第6章信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

1、計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)（理論篇）第6章 信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)與要求 熟悉計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容。 熟悉數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)及其組成，掌握數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型、概念模型與E-R圖的相關(guān)知識(shí)。 熟悉關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)基本原理，掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其形式化定義、關(guān)系代數(shù)的操作、SQL語言的使用以及數(shù)據(jù)庫(kù)控制方法。6.1 計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)基礎(chǔ) 6.1.1 計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的概念計(jì) 算 機(jī) 信 息 系 統(tǒng) （ C o m p u t e r _ b a s e d Information System ，以下簡(jiǎn)稱信息系統(tǒng)）是一類以提供信息服務(wù)為主要目的的數(shù)據(jù)密集型、人機(jī)交互的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。什么是什么是計(jì)算機(jī)信

2、息系統(tǒng)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)量大絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)是持久的這些持久數(shù)據(jù)為多個(gè)應(yīng)用程序所共享，甚至在一個(gè)單位或更大范圍內(nèi)共享除具有數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)和管理等基本功能外，還可向用戶提供信息檢索，統(tǒng)計(jì)報(bào)表、事務(wù)處理、分析、控制、預(yù)測(cè)、決策、報(bào)警、提示等信息服務(wù) 計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)技術(shù)上的特點(diǎn)從功能分類有: 電子數(shù)據(jù)處理、管理信息系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)等從信息資源分類有: 地理信息系統(tǒng)、多媒體管理系統(tǒng)等從應(yīng)用領(lǐng)域分類有: 辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、軍事指揮信息系統(tǒng)、醫(yī)療信息系統(tǒng)、民航訂票系統(tǒng)、電子商務(wù)系統(tǒng)、電子政務(wù)系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的分類計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)是一種人機(jī)結(jié)合的系統(tǒng)，通過用戶界面用戶可向系統(tǒng)輸入原始數(shù)據(jù)、操作命令

3、并獲得結(jié)果信息。輸入的數(shù)據(jù)由專門程序按一定格式送入數(shù)據(jù)庫(kù)；對(duì)于輸入的操作命令，系統(tǒng)將調(diào)用相應(yīng)的處理程序，對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，得到的結(jié)果再通過用戶界面顯示給用戶。一個(gè)信息系統(tǒng)除了計(jì)算機(jī)之外，還包括人、人工計(jì)算機(jī)之外，還包括人、人工過程及數(shù)據(jù)等資源。過程及數(shù)據(jù)等資源。 雖然信息系統(tǒng)是多種多樣的，但其基本結(jié)構(gòu)又是共同的，信息系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)可分為：基礎(chǔ)設(shè)施層資源管理層業(yè)務(wù)邏輯層應(yīng)用表現(xiàn)層目前，信息系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)包括客戶/服務(wù)器和瀏覽器/服務(wù)器兩種主流模式，它們都是上述計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)的變種。 可將計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)視為面向信息的，由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和相關(guān)的人員共同組織成一個(gè)整體的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系

4、統(tǒng)。 計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)用戶應(yīng)用表現(xiàn)層業(yè)務(wù)邏輯層資源管理層 基礎(chǔ)設(shè)施層從信息處理的深度來區(qū)分信息系統(tǒng)，基本可分為4大類，這些系統(tǒng)還可以按處理深度再繼續(xù)進(jìn)行劃分。操作層業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)業(yè)務(wù)信息處理系統(tǒng)信息檢索系統(tǒng)信息分析系統(tǒng)專家系統(tǒng)管理層業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)知識(shí)層業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)辦公信息系統(tǒng)目錄檢索系統(tǒng)全文檢索系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)經(jīng)理支持系統(tǒng)信息系統(tǒng)的類型1 業(yè)務(wù)信息處理系統(tǒng)業(yè)務(wù)信息處理系統(tǒng)是采用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行日常業(yè)務(wù)處理的信息系統(tǒng)，用以使業(yè)務(wù)工作自動(dòng)化，提高業(yè)務(wù)工作的效率和質(zhì)量。每一個(gè)單位或部門（包括個(gè)人）都有專門的業(yè)務(wù)范圍和工作內(nèi)容，在其業(yè)務(wù)處理中存在著大量信息。從信息學(xué)的角度看，業(yè)務(wù)信息處理

