ch1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述

第1章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,國家“十三五”重點(diǎn)出版規(guī)劃項(xiàng)目上海高校優(yōu)秀教材獎獲得者主編,主編賈鐵軍谷偉副主編俞小怡王冠萬程編者戴春妮王堅(jiān),數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用與實(shí)踐,上海市高校精品課程上海高校優(yōu)質(zhì)在線課程,基于SQLServer2016（第3版立體化.新形態(tài)）,課程教學(xué)目的,教學(xué)目的通過數(shù)據(jù)分析、處理及應(yīng)用的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，掌握數(shù)據(jù)庫有關(guān)基本知識、基本技術(shù)及基本應(yīng)用，提高運(yùn)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)解決實(shí)際應(yīng)用問題的知識、素質(zhì)和能力,為以后的學(xué)習(xí)和工作奠定重要基礎(chǔ)。,課程性質(zhì):專業(yè)基礎(chǔ)課(必修課-考查)學(xué)時(shí)學(xué)分:68(計(jì))/48(非)學(xué)時(shí),3.0學(xué)分(理論/實(shí)驗(yàn)32/16)16周考核辦法:理論與實(shí)踐結(jié)合,課內(nèi)與課外結(jié)合,知識素質(zhì)能力考核結(jié)合.期末60%,平時(shí)(出勤作業(yè)表現(xiàn))40%。,國家十三五重點(diǎn)規(guī)劃項(xiàng)目上海市高校精品課程,周一12:30-15:50信息516教授室,答疑輔導(dǎo),三大支柱(生存發(fā)展)物資、信息、能源三大熱門技術(shù)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、人工智能應(yīng)用:處理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、資源共享、信息服務(wù)。方向、定位、目標(biāo)、規(guī)劃:勵志、進(jìn)取、成功最優(yōu)化學(xué)習(xí)方法:預(yù)習(xí)聽課研讀練習(xí)與實(shí)踐教學(xué)模式:授課實(shí)驗(yàn)(模擬+訓(xùn)練)課設(shè)/大作業(yè)交流總結(jié),上海高校精品課程2項(xiàng),本課程目錄,國家十三五重點(diǎn)規(guī)劃項(xiàng)目上海市高校精品課程,本課程目錄第1章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述第2章關(guān)系數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)第3章SQLServer2016概述第4章數(shù)據(jù)庫、表及數(shù)據(jù)操作第5章索引及視圖操作*第6章存儲過程與觸發(fā)器(非專業(yè)略)第7章T-SQL應(yīng)用編程第8章數(shù)據(jù)庫安全技術(shù)*第9章關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化(非專業(yè)略)第10章數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)*第11章數(shù)據(jù)庫新技術(shù)(各章含同步實(shí)驗(yàn)及課程資源),重點(diǎn),重點(diǎn),重點(diǎn),重點(diǎn),第1章目錄,第1章目錄1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展、概念及特點(diǎn)1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)1.4數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)概述1.5實(shí)驗(yàn)一數(shù)據(jù)模型畫法及應(yīng)用1.6本章小結(jié)1.7練習(xí)與實(shí)踐一(注:網(wǎng)上作業(yè)),國家十三五重點(diǎn)規(guī)劃項(xiàng)目上海市高校精品課程,第1章教學(xué)目標(biāo),教學(xué)目標(biāo)了解數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展及主要趨勢熟悉數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)庫等概念掌握數(shù)據(jù)庫技術(shù)的特點(diǎn)、內(nèi)容和應(yīng)用理解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成及數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)掌握DBMS的工作模式、功能和組成學(xué)會概念模型與數(shù)據(jù)模型及其實(shí)際應(yīng)用,重點(diǎn),重點(diǎn),同步實(shí)驗(yàn)(上機(jī)),友情提示,重點(diǎn),國家十三五重點(diǎn)規(guī)劃項(xiàng)目上海市高校精品課程,1.1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展及趨勢1.人工數(shù)據(jù)管理階段1946年后計(jì)算機(jī)以電子管為主要元器件,主要依靠硬件系統(tǒng),工作效率低,用于計(jì)算且輸入輸出很少數(shù)據(jù).特點(diǎn)：（1)數(shù)據(jù)面向應(yīng)用。（2)數(shù)據(jù)不獨(dú)立。（3)數(shù)據(jù)無法存取。（4)無數(shù)據(jù)文件處理軟件。,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展、概念及特點(diǎn),上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,【案例1-數(shù)據(jù)庫技術(shù)及應(yīng)用重要且廣泛。著名未來學(xué)家阿爾文.托夫勒指出:“誰掌握了信息，誰控制了網(wǎng)絡(luò)，誰就將擁有整個(gè)世界”.現(xiàn)實(shí)世界信息無處不在、數(shù)據(jù)無處不用，數(shù)據(jù)庫技術(shù)是各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的核心。數(shù)據(jù)庫的建設(shè)規(guī)模和應(yīng)用深度已成為衡量一個(gè)國家信息化程度重要標(biāo)志,世界各國高度重視數(shù)據(jù)資源和數(shù)據(jù)庫技術(shù),并納入重要優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略。,案例1-1,2.文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)階段從20世紀(jì)50年代中期到60年代中期，計(jì)算機(jī)以晶體管取代了運(yùn)算器和控制器中的電子管。出現(xiàn)了操作系統(tǒng)、匯編語言和一些高級語言。計(jì)算機(jī)不僅限于科學(xué)計(jì)算，還大量用于管理等,在操作系統(tǒng)中有專門的數(shù)據(jù)管理軟件，稱為文件系統(tǒng)。（1）文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的特點(diǎn)1)數(shù)據(jù)以文件保存。2)數(shù)據(jù)無法共享。3)數(shù)據(jù)不獨(dú)立。4)數(shù)據(jù)管理功能簡單。（2）文件系統(tǒng)的不足文件系統(tǒng)的缺陷為：1）數(shù)據(jù)不共享冗余大。2）數(shù)據(jù)不一致。3）數(shù)據(jù)文件缺乏關(guān)聯(lián)。,類似電子表格,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,圖1-1應(yīng)用和數(shù)據(jù)文件間的關(guān)系,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展、概念及特點(diǎn),3.初級數(shù)據(jù)庫階段從20世紀(jì)60年代末到80年代，CPU向超大規(guī)模集成電路發(fā)展,操作系統(tǒng)得到了發(fā)展，而且各種DBMS軟件不斷涌現(xiàn)，使得數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)不斷發(fā)展和完善,成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中最具影響力和發(fā)展?jié)摿?、?yīng)用范圍最廣、成果最顯著技術(shù)之一,形成了“數(shù)據(jù)庫時(shí)代”。主要特點(diǎn)包括：1)數(shù)據(jù)共享冗余低2)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理和控制3)數(shù)據(jù)獨(dú)立性強(qiáng)4)結(jié)構(gòu)化集成,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展、概念及特點(diǎn),DBMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),4.