數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用 CH1

1、數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)庫技術(shù)主講教師：劉海龍華南理工大學(xué) 計算機科學(xué)與工程學(xué)院 徐芝琦聯(lián)系方式：聯(lián)系方式：lEmail： HLLIU l電話： 133 422 88 298l辦公室： 創(chuàng)新園大廈 A1213考核辦法：考核辦法：l考勤 10%l作業(yè) 30%l期末 60%第一章 數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)模型1.1 信息、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展1.3 數(shù)據(jù)模型第一章 數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)模型1.1 信息、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展1.3 數(shù)據(jù)模型 信息信息現(xiàn)實世界各種事物的特征、形態(tài)以及不同事物間的聯(lián)系等在人腦里的抽象反映。信息描述數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。信息是信息是人類對人類對于自然界的感知于自然

2、界的感知。 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)表達(dá)信息的載體。數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)是信息的符號信息的符號化化表示表示。1.1 信息、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)是信息的載體，而信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵。注意！注意！ 不能把數(shù)據(jù)簡單地與數(shù)字等同起來。 數(shù)據(jù)在計算機內(nèi)存儲和處理時，都轉(zhuǎn)換成計算機能夠識別的符號。 盡管信息與數(shù)據(jù)兩個術(shù)語嚴(yán)格地講是有區(qū)別的，但在很多場合下，往往無需嚴(yán)謹(jǐn)?shù)丶右詤^(qū)分也不致引發(fā)誤解。 信息與數(shù)據(jù)的區(qū)別和聯(lián)系信息與數(shù)據(jù)的區(qū)別和聯(lián)系 信息處理信息處理從已獲知的信息中，經(jīng)過加工推理，得到新的信息，并以此作為社會活動的決策依據(jù)。 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理對數(shù)據(jù)的收集記載、整理、組織、存儲、檢索、計算、加工、維護(hù)、傳送等一系列活動的總和。 數(shù)據(jù)

3、處理數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理 是一切數(shù)據(jù)處理過程的基本環(huán)節(jié)，是所有數(shù)據(jù)處理任務(wù)必需的共性部分。數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)管理 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 集中處理方式集中處理方式如果把要處理的數(shù)據(jù)作為一個完整的集合，所有的工作都由一臺計算機來完成； 分散處理方式分散處理方式若把數(shù)據(jù)集合分成多個部分，分別放在多臺計算機上，對數(shù)據(jù)的管理和操縱都是分開并相互獨立，彼此之間沒有數(shù)據(jù)通信聯(lián)系； 分布處理方式分布處理方式若把分散在多臺計算機上的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，數(shù)據(jù)雖然分開存儲，但邏輯上卻仍是一個整體，每一臺計算機既可以單獨進(jìn)行“局部處理”，多臺計算機也可以合起來進(jìn)行“全局處理”就如同集中處理方式一樣。 數(shù)據(jù)處理方式數(shù)據(jù)處

4、理方式信息數(shù)據(jù)指導(dǎo)社會活動數(shù)據(jù)處理新信息新數(shù)據(jù)人機 數(shù)據(jù)處理關(guān)系第一章 數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)模型1.1 信息、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展1.3 數(shù)據(jù)模型1.2 1.2 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 人工管理階段（人工管理階段（1.2.1） 文件系統(tǒng)階段（文件系統(tǒng)階段（1.2.2） 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段（數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段（1.2.3）1.2 1.2 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 人工管理階段（人工管理階段（50年代中期以前）年代中期以前） 需要：需要：計算機主要用于科學(xué)計算計算機主要用于科學(xué)計算 硬件：硬件：無直接存取存儲設(shè)備無直接存取存儲設(shè)備 軟件：軟件：無操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理軟

