數據庫及其應用是計算機科學中的一個重要分支。從最初簡單的人工管理數據的方式到當前各種先進的數據庫系統，數據管理技術發生了翻天覆地的變化。特別是數據庫技術的應用非常廣泛，以至于在計算機應用領域中都使用了數據庫。目前，許多企業的業務開展都離不開數據庫，如銀行業務、證券業務、飛機訂票業務、火車訂票業務、超市業務、電子商務等。如果支持這些業務的數據庫出現問題，那么相關的業務將無法正常運行。

本章主要介紹數據庫系統概述、關系型數據庫、Access 2016的特點、Access 2016的功能區等，希望讀者盡快對Access 2016有一個整體認識，為后面章節的學習奠定基礎。

本章重點：

◎ 初識數據管理基礎

◎ 初識Access 2016基礎

自從世界上第一臺電子數字計算機（以下簡稱計算機）誕生以來，數據管理經歷了從較為低級的人工管理到先進的數據庫、數據倉庫、數據挖掘的演變。

1.數據

數據是存儲在某一種媒介（如計算機）上能夠被識別的物理符號。也可以說，數據是描述事物的符號記錄，如“廬山”“160”。數據不僅可以包括數字、字母、文字和其他特殊字符組成的文本形式，還可以包括圖像、圖形、影像、聲音、動畫等多媒體形式，它們經過數字化后可以存入計算機。本書涉及的數據類型有3種。

（1）數值型數據。

客觀事物的定量表達。例如，某個人的身高、證券指數、某日大米的價格等。數值型數據可以進行數學計算。

（2）文本型數據。

客觀事物的定性表達。例如，某個人的姓名、履歷等。需要注意的是，文本型數據除了有文字符號，還可以有數字符號。

（3）多媒體型數據。

客觀事物的形象化表達。例如，某個人的照片、某個風景區的視頻、某首歌曲的聲音等。

當然，這些數據都是經過數字化而被計算機所接受的。

2.數據處理

數據處理是把數據加工處理成為信息的過程。信息是數據根據需要進行加工處理后得到的結果。信息對于數據接收者來說是有意義的。例如，“廬山”“160”只是單純的數據，沒有具體意義，而“旅游景點廬山的門票價格是160元”就是一條有意義的信息。

計算機數據管理是指利用計算機對數據進行分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護，是數據處理的核心技術。與其他技術一樣，隨著計算機硬件和軟件技術的發展，計算機數據管理技術也大致經歷了從低級到高級的發展階段。

1.人工管理

在 20 世紀 50 年代中期以前，計算機主要用于數值計算。當時計算機的計算能力十分有限。硬件方面沒有能夠直接存取大量數據的存儲設備，軟件方面沒有操作系統和相應的數據管理軟件，同時數值計算的數據量小，數據也不需要保存，程序運行結束就隨之撤銷。因此，數據由應用程序直接處理，數據的輸入/輸出格式、訪問方式等都在應用程序中設定。數據依賴特定的應用程序，缺乏與應用程序之間的相對獨立性、程序之間的數據共享性。數據處理采用了批處理方式，人工管理階段數據與應用程序之間的關系如圖1-1所示。

圖1-1 人工管理階段數據與應用程序之間的關系

2.文件系統

20世紀50年代后期到20世紀60年代中期，計算機的計算能力有了很大的發展，硬件方面已經有了能夠直接存取大量數據的存儲設備，軟件方面出現了高級語言和操作系統，外存（外部存儲器）中的數據由操作系統中的文件系統負責管理。因為有了文件系統，可以把數據和應用程序分開，應用程序存儲在程序文件中，數據存儲在獨立的數據文件中，它們分別進行單獨管理。計算機的應用范圍逐漸擴大，計算機不僅用于科學計算，還大量用于數據管理。這個階段稱為文件系統階段，數據和應用程序之間的關系如圖1-2所示。

圖1-2 文件系統管理階段數據和應用程序之間的關系

文件系統管理階段的最大優點就是開始實現了數據與應用程序的分離，數據存儲在數據文件中，保存在外存中，可以重復使用。數據文件是由一條條記錄組成的。一條記錄是一些數據項的集合，如學生信息管理中的一條記錄是學號、姓名、性別、年齡、家庭住址等數據項的集合。所有學生的記錄就構成一個學生信息文件。用戶使用文件名訪問文件，對文件中的記錄進行存取，不必考慮數據的物理存儲。但是一個或一組數據文件基本對應一個應用程序，數據文件之間沒有聯系，一個數據往往重復出現在幾個數據文件中，數據的共享性低、冗余度大、獨立性差。

3.數據庫系統

20世紀 60年代后期，計算機應用越來越廣泛，管理的數據量急劇增長，管理規模越來越大，同時多應用、多用戶共享數據的需求越來越大。文件系統已經解決不了所出現的問題，需要統一的數據處理中心來管理龐大的數據，向多應用系統提供數據服務，于是出現了專門的數據管理軟件系統——數據庫系統。數據庫系統管理階段數據與應用程序之間的關系如圖1-3所示。

圖1-3 數據庫系統管理階段數據與應用程序之間的關系

數據庫系統管理是由數據庫管理系統統一管理數據，數據庫管理系統負責數據庫的創建和維護、數據的查詢和更新（插入、刪除、修改）操作，并提供數據保護和控制功能，形成數據處理中心。數據以數據庫文件組織形式長期保存，應用程序與數據的邏輯結構和物理存儲結構無關，數據具有較高的邏輯獨立性和物理獨立性。數據庫中數據是有結構的，根據數據庫管理系統所支持的數學模型決定其結構形式。

數據庫系統中的數據不再只是為某一應用系統所使用，而是采用面向全局的觀點組織起來，為多個應用系統所使用。例如，一所學校往往包括多個應用系統，如學籍管理系統、教學管理系統，輸入學生記錄不僅使用學籍管理系統，還要使用教學管理系統等。因此，數據庫不僅包括數據本身，而且包括數據之間的聯系。數據庫中的數據能夠滿足多用戶、多應用的不同需求。數據的共享性高、冗余度小。節約存儲空間可以避免數據之間的不相容性與不一致性。

