信息技術和軟件工程

Grundlagen

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Shen同濟大學CDHK機械工程系技術基礎Grundlagen

derInformationstechnik同濟大學中德學院沈斌教授、博士博士生導師Grundlagen

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ShenInhalt同濟大學CDHK機械工程系（Inhalt）Einführung

引言Datenbank

System數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Relational

Datebase

System關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Open

DataBase

Connectivity開放數(shù)據(jù)庫互連Frame

System

of

Network計算機網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)7

Einführung

von

Software

Engineering工程概論1.1

的發(fā)展概況企業(yè)是一個生產(chǎn)系統(tǒng)“生產(chǎn)”呢？它一般是指人們使用工具來創(chuàng)造各種生產(chǎn)資料和生活資料的活動，即把各種生產(chǎn)要素的輸入轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的輸出過程。這里，生產(chǎn)要素包括如下四個方面內(nèi)容：生產(chǎn)對象

的原材

是指完成生產(chǎn)活動所使用料和輔助材料。生產(chǎn)勞動

它包含每個勞動者用于進行生產(chǎn)活動的體力和智力。生產(chǎn)資料

指借助于生產(chǎn)勞動把生產(chǎn)對象轉(zhuǎn)變成產(chǎn)品 段，包括機器設備、夾具、工具等。生產(chǎn)信息為有效地進行生產(chǎn)過程所用到的知識，它包含了產(chǎn)品開發(fā)技術、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)技術管理等特性。在目前，信息在生產(chǎn)過程中的作用將變得越來越重要。Prof.Dr.-Ing.Bin

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Enterprises環(huán)境決策和控制設計開發(fā)制造數(shù)據(jù)庫市場產(chǎn)品Prof.Dr.-Ing.Bin

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Enterprises物

料流能

源流信

息流用戶定貨計劃指令圖1

生產(chǎn)系統(tǒng)的基本框圖利用先進的

在互聯(lián)網(wǎng)上從事企業(yè)的研究開發(fā)、生產(chǎn)技術和管理以及商業(yè)活動的經(jīng)營方式，正在對人類經(jīng)濟和社會生活正產(chǎn)生越來越重要的影響，在某些方面,已經(jīng)讓人聯(lián)想起歷史上蒸汽機和電力的發(fā)明。值得注意的是,互聯(lián)網(wǎng)和電子商務發(fā)展的速度，甚至遠遠超過了蒸汽機、電以及人類歷史上其他重要的發(fā)明。我們知道，從電的發(fā)明到電的普及，這中間花費了近100年。收音機誕生38年后,使用人數(shù)才達到5000萬。今天Internet發(fā)展20多年，現(xiàn)在世界上已擁有上億的用戶。Prof.Dr.-Ing.Bin

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Enterprises世上沒有無源之水，我們先從源頭說起。在茹毛飲血的時代，祖先們可能只用沒有加工過的木棒、石塊謀生，后來又有弓箭之類，溫飽問題大大得到解決，以后隨著人類生產(chǎn)知識的積累創(chuàng)新，使用謀生的工具越來越先進，組織分工越來越明確，人類的生活大大改善，以后又有蒸氣機、電力工具、計算機的出現(xiàn)，“泰勒制”等現(xiàn)代管理制度的推廣，生產(chǎn)力大力提高，現(xiàn)在出現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)，這又是一次生產(chǎn)力上的，和蒸氣機的出現(xiàn)一樣，說穿了它也是一種工具，為改善人類生活為目的工具，不是裝飾品和

。那么它會為人類帶來哪些革命呢？它應該為人類帶來以下三個方面的：“信息”、“溝通和交流方式”、“組織行為”。Prof.Dr.-Ing.Bin

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Enterprises信息由于各種互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，使得互聯(lián)網(wǎng)成為一個包羅萬象的信息庫，商業(yè)的、學術的、的等等信息都可以在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)布和獲取，那么人類獲得知識和積累經(jīng)驗變得輕而易舉，這大大提高了人類更新知識的能力，減少了重復勞動，降低知識創(chuàng)新成本，使人類新的思想和科學新發(fā)現(xiàn)的速度成倍地加速，正是這種信息的深刻發(fā)展的使得互聯(lián)網(wǎng)成為生產(chǎn)力高速。Prof.Dr.-Ing.Bin

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Enterprises溝通和交流方式其次，由于互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，使得人類的溝通和交流方式變得容易，正如“電報”、的出現(xiàn)一樣，人類可以遵守一定模式進行商業(yè)的和私人的交流，互聯(lián)網(wǎng)的技術能夠保證這些交流相對可靠的進行，人類因此可以在幅度提高溝通和交流的效率，給人類生活帶來較大的方便，進而改變了人類的某些生活方式。例：

效應Prof.Dr.-Ing.Bin

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Enterprises組織行為互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)使得人類的分工合作發(fā)生巨大的變化，人們隨時隨地可以做很多種工作，一個人可能成為不同性質(zhì)的組織成員，另外由于溝通和交流的方便使得組織的形式變得越來越容易，解決問題，完成工作的能力大為提高，人類征服自然的能力變得無比強大，因為互聯(lián)網(wǎng)使得人們在碰到大任務、題的時候可以迅速組織起來解決它。例：24小時

的企業(yè)Prof.Dr.-Ing.Bin

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Enterprises1.2對企業(yè)經(jīng)濟的作用知識時代的經(jīng)濟增長主要依靠信Prof.

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Enterprises息和知識，對物質(zhì)的消耗要比工業(yè)時代低得多。所以說，工業(yè)時代的經(jīng)濟增長其實質(zhì)在于高成本的社會化，知識時代的經(jīng)濟增長其實質(zhì)在于低成本的社會化。例一：信息產(chǎn)業(yè)中的計算機

業(yè)、網(wǎng)絡通信業(yè)可以在十幾年、幾年(甚至更短)內(nèi)達到或超過工業(yè)時代以消耗物質(zhì)資源為主的產(chǎn)業(yè)近一個世紀才能達到的資產(chǎn)水平?！拔镔|(zhì)增長產(chǎn)生的

增長與時間的關系是線性的，信息知識增長所產(chǎn)生的

增長與時間的關系則是非線性的。”例二：的鋼鐵工業(yè)，1960年消耗1.2億噸鋼材，1990年經(jīng)濟增長比30年前翻了幾番，但鋼材的消耗是8500萬噸，不但沒有增加，反而減少了30％左右。例三：物質(zhì)價值與信息知識價值的差別更為突出。(見表1、表2)Prof.Dr.-Ing.Bin

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Enterprises表1物質(zhì)增長與信息知識增長所產(chǎn)生的財富速度比較表公司

資產(chǎn)

時間10億美元幾十年（洛克菲勒石油大王）10億美元12年（比爾·蓋茨大王）雅虎10億美元3年Ebay10億美元5個星期Prof.Dr.-Ing.Bin

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Enterprises光盤材料光盤內(nèi)容價格1~3元一部

