數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論_數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論

1、2022-5-191數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論An Introduction to Database System2022-5-192教學(xué)目的和課程內(nèi)容 教學(xué)目的通過課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的指導(dǎo)，使學(xué)生較全面地掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念和基本原理，深入理解關(guān)系數(shù)據(jù)模型、關(guān)系數(shù)據(jù)理論和關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，掌握關(guān)系數(shù)據(jù)語言；掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法，具有一定的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)能力，初步具備使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)和方法解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力，為今后從事信息系統(tǒng)的開發(fā)及相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2022-5-193學(xué)習(xí)方式&學(xué)習(xí)計(jì)劃&聽課&學(xué)習(xí)資源&上機(jī)練習(xí)&作業(yè)2022-5-194第一章 緒論1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.2 數(shù)據(jù)模

2、型1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.5 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域1.6 小結(jié)2022-5-1951.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 1.1.1 數(shù)據(jù)庫的地位 1.1.2 四個(gè)基本概念 1.1.3 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展2022-5-196數(shù)據(jù)庫的地位 數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生于六十年代末，是數(shù)據(jù)管理的最新技術(shù)，是計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要分支 數(shù)據(jù)庫技術(shù)是信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，它的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了計(jì)算機(jī)應(yīng)用向各行各業(yè)的滲透 數(shù)據(jù)庫的建設(shè)規(guī)模、數(shù)據(jù)庫信息量的大小和使用頻度已成為衡量一個(gè)國家信息化程度的重要標(biāo)志2022-5-1971.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 1.1.1 數(shù)據(jù)庫的地位 1.1.2 四個(gè)基本概念 1.1.3

3、 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展2022-5-1981.1.2 四個(gè)基本概念 數(shù)據(jù)(Data) 數(shù)據(jù)庫(Database) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)2022-5-199一、數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)(Data)是數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的基本對象 數(shù)據(jù)的定義 描述事物的符號(hào)記錄 數(shù)據(jù)的種類 文字、圖形、圖象、聲音 數(shù)據(jù)的特點(diǎn) 數(shù)據(jù)與其語義是不可分的2022-5-1910數(shù)據(jù)舉例 學(xué)生檔案中的學(xué)生記錄（李明，男，1972，江蘇，計(jì)算機(jī)系，1990） 數(shù)據(jù)的形式不能完全表達(dá)其內(nèi)容 數(shù)據(jù)的解釋 語義：學(xué)生姓名、性別、出生年月、籍貫、所在系別、入學(xué)時(shí)間 解釋：李明是個(gè)大學(xué)生，1972年出生，江蘇人，1990年考

4、入計(jì)算機(jī)2022-5-1911二、數(shù)據(jù)庫（舉例）學(xué)學(xué)生生登登記記表表學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào)姓姓 名名年年 令令性性 別別系系 名名年年 級級95004王王小小明明19女女社社會(huì)會(huì)學(xué)學(xué)9595006黃黃大大鵬鵬20男男商商品品學(xué)學(xué)9595008張張文文斌斌18女女法法律律學(xué)學(xué)952022-5-1912二、數(shù)據(jù)庫(續(xù)) 人們收集并抽取出一個(gè)應(yīng)用所需要的大量數(shù)據(jù)之后，應(yīng)將其保存起來以供進(jìn)一步加工處理，進(jìn)一步抽取有用信息 數(shù)據(jù)庫的定義 數(shù)據(jù)庫(Database,簡稱DB)是長期儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)集合2022-5-1913二、數(shù)據(jù)庫(續(xù)) 數(shù)據(jù)庫的特征 數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲(chǔ)存數(shù)

5、據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲(chǔ)存 可為各種用戶共享可為各種用戶共享 冗余度較小冗余度較小 數(shù)據(jù)獨(dú)立性較高數(shù)據(jù)獨(dú)立性較高 易擴(kuò)展易擴(kuò)展2022-5-1914三、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 什么是DBMS 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System，簡稱DBMS）是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。 DBMS的用途 科學(xué)地組織和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護(hù)數(shù)據(jù)2022-5-1915DBMS的主要功能數(shù)據(jù)定義功能 提供數(shù)據(jù)定義語言提供數(shù)據(jù)定義語言(DDL) 定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)操縱功能:提供數(shù)據(jù)操縱語言(DML) 操縱數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作操縱數(shù)