高級數(shù)據(jù)庫階段從20世紀(jì)80年代后期,數(shù)據(jù)庫技術(shù)在商業(yè)領(lǐng)域取得巨大成功，激發(fā)了其他領(lǐng)域?qū)ζ湫枨蟮目焖僭鲩L，開辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。（1）分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)具有如下5個(gè)主要特點(diǎn)：1）以本地為主處理大部分?jǐn)?shù)據(jù)。本地分布處理各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),提高系統(tǒng)處理效率和可靠性，并通過數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享。2）各地終端數(shù)據(jù)有關(guān)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。3）降低中心數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)傳輸負(fù)載。4）系統(tǒng)安全可靠性更高,局部系統(tǒng)故障,其他仍可繼續(xù).5）系統(tǒng)分布擴(kuò)展便捷.DB集中分布式DBS。,分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)兼顧集中管理和分布處理兩項(xiàng)任務(wù)，具體結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展、概念及特點(diǎn),圖1-2分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),（2）面向應(yīng)用領(lǐng)域的專用數(shù)據(jù)庫為了適應(yīng)應(yīng)用多元化的需求，結(jié)合各應(yīng)用領(lǐng)域的特點(diǎn)，將數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用到特定領(lǐng)域，產(chǎn)生了工程數(shù)據(jù)庫、地理數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫、科學(xué)數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫等多種數(shù)據(jù)庫，同時(shí)也出現(xiàn)了數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，使數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如圖1-3。*（3）面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)主要有2個(gè)特點(diǎn)：1）對象數(shù)據(jù)模型能完整地描述現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),表達(dá)數(shù)據(jù)間嵌套、遞歸的聯(lián)系。2）具有面向?qū)ο蠹夹g(shù)的封裝性(數(shù)據(jù)與操作定義一起)和繼承性(繼承數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作)的特點(diǎn),提高軟件可重用性。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展、概念及特點(diǎn),圖1-3數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展簡圖,*5.數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展趨勢（1）云數(shù)據(jù)和混合數(shù)據(jù)快速發(fā)展（2）數(shù)據(jù)集成與數(shù)據(jù)倉庫傾向內(nèi)容管理（3）主數(shù)據(jù)管理和商務(wù)智能（4）大數(shù)據(jù)促進(jìn)新型數(shù)據(jù)庫（5）利用網(wǎng)絡(luò)自動化管理（6）其他新技術(shù)應(yīng)用,為決策分析提供智能支持的各類數(shù)據(jù)的策略集合,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展、概念及特點(diǎn),1.1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的相關(guān)概念1.數(shù)據(jù)的概念及分類*1）信息(Information)是客觀事物狀態(tài)和特征在人腦中的反映.是對事物的狀態(tài)和特征的描述,是進(jìn)行決策的重要依據(jù).信息是實(shí)際客觀事物的存在方式、形態(tài)和特征,及其之間相互聯(lián)系等要素在人腦中的反映,通過人腦抽象后形成的概念及描述.2）數(shù)據(jù)（Data）是信息的表達(dá)方式和載體。是人們描述客觀事物及其活動的抽象表示,是描述事物的符號記錄,是利用信息技術(shù)進(jìn)行采集、處理、存儲和傳輸?shù)幕緦ο?。?shù)據(jù)的概念包括兩方面含義：一是數(shù)據(jù)的內(nèi)容-含義(實(shí)質(zhì))是信息,二是數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式是符號（記錄）。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展、概念及特點(diǎn),信息時(shí)代,購書信息(數(shù)據(jù)),天氣信息(局部數(shù)據(jù)),數(shù)據(jù)分為數(shù)值數(shù)據(jù)和非數(shù)值數(shù)據(jù)兩大類，可以是數(shù)字、文字、符號、圖形、表格、圖像、聲音、視頻等形式。數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫中存儲與處理的基本對象。3）數(shù)據(jù)與信息的區(qū)別數(shù)據(jù)是信息的載體和具體表示形式，一種符號化表示方法.信息反映數(shù)據(jù)含義。信息來源于數(shù)據(jù),信息以數(shù)據(jù)的形式存儲、管理、傳輸和處理,數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后可得到更多有價(jià)值的信息。信息是概念性的，數(shù)據(jù)是物理性的。信息可用數(shù)據(jù)的不同形式來表示，數(shù)據(jù)的表示方式可以選擇，而信息不隨數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式而改變。,注意,企業(yè)供銷信息系統(tǒng),上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展、概念及特點(diǎn),注意：數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理區(qū)別：狹義上常將數(shù)據(jù)發(fā)生較大根本性變化的加工稱為數(shù)據(jù)處理(其他稱為數(shù)據(jù)管理),如圖像處理，而廣義上時(shí)常不加區(qū)別地統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)處理。,2.數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)處理（DataProcessing）是對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工的過程.對數(shù)據(jù)進(jìn)行的查詢、分類、修改、變換、運(yùn)算、統(tǒng)計(jì)、匯總等都屬于加工。其目的是根據(jù)需要,從大量的數(shù)據(jù)中抽取出有意義、有價(jià)值數(shù)據(jù)(信息),作為決策和行動的依據(jù)，其實(shí)質(zhì)是信息處理。數(shù)據(jù)管理（DataManagement）是對原有基本數(shù)據(jù)進(jìn)行管理為目的,在數(shù)據(jù)處理過程中,數(shù)據(jù)收集、存儲、檢索、分類、傳輸?shù)然经h(huán)節(jié)統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)管理。,注意,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展、概念及特點(diǎn),1-2】商品信息管理系統(tǒng)的商品數(shù)據(jù)管理。系統(tǒng)中的“價(jià)格”，可以索引統(tǒng)計(jì)商品數(shù)據(jù)（信息）或查詢價(jià)格最高的商品、按價(jià)格從高到低排序、修改或打印價(jià)格等操作都屬于數(shù)據(jù)管理，而商品價(jià)格的匯總或制作商品價(jià)格數(shù)據(jù)圖則屬于數(shù)據(jù)處理。,裝備制造業(yè)用法蘭盤,法蘭盤質(zhì)量數(shù)據(jù)庫表（數(shù)據(jù)）,案例1-2,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展、概念及特點(diǎn),3.數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(DataBase,DB)是按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組織、存取和處理數(shù)據(jù)的集合?？