5、件無操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理軟件 數(shù)據(jù)處理方式：數(shù)據(jù)處理方式：批處理批處理 特點：特點： 數(shù)據(jù)在計算機中不保存數(shù)據(jù)在計算機中不保存 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)由由應(yīng)用程序管理應(yīng)用程序管理 數(shù)據(jù)不能共享數(shù)據(jù)不能共享 數(shù)據(jù)與程序不具有獨立性數(shù)據(jù)與程序不具有獨立性 基本上是一個程序?qū)?yīng)一批數(shù)據(jù)基本上是一個程序?qū)?yīng)一批數(shù)據(jù) （面向（面向應(yīng)用）應(yīng)用）1.2 1.2 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 文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)階段（階段（50年代后期年代后期-60年代中期）年代中期） 需要：需要：數(shù)據(jù)量增大，聯(lián)機處理增多數(shù)據(jù)量增大，聯(lián)機處理增多 硬件：硬件：磁盤、磁鼓等直接存取存儲設(shè)備磁盤、磁鼓等直接存取存儲設(shè)備 軟件：軟件：操作系統(tǒng)

6、及其文件管理軟件操作系統(tǒng)及其文件管理軟件 數(shù)據(jù)處理方式：數(shù)據(jù)處理方式：批處理、聯(lián)機實時處理批處理、聯(lián)機實時處理 特點：特點： 數(shù)據(jù)可以在計算機中長期保存數(shù)據(jù)可以在計算機中長期保存 由存取方法進(jìn)行程序與文件中的數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換由存取方法進(jìn)行程序與文件中的數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換 文件形式多樣化：順序文件、直接文件、索引文文件形式多樣化：順序文件、直接文件、索引文件等件等 數(shù)據(jù)共享性差、冗長余度大數(shù)據(jù)共享性差、冗長余度大 數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)不一致性數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)不一致性 數(shù)據(jù)與程序之間缺乏獨立性數(shù)據(jù)與程序之間缺乏獨立性 數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項是文件中最小的數(shù)據(jù)單位 記錄記錄是若干相關(guān)數(shù)據(jù)項的集合，一個記錄能夠表達(dá)一個具體的事物

7、 文件文件是若干記錄的集合 文件組織文件組織是按一定的邏輯結(jié)構(gòu)把有關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)記錄組織成文件（稱為邏輯文件），并用體現(xiàn)這種邏輯結(jié)構(gòu)的物理存儲形式把數(shù)據(jù)存到存儲設(shè)備上（稱為物理文件）。重要術(shù)語（一）重要術(shù)語（二）重要術(shù)語（二） 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫（DB， Database）DB是實行統(tǒng)一管理的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。它具有較少的數(shù)據(jù)冗余度，可供各種用戶共享，數(shù)據(jù)間既聯(lián)系密切又具有較高的數(shù)據(jù)獨立性。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS， Database Management System）DBMS是數(shù)據(jù)管理的核心軟件。它是用戶與數(shù)據(jù)庫的接口，提供數(shù)據(jù)庫的定義、檢索、更新、維護(hù)及各種數(shù)據(jù)控制。按照所處理的數(shù)據(jù)

8、模型來分類，可分為層次型、網(wǎng)狀型、關(guān)系型和面向?qū)ο笮虳BMS。重要重要術(shù)語術(shù)語（三）（三） 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS，Database System）DBS是實現(xiàn)有組織地、動態(tài)地存儲大量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，方便多用戶訪問的計算機軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源組成的計算機系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)庫技術(shù)這是一門研究數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、存儲、管理的軟件學(xué)科。 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫DBDB 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMSDBMS 各種開發(fā)工具各種開發(fā)工具 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理員數(shù)據(jù)庫管理員 DBADBA 用戶用戶 計算機硬件及其他軟件計算機硬件及其他軟件1.2 1.2 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

9、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)系統(tǒng)階段階段 需要：需要：數(shù)據(jù)管理需要越來越多、規(guī)模越來越大，多數(shù)據(jù)管理需要越來越多、規(guī)模越來越大，多種應(yīng)用、多種語言互相覆蓋，共享要求越來越大。種應(yīng)用、多種語言互相覆蓋，共享要求越來越大。 硬件：硬件：大容量硬盤，硬件價格下降。大容量硬盤，硬件價格下降。 軟件：軟件：軟件價格上升，編制和維護(hù)成本增加。軟件價格上升，編制和維護(hù)成本增加。 處理方式：處理方式：聯(lián)機實時處理多，分布處理需求。聯(lián)機實時處理多，分布處理需求。1. 1. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(1)(1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化(2)(2)數(shù)據(jù)的共享性高、冗余度低、易擴(kuò)充、避免數(shù)據(jù)的共享性高、冗余度低、易擴(kuò)充、避免

