【數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課件】數(shù)據(jù)庫概論

1、第1章 數(shù)據(jù)庫概論 本章的重要概念（一） （1）DB、DBMS和DBS的定義 （2）數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展階段 人工管理階段、文件系統(tǒng)階段、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 階段和高級(jí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)階段等各階段的特點(diǎn)。 （3）數(shù)據(jù)描述 概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)等各階段中 數(shù)據(jù)描述的術(shù)語，概念設(shè)計(jì)中實(shí)體間二元聯(lián) 系的描述（1:1，1:N，M:N）。 本章的重要概念（二） （4）數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)模型的定義，兩類數(shù)據(jù)模型，邏輯模型的形式定義， ER模型，層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型和面向?qū)ο竽Ｐ?的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及聯(lián)系的實(shí)現(xiàn)方式。 （5）DB的體系結(jié)構(gòu) 三級(jí)結(jié)構(gòu)，兩級(jí)映像，兩級(jí)數(shù)據(jù)獨(dú)立性，體系結(jié)構(gòu)各個(gè)層 次中記錄的聯(lián)系。 （6）D

2、BMS DBMS的工作模式、主要功能和模塊組成。 （7）DBS DBS的組成，DBA，DBS的全局結(jié)構(gòu)，DBS結(jié)構(gòu)的分類。 前言 從20世紀(jì)50年代中期開始，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用由科 學(xué)研究部門逐漸擴(kuò)展到企業(yè)、行政部門。至60年代， 數(shù)據(jù)處理已成為計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用。在60年代末， 數(shù)據(jù)庫技術(shù)作為數(shù)據(jù)處理中的一門新技術(shù)發(fā)展起來 的。經(jīng)過30多年的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫技術(shù)已是計(jì)算機(jī)軟 件領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，形成了較為完整的理論體 系和實(shí)用技術(shù)。本章先回顧數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過 程，然后介紹數(shù)據(jù)庫中的基本概念，以使讀者對(duì)數(shù) 據(jù)庫的概貌有所了解。 1.1 引言 v1963年，美國(guó)Honeywell公司的IDS（Inte

3、grated Data Store） 系統(tǒng)投入運(yùn)行，揭開了數(shù)據(jù)庫技術(shù)的序幕。 v20世紀(jì)70年代是數(shù)據(jù)庫蓬勃發(fā)展的年代，網(wǎng)狀系統(tǒng)和層次系 統(tǒng)占據(jù)了整個(gè)數(shù)據(jù)庫商用市場(chǎng)，而關(guān)系系統(tǒng)僅處于實(shí)驗(yàn)階段。 v20世紀(jì)80年代，關(guān)系系統(tǒng)由于使用簡(jiǎn)便以及硬件性能的改善， 逐步代替網(wǎng)狀系統(tǒng)和層次系統(tǒng)占領(lǐng)了市場(chǎng)。 v20世紀(jì)90年代，關(guān)系數(shù)據(jù)庫已成為數(shù)據(jù)庫技術(shù)的主流。 v進(jìn)入21世紀(jì)以后，無論是市場(chǎng)的需求還是技術(shù)條件的成熟， 對(duì)象數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的推廣和普及已成定局。 1.1.1 數(shù)據(jù)和信息 v數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研究和處理的對(duì)象。數(shù) 據(jù)與信息十分不開的，它們既有聯(lián)系又有區(qū) 別。 v所謂數(shù)據(jù)，通常指用符號(hào)

4、記錄下來的、可以 識(shí)別的信息。 v信息與數(shù)據(jù)之間存在著固有的聯(lián)系：數(shù)據(jù)是 信息的符號(hào)表示或稱為載體；信息則是數(shù)據(jù) 的內(nèi)涵，是對(duì)數(shù)據(jù)語義的解釋。 1.1.2 數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理 v數(shù)據(jù)處理是指從某些已知的數(shù)據(jù)出發(fā)，推導(dǎo)加工出 一些新的數(shù)據(jù)，這些新的數(shù)據(jù)又表示了新的信息。 v數(shù)據(jù)管理是指數(shù)據(jù)的收集、整理、組織、存儲(chǔ)、維 護(hù)、檢索、傳送等操作，這部分操作是數(shù)據(jù)處理業(yè) 務(wù)的基本環(huán)節(jié)，而且是任何數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)中必不可 少的共有部分。 v數(shù)據(jù)處理是與數(shù)據(jù)管理相聯(lián)系的，數(shù)據(jù)管理技術(shù)的 優(yōu)劣，將直接影響數(shù)據(jù)處理的效率。 1.1.3 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的基本術(shù)語（一） v定義定義1.1 數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)庫（Database，