衫斫鉃椤鞍匆欢ńY(jié)構(gòu)存管數(shù)據(jù)的庫(空間)”,是在機(jī)器內(nèi)、有組織(結(jié)構(gòu))、可共享、長期存儲的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可按一定的數(shù)據(jù)模型(結(jié)構(gòu))進(jìn)行組織、描述和存儲，具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性、易擴(kuò)展性、較小冗余度，以及集成性、共享性、海量性和持久性等特性。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DataBaseSystem，DBS）是具有數(shù)據(jù)庫功能特點(diǎn)的系統(tǒng)。是實(shí)現(xiàn)有組織地、動態(tài)地存儲大量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、方便多用戶訪問的軟硬件和數(shù)據(jù)資源組成的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)主要用于根據(jù)需求自動處理管理和控制大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),研究和處理的對象是數(shù)據(jù),是研究、處理和應(yīng)用數(shù)據(jù)庫的一門軟件科學(xué)，也是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)中發(fā)展最快、應(yīng)用最廣泛的學(xué)科之一。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展、概念及特點(diǎn),4.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem，DBMS）是指建立、運(yùn)用、管理和維護(hù)數(shù)據(jù)庫，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制的系統(tǒng)軟件。用于用戶定義（建立）和操作、管理、控制數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)，并保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶對數(shù)據(jù)并發(fā)操作及發(fā)生意外時(shí)的備份恢復(fù)等。DBMS是整個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心，對數(shù)據(jù)庫中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理、控制和共享。DBMS的功能和結(jié)構(gòu)將在1.5中介紹,其地位如圖1-4所示.常見大型關(guān)系型DBMS,如微軟的SQLServer,IBM的DB2,以及Oracle、Sybase、Informix等,桌面單機(jī)FoxPro,Access等。圖1-4DBMS的地位作用,返回Ch3,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展、概念及特點(diǎn),1.1.3數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)、內(nèi)容及應(yīng)用1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要特點(diǎn)（1）數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理控制和規(guī)范（2）數(shù)據(jù)整體結(jié)構(gòu)化（3）數(shù)據(jù)高共享低冗余易擴(kuò)充（4）數(shù)據(jù)獨(dú)立性高且程序維護(hù)便利（5）數(shù)據(jù)完整性和安全性高（6）保證數(shù)據(jù)一致性2數(shù)據(jù)庫技術(shù)相關(guān)內(nèi)容和應(yīng)用主要內(nèi)容:通過DBMS對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)相關(guān)事務(wù)統(tǒng)一管理、控制和維護(hù).按照指定結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)模型)建立和組織相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫及其處理對象(數(shù)據(jù)表、視圖、索引等).各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的處理操作,包括數(shù)據(jù)添加(輸入或插入)、修改與更新、刪除、查詢、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表和打印等.通過用戶對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理的需求,構(gòu)建數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的需求分析，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和綜合應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用軟件。數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用從數(shù)據(jù)處理與管理,擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、決策支持系統(tǒng)、商務(wù)智能和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等新領(lǐng)域。在21世紀(jì)現(xiàn)代信息化社會，由于信息（數(shù)據(jù)）無處不在,數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛深入,遍布各個(gè)領(lǐng)域、行業(yè)、業(yè)務(wù)部門和各個(gè)層面。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)已成為信息化建設(shè)和應(yīng)用中的重要支撐性信息產(chǎn)業(yè)，得到廣泛應(yīng)用。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展、概念及特點(diǎn),物理獨(dú)立性:應(yīng)用程序與存儲數(shù)據(jù)相互獨(dú)立邏輯獨(dú)立性.應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立,當(dāng)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)元素間邏輯關(guān)系）改變時(shí),用戶程序不受影響.,指數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性.正確性:數(shù)據(jù)的合法性;有效性:數(shù)據(jù)規(guī)定的有效范圍;相容性:描述同一實(shí)體各數(shù)據(jù)保持一致性,DB完整性關(guān)系到數(shù)據(jù)是否正確、可信和一致。分為三類:實(shí)體、域與參照.,專業(yè)-財(cái)務(wù)管理、市場營銷等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展、概念及特點(diǎn),案例1-3】數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用行業(yè)案例。電子商務(wù)。網(wǎng)購及商品數(shù)據(jù)輸入、查詢、訂購、銷售、統(tǒng)計(jì)和匯總等。電子政務(wù)。網(wǎng)上政策發(fā)布、辦公、查詢、數(shù)據(jù)輸入、傳輸和反饋等。網(wǎng)銀證券。用于銀行客戶信息、賬戶、貸款和銀行的交易記錄。以及股票、債券、金融票據(jù)、出售和買賣金融與保險(xiǎn)產(chǎn)品等數(shù)據(jù)處理。電信通訊。各種網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)交換、各種電信業(yè)務(wù)服務(wù)，存儲通信網(wǎng)絡(luò)信息、通話記錄及短信、用戶付費(fèi)業(yè)務(wù)記錄、通訊賬單和交費(fèi)情況。制造庫存。零部件等產(chǎn)品的生產(chǎn)、供銷、庫存及產(chǎn)品訂單、原料供應(yīng)及進(jìn)展,跟蹤產(chǎn)品生產(chǎn)、質(zhì)量和庫存,極大提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和管理水平.航空航天。是最先以地理上分布方式使用數(shù)據(jù)庫行業(yè)之一，通過通信網(wǎng)絡(luò)或其他數(shù)字網(wǎng)絡(luò)訪問中央數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。主要用于輸入、存儲、查詢、網(wǎng)絡(luò)訂購國內(nèi)外各種航班及票務(wù)信息，數(shù)據(jù)傳輸、更新、統(tǒng)計(jì)、匯總。教育界。院校教學(xué)與管理相關(guān)信息、課程及實(shí)驗(yàn)信息、圖書資料信息、人力資源、設(shè)備及實(shí)驗(yàn)室、學(xué)生及成績信息、大學(xué)生科創(chuàng)活動和畢業(yè)及就業(yè)信息等。