30元1~3元Windows

98

1000元1~3元（工程）

100000元表2

物質(zhì)價值與信息知識價值比較表Prof.Dr.-Ing.Bin

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Enterprises電子商務

發(fā)展情況電子商務作為現(xiàn)代服務業(yè)中的重要產(chǎn)業(yè)，有“朝陽產(chǎn)業(yè)、綠色產(chǎn)業(yè)”之稱，具有“三高”、“三新”的特點。“三高”即高人力資本含量、高技術含量和高附加價值；“三新”是指新技術、新業(yè)態(tài)、新方式。人流、物流、

流、信息流“四流合價值鏈的概一”是對電子商務括。國際的發(fā)展狀況:以歐家為例,可以說電子商務業(yè)務開發(fā)的如火如荼.在法,德等歐洲國家,電子商務所產(chǎn)生的營業(yè)額已占商務總額的1/4,在則已高達1/3以上。Prof.Dr.-Ing.Bin

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EnterprisesCAD/CAM19世紀的產(chǎn)業(yè)

，蒸汽機等機器的發(fā)明和應用，大大地增強了人的體力作用。20世紀的產(chǎn)業(yè)

，電子計算機的發(fā)明和應用，增強了人的智力作用。而CAD/CAM技術的應用是計算機與信息技術領域里發(fā)展最快和最有效益的。Prof.

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Enterprises虛擬現(xiàn)實（Vitual

Reality)一個產(chǎn)品的圖紙剛剛繪制完畢，能否在制造出來之前，先讓未來的用戶自己操作使用一下，對使用性能、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、操作界面等以至外觀案提出自己的意見？答案是肯定的：虛擬現(xiàn)實技術可以帶您走入未來。虛擬現(xiàn)實（簡稱VR），又稱靈境技術，是以浸沒感、交互性和構(gòu)想為基本特征的計算機高級人機界面。它綜合利用了計算機圖形學、仿真技術、多技術、人工智能技術、計算機網(wǎng)絡技術、

并行處理技術和多傳感器技術，模擬人的視覺、

聽覺、觸覺等感官功能，使人能夠沉浸在計算機

生成的虛擬境界中，并能夠通過語言，手勢等自

然的方式與之進行實時交互，創(chuàng)建了一種適人化

的信息空間。使用者不僅能夠通過虛擬現(xiàn)實

系統(tǒng)感受到在客觀物理世界中所經(jīng)歷的“身臨其境

”的真性，而且能夠突破空間、時間以及其他客觀限制，感受到在真實世界中無法親身經(jīng)歷的體驗。VR技術具有現(xiàn)實的虛擬性。Prof.Dr.-Ing.Bin

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Enterprises虛擬制造（Vitual

Manufacturing)虛擬制造是提高產(chǎn)品設計、生產(chǎn)準備和生產(chǎn)過程控制水平的一個集成的、綜合的制造環(huán)境，是面向下一世紀嶄新的制造概念和企業(yè)發(fā)展的策略。它

涉及到許多技術領域。Prof.

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Enterprises隨著市場競爭的不斷加劇和新技術的迅速發(fā)展，全球經(jīng)濟的趨勢日益增強，形成了全球化市場。在全球化市場中，三種因素，即顧客、和競爭，又簡稱3C的因素，使企業(yè)的形勢十分嚴峻:Prof.Dr.-Ing.Bin

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Enterprises1）顧客(

Customer)，市場的主導權(quán)已轉(zhuǎn)入顧客手中，使市場由賣方市場變?yōu)橘I方市場，顧客選擇商品的余地大為擴展。因此，怎樣使顧客滿意，就成為企業(yè)的奮斗目標和一切工作的歸宿(2)(

Change)市場需求多變，科技進步日新月異，產(chǎn)品生命周期不斷縮短，這些變化已成為不可阻擋的潮流，促使企業(yè)加快

步伐。(3)競爭(Competition)以往那種僅憑借物美價廉的商品就能在競爭中穩(wěn)操勝券的簡單競爭方式

已被多層面的競爭方式一T：按合同及時交貨或新產(chǎn)品上市時間、Q：質(zhì)量、

C：成本及S：售前咨詢服務及售后

、升值服務所取代。誰能提供

獨占性的產(chǎn)品和一流的服務，誰就能夠贏得競爭。市場占有率已成為評判企業(yè)是否具有競爭力的最集中的體現(xiàn)。快速產(chǎn)品開發(fā)主要過程模具實物掃描SLA、FDM、LOM

制件不同的快速原型設備三維建模SolidworkSTLProEProf.

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Enterprises合起來去競同濟大學CDHKProf.

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Shen1.3企業(yè)應用的對策Information

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Enterprises求生反應與速度競爭有兩個人在樹林里過夜，突然跑出一頭大黑熊。一人忙著穿球鞋。另一個人對他說“你穿鞋有什么用？我們反正跑不過熊啊？”忙著穿球鞋的人說：“我不是要跑得快過熊，我是要跑得快過你?！痹谏鐣M入信息時代的重要歷史時期，市場

反應速度決定著企業(yè)

運，只有能夠迅速應對

市場者，才能成為市場逐鹿的佼佼者。

思科公司

約翰

在談到新經(jīng)濟的規(guī)律時

：“現(xiàn)代競爭已不是大魚吃小魚。而是快的吃慢的?！币虼耍谶@“快者為王”的時代，速度已Information

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EnterprisesProf.

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ShenCDHK成為同企濟大學業(yè)的基本生存法則。煮蛙試驗與環(huán)境作用曾經(jīng)有一個古老的試驗，將一只活蹦亂跳的青蛙投進熱水鍋里，青蛙會立即跳出水鍋。如果把青蛙放在涼水鍋里，下面用火慢慢加熱，青蛙竟然一動不動，舒舒服服地浮在水里，直到它感受到燙想跳出熱水鍋時，卻已無力逃生。面對競爭環(huán)境的變遷，為什么有些企業(yè)應變自如獲得生機，而有些企業(yè)卻步履維艱，關門呢？其原因與上述關于青蛙的試驗頗為相似。變化的環(huán)境如同逐步提高的水溫，有些企業(yè)敏感性強，及時覺察，積極應對，因而應變自如，擺脫；可有的企業(yè)感覺麻木，得過且過，到了積重難返之時，只有慘遭淘汰的份了。Prof.Dr.-Ing.Bin

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Enterprises老鼠困斃與適“度”把握一只饑餓的小老鼠遇到一只盛滿大米的米缸，看著白花花的大米、小老鼠興奮不已，每天跳進跳出，想吃就吃。但是缸里的米‘天天地減少，缸口與米之間的距離天天在拉大。當小老鼠能力所及的跳高高度低于缸口與米之間的距離時，小老鼠沒有擺脫米的誘惑。仍與往常一樣跳入缸中享受米的滋味，但就這一跳、從此小老鼠再也跳不到缸外。當缸中的米吃完后，老鼠便困死于缸中。做任何事情，都要把握‘個“度”，

