全国计算机等级考试教程二级Access第1章数据库基础

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【熟记】数据的定义

1.数据

数据不仅包括数字、字母、文字等文本数据,而且包括图形、图像、动画等非文本数据。

数据包含以下两方面内容。

(1)描述事物特性的数据内容。

(2)存储在某种媒体上的数据形式。

例如,对于一部电影来说,影片的内容就是描述事物特性的数据内容,而影片内容存储在录影带上,其实是以数据形式存储在这一媒体上。

2.计算机数据处理和数据管理

人们说“信息处理”,其真正含义是为了产生信息而处理数据。通过处理数据可以获得信息,通过分析和筛选信息可以进行决策。

在计算机系统中,使用计算机的外存储器(如磁盘)来存储数据;使用软件系统来管理数据;使用应用系统来对数据进行加工处理。

数据处理一般分为数据管理、数据加工、数据传播3类。

数据管理工作包括对数据的组织、分类、编码、储存、维护和查询统计等。

3.计算机数据管理的发展阶段

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【熟记】数据管理发展的5 个阶段及其特点

计算机在数据管理方面也经历了从低级到高级的发展过程。计算机数据管理随着计算机硬件、计算机软件和计算机应用范围的发展而不断发展,经历了人工管理、文件系统、数据库系统(后发展为分布式系统和面向对象数据库系统)等几个阶段。

表1-1所示的是计算机数据管理发展中3个具有代表性阶段的说明。

在数据库管理系统的统一控制下,不同的应用程序可以调用数据库中相同的数据,实现了数据共享,减少了数据冗余。文件系统中的数据就像是小区里每家的房子,是不能共享的,而数据库系统中的数据就像是小区里的花园,是大家可以共同使用的。

随着科学技术和数据库系统的发展,数据库系统又发展为分布式数据库系统、面向对象的数据库系统。

表1-2所示的是分布式数据库系统和面向对象的数据库系统的特点。

1.数据库系统的概念

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【掌握】数据库的相关概念及它们之间的关系

数据库是一个能够合理保存数据的“仓库”,只不过这个“仓库”是指计算机的存储设备,而且存储在计算机内的数据是有组织的、大量的、可以为多个用户共享的。

数据库管理系统是提供数据库管理的计算机系统软件,专门用于数据库管理,是用户和数据库的接口。它不仅为数据库提供数据定义、数据操纵、数据库运行管理、数据库组织存储和管理、数据库建立和维护等操作功能,而且具有对数据完整性、安全性进行控制的功能。

数据库管理系统的目标是让用户能够更方便、有效、可靠地建立数据库和使用数据库中的信息资源。

常用的数据库管理系统有Oracle、Sybase、SQL Server、Access等。

数据库系统由5部分组成:硬件系统、数据库集合、数据库管理系统及相关软件、数据库管理员和用户。

例如电信计费系统、财务管理系统等。

请注意

数据库管理系统是数据库系统的组成部分,数据库又是数据库管理系统的管理对象。数据库系统包括数据库管理系统和数据库。

2.数据库管理系统

数据库管理系统支持用户对于数据库的基本操作,是数据库系统的核心软件,其主要目标是使数据成为方便用户使用的资源,易于为各种用户所共享,并增进数据的安全性、完整性和可用性。数据库管理系统( DBMS)在系统层次结构中的位置如图1-1所示。

DBMS的功能主要包括以下6个方面。

(1)数据定义。

数据定义包括定义构成数据库结构的外模式、模式和内模式,定义各个外模式与模式之间的映射,定义模式与模式之间的映射,定义有关的约束条件。

(2)数据操纵。

数据操纵包括对数据库数据的检索、修改、插入和删除等基本操作。

(3)数据库运行管理。

对数据库的运行进行管理,是DBMS运行时的核心部分,包括对数据库进行并发控制、完整性约束条件的检查和执行、安全性检查、数据库的内部维护(如索引、数据字典的自动维护)等。所有访问数据库的操作都要在这些控制程序的统一管理下进行,以保证数据的安全性、完整性、一致性以及多用户对数据库的并发使用。