5、系統(tǒng)是一次信息（直接信息）的生產(chǎn)和處理系統(tǒng)。由于在企事業(yè)單位中不同層次的業(yè)務(wù)信息處理系統(tǒng)服務(wù)對(duì)象不同，因而可以進(jìn)一步將它分為三類。（1）操作層業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)（2）管理層業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)（3）知識(shí)層業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)知識(shí)層又分：輔助技術(shù)系統(tǒng) 辦公信息系統(tǒng)在業(yè)務(wù)信息處理系統(tǒng)中，其信息檢索查詢一般都在本單位的業(yè)務(wù)信息范圍內(nèi)，檢索的途徑和功能也比較簡(jiǎn)單。信息檢索系統(tǒng)信息檢索系統(tǒng)（Information Retrieval System）將原始信息（一次情報(bào)）預(yù)處理生成的二次信息）將原始信息（一次情報(bào)）預(yù)處理生成的二次信息（二次情報(bào)）輸入到計(jì)算機(jī)中，經(jīng)過計(jì)算機(jī)的加工（二次情報(bào)）輸入到計(jì)算機(jī)中，經(jīng)過計(jì)算機(jī)的加工再處理

6、，生成具有一定結(jié)構(gòu)的供檢索用的情報(bào)數(shù)據(jù)再處理，生成具有一定結(jié)構(gòu)的供檢索用的情報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)。此后，用戶按規(guī)定輸入檢索要求，由檢索系統(tǒng)庫(kù)。此后，用戶按規(guī)定輸入檢索要求，由檢索系統(tǒng)在情報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行檢索匹配，最后將符合用戶檢在情報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行檢索匹配，最后將符合用戶檢索要求的結(jié)果輸出給用戶。索要求的結(jié)果輸出給用戶。信息檢索系統(tǒng)不是為一個(gè)單位服務(wù)的，它可以供廣大的用戶使用，例如我國(guó)用于科學(xué)技術(shù)“查新”建立有各類科學(xué)和技術(shù)的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)（如中國(guó)科技文獻(xiàn)庫(kù)、中國(guó)科技成果庫(kù)、中國(guó)專利數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)學(xué)位論文數(shù)據(jù)庫(kù)，中國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議數(shù)據(jù)庫(kù)等），世界上著名的情報(bào)檢索系統(tǒng)（如DIALOG、ORBIT等）包含的眾多數(shù)據(jù)庫(kù)，均可向

7、有關(guān)人員提供聯(lián)機(jī)檢索服務(wù)。 信息檢索系統(tǒng)信息檢索系統(tǒng)的特點(diǎn)是：信息量大檢索功能強(qiáng)服務(wù)面廣通常可根據(jù)獲得最終檢索結(jié)果的詳細(xì)程度和檢索詞的來源不同，而將信息檢索系統(tǒng)分為兩大類：目錄檢索系統(tǒng)全文檢索系統(tǒng)從信息的內(nèi)容來劃分信息檢索系統(tǒng)，將其分為：文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)事實(shí)檢索系統(tǒng)數(shù)值檢索系統(tǒng)等業(yè)務(wù)信息處理系統(tǒng)是對(duì)原始信息存儲(chǔ)和利用的系統(tǒng)，信息檢索系統(tǒng)是對(duì)原始信息作簡(jiǎn)單的加工后提供檢索服務(wù)的系統(tǒng)，它們基本上均停留在信息的表層，并未對(duì)這些信息進(jìn)行深層次的處理，所以僅屬于一次信息或二次信息系統(tǒng)。而對(duì)于高層（領(lǐng)導(dǎo)和決策層）人員而言，他們需要的是經(jīng)過處理和分析的概括性信息，即所謂三次信息。信息分析系統(tǒng)是為管理決策人員掌握