5、簡(jiǎn)記為，簡(jiǎn)記為DB） DB是長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、統(tǒng)一 管理的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。DB能為各種用戶共 享，具有較小冗余度、數(shù)據(jù)間聯(lián)系緊密而又 有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性等特點(diǎn)。 1.1.3 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的基本術(shù)語（二） v定義定義1.2 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System，簡(jiǎn)記為，簡(jiǎn)記為DBMS）DBMS是位于用戶與操作系統(tǒng) （OS）之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，它為用戶或應(yīng)用程序提 供訪問DB的方法，包括DB的建立、查詢、更新及各種數(shù)據(jù) 控制。DBMS總是基于某種數(shù)據(jù)模型，可以分為層次型、網(wǎng) 狀型、關(guān)系型和面向?qū)ο笮偷取?DBMS OS DB 用戶 1.

6、1.3 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的基本術(shù)語（三） v定義定義1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Database System， 簡(jiǎn)記為簡(jiǎn)記為DBS） DBS是實(shí)現(xiàn)有組織地、動(dòng)態(tài) 地存儲(chǔ)大量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、方便多用戶訪問的計(jì) 算機(jī)硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源組成的系統(tǒng)，即 它是采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 v定義定義1.4 數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)庫技術(shù)是研究數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、 存儲(chǔ)、設(shè)計(jì)、管理和使用的一門軟件學(xué)科。 1.2 數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展 v磁盤容量的發(fā)展磁盤容量的發(fā)展 v數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了人工管理、文件系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)庫階段和高級(jí)數(shù)據(jù)庫階段。 時(shí)間（年）19561965197119781981198519952003 容量 （M

7、B軸） 5301006001200500010000180000 1.2.1 人工管理階段 v在人工管理階段（20世紀(jì)50年代中期以前），計(jì)算機(jī)主要 用于科學(xué)計(jì)算，其他工作還沒有展開。外部存儲(chǔ)器只有磁 帶、卡片和紙帶等，還沒有磁盤等字節(jié)存取存儲(chǔ)設(shè)備。軟 件只有匯編語言，尚無數(shù)據(jù)管理方面的軟件。數(shù)據(jù)處理的 方式基本上是批處理。 v人工管理階段的數(shù)據(jù)管理有下列特點(diǎn)：人工管理階段的數(shù)據(jù)管理有下列特點(diǎn)： 數(shù)據(jù)不保存在計(jì)算機(jī)內(nèi)。 沒有專用的軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。 只有程序（program）的概念，沒有文件（file）的概念。 數(shù)據(jù)的組織方式必須由程序員自行設(shè)計(jì)與安排。 數(shù)據(jù)面向程序。即一組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)程序

8、。 1.2.2 文件系統(tǒng)階段（一） v在這一階段（20世紀(jì)50年代后期至60年代中 期），計(jì)算機(jī)不僅用于科學(xué)計(jì)算，還用于信 息管理。隨著數(shù)據(jù)量的增加，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、 檢索和維護(hù)問題成為緊迫的需要，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 和數(shù)據(jù)管理技術(shù)迅速發(fā)展起來。此時(shí)，外部 存儲(chǔ)器已有磁盤、磁鼓等直接存取存儲(chǔ)設(shè)備。 軟件領(lǐng)域出現(xiàn)了高級(jí)語言和操作系統(tǒng)。操作 系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)是專門管理外存的數(shù)據(jù)管 理軟件。數(shù)據(jù)處理的方式有批處理，也有聯(lián) 機(jī)實(shí)時(shí)處理。 1.2.2 文件系統(tǒng)階段（二） v文件系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理有以下特點(diǎn)：文件系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理有以下特點(diǎn)： 數(shù)據(jù)以“文件”形式可長(zhǎng)期保存在外部存儲(chǔ)器的磁盤上。 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)

