數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論(第五版)PPT課件

課程安排總學(xué)時：32學(xué)時，其中24學(xué)時理論，8學(xué)時上機,關(guān)于教材,教材數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論(第五版)，王珊,薩師煊著高等教育出版社，2014.12參考書數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)導(dǎo)論(AnIntroductiontoDatabaseSystems)（第七版）C.J.Date著，機械工業(yè)出版社，數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中的權(quán)威著作。(劍橋大學(xué))數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念(DatabaseSystemConcepts)（第六版）Silberschatz著，機械工業(yè)出版社。(耶魯大學(xué)),學(xué)習(xí)方式及要求,聽課讀書獨立完成作業(yè)積極答疑按時上課認(rèn)真完成上機實驗,.,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論AnIntroductiontoDatabaseSystems第一章緒論,.,第一章緒論,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.2數(shù)據(jù)模型1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.5小結(jié),.,數(shù)據(jù)庫的地位,數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生于六十年代末，是數(shù)據(jù)管理的最新技術(shù)，是計算機科學(xué)的重要分支。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，它的出現(xiàn)極大地促進了計算機應(yīng)用向各行各業(yè)的滲透。數(shù)據(jù)庫的建設(shè)規(guī)模、數(shù)據(jù)庫信息量的大小和使用頻度已成為衡量一個國家信息化程度的重要標(biāo)志。是學(xué)習(xí)動態(tài)網(wǎng)站課程的必不可少的知識；在畢業(yè)設(shè)計和以后的工作中都能用到；,.,第一章緒論,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.1.1四個基本概念1.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點,.,1.1.1四個基本概念,數(shù)據(jù)(Data)數(shù)據(jù)庫(Database)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS),.,一、數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)(Data)是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象數(shù)據(jù)的定義描述事物的符號記錄數(shù)據(jù)的種類文本、圖形、圖像、音頻、視頻、學(xué)生的檔案記錄、貨物的運輸情況等數(shù)據(jù)的特點數(shù)據(jù)與其語義是不可分的,.,數(shù)據(jù)舉例,數(shù)據(jù)的含義稱為數(shù)據(jù)的語義，數(shù)據(jù)與其語義是不可分的。例如93是一個數(shù)據(jù)語義1：學(xué)生某門課的成績語義2：某人的體重語義3：某個年級的學(xué)生人數(shù)語義4：請同學(xué)給出。,.,數(shù)據(jù)舉例,學(xué)生檔案中的學(xué)生記錄（李明，男，197205，江蘇南京市，計算機系，1990）語義：學(xué)生姓名、性別、出生年月、籍貫、所在院系、入學(xué)時間解釋：李明是個大學(xué)生，1972年5月出生，江蘇南京市人，1990年考入計算機系請給出另一個解釋和語義,.,二、數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫的定義數(shù)據(jù)庫(Database,簡稱DB)是長期儲存在計算機內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫的基本特征數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存可為各種用戶共享冗余度較小數(shù)據(jù)獨立性較高易擴展,.,三、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),什么是DBMS位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。是基礎(chǔ)軟件，是一個大型復(fù)雜的軟件系統(tǒng)DBMS的用途科學(xué)地組織和存儲數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護數(shù)據(jù),.,DBMS的主要功能,數(shù)據(jù)定義功能提供數(shù)據(jù)定義語言(DDL)定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)組織、存儲和管理分類組織、存儲和管理各種數(shù)據(jù)確定組織數(shù)據(jù)的文件結(jié)構(gòu)和存取方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系提供多種存取方法提高存取效率數(shù)據(jù)操縱功能提供數(shù)據(jù)操縱語言(DML)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作(查詢、插入、刪除和修改),.,DBMS的主要功能,數(shù)據(jù)庫的事務(wù)管理和運行管理數(shù)據(jù)庫在建立、運行和維護時由DBMS統(tǒng)一管理和控制保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù)數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能(實用程序)數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)裝載轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲介質(zhì)故障恢復(fù)數(shù)據(jù)庫的重組織性能監(jiān)視分析等其它功能DBMS與網(wǎng)絡(luò)中其它軟件系統(tǒng)的通信兩個DBMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的互訪和互操作,.,四、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DatabaseSystem，簡稱DBS）在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理員,.,數(shù)據(jù)庫,應(yīng)用系統(tǒng),應(yīng)用開發(fā)工具,操作系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫管理員,用戶,用戶,用戶,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),.,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,1.1.1四個基本概念1.