10、不一致性不一致性(3)(3)數(shù)據(jù)獨立性高數(shù)據(jù)獨立性高(4)(4)數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)由DBMSDBMS統(tǒng)一管理和控制統(tǒng)一管理和控制1. 1. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(1) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化 文件系統(tǒng)文件系統(tǒng) 一般是為某個特定應(yīng)用服務(wù)的。一般是為某個特定應(yīng)用服務(wù)的。 管理數(shù)據(jù)的能力較差，一般只是將本程序需要的數(shù)據(jù)存放在管理數(shù)據(jù)的能力較差，一般只是將本程序需要的數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)文件中。數(shù)據(jù)文件中。 一般只考慮數(shù)據(jù)本身，數(shù)據(jù)之間無聯(lián)系。一般只考慮數(shù)據(jù)本身，數(shù)據(jù)之間無聯(lián)系。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 從一個組織全部應(yīng)用的角度，全面考慮并集成數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。從一個組織全部應(yīng)用的角度，全面考慮并集成數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。

11、 不僅能反映數(shù)據(jù)本身，而且還能反映數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。不僅能反映數(shù)據(jù)本身，而且還能反映數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。 數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系通過存取路徑實現(xiàn)。數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系通過存取路徑實現(xiàn)。1. 1. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(2) (2) 數(shù)據(jù)的共享性高、冗余度低、易擴(kuò)充、避免不一致性數(shù)據(jù)的共享性高、冗余度低、易擴(kuò)充、避免不一致性 共享性高共享性高 數(shù)據(jù)是從整體角度看待和描述的，可以被多個用戶、多個應(yīng)用共享。數(shù)據(jù)是從整體角度看待和描述的，可以被多個用戶、多個應(yīng)用共享。 冗余度低冗余度低 相同的數(shù)據(jù)不必重復(fù)存放，大大減少了數(shù)據(jù)的冗余度，節(jié)約存儲空間避免相同的數(shù)據(jù)不必重復(fù)存放，大大減少了數(shù)據(jù)的冗余度，節(jié)約存儲空間

12、避免數(shù)據(jù)之間的不一致性。數(shù)據(jù)之間的不一致性。 易擴(kuò)充、易修改易擴(kuò)充、易修改 在增加、修改或刪除數(shù)據(jù)時，只是在一部分?jǐn)?shù)據(jù)上進(jìn)行的，可以減少操作在增加、修改或刪除數(shù)據(jù)時，只是在一部分?jǐn)?shù)據(jù)上進(jìn)行的，可以減少操作量。量。 避免數(shù)據(jù)不一致避免數(shù)據(jù)不一致 數(shù)據(jù)修改只在部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行。數(shù)據(jù)修改只在部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行。用戶用戶 A遠(yuǎn)程終端遠(yuǎn)程終端用戶用戶 B遠(yuǎn)程終端遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫共享數(shù)據(jù)庫共享1. 1. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(3) 數(shù)據(jù)獨立性高數(shù)據(jù)獨立性高 數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)獨立性 數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序之間相互依賴的程度數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序之間相互依賴的程度 數(shù)據(jù)獨立性包括：數(shù)據(jù)獨立性包括：邏輯獨立性和物理獨