(4)数据的组织、存储和管理。

数据库中需要存放多种数据,如数据字典、用户数据、存取路径等。DBMS负责分类地组织、存储和管理这些数据,确定以哪种文件结构和存取方式物理地组织这些数据,如何实现数据之间的联系,以便提高存储空间利用率以及提高随机查找、顺序查找、增、删、改等操作的时间效率。

(5)数据库的建立和维护。

建立数据库包括数据库初始数据的输入与数据转换等。维护数据库包括数据库的转储与恢复、数据库的重组织与重构造、性能的监视与分析等。

(6)数据通信接口。

DBMS需要提供与其他软件系统进行通信的功能。例如,提供与其他DBMS或文件系统的接口,从而能够将数据转换为另一个 DBMS或文件系统能够接受的格式,或者接收其他DBMS或文件系统的数据。

为了提供上述功能,DBMS通常由以下4部分组成。

数据定义语言及其翻译处理程序。

数据操纵语言及其编译(或解释)程序。

数据库运行控制程序。

实用程序。

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【理解】实体及实体间的关系【熟记】数据模型的分类及特点

数据模型是对现实世界数据特征的抽象。由于计算机不能直接处理现实世界中的具体事物,所以人们必须把具体事物转化为计算机可以处理的数据。这一转化经历了对现实事物特性的认识、概念化到计算机数据库里的具体表示的逐级抽象过程,如图1-2所示。

数据模型是数据库的核心和基础。

1.实体描述

(1) 实体。

实体可以是一个实际的事物,例如一个学生、一个老师等,也可以是一个抽象的事件,例如一场演出、一场比赛等。

每个实体都有自己的特征,利用这些特征可以区分不同的实体。例如,通过身高、年龄、体重等特征来描述一个学生。

(2)属性。

例如,对于一个学生来说,可以用学号、姓名、出生日期等描述他的特性,即属性。而属性的取值称为属性值,例如学生的姓名为“张三”,则“张三”就是学生姓名的属性值。

(3)实体型及实体集。

例如某个学生的记录(学号,姓名,性别)是一个实体型,而学生作为一个整体则是实体集。实体集间也存在联系,如学生和课程之间有“选课”联系。

(4)实体之间的联系。

世界中的事物彼此之间是相互关联的,换句话说,也就是实体之间是存在联系的。一般而言,实体之间的对应关系称为联系。两个实体之间的联系可以概括为3种,如表1-3所示。

请思考

一对一联系与一对多联系有什么关系吗?

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。

2.常见的数据模型

(1)数据模型相关概念。

数据结构指研究的对象类型的集合。

数据操作指数据库中各种数据对象允许执行的操作集合。

数据约束条件指一组数据完整性规则的集合,数据完整性规则指数据模型中的数据及其联系所具有的制约和依存规则。

(2)数据模型的分类。

目前,数据库领域最常用的数据模型有3 种,即层次模型、网状模型和关系模型。其中层次模型和网状模型统称为非关系模型。

①层次模型

支持层次模型的数据库管理系统称为层次数据库管理系统,其中的数据库称为层次数据库。

层次模型的特点如下。

有且仅有一个无父结点的根结点,它位于最高的层次,即顶端。

根结点以外的子结点,向上有且仅有一个父结点,向下可以有一个或多个子结点。

同一双亲的子女结点称为兄弟结点,没有子女结点的结点称为叶结点,如图1-3所示。

在图1-3中,A是根结点,B、C是兄弟结点,D、E也是兄弟结点,B、D、E为叶结点,D、E是C的子女结点,B、C是A的子女结点,C是D、E的双亲结点,A是B、C的双亲结点。

