《數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用》第1章

1、第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)1 2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)得到迅速發(fā)年代，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)得到迅速發(fā)展和推廣使用。展和推廣使用。 目前目前, ,流行的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)流行的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有：系統(tǒng)有： OracleOracle、SybaseSybase、SQL ServerSQL Server、PBPB、VBVB、Visual Visual FoxproFoxpro、 Access Access 等。等。 第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)21. 1 1. 1 數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)管理 1.1.11.1.1、信息與數(shù)據(jù)、信息與數(shù)據(jù) 1.1.21.1.2、數(shù)據(jù)處

2、理及數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)管理1. 2 1. 2 數(shù)據(jù)管理的發(fā)展數(shù)據(jù)管理的發(fā)展1. 3 1. 3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成 1.3.1 1.3.1 組成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的5 5個(gè)主要部分個(gè)主要部分 1.3.2 1.3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)軟、硬件要求數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)軟、硬件要求 1.3.3 1.3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)1.4 1.4 使用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的考慮及數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的未來(lái)使用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的考慮及數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的未來(lái) 教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)31 1信息信息信息是人們頭腦中對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中客觀事物以及事物之間聯(lián)系的抽象反映，它向我們提供了關(guān)于現(xiàn)

3、實(shí)世界實(shí)際存在的事物和聯(lián)系的有用知識(shí)。2 2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是表示信息的各種有意義的物理符號(hào)或符號(hào)組合。3 3數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系數(shù)據(jù)是信息的具體的表示形式，信息是各種數(shù)據(jù)所包括的意義。信息可用不同的數(shù)據(jù)形式來(lái)表現(xiàn)，信息不隨數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式而改變。 1.1 1.1 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 處處 理理 及及 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 管管 理理 1.1.1 1.1.1 信息與數(shù)據(jù)信息與數(shù)據(jù)第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)4 1.1.2 1.1.2 數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)管理 人類歷史上的數(shù)據(jù)處理活動(dòng)，可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代。在漫人類歷史上的數(shù)據(jù)處理活動(dòng)，可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代。在漫長(zhǎng)長(zhǎng)的歷史進(jìn)程中，數(shù)據(jù)

4、處理技術(shù)不斷得到發(fā)展，它經(jīng)歷了手工的歷史進(jìn)程中，數(shù)據(jù)處理技術(shù)不斷得到發(fā)展，它經(jīng)歷了手工處理、機(jī)械處理和電子處理處理、機(jī)械處理和電子處理3 3個(gè)階段。個(gè)階段。1 1數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)的處理過(guò)程包括：數(shù)據(jù)收集、轉(zhuǎn)換、組織，數(shù)據(jù)的輸入、存儲(chǔ)、合并、計(jì)算、更新，數(shù)據(jù)的撿索、輸出等一系列活動(dòng)。2 2數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理是指計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的管理方法和手段。數(shù)據(jù)管理是指對(duì)數(shù)據(jù)的組織、分類、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)5 1.2 1.2 數(shù)據(jù)管理的發(fā)展數(shù)據(jù)管理的發(fā)展 數(shù)據(jù)管理技術(shù)經(jīng)歷了人工管理階段人工管理階段、文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階段和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫(kù)管

5、理系統(tǒng)階段3個(gè)階段。 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的主要目的是有效地管理和存取大量數(shù)據(jù)資源。包括：提高數(shù)據(jù)的共享性，使多個(gè)用戶能夠同時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)；減小數(shù)據(jù)的冗余度，以提高數(shù)據(jù)的一致性和完整性；提供數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序的獨(dú)立性，從而減少應(yīng)用程序的開發(fā)和維護(hù)代價(jià)。以數(shù)據(jù)庫(kù)為中心的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，是當(dāng)代數(shù)據(jù)管理的主要方式。 以數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn)以數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn): 涉及的數(shù)據(jù)量大； 數(shù)據(jù)不隨程序的結(jié)束而消失； 數(shù)據(jù)可以被多個(gè)應(yīng)用程序共享；第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)61.2.1 人工管理階段人工管理階段時(shí)期時(shí)期40年代中-50年代中產(chǎn)生的背景產(chǎn)生的背景應(yīng)用需求科學(xué)計(jì)算硬件水平無(wú)直接存取存