8、企事業(yè)單位運(yùn)行規(guī)律和趨勢(shì)，制訂規(guī)劃、進(jìn)行決策的輔助系統(tǒng)。是一種高層次的信息系統(tǒng)，的處理系統(tǒng)。決策支持系統(tǒng)決策支持系統(tǒng) 經(jīng)理支持系統(tǒng)經(jīng)理支持系統(tǒng) 信息分析系統(tǒng)（Information Analysis System）兩種常見的信息分析系統(tǒng)：決策支持系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)（Decision Support System，簡(jiǎn)稱DSS）是輔助決策者通過數(shù)據(jù)、模型、知識(shí)以人機(jī)交互方式進(jìn)行半結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化決策的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。它為決策者提供分析問題、建立模型、模擬決策過程和方案的環(huán)境，可調(diào)用各種信息資源和分析工具，幫助決策者提高決策水平和質(zhì)量。經(jīng)理支持系統(tǒng)經(jīng)理支持系統(tǒng)（Executive Support Sy

9、stem，簡(jiǎn)稱ESS）不提供某種固定的應(yīng)用或某種具體的能力，而是提供一個(gè)綜合性的計(jì)算和通信環(huán)境。專家系統(tǒng)（Expert System，簡(jiǎn)稱ES）是一種知識(shí)信息的加工處理系統(tǒng)，也是人工智能最為重要的應(yīng)用系統(tǒng)。專家系統(tǒng)模仿人類專家的思維活動(dòng)，通過推理與判斷來求解問題。專家系統(tǒng)具有解決特定問題所需的專門領(lǐng)域知識(shí)，這種知識(shí)不但包括解決該問題的知識(shí)，同時(shí)還包括求解該問題過程的知識(shí)。一個(gè)專家系統(tǒng)通常由兩部分組成：一部分一部分是稱為知識(shí)庫(kù)的知識(shí)集合，它包括要處理問題的領(lǐng)域知識(shí)，另一部分另一部分是稱為推理機(jī)的程序模塊。推理是指從已有事實(shí)推出新事實(shí)（或結(jié)論）的過程。在專家系統(tǒng)中首先將專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以適當(dāng)?shù)男问?/p>

10、存入計(jì)算機(jī)（擁有專門知識(shí)擁有專門知識(shí)），利用類似專家的思維規(guī)則，對(duì)事例的原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行邏輯推理和演釋，最后作出判斷和決策（選擇知識(shí)選擇知識(shí)和和運(yùn)用知識(shí)運(yùn)用知識(shí)）。 專家系統(tǒng)系統(tǒng)類型系統(tǒng)類型輸入信息輸入信息處理處理輸出信息輸出信息使用者使用者業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)信息信息處理處理系統(tǒng)系統(tǒng)操作層操作層事務(wù)和事件的事務(wù)和事件的直接數(shù)據(jù)直接數(shù)據(jù)排序、列表、排序、列表、合并合并報(bào)告、列表、報(bào)告、列表、概要概要操作和管理操作和管理人員人員管理層管理層總括的事務(wù)處總括的事務(wù)處理數(shù)據(jù)理數(shù)據(jù)常規(guī)的統(tǒng)計(jì)、常規(guī)的統(tǒng)計(jì)、分析分析總結(jié)報(bào)告、總結(jié)報(bào)告、異常報(bào)告異常報(bào)告中層管理人中層管理人員員知識(shí)層知識(shí)層設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)說明書、知識(shí)庫(kù)知

11、識(shí)庫(kù)模型設(shè)計(jì)、仿模型設(shè)計(jì)、仿真、優(yōu)化真、優(yōu)化模型、圖形模型、圖形設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)報(bào)告專業(yè)技術(shù)人專業(yè)技術(shù)人員員辦公信息辦公信息文獻(xiàn)、資料、文獻(xiàn)、資料、目錄、公文目錄、公文流轉(zhuǎn)、編目、流轉(zhuǎn)、編目、通信、歸檔通信、歸檔資料、目錄、資料、目錄、電子郵件電子郵件辦公人員辦公人員信息檢索系統(tǒng)信息檢索系統(tǒng)資料和文獻(xiàn)數(shù)資料和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)據(jù)交互性、檢索交互性、檢索檢索結(jié)果檢索結(jié)果各類人員各類人員信息信息分析分析系統(tǒng)系統(tǒng)決策支持決策支持總括數(shù)據(jù)、?？偫〝?shù)據(jù)、模型、分析方法型、分析方法聯(lián)機(jī)分析、知聯(lián)機(jī)分析、知識(shí)發(fā)現(xiàn)識(shí)發(fā)現(xiàn)決策分析、決策分析、對(duì)提問的響對(duì)提問的響應(yīng)應(yīng)決策人員決策人員經(jīng)理支持經(jīng)理支持內(nèi)外部的總括內(nèi)外部的總括數(shù)據(jù)