6、據(jù)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作 (查詢、插入、刪除和修改查詢、插入、刪除和修改)2022-5-1916DBMS的主要功能 數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理 保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性 多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用 發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù)發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù) 數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能(實(shí)用程序?qū)嵱贸绦? 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)批量裝載數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)批量裝載 數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲(chǔ) 介質(zhì)故障恢復(fù)介質(zhì)故障恢復(fù) 數(shù)據(jù)庫的重組織數(shù)據(jù)庫的重組織 性能監(jiān)視等性能監(jiān)視等2022-5-1917四、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Database System，簡稱，簡稱DBS）是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中

7、引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成。是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成。 在不引起混淆的情況下常常把數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡稱為在不引起混淆的情況下常常把數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡稱為數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成 由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員（和用戶）構(gòu)成。應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員（和用戶）構(gòu)成。2022-5-1918數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(續(xù)) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)成圖示 參看教材page_6 圖1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的位置圖示 參看教材page_ 6 圖1.22022-5-19191.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 1.1.1 數(shù)據(jù)庫的地位 1.1.2 四個(gè)基本

8、概念 1.1.3 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展2022-5-19201.1.3 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展 什么是數(shù)據(jù)管理 對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)，是數(shù)據(jù)處理的中心問題是數(shù)據(jù)處理的中心問題 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程 人工管理階段人工管理階段(40年代中年代中-50年代中年代中) 文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階段(50年代末年代末-60年代中年代中) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段(60年代末年代末-現(xiàn)在現(xiàn)在)2022-5-1921數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展(續(xù)) 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展動(dòng)力 應(yīng)用需求的推動(dòng)應(yīng)用需求的推動(dòng) 計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)

9、展 計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展2022-5-1922一、人工管理 時(shí)期 40年代中-50年代中 產(chǎn)生的背景 應(yīng)用需求科學(xué)計(jì)算 硬件水平無直接存取存儲(chǔ)設(shè)備 軟件水平?jīng)]有操作系統(tǒng) 處理方式批處理2022-5-1923人工管理(續(xù)) 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)面向的對象：某一應(yīng)用程序 數(shù)據(jù)的共享程度：無共享、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：無結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)控制能力：應(yīng)用程序自己控制2022-5-1924應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系(人工管理) 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.2022-5-19

10、25二、文件系統(tǒng) 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2022-5-1926文件系統(tǒng)(續(xù))特點(diǎn)數(shù)據(jù)的管理者：文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可長期保存數(shù)據(jù)面向的對象：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2022-5-1927應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系(文件系統(tǒng))應(yīng)用程序應(yīng)用程序文件文件應(yīng)用程序應(yīng)用程序文件文件2應(yīng)用程序應(yīng)用程序文件文件n存取存取方法方法.2022-5-1928文件系

11、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)只能是定長的。 可以間接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)變長要求，但訪問相應(yīng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用可以間接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)變長要求，但訪問相應(yīng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序復(fù)雜了。程序復(fù)雜了。 文件間是獨(dú)立的，因此數(shù)據(jù)整體無結(jié)構(gòu)。 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)用程序中描述數(shù)據(jù)間的聯(lián)系中描述數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。 數(shù)據(jù)的最小存取單位是記錄。2022-5-1929三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 時(shí)期 60年代末以來 產(chǎn)生的背景 應(yīng)用背景大規(guī)模管理 硬件背景大容量磁盤 軟件背景有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 處理方式聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理,分布處理,批處理2022-5-1930數(shù)