了事物原有的“度”，事物將會發(fā)生質(zhì)的變化。我們有些企業(yè)在市場競爭中，對事物“度”的把握不夠。Prof.Dr.-Ing.Bin

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Enterprises2

Datenbank

System數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Definition

基本定義Datenbank

數(shù)據(jù)庫:數(shù)據(jù)庫是相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)是描述現(xiàn)實世界中各種具體事物或抽象概念的可

并具有明確意義的信息。數(shù)據(jù)能夠為特定組織(如企事業(yè)單位)的多種應用服務。這個數(shù)據(jù)集合可以定義為一個數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫具有如下特性：數(shù)據(jù)庫是具有邏輯關系和確定意義的數(shù)據(jù)集合。邏輯上無關的數(shù)據(jù)集合不能稱為數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫是針對明確的應用目標而設計、建立和加載的。每個數(shù)據(jù)庫都具有一組用戶，并為這些用戶的應用服務。一個數(shù)據(jù)庫表示了現(xiàn)實世界的某些方面(稱為小世界)。一個數(shù)據(jù)庫所表示的小世界的改變必須及時地反映到該數(shù)據(jù)庫中來。Entwicklung

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Shen2-1Datenbank

Management

System

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng):數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是一個通用的系統(tǒng)，由一組計算機程序構(gòu)成。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)庫進行有效的管理，包括管理、安全性管理、完整性管理等。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供了一個

環(huán)境，使用戶能方便快速地建立、維護、檢索、存取和處理數(shù)據(jù)庫中的信息。Datenbank

System

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)加在一起構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。有時人們把數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)廣義地定義為“數(shù)據(jù)庫十數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)十數(shù)據(jù)庫管理員十應用程序十用戶”。圖2-1給出了一個簡化的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)環(huán)境。教學管理數(shù)據(jù)庫上的操作有兩類。第一類是數(shù)據(jù)庫查詢操作。例如，列出常紅所選修的課程和成績，列出所有選修87年第一學期“數(shù)13”課程的學生

。第二類是數(shù)據(jù)庫更新操作。例如，在Grade文件中

一個“常紅的數(shù)據(jù)庫課程成績?yōu)?0分”的新記錄。這兩類操作是所有數(shù)據(jù)庫上所用的常用操作。Entwicklung

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Shen2-2圖2-1

一個簡化的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)環(huán)境圖2-2

一個數(shù)據(jù)庫實例Entwicklung

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Shen2-32.2

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點同濟大學CDHK機械工程系Entwicklung

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vonDatenbankProf.Dr.-IngBinShen2-4Eigenschaften

der

Datenbank數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是在文件系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的。但是，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與文件系統(tǒng)具有本質(zhì)上的區(qū)別。文件系統(tǒng)的缺點：數(shù)據(jù)共享性差，冗余度大數(shù)據(jù)不一致數(shù)據(jù)獨立性差數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化程度低數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點信息完整、功能通用程序與數(shù)據(jù)獨立數(shù)據(jù)抽象支持數(shù)據(jù)的不同視圖控制數(shù)據(jù)冗余支持數(shù)據(jù)共享限制非 的存取提供多種用戶界面表示數(shù)據(jù)之間的復雜聯(lián)系完整性約束數(shù)據(jù)恢復2.3 ion

der

Daten

數(shù)據(jù)抽象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要目的之一是為用戶提供一個數(shù)據(jù)的抽象視圖，隱藏數(shù)據(jù)的

結(jié)構(gòu)和存取方法等細節(jié)。三種數(shù)據(jù)抽象和數(shù)據(jù)庫模式數(shù)據(jù)庫系

般提供提供三種級別的數(shù)據(jù)抽象：視圖級抽象：把現(xiàn)實世界抽象為數(shù)據(jù)庫的外模式概念級抽象：把數(shù)據(jù)庫的外模式抽象為數(shù)據(jù)庫的概念模式物理級抽象：把數(shù)據(jù)庫的概念模式抽象為數(shù)據(jù)庫的內(nèi)模式圖2-3

三種數(shù)據(jù)抽象和三種數(shù)據(jù)庫模式的關系同濟大學CDHK機械工程系Entwicklung

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Shen2-52.3.2

數(shù)據(jù)獨立性概念模式與內(nèi)模式之間的外模式與概念模式之間的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兩種

實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兩種數(shù)據(jù)獨立性。第一種數(shù)據(jù)獨立性稱為物理數(shù)據(jù)獨立性。物理數(shù)據(jù)獨立性由內(nèi)模式與概念模式之間的

性是指當數(shù)據(jù)庫的內(nèi)模式(即物理實現(xiàn)。物理數(shù)據(jù)獨立結(jié)構(gòu))發(fā)生改變時，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)不變。物理數(shù)據(jù)獨立性保證，當數(shù)據(jù)庫的內(nèi)模式發(fā)生改變時，用戶編寫的應用程序可以不變。但是，為了保證應用程序能夠正確執(zhí)行，我們需要修改內(nèi)模式與概念模式之間的。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的第二種數(shù)據(jù)獨立性稱為邏輯數(shù)據(jù)獨立性。邏輯數(shù)據(jù)獨立性由概念模式與外模式之間的

實現(xiàn)。邏輯數(shù)據(jù)獨立性是指當概念數(shù)據(jù)庫模式發(fā)生改變時，數(shù)據(jù)庫的外模式不變。邏輯數(shù)據(jù)獨立性保證，當數(shù)據(jù)庫的概念模式發(fā)生改變時，建立在外模式上的應用程序不需要修改。當然，為了保證應用程序能夠正確執(zhí)行，我們需要修改概念模式與外模式之間的

。兩種數(shù)據(jù)獨立性的本質(zhì)是把數(shù)據(jù)定義從應用程序中分離出來。應用程序中的數(shù)據(jù)存取(即兩種 工作)由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)完成，從而減化了編制應用程序的工作量，減少了應用程序的 和修改。值得注意的是，實際數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的邏輯數(shù)據(jù)獨立性不能保證直接建立在數(shù)據(jù)庫概念模式上的應用程序與數(shù)據(jù)的獨立。當數(shù)據(jù)庫的概念模式改變時，這些應用程序仍然需要修改。從這種意義上說，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供的邏輯數(shù)據(jù)獨立性是不完備的。同濟大學CDHK機械工程系Entwicklungder

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Shen2-62.4

數(shù)據(jù)模型Modell

der

Daten數(shù)據(jù)模型是實現(xiàn)數(shù)據(jù)抽象的主要工具。數(shù)據(jù)模型也是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的重要基礎。數(shù)據(jù)模型決定了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)定義語言和數(shù)據(jù)語言、數(shù)據(jù)庫設計方法、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。數(shù)據(jù)模型是一組描述數(shù)據(jù)庫的概念。這些概念精確地描述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系、數(shù)據(jù)的語義和完整性約束。很多數(shù)據(jù)模型還包括一個操作集合。這些操作用來說明對數(shù)據(jù)庫的存取和更新。數(shù)據(jù)模型應滿足面要求：能