4.分布式數據庫系統

分布式數據庫是數據庫技術與網絡技術相結合的產物。隨著傳統的數據庫技術日趨成熟，以及計算機網絡技術的飛速發展和應用范圍的擴充，數據庫應用已經普遍建立于計算機網絡之上，這時集中式數據庫系統表現出它的不足之處，數據按實際需要已在網絡上分布存儲，再采用集中式處理，勢必會出現通信開銷大的情況；應用程序集中在一臺計算機上運行，一旦該計算機發生故障，則整個系統都會受到影響，可靠性不高；集中式處理導致系統的規模和配置都不夠靈活，系統的可擴充性差。在這種形勢下，集中式數據庫的“集中計算”開始向“分布計算”發展。

分布式數據庫系統有兩種：一種在物理上是分布的，但邏輯上卻是集中的；另一種在物理上和邏輯上都是分布的，也就是聯邦式分布數據庫系統。

5.面向對象數據庫系統

將面向對象技術與數據庫技術結合產生面向對象的數據庫系統，是數據庫應用發展的迫切需要，也是面向對象技術和數據庫技術發展的必然結果。

面向對象的數據庫系統必須支持面向對象的數據模型，具有面向對象的特性。一個面向對象的數據模型是用面向對象的觀點來描述現實世界實體的邏輯組織、對象之間的限制和聯系的。

另外，將面向對象技術應用到數據庫應用開發工具中，使數據庫應用開發工具能夠支持面向對象的開發方法并提供相應的開發手段，對于提高數據庫應用開發效率及增強數據庫應用系統界面的友好性、可伸縮性、可擴充性等具有重要的意義。

6.數據倉庫

隨著客戶機服務器技術的成熟和并行數據庫的發展，信息處理技術實現了從大量的事務型數據庫中抽取數據，并將其清理、轉換為新的存儲格式的過程，即為決策目標把數據聚合在一種特殊的格式中。隨著此過程的發展和完善，這種支持決策的、特殊的數據存儲被稱為數據倉庫（Data Warehouse）。數據倉庫是支持管理決策過程的、面向主題的、集成的、穩定的、隨時間變化的數據集合。

7.數據挖掘

數據挖掘（Data Mining）又被稱為數據庫中的知識發現（Knowledge Discovery in DataBase），它是一個從數據庫中獲取有效的、新穎的、潛在有用的、最終可理解的知識的復雜過程。簡單來說，數據挖掘就是從大量數據中提取或挖掘知識。

數據挖掘和數據倉庫的協同工作，一方面可以迎合和簡化數據挖掘過程中的重要步驟，提高數據挖掘的效率和能力，確保數據挖掘過程中數據來源的廣泛性和完整性；另一方面，數據挖掘技術已經成為數據倉庫應用中極為重要和相對獨立的工具。

8.大數據

大數據（Big Data）又被稱為巨量數據、海量數據、大資料，是指所涉及的數據量規模巨大，很難通過人工在合理時間內達到截取、管理、處理并整理成為人們所能解讀的信息。一般認為，大數據具有4V特點，即Volume（數據量大）、Variety（數據多樣性）、Velocity（處理速度快）、Value（價值）。

大數據的 4V 特點具有 4 個層面的含義。第一，數據量大，從 TB 級別躍升到 PB 級別（1PB=1024TB），或者從PB級別躍升到EB級別（1EB=1024PB）；第二，數據多樣性，如網絡日志、視頻、圖片、地理位置信息等；第三，處理速度快，1秒定律（要在秒級時間范圍內給出分析結果，超出這個時間，數據就失去了價值），可從各種類型的數據中快速獲取高價值的信息；第四，只要合理利用數據并對其進行正確、準確的分析，將會帶來很高的價值回報。

對大數據而言，通過云計算技術、分布式處理技術、存儲技術和感知技術的發展，這些原本很難收集和使用的數據開始容易被利用起來，通過各行各業的不斷創新，大數據會逐步為人類創造更多的價值。

數據庫系統（DataBase System，DBS）是指引入數據庫技術后的計算機系統。數據庫系統實際上是一個集合體，一般由計算機硬件系統、數據庫、數據庫管理系統及其相關的軟件、數據庫應用系統、數據庫管理員和用戶組成。

1.數據庫

數據庫（DataBase，DB）是長期存儲在計算機內，有組織的、可共享的、統一管理的相關數據的集合。數據庫中的數據按一定的數據模型進行組織、描述和存儲，具有較小的冗余度、較高的數據獨立性和易擴展性。數據庫中不僅包括描述事物的數據本身，而且包括相關事物之間的關系。

數據庫中的數據不僅面向某一種特定的應用，還面向多種應用，可以被多個用戶、多個應用程序共享。

例如，某企業的數據庫，可以被該企業下屬的各個部門的有關管理人員共享使用，而且可供各個管理人員運行的不同應用程序共享使用。當然，為了保障數據庫安全，對于使用數據庫的用戶應該有相應權限的限制。

2.數據庫管理系統

數據庫管理系統（DataBase Management System，DBMS）是數據庫系統的核心軟件，其主要任務是支持用戶對數據庫的基本操作，對數據庫的創建、運行和維護進行統一管理和控制。

注意：用戶不能直接接觸數據庫，而只能通過數據庫管理系統來操作數據庫。

數據庫管理系統的主要功能包括以下幾個方面。

（1）數據定義功能。

數據庫管理系統提供了數據定義語言（Data Description Language，DDL）供用戶定義數據庫的結構、數據之間的聯系等。

（2）數據操縱功能。

數據庫管理系統提供了數據操縱語言（Data Manipulation Language，DML）完成用戶對數據庫提出的各種操作要求，以實現對數據庫的插入、修改、刪除、檢索等基本操作。

（3）數據庫運行控制功能。

數據庫管理系統提供了數據控制語言（Data Control Language，DCL）實現對數據庫進行并發控制、安全性檢查、完整性約束條件的檢查等功能。它們在數據庫運行過程中監視數據庫的各種操作，控制管理數據庫資源，處理多用戶的并發操作等。

