SQL Server：数据库基础

作者: JackHCC | 来源:发表于2019-05-03 22:22 被阅读0次

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绪论

1.1 数据、信息与数据处理

(1) 数据(Data)：是数据库中存储的基本对象；

定义：描述事物的符号记录，是信息的符号表示，或称载体；
种类：数字、文本、图形、图像、声音、视频，学生的档案记录(40951001, 王二小，男，1988，内蒙，tx1201)等。

(2) 信息：数据的内涵，是数据的语义解释。

(3)数据处理：将数据转换成信息的过程;数据管理：是数据处理的核心。

1.2 数据管理技术的产生与发展

人工管理阶段（20世纪50年代中期前）

数据不保存
应用程序管理数据
数据不具有独立性和共享性

文件系统阶段（20世纪50年代后期到60年代中期）

数据以文件形式可以长期保存在外存储设备上
由文件系统管理数据（ “按名访问，按记录存取 ” ）
数据共享性差，冗余度大（面向应用）
数据独立性差

数据库系统阶段（20世纪60年代后期至今）

数据结构化, 并与程序分离
数据的共享性高，冗余度低，易扩充（集中存储）
数据独立性高
数据由数据库管理系统统一控制

数据库系统阶段——数据独立性高

物理独立性
用户的应用程序与数据库中数据相互独立。当数据的存储格式和组织方法改变时，不影响数据库的逻辑结构，从而不影响应用程序。
逻辑独立性
指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序不用改变。
数据独立性由DBMS的二级映像功能来保证。

数据库系统阶段——DBMS提供数据控制功能

(1) 数据的安全性（（Security））控制
保护数据，以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。
(2) 数据的完整性（（Integrity））控制
将数据控制在有效范围内，或保证数据间满足一定的关系。
(3) 并发（（Concurrency））控制
对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰。
(4) 数据恢复（（Recovery））
将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。

数据库系统的发展

初级阶段——第一代数据库
出现了层次模型、网状模型的数据库
中级阶段——第二代数据库
关系型数据库和结构化查询语言
高级阶段——新一代数据库
“面向对象”型数据库

1.3 数据库系统的组成

数据库系统（Database System，DBS）包括以下5部分:

数据库
数据库管理系统
硬件系统
软件系统
人员(管理员、分析员、设计员、程序员和用户)

数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。
数据库的基本特征

数据按一定的数据模型组织、描述和储存
可为各种用户共享
冗余度较小
数据独立性较高
易扩展

数据库管理系统（Database ManagementSystem ，简称DBMS）

管理数据库的系统软件，是数据库系统的核心。
位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。

DBMS的主要功能
数据定义功能（DDL）
数据操纵功能（DML）
数据库的事务管理和运行管理
数据库的建立和维护功能
数据通信

硬件系统
硬件系统要有足够的内存用来存放操作系统、DBMS的核心模块、数据缓存、应用程序及数据备份等。
软件系统
包括DBMS、支持DBMS运行的操作系统和具有数据访问接口的高级语言及其编程环境。

1.4数据模型

根据应用目的，模型分为两个层次：

概念模型( 信息模型)

按用户的观点，独立于计算机实现的，只用来描述和组织所关心的信息结构的概念数据模型，强调语义
数据库设计人员和用户之间进行交流的语言
对应于信息世界

数据模型

按计算机系统的观点，直接面向计算机系统的，描述数据库中数据的逻辑结构的基本数据模型
对应于数据世界（机器世界）
包括逻辑模型和物理模型

概念模型（信息世界中）的基本概念

实体Entity ：客观存在并相互区别的事物。具体的人、事、物，抽象的概念（订货）
属性Attribute ：实体或联系的特征。学生（学号，姓名，性别）
码，键Key ：唯一标识实体的属性或属性组
域Domain ：属性的取值范围。性别（男，女）
实体型Entity Type ：实体名＋属性名集合
实体集Entity Set ：同型实体的集合
联系Relationship: 实体与实体之间的联系

