01-01 RDBMS 概念 (58 頁)

1、RDBMS關系數(shù)據(jù)庫概念( Oracle )趙元杰2012.11 2/582022-3-22課程內容v關系數(shù)據(jù)庫歷史v關系數(shù)據(jù)庫關鍵概念v關系數(shù)據(jù)庫術語vSQL 基礎概要v參考資源3/582022-3-22關系數(shù)據(jù)庫歷史v 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展可劃分為三代v第一代：層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和網狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：主要支持層次和網狀數(shù)據(jù)模型v第二代：關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：u支持關系數(shù)據(jù)模型，該模型有嚴格的理論基礎u概念簡單、清晰，易于用戶理解和使用v第三代：新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)面向對象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：u基于擴展的關系數(shù)據(jù)模型或面向對象數(shù)據(jù)模型的尚未完全成熟的一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)v 第三代特點：v支持包括數(shù)據(jù)、對象和知識的管理v在保持和

2、繼承第二代技術的基礎上引進新技術(如OO)v對其他系統(tǒng)開放，具有良好的可移植性、可連結性、可擴充性、互操作性。4/582022-3-22RDBMS 有關概念v現(xiàn)在還存在的RDBMSvOraclevMicrosoft SQL ServervIBM DB2vInformixvSybasev快不行的RDBMSvIngresvUnifyvPC DBMSvDBASEvPARADOXvPC DBMS 也稱桌面數(shù)據(jù)庫v與RDBMS差別大v不支持多用戶v不支持事務的提交與回滾v維護差, 5/582022-3-22Big Dogs in the YardvIBMs DB2vOracles 9ivMSs SQL

3、ServervSybases ASE(SAP)vInformix (IBM)vSUNs Mysql(開源-甲骨文)vPostgreSQL (開源)v實際上，到2008年，只剩下前面3只大狗了6/582022-3-22現(xiàn)在市場流行的RDBMSv目前流行的RDBMSvOraclevMS SQL ServervIBM DB2vInformixvSybase7/582022-3-22TableRow = objectColumn = propertyTable = Object ClassObject Classes withGeometry called Feature Classes8/58202

4、2-3-22Relational DBMSv Most popular type of DBMSvOver 95% of data in DBMS is in RDBMSv Commercial systemsvIBM DB2vInformixvMicrosoft AccessvMicrosoft SQL ServervOraclevSybase9/582022-3-22RDBMS 有關概念v Dr. E. F. Codd proposed the relational model for database systems in 1970(Codd在70年就提出了關系模型）.v It is t

5、he basis for the relational database management system (RDBMS)（關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是基礎）.v The relational model contains the following components（關系模型包括下面部件）:vCollection of objects or relations（對象或關系的搜集）vSet of operations to act on the relations（對實際關系操作的集合）vData integrity for accuracy and consistency（對精確性數(shù)據(jù)完整性和

6、一致性）10/582022-3-22DBMS專家vE.F. “Ted” Codd (1923-2003)v1970: A Relational Model of Data for Large Shared Data Banksv1994: Coined the term OLAP - “OnLine Analytical Processing”vPublished the “12 rules of OLAP”11/582022-3-22DBMS專家v三位三位Turing獎獲得者獎獲得者v 數(shù)據(jù)庫技術自20世紀60年代產生到今天，已經經歷了3代演變，造就了C.W.Bachman、E.F.Codd

7、和James Gray三位圖靈獎獲得者，帶動了一個巨大的軟件產業(yè)。v 數(shù)據(jù)庫技術一直是最活躍、發(fā)展速度最快、應用最廣的IT技術之一。 12/582022-3-22課程內容v關系數(shù)據(jù)庫歷史v關系數(shù)據(jù)庫關鍵概念v關系數(shù)據(jù)庫術語vSQL 基礎概要v參考資源13/582022-3-22RDBMS 概念-數(shù)據(jù)庫v數(shù)據(jù)庫應具備的特征數(shù)據(jù)庫應具備的特征/定義：定義：v1.數(shù)據(jù)庫是相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)的集合數(shù)據(jù)庫是相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)的集合v2.用綜合的方法組織數(shù)據(jù)用綜合的方法組織數(shù)據(jù)-索引、聚簇索引、聚簇Clusterv3.具有較小的數(shù)據(jù)冗余，可供多個用戶共享具有較小的數(shù)據(jù)冗余，可供多個用戶共享v4.具有較高的數(shù)據(jù)獨立

