第2章數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)

1、第第2 2章章 數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ) 內(nèi)容提要內(nèi)容提要u數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展u數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)幾個重要的概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)幾個重要的概念u數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是三級模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是三級模式結(jié)構(gòu)u概念模型概念模型u數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型本章知識點本章知識點掌握數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的三個階段掌握數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的三個階段熟悉數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)熟悉數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概念掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概念掌握掌握概念概念模型的基本概念和方法模型的基本概念和方法掌握掌握數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)模型的基本概念和方法模型的基本概念和方法2.12.1 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展 隨著計算機(jī)硬件和軟件

2、的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫技術(shù)也不隨著計算機(jī)硬件和軟件的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫技術(shù)也不斷地發(fā)展。數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了以下三個階段：斷地發(fā)展。數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了以下三個階段：手工管理數(shù)據(jù)階段、文件系統(tǒng)階段和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)手工管理數(shù)據(jù)階段、文件系統(tǒng)階段和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)階段。階段。 2.1.1 2.1.1 手工管理數(shù)據(jù)階段手工管理數(shù)據(jù)階段 這一階段（這一階段（20世紀(jì)世紀(jì)50年代中期前），計算機(jī)主要用于科學(xué)年代中期前），計算機(jī)主要用于科學(xué)計算。由于計算機(jī)技術(shù)還很落后，外部存儲器只有磁帶、卡計算。由于計算機(jī)技術(shù)還很落后，外部存儲器只有磁帶、卡片和紙帶等，還沒有磁盤等可以直接存取的存儲設(shè)備。軟件片和紙帶等，還沒有磁

3、盤等可以直接存取的存儲設(shè)備。軟件只有匯編語言，還沒有必要的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理方面的只有匯編語言，還沒有必要的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理方面的軟件。數(shù)據(jù)處理方式是批處理。這個階段的數(shù)據(jù)管理有如下軟件。數(shù)據(jù)處理方式是批處理。這個階段的數(shù)據(jù)管理有如下幾個特點：幾個特點： 1、數(shù)據(jù)缺乏獨立性、數(shù)據(jù)缺乏獨立性 2、數(shù)據(jù)不能共享、數(shù)據(jù)不能共享 3、數(shù)據(jù)不能保存、數(shù)據(jù)不能保存2.1.2 2.1.2 文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的特點及缺陷文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的特點及缺陷 20世紀(jì)世紀(jì)50年代后期至年代后期至60年代中期，計算機(jī)不僅年代中期，計算機(jī)不僅用于科學(xué)計算，并開始應(yīng)用在信息管理方面。用于科學(xué)計算，并開始應(yīng)用在信息管理方面

4、。 隨著數(shù)據(jù)量的增加，數(shù)據(jù)的存儲、檢索和維護(hù)等隨著數(shù)據(jù)量的增加，數(shù)據(jù)的存儲、檢索和維護(hù)等問題需要更有效的解決辦法，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)管理技問題需要更有效的解決辦法，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，已有磁盤、磁鼓等直接存取術(shù)迅速發(fā)展起來。此時，已有磁盤、磁鼓等直接存取的外部存儲設(shè)備。軟件領(lǐng)域出現(xiàn)了操作系統(tǒng)和高級軟的外部存儲設(shè)備。軟件領(lǐng)域出現(xiàn)了操作系統(tǒng)和高級軟件。操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)是專門管理外存的數(shù)據(jù)管件。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，文件是操作系統(tǒng)管理的重要資源之一。數(shù)據(jù)理軟件，文件是操作系統(tǒng)管理的重要資源之一。數(shù)據(jù)處理方式有批處理，也有聯(lián)機(jī)實時處理。處理方式有批處理

5、，也有聯(lián)機(jī)實時處理。一、文件系統(tǒng)管理階段數(shù)據(jù)的管理特點一、文件系統(tǒng)管理階段數(shù)據(jù)的管理特點 文件系統(tǒng)管理階段數(shù)據(jù)的管理主要有以下文件系統(tǒng)管理階段數(shù)據(jù)的管理主要有以下4 4個特點：個特點： 1 1、數(shù)據(jù)管理由文件管理系統(tǒng)完成、數(shù)據(jù)管理由文件管理系統(tǒng)完成 2 2、數(shù)據(jù)可長期保存、數(shù)據(jù)可長期保存 3 3、文件形式多樣化、文件形式多樣化 4 4、數(shù)據(jù)存儲以記錄為單位、數(shù)據(jù)存儲以記錄為單位二、文件管理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理上的缺點二、文件管理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理上的缺點 1 1、數(shù)據(jù)獨立性差、數(shù)據(jù)獨立性差 2 2、數(shù)據(jù)冗余度大、數(shù)據(jù)不一致性、數(shù)據(jù)冗余度大、數(shù)據(jù)不一致性 6060年代后期，計算機(jī)應(yīng)用于管理的規(guī)模更加龐大年