9、有了區(qū)別，但比較簡(jiǎn)單。 文件組織已多樣化。有索引文件、鏈接文件和直接存取文件 等。 數(shù)據(jù)不再屬于某個(gè)特定的程序，可以重復(fù)使用，即數(shù)據(jù)面向 應(yīng)用。 對(duì)數(shù)據(jù)的操作以記錄為單位。 v隨著數(shù)據(jù)管理規(guī)模的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)量急劇增加，文件系統(tǒng)顯露隨著數(shù)據(jù)管理規(guī)模的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)量急劇增加，文件系統(tǒng)顯露 出三個(gè)缺陷：出三個(gè)缺陷： 數(shù)據(jù)冗余（redundancy） 數(shù)據(jù)不一致（inconsistency） 數(shù)據(jù)聯(lián)系弱（poor data relationship） 1.2.3 數(shù)據(jù)庫階段（一） v數(shù)據(jù)管理技術(shù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫階段的標(biāo)志是數(shù)據(jù)管理技術(shù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫階段的標(biāo)志是20世紀(jì)世紀(jì)60 年代末的三件大事：年代末的三件大事：

10、1968年美國(guó)IBM公司推出層次模型的IMS系統(tǒng) 。 1969年美國(guó)CODASYL組織發(fā)布了DBTG報(bào)告，總 結(jié)了當(dāng)時(shí)各式各樣的數(shù)據(jù)庫，提出網(wǎng)狀模型。 1970年美國(guó)IBM公司的E.F.Codd 連續(xù)發(fā)表論文， 提出關(guān)系模型，奠定了關(guān)系數(shù)據(jù)庫的理論基礎(chǔ)。 1.2.3 數(shù)據(jù)庫階段（二） v數(shù)據(jù)庫階段的數(shù)據(jù)管理具有以下特點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫階段的數(shù)據(jù)管理具有以下特點(diǎn)： 采用數(shù)據(jù)模型表示復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為用戶提供了方便的用戶接口。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供以下四方面的數(shù)據(jù)控制功能： 數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制，數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)，數(shù)據(jù)的 完整性和數(shù)據(jù)安全性。 增加了系統(tǒng)的靈活性 1.2.3 數(shù)據(jù)庫階段

11、（三） v數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 1.2.3 數(shù)據(jù)庫階段（四） v程序和數(shù)據(jù)間的聯(lián)系程序和數(shù)據(jù)間的聯(lián)系 v文件系統(tǒng)階段信息處理的傳統(tǒng)方式文件系統(tǒng)階段信息處理的傳統(tǒng)方式 1.2.3 數(shù)據(jù)庫階段（五） v數(shù)據(jù)庫階段信息處理方式的演變數(shù)據(jù)庫階段信息處理方式的演變 1.2.4 高級(jí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)階段（一） v分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要有下面三個(gè)特點(diǎn)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要有下面三個(gè)特點(diǎn) 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)物理上分布在各個(gè)場(chǎng)地，但邏輯上是 一個(gè)整體。 每個(gè)場(chǎng)地既可以執(zhí)行局部應(yīng)用（訪問本地DB）， 也可以執(zhí)行全局應(yīng)用（訪問異地DB）。 各地的計(jì)算機(jī)由數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)系。本地計(jì)算機(jī) 單獨(dú)不能勝任的處理任務(wù)，可以通過通

12、信網(wǎng)絡(luò)取得 其它DB和計(jì)算機(jī)的支持。 1.2.4 高級(jí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)階段（二） v分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 1.2.4 高級(jí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)階段（三） v對(duì)象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要有以下兩個(gè)特點(diǎn)對(duì)象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要有以下兩個(gè)特點(diǎn) 對(duì)象數(shù)據(jù)模型能完整地描述現(xiàn)實(shí)世界地?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 能表達(dá)數(shù)據(jù)間嵌套、遞歸的聯(lián)系。 具有面向?qū)ο蠹夹g(shù)的封裝性（把數(shù)據(jù)與操作定義 在一起）和繼承性（繼承數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作）的特 點(diǎn)，提高了軟件的可重用性。 v網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 1.3 數(shù)據(jù)描述 在數(shù)據(jù)處理中，數(shù)據(jù)描述將涉及到不同的 范疇。從事物的特性到計(jì)算機(jī)中的具體表示， 實(shí)際上經(jīng)歷了三個(gè)階段概念設(shè)計(jì)中的數(shù) 據(jù)描述、邏輯設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)描述和物理設(shè)計(jì)