12、據(jù)庫系統(tǒng)(續(xù)) 特點(diǎn) 數(shù)據(jù)的管理者：DBMS 數(shù)據(jù)面向的對象：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2022-5-1931應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))DBMS應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)庫2022-5-1932數(shù)據(jù)的高共享性的好處 降低數(shù)據(jù)的冗余度，節(jié)省存儲(chǔ)空間 避免數(shù)據(jù)間的不一致性 使系統(tǒng)易于擴(kuò)充2022-5-1933數(shù)據(jù)獨(dú)立性 物理獨(dú)立性 指用戶的應(yīng)用程序與存儲(chǔ)在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是指用戶的應(yīng)用程序與存儲(chǔ)在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是相互獨(dú)立的。當(dāng)數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)改變了，應(yīng)用程

13、序不相互獨(dú)立的。當(dāng)數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)改變了，應(yīng)用程序不用改變用改變。 邏輯獨(dú)立性 指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨(dú)立的。指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨(dú)立的。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程序也可以不變數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程序也可以不變。2022-5-1934數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化 整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一。 數(shù)據(jù)庫中實(shí)現(xiàn)的是數(shù)據(jù)的真正結(jié)構(gòu)化 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)用數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)用數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型描述，無需程序定義和解釋。描述，無需程序定義和解釋。 數(shù)據(jù)可以數(shù)據(jù)可以變長變長。 數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)。2022-5-1935DBMS對數(shù)據(jù)的控制功能 數(shù)據(jù)的安全

14、性（Security）保護(hù) 使每個(gè)用戶只能按指定方式使用和處理指定數(shù)據(jù)，保護(hù)數(shù)據(jù)以防止不合法的使用造成的數(shù)據(jù)的泄密和破壞。 數(shù)據(jù)的完整性（Integrity）檢查 將數(shù)據(jù)控制在有效的范圍內(nèi)，或保證數(shù)據(jù)之間滿足一定的關(guān)系。2022-5-1936DBMS對數(shù)據(jù)的控制功能 并發(fā)（Concurrency）控制 對多用戶的并發(fā)操作加以控制和協(xié)調(diào)，防止相互干擾而得到錯(cuò)誤的結(jié)果。 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)（Recovery） 將數(shù)據(jù)庫從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)。2022-5-1937第一章 緒論1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.2 數(shù)據(jù)模型1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.5 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域1.6

15、小結(jié)2022-5-1938數(shù)據(jù)模型 在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個(gè)工具來抽象、抽象、表示和處理表示和處理現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)和信息。通俗地講數(shù)據(jù)模型就是現(xiàn)實(shí)世界的模擬 數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足三方面要求 能比較能比較真實(shí)真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界地模擬現(xiàn)實(shí)世界 容易為人所容易為人所理解理解 便于在計(jì)算機(jī)上便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)2022-5-1939數(shù)據(jù)模型(續(xù)) 數(shù)據(jù)模型分成兩個(gè)不同的層次(1) 概念模型概念模型 也稱信息模型，它是按用戶的觀也稱信息模型，它是按用戶的觀點(diǎn)來對數(shù)據(jù)和信息建模。點(diǎn)來對數(shù)據(jù)和信息建模。 (2) 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型等，它是按計(jì)算機(jī)系

16、統(tǒng)的觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)關(guān)系模型等，它是按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)建模建模。 2022-5-1940數(shù)據(jù)模型(續(xù)) 客觀對象的抽象過程-兩步抽象 現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對象抽象為概念模型；現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對象抽象為概念模型； 把概念模型轉(zhuǎn)換為某一把概念模型轉(zhuǎn)換為某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。支持的數(shù)據(jù)模型。 概念模型是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次。2022-5-1941 1.2 數(shù)據(jù)模型 1.2.1 數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.2 概念模型 1.2.3 常用數(shù)據(jù)模型 1.2.4 層次模型 1.2.5 網(wǎng)狀模型 1.2.6 關(guān)系模型2022-5-1942 1.2.1 數(shù)據(jù)模型的組成要素 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)操作 數(shù)據(jù)