（4）數據庫維護功能。

數據庫管理系統還提供了一些實用程序，用于對已經創建好的數據庫進行維護，包括數據庫的轉儲與恢復、數據庫的重組與重構、數據庫性能的監視與分析等。

（5）數據通信功能。

數據庫管理系統還提供了與通信有關的實用程序，以實現網絡環境下的數據通信功能。

3.數據庫管理員

數據庫管理員（DataBase Administrator，DBA）是負責數據庫的創建、使用和維護的專門人員。

4.數據庫應用系統

數據庫應用系統是利用數據庫系統資源，為特定應用環境開發的應用軟件，如學籍管理系統、教務管理系統、財務管理系統、圖書管理系統等。

5.數據庫系統的組成

數據庫系統是指引入數據庫技術后的計算機系統，數據庫系統實際上是一個集合體，通常包括以下幾部分。

（1）數據庫。

（2）數據庫管理系統及其相關軟件。

（3）數據庫應用系統。

（4）計算機硬件系統。

（5）數據庫管理員。

（6）用戶。

數據庫系統各部分之間的關系如圖1-4所示。

圖1-4 數據庫系統各部分之間的關系

數據庫技術發展至今已經有 50多年，主要按照數據模型的發展而演變，經歷了層次和網狀數據庫系統、關系型數據庫系統、面向對象數據庫系統?；趯哟文Ｐ停℉ierarchical Model）、網狀模型（Network Model）的層次和網狀數據庫系統構成早期的數據庫產品，基于關系模型（Relational Model）的關系數據庫系統當前被大量使用，如Access 2016就是基于關系模型的關系型數據庫管理系統?；诿嫦驅ο竽Ｐ停∣bject Oriented Model）的數據庫系統現階段商業化程度還不夠高，大多處在實驗研究階段，有待成熟。

1.實體聯系模型

在創建一個數據庫應用系統之前，先要搞清楚用戶需要從數據庫得到什么？從而決定數據庫中要存儲哪些數據及如何存儲這些數據。要解決這個問題，需要分析理解現實世界中的客觀事物，對它某一方面的客觀屬性進行描述，如描述某個學生，總是用他的姓名、性別、年齡、籍貫、家庭住址、家庭成員等屬性來反映他的客觀存在。這樣，人的認識從客觀世界（現實世界）進入了概念世界（信息世界）。下一步就斷定數據庫存儲的學生記錄中需要有姓名、性別、年齡、籍貫、家庭住址、家庭成員等字段，這就進入了數據世界（計算機世界）。上述的分析過程只是一種近似的描述，在數據庫技術領域，使用嚴格的數學模型工具完成相應的工作。實體聯系模型（Entity Relationship，E-R）就是一種描述信息世界的模型，它只描述用戶所關心的信息結構，而不涉及信息在計算機中的表示，是一種與任何計算機系統無關的“概念數據模型”，是用戶與數據庫設計人員之間進行交流的工具。

E-R模型中常用到實體、實體集、屬性、碼、域、聯系和E-R圖，它們的概念如下。

（1）實體（Entity）。

客觀存在并可相互區別的事物被稱為實體。實體可以是具體的人、事、物，也可以是抽象的概念或聯系。例如，一個學生、一所院校、學生與院校的就學關系等都是實體。同一個事物在不同的場合可以是不同的實體。例如，小張在學校是學生，在家庭是子女。

（2）實體集（Entity Set）。

同一類型的實體的集合構成實體集。例如，全體學生就是一個實體集。

（3）屬性（Attribute）。

實體在某一方面的特性被稱為屬性，一個實體可以由若干個屬性來刻畫。例如，學生實體的學號、姓名、性別、出生日期、所在院系等屬性表示了學生實體的5個方面的特性。實體名和各個屬性名的集合構成實體型。例如，學生（學號，姓名，性別，出生日期，所在院部）就是一個實體型，（200610201，李建，男，1988/6/6，音樂學院）就是學生實體型的一個實體。

（4）碼（Key）。

能唯一表示每個實體的屬性集合被稱為碼（關鍵字）。例如，在學生實體中的學號。而姓名則不是，因為可能出現重名。

（5）域（Domain）。

屬性的取值范圍被稱為該屬性的域。例如，學號的域是 8 位正整數，性別的域為（男、女），姓名的域為8個字符串集合。

（6）聯系（Relationship）。

現實世界的事物之間總是存在某種聯系的，任何實體都不可能孤立存在，實體的聯系包括實體內部的聯系（通常指組成實體的各屬性之間的聯系）和實體之間的聯系。

兩個實體之間的聯系可分為以下3類。

① 一對一聯系（1∶1）。

如果實體集A中的每一個實體僅對應實體集B中最多一個（也可以沒有）實體，反之亦然，則稱實體集A與實體集B具有一對一聯系，記為1∶1。例如，一夫一妻制下的丈夫與妻子、公民與身份證、學生與學號等。

② 一對多聯系（1∶n）。

如果實體集A中的每一個實體與實體集B中一個以上的實體對應；反之，對實體集B中的每一個實體，實體集A中最多只有一個實體與之對應，則稱實體集A與實體集B具有一對多聯系，記為 1∶n。例如，班級與學生、學校與院系、工廠與車間、國家與省份、省份與縣市等。

③ 多對多聯系（m∶n）。

如果實體集A中的每一個實體與實體集B中一個以上的實體對應；反之，實體集B中的每一個實體也與實體集 A 中一個以上的實體對應，則稱實體集 A 與實體集 B 具有多對多聯系，記為n∶m。例如，一個學生可以同時選擇多門課程，一門課程可以供多個學生選擇，所以學生與課程之間就具有多對多聯系。