模擬現(xiàn)實世界；容易為人們理解；便于在計算機上實現(xiàn)。目前已經(jīng)存在很多數(shù)據(jù)模型。這些數(shù)據(jù)模型可以分為四類：基于對象的數(shù)據(jù)模型基于記錄的數(shù)據(jù)模型物理數(shù)據(jù)模型邏輯數(shù)據(jù)模型Entwicklung

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Shen2-7基于對象的數(shù)據(jù)模型用于在概念和視圖抽象級別上描述數(shù)據(jù)。這類數(shù)據(jù)模型具有相當靈活的結(jié)構(gòu)化能力，而且允許明確地定義完整性約束。目前已經(jīng)出現(xiàn)了很多基于對象的數(shù)據(jù)模型，其中比較知名的有：實體—聯(lián)系模型面1.面

象的數(shù)據(jù)模型二元數(shù)據(jù)模型語義數(shù)據(jù)模型函數(shù)數(shù)據(jù)模型等。下面主要介紹實體—聯(lián)系模型、擴展的實體聯(lián)系模型和象的數(shù)據(jù)模型。實體、聯(lián)系模型實體—聯(lián)系模型包括實體、屬性、實體間聯(lián)系等概念。實體對應于現(xiàn)實世界中可區(qū)別的客觀對象或抽象概念。例如學校、人、樹、動物、植物都是實體。屬性是實體特征的抽象。例如，人的屬性可以包括“

”、“生日”、“職務”、“特長”等。抽象地說，實體型是屬性的集合。當一個實體型的所有屬性的值都確定以后，我們就得到這個實體型的一個實例。在一個實體型的屬性中有一組特殊的屬性，這組屬性的值可以區(qū)別出該實體型的不同實例。例如，在人的屬性中，“

”和“生日”的值可以區(qū)別不同的人。這組特殊屬性稱為實體型的鍵屬性。實體間聯(lián)系對應于客觀世界中各種對象或抽象概念之間的聯(lián)系。例如，工廠、產(chǎn)品、用戶這三個實體之間，存在“工廠為某個用戶生產(chǎn)某種產(chǎn)品的聯(lián)系。Entwicklung

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Shen2-8圖2-4給出工廠、產(chǎn)品和用戶的實體—聯(lián)系模型。圖中方框表示實體型，圓框表示屬性，菱形框表示實體間聯(lián)系。方框所連接的圓框是對應實體型的屬性。菱形框所連接的方框表示實體間聯(lián)系所關聯(lián)的實體。圖2-4

工廠、產(chǎn)品和用戶的實體—聯(lián)系模型Entwicklung

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Shen2-

面面象數(shù)據(jù)模型象數(shù)據(jù)模型建立在對象集合的基礎上。面

象數(shù)據(jù)模型的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對象。面象數(shù)據(jù)模型的主要概念是對象類。對象類由一組變量和一組程序代碼構(gòu)成。變量表示對象類的特征。一個對象類的程序代碼定義了該對象變量上的操作，稱為這個對象類的方法。一個對象的變量可以是另一個對象。對象的嵌套層次數(shù)沒有任何限制。當一個對象類的每個變量都賦以確定的值以后，我們就得到了這個對象類的一個對象。把數(shù)據(jù)和方法組合為一個對象的思想類似于程序設計語言中抽象數(shù)據(jù)類型的概念。在面

象的數(shù)據(jù)模型中，一個對象存取另一個對象的數(shù)據(jù)的唯一途徑是調(diào)用被存取對象的某個方法。對象方法的調(diào)用通過在對象之間傳送消息來實現(xiàn)。對象方法的調(diào)用界面是對外可見的，對象

的變量和程序編碼是封閉不可見的。面

象數(shù)據(jù)模型實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的獨立性。下邊我們用一個例子來說明這種獨立性。我仍可以把銀行的帳戶作為一個對象簡記作account。對象account具有兩個變量。一個是帳號變量

number。另一個是存款余額變量balance，account具有一個方法pay_interest，負責計算每個帳戶的利息并增加到該帳戶的

balance變量。該銀行以往付給每個帳戶的利息都是8％?，F(xiàn)在，銀行調(diào)整利息如下：只有balance高于1000元的帳戶才能獲得8％的利息，其他帳戶只能獲得6％的利息。使用其他數(shù)據(jù)模型實現(xiàn)這種利息調(diào)整，必須修改有關的應用程序。使用面

象的數(shù)據(jù)模型，我們只需修改方法pay—interest就可以實現(xiàn)這種利息調(diào)整，不帶任何其他改變，更不需要修改應用程序。面

象的數(shù)據(jù)模型既能用來定義數(shù)據(jù)庫的整體邏輯結(jié)構(gòu)也可以用來提供數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)的高級描述。Entwicklung

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Shen2-102.

基于記錄的數(shù)據(jù)模型基于記錄的數(shù)據(jù)模型可以用來定義數(shù)據(jù)庫的概念模式和外模式?；谟涗浀臄?shù)據(jù)模型把數(shù)據(jù)庫定義為多種具有固定格式的記錄型。每個記錄型由固定數(shù)量的域或?qū)傩詷?gòu)成。每個域或?qū)傩跃哂泄潭ǖ拈L度。使用固定長記錄定義數(shù)據(jù)庫可以簡化數(shù)據(jù)庫的物理級實現(xiàn)。基于記錄的數(shù)據(jù)模型不包含直接表示程序代碼的機構(gòu)。這類數(shù)據(jù)模型具有獨立的語言。用戶可以使用這種語言表示數(shù)據(jù)庫查詢和更新要求。具有代表性的基于記錄的數(shù)據(jù)模型包括關系數(shù)據(jù)模型、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)模型層次數(shù)據(jù)模型。目前，關系數(shù)據(jù)模型比網(wǎng)絡和層次數(shù)據(jù)模型更受歡迎。1.