17、的約束條件 2022-5-1943 1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 對象類型的集合 兩類對象 與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對象 與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對象 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述2022-5-1944 2.數(shù)據(jù)操作 數(shù)據(jù)操作 對數(shù)據(jù)庫中各種對象（型）的實(shí)例（值）允許執(zhí)行的操作及有關(guān)的操作規(guī)則 數(shù)據(jù)操作的類型 檢索 更新（包括插入、刪除、修改）2022-5-1945 數(shù)據(jù)操作(續(xù)) 數(shù)據(jù)模型對操作的定義 操作的確切含義 操作符號(hào) 操作規(guī)則（如優(yōu)先級） 實(shí)現(xiàn)操作的語言 數(shù)據(jù)操作是對系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的描述。2022-5-1946 3.數(shù)據(jù)的約束條件 數(shù)據(jù)的約束條件 一組完整性規(guī)則的集合。一組完整性

18、規(guī)則的集合。 完整性規(guī)則是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系完整性規(guī)則是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和儲(chǔ)存規(guī)則，用以限定符合數(shù)據(jù)所具有的制約和儲(chǔ)存規(guī)則，用以限定符合數(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)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、有效、相容據(jù)的正確、有效、相容。2022-5-1947 數(shù)據(jù)的約束條件(續(xù)) 數(shù)據(jù)模型對約束條件的定義 反映和規(guī)定本反映和規(guī)定本數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型必須遵守的基本的通用的必須遵守的基本的通用的完整性約束條件。例如在關(guān)系模型中，任何關(guān)系完整性約束條件。例如在關(guān)系模型中，任何關(guān)系必須滿足實(shí)體完整性和參照完整性兩個(gè)條件。必須滿足實(shí)體完整性和參照

19、完整性兩個(gè)條件。 提供定義完整性約束條件的機(jī)制，以反映提供定義完整性約束條件的機(jī)制，以反映具體應(yīng)具體應(yīng)用用所涉及的數(shù)據(jù)必須遵守的特定的語義約束條件所涉及的數(shù)據(jù)必須遵守的特定的語義約束條件。2022-5-1948 1.2.2 概念模型1. 概念模型2. 信息世界中的基本概念3. 概念模型的表示方法2022-5-19491. 概念模型 概念模型的用途 概念模型用于信息世界的建模概念模型用于信息世界的建模 是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次 是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的有力工具是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的有力工具 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員和用戶之間進(jìn)行交流的語言數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員和用戶之間進(jìn)行交流的語言 對

20、概念模型的基本要求 較強(qiáng)的語義表達(dá)能力，能夠方便、直接地表達(dá)應(yīng)用較強(qiáng)的語義表達(dá)能力，能夠方便、直接地表達(dá)應(yīng)用中的各種語義知識(shí)中的各種語義知識(shí) 簡單、清晰、易于用戶理解簡單、清晰、易于用戶理解。2022-5-19502. 信息世界中的基本概念 (1) 實(shí)體（Entity） 客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體?？陀^存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。可以是具體的人、事、物或抽象的概念可以是具體的人、事、物或抽象的概念。(2) 屬性（Attribute） 實(shí)體所具有的某一特性稱為屬性。實(shí)體所具有的某一特性稱為屬性。一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來刻畫。一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來刻畫。 (3) 碼（Key） 唯

21、一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性集稱為碼。唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性集稱為碼。 2022-5-1951信息世界中的基本概念(續(xù))(4) 域（Domain） 屬性的取值范圍稱為該屬性的域?qū)傩缘娜≈捣秶Q為該屬性的域。 (5) 實(shí)體型（Entity Type） 用實(shí)體名及其屬性名集合來抽象和刻畫用實(shí)體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實(shí)體稱為實(shí)體型同類實(shí)體稱為實(shí)體型(6) 實(shí)體集（Entity Set） 同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集2022-5-1952信息世界中的基本概念(續(xù))(7) 聯(lián)系（Relationship） 現(xiàn)實(shí)世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界現(xiàn)實(shí)世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在