层次模型的不足之处是,不能表示多对多的联系,结构缺乏灵活性,容易引起数据冗余。

②网状模型

支持网状模型的数据库管理系统称为网状数据库管理系统,其中的数据库称为网状数据库。

网状模型的特点如下。

允许一个或一个以上的结点无双亲结点。

一个结点可以有多于一个的双亲结点。

图1-4所示的两幅图都是网状模型。

图1-4 (1)中结点A、B没有双亲结点。

图1-4 (2)中结点C、D均有两个双亲节点A和B。

网络模型的主要缺点是指针数据项使数据增大。当数据复杂时,指针部分将占去大量存储空间;数据增减时,指针也须随之变化,因此指针的建立和维护比较麻烦。

③关系模型

支持关系模型的数据库管理系统称为关系数据库管理系统,其中的数据库称为关系数据库。

每一张表组成一个关系,一个关系有一个关系名,如表1-4、表1-5所示。

表和表之间通过关键字段建立起一对一、一对多、多对多的关系。例如表1-4、表1-5通过关键字段“课程号”联系起来。

关系数据模型与层次数据模型、网状数据模型的本质区别是数据描述具有一致性,模型概念单一。在关系模型数据库中,每个关系都是一个二维表,无论实体本身还是实体间的联系均用称为“关系”的二维表来表示,使得描述实体的数据本身能够自然地反映它们之间的联系。而传统的层次模型数据库和网状模型数据库是使用链接指针来存储和体现联系的。

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【掌握】数据库相关的几个概念及它们的关系

关系数据库是当今主流的数据库系统。本节将介绍关系数据模型的相关概念及特点,并举例说明重点概念。

1.关系术语

在关系模型中,实体集、实体之间的联系均由单一的关系结构表示。关系中涉及较多的名词和概念,下面一一介绍。

(1)关系。

Access中的关系存储为具有表名的表,图1-5所示的课程表是一个关系,图1-6所示的学生表也是一个关系。

关系描述的格式如下。

在Access中则表示如下。

图1-5所示的关系在Access中可以表示如下。

(2)属性。

属性具有“型”和“值”两层含义,“型”指属性名和属性取值域,“值”指具体数值。属性用于表示实体的特征,一个关系中往往不止一个属性。图1-6 中的表有8 个属性,分别为“姓名”、“学号”、“性别”、“出生年月日”、“专业”、“家庭住址”、“籍贯”和“团员”。

(3)元组。

图1-5所示的课程表中有4条记录,分别对应4门课程,例如“1030000001 ,高等数学”就是一条记录。

(4)域。

例如,在“性别”属性中,域为{男,女},即属性值只能是“男”或“女”。

(5)关键字。

在Access中,能够唯一表示一个元组作用的就是主关键字和候选关键字。例如图1-6 所示的“学号”就是唯一能够表示学生信息的关键字。

(6)外部关键字。

2.关系的特点

关系模型看起来简单,但是并不能把日常工作中手工管理所用的各种表格,按照一张表一个关系直接存放到数据库中。关系模型对关系有一定要求。

关系的特点如图1-7所示。

所谓规范化,是指关系模型中的每一个关系模式都要满足一定的要求,而且表中不能再包含表。关系中的属性名具有不可重复性,即Access中不能出现相同的字段名。关系中不能出现完全相同的元组,也就是说不能出现数据冗余。关系中行(即元组)排列的先后次序不影响数据的实际含义,关系中列的先后次序也不影响数据的实际含义。

3.实际关系模型

若干个关系模式的组合就构成了一个关系模型。在关系模型中,信息被组织成若干张二维表,每张二维表成为一个二元关系。Access 数据库往往包含多个表,各个表通过相同字段名构建联系。

表(Table)也称为关系,由表名、列、行组成,表的结构称为关系模式。例如,课程表的模式为:课程(课程号,课程)。

列(Column)也称为字段/域/属性。表中的每一列包含一类信息。

行(Row)也称为元组。表中的每一行由若干字段组成,记录一个对象的有关信息。

请注意

表中的行和列都是无序的。

“学生管理”数据库中 “学生”、“成绩”、“课程”表之间的关系如图1-8 所示。“学生”表和“成绩”表通过相同字段名“学号”相联系,“成绩”表和“课程”表通过相同字段名“课程号”相联系,构建起3个表的关系模型。“学生管理”数据库中的3个表如图1-9所示,由3个相联系的表得到的查询“课程查询”表,如图1-10所示。