高校信息化數(shù)據(jù)庫應(yīng)用實(shí)例如圖1-5所示,案例1-3,圖1-5高校信息化數(shù)據(jù)庫應(yīng)用實(shí)例,討論思考數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展分為哪幾個(gè)階段？各階段有何特點(diǎn)？什么是數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)庫的概念？數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的區(qū)別有哪些？數(shù)據(jù)庫技術(shù)的主要特點(diǎn)有哪些？其應(yīng)用有哪些？,討論思考,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展、概念及特點(diǎn),1.2.1數(shù)據(jù)模型的概念及類型1.數(shù)據(jù)模型的基本概念數(shù)據(jù)從客觀現(xiàn)實(shí)進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫(存儲計(jì)算機(jī))經(jīng)歷三個(gè)階段：客觀現(xiàn)實(shí)世界階段、信息世界階段和機(jī)器世界階段，也稱為數(shù)據(jù)的三個(gè)范疇。其關(guān)系如圖1-6所示。（1）現(xiàn)實(shí)世界。是客觀存在的事物(實(shí)體)及聯(lián)系。（2）信息世界.是對現(xiàn)實(shí)世界的認(rèn)識和抽象描述,按用戶的觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行建模(概念模型實(shí)體與聯(lián)系ER圖)。（3）機(jī)器世界。是建立在計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)模型，以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)建模（邏輯模型）,如關(guān)系模型課程二維表。數(shù)據(jù)模型（DataModel）是一種表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征的抽象模型,是數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵和基礎(chǔ).用于抽象、表示和處理現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)（信息）的工具,DBMS的實(shí)現(xiàn)都建立在數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上。,圖1-6數(shù)據(jù)抽象轉(zhuǎn)換過程,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征抽象表示描述,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,注意:數(shù)據(jù)模型3方面要求:能真實(shí)模擬現(xiàn)實(shí)世界、容易理解、易于機(jī)器實(shí)現(xiàn).,2數(shù)據(jù)模型組成三要素?cái)?shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束(數(shù)據(jù)約束條件)三個(gè)基本部分組成，稱為數(shù)據(jù)模型的三要素。3數(shù)據(jù)模型的類型根據(jù)模型的不同應(yīng)用，可將模型分為三類：概念模型。也稱信息模型,位于客觀現(xiàn)實(shí)世界與機(jī)器世界之間.只用于描述某個(gè)特定機(jī)構(gòu)所關(guān)心的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中表示的轉(zhuǎn)換，是一種獨(dú)立于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型。邏輯（結(jié)構(gòu)）模型。包括網(wǎng)狀模型、層次模型和關(guān)系模型等是以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)建模，是直接面向數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)，是對客觀現(xiàn)實(shí)世界的第二層抽象。這類模型直接與DBMS有關(guān)。物理模型。面向數(shù)據(jù)處理存儲設(shè)備物理表示的模型，描述數(shù)據(jù)在儲存介質(zhì)的組織結(jié)構(gòu)，如存儲位置和方式、索引等。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,圖1-3數(shù)據(jù)模型及三要素的關(guān)系,客戶,網(wǎng)站,商品,銷售,m,n,p,學(xué)生-選課,1.2.2概念模型的相關(guān)概念及表示1概念模型的相關(guān)概念（1）實(shí)體的相關(guān)概念實(shí)體（Entity）是現(xiàn)實(shí)世界中可以相互區(qū)別的事物或活動。如一個(gè)文件或一項(xiàng)活動等。如一批貨物、一項(xiàng)業(yè)務(wù)、一次測試。實(shí)體集（Entityset）是同類實(shí)體的集合。如一個(gè)班級的全部課程、一個(gè)圖書館的全部藏書、一年中的所有會議等都是相應(yīng)的實(shí)體集。如所有產(chǎn)品測控?cái)?shù)據(jù)。實(shí)體型（Entitytype）是對同類實(shí)體的共有特征的抽象定義.實(shí)體值（Entityvalue）是符合實(shí)體型定義的、對一個(gè)實(shí)體的具體描述。,f(x,y),上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,注意：實(shí)體、實(shí)體集、實(shí)體型、實(shí)體值等概念有時(shí)很難區(qū)分,在以后敘述中經(jīng)常統(tǒng)稱為實(shí)體，可根據(jù)上下文知其具體含義。,實(shí)體型屬性(字段)列,實(shí)體值記錄(元組),上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,商品的實(shí)體型可用（商品ID,商品名稱,價(jià)格,品牌,型號,顏色,生產(chǎn)商,產(chǎn)地)等屬性特征定義,而(KB2016013,U盤,108,閃迪,SDCZ48-064G-Z46,黑色,SanDisk,深圳）就是一個(gè)實(shí)體值，描述的是一個(gè)具體的實(shí)際商品。在表1-1中,第一行規(guī)定商品的實(shí)體型，各行為該實(shí)體型的一次取值（當(dāng)前值）。,案例1-4,(2）聯(lián)系的相關(guān)概念聯(lián)系（Relationship）是指實(shí)體之間的相互關(guān)系,常為一種相關(guān)活動。聯(lián)系集（Relationshipset）是同類聯(lián)系的集合。聯(lián)系型(Relationshiptype）是對同類聯(lián)系的共有特征的抽象定義。聯(lián)系值(Relationshipvalue)指同類聯(lián)系型確定的某個(gè)聯(lián)系的具體值.,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,對于學(xué)生“選課”聯(lián)系，聯(lián)系型可以包括（學(xué)號，課程代碼，成績）等屬性（特征），其中學(xué)號和課程代碼分別對應(yīng)“學(xué)生”實(shí)體和“課程”實(shí)體中的相應(yīng)學(xué)生數(shù)據(jù)表和課程數(shù)據(jù)表。表1-2中第一行是選課聯(lián)系的型,其后各行是選課記錄,即選課聯(lián)系型的值。,案例1-5,學(xué)生,課程,選課,說明：與實(shí)體的有關(guān)概念類似，聯(lián)系、聯(lián)系集、聯(lián)系型、聯(lián)系值等概念也常統(tǒng)稱為聯(lián)系。聯(lián)系元數(shù)是指一個(gè)聯(lián)系中所涉及的實(shí)體型的個(gè)數(shù)。若涉及到兩個(gè)實(shí)體型則稱為二元聯(lián)系，若涉及到三個(gè)實(shí)體型則稱為三元聯(lián)系等。特殊地，若涉及到的兩個(gè)實(shí)體型對應(yīng)同一個(gè)實(shí)體則為一元聯(lián)系。如在選課聯(lián)系中，涉及到學(xué)生和課程兩個(gè)實(shí)體，為二元聯(lián)系。,學(xué)生,學(xué)號,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,客戶,網(wǎng)站,商品,銷售,m,n,p,擁有,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,（3）屬性、鍵和域?qū)傩裕ˋttribute）是描述實(shí)體或聯(lián)系中的一種特征(性),一個(gè)實(shí)體或聯(lián)系通常具有多個(gè)（項(xiàng)）特征，需要多個(gè)相應(yīng)屬性來描述。實(shí)體選擇的屬性由實(shí)際應(yīng)用需要決定，并非一成不變.如學(xué)生（學(xué)號，姓名，專業(yè)）。鍵（key）或稱碼、關(guān)鍵字、關(guān)鍵碼等,是屬性中可對實(shí)體值唯一標(biāo)識.如學(xué)號、商品編號、工號、電話號碼等。主屬性（mainattribute），實(shí)體中用于鍵的屬性，否則稱為非主屬性（nonmainattribute）。如在職工實(shí)體中，職工號為主屬性，其余為非主屬性。域（domain）是實(shí)體中相應(yīng)屬性的取值范圍。如性別屬性域?yàn)椋?，女）?