13、立性邏輯獨立性和物理獨立性 數(shù)據(jù)邏輯獨立性數(shù)據(jù)邏輯獨立性 在整體邏輯結(jié)構(gòu)與用戶邏輯結(jié)構(gòu)之間有一種映象，當(dāng)整體邏在整體邏輯結(jié)構(gòu)與用戶邏輯結(jié)構(gòu)之間有一種映象，當(dāng)整體邏輯結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，通過修改該映象，可以使用戶邏輯結(jié)構(gòu)輯結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，通過修改該映象，可以使用戶邏輯結(jié)構(gòu)不改變，而用戶程序是根據(jù)用戶邏輯結(jié)構(gòu)編寫的，所以不必不改變，而用戶程序是根據(jù)用戶邏輯結(jié)構(gòu)編寫的，所以不必修改用戶程序。修改用戶程序。 數(shù)據(jù)物理獨立性數(shù)據(jù)物理獨立性 在整體邏輯結(jié)構(gòu)與物理存儲結(jié)構(gòu)之間有一種映象，當(dāng)物理存在整體邏輯結(jié)構(gòu)與物理存儲結(jié)構(gòu)之間有一種映象，當(dāng)物理存儲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，通過修改該映象，可以使整體邏輯結(jié)構(gòu)儲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化

14、時，通過修改該映象，可以使整體邏輯結(jié)構(gòu)不改變，由此不必修改用戶邏輯結(jié)構(gòu)，所以不必修改用戶程不改變，由此不必修改用戶邏輯結(jié)構(gòu)，所以不必修改用戶程序。序。 數(shù)據(jù)獨立性是通過數(shù)據(jù)庫的三級邏輯結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的。數(shù)據(jù)獨立性是通過數(shù)據(jù)庫的三級邏輯結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的。用戶邏輯結(jié)構(gòu)用戶邏輯結(jié)構(gòu)1用戶邏輯結(jié)構(gòu)用戶邏輯結(jié)構(gòu)n用戶邏輯結(jié)構(gòu)用戶邏輯結(jié)構(gòu)2整體邏輯結(jié)構(gòu)整體邏輯結(jié)構(gòu)物理結(jié)構(gòu)物理結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫映象映象1映象映象2邏輯獨立性邏輯獨立性物理獨立性物理獨立性1. 1. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(4)(4)數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)由DBMSDBMS統(tǒng)一管理和控制統(tǒng)一管理和控制 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是共享的。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是共享的。 單用戶

15、系統(tǒng)單用戶系統(tǒng) 數(shù)據(jù)在不同時間內(nèi)被不同用戶共享。數(shù)據(jù)在不同時間內(nèi)被不同用戶共享。 多用戶或分布系統(tǒng)多用戶或分布系統(tǒng) 數(shù)據(jù)在同一時間被不同用戶共享（并發(fā)操作）。數(shù)據(jù)在同一時間被不同用戶共享（并發(fā)操作）。 因此，必須有一種機制，保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、并發(fā)控因此，必須有一種機制，保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、并發(fā)控制和數(shù)據(jù)庫恢復(fù)等。制和數(shù)據(jù)庫恢復(fù)等。 用戶 1 用戶 2 用戶 n DBMS DB 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)示意圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)示意圖第一章 數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)模型1.1 信息、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展1.3 數(shù)據(jù)模型 1.3 1.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型是對客觀事物及其聯(lián)系的數(shù)據(jù)描述。換言之，數(shù)據(jù)

16、模型不僅要表示存儲了哪些數(shù)據(jù)，更重要的是要用某種結(jié)構(gòu)形式表示出各種不同數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。 客觀世界客觀世界 信息世界信息世界 機器世界機器世界 認(rèn)識，抽象認(rèn)識，抽象 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 客觀存在客觀存在 概念模型概念模型 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 1.3 1.3 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)聯(lián)系的描述數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)聯(lián)系的描述（1.3.11.3.1） 信息模型信息模型（1.3.21.3.2） 結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型（1.3.31.3.3） 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)聯(lián)系的描述1. 數(shù)據(jù)描述數(shù)據(jù)描述(1)(1)現(xiàn)實世界現(xiàn)實世界 現(xiàn)實現(xiàn)實世界研究的是世界研究的是對象對象。 對象是具體事務(wù)和抽象概念的總和。對象是具體事務(wù)和抽象概念的總和。