（7）E-R圖。

E-R圖提供了表示實體、屬性和聯系的圖示方法，是由P.P.S Chen 于1976年提出的，用于描述客觀世界的概念模型。

① 矩形表示實體型，矩形框內為實體名。

② 橢圓形表示屬性，橢圓形框內為屬性名，并用無向邊將其與實體連接。

③ 菱形表示聯系，菱形框內為聯系名，并用無向邊分別與有關實體型連接，同時注明聯系類型（1∶1、1∶n或m∶n）。如果聯系有屬性，則要用無向邊與該聯系連接起來。

圖1-5所示為某高校教師教學情況的E-R圖。

圖1-5 某高校教師教學情況的E-R圖

學校有若干個系部，每個系部有若干個教師。每個教師可講授多門課程。本教學實體涉及“系部”“教師”“課程”3 個實體，系部與教師之間的“隸屬”關系為一對多的聯系，教師與課程之間的“授課”關系為多對多的聯系。假設“系部”實體的屬性有系號、系名和系主任，“教師”實體的屬性有教工號、姓名和性別，“課程”實體的屬性有課程號、課程名和學分，“授課”聯系的屬性是次數。

2.關系模型

使用 E-R 圖將客觀世界抽象為概念世界以后，還要再將概念世界轉換為機器世界，這時需要使用數據模型。數據模型主要有層次模型、網狀模型、關系模型和面向對象模型。其中，關系模型是Access 數據庫管理系統所使用的。

利用二維表結構來表示實體聯系的數據模型被稱為關系模型。關系數據模型以關系數學理論為基礎，一個關系對應一個二維表。直觀上無論是實體還是實體之間的聯系都使用關系（一個二維表）來表示。例如，教師、課程、教師與課程之間的“授課”聯系都使用關系來表示，如表1-1所示。

表1-1 “教師”關系

“授課”關系

“課程”關系

（1）關系術語。

① 關系。

一個關系就是一個二維表，每個關系有一個關系名，又被稱為表名（見表1-1）。其中，有“教師”“課程”“講授”3個關系（表）。在Access中，一個關系就是數據庫文件中的一個表，具有一個表名。例如，“教師”表、“課程”表、“授課”表。

② 元組。

表中的一行就是一個元組，又被稱為一條記錄。在Access中，元組對應數據庫文件表中的一條記錄。例如，教工號為001、姓名為張晴的記錄。

③ 屬性。

表中的一列就是一個屬性，又被稱為一個字段。每個屬性有一個屬性名。在Access中，一個屬性叫作一個字段，每個字段有一個字段名。例如，教工號、姓名、性別、系號等字段。

④ 域。

域是屬性的取值范圍。例如，“男”或“女”是性別的取值范圍，對應的是性別字段的一個域。

⑤ 關系模式。

對關系的描述被稱為關系模式，它對應一個關系的結構。寫成關系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）。

例如，在表1-1中，“教師”表的關系模式為教師（教工號，姓名，性別，系號）。

⑥ 主關鍵字。

在表中能夠唯一標識一條記錄的字段或字段組合被稱為候選關鍵字。例如，教工號和系號都是候選關鍵字。一個表可能有多個候選關鍵字，從中選擇一個作為主關鍵字，又被稱為主鍵。例如，“教師”表中的“教工號”字段在每條記錄中是唯一的，因此教工號就是主鍵。

⑦ 外部關鍵字。

如果表A和表B中有公共字段，且該字段在表B中是主鍵，則該字段在表A中被稱為外部關鍵字或外鍵。例如，“授課”表和“課程”表中都有“課程號”字段，且“課程號”在“課程”表中是主鍵，則“課程號”在“授課”表中就是外鍵。

在關系型數據庫中，主鍵和外鍵表示了兩個表之間的聯系。例如，“課程”表和“授課”表中的記錄可以通過公共的“課程號”字段相聯系，當要查找某名教工號的教師講授的課程時，可以先在“授課”表中找出該教工號所屬的課程號，再到“課程”表中找出該課程號所對應的課程。

（2）關系模型的主要特點。

關系模型對關系有一定的要求，關系模型的主要特點如下。

① 在關系（表）中每一個屬性（字段）不可再分，是最基本的單位。就是表中不能再有表。

② 在同一個關系（表）中不能有相同的屬性名（字段名）。

③ 在關系（表）中不允許有相同的元組（記錄）。

④ 在關系（表）中各屬性（字段）的順序是任意的。

⑤ 在關系（表）中元組（記錄）的順序是任意的。

⑥ 在關系（表）中每一列元素必須是同一類型的數據。

（3）關系運算。

從一個關系或幾個關系中查詢所需要的數據，就要使用關系運算。關系運算的對象是一個關系，運算結果仍是一個關系。關系的基本運算分為傳統的集合運算（并、差、交等）和專門的關系運算（選擇、投影和連接）。

① 并（Union）。

假設關系A和B具有相同的關系模式，由兩個關系A和B的并產生一個新的關系C，C由A和B去掉重復記錄后所有的記錄組成。記作C=A∪B，如表 1-2所示。

表1-2 C=A∪B

② 差（Difference）。

假設關系A和B具有相同的關系模式，由兩個關系A和B的差產生一個新的關系C，C由屬于A但不屬于B的記錄組成。記作C=A-B，如表 1-3所示。

表1-3 C=A-B

③ 交（Intersection）。

假設關系A和B具有相同的關系模式，由兩個關系A和B的差產生一個新的關系C，C由既屬于A又屬于B的所有記錄組成。記作C=A∩B，如表 1-4所示。

表1-4 C=A∩B

④ 選擇（Selection）。

從一個關系中找出滿足條件的記錄的操作稱為選擇。選擇是從原來的表中選出某些符合條件的行，其結果是原關系的一個子集。例如，從表1-1所示的“教師”表中選擇所有男教師的記錄，結果如表1-5所示。

表1-5 選擇運算

⑤ 投影（Projection）。

從一個關系中選出若干個字段組成新的關系稱為投影。投影是從原來的表中選出某些列（或全部）組成新表，相當于對關系進行垂直分解。新關系的關系模式所包含的字段個數通常比原關系的字段個數少，或者字段的排列順序不同。例如，從表1-1所示的“教師”表中找出所有教師的教工號、姓名和性別，結果如表1-6所示。