12、數(shù)據(jù)圖形、交互性圖形、交互性對(duì)提問的響對(duì)提問的響應(yīng)應(yīng)決策人員決策人員專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)推理、演釋推理、演釋決策知識(shí)決策知識(shí)技術(shù)和決策技術(shù)和決策人員人員新的應(yīng)用需求和新的計(jì)算機(jī)技術(shù)是推動(dòng)信息系統(tǒng)發(fā)展的動(dòng)力。目前，信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)：信息多媒體化信息多媒體化系統(tǒng)集成化系統(tǒng)集成化 功能智能化功能智能化結(jié)構(gòu)分布化結(jié)構(gòu)分布化信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)6.1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)基礎(chǔ) 從計(jì)算機(jī)一開始應(yīng)用于數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域，人們就面對(duì)數(shù)據(jù)管理的需求，致力于研究在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中如何準(zhǔn)確地表示數(shù)據(jù)、如何有效地獲取與組織數(shù)據(jù)、以及如何高效地存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)。應(yīng)用需求推動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用需求推動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展

13、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展可以劃分為三個(gè)階段: 人工管理階段 文件系統(tǒng)階段 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶用戶教務(wù)處教務(wù)處應(yīng)用程序應(yīng)用程序?qū)W工處學(xué)工處應(yīng)用程序應(yīng)用程序財(cái)務(wù)處財(cái)務(wù)處應(yīng)用程序應(yīng)用程序DBMSDB數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成 （1）應(yīng)用程序 （2）計(jì)算機(jī)支持系統(tǒng) （3）數(shù)據(jù)庫(kù) （4）數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) （5）人員：包括設(shè)計(jì)、開發(fā)和維護(hù)、使用數(shù)據(jù)庫(kù)的各類人員n 數(shù)據(jù)庫(kù)管理員n 系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)和開發(fā)人員n 用戶數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化 數(shù)據(jù)共享性高，冗余度低 數(shù)據(jù)獨(dú)立于程序 統(tǒng)一管理和管制數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，一般采用數(shù)據(jù)模型來對(duì)現(xiàn)實(shí)

14、世界數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中用于數(shù)據(jù)表示和操作的一組概念和定義。各種數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品都是基于某種數(shù)據(jù)模型的?，F(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)實(shí)世界（客觀對(duì)象）（客觀對(duì)象）抽象抽象概念系統(tǒng)概念系統(tǒng)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（概念模型）（概念模型）（數(shù)據(jù)模型）（數(shù)據(jù)模型）首先把現(xiàn)實(shí)世界的對(duì)象抽象為某一種不依賴于具體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（概念模型）;然后再把概念模型轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)中DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型 關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)模型概念模型可以按用戶觀點(diǎn)準(zhǔn)確地模擬應(yīng)用單位對(duì)數(shù)據(jù)的描述及業(yè)務(wù)需求，即對(duì)應(yīng)用數(shù)據(jù)和信息建模。建模的最終目的是按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型來組織數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)模型要用嚴(yán)格的形式化定義來描述數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)

15、特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)約束。 通常一個(gè)數(shù)據(jù)模型包括以下兩方面的內(nèi)容： 數(shù)據(jù)靜態(tài)的特性它包括數(shù)據(jù)的基本邏輯結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)間的聯(lián)系和數(shù)據(jù)中的完整性約束，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效和相容。 數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)特性它指定義在數(shù)據(jù)上的操作，包括這些操作的規(guī)則及實(shí)現(xiàn)操作的語言。目前常用“實(shí)體-聯(lián)系（Entity-Relationship，簡(jiǎn)稱E_R）”方法來建立概念模型。概念模型 是對(duì)應(yīng)用單位數(shù)據(jù)的第一次抽象，也是用戶和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員之間進(jìn)行交流與溝通的工具。ER概念模型有關(guān)術(shù)語實(shí)體:凡是可以被人們識(shí)別而又可以互相區(qū)別的客觀對(duì)象統(tǒng)統(tǒng)抽象為實(shí)體(Entity)。具有共性的一類實(shí)體可以組合為一個(gè)實(shí)體集。 屬性:實(shí)體一般具有若干特征，用于