關系數(shù)據(jù)模型關系數(shù)據(jù)模型的是數(shù)學概念關系。一個關系可以視為一個表。每個表具有固定個數(shù)的列。每一列具有一個名字，稱為關系的屬性。每一行數(shù)據(jù)稱為一個元組。關系數(shù)據(jù)模型使用關系表示數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。關系數(shù)據(jù)模型具有堅實的理論基礎，是目前多數(shù)商品化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所采用的數(shù)據(jù)模型。圖2-5給出了一個關系數(shù)據(jù)庫實例。2.網(wǎng)絡數(shù)據(jù)模型網(wǎng)絡數(shù)據(jù)模型的

是記錄和系。記錄表示數(shù)據(jù)。一個記錄具有多個數(shù)據(jù)域。每個數(shù)據(jù)域表示一個數(shù)據(jù)項。數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系由系表示。系可以視為一個指針。圖2-6給出了圖2-5數(shù)據(jù)的基于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫。Entwicklung

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Shen2-

層次數(shù)據(jù)模型層次數(shù)據(jù)模型類似于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)模型。層次數(shù)據(jù)模型也使用記錄和系表示數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。層次數(shù)據(jù)模型與網(wǎng)絡數(shù)據(jù)模型的不同在于記錄不能被組織成為任意的圖，必須組織成樹的集合。圖2-7以圖2-6的數(shù)據(jù)為例，給出了一個基于層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫實例。物理數(shù)據(jù)模型物理數(shù)據(jù)模型用來實現(xiàn)物理抽象。與邏輯數(shù)據(jù)模型相比，物理數(shù)據(jù)模型很少被使用。兩個比較知名的物理數(shù)據(jù)模型是模型(Unifyingmodel)和框架 器模型(Framememorymodel)。數(shù)據(jù)庫模式和實例數(shù)據(jù)庫一詞包括了兩方面的意義。一是模式，二是實例。數(shù)據(jù)庫模式是一個數(shù)據(jù)庫的基于特定數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)定義。數(shù)據(jù)庫模式與程序設計語言中的類型定義類似，是一個數(shù)據(jù)庫框架。例如，圖2-5的關系數(shù)據(jù)庫模式由如下兩個關系模同濟大學CDHK機械工程系Entwicklungder

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Shen2-12式構(gòu)成:

儲蓄戶(，城市，區(qū)，街道，帳號)， 帳戶(帳號，存款余額)。其中，“儲蓄戶”和“帳戶”是關系名，“

”、“城市”、“區(qū)”、“道”和“帳號”是儲蓄戶關系的屬性，“賬號”和“存款余額”是帳戶關系的屬性。在任意一個特定的時刻，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)稱為一個數(shù)據(jù)庫實例。數(shù)據(jù)庫實例與程序設計語言中的變量值的概念對應。圖2-5給出了一個關系數(shù)據(jù)庫實例。數(shù)據(jù)庫模式是相對穩(wěn)定的，很少變化。數(shù)據(jù)庫實例是動態(tài)的，隨數(shù)據(jù)庫更新操作而變化。圖2-7

一個基于層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫實例圖2-5

一個關系數(shù)據(jù)庫實例Entwicklung

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Shen2-13圖2-6

圖2-5中數(shù)據(jù)的基于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫2.5

數(shù)據(jù)庫語言Sprache

der

Datenbank每個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都為用戶提供一個數(shù)據(jù)庫語言。用戶可以使用這個語言定義和

數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫語言包括兩個子語言。一個是數(shù)據(jù)定義于語言。另一個是數(shù)據(jù)

于語言。在很多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，這兩個子語言被合并為于語言為一體的典型數(shù)一個語言。SQL語言是一個集數(shù)據(jù)定義和數(shù)據(jù)據(jù)庫語言。數(shù)據(jù)定義子語言用來定義數(shù)據(jù)庫模式，簡記作DDL。DDL包括數(shù)據(jù)庫模式定義和數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)與存取方法定義兩方面。數(shù)據(jù)定義子語言的處理程序也相應地分為兩部分。一部分是數(shù)據(jù)庫模式定義處理程序。另一部分是結(jié)構(gòu)和存取方法定義處理程序。數(shù)據(jù)庫模式定義處理程序接收用

DDL表示的數(shù)據(jù)庫模式定義，把其變換為表示形式，到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中稱為數(shù)據(jù)字典的特殊文件中。結(jié)構(gòu)和存取方法定義處理程序接收用DDL表示的數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和存取方法定義，在設備上創(chuàng)建相關的數(shù)據(jù)庫文件，建立起物理數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)定義于語言也包括數(shù)據(jù)庫模式的刪除與修改功能。數(shù)據(jù)

子語言用來表示用戶對數(shù)據(jù)庫的操作請求。一般地，數(shù)據(jù)語言能夠表示如下的數(shù)據(jù)庫操作：查詢數(shù)據(jù)庫中的信息，向數(shù)據(jù)庫

新的信息，從數(shù)據(jù)庫刪除信息，修改數(shù)據(jù)庫中的信息。數(shù)據(jù)語言分為兩類：過程性語言和非過程性語言。過程性語言要求用戶既說明需要數(shù)據(jù)庫中的什么數(shù)據(jù)，也說明怎樣搜索這些數(shù)據(jù)。非過程性語宣只要求用戶說明需要數(shù)據(jù)庫中的什么數(shù)據(jù)；不需要說明怎樣搜索這些數(shù)據(jù)。非過程性語言比過程性語言容易學習和使用。但是，非過程性語言產(chǎn)生的處理程序代碼要比過程性語言產(chǎn)生的代碼效率低。這個問題可以通過各種查詢優(yōu)化技術來解決。數(shù)據(jù)語言的主要部分是查詢數(shù)據(jù)庫中的信息。我們稱這部分為數(shù)據(jù)查詢語言。人們常把數(shù)據(jù)語言稱為查詢語言。雖然這種叫法不確切，但是人們已經(jīng)于這種叫法。為了順應人們的，本書有時也把數(shù)據(jù)語言稱為數(shù)據(jù)查詢語言。Entwicklung

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Shen2-142.6

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)Aufbau

der

Datenbankverwaltungssysteme(

Database

Management

Systems)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)分為多個程序模塊。每個模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一種功能。一般情況下，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建立在操作系統(tǒng)基礎上。數(shù)據(jù)庫的設計與實現(xiàn)必須考慮與操作系統(tǒng)接口的問題。圖2-8給出了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖2-8

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖Entwicklung

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Shen2-152.7

數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展同濟大學CDHK機械工程系Entwicklung

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Shen2-16Entwicklung

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von

Datenbanksystem數(shù)據(jù)庫技術是計算機科學技術中發(fā)展最快的重要分支之一，它已經(jīng)成為計算機信息系統(tǒng)和應用系統(tǒng)的重要技術支柱，在短短的30年里，它從第一代的網(wǎng)狀、層次數(shù)據(jù)庫技術和第二代的關系數(shù)據(jù)庫技術，發(fā)展到第三代的面向新一代應用的數(shù)據(jù)庫象為技術。數(shù)據(jù)庫技術與網(wǎng)絡通信技術、人工智能技術、面程序設計技術、并行計算技術等互相滲透、有機地結(jié)

當代數(shù)據(jù)庫技術發(fā)展的重要特征。第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是70年代研制的層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。2.7.2

第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特征是：面 象模型數(shù)據(jù)庫技術與其它學科的技術內(nèi)容互相結(jié)合分布式數(shù)據(jù)庫、工程數(shù)據(jù)庫、演繹數(shù)據(jù)庫、知識數(shù)據(jù)庫模糊數(shù)據(jù)庫、時態(tài)數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫、多數(shù)據(jù)庫、并行數(shù)據(jù)庫等都是第三代數(shù)據(jù)庫的實例習題übungen1.試回答下列問題：(1)(2)(3)數(shù)據(jù)庫?數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)`?數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)?試述文件系統(tǒng)的缺點。試述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的五個特點?試述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的五類用戶及其職責?解釋下列概念：內(nèi)模式，概念模式，外模式，視圖抽象，概念抽象，物理抽象試述數(shù)據(jù)庫的物理獨立性和邏輯獨立性。試回答下列問題：(1)數(shù)據(jù)模型?實體。聯(lián)系模型的主要概念是什么?并給出解釋。面

象數(shù)據(jù)模型中的對象類和對象的區(qū)別是什么?關系數(shù)據(jù)模型、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)模型和層次數(shù)據(jù)模型的區(qū)別是什么?數(shù)據(jù)庫模式與數(shù)據(jù)庫實例的區(qū)別是什么?數(shù)據(jù)庫語言一般都包括哪些子語言?每

語言的功能是什么?同濟大學CDHK機械工程系Entwicklung

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Shen2-17Relational

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SystemProf.