上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,（4）聯(lián)系分類聯(lián)系分類(Rrelationshipclassify)是指兩個(gè)實(shí)體型（含聯(lián)系型在內(nèi)）之間的聯(lián)系的類別。圖1-7所示。1）1對1聯(lián)系。簡記為11。2）1對多聯(lián)系。簡記為1n。3）多對多聯(lián)系。簡記為mn。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,【案例1-61對1聯(lián)系的兩個(gè)實(shí)體型不一定相同，相同時(shí)為同一個(gè)實(shí)體型。如在同一個(gè)購物網(wǎng)站注冊用戶登記表（實(shí)體）如表1-3所示。如圖1-8所示，注冊登記次序是1對1聯(lián)系，即一個(gè)用戶的后面只有一個(gè)直接后繼者（最后一個(gè)除外），每個(gè)后繼者的前面只有一個(gè)直接前驅(qū)者（第一個(gè)除外）。,案例1-6,表1-3購物網(wǎng)站注冊登記表,圖-8網(wǎng)站用戶1對1聯(lián)系圖,表1-3購物網(wǎng)站注冊登記表,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,學(xué)生,課程,？,【案例1-7學(xué)生與所選課程之間為多對多聯(lián)系，每個(gè)學(xué)生允許選修多門課程，每門課程允許由很多學(xué)生選修。表1-4為學(xué)生實(shí)體，表1-5為課程實(shí)體，圖1-8為選課聯(lián)系示意圖（表明學(xué)生和選課之間的多對多聯(lián)系）。,案例1-7,2概念模型及其表示方法1976年,美籍華人陳平山（P.S.Chen）提出實(shí)體聯(lián)系模型（Eentityrelationshipmodel）也稱E-R模型或E-R圖(或?qū)嶓w-聯(lián)系方法),是描述事物(實(shí)體)及其聯(lián)系的概念模型,是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)者與普通用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)建模和交流溝通的常用工具,非常直觀易懂、簡單易用.（1）E-R模型的基本構(gòu)件E-R模型是一種用圖形表示實(shí)體及其聯(lián)系的方法,所使用的圖形構(gòu)件（元件）表示包括矩形、菱形、橢圓形和連線。矩形表示實(shí)體，矩形框內(nèi)寫上實(shí)體名；菱形表示聯(lián)系,菱形框內(nèi)寫上聯(lián)系名；橢圓形表示屬性,橢圓形框內(nèi)寫上屬性名；連線表示實(shí)體、聯(lián)系與屬性之間的所屬關(guān)系或?qū)嶓w與聯(lián)系之間的相連關(guān)系。（2）實(shí)體聯(lián)系的E-R圖表示實(shí)體之間的三種聯(lián)系包括：1對1、1對多和多對多，對應(yīng)的ER圖如圖1-10所示，其中每個(gè)實(shí)體或聯(lián)系暫時(shí)沒畫出相應(yīng)的屬性框和連線。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,注意：聯(lián)系的兩個(gè)實(shí)體也可能來自同一個(gè)實(shí)體。若每種聯(lián)系的兩個(gè)實(shí)體均來自同一個(gè)實(shí)體,則對應(yīng)ER圖如圖1-11。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,在實(shí)際業(yè)務(wù)中,經(jīng)常出現(xiàn)三個(gè)或更多實(shí)體相互聯(lián)系的情況.如在顧客購物活動中,涉及到顧客、售貨員和所售商品之間的三者關(guān)系,某個(gè)顧客通過某個(gè)售貨員購買某件商品,其中每兩個(gè)實(shí)體間都是多對多的聯(lián)系.購物聯(lián)系所對應(yīng)的ER圖如圖1-12所示。,圖1-12購物聯(lián)系的E-R圖,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,銷售,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,對電子商務(wù)（網(wǎng)絡(luò)購物）應(yīng)用建立E-R圖的過程。通過對某購物網(wǎng)站運(yùn)營和管理情況調(diào)研,可及時(shí)進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的整理分析。客戶的一次購物活動為:先到某個(gè)購物網(wǎng)站（加盟的商家）訂購某種商品，得到商家開出的（電子）訂貨單；客戶憑依據(jù)訂貨單上的“金額”到金融機(jī)構(gòu)（網(wǎng)銀等）交款，獲得“交款”確認(rèn)；客戶憑此提醒商家發(fā)貨，商家見到交款后發(fā)給快遞公司提貨單取貨（庫房）并送貨。網(wǎng)購對應(yīng)的E-R圖如圖1-13所示。,商家（如淘寶）可通過加盟的多家購物網(wǎng)站進(jìn)行運(yùn)營，各購物網(wǎng)站需要涉及金融機(jī)構(gòu)、客戶、購物網(wǎng)站、商家、庫房、快遞、貨物（商品）、收款單、訂貨單、歸屬、提貨單、送貨等實(shí)體和聯(lián)系,前面7個(gè)為實(shí)體，后面5個(gè)為聯(lián)系.,購物網(wǎng)站,商家,快遞,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,銀行,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,圖1-13網(wǎng)絡(luò)購物過程的E-R圖,案例1-8,1.2.3常用的邏輯模型概述數(shù)據(jù)庫的邏輯模型又稱邏輯結(jié)構(gòu)模型.1.層次模型的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)（1）層次模型的結(jié)構(gòu)層次模型（Hierarchicalmodel）是一個(gè)樹狀結(jié)構(gòu)模型,有且只有一個(gè)根節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)為其子孫；每個(gè)節(jié)點(diǎn)（除根節(jié)點(diǎn)外）只能有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)(也稱雙親節(jié)點(diǎn)),卻可以有一個(gè)或多個(gè)子節(jié)點(diǎn),當(dāng)然也允許無子節(jié)點(diǎn)被稱為葉;每個(gè)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)一個(gè)記錄型，即對應(yīng)概念模型中的一個(gè)實(shí)體型,每對節(jié)點(diǎn)的父子聯(lián)系隱含為1對多(含1對1)聯(lián)系。2）層次模型的特點(diǎn)特點(diǎn):在此模型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中,要定義和保存每個(gè)節(jié)點(diǎn)的記錄型及其所有值和每個(gè)父子聯(lián)系。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,葉,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,主要數(shù)據(jù)模型6種:層次模型,網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ?、對象關(guān)系模型和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型。,父節(jié)點(diǎn),根節(jié)點(diǎn),子節(jié)點(diǎn),2.網(wǎng)狀模型的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)（1）網(wǎng)狀模型的結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀模型（Networkmodel）是一個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型，是對層次模型的擴(kuò)展，允許有多個(gè)節(jié)點(diǎn)無雙親，同時(shí)也允許一個(gè)節(jié)點(diǎn)有多個(gè)雙親。層次模型為網(wǎng)狀模型中的一種最簡單情況。如圖1-15所示為幾個(gè)工廠和生產(chǎn)零件的網(wǎng)狀模型。,圖1-15網(wǎng)狀模型示例,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,（2）網(wǎng)狀模型的特點(diǎn)網(wǎng)狀模型也有型和值的區(qū)別。型是抽象的、靜態(tài)的、相對穩(wěn)定不變的。值是具體的、動態(tài)的且需要經(jīng)常變化的。由于經(jīng)常需要對數(shù)據(jù)庫中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(值)進(jìn)行插入、刪除和修改等實(shí)際操作，改變具體實(shí)際的數(shù)據(jù)值；而邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型一經(jīng)建立后一般不會被輕易修改。以網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，同樣需要建立和保存所有節(jié)點(diǎn)的記錄型、父子聯(lián)系型，以及所有數(shù)據(jù)值。