17、 組成組成現(xiàn)實現(xiàn)實世界的細(xì)胞稱為世界的細(xì)胞稱為事務(wù)事務(wù)。 人們對事務(wù)的認(rèn)識是通過事務(wù)的人們對事務(wù)的認(rèn)識是通過事務(wù)的特征特征進(jìn)行的。進(jìn)行的。人人具體的人具體的人表示人的特征表示人的特征1. 數(shù)據(jù)描述數(shù)據(jù)描述(2)(2)信息世界信息世界 對客觀世界中的事務(wù)進(jìn)行認(rèn)識，經(jīng)過選擇、命名、分類后進(jìn)對客觀世界中的事務(wù)進(jìn)行認(rèn)識，經(jīng)過選擇、命名、分類后進(jìn)入信息世界。入信息世界。 信息世界中的概念：信息世界中的概念： 實體實體 EntityEntity 客觀世界中存在并可相互區(qū)分的事務(wù)?？陀^世界中存在并可相互區(qū)分的事務(wù)。 實體可以是具體的人、事、物，也可以是抽象的概念。實體可以是具體的人、事、物，也可以是抽象的概

18、念。 屬性屬性 AttributeAttribute 實體所具有的某一特征。實體所具有的某一特征。 一個實體由若干個屬性描述。一個實體由若干個屬性描述。 值值域域 DomainDomain 屬性的取值范圍屬性的取值范圍 屬性是個變量，屬性值是變量的取值，屬性是個變量，屬性值是變量的取值，值值域是變量的取值域是變量的取值范圍。范圍。 實體集實體集 Entity Set 同一類型實體的集合同一類型實體的集合 實體標(biāo)識符實體標(biāo)識符 Identifier 能夠唯一標(biāo)識每個實體的屬性或?qū)傩约軌蛭ㄒ粯?biāo)識每個實體的屬性或?qū)傩约?. 1. 數(shù)據(jù)描述數(shù)據(jù)描述(3)(3)機器世界機器世界 將信息世界中的概念轉(zhuǎn)換

19、成計算機內(nèi)部表示，就進(jìn)入了數(shù)據(jù)將信息世界中的概念轉(zhuǎn)換成計算機內(nèi)部表示，就進(jìn)入了數(shù)據(jù)世界或稱機器世界。世界或稱機器世界。 數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項 fieldfield 對應(yīng)于實體屬性的數(shù)據(jù)單位。對應(yīng)于實體屬性的數(shù)據(jù)單位。 記錄記錄 recordrecord 數(shù)據(jù)項的有序集合。數(shù)據(jù)項的有序集合。 文件文件 filefile 同一類記錄的匯集。同一類記錄的匯集。 關(guān)鍵字關(guān)鍵字( (碼碼) ) KeyKey 唯一標(biāo)識文件中每個記錄的數(shù)據(jù)項或數(shù)據(jù)項組合。唯一標(biāo)識文件中每個記錄的數(shù)據(jù)項或數(shù)據(jù)項組合。 現(xiàn)實世界現(xiàn)實世界 信息世界信息世界 機器世界機器世界特征特征 屬性屬性 數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項對象對象 實體集實體集 文件文件

20、 事務(wù)事務(wù) 實體實體 記錄記錄 唯一特征唯一特征 實體標(biāo)識符實體標(biāo)識符 關(guān)鍵字關(guān)鍵字 現(xiàn)實世界現(xiàn)實世界 信息世界信息世界 機器世界機器世界對象對象事務(wù)事務(wù)記錄記錄文件文件屬性屬性實體實體實體集實體集特征特征數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項2.2.實體之間的聯(lián)系實體之間的聯(lián)系 一對一聯(lián)系一對一聯(lián)系 (1:1)(1:1)例如：例如：學(xué)校和校長，丈夫和妻子等。學(xué)校和校長，丈夫和妻子等。 a1 a2 a3 a4 b1 b2 b3 b4 b5 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)聯(lián)系的描述2.2.實體之間的聯(lián)系實體之間的聯(lián)系 一對多聯(lián)系（一對多聯(lián)系（1:n1:n）例如：例如：班級和學(xué)生，單位和職工等。班級和學(xué)生，單位和職工等。 a1 a2 a3 a