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Shen3-1同濟大學CDHK3

Relational

Datebase

System1970年E.F.Gold

了

：A

Relational

Model

of

Datafor

Shared

Data

Base，從此開始了關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究。關系數(shù)據(jù)庫是已二維表形式`

組織數(shù)據(jù)，應用數(shù)學方式處理數(shù)據(jù)庫組織的方法。關系模型的基本概念關系數(shù)據(jù)模型是關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎。關系數(shù)據(jù)模型由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、完整性約束規(guī)則和關系運算三部分構(gòu)成?；拘g語：關系

一個關系就是一張二維表，每個關系有一個關系名。在計算機里，一個關系可以

為一個文件，如FoxPro中的.dbf文件

，SQL數(shù)據(jù)庫中為一個table。元組表中的行稱為元組。一行為一個元組，對應文件中的一個記錄值。屬性表中的列稱為屬性，每一列有一個屬性名。屬性值相當于記錄中的數(shù)據(jù)項或者字段值。域

屬性的取值范圍，即不同元組對同一個屬性的值所限定的范圍。例如，邏輯型屬性只能從邏輯真(如.T.)或邏輯假(如.F.)兩個值中取值。·關系模式對關系的描述稱為關系模式，格式為：關系名(屬性名1，屬性名2，，，．，屬性名n)一個關系模式對應一個關系文件的結(jié)構(gòu)。例如：R(S#，SNAME，SEX，BIRTHDAY，CLASS)機械工程系關鍵字(或碼)屬性或?qū)傩越M合，其值能夠唯一地標識一個元組。主關鍵字(或主碼)

在一個關系中可能有多個候選關鍵字，從中選擇一個作為主關鍵字。主關鍵字在關系中用來作為

、刪除、檢索元`

組的操作變量。外關鍵字(或外碼)如果一個關系中的屬性或?qū)傩越M并非該關系的關鍵字，但它們是另外一個關系的關鍵字，則稱其為該關系的外關鍵字。了解上述術語之后，又可以將關系定義為元組的集合。關系模式是命名的屬性集合。元組是屬性值的集合。一個具體的關系模型是若干個關系模式的集合。關系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（數(shù)學定義）積設D1，D2，...，Dn為任意集合，定義D1,D2,...，Dn的笛卡爾積為：Dl×D2×…×Dn＝{(dl，d2，...，dn)

|

di∈Di，i＝1，...，n}其中每一個元素(dl，d2，...,dn)叫做一個n元組。例如，Dn＝{0，1}，D2＝{a，b，c}則：D1×D2＝{(0，a)，(0，b)，(0，c)，(1，a)，(1，b)，(1，c)}同濟大學CDHKProf.

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Shen3-2Relational

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System機械工程系3.2.2

關系積Dl×D2×…×Dn的任一個子集稱為Dl×D2×…×Dn上的一個n元關系。同樣可以把關系看成二維表，給表的每一列取一個名稱，關系是用集合代數(shù)的

積定義的，關系是元組的集合，因此，關系具有如下性質(zhì)：列是同質(zhì)的，即每一列中的分量是同類型的數(shù)據(jù)，來自同一域。不同的列可出自同一個域，每一列稱為屬性，要給予不同的屬性名。關系中沒有重復元組，任意一個元組在關系中都是唯一的。元組的順序無關緊要，即元組的次序可以任意交換。屬性的順序是非排序的，屬性一般是用它的名稱來標識，而不使用它的位置來標識。屬性必須有不同的屬性名，不同的屬性可來自同一個域。所有的屬性值都是原子，不允許屬性又是一個二維關系。`稱為屬性，n元關系有n個屬性，屬性的名稱要唯一，屬性的取值范圍Di(i＝1，...，n)叫值域。例如，R1＝{(0，a)，(0，b)，(0，c)}R2＝{(1，a)，(1，b)，(1，c)}都是上例D1，D2上的一個關系。3.2.3

關系的性質(zhì)同濟大學CDHK機械工程系Prof.

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Shen3-3Relational

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SystemCourse—Teaching(年級，系，專業(yè)，課程教師)，，學期，年，Prerequist(課程 ，前序課程

)。Grade(學生 ，課程 ，成績)。關系與關系模式是關系數(shù)據(jù)庫中密切相關又有所不同的概念。關系模式描述了關系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和語義約束，不是集合；而關系是一個數(shù)據(jù)集合。關系模式是相對穩(wěn)定的；而關系是隨時間而變化的，是某一時刻現(xiàn)實世界狀態(tài)的真實反映，是

關系模式在某一時刻的“當前值”。我們稱一個關系模式的，任何一個“當前值”為該關系模式的關系實例。以下，在不引起

的情況下，我們等價地使用“關系”和“關系模式”這兩個詞。關系可以用一個表來直觀地表示。表的每一列表示關系的一個屬性，每一行表示一個元組。表的每列的名字是一個屬性名。圖3-1給出了一個關系模式“儲蓄(

，城市，區(qū)，街道，帳號)”的關系實例。例3.1我們可以使用關系數(shù)據(jù)模型表示圖2-5中的教學管理數(shù)據(jù)庫，其關系模式定義如下：Student(

，學生 ，年級，專業(yè)，系)，Course(課程名，課程，`學分，系)，同濟大學CDHK機械工程系Prof.

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Shen3-4Relational

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System圖3-1

一個關系模式“儲蓄”的關系實例。3.2.4

關系的完整性規(guī)則關系的兩個完整性規(guī)則如下：實體完整性關系中主關鍵字的值不能為空或部分為空。參照完整性如果關系R2的外關鍵字X與關系

R1的主關鍵字相符，則外關鍵字X的每個值必須在關系R1中主關鍵字的值中找到，或者為空值。3.3

關系代數(shù)關系代數(shù)是施加于關系上的一組集合代數(shù)運算，每個運算都以一個或多個關系作為運算對象，并生成另外一個關系作為該關系運算的結(jié)果。同濟大學CDHK機械工程系Prof.