8、性：具有較高的數(shù)據(jù)獨立性：u數(shù)據(jù)庫技術之前，數(shù)據(jù)文件的組織方式和應用程序是密切相關數(shù)據(jù)庫技術之前，數(shù)據(jù)文件的組織方式和應用程序是密切相關的。數(shù)據(jù)結構改變，相應的應用程序也必須隨之修改的。數(shù)據(jù)結構改變，相應的應用程序也必須隨之修改v5.具有安全控制機制，能夠保證數(shù)據(jù)的安全、可靠具有安全控制機制，能夠保證數(shù)據(jù)的安全、可靠v6.允許并發(fā)地使用數(shù)據(jù)庫，能有效、及時地處理數(shù)據(jù)，允許并發(fā)地使用數(shù)據(jù)庫，能有效、及時地處理數(shù)據(jù)，并能保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性并能保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性:v7.具有較高的數(shù)據(jù)獨立性：具有較高的數(shù)據(jù)獨立性：u一致性：數(shù)據(jù)是共享一致性：數(shù)據(jù)是共享(多個用戶同時使用相同的數(shù)據(jù)多個用戶同

9、時使用相同的數(shù)據(jù)),保證各個保證各個用戶之間對數(shù)據(jù)的操作不發(fā)生矛盾和沖突用戶之間對數(shù)據(jù)的操作不發(fā)生矛盾和沖突u完整性：保證數(shù)據(jù)正確的特性完整性：保證數(shù)據(jù)正確的特性-數(shù)據(jù)完整性數(shù)據(jù)完整性(建立約束來保證建立約束來保證)14/582022-3-22RDBMS 概念-數(shù)據(jù)庫v數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫 定義功能有：定義功能有：v1.數(shù)據(jù)庫定義功能數(shù)據(jù)庫定義功能(DDL)：u定義數(shù)據(jù)庫結構和存儲結構；定義數(shù)據(jù)庫結構和存儲結構；u定義數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；定義數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；u定義數(shù)據(jù)完整性約束條件和保證完整性的觸發(fā)機制等定義數(shù)據(jù)完整性約束條件和保證完整性的觸發(fā)機制等v2.數(shù)據(jù)庫操縱功能數(shù)據(jù)庫操縱功能(DM

10、L)：u完成對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的操作：插入、刪除、修改；完成對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的操作：插入、刪除、修改；u重新組織數(shù)據(jù)庫的存儲結構；重新組織數(shù)據(jù)庫的存儲結構；u完成對數(shù)據(jù)庫的備份完成對數(shù)據(jù)庫的備份/恢復等恢復等.v3.數(shù)據(jù)庫查詢功能數(shù)據(jù)庫查詢功能(SELECT)v4.數(shù)據(jù)庫控制功能數(shù)據(jù)庫控制功能(GRANT,REVOKE)v5.數(shù)據(jù)庫通信功能數(shù)據(jù)庫通信功能(SQL Net)15/582022-3-22RDBMS 概念-數(shù)據(jù)模型v數(shù)據(jù)模型：數(shù)據(jù)模型：v數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型(Data Model)對客觀事物、現(xiàn)象、過程或系統(tǒng)的簡化描述v數(shù)據(jù)建模：數(shù)據(jù)建模：描述了組織數(shù)據(jù)的框架結構v業(yè)務功能建模：業(yè)務功能建模：

11、用戶的最終需求16/582022-3-22RDBMS 概念-數(shù)據(jù)模型v數(shù)據(jù)模型的三大要素：數(shù)據(jù)模型的三大要素：v1.數(shù)據(jù)結構：u描述數(shù)據(jù)的靜態(tài)特征，包括對數(shù)據(jù)結構和數(shù)據(jù)建聯(lián)系的描述v2.數(shù)據(jù)操作：u描述數(shù)據(jù)的動態(tài)特征：一組定義在數(shù)據(jù)上的操作(操作符、運算規(guī)則及其語言等)u主要操作：檢索與更新（插入、刪除、修改） v3.數(shù)據(jù)約束條件：u完整性規(guī)則的集合，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)必須滿足這組規(guī)則u約束條件的主要目的是使數(shù)據(jù)庫與它所描述的現(xiàn)實系統(tǒng)相符合現(xiàn)實系統(tǒng)相符合u設計時：時數(shù)據(jù)模型正確、真實、有效地反映現(xiàn)實u運行時：保證數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)值真實地體現(xiàn)現(xiàn)實世界的狀態(tài) 17/582022-3-22RDBMS 概念