13、 中的數(shù)據(jù)描述。本節(jié)先介紹這三個(gè)階段的數(shù) 據(jù)描述，再介紹數(shù)據(jù)之間聯(lián)系如何描述。 1.3.1 概念設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)描述 v實(shí)體（實(shí)體（entity）：）：客觀存在，可以相互區(qū)別的事物 稱為實(shí)體。 v實(shí)體集（實(shí)體集（entity set）：）：性質(zhì)相同的同類實(shí)體的集 合，稱為實(shí)體集。 v屬性（屬性（attribute）：）：實(shí)體有很多特性，每一個(gè)特 性稱為屬性。每一個(gè)屬性有一個(gè)值域，其類型可 以是整數(shù)型、實(shí)數(shù)型、字符串型等。 v實(shí)體標(biāo)識(shí)符（實(shí)體標(biāo)識(shí)符（identifier）：）：能惟一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬 性或?qū)傩约?，稱為實(shí)體標(biāo)識(shí)符。有時(shí)也稱為關(guān)鍵 碼（key），或簡(jiǎn)稱為鍵。 1.3.2 邏輯設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)描述

14、（一） v字段（字段（field）：）：標(biāo)記實(shí)體屬性的命名單位稱為字 段，或數(shù)據(jù)項(xiàng)。它是可以命名的最小信息單位， 所以又稱為數(shù)據(jù)元素或初等項(xiàng)。 v記錄（記錄（record）：）：字段的有序集合稱為記錄。 v文件（文件（file）：）：同一類記錄的集合稱為文件。 v關(guān)鍵碼（關(guān)鍵碼（key）：）：能惟一標(biāo)識(shí)文件中每個(gè)記錄的字 段或字段集，稱為記錄的關(guān)鍵碼（簡(jiǎn)稱為鍵）。 1.3.2 邏輯設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)描述（二） v術(shù)語的對(duì)應(yīng)關(guān)系術(shù)語的對(duì)應(yīng)關(guān)系 概念設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì) 實(shí)體 記錄 屬性 字段（數(shù)據(jù)項(xiàng)） 實(shí)體集 文件 實(shí)體標(biāo)識(shí)符 關(guān)鍵碼 1.3.3 物理設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)描述 v位（位（bit，比特）：，比特）：一個(gè)

15、二進(jìn)制位稱為“位”。一位只能取0 或1兩個(gè)狀態(tài)。 v字節(jié)（字節(jié)（byte）：）：8個(gè)比特稱為一個(gè)字節(jié)，可以存放一個(gè)字符 所對(duì)應(yīng)的ASCII碼。 v字（字（word）：）：若干個(gè)字節(jié)組成一個(gè)字。一個(gè)字所含的二進(jìn) 制位的位數(shù)稱為字長(zhǎng)。 v塊（塊（block）：）：又稱為物理塊或物理記錄。塊是內(nèi)存和外存 交換信息的最小單位，每塊的大小，通常為210214字節(jié)。 v桶（桶（bucket）：）：外存的邏輯單位，一個(gè)桶可以包含一個(gè)物理 塊或多個(gè)在空間上不一定連續(xù)的物理塊。 v卷（卷（volume）：）：一個(gè)輸入輸出設(shè)備所能裝載的全部有用信 息，稱為“卷”。 1.3.4 數(shù)據(jù)聯(lián)系的描述（一） v定義定義1.

16、5 聯(lián)系（聯(lián)系（relationship）是實(shí)體之間的相互關(guān)系。 與一個(gè)聯(lián)系有關(guān)的實(shí)體集個(gè)數(shù)，稱為聯(lián)系的元數(shù)。 v定義定義1.6 二元聯(lián)系有以下三種類型：二元聯(lián)系有以下三種類型： 一對(duì)一聯(lián)系：一對(duì)一聯(lián)系：如果實(shí)體集E1中每個(gè)實(shí)體至多和實(shí)體集 E2中的一個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，反之亦然，那么實(shí)體集E1和 E2的聯(lián)系稱為“一對(duì)一聯(lián)系”，記為“1:1”。 一對(duì)多聯(lián)系：一對(duì)多聯(lián)系：如果實(shí)體集E1中每個(gè)實(shí)體可以與實(shí)體集 E2中任意個(gè)（零個(gè)或多個(gè)）實(shí)體間有聯(lián)系，而E2中每 個(gè)實(shí)體至多和E1中一個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，那么稱E1對(duì)E2的 聯(lián)系是“一對(duì)多聯(lián)系”，記為“1:N”。 多對(duì)多聯(lián)系：多對(duì)多聯(lián)系：如果實(shí)體集E1中每個(gè)實(shí)體可