表1-6 投影運算

⑥ 聯接（Join）。

聯接是指把兩個關系中字段滿足一定條件的記錄橫向結合，組成一個新的關系。新關系中包含滿足聯接條件的記錄。

在聯接操作中，以兩個關系的字段值對應相等為條件進行的聯接稱為等值聯接（Equal Join）。去掉重復字段的等值聯接稱為自然聯接（Natural Join），它利用兩個關系中的公共字段（或語義相同的字段），把該字段值相等的記錄聯接起來。自然聯接是常用的聯接運算。例如，將表1-1中的“授課”表和“教師”表進行自然聯接，結果如表1-7所示。

表1-7 聯接運算

（4）關系規范化。

關系型數據庫中的關系是要滿足一定要求的，滿足一定要求的關系模式稱為范式（Normal Form，NF）。滿足最低要求的關系模式稱為第一范式（1NF）。在第一范式中進一步滿足一些要求的關系模式稱為第二范式（2NF），還有第三范式（3NF）、BC 范式（BCNF）、第四范式（4NF）和第五范式（5NF）。

在關系型數據庫中，任何一個關系模式都必須滿足第一范式，即表中的每個字段必須是不可分割的數據項（表中不能再包含表）。然而滿足第一范式的關系并不是最好的關系，仍然存在不少缺點，如數據冗余太多，有必要對其進行分解使之滿足更高的范式。將一個低級范式的關系模式通過投影運算分解為若干個高級范式的關系模式的集合，這種過程稱為規范化。

關系規范化可以避免大量的數據冗余、節省存儲空間、保持數據的一致性。但由于信息被存儲在不同的關系中，在一定程度上增加了操作的難度。

（5）關系的完整性。

為了保證數據庫中的數據與現實世界中的數據一致，需要對關系模型中的關系施加完整性約束條件，以保證數據的正確性、有效性和相容性。關系模型中有以下3類完整性約束。

① 實體完整性。

因為現實世界中的每一個實體都是可以區分的，實體完整性規則要求關系中的主鍵不能取空值或重復的值。所謂空值就是“不知道”或“無意義”的值。

例如，在“教師”表中，“教工號”為主鍵，“教工號”字段就不能取空值，也不能有重復值。在“授課”表中，“教工號”和“課程號”構成主鍵，這兩個字段都不能取空值，也不允許該表中任何兩條記錄的教工號和課程號的值完全相同。

② 參照完整性。

參照完整性規則要求“不允許參照不存在的實體”，即外鍵或者取空值，或者等于相應關系中主鍵的某個值。

例如，“授課”表中的“課程號”是“課程”表的主鍵，是“授課”表的外鍵，“授課”表中的“系號”字段只能取空值（表示教師未授某門課程），或者取“課程”表中已有的一個課程號值（表示教師已授某門課程）。

③ 用戶定義的完整性。

實體完整性和參照完整性是關系模型必須滿足的完整性約束條件，它們由系統自動支持。此外，用戶還可以根據某一個具體應用所涉及的數據必須滿足語義的要求，自定義完整性約束，這類完整性又被稱為域完整性。

例如，在“課程”表中，如果要求學分最少2分，最多5分，用戶就可以在表中定義學分字段為整數型數據，取值范圍為2分～5分。

Access 2016是Microsoft Office 2016辦公系統應用軟件系列中的一個關系型數據庫管理軟件。在許多企業的辦公自動化系統中常作為一個前后臺結合的小型數據庫管理系統使用，或者作為各種信息管理系統中的小型后臺數據庫使用。

Access 2016的主要特點如下。

（1）Access 2016是Microsoft Office 2016組件中的一個數據庫管理軟件，與Word 2016、Excel 2016和PowerPoint 2016 等應用軟件具有統一的操作界面，并可以共享數據。

（2）使用方便，數據庫對象中的表、查詢、窗體、報表都提供了“向導”和“設計器”兩種創建方式，用戶幾乎不必做任何的VBA和SQL編程工作就可以設計界面美觀的應用系統。同時用戶在使用中可以通過4種方式查詢幫助信息。

（3）Access 2016增強了安全機制，降低受到惡意攻擊帶來的風險。

（4）Access 2016增強了與XML之間的轉換功能，可以更加方便地共享跨越各種平臺和不同用戶級別的數據，還可以作為企業級后端數據庫的前臺客戶端。

（5）Access 2016內置了大量函數，提供許多宏命令，用戶一般不必編寫代碼就可以解決許多問題。

（6）Access 2016內置編程語言Visual Basic（VB），該編程語言提供了使用方便的開發環境VBA窗口，與獨立Visual Basic語言在語法和使用上兼容。VBA極地加強了 Access 2016的應用系統開發功能。

1.啟動Access 2016

（1）單擊“開始”菜單，選擇“所有程序”中的“Access 2016”命令，如圖1-6所示。

圖1-6 選擇“Access 2016”命令

（2）選擇“Access 2016”命令，雙擊“空白桌面數據庫”按鈕，打開Access 2016工作界面，如圖1-7所示。

（3）雙擊桌面“Microsoft Office Access 2016”圖標，雙擊“空白桌面數據庫”按鈕，打開Access 2016工作界面。

圖1-7 Access 2016工作界面

2.退出Access 2016

（1）單擊Access 2016工作界面標題欄右上角的“關閉”按鈕。

（2）按Alt+F4組合鍵。

Access 2016的工作界面由標題欄、快速訪問工具欄、功能區、導航窗格、工作區和狀態欄等幾部分組成。

1.標題欄

“標題欄”位于 Access 2016 工作界面的頂端，用于顯示當前打開的數據庫文件名。在標題欄的右側有3個按鈕，從左到右依次為“最小化”按鈕、“最大化”按鈕（“還原”按鈕）和“關閉”按鈕，這是標準Windows應用程序的組成部分，如圖 1-8所示。

圖1-8 標題欄

2.快速訪問工具欄

快速訪問工具欄默認位于Access 2016工作界面頂端的左側，默認有“保存”“撤銷”“恢復”3個按鈕，如圖 1-9所示。

圖1-9 快速訪問工具欄

3.功能區

功能區是一個帶狀區域，位于標題欄的下方，它以選項卡的形式將各種相關的功能組合在一起，提供了Access 2016的主要命令，如圖1-10所示。

通過Access 2016的功能區，用戶可以快速查找所需的命令。例如，創建一個新的表格，可以在“創建”選項卡中找到各種創建表格的方式。

圖1-10 功能區

使用這種選項卡式的功能區，可以使各種命令的位置與工作界面更為接近，從而方便了用戶的使用。由于在使用數據庫過程中，功能區是用戶使用最頻繁的區域，因此將在后續章節詳細介紹功能區。