6、代后期，計算機(jī)應(yīng)用于管理的規(guī)模更加龐大, ,應(yīng)用也越來越廣泛，數(shù)據(jù)量越來越大，數(shù)據(jù)共享的要應(yīng)用也越來越廣泛，數(shù)據(jù)量越來越大，數(shù)據(jù)共享的要求也越來越強；出現(xiàn)了內(nèi)存大、運行速度快的主機(jī)和求也越來越強；出現(xiàn)了內(nèi)存大、運行速度快的主機(jī)和大容量的硬盤；計算機(jī)的硬件價格在下降，軟件價格大容量的硬盤；計算機(jī)的硬件價格在下降，軟件價格在上升，編寫和維護(hù)計算機(jī)軟件所需的成本也相對增在上升，編寫和維護(hù)計算機(jī)軟件所需的成本也相對增加。因此，文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理方法已經(jīng)無法適應(yīng)新加。因此，文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理方法已經(jīng)無法適應(yīng)新形勢的情況，由此引入了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫系形勢的情況，由此引入了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)克

7、服了文件系統(tǒng)的缺陷，提供了對數(shù)據(jù)更高級、更統(tǒng)克服了文件系統(tǒng)的缺陷，提供了對數(shù)據(jù)更高級、更有效的管理。有效的管理。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理具有以下特點： 1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化 2、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)共享 3、減少了數(shù)據(jù)冗余、減少了數(shù)據(jù)冗余 4、有較高的數(shù)據(jù)獨立性、有較高的數(shù)據(jù)獨立性 5、用戶接口、用戶接口 6、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)控制功能、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)控制功能2.1.4 2.1.4 數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展歷程和研究方向數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展歷程和研究方向 1、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展歷程、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展歷程 數(shù)據(jù)庫技術(shù)最初產(chǎn)生于數(shù)據(jù)庫技術(shù)最初產(chǎn)生于2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代中期年代中期. . 隨著計算

8、機(jī)管理數(shù)隨著計算機(jī)管理數(shù)據(jù)的規(guī)模越來越大應(yīng)用越來越廣泛，數(shù)據(jù)庫技術(shù)也在不斷地發(fā)展據(jù)的規(guī)模越來越大應(yīng)用越來越廣泛，數(shù)據(jù)庫技術(shù)也在不斷地發(fā)展和提高和提高, ,先后經(jīng)歷了三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)先后經(jīng)歷了三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)( (層次結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、關(guān)系層次結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、關(guān)系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型) )。 2、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展趨勢、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展趨勢 由于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，數(shù)據(jù)庫技術(shù)不僅應(yīng)用在數(shù)據(jù)由于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，數(shù)據(jù)庫技術(shù)不僅應(yīng)用在數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)中的管理系統(tǒng)中,而且已經(jīng)開始應(yīng)用到工程項目設(shè)計、多媒體數(shù)據(jù)處而且已經(jīng)開始應(yīng)用到工程項目設(shè)計、多媒體數(shù)據(jù)處理、工業(yè)自動化控制和計算機(jī)輔助設(shè)計等新的

9、應(yīng)用領(lǐng)域中（詳情理、工業(yè)自動化控制和計算機(jī)輔助設(shè)計等新的應(yīng)用領(lǐng)域中（詳情見見16章新型數(shù)據(jù)庫技術(shù)及發(fā)展）章新型數(shù)據(jù)庫技術(shù)及發(fā)展）2.1.12.1.1數(shù)據(jù)庫的基本概念數(shù)據(jù)庫的基本概念 1 1、數(shù)據(jù)（、數(shù)據(jù)（DataData） 2 2、數(shù)據(jù)庫（、數(shù)據(jù)庫（Data BaseData Base，簡稱，簡稱DBDB）2.2.2 2.2.2 數(shù)據(jù)庫管理及應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理及應(yīng)用系統(tǒng) 1、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Data Base Manage system，簡稱，簡稱DBMS） 2、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng) 2.2.3 2.2.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Data B