16、描述其性質(zhì)，這種特征稱之為實(shí)體的屬性（Attribute）。稱每個(gè)屬性的取值范圍為值域。實(shí)體主鍵:能夠唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性或?qū)傩越M（這組屬性的任何真子集無此性質(zhì)）稱為實(shí)體集的實(shí)體鍵。 聯(lián)系:抽象到概念系統(tǒng)中的實(shí)體之間會(huì)有各種聯(lián)系（Relationship）。 如果一個(gè)實(shí)體集有多個(gè)實(shí)體鍵存在，則可從中選一個(gè)最常用的作為實(shí)體主鍵，簡(jiǎn)稱主鍵(Primary Key)。聯(lián)系又可分為兩種：聯(lián)系又可分為兩種：1. 1. 實(shí)體集內(nèi)部的聯(lián)系實(shí)體集內(nèi)部的聯(lián)系 2. 2. 實(shí)體集之間的聯(lián)系實(shí)體集之間的聯(lián)系 三類不同語義的聯(lián)系：三類不同語義的聯(lián)系：(以二元聯(lián)系以二元聯(lián)系(兩個(gè)實(shí)體集之間的聯(lián)系兩個(gè)實(shí)體集之間的聯(lián)系)為例

17、為例) 一對(duì)一一對(duì)一聯(lián)系（聯(lián)系（1 1：1 1）對(duì)于實(shí)體集A的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中至多有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系；反之亦然，則稱實(shí)體集A和實(shí)體集B具有1：1聯(lián)系 一對(duì)多一對(duì)多聯(lián)系（聯(lián)系（1 1：n）對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有n個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系；而對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中至多只有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B存在1：n的聯(lián)系。 多對(duì)多多對(duì)多聯(lián)系（聯(lián)系（m:n） 若對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有n個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系；而對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中也有m個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱該二個(gè)實(shí)體集A，B之間存在m:n聯(lián)系 ER圖學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)SNO姓名姓名SNME系別系別

18、DEPART出生年月出生年月BDATE學(xué)生學(xué)生S所屬所屬SCL班級(jí)班級(jí)CLASS班號(hào)班號(hào)CLNO班名班名CLNAME班長(zhǎng)班長(zhǎng)MONITOR排座排座SS教室座位教室座位SIE排號(hào)排號(hào)ROW列號(hào)列號(hào)COLUMN選課選課SC成績(jī)成績(jī)GRADE課程課程C課程號(hào)課程號(hào)CNO課程名課程名CNAME學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)LHOUR開課時(shí)間開課時(shí)間SEMESTERnm1n11性別性別SEX身高身高HEIGHT數(shù)據(jù)模型 層次模型（Hierarchica Model） 層次模型用樹結(jié)構(gòu)表示實(shí)體集之間的聯(lián)系。 網(wǎng)狀模型（Network Model） 用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表示實(shí)體集之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。 關(guān)系模型（Relational Mod

19、el） 用二維表結(jié)構(gòu)表示實(shí)體集以及實(shí)體集之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型 面向?qū)ο竽Ｐ停∣bject-Orinted Model） 在面向?qū)ο竽Ｐ椭邪熏F(xiàn)實(shí)世界的實(shí)體都模擬為一種對(duì)象，并把類似的對(duì)象歸并為一類（Class） 每個(gè)對(duì)象有一個(gè)狀態(tài)，對(duì)象的狀態(tài)是該對(duì)象屬性值的集合 每個(gè)對(duì)象有一組操作，而每個(gè)操作決定對(duì)象的一種行為 每個(gè)對(duì)象有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符，它把對(duì)象狀態(tài)和對(duì)象行為“封裝”在一起 對(duì)象之間通過消息進(jìn)行通信。當(dāng)一個(gè)對(duì)象要求另一個(gè)對(duì)象做某個(gè)動(dòng)作時(shí)，就向它發(fā)送一個(gè)消息，以激活該對(duì)象的某個(gè)方法 對(duì)象的每個(gè)方法都對(duì)應(yīng)且僅對(duì)應(yīng)一條消息 對(duì)象運(yùn)行的結(jié)果也以消息的形式給出 面向?qū)ο竽Ｐ?.2 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)6.2.1 關(guān)

