第1章 數據庫系統(tǒng)概述

數據庫系統(tǒng)原理耿長欣計算機科學與技術學院聯系方_changxin@36371101山東財經大學山東財經大學教材及參考書教材陳志泊.數據庫原理及應用教程（第3版）.人民郵電出版社，2014.2參考書王珊,薩師煊.數據庫系統(tǒng)概論（第四版）.高等教育出版社，2006.5王珊等.數據庫系統(tǒng)概論學習指導與習題解答.高等教育出版社，2005.8上機軟件SQLServer2005professional閃四清.SQLServer2005基礎教程.清華大學出版社.2009.8考核平時成績（20％）（考勤、隨堂作業(yè)、上機實驗）期中考試或綜合實驗（10%）期末考試（70％）山東財經大學需要解決的問題系統(tǒng)如何描述數據？ 系統(tǒng)如何組織數據？ 系統(tǒng)如何操作這些數據？ 應用程序如何訪問這些數據？ 如何提高大量數據的訪問效率？ 系統(tǒng)允許哪些人可以操作哪些數據？多人同時對同一數據訪問，系統(tǒng)如何處理？ 系統(tǒng)出現故障，如何保障數據不丟失？概念結構、邏輯結構設計三級模式體系結構關系代數、SQL數據庫開發(fā)技術數據庫查詢優(yōu)化技術安全控制并發(fā)控制恢復機制內容安排第一章：數據庫系統(tǒng)概述第二章：關系數據庫第三章：關系數據庫標準語言SQL第四章：關系數據庫理論第五章：數據庫安全保護第六章：數據庫設計第七章：SQL高級應用山東財經大學要求利用數據庫原理的知識和方法完成一個實際的項目，如設計一個網上書店、學生信息管理系統(tǒng)或圖書管理系統(tǒng)等。山東財經大學第一章數據庫系統(tǒng)概述

本章主要介紹數據庫的基本知識，包括基本概念、體系結構、數據模型以及數據庫系統(tǒng)的發(fā)展等。山東財經大學山東財經大學通訊錄：圖書館：數據庫數據的倉庫，即數據存放的地方小數據庫可用手工管理大型數據庫必須由計算機進行管理計算機三大主要應用領域？科學計算過程控制數據處理70%第一章數據庫基礎

1.1信息、數據、數據處理與數據管理1.2數據庫技術的產生、發(fā)展1.3數據庫系統(tǒng)的組成1.4數據庫系統(tǒng)的內部體系結構1.5數據庫系統(tǒng)的外部體系結構1.6數據庫管理系統(tǒng)（DBMS）1.7數據模型1.8三個世界及其有關概念1.9四種數據模型1.10數據庫系統(tǒng)的發(fā)展1.11數據庫技術與其他相關技術的結合山東財經大學1.1信息、數據、數據處理與數據管理信息數據數據處理數據管理山東財經大學信息信息的特征信息能源材料客觀世界的三大要素采集并加工、傳遞消息情報指令數據信號學號：S1姓名：趙亦性別：女年齡：17歲所在系別：計算機源于物質和能量可以感知可存儲、加工、傳遞和再生山東財經大學信息是人腦對現實世界事物的存在方式、運動狀態(tài)以及事物之間聯系的抽象反映。數據S1趙亦女17歲計算機數字文字圖形圖象聲音……數據是信息的具體表現形式數據的表現形式山東財經大學數據是用來記錄信息的可識別的符號組合數據與信息的聯系數據是信息的符號表示或載體信息是數據的內涵，是對數據的語義解釋山東財經大學數據處理數據管理將數據轉換成信息的過程包括數據的收集、管理、加工利用乃至信息輸出演變推導等

數據的收集、分類、組織、編碼、存儲、維護、檢索、傳輸等操作產出輸出結果原料輸入“數據處理”的真正含義應該是為了產生信息而處理數據

信息=數據+數據處理山東財經大學1.2數據庫技術的產生、發(fā)展山東財經大學人工管理階段文件系統(tǒng)階段數據庫系統(tǒng)階段數據不保存，無專用軟件管理數據，不共享，無獨立性數據以文件形式長期保存，由文件系統(tǒng)管理數據，程序與數據間有一定獨立性,文件的形式已經多樣化,數據具有一定的共享性數據結構化，共享性高、冗余度低，獨立性高，有統(tǒng)一的數據控制功能DBMS