实体间的联系

实体之间的对应关系称为联系，它反映了现实世界事物之间的相互关联。
联系的类型：

一对一联系记为1 ：1。
一对多联系记为１：n。
多对多联系记为m ：n。

概念模型的表示方法

E-R图：提供了表示实体、属性和实体间联系的方法

建立E-R图的步骤

确定实体和实体的属性
确定实体和实体之间的联系及联系的类型
给联系和实体加上属性。

E-R模型实例

数据模型定义

数据模型是表示实体类型和实体间联系的模型，是机器世界对现实世界中的数据和信息抽象、表示和处理。
包括逻辑模型和物理模型。

数据模型的组成要素(三要素)

数据结构、数据操作和数据完整性约束

数据结构

数据结构的概念

实体及实体间联系的表示方法，描述了系统的静态特性.

数据结构描述的内容

对象的数据类型、内容、性质有关的对象；
与数据之间联系有关的对象；

数据操作

概念

对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许执行的操作及有关的操作规则，是对系统动态特性的描述。

数据操作的类型（2大类）

数据检索（查询）
数据更新(包括插入、删除、修改)

数据完整性约束

概念：完整性规则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。
作用：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、相容。
四种类型：实体完整性约束、域完整性约束、参照完整性约束和用户自定义完整性约束。

最常用的数据模型

非关系模型

层次模型(Hierarchical Model)
层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型;
层次数据库系统的典型代表是IBM 公司1968年年推出的IMS(Information Management System);
层次模型用树形结构(“ 有向树”) 来表示各类实体以及实体间的联系.
网状模型(Network Model)
典型代表是DBTG;
通过有向图结构表示实体及联系。“网”中每个结点表示一个实体( 型) ，结点之间箭头表示实体( 型);
网状数据模型可能有多个根结点，某些非根结点可能有多个父结点，适合表示实体的多对多联系。

关系模型(Relational Model)

1970年美国IBM公司San Jose研究室的研究员E.F.Codd首次提出了数据库系统的关系模型
关系数据结构：规范化的二维表（关系）
一个关系就是没有重复行和重复列的二维表，二维表的每一行在关系中称为元组，每一列在关系中称为属性。学生关系的每一行代表一个学生的记录，每一列代表学生记录的一个字段。属性个数（n）称为关系的元。
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三种模型比较

1.5数据库系统结构

数据库系统内部的体系结构
从数据库管理系统角度看，数据库系统通常采用三级模式结构，是数据库系统内部的系统结构。
数据库系统外部的体系结构
从数据库最终用户角度看，数据库系统的结构分为:集中式结构；客户/服务器结构；浏览器／应用服务器／数据库服务器多层结构等。
为了有效地组织、管理数据，提高数据库的逻辑独立性和物理独立性，数据库设计的标准体系结构是3 级模式结构，即外模式 ,模式和内模式
对应于体系结构，用户或程序员看到或使用的数据库内容被称为视图，可把视图相应分为：

对应于用户的外部视图（用户视图）
对应于应用程序员的 (概念视图)
对应于系统程序员的内部视图（存储视图）

模式（Schema，也称逻辑模式，概念视图）
-- 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。
-- 一个数据库只有一个模式
-- 模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层
外模式（External Schema）
-- 也称子模式或用户模式；
-- 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。
-- 外模式的地位：介于模式与应用之间
-- 外模式通常是模式的子集
-- 一个数据库可以有多个外模式。反映了不同的用户的应用需求、看待数据的方式、对数据保密的要求
内模式（Internal Schema）
-- 是数据物理结构和存储方式
-- 是数据在数据库内部的表示方式
3级模式是对数据的三个抽象级别
2级映象在DBMS 内部实现这三个抽象层次的联系和转换；
外模式\ 模式映像
-- 保证数据的逻辑独立性
-- 同一个模式可以有任意多个外模式，外模式／模式映象定义外模式与模式之间的对应关系；
-- 当模式改变时，外模式／模式映象使外模式保持不变；
-- 应用程序是依据数据的外模式编写的，从而不必修改应用程序，保证了数据与程序的逻辑独立性
模式\内模式映像
-- 保证数据的物理独立性。
-- 模式／内模式映象定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。
-- 当数据库的存储结构改变了，模式／内模式映象使模式保持不变。
-- 应用程序不受影响。保证了数据与程序的物理独立性。