21、4 b1 b2 b3 b4 b5 2.2.實體之間的聯(lián)系實體之間的聯(lián)系 多對多聯(lián)系多對多聯(lián)系 ( (m:nm:n) )例如：例如：教師和學(xué)生，學(xué)生和課程等。教師和學(xué)生，學(xué)生和課程等。 a1 a2 a3 a4 b1 b2 b3 b4 b5 數(shù)據(jù)模型的分類數(shù)據(jù)模型的分類信息模型（概念數(shù)據(jù)模型）信息模型（概念數(shù)據(jù)模型）(1.3.2)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型(1.3.3)信息模型（概念數(shù)據(jù)模型）信息模型（概念數(shù)據(jù)模型）是脫離計算機系統(tǒng)的模型，它完全不涉及信息在計算機內(nèi)如何表示、如何處理等問題，純粹用來描述信息的結(jié)構(gòu)。在實際DBS開發(fā)過程中，該模型是用戶和數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員之間的交流工具。 1.3.2 信息

22、模型 信息模型（概念數(shù)據(jù)模型）信息模型（概念數(shù)據(jù)模型）實體聯(lián)系模型（實體聯(lián)系模型（Entity Relationship Model）（ P.P.Chen 1976 ）- ER模型模型人們設(shè)計數(shù)據(jù)庫的工作流程：人們設(shè)計數(shù)據(jù)庫的工作流程：先用先用ER圖準(zhǔn)確地反映信息，再從圖準(zhǔn)確地反映信息，再從ER圖出發(fā)，結(jié)合具體的計算機圖出發(fā)，結(jié)合具體的計算機系統(tǒng)和系統(tǒng)和DBMS，構(gòu)造實際的數(shù)據(jù)模型。，構(gòu)造實際的數(shù)據(jù)模型。(1) (1) ERER圖的表示方法圖的表示方法 實體型實體型 ( (矩形框矩形框) )： 聯(lián)系型聯(lián)系型 ( (菱形框菱形框) )： 屬性屬性 ( (橢圓形框橢圓形框) )： 連接連接 (直線

23、直線)：姓名姓名學(xué)生學(xué)生學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)建立建立ERER圖的過程：圖的過程： 確定實體型確定聯(lián)系型對實體型和聯(lián)系型用連線組合確定實體型和聯(lián)系型的屬性確定并標(biāo)記鍵(2)(2)聯(lián)系的幾種形式聯(lián)系的幾種形式 兩個實體之間的聯(lián)系兩個實體之間的聯(lián)系 學(xué)校學(xué)校校長校長管理管理班級班級學(xué)生學(xué)生課程課程學(xué)生學(xué)生組織組織選課選課分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)1mn11n(2)(2)多個實體聯(lián)系多個實體聯(lián)系 (3)(3)同一個實體內(nèi)部聯(lián)系同一個實體內(nèi)部聯(lián)系 學(xué)生學(xué)生課程課程教學(xué)教學(xué)教師教師職工職工領(lǐng)導(dǎo)領(lǐng)導(dǎo)分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)mn1pn例：例：一個簡單的教學(xué)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一個簡單的教學(xué)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的ERER圖圖學(xué)生學(xué)生( (學(xué)號學(xué)號, ,姓名姓名, ,性別性別

24、, , 出生日期出生日期, ,黨派黨派, ,籍貫籍貫, ,系號系號) )家庭成員家庭成員( (學(xué)號學(xué)號, ,姓名姓名, ,性別性別, ,與本人關(guān)系與本人關(guān)系, ,單位單位, ,職務(wù)職務(wù)) )獎懲獎懲( (學(xué)號學(xué)號, ,時間時間, ,類別類別, ,事由事由, ,級別級別) )學(xué)歷學(xué)歷( (學(xué)號學(xué)號, ,時間時間, ,學(xué)校學(xué)校, ,性質(zhì)性質(zhì)) )系系( (系號系號, ,系名系名, ,地址地址, ,電話電話, ,系主任系主任) )課程課程( (課號課號, ,課名課名, ,學(xué)時學(xué)時, ,學(xué)分學(xué)分, ,性質(zhì)性質(zhì)) )選課選課( (學(xué)號學(xué)號, ,課號課號, ,教師號教師號, ,成績成績) )教師教師( (