20、系模型（1）關(guān)系數(shù)據(jù)模型的邏輯結(jié)構(gòu) 關(guān)系數(shù)據(jù)模型的基本結(jié)構(gòu)是關(guān)系 關(guān)系數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表（Table），它由表名、行和列組成。表的每一行稱為一個(gè)元組（Tuple），每一列稱為一個(gè)屬性（Attribute）。 用關(guān)系數(shù)據(jù)模型對(duì)一個(gè)具體單位中客觀對(duì)象的實(shí)體集、屬性和聯(lián)系的結(jié)構(gòu)描述，一般稱為關(guān)系數(shù)據(jù)模式（Data Schema），而二維表中的內(nèi)容即為其實(shí)例。 關(guān)系數(shù)據(jù)模式的一般描述形式為：R（A1,A2,Ai,An）1 關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（2）關(guān)系數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 在關(guān)系數(shù)據(jù)模型中，實(shí)體集、實(shí)體集之間的聯(lián)系都用二維表來表示。在支持關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫(kù)（即關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)）物理組織中，二

21、維表以文件形式存儲(chǔ)。在大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)中，二維表與操作系統(tǒng)中的文件相對(duì)應(yīng)。文件系統(tǒng)（操作系統(tǒng)）文件系統(tǒng)（操作系統(tǒng)）關(guān)系模型關(guān)系模型數(shù)據(jù)庫(kù)語言數(shù)據(jù)庫(kù)語言SQL記錄類型記錄類型關(guān)系模式關(guān)系模式基本表結(jié)構(gòu)基本表結(jié)構(gòu)文件文件關(guān)系（二維表）關(guān)系（二維表）基本表基本表記錄記錄元組元組行行數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)項(xiàng)屬性屬性列列（3）關(guān)系數(shù)據(jù)模型的特點(diǎn)在這一節(jié)里，我們從集合論角度給出關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化定義?！径x1】域（Domain）是一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合?！径x2】給定一組域D1，D2，Dn，這些域中可以有相同的。其笛卡爾積（Cartesian product）為：D1D2 Dn = (d1,d2,dn)| di

22、Di , i = 1,2,n 。2 關(guān)系模型結(jié)構(gòu)的形式化定義【定義3】D1D2Dn的子集稱為在域D1，D2，Dn上的關(guān)系。若D1，D2，Dn對(duì)應(yīng)的屬性名為A1,A2,，An，則可將這種關(guān)系的結(jié)構(gòu)表示如下：R(A1/D1, A2/D2,An/Dn),可簡(jiǎn)化為：R(A1,A2,，An)與前述相一致，稱這種結(jié)構(gòu)為關(guān)系數(shù)據(jù)模式，其中R為關(guān)系數(shù)據(jù)模式的名，n為關(guān)系數(shù)據(jù)模式的屬性的個(gè)數(shù)，稱為關(guān)系的目（degree或arity）。關(guān)系中的每個(gè)元素稱關(guān)系的元組（Tuple），用t表示。由此，若R的值用r來表示，它是n目元組t的集合，即：r = t1,t2,tm。其中，每個(gè)元組t可表示為：t = (v1,v2,

23、vm), viDi,1in在關(guān)系數(shù)據(jù)模型中，對(duì)每個(gè)關(guān)系還作了一些限制在關(guān)系數(shù)據(jù)模型中，對(duì)每個(gè)關(guān)系還作了一些限制關(guān)系模式用R（A1，A2，An）表示，僅僅說明關(guān)系的語法，但是并不是每個(gè)合乎語法的元組都能成為R的元組，它還要受到語義的限制。數(shù)據(jù)的語義不但會(huì)限制屬性的值，數(shù)據(jù)的語義還會(huì)制約屬性間的關(guān)系，這些約束可以用來保證數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的正確性，稱其為關(guān)系數(shù)據(jù)模型的完整性約束。三類關(guān)系數(shù)據(jù)模型的完整性規(guī)則:（1）實(shí)體完整性（2）引用完整性（3）用戶定義完整性約束 3 關(guān)系數(shù)據(jù)模型的完整性（1）實(shí)體完整性 若屬性A為關(guān)系R的主鍵，則A不能為空值（即其值處于未知狀態(tài)，記為Null）或重值?！径x4】設(shè)F是