6、儲(chǔ)設(shè)備軟件水平?jīng)]有操作系統(tǒng)處理方式批處理第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)7特點(diǎn)數(shù)據(jù)的管理者：應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)不保存。數(shù)據(jù)面向的對(duì)象：某一應(yīng)用程序 數(shù)據(jù)的共享程度：無(wú)共享、冗余度極大數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：不獨(dú)立，完全依賴于程序數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：無(wú)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)控制能力：應(yīng)用程序自己控制1.2.1 人工管理階段人工管理階段第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)8應(yīng)用程序應(yīng)用程序數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集應(yīng)用程序應(yīng)用程序數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集應(yīng)用程序應(yīng)用程序數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集n.應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(人工管理人工管理)1.2.1 人工管理階段人工管理階段第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)91.2.2

7、 文件管理階段文件管理階段時(shí)期50年代末-60年代中產(chǎn)生的背景應(yīng)用需求科學(xué)計(jì)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(jī)實(shí)時(shí)處理、批處理第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)10特點(diǎn)：特點(diǎn)：數(shù)據(jù)的管理者：文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)面向的對(duì)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(wú)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：獨(dú)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1.2.2 文件管理階段文件管理階段第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)111.2.2 文件管理階段文件管理階段F1包含的信息：包含的信息：學(xué)號(hào)姓名性別出生日期

8、所在系專業(yè)所在班特長(zhǎng)家庭住址09001王兵男87.8數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)09-1體育醫(yī)院課程號(hào)課程名授課學(xué)期學(xué)分課程性質(zhì)s003高代32基礎(chǔ)F2包含的信息：包含的信息：F3包含的信息：包含的信息：學(xué)號(hào)姓名所在系專業(yè)課程號(hào)課程名修課類型修課時(shí)間考試成績(jī)09001王兵數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)S003高代基礎(chǔ)08.385字段或列字段或列記錄記錄第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)12編寫應(yīng)用程序不方便數(shù)據(jù)冗余不可避免對(duì)應(yīng)用程序的依賴性比較強(qiáng)不支持對(duì)數(shù)據(jù)文件的并發(fā)訪問(wèn)數(shù)據(jù)間聯(lián)系薄弱難以按不同用戶的需要表示數(shù)據(jù)無(wú)安全控制功能1.2.2 文件管理階段文件管理階段文件管理數(shù)據(jù)有如下缺點(diǎn)：文件管理數(shù)據(jù)有如下缺點(diǎn)：第一章第一章 數(shù)據(jù)

9、庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)131.2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段時(shí)期60年代末以來(lái)產(chǎn)生的背景應(yīng)用背景大規(guī)模數(shù)據(jù)管理硬件背景大容量磁盤軟件背景有數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)處理方式聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理,分布處理,批處理第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)141.2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段特點(diǎn)特點(diǎn)數(shù)據(jù)的管理者：DBMS數(shù)據(jù)面向的對(duì)象：現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)的共享程度：共享性高數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：高度的物理獨(dú)立性和一定的 邏輯獨(dú)立性數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：整體結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)控制能力：由DBMS統(tǒng)一管理和控制第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)151. 3 1. 3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成 1 1數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù)是某

10、一組織或某一單位各種應(yīng)用所需要保存和處理的數(shù)據(jù)的集合,數(shù)據(jù)按照某一數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)化地存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中,完全地或部分地消除了數(shù)據(jù)的冗余。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)能為用戶共享。 2 2數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS） 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（Database Management System）, 是一種負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)的定義、建立、操作、管理和維護(hù)的系統(tǒng)管理軟件。它位于用戶和操作系統(tǒng)之間，負(fù)責(zé)處理用戶和應(yīng)用程序存取、操縱數(shù)據(jù)庫(kù)的各種請(qǐng)求。 1.3.1 1.3.1 組成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的5 5個(gè)主要部個(gè)主要部分分第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)16 3 3數(shù)據(jù)庫(kù)管理員數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（Database

11、 Administrator, DBADatabase Administrator, DBA） 數(shù)據(jù)庫(kù)管理員是大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的一個(gè)工作小組。主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、建立、管理和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，協(xié)調(diào)各用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的要求等。 4 4用戶用戶 用戶是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象，是使用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)者，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的用戶可以有兩類：終端用戶、應(yīng)用程序員。 5 5應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng) 應(yīng)用系統(tǒng)是指在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供的軟件平臺(tái)上，結(jié)合各領(lǐng)域的應(yīng)用需求開發(fā)的軟件產(chǎn)品。1. 3 1. 3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成 1.2.1 1.2.1 組成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的5 5個(gè)主要部個(gè)主要部分分第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)