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點,.,數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展,什么是數(shù)據(jù)管理對數(shù)據(jù)進行分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護數(shù)據(jù)處理的中心問題數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程人工管理階段(20世紀(jì)40年代中-50年代中)文件系統(tǒng)階段(20世紀(jì)50年代末-60年代中)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段(20世紀(jì)60年代末-現(xiàn)在),.,一、人工管理階段,時期20世紀(jì)40年代中-50年代中產(chǎn)生的背景應(yīng)用需求科學(xué)計算硬件水平無直接存取存儲設(shè)備軟件水平?jīng)]有操作系統(tǒng)處理方式批處理,.,人工管理階段(續(xù)),特點數(shù)據(jù)的管理者：用戶（程序員），數(shù)據(jù)不保存數(shù)據(jù)面向的對象：某一應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的共享程度：無共享、冗余度極大數(shù)據(jù)的獨立性：不獨立，完全依賴于程序數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：無結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)控制能力：應(yīng)用程序自己控制,.,應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系(人工管理階段),人工管理階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系,.,二、文件系統(tǒng)階段,時期20世紀(jì)50年代末-60年代中產(chǎn)生的背景應(yīng)用需求科學(xué)計算、管理硬件水平磁盤、磁鼓軟件水平有文件系統(tǒng)處理方式聯(lián)機實時處理、批處理,.,文件系統(tǒng)階段(續(xù)),特點數(shù)據(jù)的管理者：文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可長期保存數(shù)據(jù)面向的對象：某一應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的共享程度：共享性差、冗余度大數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu),整體無結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的獨立性：獨立性差，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變必須修改應(yīng)用程序數(shù)據(jù)控制能力：應(yīng)用程序自己控制,.,應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系(文件系統(tǒng)階段),文件系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系,.,文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu),記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)是靠程序定義和解釋的。數(shù)據(jù)只能是定長的?？梢蚤g接實現(xiàn)數(shù)據(jù)變長要求，但訪問相應(yīng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序復(fù)雜了。文件間是獨立的，因此數(shù)據(jù)整體無結(jié)構(gòu)?？梢蚤g接實現(xiàn)數(shù)據(jù)整體的有結(jié)構(gòu)，但必須在應(yīng)用程序中對描述數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)的最小存取單位是記錄。,.,三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段,時期20世紀(jì)60年代末以來從文件系統(tǒng)到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)標(biāo)志著數(shù)據(jù)管理技術(shù)的飛躍產(chǎn)生的背景應(yīng)用背景大規(guī)模管理硬件背景大容量磁盤、磁盤陣列軟件背景有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)處理方式聯(lián)機實時處理,分布處理,批處理,.,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,1.1.1四個基本概念1.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點,.,1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點,整體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴充數(shù)據(jù)獨立性高數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制,.,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化,整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一整體結(jié)構(gòu)化不再僅僅針對某一個應(yīng)用，而是面向全組織不僅數(shù)據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)化，整體是結(jié)構(gòu)化的，數(shù)據(jù)之間具有聯(lián)系,.,文件系統(tǒng)的記錄示例,學(xué)生文件的記錄結(jié)構(gòu)課程文件的記錄結(jié)構(gòu)學(xué)生選課文件的記錄結(jié)構(gòu)文件中記錄內(nèi)部有結(jié)構(gòu)，但記錄間無聯(lián)系,.,數(shù)據(jù)庫整體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)整體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化,.,數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴充,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)從整體角度看待和描述數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)面向整個系統(tǒng)，可以被多個用戶、多個應(yīng)用共享使用。