从数据库最终用户角度看（数据库系统外部的体系结构），数据库系统的结构分为:

集中式数据库系统
客户/服务器（C/S）系统结构
分布式数据库系统结构
浏览器／服务器（B/S）系统结构

关系数据库

2.1关系数据模型的基本概念

关系模型的组成（三要素）

关系数据结构（静态特性）
现实世界的实体以及实体间的各种联系均用关系来表示;
数据的逻辑结构----二维表
关系操作集合（动态特性）
插入、删除、修改、查询（选择、投影、连接、除、并、交、差）
关系完整性约束
实体完整性、参照完整性、域完整性、用户定义完整性

1）关系: 通常将一个无重复行、重复列的二维表看成一个关系，每个关系都有一个关系名。
2）元组: 二维表的每一行在关系中称为元组。描述了现实世界中的一个实体或不同实体间的一种联系。
3）属性: 二维表的每一列在关系中称为属性，每个属性都有一个属性名，各个属性的取值称为属性值。每个属性有一定的取值范围，称为值域。
4）域（Domain): 关系中每个属性所对应的变化范围叫做属性的变域或简称域，关系中所有属性的实际取值必须来自它对应的域。
5）分量: 一个元组在一个属性域上的取值称为该元组在此属性上的分量。
6）关系模式: 二维表的表头那一行称为关系模式，即一个关系的关系名及其全部属性名的集合。关系模式是概念模型中实体型及实体型之间联系的数据模型表示。一般表示为：
关系名（属性名1，属性名2 ， ……，属性名n）
关系模式指出了一个关系的结构；而关系则是由满足关系模式结构的元组构成的集合。关系模式是稳定的、静态的，而关系则是随时间变化的、动态的。
7）候选码（Candidate key）: 若关系中的某一属性或属性组合的值能唯一地标识一个元组，则称该属性组为候选码
在最简单的情况下，候选码只包含一个属性。
在最极端的情况下，关系模式的所有属性组是这个关系模式的候选码，称为全码（All-key）
8）主码: 若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主
码（Primary key）
9）主属性和非主属性
-- 主码的各个属性称为主属性（Prime attribute）。
-- 不包含在任何候选码中的属性称为非主属性Non-key attribute）
10）外码: 如果关系中某个属性或属性组合并非码，但却是另一个关系的主码，则称此属性或属性组合为本关系的外码或外键(ForeignKey)。在关系数据库中，用外码表示两个表间的联系。

2.2关系数据模型的集合论定义

笛卡尔积

笛卡尔积可表示为一个二维表。表中的每行对应一个元组，表中的每列对应一个域。
基数（Cardinal number）

关系

笛卡尔积中的任意子集叫作在域上的n元关系，简称关系。
n元关系就会有n个属性。一个关系中的每一个属性的属性名都不同，对应参与笛卡儿积运算的每个集合的名称。
一个属性的取值范围Di 称为该属性的域（Domain）。

基本关系的性质

关系模式

2.3 关系模型的完整性约束

数据库系统提供的监测机制，确保存储数据的规范，称为完整性约束。

实体完整性
实体完整性通过定义主码来实现的。若属性A A 是关系R R 的主属性，则A A 不能取空值且取值唯一；
一个关系模型中的所有元组都是惟一的，没有两个完全相同的元组，也就是一个二维表中没有两个完全相同行，也称为行完整性。
域完整性
对关系R R 中属性（列）数据的规范，也称列完整性，限制属性的数据类型、格式、取值范围、是否允许空值等。
参照完整性
参照完整性是通过定义外键 FK （存在或为空）来建立实体间联系的。
如外键取空，则 FK 中的每个属性的分量都是空值。
用户定义完整性
针对某一具体关系数据库的约束条件，反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。