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,3.關(guān)系模型概述（1）關(guān)系模型的概念關(guān)系模型(Relationalmodel)是一種簡單的二維表結(jié)構(gòu)，概念模型中的每個(gè)實(shí)體及其之間的聯(lián)系都可以直接轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的二維表形式。每個(gè)二維表稱做一個(gè)關(guān)系,一個(gè)二維表的表頭稱為關(guān)系的型(結(jié)構(gòu)),其表體（內(nèi)容）稱做關(guān)系的值。關(guān)系中的每行數(shù)據(jù)(記錄)稱做一個(gè)元組，其列數(shù)據(jù)稱做屬性，列標(biāo)題稱做屬性名。,客戶信息表,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,元組(記錄)關(guān)系的值,關(guān)系的型(結(jié)構(gòu)),屬性/列(字段),職工(工號,系部編號,教師姓名,性別,年齡,職稱,所在院系),上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,表1-6為一個(gè)高校職工關(guān)系。該關(guān)系的型為（工號，系部編號，教師姓名，性別，年齡，職稱，所在院系），值為表中6個(gè)記錄（元組），表中的每一列稱為該關(guān)系的一個(gè)屬性。性別屬性的當(dāng)前全部取值為（男，女），年齡屬性的全部取值為（43，38，41，39，36，）。一個(gè)屬性的當(dāng)前全部取值加上可能的取值構(gòu)成該屬性的域，通常員工年齡的值域?yàn)?8至60的整數(shù)。,案例1-9,關(guān)系的兩種表示,（2）關(guān)系模型應(yīng)用案例關(guān)系模型易于表示概念模型中的實(shí)體和各種類型的聯(lián)系，都同樣對應(yīng)一個(gè)關(guān)系,該關(guān)系中必定包含相聯(lián)系的每個(gè)實(shí)體的鍵.如表1-4、表1-5和圖1-7表示的學(xué)生、課程表及選課聯(lián)系,對應(yīng)的關(guān)系模型包含三個(gè)關(guān)系(表),包括學(xué)生關(guān)系和課程關(guān)系,選課聯(lián)系所對應(yīng)的關(guān)系如表1-7所示。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,學(xué)生,課程,選課,（3）關(guān)系型的關(guān)系定義為了區(qū)別于一般的保存數(shù)據(jù)的關(guān)系，將保存關(guān)系定義的關(guān)系稱為該數(shù)據(jù)庫的元關(guān)系（元數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)字典等），其提供了數(shù)據(jù)庫中所有關(guān)系的模式（即關(guān)系的型(數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu))）。元關(guān)系是在用戶建立數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，由DBMS根據(jù)該數(shù)據(jù)庫中每個(gè)關(guān)系的模式自動定義的。學(xué)生選課關(guān)系模型的元關(guān)系如表1-8所示。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,表(數(shù)據(jù)表)結(jié)構(gòu),1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,表1-8學(xué)生選課關(guān)系模型的元關(guān)系,（4）關(guān)系模型中的查詢和更新（5）關(guān)系模型的特點(diǎn)關(guān)系模型的特點(diǎn)：1)堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)(關(guān)系運(yùn)算)2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單3)查詢處理方便，存取路徑簡捷4)關(guān)系的完整性好5)數(shù)據(jù)獨(dú)立性高關(guān)系模型存在的缺點(diǎn)：1)查詢效率低。2)RDBMS實(shí)現(xiàn)較難。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,連接屬性-關(guān)聯(lián)屬性,學(xué)生-課程-選課,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,*案例1-10關(guān)系模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫的局限性。關(guān)系模型表示各種地理實(shí)體及其間的關(guān)系，方式簡單、靈活，支持?jǐn)?shù)據(jù)重構(gòu)；具有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，并與一階邏輯理論密切相關(guān)，具有一定的演繹功能；關(guān)系操作和關(guān)系演算具有非過程式特點(diǎn)。關(guān)系模型用于GIS地理數(shù)據(jù)庫也還存在一些不足.主要問題：（1）無法用遞歸和嵌套的方式來描述復(fù)雜關(guān)系的層次和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，模擬和操作復(fù)雜地理對象的能力較弱；（2）用關(guān)系模型描述本身具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和涵義的地理對象時(shí)，需對地理實(shí)體進(jìn)行不自然的分解，導(dǎo)致存儲模式、查詢途徑及操作等方面均顯得語義不甚合理；（3）概念模式和存儲模式的相互獨(dú)立性及實(shí)現(xiàn)關(guān)系之間聯(lián)系需要執(zhí)行系統(tǒng)開銷大的聯(lián)接操作，運(yùn)行效率不夠高。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,案例1-10,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,*4.面向?qū)ο竽Ｐ停?）面向?qū)ο竽Ｐ偷母拍蠲嫦驅(qū)ο竽Ｐ停∣bject-OrientedModel，OOM）是以面向?qū)ο笏枷朊枋鰧?shí)體的邏輯組織、對象間限制、聯(lián)系等模型。將客觀世界的實(shí)體都模型化為一個(gè)對象，每個(gè)對象有一個(gè)惟一的標(biāo)識。共享同樣屬性和方法集的所有對象構(gòu)成一個(gè)對象類，簡稱為類，而一個(gè)對象就是某一類的一個(gè)實(shí)例。（2)面向?qū)ο蟮幕舅枷朊嫦驅(qū)ο蟮幕舅枷胧峭ㄟ^對問題領(lǐng)域進(jìn)行自然的分割，以更接近人們通常思維的方式建立問題領(lǐng)域的模型，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)模擬和行為模擬，從而使設(shè)計(jì)的軟件能盡可能地直接表現(xiàn)出問題的求解過程.因此，面向?qū)ο蟮姆椒ㄊ菍⒖陀^世界的一切實(shí)體模型化為對象。每一種對象都有各自的內(nèi)部狀態(tài)和運(yùn)動規(guī)律，不同對象之間的相互聯(lián)系和相互作用就構(gòu)成了各種不同的系統(tǒng)。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,（3）面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)的特點(diǎn)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)特點(diǎn)包括：數(shù)據(jù)模型可完整描述現(xiàn)實(shí)事物的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，表達(dá)數(shù)據(jù)之間的嵌套及遞歸聯(lián)系。且具有面向?qū)ο蠹夹g(shù)的封裝性（數(shù)據(jù)與操作定義一起）和繼承性（繼承數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作）的特點(diǎn)，可提高軟件可重用性和實(shí)現(xiàn)與維護(hù)的效率。四種邏輯數(shù)據(jù)模型主要區(qū)別和特點(diǎn),如表1-9所示。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,（1）什么是數(shù)據(jù)模型？數(shù)據(jù)模型的組成要素有哪些？（2）什么是概念模型？ER模型的基本構(gòu)件有哪些？（3）數(shù)據(jù)模型的種類和特點(diǎn)是什么？,討論思考,1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu),1.3.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個(gè)具有數(shù)據(jù)庫功能特點(diǎn)的系統(tǒng)。是按照數(shù)據(jù)庫方式存儲、管理、維護(hù)并可提供數(shù)據(jù)支持的系統(tǒng)，一個(gè)典型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫、DBMS、應(yīng)用程序、用戶（含數(shù)據(jù)庫管理員DBA）四個(gè)部分。如圖1-16所示。