12、庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)17 1 1硬件平臺(tái)硬件平臺(tái)（1）要有足夠大的內(nèi)存。（2）要有足夠大的外存，存放數(shù)據(jù)庫(kù)的大量數(shù)據(jù)。 （3）要具有較高的通信能力，以提高數(shù)據(jù)傳送率。2 2軟件軟件（1）要有適合數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)功能要求的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)軟件。 （2）要有支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。（3）高級(jí)語(yǔ)言及編譯系統(tǒng)。（4）開發(fā)工具。1.3.2 1.3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)軟、硬件要求數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)軟、硬件要求第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)18 1 1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)面向全組織中整體數(shù)據(jù)，不再面向某個(gè)應(yīng)用。系統(tǒng)易于擴(kuò)充，容易增加新應(yīng)用。 2 2數(shù)據(jù)的共享性好，冗余度低，易擴(kuò)充。數(shù)據(jù)的共享性好，冗余度低

13、，易擴(kuò)充。 數(shù)據(jù)庫(kù)中的整體數(shù)據(jù)可以被多個(gè)用戶，多種應(yīng)用共享使用；數(shù)據(jù)共享。 3 3數(shù)據(jù)獨(dú)立性高數(shù)據(jù)獨(dú)立性高 數(shù)據(jù)和程序的獨(dú)立，把數(shù)據(jù)的定義從程序中分離出來(lái)，簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序的編制，大大減少程序維護(hù)的工作量。 4 4數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理和控制 有效地提供了數(shù)據(jù)的安全性保護(hù)、數(shù)據(jù)的完整性檢查、并發(fā)控制和數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)等功能。 1.3.3 1.3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)19 數(shù)據(jù)獨(dú)立性高，數(shù)據(jù)獨(dú)立性高， 即數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)即數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 和邏輯結(jié)構(gòu)發(fā)生改和邏輯結(jié)構(gòu)發(fā)生改 變，應(yīng)用程序不必變，應(yīng)用程序不必 修改

14、，這是修改，這是數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù) 系統(tǒng)系統(tǒng)的重要特點(diǎn)，的重要特點(diǎn)， 以你之見，應(yīng)當(dāng)如以你之見，應(yīng)當(dāng)如 何做到何做到第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)201.4 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)角度看，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常采用三級(jí)模式結(jié)構(gòu)。這是數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)內(nèi)部的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。從數(shù)據(jù)庫(kù)最終用戶角度看，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為集中式結(jié)構(gòu)（又可有單用戶結(jié)構(gòu)、主從式結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、客戶服務(wù)器結(jié)構(gòu)、瀏覽器服務(wù)器結(jié)構(gòu)和并行結(jié)構(gòu)。這是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)外部的體系結(jié)構(gòu)。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)21 1.4.1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中模式的概念數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中模式的概念在數(shù)據(jù)模型中有 “型”（Type）和 “值”

15、（Value）的概念。型是指對(duì)某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說(shuō)明；描述事物的符號(hào)記錄值是型的一個(gè)具體賦值。數(shù)據(jù)（Data）是數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的基本對(duì)象第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)22 1.4.1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中模式的概念數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中模式的概念模式模式 （Schema），也稱概念模式或邏輯模式。），也稱概念模式或邏輯模式。 是數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，僅涉及到型的描述，不涉及到具體的值。模式的一個(gè)具體值稱為模式的一個(gè)實(shí)例（ Instance）。同一個(gè)模式可以有很多實(shí)例，它反映的是數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系，所以是相對(duì)穩(wěn)定的；而實(shí)例反映的是數(shù)據(jù)庫(kù)某一時(shí)刻的狀態(tài)，所以是相對(duì)變動(dòng)的。第一章第一

16、章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)231概念模式概念模式概念模式也稱模式或邏輯模式（概念模式也稱模式或邏輯模式（Schema）是數(shù)據(jù)庫(kù)中全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖數(shù)據(jù)視圖。它是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層，既不涉及數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境，也與具體的應(yīng)用程序和開發(fā)工具無(wú)關(guān)。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)模式模式。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)241概念模式概念模式概念模式不僅要描述概念記錄類型，還要描述記錄間的聯(lián)系、操作 、數(shù)據(jù)的完整性、安全性等要求。但是概念模式不涉及到存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、訪問(wèn)技術(shù)等細(xì)節(jié)。只有這樣，概念模式才算做到了“物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性” 。描述概念模式的數(shù)據(jù)