25、教師號教師號, ,姓名姓名, ,職稱職稱, ,領(lǐng)導(dǎo)號領(lǐng)導(dǎo)號, ,系號系號) )學(xué)生學(xué)生獎懲獎懲家庭成員家庭成員學(xué)歷學(xué)歷教師教師課程課程系系經(jīng)歷經(jīng)歷管理管理獲得獲得擁有擁有選課選課工作工作nmn1n1nn1n1p1成績成績領(lǐng)導(dǎo)領(lǐng)導(dǎo)n1學(xué)生學(xué)生籍貫籍貫黨派黨派出生日期出生日期性別性別姓名姓名學(xué)號學(xué)號課程課程學(xué)號學(xué)號性質(zhì)性質(zhì)學(xué)分學(xué)分學(xué)時學(xué)時課名課名 1.3.3 結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型由三部分組成：結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型由三部分組成： 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 數(shù)據(jù)完整性約束數(shù)據(jù)完整性約束數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 描述存儲在數(shù)據(jù)庫中的對象類型的集合。描述存儲在數(shù)據(jù)庫中的對象類型的集合。 對數(shù)據(jù)庫

26、系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)描述。對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)描述。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括兩部分：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括兩部分： 數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)（屬性）、取值范圍（域）等。數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)（屬性）、取值范圍（域）等。 在不同的數(shù)據(jù)模型中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示方法不同。在不同的數(shù)據(jù)模型中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表示方法不同。 數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作 描述對數(shù)據(jù)庫中各種對象的型和值所允許的操作集合。描述對數(shù)據(jù)庫中各種對象的型和值所允許的操作集合。 對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)描述。對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)描述。 數(shù)據(jù)操作包括兩大類：數(shù)據(jù)操作包括兩大類： 檢索檢索 更新（插入、修改和刪除）更新（插入、修改和刪除） 數(shù)據(jù)模型必須

27、定義這些操作的確切含義、操作符號、操作規(guī)數(shù)據(jù)模型必須定義這些操作的確切含義、操作符號、操作規(guī)則（優(yōu)先級等）及實現(xiàn)操作的語言等。則（優(yōu)先級等）及實現(xiàn)操作的語言等。數(shù)據(jù)的完整性約束數(shù)據(jù)的完整性約束 數(shù)據(jù)的完整性約束是一組完整性規(guī)則的集合。數(shù)據(jù)的完整性約束是一組完整性規(guī)則的集合。 完整性限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，完整性限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性。以保證數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性。 完整性主要有三類：完整性主要有三類： 實體完整性實體完整性 參照完整性參照完整性 用戶定義完整性用戶定義完整性 實體完整性和參照完整性是任何數(shù)據(jù)庫都必

28、須滿足的。實體完整性和參照完整性是任何數(shù)據(jù)庫都必須滿足的。 用戶定義完整性是根據(jù)用戶的具體要求定義的。用戶定義完整性是根據(jù)用戶的具體要求定義的。 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)不僅能設(shè)置完整性，還能執(zhí)行完整性約束條系統(tǒng)應(yīng)不僅能設(shè)置完整性，還能執(zhí)行完整性約束條件。件。常見的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型常見的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型 目前，常見的數(shù)據(jù)模型有四種：目前，常見的數(shù)據(jù)模型有四種： 層次模型層次模型(Hierarchical Model)(Hierarchical Model) 網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型(Network Model)(Network Model) 關(guān)系模型關(guān)系模型(Relational Model)(Relational