數(shù)據(jù)共享的好處減少數(shù)據(jù)冗余，節(jié)約存儲空間避免數(shù)據(jù)之間的不相容性與不一致性使系統(tǒng)易于擴充,.,數(shù)據(jù)獨立性高,物理獨立性指用戶的應(yīng)用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是相互獨立的。當(dāng)數(shù)據(jù)的物理存儲改變了，應(yīng)用程序不用改變。邏輯獨立性指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨立的。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程序也可以不變。數(shù)據(jù)獨立性是由DBMS的二級映像功能來保證的,.,數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制,DBMS提供的數(shù)據(jù)控制功能(1)數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護保護數(shù)據(jù)，以防止不合法的使用造成的數(shù)據(jù)的泄密和破壞。(2)數(shù)據(jù)的完整性（Integrity）檢查將數(shù)據(jù)控制在有效的范圍內(nèi)，或保證數(shù)據(jù)之間滿足一定的關(guān)系。(3)并發(fā)（Concurrency）控制對多用戶的并發(fā)操作加以控制和協(xié)調(diào)，防止相互干擾而得到錯誤的結(jié)果。(4)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)（Recovery）將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)。,.,應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系,.,第一章緒論,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.2數(shù)據(jù)模型1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.5小結(jié),.,1.2數(shù)據(jù)模型,1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素1.2.3概念模型1.2.4最常用的數(shù)據(jù)模型1.2.5層次模型1.2.6網(wǎng)狀模型1.2.7關(guān)系模型,.,數(shù)據(jù)模型,在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個工具來抽象、表示和處理現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)和信息。通俗地講數(shù)據(jù)模型就是現(xiàn)實世界的模擬。數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足三方面要求能比較真實地模擬現(xiàn)實世界容易為人所理解便于在計算機上實現(xiàn),.,1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)模型分為兩類（分屬兩個不同的層次）(1)概念模型也稱信息模型，它是按用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模，用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計。(2)邏輯模型和物理模型邏輯模型主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ偷?，按計算機系統(tǒng)的觀點對數(shù)據(jù)建模，用于DBMS實現(xiàn)。物理模型是對數(shù)據(jù)最底層的抽象，描述數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部的表示方式和存取方法，在磁盤或磁帶上的存儲方式和存取方法。,.,兩大類數(shù)據(jù)模型(續(xù)),客觀對象的抽象過程-兩步抽象現(xiàn)實世界中的客觀對象抽象為概念模型；把概念模型轉(zhuǎn)換為某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。,.,兩大類數(shù)據(jù)模型(續(xù)),DBMS支持的數(shù)據(jù)模型,概念模型,認(rèn)識抽象,信息世界,機器世界,現(xiàn)實世界中客觀對象的抽象過程,現(xiàn)實世界,.,1.2數(shù)據(jù)模型,1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素1.2.3概念模型1.2.4最常用的數(shù)據(jù)模型1.2.5層次模型1.2.6網(wǎng)狀模型1.2.7關(guān)系模型,.,1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：描述數(shù)據(jù)庫的組成對象以及對象之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)操作：對數(shù)據(jù)庫中各種對象的實例允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則。主要是查詢和更新兩大類操作。完整性約束條件：一組完整性規(guī)則。,.,1.2.3概念模型,信息世界中的基本概念兩個實體型之間的聯(lián)系兩個以上實體型之間的聯(lián)系單個實體型內(nèi)的聯(lián)系概念模型的一種表示方法一個實例,.,一、信息世界中的基本概念,(1)實體（Entity）(2)屬性（Attribute）(3)碼（Key）(4)域（Domain）(5)實體型（EntityType）(6)實體集（EntitySet）(7)聯(lián)系（Relationship）,.,二、兩個實體型之間的聯(lián)系,用圖形來表示兩個實體型之間的這三類聯(lián)系,.,二、兩個實體型之間的聯(lián)系（續(xù)）,一對一聯(lián)系（1:1）實例一個班級只有一個正班長一個班長只在一個班中任職定義：如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中至多有一個（也可以沒有）實體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實體集A與實體集B具有一對一聯(lián)系，記為1:1,.,兩個實體型之間的聯(lián)系(續(xù)),一對多聯(lián)系（1：n）實例一個班級中有若干名學(xué)生，每個學(xué)生只在一個班級中學(xué)習(xí)定義：如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中至多只有一個實體與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B有一對多聯(lián)系，記為1:n,.,兩個實體型之間的聯(lián)系(續(xù)),多對多聯(lián)系（m:n）實例課程與學(xué)生之間的聯(lián)系：一門課程同時有若干個學(xué)生選修一個學(xué)生可以同時選修多門課程定義：如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中也有m個實體（m0）與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體B具有多對多聯(lián)系，記為m:n,.,三、兩個以上實體型之間的聯(lián)系,兩個以上的實體型之間也存在著一對一、一對多和多對多的聯(lián)系。