17、定義語(yǔ)言稱為“模式DDL”（schema data definition language）。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)252 2外外模式模式外模式也稱用戶模式或子模式（外模式也稱用戶模式或子模式（External External Schema)Schema)，它是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶（包括應(yīng)用程序員和最終用戶）能夠看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶的用戶的數(shù)據(jù)視圖數(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。它由若干個(gè)外部記錄類型組成。用戶使用數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言DML（data manipulation language）對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，實(shí)際上是對(duì)外模式的外部記錄進(jìn)行

18、操作。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)262 2外外模式模式 外模式是保證數(shù)據(jù)庫(kù)安全性的一個(gè)有力措施。每個(gè)用戶只能看見和訪問(wèn)所對(duì)應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中的其余數(shù)據(jù)是不可見的。描述外模式的數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言稱為“外模式DDL”。有了外模式后，程序員不必關(guān)心概念模式，只與外模式發(fā)生聯(lián)系，按外模式的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)和操縱數(shù)據(jù)。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)273 3內(nèi)模式內(nèi)模式內(nèi)模式也稱存儲(chǔ)模式內(nèi)模式也稱存儲(chǔ)模式 (Internal Schema)(Internal Schema)，是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式。例如：記錄的存儲(chǔ)方式是順序存儲(chǔ)、B樹結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)、

19、hash方法存儲(chǔ)；索引和文件的組織方式；數(shù)據(jù)是否壓縮存儲(chǔ)，是否加密，數(shù)據(jù)的記錄結(jié)構(gòu)。需要說(shuō)明的是，內(nèi)部記錄并不涉及物理記錄，也不設(shè)計(jì)到設(shè)備的約束。比內(nèi)模式更接近于物理存儲(chǔ)和訪問(wèn)的那些軟件機(jī)制，是操作系統(tǒng)的一部分(即文件系統(tǒng))。描述內(nèi)模式的數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言稱為“內(nèi)模式DDL”。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)28 1.4.1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中模式的概念數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中模式的概念總之，數(shù)據(jù)按外模式的描述提供給用戶，按內(nèi)模式的描述存儲(chǔ)在磁盤上，而概念模式提供了連接這兩級(jí)模式的相對(duì)穩(wěn)定的中間中間層，并使得兩級(jí)的任意一級(jí)的改變都不受另一級(jí)的牽制。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)29 1.2.2 數(shù)

20、據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)由于不同的數(shù)據(jù)模型，使用不同的數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言，建立在不同的操作系統(tǒng)上，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)也不相同，但體系結(jié)構(gòu)基本上都具有相同的特征，采用 “三級(jí)模式和兩級(jí)映射 ” 。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是由外模式、模式和內(nèi)模式三級(jí)構(gòu)成。如圖1-4所示。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)30 用戶用戶A1 用戶用戶A2 用戶用戶A3 用戶用戶B1 用戶用戶B2 圖圖1-4 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 概念視圖概念視圖 外部視圖外部視圖B 外部視圖外部視圖A 主語(yǔ)言主語(yǔ)言DML 主語(yǔ)言主語(yǔ)言DML 主語(yǔ)言主語(yǔ)言DML 主語(yǔ)言主語(yǔ)言DML 主

21、語(yǔ)言主語(yǔ)言DML數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)(內(nèi)部視圖內(nèi)部視圖)數(shù)據(jù)庫(kù)管數(shù)據(jù)庫(kù)管理 系 統(tǒng)理 系 統(tǒng)DBMS 概念模式概念模式 / 內(nèi)模式映象內(nèi)模式映象 外模式外模式 / 概念模式概念模式 外模式外模式 / 概念模式概念模式 映象映象A 映象映象B內(nèi)模式內(nèi)模式由數(shù)據(jù)庫(kù)由數(shù)據(jù)庫(kù)管理員建管理員建立和維護(hù)立和維護(hù)概念模式概念模式外模式外模式1.4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)311.4.3 數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像與數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像與數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式是數(shù)據(jù)的三個(gè)抽象級(jí)別，它把數(shù)據(jù)的具體組織留給DBMS