29、 Model) 面向?qū)ο竽Ｐ兔嫦驅(qū)ο竽Ｐ?Object Oriented Model)(Object Oriented Model) 非關(guān)系模型在非關(guān)系模型在 20 20 世紀(jì)世紀(jì) 80 80 年代初以前非常流行，目前已逐年代初以前非常流行，目前已逐漸被關(guān)系模型和面向?qū)ο竽Ｐ退〈?。但由于開發(fā)較早，有漸被關(guān)系模型和面向?qū)ο竽Ｐ退〈?。但由于開發(fā)較早，有些多非關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)仍在使用。些多非關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)仍在使用。非關(guān)系模型非關(guān)系模型層次模型層次模型層次模型是層次數(shù)據(jù)庫采用的數(shù)據(jù)模型，是最早出現(xiàn)的數(shù)據(jù)層次模型是層次數(shù)據(jù)庫采用的數(shù)據(jù)模型，是最早出現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型。模型。層次數(shù)據(jù)庫的典型代表是

30、層次數(shù)據(jù)庫的典型代表是IBM的的IMS(Information Management System)。(1). 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 層次模型采用樹形結(jié)構(gòu)，滿足下面層次模型采用樹形結(jié)構(gòu)，滿足下面兩個條件兩個條件： 有且僅有一個結(jié)點無父節(jié)點，稱根節(jié)點；有且僅有一個結(jié)點無父節(jié)點，稱根節(jié)點； 除根節(jié)點外，其他結(jié)點有且僅有一個父節(jié)點。除根節(jié)點外，其他結(jié)點有且僅有一個父節(jié)點。R1R2R3R4R6R5R7學(xué)校學(xué)校產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)部處部處學(xué)院學(xué)院中心中心系系實驗室實驗室教研室教研室某大學(xué)機構(gòu)層次模型某大學(xué)機構(gòu)層次模型(部分部分)學(xué)校學(xué)校研院研院航院航院計院計院計工程系計工程系計基礎(chǔ)系計基礎(chǔ)系硬件教研室硬件教研室軟件教研

31、室軟件教研室張三張三李四李四王五王五某大學(xué)機構(gòu)層次模型實例某大學(xué)機構(gòu)層次模型實例(部分部分)(2). (2). 數(shù)據(jù)操縱和完整性約束數(shù)據(jù)操縱和完整性約束 插入：插入：沒有父結(jié)點不能插入子結(jié)點。沒有父結(jié)點不能插入子結(jié)點。 刪除：刪除：刪除父結(jié)點，同時刪除子結(jié)點。刪除父結(jié)點，同時刪除子結(jié)點。 修改：修改：應(yīng)修改所有記錄，以免出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致。應(yīng)修改所有記錄，以免出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致。 查詢：查詢：通過存取路徑實現(xiàn)。通過存取路徑實現(xiàn)。(3). 特點特點結(jié)構(gòu)簡單，完整性好，適用于實體之間聯(lián)系固定且結(jié)構(gòu)簡單，完整性好，適用于實體之間聯(lián)系固定且預(yù)先定義好的應(yīng)用系統(tǒng)。預(yù)先定義好的應(yīng)用系統(tǒng)。應(yīng)用范圍有限，插入和刪除限

32、制較多、查詢子結(jié)點應(yīng)用范圍有限，插入和刪除限制較多、查詢子結(jié)點必須通過父結(jié)點。必須通過父結(jié)點。網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型 層次模型是網(wǎng)狀模型的特例。層次模型是網(wǎng)狀模型的特例。 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫的典型代表是網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫的典型代表是DBTG，該系統(tǒng)是美國數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言，該系統(tǒng)是美國數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言協(xié)商會協(xié)商會CODASYL下設(shè)的數(shù)據(jù)庫任務(wù)組下設(shè)的數(shù)據(jù)庫任務(wù)組DBTG提出的一個系統(tǒng)提出的一個系統(tǒng)方案，而不是一個實際的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。方案，而不是一個實際的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 該方案建立了許多數(shù)據(jù)庫的概念和原則，該方案建立了許多數(shù)據(jù)庫的概念和原則，70年代產(chǎn)生許多網(wǎng)年代產(chǎn)生許多網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫，如狀數(shù)據(jù)庫，如IDS/2，IMAGE，IDMS，DMS1100等。等。(1). 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 滿足下列條件的基本層聯(lián)系的集合稱為網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫：滿足下列條件的基本層聯(lián)系的集合稱為網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫： 可以有