,圖1-16數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,用戶（User）是指使用數(shù)據(jù)庫的人員。用戶可分為終端用戶和數(shù)據(jù)庫管理員DBA。終端用戶（EndUser）在終端按權(quán)限使用數(shù)據(jù)庫的各類人員.*數(shù)據(jù)庫管理員（DataBaseAdministrator，DBA)是數(shù)據(jù)庫所屬機(jī)構(gòu)的專職管理員。DBA主要職責(zé)為：（1）參與數(shù)據(jù)庫分析設(shè)計(jì)或引進(jìn)的整個(gè)過程，決定數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)內(nèi)容。（2）定義（建立-設(shè)置）數(shù)據(jù)的安全性和完整性，負(fù)責(zé)分配用戶對數(shù)據(jù)庫的使用權(quán)限和口令管理。（3）監(jiān)督控制數(shù)據(jù)庫的使用和運(yùn)行,改進(jìn)和重新構(gòu)造數(shù)據(jù)庫系統(tǒng).當(dāng)數(shù)據(jù)庫受到意外破壞時(shí)，負(fù)責(zé)進(jìn)行恢復(fù)；當(dāng)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)需要改變時(shí)，負(fù)責(zé)對其修改。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)處理的主要方式是將DBMS作為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由DBMS統(tǒng)一管理和控制,DBMS直接面向應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)面向自身集成,并以結(jié)構(gòu)化組織方式存放在數(shù)據(jù)庫中,參見1.4介紹,數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用程序的關(guān)系如圖1-17所示。,圖1-17數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用程序的關(guān)系,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,核心,1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu),1.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的部署結(jié)構(gòu)1集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)集中式（Centralized）結(jié)構(gòu)是指一臺主機(jī)帶有多個(gè)用戶終端的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。終端一般只是主機(jī)的擴(kuò)展（如顯示屏），并非獨(dú)立的計(jì)算機(jī)。終端本身并不能完成任何操作，完全依賴主機(jī)完成所有的操作如圖1-18,如超市收款或繳費(fèi)終端.,圖1-18集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu),上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu),上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,2.C/S及B/S數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在客戶機(jī)/服務(wù)器（Client/Server，C/S）結(jié)構(gòu)中，采用“功能分布”原則，將實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用分解成多個(gè)子任務(wù)，由多臺客戶機(jī)分別完成。客戶端完成數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)表示和用戶接口功能，服務(wù)器端完成DBMS的核心功能?？蛻粽埱蠓?wù)、服務(wù)器提供服務(wù)的處理方式是現(xiàn)有常用的新型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用模式，如圖1-19所示。,圖1-19C/S系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)圖1-20三層C/S體系結(jié)構(gòu)圖,返回第3章,1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu),三層結(jié)構(gòu)的C/S體系結(jié)構(gòu)比二層結(jié)構(gòu)增加一個(gè)應(yīng)用服務(wù)器層，如上圖。三層C/S結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)主要包括：整個(gè)系統(tǒng)被分成不同的邏輯塊，層次清晰，一層的改動不會影響其他層次，可減輕的客戶機(jī)負(fù)擔(dān)，開發(fā)和管理工作向服務(wù)器端轉(zhuǎn)移，使得分布的數(shù)據(jù)處理成為可能，管理和維護(hù)變得相對簡單。瀏覽器/服務(wù)器（B/S）結(jié)構(gòu)是一種由在三層C/S體系結(jié)構(gòu)在Web上應(yīng)用的特例。其中，中間功能層的應(yīng)用服務(wù)器極為重要。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu),3分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DistributedDatabaseSystems）的數(shù)據(jù)具有“邏輯整體性”，分布在各地（結(jié)點(diǎn)）的數(shù)據(jù)邏輯上是一個(gè)整體，由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫和多個(gè)結(jié)點(diǎn)構(gòu)成，用戶使用時(shí)如同一個(gè)集中式數(shù)據(jù)庫。如分布在不同地域的大型銀行和企業(yè)等采用的數(shù)據(jù)庫.分布式數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如圖1-21。圖1-21分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu),上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu),4并行式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)并行式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（ParallelDatabaseSystems）使用多個(gè)CPU和多個(gè)磁盤進(jìn)行并行操作，提高數(shù)據(jù)處理和I/O速度。并行處理時(shí)，許多操作同時(shí)進(jìn)行，而不是采用分時(shí)的方法。并行DBS有兩個(gè)重要性能指標(biāo)：（1）吞吐量（2）響應(yīng)時(shí)間,時(shí)間片,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu),1.3.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)1數(shù)據(jù)模式與型數(shù)據(jù)模式(DataSchema)是對某類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、屬性和約束的描述.型(Type)是對某類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性(特征)具體描述說明.值(Value)是型的一個(gè)具體值。如貨物數(shù)據(jù)的型定義為（貨物編號,名稱,種類,型號,顏色,產(chǎn)地,價(jià)格）稱為記錄型，而（K01101，服裝,西服，XXL，黑色，上海，2800）則是該記錄型的一個(gè)記錄值。模式只涉及型的描述,而不涉及具體的值.某數(shù)據(jù)模式下的一組具體的數(shù)據(jù)值稱為數(shù)據(jù)模式一個(gè)實(shí)例（Instance）。2.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)，從邏輯上主要是指數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由內(nèi)模式、模式（概念模式）和外模式三級構(gòu)成,且在這三級模式之間還提供了外模式模式映像、模式內(nèi)模式映像,分別反映看待數(shù)據(jù)庫的三個(gè)角度。,如同f(x,y,z),上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu),記錄值,記錄型,同模型區(qū)別前對實(shí)體-后對數(shù)據(jù),（請求指令代碼操作處理“調(diào)用-轉(zhuǎn)換”）,三級模式結(jié)構(gòu)如圖1-22所示。