數據的安全性控制、數據的完整性控制、并發(fā)控制、數據恢復山東財經大學一、人工管理時期40年代中--50年代中產生的背景應用需求 科學計算 硬件水平 無直接存取存儲設備 軟件水平 沒有操作系統(tǒng) 處理方式 批處理 特點數據不保存應用程序管理數據數據不共享數據不具有獨立性應用程序１數據集１應用程序２數據集２應用程序ｎ數據集n...…...…文件系統(tǒng)階段山東財經大學文件系統(tǒng)……文件1文件2文件3應用程序1應用程序2應用程序n時期50年代末--60年代中產生的背景應用需求 科學計算、管理 硬件水平 磁盤、磁鼓 軟件水平 有文件系統(tǒng) 處理方式 聯機實時處理、批處理

特點數據可長期保存由文件系統(tǒng)管理數據數據的冗余和不一致數據間聯系弱 數據庫系統(tǒng)階段山東財經大學時期60年代末以來產生的背景應用背景 大規(guī)模管理 硬件背景 大容量磁盤 軟件背景 有數據庫管理系統(tǒng) 處理方式 聯機實時處理,分布處理,批處理 應用程序與數據的對應關系…應用程序1應用程序2應用程序n數據庫

數據庫管理系統(tǒng)

DBMS山東財經大學1.3數據庫系統(tǒng)的組成

數據庫系統(tǒng)（DBS）數據庫計算機硬件系統(tǒng)數據庫用戶計算機軟件系統(tǒng)用戶1用戶2用戶n…用戶應用系統(tǒng)應用開發(fā)工具DBMS操作系統(tǒng)OS數據庫數據庫管理員軟件系統(tǒng)數據庫數據庫（DB）是存儲在計算機內、有組織的、可共享的數據集合用戶集成性，共享性最終用戶應用程序員數據庫管理員對數據庫進行存儲、維護和檢索非計算機專業(yè)人員使用數據庫設計和編制應用程序負責設計、建立、管理和維護數據庫以及協(xié)調用戶對數據庫要求的個人或工作團隊山東財經大學軟件（Software）系統(tǒng)硬件（Hardware）系統(tǒng)硬件系統(tǒng)指存儲和運行數據庫系統(tǒng)的硬件設備。數據庫系統(tǒng)在整個計算機系統(tǒng)中的地位如圖所示DBMSOS應用系統(tǒng)核心DBMS在操作系統(tǒng)支持下工作，應用程序在DBMS支持下才能使用數據庫。編譯系統(tǒng)OS硬件應用系統(tǒng)應用開發(fā)工具DBMS山東財經大學1.4數據庫系統(tǒng)的內部體系結構三級模式二級映像山東財經大學1.4.1數據庫系統(tǒng)的三級模式結構數據庫系統(tǒng)內部的體系結構從邏輯上分為三級學號姓名性別年齡系別