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【掌握】3种传统集合运算

【理解】3种专门运算

关系运算是对关系数据库的数据操纵,主要用于关系数据库的查询操作。关系代数的运算符如表1-6所示。

若将运算对象视为元组或者集合,关系代数可分为传统的集合运算(并、差、交等)和专门的关系运算(选择、投影、联接、除运算)。

其中,传统的集合运算将关系看成元组的集合,其运算是从关系“水平”方向的角度运行的。专门的关系运算不仅涉及行,而且涉及列。算术比较符和逻辑运算符是用来辅助专门的关系运算符操作的。

1.传统的集合运算

关系代数是以集合代数为基础发展起来的,因此关系代数引入了传统的集合运算。集合运算完全把关系看作元组的集合。集合运算的两个关系必须具有相同的结构。下面简单介绍集合运算中的∪(并)、∩(交)、-(差)运算。

关系R(表1-7)和关系S(表1-8)具有相同的属性个数,而且相应的属性取自同一个域。

(1)并(∪)。

R∪S表示关系R和关系S的并,R∪S={关系R和关系S的所有元组合并,再去掉重复的元组},如表1-9所示。

(2)交(∩)。

R∩S表示关系R和关系S的交,R∩S={取关系R和关系S中相同的元组},如表1-10所示。

(3)差(-)。

R-S表示关系R和关系S的差,R-S={关系R去掉与关系S中相同的元组}=R-(R∩S) ,如表1-11所示。

2.专门的关系运算

专门的关系运算包括σ(选择)、∏(投影)、 (联接)、÷(除)运算等。其中前3种是常用的关系运算。

(1)选择(σ)。

选择的运算符号为σF(R) ,其中R表示一种关系,F是选择条件,σ表示选择运算符。

请注意

选择运算中的特定条件通常以逻辑表达式给出,选取值为真的元组。

(2)投影(∏)。

如果新关系中包含重复元组,则去掉重复元组。投影运算记为∏ _x (R),其中R为一个关系,x为一组属性名或属性序号。

请注意

投影是从列的角度进行运算,选择某些列的同时丢弃某些列。

(3)联接( )。

联接也称为θ联接。它是从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的元组,联接记为R S,其中R为一个关系,S为一个关系,A和B分别为R和S上的元数(属性个数)相等且可比的属性组,θ是比较运算符。联接运算从R和S的笛卡尔积R × S中选取(R关系)在A属性组上的值与(S关系)在B属性组上的值满足比较关系的元组。

联接运算中有两种最常用的联接,一种是等值联接,另一种是自然联接。

连接符号为“ =”的联接为等值联接。

自然联接是一种特殊的等值联接,它要求R和S中具有相同的属性组,并且在结果中把重复的属性列去掉。自然联接记为R S。

请注意

联接是关系的横向结合。关系运算的操作对象是关系,关系运算的结果仍然是关系。

为了合理地组织数据,数据库设计应遵循以下几个原则,如图1-11所示。

“一事一地”指的是一个表描述一个实体或实体间的一种联系。例如,将有关职工基本情况的数据,包括性别、职位、职称等保存到职工表中。将工资信息保存到工资表中,而不是将这些数据统统放到一起。

避免表之间出现重复字段,是指除了保证表中有反映与其他表之间联系的外部关键字之外,尽量避免在表之间出现重复字段。

生活中所用到的关系数据库,通常都是利用给定的数据库管理软件创建出的符合用户需求的数据库应用系统。例如,学生事务关系系统、网上购物系统、办公自动化系统和银行结算系统等。换句话说,我们需要的数据库不是一般性的抽象数据库,而是根据特定使用对象的条件和需求建立的具体应用数据库。