24、基本關(guān)系R（指對(duì)應(yīng)實(shí)際存儲(chǔ)的文件）的一個(gè)或一組屬性，但不是R的主鍵。如果F與另一個(gè)基本關(guān)系S的主鍵KS相對(duì)應(yīng)，則稱F是基本關(guān)系R的外鍵（Foreign key），關(guān)系R和S可以是同一個(gè)關(guān)系。（2）引用完整性 R1的外鍵F要么是被引用關(guān)系R2中某一元組實(shí)際存在的主鍵值，要么為空值。簡(jiǎn)單地說，即“引用完整性”要求在關(guān)系中不允許引用不存在的實(shí)體（即元組）。（3）用戶定義完整性約束 用戶定義完整性它反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語義要求，由應(yīng)用環(huán)境對(duì)數(shù)據(jù)的需求而決定。 E_R概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的兩條原則 實(shí)體的轉(zhuǎn)換 聯(lián)系的轉(zhuǎn)換“聯(lián)系”轉(zhuǎn)換成”關(guān)系模式”中的主鍵應(yīng)仔細(xì)考慮:聯(lián)系聯(lián)系 為為 1

25、：1聯(lián)系聯(lián)系 為為 1：n聯(lián)系聯(lián)系 為為 m:n4 E_R概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系數(shù)據(jù)模式6.2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本操作 關(guān)系數(shù)據(jù)模型提供了關(guān)系操作的能力，這種操作能力可用代數(shù)方式和邏輯方式來表示，分別稱為關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算。關(guān)系代數(shù)：用對(duì)關(guān)系的運(yùn)算來表達(dá)查詢要求的方法 (代數(shù)方式表示)關(guān)系演算：用謂詞來表達(dá)查詢要求的方式 (邏輯方式表示) 關(guān)系代數(shù)操作簡(jiǎn)稱為關(guān)系操作。分為兩類： 傳統(tǒng)的集合操作 關(guān)系專用的操作 關(guān)系操作的結(jié)果仍為關(guān)系，可以再參與其他關(guān)系操作，構(gòu)成關(guān)系代數(shù)表達(dá)式，由此描述對(duì)關(guān)系的各種復(fù)雜操作。 StRttSR 關(guān)系是元組的集合，因此集合運(yùn)算均可適用于關(guān)系。StRttSR （2）差操

26、作設(shè)關(guān)系R和S并相容，其差操作（Difference）表示為R-S，操作結(jié)果生成一個(gè)新關(guān)系，其元組由屬于R，但不屬于S的元組組成：1 傳統(tǒng)的集合操作（1）并操作 設(shè)有關(guān)系R和關(guān)系S，它們有相同的模式結(jié)構(gòu)（稱R與S是“并相容” ），其并操作（Union）表示為RS，操作結(jié)果生成一個(gè)新的關(guān)系，其元組由屬于R的元組和屬于S的元組共同組成：并、差、交、積并、差、交、積StRttSR （3）交操作 (Intersection）設(shè)關(guān)系R和S并相容，其交操作表示為：RS，操作結(jié)果為：即結(jié)果關(guān)系中的元組由既屬于R又屬于S的元組組成。)(SRRSR)(RSSSR關(guān)系的交可以用差來表示：關(guān)系的交可以用差來表示：或

27、者或者（4）廣義笛卡爾積 設(shè)關(guān)系R和S分別具有p和q個(gè)屬性，定義R和S的廣義笛卡爾積（Extended Cartesian Product）是一個(gè)具有（p+q）個(gè)屬性的集合，每一個(gè)元組的前p個(gè)屬性來自R的一個(gè)元組，后q個(gè)屬性來自S的一個(gè)元組。廣義笛卡爾積記為RS，定義如下：StRtttttSRqpqp, 注意: RS有mn個(gè)元組其中 R 為關(guān)系名，邏輯表達(dá)式 F(t)表示條件，F(xiàn)(t)中的運(yùn)算符包括、=、及算術(shù)表達(dá)符，運(yùn)算對(duì)象可以是屬性名，常量等。由此可見，選擇操作實(shí)際上是從關(guān)系中選取使條件 F(t)為真的元組組成新的關(guān)系 ，它是從行的角度進(jìn)行的操作。2 專門的關(guān)系操作它包括：選擇、投影、連接