,.,兩個以上實體型之間的聯(lián)系(續(xù)),實例一對多課程、教師與參考書三個實體型一門課程可以有若干個教師講授，使用若干本參考書，每一個教師只講授一門課程，每一本參考書只供一門課程使用,.,兩個以上實體型之間的聯(lián)系(續(xù)),兩個以上實體型間的多對多聯(lián)系實例供應(yīng)商、項目、零件三個實體型一個供應(yīng)商可以供給多個項目多種零件每個項目可以使用多個供應(yīng)商供應(yīng)的零件每種零件可由不同供應(yīng)商供給,.,四、單個實體型內(nèi)的聯(lián)系,一對多聯(lián)系實例職工實體型內(nèi)部具有領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)系某一職工（干部）“領(lǐng)導(dǎo)”若干名職工一個職工僅被另外一個職工直接領(lǐng)導(dǎo)這是一對多的聯(lián)系一對一聯(lián)系請舉例,.,五、概念模型的一種表示方法,實體聯(lián)系方法(E-R方法)用E-R圖來描述現(xiàn)實世界的概念模型E-R方法也稱為E-R模型,.,E-R圖,實體型用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實體名。屬性用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實體連接起來,學(xué)生,教師,.,E-R圖(續(xù)),聯(lián)系聯(lián)系的本身：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實體連接起來，同時在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或m:n）,.,聯(lián)系的表示方法示例,.,聯(lián)系的屬性,聯(lián)系的屬性：聯(lián)系本身也是一種實體型，也可以有屬性。如果一個聯(lián)系具有屬性，則這些屬性也要用無向邊與該聯(lián)系連接起來,.,六、一個實例,用E-R圖表示某個工廠物資管理的概念模型實體倉庫：倉庫號、面積、電話號碼零件：零件號、名稱、規(guī)格、單價、描述供應(yīng)商：供應(yīng)商號、姓名、地址、電話號碼、帳號項目：項目號、預(yù)算、開工日期職工：職工號、姓名、年齡、職稱,.,一個實例,實體之間的聯(lián)系如下：(1)一個倉庫可以存放多種零件，一種零件可以存放在多個倉庫中。倉庫和零件具有多對多的聯(lián)系。用庫存量來表示某種零件在某個倉庫中的數(shù)量。(2)一個倉庫有多個職工當(dāng)倉庫保管員，一個職工只能在一個倉庫工作，倉庫和職工之間是一對多的聯(lián)系。(3)職工之間具有領(lǐng)導(dǎo)-被領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系，即倉庫主任領(lǐng)導(dǎo)若干保管員。職工實體型中具有一對多的聯(lián)系(4)供應(yīng)商、項目和零件三者之間具有多對多的聯(lián)系,聯(lián)系屬性,.,一個實例,.,例題某企業(yè)集團有若干工廠，每個工廠生產(chǎn)多種產(chǎn)品，且每一種產(chǎn)品可以在多個工廠生產(chǎn)，每個工廠按照固定的計劃數(shù)量生產(chǎn)產(chǎn)品；每個工廠聘用多名職工，且每名職工只能在一個工廠工作，工廠聘用職工有聘期和工資。工廠的屬性有工廠編號、廠名、地址，產(chǎn)品的屬性有產(chǎn)品編號、產(chǎn)品名、規(guī)格，職工的屬性有職工號、姓名。根據(jù)上述語義畫出ER圖，在ER圖中需注明實體的屬性、聯(lián)系的類型及實體的標(biāo)識符。,.,學(xué)生成績E-R圖，找找其中的問題,.,1.2數(shù)據(jù)模型,1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素1.2.3概念模型1.2.4最常用的數(shù)據(jù)模型1.2.5層次模型1.2.6網(wǎng)狀模型1.2.7關(guān)系模型,.,1.2.4最常用的數(shù)據(jù)模型,非關(guān)系模型層次模型(HierarchicalModel)網(wǎng)狀模型(NetworkModel)關(guān)系模型(RelationalModel)面向?qū)ο竽Ｐ?ObjectOrientedModel）對象關(guān)系模型(ObjectRelationalModel)半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型（SemistructureDatamodel）,.,1.2數(shù)據(jù)模型,1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素1.2.3概念模型1.2.4最常用的數(shù)據(jù)模型1.2.5層次模型1.2.6網(wǎng)狀模型1.2.7關(guān)系模型,.,1.2.7關(guān)系模型,關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用關(guān)系模型作為數(shù)據(jù)的組織方式1970年美國IBM公司SanJose研究室的研究員E.F.Codd首次提出了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的關(guān)系模型計算機廠商新推出的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)幾乎都支持關(guān)系模型,.,一、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),在用戶觀點下，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，它由行和列組成。,學(xué)生登記表,屬性,元組,.,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,關(guān)系（Relation）元組（Tuple）屬性（Attribute）主碼（Key）域（Domain）分量關(guān)系模式對關(guān)系的描述關(guān)系名（屬性1，屬性2，屬性n）學(xué)生（學(xué)號，姓名，年齡，性別，系，年級）,.,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,例1學(xué)生、系、系與學(xué)生之間的一對多聯(lián)系：學(xué)生（學(xué)號，姓名，年齡，性別，系號，年級）系(系號，系名，辦公地點)例2學(xué)生、課程、學(xué)生與課程之間的多對多聯(lián)系：學(xué)生（學(xué)號，姓名，年齡，性別，系號，年級）課程（課程號，課程名，學(xué)分）選修（學(xué)號，課程號，成績）,.,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,關(guān)系必須是規(guī)范化的，滿足一定的規(guī)范條件最基本的規(guī)范條件：關(guān)系的每一個分量必須是一個不可分的數(shù)據(jù)項,不允許表中還有表圖1.27中工資和扣除是可分的數(shù)據(jù)項,不符合關(guān)系模型要求,圖1.27一個工資表(表中有表)實例,.,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