2.4关系代数

笛卡尔积

选择（限制）

投影（Projection）

连接（Join ）

除（Division ）

SQL Server 2008 数据库基础

SQL Server 简介

常见数据库产品包括甲骨文公司的Oracle系统，IBM 公司的DB2 系统和Informix 系统，赛贝斯公司的Sybase ASE 系统，微软公司的Microsoft SQL Server 系统和Access 系统，以及MySQL
2008 年8 月，微软发布Microsoft SQL Server 2008 系统，其代码是Katmai 。该系统在安全性、可用性、易管理性、可扩展性、商业智能等方面有了更多的改进和提高，支持更强大的数据存储和应用需求。

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SQL Server 2008登录

SQL Server Management Studio 简介

SQL Server 2008 数据库的创建与维护

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SQL Server 2008 数据存储结构
（1 ）数据库文件
- 主数据文件.mdf
- 次要数据文件 .ndf
- 日志文件 .ldf
- 数据文件结构组成
- 页
  _ SQL Server最小存储数据单位
  _ 一个页大小是8K
- 区
  _ 管理空间的基本单位
  _ 8个物理上连续的页（64 KB）
  _ 表被存储在区

（2)数据库文件组

(3)数据库创建

（4）数据库修改

（5）数据库删除

Transact-SQL 程序设计基础

（1 ）标识符分类

（2）数据类型

（3）全局变量

（4）运算符

（5）批处理

（6）函数

（7）流程控制

关系数据库标准语言SQL

SQL 的三级模式结构

SQL 的数据定义

基本表定义
基本表的修改与删除
索引的建立和删除

查询语句

查询的基本结构包括了三个子句： SELECT、 FROM 、 WHERE。

从表中（From子句）,选择满足记录选择条件（Where子句）的记录，并对他们进行分组（Group子句, Having子句表达组选择条件）、统计(统计函数）、排序（Order by 子句）和投影（Select子句），形成查询结果集。

单表无条件查询
DISTINCT 保留字的使用：可以使查询的结果中重复列值只保留一个。
查询列中含有运算的表达式。
查询列中含有字符串常量。
查询列中含有聚合函数。
单表有条件查询

分组查询和排序查询

多表查询

SQL通过连接查询、笛卡尔积、并操作、交操作、差操作5种关系代数中的运算功能来实现多个数据表的查询。SQL通过连接查询、笛卡尔积、并操作、交操作、差操作5种关系代数中的运算功能来实现多个数据表的查询。
SQL 提供在子句中列出每个关系然后在SELECT子句和WHERE子句中引用FROM子句中的关系属性，而WHERE子句中用来连接两个关系的条件。在SELECT子句和WHERE子句中引用FROM子句中的关系属性，而WHERE子句中用来连接两个关系的条件。
连接查询包括等值连接、非等值连接、自身连接、内连接和外连接等值连接、非等值连接、自身连接、内连接和外连接等。

嵌套查询

SQL 的数据操纵

插入数据
修改数据
删除数据

视图
- 视图是外模式的基本单位，实际上视图是从若干个基本表或视图导出来的虚表。
- 当基本表的数据发生变化时，相应的视图数据也会随之改变。
- 视图定义后，可以被用户查询、更新，但通过视图来更新基本表中的数据要有一定的限制。

定义视图

删除视图
查询视图
更新视图
视图的作用

存储过程

创建执行
修改删除
查看储存

触发器
- 触发器是一种特殊的存储过程，在对表或视图执行，触发器是一种特殊的存储过程，在对表或视图执行 UPDATE 、 INSERT 或 DELETE 操作时自动触发执行操作时自动触发执行。
- 触发器技术是保证数据完整性的高级技术，触发器还可以用于对系统的高级监测，用于实施完整性和强制执行业务规则。