一个关系数据库大致的设计过程如图1-12所示。

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【掌握】数据库设计的步骤

创建数据库首先要分析建立数据库的目的,再确定数据库中的表、表的结构、主关键字及表之间的关系。本节将以设计“学生管理”数据库为例,介绍创建数据库的步骤。

【例1-1】 设计“学生管理”数据库,包括“学生”、“课程”及“成绩”表。“学生”表如表1-12所示。

1.需求分析

需求分析包括3方面的内容:信息需求、处理需求以及安全性和完整性需求。建立“学生管理”数据库的目的是为了更好地对学生信息、成绩、课程进行计算机管理,主要包括学生基本信息、成绩、课程信息。

2.确定数据库中的表

表是关系数据库的基本信息结构,确定数据库中应包含的表和表的结构,往往是数据库设计中最重要也是最难处理的问题。应合理地设计数据库中所包含的表,基本原则如下。

①每个表中只包含一个主题信息。

每个表中只包含一个主题信息,才可以更好地、独立地维护主题信息。例如,将学生的基本信息、成绩和课程分别保存,在删除某一条信息时,就不会影响其他数据表中的信息。若将学生基本信息和课程放在一个表中,当某个学生只选修一门课程时,删除这门课程就可能将该学生的基本信息一起删除,这显然不符合要求。

②表中不包含重复信息,信息不在表间复制。

信息不重复,在更新数据信息时就可以提高效率,还可以消除不同信息重复项。例如,在“学生管理”数据库中,将学生的基本信息及课程信息分别放在“学生”表和“课程”表中。这样如果学生选修更多的课程,只需更新“课程”表。若将学生基本信息和课程信息放在同一个表中,更新时就会出现很多重复信息。

3.确定表中的字段

确定关系时,注意的问题包括每个字段直接和表的实体相关、以最小的逻辑单位存储信息、表中的字段必须是原始数据和确定主关键字段。

根据字段命名原则,确定“学生管理”数据库中包含的表的字段如表1-13所示。

主关键字主要用来确定表之间的联系,表示每一条记录。它可以是一个字段,也可以是一组字段。主关键字必须是唯一的、不可重复的。“学生管理”数据库各表中的主关键字如表1-14所示。

请注意

主关键字不是必须设置的,如上表中的“成绩”表就没有定义主关键字。但是如果定义了主关键字,就必须确保主关键字的唯一性,Access不允许在主关键字字段中输入重复值或空值。

4.确定表间关系

为各个表定义了主关键字之后,还要确定各表之间的关系,以将各个相关信息结合在一起,形成一个关系型数据库。图1-13显示的是“学生管理”数据库中表之间的关系。

设计完成之后,还应该向表中添加记录,以检验数据库设计中是否存在不足和缺陷,进一步完善数据库设计。

5.设计求精

通过前面几个步骤确定了表、字段和关系后,应该回来研究一下设计方案,检查可能存在的缺陷和需要改进的地方,要检查的内容包括是否遗忘了字段,是否包括重复信息,是否设置了正确的主关键字等。

Access是Office办公套装软件中重要的组成部分。自1992年11月首次推出Access 1．0版本之后,经过多年的改进、完善,Microsoft公司先后推出了2．0、7．0/95、8．0/97、9．0/2000、10．0/2002以及目前广泛使用的Access 2003。Access 以功能强大、易学易用、界面友好等特点备受人们瞩目。现在,它已经成为世界上最流行的桌面数据库管理系统。

Access的最主要优点是不用携带向上兼容的软件。无论是有经验的数据库设计人员,还是一些刚刚接触数据库管理系统的新手,都会发现Access所提供的各种工具既非常实用又十分方便,具有高效的数据处理能力。

Access的优点包括具有方便实用的强大功能,Access用户不用考虑构成传统PC数据库的多个单独文件;可以利用各种图例快速获得数据;可以利用报表设计工具,非常方便地生成漂亮的数据报表,而不需要编程;可以采用OLE技术方便地创建和编辑多媒体数据库,包括文本、声音、图像和视频等对象;支持ODBC标准的SQL数据库的数据;设计过程自动化,提高了数据库的工作效率;具有较好的集成开发功能;可以采用VBA( Visual Basic Application)编写数据库应用程序;提供了断点设置、单步执行等调试功能;能够像Word那样自动进行语法检查和错误诊断;进一步完善了将Internet/Intranet集成到整个办公室的桌面操作环境。