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Shen3-5Relational

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System傳統(tǒng)的集合運算：關系的并關系R和關系S的所有元組合并，再刪去重復的元組，組成一個新關系，稱為R和S的并，記為R

∪S。同濟大學CDHK機械工程系Prof.

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Shen3-6Relational

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System傳統(tǒng)的集合運算：同濟大學CDHK機械工程系Prof.

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Shen3-6Relational

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System關系的差關系R和關系S的差是由屬于R而不屬于S的所有元組組成的集合，即關系R中刪去與S關系中相`

同的元組，組成一個新關系，記為R-S。傳統(tǒng)的集合運算：關系的交關系R和關系S的交是由既屬于R又屬于S的元組組成的集合，即在兩個關系

R與S中取相同的元組，組成一個新關系，記為R∩S。同濟大學CDHK機械工程系Prof.

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Shen3-6Relational

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System傳統(tǒng)的集合運算：關系的除設有關系R(X，Y)與關系S(Z)，其中，X、Y、Z為屬性集合。假

設Y和Z具有相同的屬性個數(shù)，且對應屬性出自相同域。關系R(X，Y)除以S(Z)所得的商關系是關系R在屬性X上投影的一個子集，該子集和S(Z)的

積必須包含在R(X，Y)中。記為R÷S。同濟大學CDHK機械工程系Prof.

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System`同濟大學CDHK機械工程系Prof.

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Shen3-7Relational

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System專門的集合運算：選擇從關系中找出滿足條件的所有元組稱為選擇。

經(jīng)過選擇運算得到的結(jié)果元組可以形成新的關系，其關系模式不變，但其中元組的數(shù)于或等于原來的關系中元組的個數(shù)，它是原關系的一個子集。選擇運算記為σp(R)，其中R為一個關系，p為布爾函數(shù)，該函數(shù)中可以包含算術符（<，＝，>，≤，≥，≠)和邏輯運算符(∧，∨，┑)。`投影從關系中挑選若干屬性組成新的關系稱為投影。

這是從列的角度進行的運算，相當于對關系進行垂直分解。經(jīng)過投影運算可以得到一個新關系，其關系所包含的屬性個數(shù)往往比原關系少，或者屬性的排列順序不同。如果新關系中包含重復元組，則要刪除重復元組。x投影運算記為∏(R)，其中R為一個關系，x為一組屬性名或?qū)傩孕蛱柦M，屬性序號是對應屬性在關系中的順序。同濟大學CDHK機械工程系Prof.

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Shen3-8Relational

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System`連接連接是將兩個關系的屬性名拼接成一個更寬的關系，生成的新關系中包含滿足連接條件的元組。運算過程是通過連接條件來控制的，連接條件中將出現(xiàn)不同關系中的公共屬性名。連接是對關系的結(jié)合。連接記為R

S，其中R和S是兩個關系，X

θ

Y為連接條件，θ

為比較運算符，當θ

為“＝”時，稱為等值連接。同濟大學CDHK機械工程系Prof.

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System自然連接自然連接是除去重復屬性的等值連接，它是連接運算的一個特例，是最常用的連接運算。自然連接記為R*S，其中R和S是兩個關系，并且具有一個或多個同名屬性。在聯(lián)接運算`中，同名屬性一般都是外關鍵字，否則會出現(xiàn)重復數(shù)據(jù)。同濟大學CDHK機械工程系Prof.

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Shen3-8Relational

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System圖

3-3

關系及其專門的關系運算3.4

SQL語言SQL語言已成為關系數(shù)據(jù)庫的

語言，它具有以下特點：類似于英語自然語言，簡單易學。是一種非過程語言。是一種面向集合的語言。既可獨立使用，又可嵌入到宿主語言中使用。具有查詢、

、定義和控制的

功能。同濟大學CDHK機械工程系Prof.

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Shen3-9Relational

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System數(shù)據(jù)定義SQL語言的數(shù)據(jù)定義功能包括建立關系模式CREATETABLE)、修改關系模式(ALTER

TABLE)、刪除關系模式(DROP

TABLE)、建立索引(CREATEINDEX)、刪除索引(DROP

INDEX)等語句。`CREATETABLE語句用來建立一個新關系模式，定義關系模式的每個屬性的數(shù)據(jù)類型和長度。CREATETABLE語句的語法格式為:CREATE

TABLE(關系名＞((列名＞＜列類型＞[NOTNULL]，…，＜列名＞＜列類型＞[NOTNULL])，其中，＜關系名＞是被建立的關系的名字，＜列名＞是被建立關系的屬性名，＜列類型＞是屬性的數(shù)據(jù)類型和長度定義，可選項NOT

NULL表示屬性不能取空值。例3-2

使用如下的CREATE

TABLE語句建立一個EMPLOYEE關系：CREATE

TABLE

EMPLOYEE(NAME

VARCHAR(15)，／*具有最大15個字節(jié)的可變長字符串*／SSN

CHAR(9)，：／*具有9個字節(jié)的固定長字符串*／BDATE

CHAR(9)，／*具有9個字節(jié)的固定長字符串*/ADDRESS

VARCHAR(30)，／*具有最大30個字節(jié)的可變長字符串*／SEX

CHAR(1)，／*具有1個字節(jié)的固定長字符中*／SALARY

INTEGER，／*

4字節(jié)的整數(shù)*／SUPERSSN

CHAR(9)，／*具有9個字節(jié)的固定長字符串*／DNO

INTEGER

／*

4字節(jié)的整數(shù)*／)。同濟大學CDHK機械工程系Prof.

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Shen3-10Relational

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SystemALTERTABlE語句用來在一個關系模式中增加一個屬性。每個關系元組新增屬性的值為空值。ALTERTABLE語句的語法格式是:AITERTASLE＜關系名＞ADD＜列名)＜列類型＞。例3-3在EMPLOYEE關系模式中增加一個屬性JOB，相應的語句為:ALTER

TABLEEMPLOYEE

ADD

JOB

VARCHAR(12)。DROP

TABLE語句用來刪除一個關系。DROP

TABLE語句的語法格式是:DROP

TABLE＜關系名＞。我們可以使用語句DROP

TABLE

DEPENDENT刪除關系DEPENDENT。CREATEINDEX用來在一個指定關系的指定屬性上建立一個索引。CREATE

INDEX語句的語法格式是:CREATE[UNIQUE]INDEX(索引名＞ON<關系名>(＜列名)[ORDER]，．.，＜列名)[ORDER])[CLUSTER]，其中，＜關系名)是被建立索引的關系的名字，＜索引名＞是建立的索引的名字，＜列名)是索引屬性名。語句的可選項UNIQUE表示索引屬性或?qū)傩越M是鍵屬性，即不允許重復值出現(xiàn)。語句的可選項ORDER表示ASC和DESC之一。如果一個屬性＜列名＞被標記以ASC，則索引按照這個屬性值的遞增順序排序

。反之，如果一個屬性＜列名)被標記以DESC，則索引按照這個屬性值的遞減順序排序

。ORDER的缺省值等價于ASC。語句中的可選項CLUSTER表示所建立的索引是否

索引。例3-4在EMPLOYEE關系上以SSN屬性為索引屬性，建立一個

索引，索引文件名字為SSN_INDEX，并說明SSN是鍵屬性，索引按照SSN的值遞增排序，相應的SQL語句為:CREATE

UNIQUE

INDEX

SSN_INDEX

ON

EMPLOYEE(NAMEASC)CLUSTER。同濟大學CDHK機械工程系Prof.