22、信息世界中反映為實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體之間的聯(lián)系中反映為實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體之間的聯(lián)系實(shí)體型間聯(lián)系 兩個(gè)實(shí)體型兩個(gè)實(shí)體型 一對一聯(lián)系（一對一聯(lián)系（1:1） 三個(gè)實(shí)體型三個(gè)實(shí)體型 一對多聯(lián)系（一對多聯(lián)系（1:n） 一個(gè)實(shí)體型一個(gè)實(shí)體型 多對多聯(lián)系（多對多聯(lián)系（m:n） 2022-5-1953兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系實(shí)體型實(shí)體型1聯(lián)系名聯(lián)系名實(shí)體型實(shí)體型2111:1聯(lián)系聯(lián)系實(shí)體型實(shí)體型1聯(lián)系名聯(lián)系名實(shí)體型實(shí)體型2mnm:n聯(lián)系聯(lián)系實(shí)體型實(shí)體型1聯(lián)系名聯(lián)系名實(shí)體型實(shí)體型21n1:n聯(lián)系聯(lián)系2022-5-1954兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系 一對一聯(lián)系 如果對于實(shí)體集如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集中的每一個(gè)實(shí)體

23、，實(shí)體集B中至多有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，反之亦然，中至多有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱則稱實(shí)體集實(shí)體集A與實(shí)體集與實(shí)體集B具有一對一聯(lián)系具有一對一聯(lián)系。記為。記為1:1。 實(shí)例班級與班長之間的聯(lián)系：班級與班長之間的聯(lián)系：一個(gè)班級只有一個(gè)正班長一個(gè)班級只有一個(gè)正班長一個(gè)班長只在一個(gè)班中任職一個(gè)班長只在一個(gè)班中任職2022-5-1955兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系 (續(xù)) 一對多聯(lián)系 如果對于實(shí)體集如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有中有n個(gè)實(shí)體（個(gè)實(shí)體（n0）與之聯(lián)系，反之，對于實(shí)體集）與之聯(lián)系，反之，對于實(shí)體集B中中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中至多只有一個(gè)實(shí)

24、體與之中至多只有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱聯(lián)系，則稱實(shí)體集實(shí)體集A與實(shí)體集與實(shí)體集B有一對多聯(lián)系有一對多聯(lián)系 記為記為1:n 實(shí)例班級與學(xué)生之間的聯(lián)系：班級與學(xué)生之間的聯(lián)系：一個(gè)班級中有若干名學(xué)生，一個(gè)班級中有若干名學(xué)生，每個(gè)學(xué)生只在一個(gè)班級中學(xué)習(xí)每個(gè)學(xué)生只在一個(gè)班級中學(xué)習(xí)2022-5-1956兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系 (續(xù)) 多對多聯(lián)系（m:n） 如果對于實(shí)體集如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有中有n個(gè)實(shí)體（個(gè)實(shí)體（n0）與之聯(lián)系，反之，對于實(shí)體集）與之聯(lián)系，反之，對于實(shí)體集B中中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中也有中也有m個(gè)實(shí)體（個(gè)實(shí)體（m0）與之聯(lián)系，則

25、稱與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集實(shí)體集A與實(shí)體與實(shí)體B具有多對多聯(lián)系。具有多對多聯(lián)系。記為記為m:n 實(shí)例課程與學(xué)生之間的聯(lián)系：課程與學(xué)生之間的聯(lián)系：一門課程同時(shí)有若干個(gè)學(xué)生選修一門課程同時(shí)有若干個(gè)學(xué)生選修一個(gè)學(xué)生可以同時(shí)選修多門課程一個(gè)學(xué)生可以同時(shí)選修多門課程2022-5-1957多個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù)) 多個(gè)實(shí)體型間的一對多聯(lián)系 若實(shí)體集若實(shí)體集E1，E2，.，En存在聯(lián)系，對于實(shí)體存在聯(lián)系，對于實(shí)體集集Ej（j=1，2，.，i-1，i+1，.，n）中的給）中的給定實(shí)體，最多只和定實(shí)體，最多只和Ei中的一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，則中的一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，則我們說我們說Ei與與E1，E2，.，Ei-1，Ei+1，.