12、-數(shù)據(jù)模型v常見數(shù)據(jù)模型常見數(shù)據(jù)模型 ：v1.概念數(shù)據(jù)模型(Conceptual Data Model,CDM)：u描述現(xiàn)實世界的概念化結構，與具體的DBMS無關u現(xiàn)實世界的事物經過人腦的抽象加工，提取出對用戶有用的信息，經過組織整理加工形成結余現(xiàn)實世界和計算機世界之間的中間模型；uCDM只關心現(xiàn)實世界中的事物、事務特征、聯(lián)系，完全沒有與具體及其相關的任何概念； uCDM是系統(tǒng)分析員、程序設計員、維護人員、用戶之間相互理解的共同語言； uCDM能時數(shù)據(jù)庫的設計人員在設計的初始階段擺脫計算機系統(tǒng)及DBMS的具體技術問題，集中精力分析數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；u概念模型必須轉換成邏輯模型，才能在DBM

13、S中實現(xiàn)；u最常用的概念模型是E-R模型 18/582022-3-22RDBMS 概念-數(shù)據(jù)模型v常見數(shù)據(jù)模型常見數(shù)據(jù)模型 ：v2.邏輯數(shù)據(jù)模型(Logical Data Model,LDM)：u面向用戶建模u用戶從數(shù)據(jù)庫所看到的數(shù)據(jù)模型；u是具體的DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型（網狀/層次/關系/面向對象）；u既要面向用戶，也要面向系統(tǒng)；uLDM表示數(shù)據(jù)建聯(lián)系的方法;u一般的DBMS支持一種LDM（特殊的DBMS支持多種LDM）.19/582022-3-22RDBMS 概念-數(shù)據(jù)模型v常見數(shù)據(jù)模型常見數(shù)據(jù)模型 ：v3.物理數(shù)據(jù)模型(Physical Data Model,PDM)：u面向具體的DB

14、MS，面向機器；u描述數(shù)據(jù)在存儲介質上的組織結構；uPDM不僅與具體的DBMS有關，還與操作系統(tǒng)和硬件有關u每一種邏輯模型在實現(xiàn)時都有其對應的物理模型uPDM加入了概念模型中為考慮的因素：觸發(fā)器、存儲過程、主鍵、外鍵、索引等uDBMS為保證其獨立性和可以執(zhí)行，大部分PDM的實現(xiàn)工作由系統(tǒng)自動完成，而設計者只設計索引、聚簇等特殊結構 什么是RDBMS?DatabaseDataBaseManagementSystem(The engine)Dynamic SQLInteractiveSQLStatic SQLNamesandAddressesSalesDataDesignInformationLi

15、brariesDrawingsSatelliteImagesProductionSchedulesRDBMS構成Databasesysobjectssp_get_sales tr_sale_insertStored Proceduresdept saleUser Tablesci_emp_deptnosales_by_deptTriggersSystem TablesViewsIndexes數(shù)據(jù)存儲在不同介質上電子表格電子表格檔案柜檔案柜數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫23/582022-3-22RDBMS 概念-關系v關系關系 ( Relation )：v關系定義：u一個關系就是命名的二維數(shù)據(jù)表(A relat

16、ion is a named, two-dimensional table of data )v表包含行(記錄)和列(屬性)構成：vTable consists of rows (records), and columns (attribute or field)24/582022-3-22RDBMS 概念-關系v帶有樣例數(shù)據(jù)的EMPLOYEE1 Relation ： vEMPLOYEE1 ：EmpIDNameDeptName Salary100 Margaret SimpsonMarketing 48,000140 Allen BeetonAccounting 52,000110Chris

17、LuceroInfo. System 43,000190Lorenzo DavisFinance 55,000150Susan MartinMarketing 42,00025/582022-3-22RDBMS 定義26/582022-3-22課程內容v關系數(shù)據(jù)庫歷史v關系數(shù)據(jù)庫關鍵概念v關系數(shù)據(jù)庫設計知識v關系數(shù)據(jù)庫術語vSQL 基礎概要v參考資源數(shù)據(jù)庫設計與系統(tǒng)開發(fā)生命期策略與分析策略與分析 設計設計建立與文檔建立與文檔轉換轉換(Transition)產品化產品化(Production)數(shù)據(jù)建模(Data Models)客戶腦子里的客戶腦子里的系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型客戶模型的客戶模型的實體模型實