10、ase system,簡稱簡稱DBS）,它是指引入它是指引入數(shù)據(jù)庫技術(shù)后的計算機(jī)系統(tǒng)。由數(shù)據(jù)庫技術(shù)后的計算機(jī)系統(tǒng)。由4部分組成：部分組成： 硬件硬件(計算機(jī)、網(wǎng)計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、存儲設(shè)備等絡(luò)、存儲設(shè)備等)、軟件、軟件(數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、支持軟件平臺如：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、支持軟件平臺如：操作系統(tǒng)、開發(fā)工具：實用程序、應(yīng)用開發(fā)程序、設(shè)計輔助、操作系統(tǒng)、開發(fā)工具：實用程序、應(yīng)用開發(fā)程序、設(shè)計輔助、報表書寫器和事務(wù)管理器與事務(wù)監(jiān)控器等報表書寫器和事務(wù)管理器與事務(wù)監(jiān)控器等)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶。理員和用戶。 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫硬件數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)各部分之間關(guān)系 從數(shù)據(jù)庫管

11、理系統(tǒng)的角度看，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常采用三從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的角度看，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常采用三級模式結(jié)構(gòu)級模式結(jié)構(gòu),它們是模式（概念模式或邏輯模式）、外它們是模式（概念模式或邏輯模式）、外模式（子模式或用戶模式）、內(nèi)模式（存儲模式或物理模式（子模式或用戶模式）、內(nèi)模式（存儲模式或物理模式）。模式）。2.2.4 2.2.4 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)應(yīng)應(yīng)用用A應(yīng)應(yīng)用用B應(yīng)應(yīng)用用C應(yīng)應(yīng)用用D應(yīng)應(yīng)用用E外模式外模式1外模式外模式2外模式外模式3模模 式式內(nèi)模式內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫外模式外模式模式映象模式映象模式模式內(nèi)模式映像內(nèi)模式映像數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式1. 三級模式結(jié)構(gòu)

12、三級模式結(jié)構(gòu)（1）模式模式（Schema）：是介于內(nèi)外模式之間的層次，與結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型）：是介于內(nèi)外模式之間的層次，與結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型對應(yīng)。是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中對應(yīng)。是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和特征全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和特征的描述。它是一種抽的描述。它是一種抽象的描述，象的描述，不涉及具體的硬件平臺和軟件環(huán)境不涉及具體的硬件平臺和軟件環(huán)境，主要，主要描述數(shù)據(jù)的描述數(shù)據(jù)的概念記錄類型及它們之間的關(guān)系概念記錄類型及它們之間的關(guān)系，含一些數(shù)據(jù)間的語義約束，安，含一些數(shù)據(jù)間的語義約束，安全性、完整性要求，概念模式是全性、完整性要求，概念模式是唯一唯一的。的。 （2）外模式外模式（External Schema）：它是用戶

13、所看到的數(shù)據(jù)視圖，最接）：它是用戶所看到的數(shù)據(jù)視圖，最接近用戶。它是與某一具體應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征描述近用戶。它是與某一具體應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征描述,僅給出每個用戶僅給出每個用戶局部描述局部描述，為用戶所見到的概念模式的一部分。，為用戶所見到的概念模式的一部分。它是通過概念模式推導(dǎo)而出，可看作概念模式的一個子集。由于它是通過概念模式推導(dǎo)而出，可看作概念模式的一個子集。由于不同用戶要求不同，看待數(shù)據(jù)的方式、對數(shù)據(jù)保密要求、所使用不同用戶要求不同，看待數(shù)據(jù)的方式、對數(shù)據(jù)保密要求、所使用的編程語言等不同的編程語言等不同,從而產(chǎn)生不同的外模式。從而產(chǎn)生不同的外模式。外模式不唯一外模

14、式不唯一。（3）內(nèi)模式內(nèi)模式（Internal Schema）:是數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲方式物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述，的描述，即數(shù)據(jù)庫的即數(shù)據(jù)庫的“內(nèi)部視圖內(nèi)部視圖”，由內(nèi)部記錄型中各個類型的值組成。，由內(nèi)部記錄型中各個類型的值組成。它定義了數(shù)據(jù)庫中各種存儲記錄、存儲記錄的物理表示、存儲結(jié)它定義了數(shù)據(jù)庫中各種存儲記錄、存儲記錄的物理表示、存儲結(jié)構(gòu)與物理存取方法，如數(shù)據(jù)存儲的文件結(jié)構(gòu)、索引、集簇等存儲構(gòu)與物理存取方法，如數(shù)據(jù)存儲的文件結(jié)構(gòu)、索引、集簇等存儲方式和路徑等，一個數(shù)據(jù)庫方式和路徑等，一個數(shù)據(jù)庫只有一個內(nèi)模式只有一個內(nèi)模式。它的物理性質(zhì)主要。它的物理性質(zhì)主要表現(xiàn)在操作系統(tǒng)級和文件級上表