4.導航窗格

導航窗格位于工作區的左側，如圖 1-11所示，用于顯示當前數據庫中的各種數據庫對象，它取代了Access早期版本中的數據庫窗口。導航窗格有兩種狀態：折疊狀態和展開狀態。單擊導航窗格頂端的按鈕或按鈕，可以展開或折疊導航窗格。如果需要較大的空間顯示數據庫，則可以把導航窗格折疊起來。

導航窗格用于對當前數據庫的所有對象進行管理。導航窗格顯示數據庫中的所有對象，并按類別分組。

分組是一種分類管理數據庫對象的有效方法。在一個數據庫中，如果將某個表綁定到一個窗體、查詢和報表，則導航窗格會把這些對象歸組在一起。

圖1-11 導航窗格

5.工作區

工作區位于導航窗格的右側，用于顯示數據庫中的各種對象，在工作區中，可以同時打開多個對象。如圖1-12所示，以選項卡的形式顯示所打開對象的相應視圖。

圖1-12 工作區

在工作區中打開的多個對象，除了有“選項卡式文檔”的顯示方式，還有“重疊窗口”的顯示方式，兩種顯示方式的切換方法為：選擇“文件”選項卡中的“選項”命令，打開“Access選項”對話框，選擇“Access選項”對話框左側窗格中的“當前數據庫”選項，打開“當前數據庫”窗格，在“文檔窗口選項”中進行選擇切換，如圖1-13所示。

注意：本教材第 1章～第 4章、第7章～第 9章的內容均為“選項卡式文檔”顯示方式，第5章、第6章的內容均為“重疊窗口”顯示方式。

圖1-13 文檔窗口選項

6.狀態欄

狀態欄位于Access 2016工作界面的底端，用于顯示狀態信息。狀態欄還包含用于切換視圖的按鈕。圖1-14所示為表的“設計視圖”中的狀態欄。

圖1-14 表的“設計視圖”中的狀態欄

在啟動 Access 2016 之后但未打開數據庫時，顯示為 Backstage 視圖，如圖 1-15 所示。Backstage視圖占據功能區上的“文件”選項卡，并包含很多Access早期版本“文件”菜單中的命令，還包含適用于整個數據庫文件的其他命令和信息。

圖1-15 Backstage視圖

在Backstage視圖中，可以創建新數據庫，打開現有數據庫，通過SharePoint Server將數據庫發布到Web，以及執行很多文件和數據庫維護任務等。

Access 2016的功能區由以下幾部分組成，其涵蓋的功能類似于舊版本中的菜單。

1.顯示或隱藏功能區

為了擴大數據庫的顯示區域，Access 2016允許把功能區折疊起來。單擊功能區右側的“折疊功能區”按鈕即可折疊功能區。

折疊功能區之后，將只顯示功能區的選項卡名稱，如果想要再次打開功能區，則選擇選項卡即可，此時，鼠標指針離開功能區之后，將自動隱藏功能區。如果想要功能區一直保持打開狀態，則單擊功能區右側的“固定功能區”按鈕?！罢郫B功能區”按鈕和“固定功能區”按鈕如圖1-16和圖1-17所示。

圖1-16 “折疊功能區”按鈕

圖1-17 “固定功能區”按鈕

2.常規選項卡

在Access 2016的功能區中有5個常規選項卡，分別是“文件”“開始”“創建”“外部數據”“數據庫工具”。每個選項卡下有不同的操作工具，可以通過使用這些工具對數據庫中的對象進行操作。

3.上下文命令選項卡

上下文命令選項卡就是根據正在使用的對象或正在執行的任務而顯示的命令選項卡。例如，當在數據表視圖下編輯一個數據表時，會出現“表格工具”中的”字段”選項卡和“表”選項卡，如圖1-18和圖1-19所示。

圖1-18 “表格工具”中的“字段”選項卡

圖1-19 “表格工具”中的“表”選項卡

4.自定義功能區

Access 2016允許用戶對工作界面的一部分功能區進行個性化設置。例如，可以創建自定義選項卡和自定義組來包含經常使用的命令。具體操作步驟如下。

（1）選擇“文件”選項卡中的“選項”命令，打開“Access選項”對話框。單擊“Access選項”對話框左側窗格中的“自定義功能區”選項，打開“自定義功能區”窗格，如圖1-20所示。

（2）單擊“新建選項卡”按鈕，“主選項卡”列表框中將會添加“新建選項卡（自定義）”和“新建組（自定義）”。

（3）勾選“主選項卡”列表框中的“新建選項卡（自定義）”復選框，單擊“重命名”按鈕，可以重命名該復選框的名稱。

（4）單擊“從下列位置選擇命令”右側的下拉按鈕，在彈出的下拉列表中選擇“所有命令”選項。在下方的列表框中選擇需要添加的命令即可。

（5）單擊“選項”對話框中的“確定”按鈕，完成自定義功能區。

圖1-20 “自定義功能區”窗格

數據庫對象是Access最基本的容器對象，它是一些關于某個特定主題或目的的信息集合，具有管理本數據庫中所有信息的功能。在數據庫對象中，用戶可以將自己的數據分別保存在彼此獨立的存儲空間中，這些空間稱為數據表；可以使用聯機窗體來查看、添加和更新數據表中的數據；使用查詢功能查找并檢索所需的數據；也可以使用報表以特定的版面布局分析及輸出數據?？傊?，創建一個數據庫對象是應用Access創建信息系統的第一步。