17、以與實(shí)體集 E2中任意個(gè)（零個(gè)或多個(gè)）實(shí)體有聯(lián)系，反之亦然，那 么稱E1和E2的聯(lián)系是“多對(duì)多聯(lián)系”，記為“M:N”。 1.3.4 數(shù)據(jù)聯(lián)系的描述（一） v例例1.1 實(shí)體集E1 實(shí)體集E2 座位 E1 乘客 E2 實(shí)體集E1 實(shí)體集E2 E1E2 車間工人 實(shí)體集E1 實(shí)體集E2 E1E2 學(xué)生課程 1.3.4 數(shù)據(jù)聯(lián)系的描述（二） v例例1.2 1.4 數(shù)據(jù)模型的定義 v定義定義1.7 數(shù)據(jù)模型的簡(jiǎn)單定義數(shù)據(jù)模型的簡(jiǎn)單定義: 能表示實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián) 系的模型稱為“數(shù)據(jù)模型”。概念數(shù)據(jù)模型和邏輯數(shù)據(jù)模 型。 v定義定義1.8 邏輯數(shù)據(jù)模型應(yīng)包含數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)邏輯數(shù)據(jù)模型應(yīng)包含數(shù)據(jù)

18、結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù) 完整性約束三個(gè)部分：完整性約束三個(gè)部分： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指對(duì)實(shí)體類型和實(shí)體間聯(lián)系的表達(dá)和實(shí)現(xiàn)； 數(shù)據(jù)操作是指對(duì)數(shù)據(jù)庫的檢索和更新（包括插入、刪除和 修改）兩類操作； 數(shù)據(jù)完整性約束給出數(shù)據(jù)及其聯(lián)系應(yīng)具有的制約和依賴規(guī) 則。 1.4.2實(shí)體聯(lián)系模型（一） v定義定義1.9，ER圖有三個(gè)基本成分：圖有三個(gè)基本成分： 矩形框，用于表示實(shí)體類型（考慮問題的對(duì) 象）。 菱形框，用于表示聯(lián)系類型（實(shí)體間聯(lián)系）。 橢圓形框，用于表示實(shí)體類型和聯(lián)系類型的 屬性。 1.4.2實(shí)體聯(lián)系模型（二） v例1.3 首先確定實(shí)體類型。本問題有三個(gè)實(shí)體類型：零 件PART，工程項(xiàng)目PROJECT，零件供應(yīng)

19、商 SUPPLIER。 確定聯(lián)系類型。PROJECT和PART之間是M:N聯(lián) 系，PART和SUPPLIER之間也是M:N聯(lián)系，分別 命名為P_P和P_S. 把實(shí)體類型和聯(lián)系類型組合成ER圖。 確定實(shí)體類型和聯(lián)系類型的屬性。 確定實(shí)體類型的鍵，在ER圖中屬于碼的屬性名下 畫一條橫線。 1.4.2實(shí)體聯(lián)系模型（三） 圖1.14 1.4.2實(shí)體聯(lián)系模型（四） v例1.4 1.4.3 層次模型 v用樹型（層次）結(jié)構(gòu)表示實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型 稱為層次模型（hierarchical model）。 v層次模型的特點(diǎn)是記錄之間的聯(lián)系通過指針來實(shí)現(xiàn)，查詢效 率較高。與文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理方式相比，層