,表1.2術(shù)語對比,.,二、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束,數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對象和操作結(jié)果都是關(guān)系，即若干元組的集合查詢插入刪除更新,.,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束（續(xù)）,關(guān)系的完整性約束條件實體完整性參照完整性用戶定義的完整性,.,三、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu),實體及實體間的聯(lián)系都用表來表示表以文件形式存儲有的DBMS一個表對應(yīng)一個操作系統(tǒng)文件有的DBMS自己設(shè)計文件結(jié)構(gòu),.,四、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點,優(yōu)點建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)上概念單一關(guān)系模型的存取路徑對用戶透明,.,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點（續(xù)）,缺點存取路徑對用戶透明導(dǎo)致查詢效率往往不如非關(guān)系數(shù)據(jù)模型為提高性能，必須對用戶的查詢請求進行優(yōu)化增加了開發(fā)DBMS的難度,.,第一章緒論,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.2數(shù)據(jù)模型1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.5小結(jié),.,1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)角度數(shù)據(jù)庫最終用戶角度,.,1.3.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念,“型”和“值”的概念型(Type)值(Value)例如學(xué)生記錄型：（學(xué)號，姓名，性別，系別，年齡，籍貫）一個記錄值：（900201，李明，男，計算機，22，江蘇）,.,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念（續(xù)）,模式（Schema）實例（Instance）,.,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念（續(xù)）,例如：在學(xué)生選課數(shù)據(jù)庫模式中，包含學(xué)生記錄、課程記錄和學(xué)生選課記錄2003年的一個學(xué)生數(shù)據(jù)庫實例，包含：2003年學(xué)校中所有學(xué)生的記錄學(xué)校開設(shè)的所有課程的記錄所有學(xué)生選課的記錄2002年度學(xué)生數(shù)據(jù)庫模式對應(yīng)的實例與2003年度學(xué)生數(shù)據(jù)庫模式對應(yīng)的實例是不同的,.,1.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu),模式（Schema）外模式（ExternalSchema）內(nèi)模式（InternalSchema）,.,一、模式（Schema）,模式（也稱邏輯模式）數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖，綜合了所有用戶的需求一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式模式的地位：是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層與數(shù)據(jù)的物理存儲細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境無關(guān)與具體的應(yīng)用程序、開發(fā)工具及高級程序設(shè)計語言無關(guān),.,二、外模式（ExternalSchema）,外模式（也稱子模式或用戶模式）數(shù)據(jù)庫用戶（包括應(yīng)用程序員和最終用戶）使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示,.,三、內(nèi)模式（InternalSchema）,內(nèi)模式（也稱存儲模式）是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式記錄的存儲方式（順序存儲，按照B樹結(jié)構(gòu)存儲，按hash方法存儲）索引的組織方式數(shù)據(jù)是否壓縮存儲數(shù)據(jù)是否加密數(shù)據(jù)存儲記錄結(jié)構(gòu)的規(guī)定一個數(shù)據(jù)庫只有一個內(nèi)模式,.,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)（續(xù)）,圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu),.,1.3.3數(shù)據(jù)庫的二級映像功能與數(shù)據(jù)獨立性,三級模式是對數(shù)據(jù)的三個抽象級別二級映象在DBMS內(nèi)部實現(xiàn)這三個抽象層次的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換外模式模式映像模式內(nèi)模式映像,.,一、外模式模式映象,模式：描述的是數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)外模式：描述的是數(shù)據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)同一個模式可以有任意多個外模式每一個外模式，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都有一個外模式模式映象，定義外模式與模式之間的對應(yīng)關(guān)系映象定義通常包含在各自外模式的描述中,.,外模式模式映象（續(xù)）,保證數(shù)據(jù)的邏輯獨立性,.,二、模式內(nèi)模式映象,模式內(nèi)模式映象定義了數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。例如，說明邏輯記錄和字段在內(nèi)部是如何表示的數(shù)據(jù)庫中模式內(nèi)模式映象是唯一的該映象定義通常包含在模式描述中,.,模式內(nèi)模式映象（續(xù)）,保證數(shù)據(jù)的物理獨立性,.,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)（續(xù)）,圖1.28數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu),.,第一章緒論,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.2數(shù)據(jù)模型1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.5小結(jié),.,1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成,數(shù)據(jù)庫數(shù)