1.表

表是數據庫用來存儲數據的對象，是整個數據庫系統的基礎。創建和規劃數據庫，首先要做的就是創建各種數據表。數據表是數據庫中存儲數據的唯一單位，它將各種信息分門別類地存儲在各種數據表中。Access 允許一個數據庫中包含多個表，可以在不同的表中存儲不同類型的數據。通過在表之間建立關系，可以將不同表中的數據聯系起來，以供用戶使用。

表中的數據以行和列的形式保存，類似于 Excel 電子表格。表中的列稱為字段，字段是Access信息的最基本載體，說明了一條信息在某一方面的屬性。表中的每一行稱為記錄，記錄由一個或多個字段組成。一條記錄就是一個完整的信息。

圖1-21所示為“教務管理系統”數據庫中的“課程”表。

圖1-21 “課程”表

有關表的使用內容將在第3章中詳細介紹。

2.查詢

查詢是數據庫中應用得最多的對象之一。它可執行很多不同的功能，最常用的功能是從表中檢索符合某個條件的數據。查詢是數據庫設計目的的體現，數據庫創建完成后，數據只有被用戶查詢使用才能真正體現它的價值。

查詢用來操作數據庫中的數據記錄，可以按照一定的條件或準則從一個或多個表中篩選出需要的字段，并將它們集中起來，形成動態數據集，這個動態數據集就是用戶想看到的來自一個或多個表中的字段，它顯示在一個虛擬的數據表窗口中。用戶可以瀏覽、查詢、打印，甚至修改這個動態數據集中的數據，Access 會自動將所做的任何修改更新到對應的表中。執行某個查詢后，用戶可以對查詢的結果進行編輯或分析，并將查詢結果作為其他對象的數據源。

圖1-22所示為在“教務管理系統”數據庫中創建“教師授課信息查詢”表，查詢所有職稱為講師的教師授課信息，以及未使用多媒體教學的教師授課信息。顯示教師的“工號”“姓名”“職稱”“課程名稱”“學分”“多媒體教學”等字段，并按“學分”降序排列。

圖1-22 “教師授課信息查詢”表

有關查詢的使用內容將在第4章中詳細介紹。

3.窗體

窗體是Access數據庫對象中最靈活的一種對象，其數據源可以是表或查詢。窗體有時被稱為數據輸入屏幕。窗體是用來處理數據的界面，通常包含一些可執行各種命令的按鈕?？梢哉f窗體是數據庫與用戶進行交互操作的最好界面。利用窗體，用戶能夠從表中查詢、提取所需的數據，并將其顯示出來。通過在窗體中插入宏，用戶可以把Access的各個對象很方便地聯系起來。

圖1-23所示為利用“教務管理系統”數據庫中的“課程”表創建多個項目的窗體。

圖1-23 創建多個項目的窗體

有關窗體的使用內容將在第5章中詳細介紹。

4.報表

報表以類似于PDF的格式顯示數據。Access在創建報表時提供了額外的靈活性。例如，可以配置報表以便列出給定表中的所有記錄，也可以使報表僅包含滿足特定條件的記錄。為此，可以基于查詢創建報表，該查詢僅選擇報表所需的記錄。

用戶既可以在一個表或查詢的基礎上創建報表，也可以在多個表或查詢的基礎上創建報表。利用報表可以創建計算字段；還可以對記錄進行分組，以便計算出各組數據的匯總等。在報表中，用戶可以控制顯示的字段、每個對象的大小和顯示方式，還可以按照所需的方式顯示相應的內容。

圖1-24所示為在“教務管理系統”數據庫中，利用“報表向導”創建“教師”報表。

圖1-24 “教師”報表

有關報表的使用內容將在第6章中詳細介紹。

5.宏

宏是Access數據庫中的一個基本對象。宏是指一個或多個操作的集合，每個操作實現特定的功能，如打開某個窗體或打印某個報表。宏可以使某些普通的、需要多個指令連續執行的任務能夠通過一條指令自動完成，而這條指令就被稱為宏。例如，可以創建某個宏，在用戶單擊某個按鈕時運行該宏，打印某個報表。因此，宏可以看作一種簡化的編程語言。用戶利用宏不必編寫任何代碼，就可以實現一定的交互功能。

圖1-25所示為在“教務管理系統”數據庫中創建的名為“歡迎消息宏”的宏。

圖1-25 創建名為“歡迎消息宏”的宏

有關宏的使用內容將在第7章中詳細介紹。

6.模塊

模塊是Access數據庫中的一個基本對象。在Access中，不僅可以通過宏列表以選擇的方式創建宏，還可以利用VBA（Visual Basic for Applications）編程語言編寫過程模塊。

模塊是將VBA的聲明、語句和過程作為一個單元進行保存的集合，也就是程序的集合。創建模塊對象的過程也就是使用VBA編寫程序的過程。Access中的模塊可以分為類模塊和標準模塊兩類。類模塊包含各種事件過程，標準模塊包含與任何其他特定對象無關的常規過程。

圖1-26所示為在“成績管理系統”數據庫中創建的一個模塊。

圖1-26 在“成績管理系統”數據庫中創建的一個模塊

有關VBA程序設計的內容將在第8章中詳細介紹。

一、填空題

1.數據庫管理系統的主要功能包括________________、________________、________________、________________和________________。

2.數據庫管理員是負責________________的創建、使用和維護的專門人員。

3.E-R模型中常用到實體、________________、________________、________________、域、聯系和E-R圖。

4.在E-R模型中，客觀存在并可相互區別的事物被稱為________________。

5.現實世界的事物之間總是存在某種聯系的，任何實體都不可能孤立存在，實體的聯系包括________的聯系（通常指組成實體的各屬性之間的聯系）和________的聯系。

6.在E-R圖中，菱形表示________________，菱形框內為________________，并用無向邊分別與有關實體型連接，同時注明________________類型（1∶1，1∶n或m∶n）。

7.使用E-R圖將客觀世界抽象為概念世界以后，還要再將概念世界轉換為機器世界，這時需要使用數學模型。數學模型主要有________________、________________、________________和________________。其中，________________是Access 數據庫管理系統所使用的。

8.利用________結構來表示實體聯系的數據模型稱為關系模型。關系數據模型以關系數學理論為基礎，一個關系對應一個________。

9.在表中能夠唯一標識一條記錄的字段或字段組合被稱為________。一個表可能有多個________，從中選擇一個作為________，又被稱為________。