15、現(xiàn)在操作系統(tǒng)級和文件級上,本身并不深入到設(shè)備級上本身并不深入到設(shè)備級上(如磁盤機(jī)如磁盤機(jī)磁盤操作磁盤操作).2. 三種模式間的映射三種模式間的映射 在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中，內(nèi)模式處于最底層，它最接近于反映數(shù)據(jù)在計在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中，內(nèi)模式處于最底層，它最接近于反映數(shù)據(jù)在計算機(jī)中的實際存儲形式。概念模式處于中層算機(jī)中的實際存儲形式。概念模式處于中層,它反映了設(shè)計者的數(shù)據(jù)全局邏輯要它反映了設(shè)計者的數(shù)據(jù)全局邏輯要求求 。外模式處于最外層。外模式處于最外層,它反映了用戶對數(shù)據(jù)的實際要求。它反映了用戶對數(shù)據(jù)的實際要求。 三種模式說明了作為數(shù)據(jù)庫主體的數(shù)據(jù)三種模式說明了作為數(shù)據(jù)庫主體的數(shù)據(jù)必須按照必須

16、按照這些模式所描述的這些模式所描述的框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)行組織組織。為了能夠?qū)崿F(xiàn)三個模式的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在這三級模。為了能夠?qū)崿F(xiàn)三個模式的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在這三級模式之間提供了兩層映像，即三級模式之間的式之間提供了兩層映像，即三級模式之間的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換聯(lián)系和轉(zhuǎn)換是通過二級映射來實現(xiàn)是通過二級映射來實現(xiàn)的。的。（1）外模式模式映像外模式模式映像：對應(yīng)同一個模式可以有任意多個外模式：對應(yīng)同一個模式可以有任意多個外模式 。每一個外。每一個外模式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都有一個外模式模式映像，它定義了兩者之間的模式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都有一個外模式模式映像，它定義了兩者之間的對應(yīng)對應(yīng)關(guān)系。關(guān)系。當(dāng)模式當(dāng)

17、模式改變改變時數(shù)據(jù)庫管理員對各個外模式模式映像時數(shù)據(jù)庫管理員對各個外模式模式映像做相應(yīng)改變做相應(yīng)改變，可以使外模，可以使外模式保持不變。應(yīng)用程序是依據(jù)外模式編寫的，應(yīng)用程序就可不修改從而保證了式保持不變。應(yīng)用程序是依據(jù)外模式編寫的，應(yīng)用程序就可不修改從而保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨立性。數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨立性。（2 2）模式內(nèi)模式映像：模式內(nèi)模式映像：它定義了數(shù)據(jù)庫的全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)之間的對它定義了數(shù)據(jù)庫的全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)改變時，由數(shù)據(jù)庫管理員對模式內(nèi)模式映像做應(yīng)關(guān)系。當(dāng)數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)改變時，由數(shù)據(jù)庫管理員對模式內(nèi)模式映像做相應(yīng)改變可以使模式保持不變

18、，應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的物理相應(yīng)改變可以使模式保持不變，應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨立性。獨立性。 在三級模式結(jié)構(gòu)中，在三級模式結(jié)構(gòu)中，模式是數(shù)據(jù)庫的中心與關(guān)鍵模式是數(shù)據(jù)庫的中心與關(guān)鍵，它獨立于數(shù)據(jù)庫的其他層，它獨立于數(shù)據(jù)庫的其他層次，因此，涉及數(shù)據(jù)庫模式結(jié)構(gòu)時應(yīng)首先確定數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)。次，因此，涉及數(shù)據(jù)庫模式結(jié)構(gòu)時應(yīng)首先確定數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)。 數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫技術(shù)的核心，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理之?dāng)?shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫技術(shù)的核心，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理之前前,必須要先建立數(shù)據(jù)模型必須要先建立數(shù)據(jù)模型,根據(jù)根據(jù)應(yīng)用目的應(yīng)用目的不同不同,模型分模型分為概念模型和數(shù)據(jù)模型為概念模型和數(shù)據(jù)模型