18、體模型(entity model)存儲在磁盤的表存儲在磁盤的表(Tables)Oracleserver實體模型的表模型實體模型的表模型(Table model)v使用ERD創(chuàng)建實體關系模型:v假設：u“. . . 分配以個或多個員工到一個部門(department) . . .”u“. . . 有些部門還沒有員工. . .”實體關系模型EMPLOYEE#* number*nameojob titleDEPARTMENT#* number*nameolocation指派到指派到(部門部門)由員工組成由員工組成實體關系模型轉換Unique identifier (UID)主要用主要用 “#”標識標

19、識 次要用次要用 “(#)”標識標識EMPLOYEE#* number*nameojob titleDEPARTMENT#* number*nameolocation屬性屬性(Attribute)單一名稱單一名稱小寫小寫強制用強制用 * 號標識號標識可選擇則用可選擇則用 “o”指派指派構成構成 實體實體單數(shù)單數(shù), 唯一名稱唯一名稱大寫字母大寫字母軟件箱軟件箱括號內的同義詞括號內的同義詞31/582022-3-2231DatabaseTablespaceExtentUsedFreeOperatingSystem FilesBlockSegmentDataRollbackIndexTemporar

20、yClusterCache Entity-Relationship Diagram showing: Database Tablespace Extents Segments Files Blocks關聯(lián)多個表Table name: EMPLOYEESTable name: DEPARTMENTSPrimary keyPrimary keyForeign keyv每個數(shù)據(jù)行用唯一的主鍵(primary key)來標識v多個表的外鍵(foreign keys )來與主鍵發(fā)生聯(lián)系33/582022-3-22v每個數(shù)據(jù)行用唯一的主鍵(primary key)來標識v多個表的外鍵(foreign ke

21、ys )來與主鍵發(fā)生聯(lián)系關聯(lián)多表的例子34/582022-3-22v唯一的主鍵(primary key)對應另外的多個外鍵(foreign keys )：關聯(lián)多表的例子35/582022-3-22規(guī)范化與反規(guī)范化v范式與反范式（ Normalized vs Denormalized ）v范式(規(guī)范化)的好處：v清晰地描述各個對象的關系v 查詢時要進行關聯(lián)(Where 子句)v反范式的好處：v不需要描述各個對象的關系v 查詢時預先進行關聯(lián)36/582022-3-22一個表 未規(guī)范化(unnormalised)v需要借助主鍵 (Primary Key )來標識每個數(shù)據(jù)行v如何實現(xiàn):v新增加的部門

22、3 還沒有員工，怎么辦？ v刪除 Sue Brown行，但需要保留 sales 部門v改變 Marketing名稱, 必須在多個地方來修改 emp_no fname lname dept_no dept_name 10 fred smith 1 marketing 20 bob james 1 marketing 30 sue brown 2 sales|一個存儲了部門與雇員的信息:37/582022-3-22規(guī)范化的表 - (normalised)v多個表,每個表為一個實體v實體的一次出現(xiàn)為表的一個行v數(shù)據(jù)維護時要保持兩個表的連接emp_no fname lname dept_no 10 f

23、red smith 1 20 bob james 1 30 sue brown 2dept_no dept_name 1 marketing 2 salesemployee tabledepartment table38/582022-3-22設計物理數(shù)據(jù)庫v邏輯數(shù)據(jù)模型映射為物理數(shù)據(jù)庫設計:邏輯邏輯物理物理實體表屬性 列后選鍵/標識 主鍵或唯一鍵關系外鍵v上面轉換通常是1:1的映射39/582022-3-22課程內容v關系數(shù)據(jù)庫歷史v關系數(shù)據(jù)庫關鍵概念v關系數(shù)據(jù)庫設計知識v關系數(shù)據(jù)庫術語vSQL 基礎概要v參考資源40/582022-3-22術語-關系 關系（關系（relation）:一個關

24、系對應一張二維表 元組（元組（tuple）：表中的一行即為一個元組屬性（屬性（attribute）：表中的一列為一個屬性，給每個屬性起一個名字即屬性名（ID，NAME，PHONE，SALES-REP-ID） 41/582022-3-22術語-行、列v 每個表是由行(row)和列(column)組成.v 你可通過執(zhí)行 Structured Query Language (SQL) 語句來操作數(shù)據(jù).nameaddressdobssnjane201 N. Hi45274-54-8910joan207 N Main55234-81-7890jim20 Elm75890-75-9876jean40 Oa