26、，En之之間的聯(lián)系是一對多的。間的聯(lián)系是一對多的。2022-5-1958多個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù)) 實(shí)例 課程、教師與參考書三個(gè)實(shí)體型課程、教師與參考書三個(gè)實(shí)體型如果一門課程可以有若干個(gè)教師講授，使用若干如果一門課程可以有若干個(gè)教師講授，使用若干本參考書，每一個(gè)教師只講授一門課程，每一本本參考書，每一個(gè)教師只講授一門課程，每一本參考書只供一門課程使用參考書只供一門課程使用課程與教師、參考書之間的聯(lián)系是一對多的課程與教師、參考書之間的聯(lián)系是一對多的 多個(gè)實(shí)體型間的一對一聯(lián)系 多個(gè)實(shí)體型間的多對多聯(lián)系2022-5-1959同一實(shí)體集內(nèi)各實(shí)體間的聯(lián)系 一對多聯(lián)系 實(shí)例 職工實(shí)體集內(nèi)部具有領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)的

27、聯(lián)系職工實(shí)體集內(nèi)部具有領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)系某一職工（干部）某一職工（干部）“領(lǐng)導(dǎo)領(lǐng)導(dǎo)”若干名職工若干名職工一個(gè)職工僅被另外一個(gè)職工直接領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)職工僅被另外一個(gè)職工直接領(lǐng)導(dǎo)這是一對多的聯(lián)系這是一對多的聯(lián)系 一對一聯(lián)系 多對多聯(lián)系2022-5-19603. 概念模型的表示方法 概念模型的表示方法很多 實(shí)體聯(lián)系方法(E-R方法) 用E-R圖來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型 E-R方法也稱為E-R模型2022-5-1961E-R圖 實(shí)體型 用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名。學(xué)生學(xué)生教師教師2022-5-1962E-R圖(續(xù)) 屬性 用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來學(xué)生學(xué)生學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)年齡年齡性別性別姓

28、名姓名2022-5-1963E-R圖(續(xù)) 聯(lián)系聯(lián)系本身：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實(shí)體連接起來，同名，并用無向邊分別與有關(guān)實(shí)體連接起來，同時(shí)在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（時(shí)在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或或m:n） 聯(lián)系的屬性：聯(lián)系本身也是一種實(shí)體型，也聯(lián)系本身也是一種實(shí)體型，也可以有屬性。如果一個(gè)聯(lián)系具有屬性，則這些可以有屬性。如果一個(gè)聯(lián)系具有屬性，則這些屬性也要用無向邊與該聯(lián)系連接起來屬性也要用無向邊與該聯(lián)系連接起來 2022-5-1964聯(lián)系的表示方法實(shí)體型實(shí)體型1聯(lián)系名聯(lián)系名實(shí)體型實(shí)體型2111:1聯(lián)系聯(lián)系實(shí)體型實(shí)體型1聯(lián)系

29、名聯(lián)系名實(shí)體型實(shí)體型2mnm:n聯(lián)系聯(lián)系實(shí)體型實(shí)體型1聯(lián)系名聯(lián)系名實(shí)體型實(shí)體型21n1:n聯(lián)系聯(lián)系2022-5-1965聯(lián)系的表示方法(續(xù))實(shí)體型實(shí)體型1聯(lián)系名聯(lián)系名mn同一實(shí)體型內(nèi)同一實(shí)體型內(nèi)部的部的m:n聯(lián)系聯(lián)系實(shí)體型實(shí)體型1聯(lián)系名聯(lián)系名實(shí)體型實(shí)體型21m多個(gè)實(shí)體型間的多個(gè)實(shí)體型間的1:n聯(lián)系聯(lián)系實(shí)體型實(shí)體型3n2022-5-1966聯(lián)系的表示方法示例班級班級班級班級-班長班長班長班長111:1聯(lián)系聯(lián)系課程課程選修選修學(xué)生學(xué)生mnm:n聯(lián)系聯(lián)系班級班級組成組成學(xué)生學(xué)生1n1:n聯(lián)系聯(lián)系2022-5-1967聯(lián)系的表示方法示例(續(xù))職工職工領(lǐng)導(dǎo)領(lǐng)導(dǎo)1n同一實(shí)體型內(nèi)同一實(shí)體型內(nèi)部的部的1:n聯(lián)