20、次模型是一個(gè) 飛躍，用戶和設(shè)計(jì)者面對(duì)的是邏輯數(shù)據(jù)而不是物理數(shù)據(jù)，用 戶不必花費(fèi)大量的精力考慮數(shù)據(jù)的物理細(xì)節(jié)。邏輯數(shù)據(jù)與物 理數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換由DBMS完成。 v層次模型有兩個(gè)缺點(diǎn)：一是只能表示1:N聯(lián)系，雖然系統(tǒng)有 多種輔助手段實(shí)現(xiàn)M:N聯(lián)系但較復(fù)雜，用戶不易掌握；二是 由于層次順序的嚴(yán)格和復(fù)雜，引起數(shù)據(jù)的查詢和更新操作很 復(fù)雜，因此應(yīng)用程序的編寫也比較復(fù)雜。 1.4.4 網(wǎng)狀模型 v用有向圖結(jié)構(gòu)表示實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)系的 數(shù)據(jù)模型稱為網(wǎng)狀模型（network model）。 v網(wǎng)狀模型的特點(diǎn)是記錄之間聯(lián)系通過指針實(shí) 現(xiàn)，M:N聯(lián)系也容易實(shí)現(xiàn)（一個(gè)M:N聯(lián)系可拆 成兩個(gè)1:N聯(lián)系），查詢效率較高

21、。 v網(wǎng)狀模型的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜和編程復(fù)雜。 1.4.5關(guān)系模型（一） v關(guān)系模型（relational model）的主要特征是 用二維表格表達(dá)實(shí)體集。 v與前兩種模型相比，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易為 初學(xué)者理解。 v關(guān)系模型是由若干個(gè)關(guān)系模式組成的集合。 v關(guān)系模式相當(dāng)于前面提到的記錄類型，它的 實(shí)例稱為關(guān)系，每個(gè)關(guān)系實(shí)際上是一張二維 表格。 1.4.5關(guān)系模型（二） v例1.7 PART模式（P#，PNAME，COLOR，WEIGHT） PROJECT模式（J#，JNAME，DATE） SUPPLIER模式（S#，SNAME，SADDR） P_P模式（J#，P#，TOTAL） P_S模式（P

22、#，S#，QUANTITY） 1.4.5關(guān)系模型（三） 1.4.6 對(duì)象模型（一） v對(duì)象（object）是現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體的模型化， 與實(shí)體概念相仿，但遠(yuǎn)比實(shí)體復(fù)雜。 v將屬性集和方法集相同的所有對(duì)象組合在一 起，構(gòu)成了一個(gè)類（class）。 1.4.6 對(duì)象模型（二） 層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型面向?qū)ο竽Ｐ?創(chuàng)始 1968年IBM公司的 IMS系統(tǒng) 1969年CODASYL的 DBTG報(bào)告(71年通 過) 1970年F.Codd提 出關(guān)系模型 20世紀(jì)80年代 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 復(fù)雜 （樹結(jié)構(gòu)） 復(fù)雜 （有向圖結(jié)構(gòu)） 簡(jiǎn)單 （二維表） 復(fù)雜 （嵌套遞歸） 數(shù)據(jù)聯(lián)系通過指針通過指針 通過表間的公共 屬性

23、 通過對(duì)象標(biāo)識(shí) 查詢語言過程性語言過程性語言非過程性語言面向?qū)ο笳Z言 典型產(chǎn)品IMS IDS/ IMAGE/3000 IDMS TOTAL Oracle Sybase DB2 SQL Server Informix ONTOS DB 盛行期20世紀(jì)70年代70年代至80年代中期80年代至現(xiàn)在90年代至現(xiàn)在 1.5.1 數(shù)據(jù)庫的三級(jí)體系結(jié)構(gòu)（一） 1.5.1 數(shù)據(jù)庫的三級(jí)體系結(jié)構(gòu)（二） v數(shù)據(jù)的三級(jí)抽象術(shù)語 數(shù)據(jù)模型 用數(shù)據(jù)定義語言 描述的稱呼 DBTG報(bào)告 中的稱呼 外部級(jí)外模型外模式子模式 概念級(jí)概念模型概念模式模式 內(nèi)部級(jí)內(nèi)模型內(nèi)模式物理模式 1.5.1 數(shù)據(jù)庫的三級(jí)體系結(jié)構(gòu)（三） 1.5

