有程序→MySQL→MySQL Server 5.5→MySQL 5.5 Command Line Client，打开，输入密码，能够登录到MySQL说明安装成功。

②用cmd命令行登录：mysql -h localhost -u root -p password

③windows服务中会有名为"MySQL"的服务：

3.SyBase PowerDesigner 16.0介绍

PowerDesigner    是Sybase公司一个功能强大而使用简单的的CASE工具集(ComputerAided Software—CASE)，使用它可以方便地对管理信息系统进行分析设计，它几乎包括了数据库模型设计的全过程。利用PowerDes igner可以制作数据流程图、概念数据模型、物理数据模型，可以生成多种客户端开发工具的应用程序，还可为数据仓库制作结构模型，也能对团队设计模型进行控制。

SyBase PowerDesigner软件