22、管理，使用戶能邏輯地、抽象地處理數(shù)據(jù)，而不必關(guān)心數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的具體表示方式與存儲(chǔ)方式。為了能夠在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)這三個(gè)抽象層次的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在三級(jí)模式之間提供了兩級(jí)映象：模式內(nèi)模式內(nèi)模式映象、外模式模式映象模式映象、外模式模式映象。正因?yàn)檫@兩級(jí)映射保證了數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)具有較高的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)321.4.3 數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像與數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像與數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像模式內(nèi)模式的映像：該映像存在于概念級(jí)和內(nèi)部級(jí)之間，實(shí)現(xiàn)了概念模式到內(nèi)模式之間的相互轉(zhuǎn)換。外模式模式的映像：該映像存在于外部級(jí)和概念級(jí)之間，實(shí)現(xiàn)了外模

23、式到概念模式之間的相互轉(zhuǎn)換。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)33 1.4.3 數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像與數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像與數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)的獨(dú)立性是指數(shù)據(jù)與程序獨(dú)立，將數(shù)據(jù)的定義從程序中分離出去，由DBMS 負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理，從而簡(jiǎn)化應(yīng)用程序，大大減少應(yīng)用程序編制的工作量。數(shù)據(jù)的獨(dú)立性是由DBMS 的二級(jí)二級(jí)映像功能來(lái)保證的。數(shù)據(jù)的獨(dú)立性包括數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性物理獨(dú)立性和數(shù)據(jù)的和數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性邏輯獨(dú)立性。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)34 1.4.3 數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像與數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像與數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性：是指當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)

24、的內(nèi)模式發(fā)生改變時(shí)，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)不變。由于應(yīng)用程序處理的只是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，這樣物理獨(dú)立性可以保證，當(dāng)數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)改變了，應(yīng)用程序不用改變。但為了保證應(yīng)用程序能夠正確執(zhí)行，需要修改概念模式內(nèi)模式之間的映像。數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性：是指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨(dú)立的。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后，用戶程序可以不用修改。但是，為了保證應(yīng)用程序能夠正確執(zhí)行，需要修改外模式概念模式之間的映像。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)35數(shù)據(jù)是否需要持久保存數(shù)據(jù)是否有結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)之間是否有聯(lián)系數(shù)據(jù)之間是否有約束數(shù)據(jù)的使用情況1.4 1.4 使用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的考慮及數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的未使用數(shù)

25、據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的考慮及數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的未來(lái)來(lái)1. 1. 使用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的考使用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的考慮慮第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)36當(dāng)今應(yīng)用領(lǐng)域：當(dāng)今應(yīng)用領(lǐng)域： 醫(yī)學(xué)監(jiān)控、醫(yī)學(xué)診斷、輔助設(shè)計(jì)、 輔助制造、輔助工程、能源管理、 圖書管理、航空系統(tǒng)、天氣預(yù)報(bào)、 交通預(yù)定、旅館預(yù)訂未來(lái)應(yīng)用領(lǐng)域：未來(lái)應(yīng)用領(lǐng)域： 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)、 科學(xué)與統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)1.5 1.5 使用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的考慮及數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的未來(lái)使用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的考慮及數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的未來(lái)1. 1. 數(shù)據(jù)應(yīng)用的未來(lái)數(shù)據(jù)應(yīng)用的未來(lái)第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)37第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)381.2.2

26、文件管理階段文件管理階段例如：例如： 應(yīng)用程序應(yīng)用程序A1應(yīng)用程序應(yīng)用程序A2學(xué)生基本信息管理學(xué)生基本信息管理學(xué)生選課管理學(xué)生選課管理學(xué)生信息學(xué)生信息文件文件F1課程信息課程信息文件文件F2學(xué)生選課信息學(xué)生選課信息文件文件F3文件管理文件管理系統(tǒng)系統(tǒng)應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(文件系統(tǒng)文件系統(tǒng))：第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)391.2.2 文件管理階段文件管理階段文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)：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(zhǎng)的?？梢蚤g接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)變長(zhǎng)要求，但訪問(wèn)相應(yīng)數(shù)據(jù)的應(yīng)可以間接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)變長(zhǎng)要求，但訪問(wèn)相應(yīng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序復(fù)雜了。用程序復(fù)雜了。文件間是獨(dú)立的，因此數(shù)據(jù)整體無(wú)結(jié)構(gòu)?？梢蚤g接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整體的有結(jié)構(gòu)，但必須在應(yīng)用程可以間接實(shí)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(duì)描述數(shù)據(jù)間的聯(lián)系序中對(duì)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。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)401.2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)