24、.2 體系結(jié)構(gòu)中的五個(gè)要素 v定義1.10 概念模式（conceptnal schema）是數(shù)據(jù)庫中全部 數(shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu)的描述。 v定義1.11 外模式（external schema）是用戶與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 的接口，是用戶用到的那部分?jǐn)?shù)據(jù)的描述。 v定義1.12 內(nèi)模式（internal schema）是數(shù)據(jù)庫在物理存儲(chǔ) 方面的描述，定義所有內(nèi)部記錄類型、索引和文件的組織方 式，以及數(shù)據(jù)控制方面的細(xì)節(jié)。 v定義1.13 模式內(nèi)模式映象存在于概念級(jí)和內(nèi)部級(jí)之間，用 于定義概念模式和內(nèi)模式之間的對(duì)應(yīng)性。 v定義1.14 外模式模式映象存在于外部級(jí)和概念級(jí)之間，用 于定義外模式和概念模式之間的對(duì)應(yīng)

25、性。 1.5.3 兩級(jí)數(shù)據(jù)獨(dú)立性 v定義1.15 數(shù)據(jù)獨(dú)立性（data independence） 是指應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間相互 獨(dú)立，不受影響。 v數(shù)據(jù)獨(dú)立性分成物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性和邏輯數(shù)據(jù) 獨(dú)立性兩個(gè)級(jí)別。 1.5.4 用戶與用戶界面 v定義1.16 用戶是指使用數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序或 聯(lián)機(jī)終端用戶。 v定義1.17 用戶界面是用戶和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間 的一條分界線，在界限下面，用戶是不可知 的。用戶界面定在外部級(jí)上，用戶對(duì)于外模 式是可知的。 1.6.1 DBMS的工作模式（一） 接受應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)請(qǐng)求和處理請(qǐng)求 將用戶的數(shù)據(jù)請(qǐng)求（高級(jí)指令）轉(zhuǎn)換成復(fù)雜的機(jī)器代碼（低層指令） 實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的

26、操作 從對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作中接受查詢結(jié)果 對(duì)查詢結(jié)果進(jìn)行處理（格式轉(zhuǎn)換） 將處理結(jié)果返回給用戶 1.6.1 DBMS的工作模式（二） 用戶訪問數(shù)據(jù)的過程 1.6.2 DBMS的主要功能 數(shù)據(jù)庫的定義功能 數(shù)據(jù)庫的操縱功能 數(shù)據(jù)庫的保護(hù)功能 數(shù)據(jù)庫的維護(hù)功能 數(shù)據(jù)字典 1.6.3 DBMS的模塊組成 v查詢處理器有四個(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。 v存儲(chǔ)管理器有四個(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。 1.7.1 DBS的組成（一） vDBS是采用了數(shù)據(jù)庫技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。DBS是一 個(gè)實(shí)際可運(yùn)行的，按照數(shù)據(jù)

27、庫方法存儲(chǔ)、維護(hù)和向 應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持的系統(tǒng)，它是數(shù)據(jù)庫、硬件、 軟件和數(shù)據(jù)庫管理員的集合體。 vDB是與一個(gè)企業(yè)組織各項(xiàng)應(yīng)用有關(guān)的全部數(shù)據(jù)的集 合。 v定義1.18 DBA是控制數(shù)據(jù)整體結(jié)構(gòu)的一組人員， 負(fù)責(zé)DBS的正常運(yùn)行，承擔(dān)創(chuàng)建、監(jiān)控和維護(hù)數(shù)據(jù) 庫結(jié)構(gòu)的責(zé)任。 1.7.1 DBS的組成（二） vDBA的主要職責(zé)有以下六點(diǎn)： 定義模式 定義內(nèi)模式 與用戶的聯(lián)絡(luò)。包括定義外模式、應(yīng)用程序的設(shè) 計(jì)、提供技術(shù)培訓(xùn)等專業(yè)服務(wù)。 定義安全性規(guī)則，對(duì)用戶訪問數(shù)據(jù)庫的授權(quán)。 定義完整性規(guī)則，監(jiān)督數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行。 數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲(chǔ)與恢復(fù)工作。 1.7.2 DBS的全局結(jié)構(gòu)（一） 1.7.2 DBS的全局結(jié)構(gòu)（二） v數(shù)據(jù)庫用戶 vDBMS的查詢處理器 vDBMS的存儲(chǔ)管理器 v磁盤存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1.7.3 DBS結(jié)構(gòu)的分類 v集中