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Shen3-11Relational

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System索引可以

態(tài)地建立和刪除。DORP

INDEX語句用來刪除索引。DORP

INDEX語句的語法格式是:DROP

INDEX＜索引名)。3.4.2

數(shù)據(jù)查詢SQL語言的數(shù)據(jù)查詢語句`

的語法格式是:SELECT[DISTINCT]＜屬性表＞FROM

Rl[＜別名＞]”…，Rn[＜別名)]WHERE

Ψ[GROUP

BY＜分組屬性表＞[HAVING＜分組選擇條件＞]] [ORDER

BY＜列名)[＜ORDER)]，…，＜列名)[＜ORDER＞]]，其中，Rl,…,Rn是n個不同的關系，(別名＞是為FROM從句中的關系指定的簡化的別名，(屬性表＞是結(jié)果關系的屬性表，Ψ是條件表達式，由邏輯運算符∧、∨、┑和算術比較符＝、≠、≤、≥、＜、＞、常值和屬性名等構(gòu)成。可選項DISTINCT表示查詢結(jié)果集合中不出現(xiàn)重復元組?？蛇x從句GROUPBY(分組屬性表＞表示把結(jié)果關系按照＜分組屬性表＞中的屬性值分組?？蛇x從句GROUPBY＜分組屬性表＞HAVING(分組選擇條件＞表示把結(jié)果關系按照＜分組屬性表)中的屬性值和＜分組選擇條件＞分組。ORDER

BY從句實現(xiàn)查詢結(jié)果的排序，＜列名＞為排序?qū)傩裕?ORDER＞與建立索引語句中的＜ORDER＞意義相同。下邊用幾個查詢實例來說明SQL語言的查詢語句SELECT的功能和用法。同濟大學CDHK機械工程系Prof.

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Shen3-12Relational

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System例3-5(簡單查詢1)對于每個在“哈爾濱”進行的工程項目，列

出工程項目號、所屬部門號、該部門

的名字、生日和地址，相應的查詢語句為：SELECT

PNUMBER，DNUM，NAME，BDATE，ADDRESS

FROMPROJECT，DEPARTMENT，EMPLOYEEWHEREDNUM＝DNUMBER

AND

`MGBSSN＝SSN

AND

PLOCATION＝“哈爾濱”。例3-6(簡單查詢2)列出每一個 及其直接 的名字，相應的查詢語句為:SELECT

E.NAME，S.NAME

FROM

EMPLOYEE

E

SWHERE

E.SUFERSSN＝S.SSN在例3-6中，EMPLOYEE關系具有兩個別名E和S。我們可以認為E和S是EMPLOYEE關系的兩個不同的副本。例3-7

(包含集合操作的查詢)

對于每個工程項目，如果張平是這個項目的工作者或張平是管轄這個項目的部門的 ，則列出這個項目的 ，相應的查詢語句為:(SELECT

PNUMBERFROM

PROJECT，DEPARTMENT，EMPLOYEEWHEREDNUM＝DNUMBER

AND

MGRSSN＝SSN

AND

NAME；“張平”

)

UNION(SELECT

PNUMBER

FROMP

ROJECT，WORKS_ON，EMPLOYEEWHERE

PNUMBER＝PNO

AND

ESSN＝SSN

AND

NAME＝“張平”

)同濟大學CDHK機械工程系Prof.

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Shen3-13Relational

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System`SQL語言允許嵌套查詢，即p允許在SELECT語句的

WHERE從句中出現(xiàn)另一個SELECT語句和集合比較操作。SQl語言嵌套查詢的嵌套級數(shù)可以很多。例3-8(嵌套查詢1)例3-7的查詢可以改寫為如下的嵌套查詢：SELECT

DISTINCT

PNUMBERFROM

PROJECTWHERE

PNUMBER

IN

(SELECT

PNUMBERFROM

DEPARTMENT，EMPLOYEEWHERE

DNUM＝DNUMBER

AND

MGRSSN＝

SSNAND

NAME＝“張平”)ORPNUMBER

IN(SELECT

PNUMBER

FROM

WORKS_ON，EMPLOYEEWHERE

PNUMBER＝PNO

AND

ESSN＝SSN

AND

NAME＝“張平”)3.4.3

數(shù)據(jù)SQL語言提供了三個數(shù)據(jù)

語句，實現(xiàn)關系元組的

、刪e除和修改。下邊是這三個語句的語法格式定義：元組語句的語法形式是INSERT

INTO＜關系名＞[(＜列名＞，...＜列名＞)](VALUES(＜常值＞”...，＜常值＞))|

SELEGT語句修改元組語句的語法形式是:UPDATE＜關系名＞

SET(列名)＝＜常值＞”...，(列名)＝＜常值＞[WHERE＜條件表達式＞]刪除元組語句的語法形式是:DELETE

FROM＜關系名＞[WHERE(條件表達式＞]同濟大學CDHK機械工程系Prof.

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Shen3-14Relational

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System下邊我們給出幾個關系數(shù)據(jù)庫上的數(shù)據(jù)

實例。例3-9

為EMPLOYEE關系增加一個元組，相應的語句為:INSERT

INTO

EMPIOYEE

VALUES(“王明”，“655325678”，“1950年7月11日”，“哈爾濱市南崗區(qū)學府路24號”，“男”，“872”，“655678887”，“5”)。例3-10

建立新關系EMPLOYEE_LS`，并把EMPLOYEE關系中工資低于300元的

到這個新關系，相應的語句為:CREATETABLE

EMPLOYEE_LS(NAME

VARCHAR(10)，SSN

INTEGER，SALARY

INTEGER)。INSERT

INTO

EMPLOYEE_LS(NAME，SSN，SALARY)SELECT

NAME，SSN，SALARY

FROM

EMPLOYEEWHERE

SALARY＜300。例3-11

把PROJECT關系中的工程項目10的地址和所屬部門號分別修改為

”和5；相應的語句為：UPDATE

PROJECT SET

PLOCATION＝“

”，DNUM＝5WHERE

PNUMBER＝10。的工資提高lO％，相應的語句為：例3-12把在研究部工作的所有UPDATE

EMPLOYEESET

SALARY＝SALARY*1.1WHERE

DNO

IN(SELECT

DNUMSER

FROM

DEPARTMENT

WHEREDNA