10.關系運算的對象是________，運算結果仍是________。

11.在關系運算中，從一個關系中選出若干個字段組成新的關系稱為________。

12.在聯接操作中，以兩個關系的字段值對應相等為條件進行的聯接稱為________。去掉重復字段的等值聯接稱為________。

13.關系數據庫中的關系是要滿足一定要求的，滿足一定要求的關系模式稱為________。

14.為了保證數據庫中的數據與現實世界中的數據一致，需要對關系模型中的關系施加條件，以保證數據的正確性、有效性和相容性。

15.一個 Access 2016 數據庫就是一個擴展名為________的文件，所有的數據庫對象就存儲在該文件內。不同的數據庫對象在數據庫中起不同的作用。

16.模塊是用________編寫的一段程序或一個函數過程。

二、單項選擇題

1.數據與信息之間的關系是（）。

A.數據與信息是獨立的

B.數據是信息的載體

C.信息是數據的載體

D.兩者之間是平等關系

2.按一定的數據模型組織在一起存儲在磁盤、光盤或其他外存介質上，并可供各種用戶共享的數據集合稱為（）。

A.數據庫

B.數據庫系統

C.數據庫管理系統

D.數據庫管理員

3.下列關于數據庫管理系統的敘述中正確的是（）。

A.數據庫管理系統就是數據庫

B.數據庫管理系統就是數據庫應用系統

C.數據庫管理系統是位于用戶與操作系統之間的一個數據管理軟件

D.數據庫管理系統就是數據庫系統

4.數據庫的基本特點是（）。

A.數據結構化，數據獨立性高、冗余度大、共享性高，數據統一管理和控制

B.數據結構化，數據獨立性高、冗余度小、共享性高，數據統一管理和控制

C.數據非結構化，數據獨立性高、冗余度小、共享性高，數據統一管理和控制

D.數據非結構化，數據獨立性低、冗余度大、共享性低，數據統一管理和控制

5.數據庫系統的核心是（）。

A.數據庫

B.數據庫管理系統

C.數據庫應用系統

D.計算機硬件

6.數據庫管理系統是（）。

A.系統軟件

B.計算機輔助設計

C.應用軟件

D.高級語言

7.利用二維表結構來表示實體與實體之間聯系的數據模型稱為（）。

A.層次模型

B.網狀模型

C.關系模型

D.面向對象模型

8.下列關于實體聯系模型的敘述中正確的是（）。

A.是一種描述機器世界的模型

B.是一種描述客觀世界的模型

C.是一種描述信息世界的模型

D.以上都不是正確的

9.下列關于關系型數據庫主要特點的敘述中錯誤的是（）。

A.關系中的每個屬性是可再分割的數據項

B.關系中的每一列元素必須是相同類型的數據

C.同一個關系中不能有相同的字段，也不能有相同的記錄

D.關系的行、列次序能任意交換，不會影響其信息內容

10.假設一個教室可以安排多個學生，某個學生只能安排在一個教室內，教室與學生之間是（）。

A.一對一的聯系

B.一對多的聯系

C.多對一的聯系

D.多對多的聯系

11.在E-R圖中，用來表示屬性的圖形是（）。

A.菱形

B.矩形

C.圓形

D.橢圓形

12.在下列關系運算中，從一個關系中選出若干個字段組成新的關系稱為（）。

A.投影

B.選擇

C.聯結

D.沒有的運算

13.假設關系A和B具有相同的關系模式，由A和B去掉重復記錄后產生一個新的關系C，C稱為A與B的（）。

A.并

B.交

C.差

D.什么都不是

14.在關系型數據庫中，任何一個關系模式都必須滿足（）。

A.第一范式

B.第二范式

C.第三范式

D.第四范式

15.下列關于關系的完整性描述正確的是（）。

A.實體完整性規則要求關系中的主鍵不能取空值或重復的值

B.參照完整性規則要求“允許參照不存在的實體”，即外鍵可以不等于相應關系中主鍵的某個值

C.實體完整性和參照完整性不一定是關系模型滿足的完整性約束條件

D.實體完整性規則要求關系中的主鍵只能取空值或重復的值

16.Access 2016是（）。

A.數據庫應用系統

B.數據庫

C.數據庫管理系統

D.電子表格軟件包

三、多項選擇題

1.下列敘述中，（）是錯誤的。

A.在關系模型中，實體與實體之間的聯系也是用關系來表示的

B.在現實世界中事物內部及事物之間是有聯系的，在信息世界中反映為實體內部的聯系和實體之間的聯系

C.學生實體和課程實體之間存在一對多的關系

D.數據庫系統是一個管理數據庫的軟件

2.在數據庫概念設計的E-R圖中，所用的圖形包括（）。

A.矩形

B.菱形

C.四邊形

D.橢圓形

3.關系型數據庫的任何查詢操作都是由 3 種基本運算組成的，這 3 種基本運算包括（）。

A.連接

B.比較

C.選擇

D.投影

四、簡答題

1.什么是數據庫？簡要敘述數據庫的主要特點。

2.什么是關系模型？簡要敘述關系模型的主要特點。

3.分別列舉兩個實體之間具有一對一、一對多和多對多聯系的實例。

4.分別列舉選擇、投影和聯接關系運算的實例。

5.簡要敘述Access 2016中數據庫對象在數據庫中起到的作用。

6.解釋關系基本運算中傳統的集合運算（并、差、交等）和專門的關系運算（選擇、投影和連接）的運算規則，并列舉實例加以說明。

7.簡要敘述 Access 2016工作界面各組成部分的功能。

8.某所學校有若干個學院，每個學院有若干個教研室和專業，每個教研室有若干個教師，每個教師講授若干門課程，每個專業有若干個學生，每個學生選修若干門課程，每門課程又被有若干個學生選修。利用E-R圖畫出該學校的概念模型。

五、實驗題

1.安裝Access 2016。

2.啟動Access 2016、打開一個實例數據庫、關閉實例數據庫、退出Access 2016。

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