19、。2.3.12.3.1概念模型的基本概念概念模型的基本概念 概念模型是按概念模型是按用戶的觀點用戶的觀點對數(shù)據(jù)和信息建模，它只對數(shù)據(jù)和信息建模，它只是描述信息的是描述信息的特性特性，而不涉及信息在計算機(jī)中的，而不涉及信息在計算機(jī)中的表示表示形式形式，它是現(xiàn)實世界到計算機(jī)世界的，它是現(xiàn)實世界到計算機(jī)世界的第一層抽象第一層抽象。1、概念模型的基本概念、概念模型的基本概念 （1）實體（實體（Entity） （2）屬性（）屬性（Attribute） （3）碼（）碼（Key） （4）域（）域（Domain） （5）實體型（）實體型（Entity Type） （6）實體集（）實體集（Entity Set）

20、 （7）實體間的聯(lián)系）實體間的聯(lián)系2、實體間的聯(lián)系類型、實體間的聯(lián)系類型 實體之間存在的聯(lián)系可歸納成三種類型。實體之間存在的聯(lián)系可歸納成三種類型。 （1）一對一聯(lián)系（）一對一聯(lián)系（1：1） 例如，兩個實體集，國家和總統(tǒng)，顯然，一個國家例如，兩個實體集，國家和總統(tǒng)，顯然，一個國家只有一個總統(tǒng)，而一個總統(tǒng)只能在一個國家任職，則只有一個總統(tǒng)，而一個總統(tǒng)只能在一個國家任職，則國家和總統(tǒng)之間具有一對一聯(lián)系。國家和總統(tǒng)之間具有一對一聯(lián)系。 （2）一對多聯(lián)系（）一對多聯(lián)系（1：n） 例如兩個實體集，系和教師，一個系可以有若干名例如兩個實體集，系和教師，一個系可以有若干名教師，一個教師只能屬于一個系，則系和教

21、師之間具教師，一個教師只能屬于一個系，則系和教師之間具有一對多聯(lián)系。有一對多聯(lián)系。 概念模型中最常用的就是實體聯(lián)系方法（簡稱概念模型中最常用的就是實體聯(lián)系方法（簡稱E-R方法）方法）,它與傳統(tǒng)的它與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型有所不同。數(shù)據(jù)模型有所不同。E-R方法模型是方法模型是面向現(xiàn)實世界面向現(xiàn)實世界,而而不是面向?qū)崿F(xiàn)方法不是面向?qū)崿F(xiàn)方法的，它主要是用于描述現(xiàn)實信息世界中數(shù)據(jù)的的，它主要是用于描述現(xiàn)實信息世界中數(shù)據(jù)的靜態(tài)特性靜態(tài)特性。而。而不涉及數(shù)據(jù)不涉及數(shù)據(jù)的處理過程的處理過程。由于它簡單易學(xué)，因而在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用的設(shè)計中，得到。由于它簡單易學(xué)，因而在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用的設(shè)計中，得到了廣泛應(yīng)用。了廣泛應(yīng)用。

22、 1. E-R的分析方法的分析方法(見見P27頁頁) 2. E-R圖的表示方法圖的表示方法(見見P28頁頁) （3）多對多聯(lián)系（多對多聯(lián)系（m:n） 例如兩個實體集，教師和課程，一個教師可以教若干門課，一門課又例如兩個實體集，教師和課程，一個教師可以教若干門課，一門課又可以由若干個教師講，則教師和課程之間具有多對多聯(lián)系。可以由若干個教師講，則教師和課程之間具有多對多聯(lián)系。 數(shù)據(jù)模型是對客觀事物及其聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型是對客觀事物及其聯(lián)系的數(shù)據(jù)描述數(shù)據(jù)描述,是對數(shù)據(jù)是對數(shù)據(jù)庫中庫中數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的描述數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的描述，是現(xiàn)實世界，是現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的抽象數(shù)據(jù)特征的抽象.2.4.1 2.4.1 數(shù)據(jù)模型

23、概述數(shù)據(jù)模型概述 數(shù)據(jù)模型有層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型。數(shù)據(jù)模型有層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型。 數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作和和完整性約束完整性約束三三部分組成，稱之為數(shù)據(jù)模型的部分組成，稱之為數(shù)據(jù)模型的三要素三要素。(見見P29) 層次模型和網(wǎng)狀模型統(tǒng)稱為非關(guān)系模型，非關(guān)系模型數(shù)據(jù)層次模型和網(wǎng)狀模型統(tǒng)稱為非關(guān)系模型，非關(guān)系模型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在庫系統(tǒng)在20世紀(jì)世紀(jì)70年代至年代至80年代初非常流行，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)年代初非常流行，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)產(chǎn)品中占據(jù)主導(dǎo)地位，而現(xiàn)在已經(jīng)被關(guān)系模型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)取產(chǎn)品中占據(jù)主導(dǎo)地位，而現(xiàn)在已經(jīng)被關(guān)系模型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)取代。關(guān)系模型是目前使