总之,Access发展到现在,已向用户展示出它易于使用和功能强大的特性。

Access数据库共有表、查询、窗体、报表、数据访问页、宏和模块7 个数据库对象。Access所提供的这些对象都存放在同一个数据库文件(扩展名为.mdb的文件)中。

每种数据库对象实现不同的数据库功能。例如,用表来存储数据,用查询来检索符合条件的数据,通过窗体来浏览或更新表中的数据,通过报表指定的方式来分析和打印数据。

表是数据库的核心与基础,存放着数据库的全部数据。查询、窗体、报表都可以根据用户的某一特定需求,从数据库中获取数据,如查找、计算、统计、打印、编辑修改数据。窗体可以提供一种良好的用户操作环境,通过它可以直接或间接地调用宏或模块,并执行查询、打印等功能。

1.表

表是Access中存储数据的地方,是数据库的核心和基础,是整个数据库系统的数据源,也是其他数据库对象的基础。

在Access中,可以利用表向导、表设计器以及SQL语句创建表。利用表设计器创建表的工作窗体如图1-14所示,称为“设计”视图;用于直接编辑、添加、删除表中数据的工作窗口如图1-15所示,称为“数据表”视图。

本书第2章将详细讲解有关表的知识。

2.查询

“查询”是一个“虚表”,是以表为数据源的。它不仅可以作为表加工处理后的结果,还可以作为数据库其他对象的数据来源。

在Access中,可以利用查询向导、“设计”视图器以及SQL语句创建查询。图1-16 所示为利用“设计”视图器创建查询。

本书第3章将详细讲解有关查询的知识。

3.窗体

窗体是屏幕的工作窗口,是Access中最为灵活的一个对象。在Access中,窗体是数据库操作过程中时刻存在的一个数据对象。它的数据源可以是表或查询。利用窗体可以查询和输入数据,并可以通过添加按钮来控制数据库程序的执行。通过在窗体中插入宏,用户可以把Access的各个对象方便地联系起来。

图1-17所示为窗体的“设计”视图,窗体通常由窗体页眉、页面页眉、主体、页面页脚、窗体页脚5部分组成。

本书第4章将详细讲解有关窗体的知识。

4.报表

报表是数据库中数据输出的另一种形式,可以将数据库中数据分析、处理的结果打印输出,也可以对要输出的数据进行分类小计、分组汇总等,使用报表可以将数据处理结果多样化。

图1-18所示的是报表输出格式的预览窗口。

本书第5章将详细讲解有关报表的知识。

5.页

“数据访问页”简称为页,是数据库中的一个特殊对象,它可以实现因特网与用户数据库中数据的相互访问。用户可以在 Web 页中与 Access 数据库中的数据联接,并查看、修改Access数据库中的数据。

图1-19所示的是利用“页”设计器进行数据访问页设计的工作窗口。

图1-20所示的是在浏览器中使用数据访问页的窗口。

本书第6章将详细讲解有关数据访问页的知识。

6.宏

宏是数据库中的另一个特殊对象,是一个或多个操作命令的集合,其中每一个操作命令都能实现特定的功能。

在日常工作中,用户经常重复大量的操作。例如,打开窗体、生成报表、保存、修改等,利用宏可以简化这些操作,使大量重复性操作自动完成,使数据库的管理和维护更加容易。

图1-21所示的是利用“宏”设计器进行宏设计的工作窗口。

本书第7章将详细讲解有关宏的知识。

7.模块

模块是将VBA声明和过程作为一个单元进行保存的集合,是应用程序开发人员的工作环境。它通过嵌入在Access中的VB程序设计语言编辑器和编译器实现与Access的结合。

本书第8章将详细讲解有关模块的知识。

请注意

数据库对象与数据库是两个不同的概念。一个数据库可包括一个或若干个数据库对象。

图1-22 启动Access 2003

图1-23 Access 2003用户界面

图1-24 “打开”菜单

图1-25 选择所需数据库

图1-26 “学生管理”数据库界面

图1-27 退出Access