,圖1-22數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級體系結(jié)構(gòu),邏輯結(jié)構(gòu)-特征（數(shù)據(jù)模式-聯(lián)系）,物理結(jié)構(gòu)-表示（存取結(jié)構(gòu)-方式）,視圖（外模式）,局部邏輯結(jié)構(gòu)和特征,網(wǎng)站N,網(wǎng)站2,網(wǎng)站1,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,邏輯/概念模式E-R圖,子/用戶模式,存儲模式-如存儲文件,確定數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系,1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu),（1）外模式（ExternalSchema）也稱子模式（Subschema）或用戶模式、外視圖，用于描述數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)和特征。（2)模式（Schema）也稱邏輯模式（LogicSchema）、概念模式(ConceptualSchema）或概念視圖，是數(shù)據(jù)庫中所有數(shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，各數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)。如E-R圖。（3）內(nèi)模式（InternalSchema）也稱內(nèi)視圖或存儲模式（StorageSchema）,在三級模式結(jié)構(gòu)中的最內(nèi)層，靠近物理存儲的一層,即與實(shí)際存儲的數(shù)據(jù)方式有關(guān)的一層，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式，詳細(xì)描述了數(shù)據(jù)復(fù)雜的物理結(jié)構(gòu)和存儲方式，由多個(gè)存儲記錄組成，不必關(guān)心具體的存儲位置。如存儲文件。（4）三級模式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)三級模式結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)最本質(zhì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)共享。簡化用戶接口（交互）。數(shù)據(jù)安全。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu),3.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的二級映像數(shù)據(jù)的獨(dú)立性由DBMS的二級映象功能實(shí)現(xiàn),分為物理獨(dú)立性和邏輯獨(dú)立性兩種.物理獨(dú)立性指數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)(包括存儲結(jié)構(gòu)、存取方式等)的改變,如更換存儲設(shè)備或物理存儲、改變存取方式等都不影響數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu),從而不致引起應(yīng)用程序改變.邏輯獨(dú)立性指數(shù)據(jù)的總體邏輯結(jié)構(gòu)改變時(shí),如修改數(shù)據(jù)模式、改變數(shù)據(jù)間的聯(lián)系等,不需修改相應(yīng)應(yīng)用程序.（1）外模式模式映像外模式模式映象位于外部級和概念級之間，用于定義外模式和概念模式之間的對應(yīng)性。外模式描述數(shù)據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)，模式描述數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫中的同一模式可以有任意多個(gè)外模式，對于每一個(gè)外模式，都存在一個(gè)外模式模式映像。（2）模式內(nèi)模式映像模式內(nèi)模式映象位于概念級和內(nèi)部級之間，用于定義概念模式和內(nèi)模式之間的對應(yīng)性。數(shù)據(jù)庫中的模式和內(nèi)模式都只有一個(gè)，所以模式內(nèi)模式映像是唯一的。確定了數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由哪幾部分組成？數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的部署結(jié)構(gòu)有哪些？什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)？,作業(yè)見指導(dǎo)：練習(xí)與實(shí)踐一1.選擇題（1）（3）（4）;2.填空題（1）（2）（3）;3.簡答題（1）（2）（3）（7）（13）4.實(shí)踐題（2）.,討論思考,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,答疑解惑【網(wǎng)上作業(yè)安排】,1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu),*1.4.1DBMS的模塊組成（1）按程序?qū)崿F(xiàn)的功能分4部分：1）語言編譯處理程序。2）系統(tǒng)運(yùn)行控制程序。3）系統(tǒng)建立與維護(hù)程序。4）數(shù)據(jù)字典。*（2）按照模塊結(jié)構(gòu)分,可將DBMS分成查詢處理器和存儲管理器2部分:查詢處理器4個(gè)主要成分：DDL編譯器、DML編譯器、嵌入式DML的預(yù)編譯器及查詢運(yùn)行核心程序。存儲管理器4個(gè)主要成分：權(quán)限和完整性管理器、事務(wù)管理器、文件管理器及緩沖區(qū)管理器。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.4數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)概述,1.4.2DBMS的主要功能DBMS的主要功能（1）數(shù)據(jù)定義（創(chuàng)建）功能-數(shù)據(jù)定義語言DDL,定義庫、表、視圖、索引等。（2）數(shù)據(jù)操作功能-數(shù)據(jù)操作語言DML、數(shù)據(jù)查詢語言DQL。如對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、插入、刪除和修改等（3）事務(wù)與運(yùn)行管理(核心功能)-數(shù)據(jù)控制語言DCL、事務(wù)管理語言TML、系統(tǒng)運(yùn)行控制程序。（4）組織、管理和存儲數(shù)據(jù)-分類、管理、數(shù)據(jù)字典、存取路徑/方式（5）數(shù)據(jù)庫的導(dǎo)入和維護(hù)-數(shù)據(jù)載入,重組,備份恢復(fù),維護(hù)。（6）其他功能-與其他系統(tǒng)通信,互訪,互操作,轉(zhuǎn)換及安全。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,建立（創(chuàng)建）,1.4數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)概述,1.4數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)概述,1.4.3DBMS的工作模式和機(jī)制1.DBMS的工作模式DBMS是對數(shù)據(jù)庫及其數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理控制的系統(tǒng)軟件.是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵，用于統(tǒng)一管理控制數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的各種操作，包括數(shù)據(jù)定義、查詢、更新及各種管理與控制，都是通過DBMS進(jìn)行的.DBMS的查詢操作工作示意圖如圖1-23。,圖1-23DBMS的查詢工作示意圖,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,SQLServer2016,2DBMS的工作機(jī)制DBMS的工作機(jī)制是將用戶對數(shù)據(jù)的操作轉(zhuǎn)化為對系統(tǒng)存儲文件的操作，有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫三級模式結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)化。通過DBMS可以進(jìn)行數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)的定義和建立、數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)的操作（輸入、查詢、修改、刪除、統(tǒng)計(jì)、輸出等）與管理，以及數(shù)據(jù)庫的控制與維護(hù)、故障恢復(fù)和交互通信等。,上海市高校精品課程國家十三五規(guī)劃項(xiàng)目,1.4數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)概述,為了對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工作有個(gè)整體概念，現(xiàn)以查詢?yōu)槔攀鲈L問數(shù)據(jù)庫的主要步驟，其過程如圖1-24所示。,圖1-24用戶訪問數(shù)據(jù)的過程,（1）當(dāng)用戶執(zhí)行應(yīng)用程序中一條查詢數(shù)據(jù)庫紀(jì)錄，如“數(shù)據(jù)庫”書名時(shí),就向DBMS發(fā)出讀取相應(yīng)記錄的命令，并指明外模式名。（2）DBMS接到命令后，調(diào)出所需的外模式，并進(jìn)行權(quán)限檢查；若合法，則