25、k80 x04-23-7890Attribute (in column)術語- Entities & AttributesEntity (in row)43/582022-3-22術語- Primary & Foreign 及RIv 這里 departments 與 employees 存在一對多的關系v 子表(多)必須在主鍵的主表(一)中存在v 這個概念就是參考完整性- Referential Integrity (RI)v 這樣的完整性要在 CREATE TABLE 中體現(xiàn)emp_no fname lname dept_no 10 fred smith 1 20 bob james 1 3

26、0 sue brown 2dept_no dept_name 1 marketing 2 salesemployee table (many)department table (one)Primary KeyForeign KeyPrimary Key44/582022-3-22術語-連接(Joins)v 使用鍵(Key )列作為連接v 1的主鍵PK對應多的外鍵FKv有些例外v 任選一個員工，就決定他/她在哪個部門 ：v必須進行連接emp_no fname lname dept_no 10 fred smith 1 20 bob james 1 30 sue brown 2dept_no de

27、pt_name 1 marketing 2 salesemployee table (many)department table (one)Foreign KeyPrimary KeyParent TableDependent Table術語-行、列與字段123465行(row or tuple)主鍵列(column)列(column)外鍵列(column)有值的字段(field)無值的字段(field)46/582022-3-22術語-完整性約束v 實體(Entity)v主鍵不能空(NULL)和唯一. 這里NULL 表示不存在值.v 引用(Referential)v外鍵值必須與主鍵匹配或空(

28、 NULL ).v 列(Column)v列中的值必須定義的數(shù)據(jù)類型匹配.v 用戶定義(User-defined)v值必須按照用戶定義的規(guī)則進行.47/582022-3-22術語-數(shù)據(jù)庫的SchemavDatabase Schema(數(shù)據(jù)模式、數(shù)據(jù)庫方案？)vConceptual schema, a map of concepts and their relationships. vLogical schema, a map of entities and their attributes and relations vPhysical schema, a particular implemen

29、tation of a logical schema vSchema object, Oracle database object 48/582022-3-22術語-數(shù)據(jù)庫的SchemavConceptual schemav概念模式是49/582022-3-22Oracle 系統(tǒng)的模式vOracle 系統(tǒng)Schema： vA schema is a collection of database objects. A schema is owned by a database user and has the same name as that user. vSchema (模式)-將用戶所有數(shù)

30、據(jù)庫對象集合為組的邏輯結構。v模式對象(Schema Objects)包括：uTABLEuIndexesuViews50/582022-3-22Oracle 系統(tǒng)的模式vOracle 系統(tǒng)Schema： v模式=方案=將用戶所有數(shù)據(jù)庫對象集合為組的邏輯結構：SQL CREATE SCHEMA AUTHORIZATION scott 2 CREATE VIEW Sales_staff AS 3 SELECT Empno, Ename, Sal, Comm 4 FROM Emp_tab 5 WHERE Deptno = 30 WITH CHECK OPTION CONSTRAINT 6 Sales

31、_staff_cnst 7 CREATE TABLE Dept_tab ( 8 Deptno NUMBER(3) PRIMARY KEY, 9 Dname VARCHAR2(15), 10 Loc VARCHAR2(25) 11 CREATE TABLE Emp_tab ( 12 Empno NUMBER(5) PRIMARY KEY, 13 Ename VARCHAR2(15) NOT NULL, 14 Job VARCHAR2(10), 15 Mgr NUMBER(5), 16 Hiredate DATE DEFAULT (sysdate), 17 Sal NUMBER(7,2), 18 Comm NUMBER(7,2), 19 Deptno NUMBER(3) NOT NULL 20 CONSTRAINT Dept_fkey REFERENCES Dept_tab(Deptno) 21 GRANT SELECT ON EMP_tab TO PUBLIC; 方案已創(chuàng)建。51/582022-3-22模式設計vSchema Design： v可用SQL語句創(chuàng)建： SELECT FROM VERSIONS BETWEEN AND ;52/582022-3-22課程內容v關系數(shù)據(jù)庫歷史v關系數(shù)據(jù)庫關鍵概念v關系數(shù)據(jù)庫設計知識v關系數(shù)據(jù)庫術語vSQL 基礎概要(10g/