30、系聯(lián)系課程課程講授講授教師教師1m多個(gè)實(shí)體型間的多個(gè)實(shí)體型間的1:n聯(lián)系聯(lián)系參考書參考書n2022-5-1968聯(lián)系屬性的表示方法課程課程選修選修學(xué)生學(xué)生mn成績成績2022-5-1969E-R圖(續(xù))E-R圖實(shí)例： P19 某工廠物資管理某工廠物資管理E-R圖圖2022-5-1970 1.2.3 常用數(shù)據(jù)模型 非關(guān)系模型 層次模型（層次模型（Hierarchical Model） 網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型(Network Model ) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：以基本層次聯(lián)系為基本單位 基本層次聯(lián)系：兩個(gè)記錄以及它們之間的一對多（包括基本層次聯(lián)系：兩個(gè)記錄以及它們之間的一對多（包括一對一一對一)的聯(lián)系的聯(lián)系202

31、2-5-1971常用數(shù)據(jù)模型(續(xù)) 關(guān)系模型(Relational Model) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：表 面向?qū)ο竽Ｐ?Object Oriented Model） 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：對象2022-5-1972 1.2 數(shù)據(jù)模型 1.2.1 數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.2 概念模型 1.2.3 常用數(shù)據(jù)模型 1.2.4 層次模型 1.2.5 網(wǎng)狀模型 1.2.6 關(guān)系模型2022-5-1973 1.2.4 層次模型1. 層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2. 層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操縱3. 層次數(shù)據(jù)模型的與完整性約束 4. 層次數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 5. 層次數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn) 6. 典型的層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2022-5-19741

32、. 層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 層次模型 滿足下面兩個(gè)條件的基本層次聯(lián)系的集合為層次模型。滿足下面兩個(gè)條件的基本層次聯(lián)系的集合為層次模型。1. 有且只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)稱為根有且只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)稱為根 結(jié)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)2. 根以外的其它結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)根以外的其它結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn) 層次模型中的幾個(gè)術(shù)語 根結(jié)點(diǎn)，雙親結(jié)點(diǎn)，兄弟結(jié)點(diǎn)，葉結(jié)點(diǎn)根結(jié)點(diǎn)，雙親結(jié)點(diǎn)，兄弟結(jié)點(diǎn)，葉結(jié)點(diǎn)2022-5-1975層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)） 1 根結(jié)點(diǎn)根結(jié)點(diǎn) 2 兄弟結(jié)點(diǎn)兄弟結(jié)點(diǎn) 3 葉結(jié)點(diǎn)葉結(jié)點(diǎn) 4 兄弟結(jié)點(diǎn)兄弟結(jié)點(diǎn) 5 葉結(jié)點(diǎn)葉結(jié)點(diǎn) 葉結(jié)點(diǎn)葉結(jié)點(diǎn)2022-5-1976層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)） 表示方法實(shí)體型實(shí)體型：用記錄類型描述。：用記錄類型描述。 每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型。每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型。屬性屬性：用字段描述。每個(gè)記錄類型可包含若干個(gè)字段。：用字段描述。每個(gè)記錄類型可包含若干個(gè)字段。聯(lián)系聯(lián)系：用結(jié)點(diǎn)之間的連線表示記錄（類）型之間的：用結(jié)點(diǎn)之間的連線表示記錄（類）型之間的 一對多的聯(lián)系一對多的聯(lián)系實(shí)例：實(shí)例：教員教員-學(xué)生數(shù)據(jù)模型（學(xué)生