28、、自然連接、除法（1）選擇操作（Selection） 選擇操作是從關(guān)系中選擇滿足條件的元組組成一個(gè)新關(guān)系。選擇操作用下式表示：)( t t真tFRF F (R) = RtAtRA )()(,RCA)(RbB（a）關(guān)系RABCABCACabcabcacaafafcedcd（2）投影操作投影操作（Project）投影操作是對(duì)關(guān)系作垂直分解。從關(guān)系的屬性中選擇屬性列，由這些屬性列組成一個(gè)新關(guān)系。若A為關(guān)系R中的屬性列，投影操作表示為： 連接是從關(guān)系R和S的廣義笛卡爾積中選取屬性值之間滿足某一 運(yùn)算的元組，記為 SRji（3 3）連接操作連接操作（Join）其中 i 表示關(guān)系R第i個(gè)屬性，j表示關(guān)系S

29、中第j個(gè)屬性，是算術(shù) 比較符。 連接的形式定義如下：)()(SRSRjpiji其中p是關(guān)系R的屬性個(gè)數(shù)。第（p+j）個(gè)屬性滿足運(yùn)算的元組。如果是等號(hào)“=” 那么這個(gè)連接操作稱為“等值連接”。在R 和S的廣義笛卡爾積中挑選第i個(gè)屬性和SRji自然連接是一種特殊的等值連接，它要求兩個(gè)關(guān)系中進(jìn)行比較的屬性必須是相同的屬性列，并且在結(jié)果中把重名的屬性列去掉。即若關(guān)系R和S具有相同的屬性列B，則自然連接記作：（4 4）自然連接自然連接（naturaljoin ）,BtBtStRtBttqpqpqpR S =Btq其中 是從關(guān)系S中去掉B屬性列的元組。設(shè)有關(guān)系R(x,y)和S(y)，x和y為屬性列，且S(

30、y)，則除法操作（Division）可記為：)()(RSRRxxx（5）除法操作除法操作RS=R R：學(xué)生：學(xué)生- -外語課程選修表外語課程選修表S S：外語課程開設(shè)表：外語課程開設(shè)表R RS S：選修全部外語課程學(xué)生表：選修全部外語課程學(xué)生表學(xué)號(hào)學(xué)號(hào) 姓名姓名 課程號(hào)課程號(hào) 課程名課程名 C005 張雷張雷 W-001 英語英語 C005 張雷張雷 W-002 日語日語 C005 張雷張雷 W-003 德語德語 C008 王寧王寧 W-001 英語英語 C008 王寧王寧 W-003 德語德語 R098 錢欣錢欣 W-001 英語英語 A041 周光明周光明 W-002 日語日語 A041

31、周光明周光明 W-003 德語德語 M038 李霞霞李霞霞 W-001 英語英語 A041 周光明周光明 W-001 英語英語 課程號(hào)課程號(hào) 課程名課程名 W-001 英語英語 W-002 日語日語 W-003 德語德語 周光明A041張雷C005姓名學(xué)號(hào)3. 關(guān)系代數(shù)操作的應(yīng)用實(shí)例 以上9種關(guān)系代數(shù)操作，其中并、差，廣義笛卡爾積、投影和選擇5種操作稱為基本操作，它們可以組成關(guān)系代數(shù)的完備操作集。其他操作（如交、連接和除法）均可以用這5種基本操作來表達(dá)。6.2.3 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)語言SQL數(shù)據(jù)庫(kù)語言：數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)配置，使用戶可以對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行各式各樣的操作，構(gòu)成用戶和數(shù)據(jù)庫(kù)的接口的語言。由于DBMS所提供的語言一般局限于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，不同于計(jì)算機(jī)的程序設(shè)計(jì)語言，因而稱它為數(shù)據(jù)庫(kù)語言。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)語言是一種非過程語言。SQL（Structured Query Language）：一種基于關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算之間的語言非過程語言是有別于過程語言的，即對(duì)用戶而言只要說明“做什么”，指出