24、用代。關(guān)系模型是目前使用最廣泛最廣泛的數(shù)據(jù)模型，占據(jù)了統(tǒng)治地的數(shù)據(jù)模型，占據(jù)了統(tǒng)治地位。所以，后續(xù)課程中我們主要介紹關(guān)系模型。位。所以，后續(xù)課程中我們主要介紹關(guān)系模型。一、層次模型：一、層次模型： 用層次結(jié)構(gòu)表示實體及實體間聯(lián)系的模型稱為層次模型用層次結(jié)構(gòu)表示實體及實體間聯(lián)系的模型稱為層次模型,它它 是數(shù)據(jù)庫中最早使用的數(shù)據(jù)模型，它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一棵倒置是數(shù)據(jù)庫中最早使用的數(shù)據(jù)模型，它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一棵倒置 有向樹有向樹，樹的每個結(jié)點代表一個實體集，結(jié)點間的連線表示，樹的每個結(jié)點代表一個實體集，結(jié)點間的連線表示實體間的聯(lián)系。實體間的聯(lián)系。 層次數(shù)據(jù)模型的特點是：層次數(shù)據(jù)模型的特點是：（1）有且僅有

25、一個結(jié)點）有且僅有一個結(jié)點無父結(jié)點無父結(jié)點，這個結(jié)點稱為，這個結(jié)點稱為根結(jié)點根結(jié)點；（2）其它結(jié)點有且僅有一個父結(jié)點。）其它結(jié)點有且僅有一個父結(jié)點。 在層次模型中，同一父結(jié)點的子女結(jié)點稱為在層次模型中，同一父結(jié)點的子女結(jié)點稱為“兄弟結(jié)點兄弟結(jié)點”，沒有子女的結(jié)點稱為沒有子女的結(jié)點稱為“葉結(jié)點葉結(jié)點”。院系教研室教師班級 學(xué)生課程層次模型二、網(wǎng)狀模型：二、網(wǎng)狀模型： 用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示實體及實體間聯(lián)系的模型稱為網(wǎng)狀模型。用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示實體及實體間聯(lián)系的模型稱為網(wǎng)狀模型。如圖用網(wǎng)狀模型表示學(xué)校院系的組織結(jié)構(gòu)圖。如圖用網(wǎng)狀模型表示學(xué)校院系的組織結(jié)構(gòu)圖。網(wǎng)狀模型的特點是：網(wǎng)狀模型的特點是：（1）允許有）允

26、許有一個以上一個以上的結(jié)點的結(jié)點無父結(jié)點無父結(jié)點。（2）允許）允許一個結(jié)點一個結(jié)點可以有可以有多個父結(jié)點多個父結(jié)點。網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型院系教研室班級教師學(xué)生授課選課課程 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點：網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點：（1）能夠更為直接地描述現(xiàn)實世界，如一個結(jié)點可以有能夠更為直接地描述現(xiàn)實世界，如一個結(jié)點可以有多個雙親。多個雙親。（2）具有良好的性能，存取效率較高。）具有良好的性能，存取效率較高。 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的缺點：網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的缺點：（1）結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)庫的）結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，不利于最終用戶的掌握。結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，不利于最終用戶的掌握。（2）其）其DDL(數(shù)據(jù)定義語言數(shù)據(jù)定義語言),DML(數(shù)據(jù)操作語言數(shù)據(jù)操作語言)語言復(fù)語言復(fù)雜，用戶不易使用雜，用戶不易使用（3）由于記錄之間的聯(lián)系是通過存取路徑實現(xiàn)的，應(yīng)用）由于記錄之間的聯(lián)系是通過存取路徑實現(xiàn)的，應(yīng)用程序在訪問數(shù)據(jù)時必須程序在訪問數(shù)據(jù)時必須選擇適當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)拇嫒÷窂剑虼?，用戶的存取路徑，因此，用戶必須了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，加重了編寫應(yīng)用程序的負(fù)擔(dān)。必須了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，加重了編寫應(yīng)用程序的負(fù)擔(dān)。三、關(guān)系模型三、關(guān)系模型 用用二維表結(jié)構(gòu)二維表結(jié)