001101張立男20計算機型值模式實例外模式模式內模式山東財經大學山東財經大學

數據庫系統(tǒng)的三級模式結構應用1應用2應用n外模式1…外模式m…外模式/模式映像模式模式/內模式映像內模式數據庫用戶級概念級物理級模式邏輯模式或概念模式，它是數據庫中全部數據的整體邏輯結構的描述，是所有用戶的公共數據視圖。一個數據庫只有一個模式模式的地位：是數據庫系統(tǒng)模式結構的中間層與數據的物理存儲細節(jié)和硬件環(huán)境無關與具體的應用程序、開發(fā)工具及高級程序設計語言無關是對現實世界的一個抽象山東財經大學模式（續(xù)）定義：數據的邏輯結構（數據項的名字、類型、取值范圍等）數據之間的聯系數據有關的安全性、完整性要求DBMS提供模式定義語言（模式DDL）來描述模式。山東財經大學外模式子模式或用戶模式，是用戶的數據視圖，只描述整個數據庫的某個部分。外模式由模式導出。外模式可以屏蔽大量無關的信息，使用戶與數據庫系統(tǒng)的交互更簡單。外模式也有利于數據保護。每個用戶只能看見和訪問所對應的外模式中的數據，數據庫中的其余數據是不可見的。DBMS提供子模式定義語言（子模式DDL）來描述子模式。山東財經大學外模式（續(xù)）外模式的地位：介于模式與應用之間模式與外模式的關系：一對多外模式通常是模式的子集一個數據庫可以有多個外模式。反映了不同的用戶的應用需求、看待數據的方式、對數據保密的要求對模式中同一數據，在外模式中的結構、類型、長度、保密級別等都可以不同外與應用的關系：一對多同一用戶模式也可以為某一用戶的多個應用系統(tǒng)所使用但一個應用程序只能使用一個用戶模式。山東財經大學山東財經大學內模式是數據物理結構和存儲方式的描述是數據在數據庫內部的表示方式記錄的存儲方式（順序存儲，按照B樹結構存儲，按hash方法存儲）索引的組織方式數據是否壓縮存儲數據是否加密數據存儲記錄結構的規(guī)定一個數據庫只有一個內模式DBMS提供物理模式定義語言（物理模式DDL）來描述物理模式。1.4.2數據庫系統(tǒng)的二級映像與數據獨立性

數據庫管理系統(tǒng)的三級模式體系結構是對數據的三個抽象層次，它把數據的具體物理組織方式留給物理模式，使用戶不必關心數據在計算機中的具體存儲實現。三級模式間的聯系與轉換是通過二級映像實現的二級映像保證了數據庫系統(tǒng)中的數據能夠具有較高的邏輯獨立性與物理獨立性。山東財經大學外模式/模式映像定義外模式與模式之間的對應關系每一個外模式都對應一個外模式／模式映象映象定義通常包含在各自外模式的描述中山東財經大學外模式／模式映像的用途保證數據的邏輯獨立性當模式改變時，通過修改有關的外模式／模式映像，使外模式保持不變應用程序是依據數據的外模式編寫的，從而應用程序不必修改，保證了數據與程序的邏輯獨立性，簡稱數據的邏輯獨立性。山東財經大學模式/內模式映像模式／內模式映象定義了數據全局邏輯結構與存儲結構之間的對應關系。例如，說明邏輯記錄和字段在內部是如何表示的數據庫中模式／內模式映象是唯一的該映象定義通常包含在模式描述中山東財經大學模式／內模式映像的用途保證數據的物理獨立性當數據庫的存儲結構改變了（例如選用了另一種存儲結構），通過修改模式／內模式映像，使模式保持不變應用程序不受影響。保證了數據與程序的物理獨立性，簡稱數據的物理獨立性。山東財經大學1.4.3數據庫系統(tǒng)的三級模式與二級映像的優(yōu)點保證數據的獨立性簡化了用戶接口數據庫系統(tǒng)的三級模式與二級映像優(yōu)點有利于數據的安全保密有利于數據共享山東財經大學1.5數據庫系統(tǒng)的外部體系結構單用戶結構主從式結構分布式結構客戶/服務器結構瀏覽器/服務器結構山東財經大學1.單用戶數據庫系統(tǒng)整個數據庫系統(tǒng)(應用程序、DBMS、數據)裝在一臺計算機上，為一個用戶獨占，不同機器之間不能共享數據。早期的最簡單的數據庫系統(tǒng)山東財經大學山東財經大學2.主從式結構的數據庫系統(tǒng)一個主機帶多個終端的多用戶結構數據庫系統(tǒng)，包括應用程序、DBMS、數據，都集中存放在主機上，所有處理任務都由主機來完成各個用戶通過主機的終端并發(fā)地存取數據庫，共享數據資源山東財經大學主從式結構的數據庫系統(tǒng)主機終端山東財經大學主從式結構的數據庫系統(tǒng)(續(xù)）優(yōu)點易于管理、控制與維護。缺點當終端用戶數目增加到一定程度后，主機的任務會過分繁重，成為瓶頸，從而使系統(tǒng)性能下降。系統(tǒng)的可靠性依賴主機,當主機出現故障時，整個系統(tǒng)都不能使用。山東財經大學3.分布式結構的數據庫系統(tǒng)數據庫中的數據在邏輯上是一個整體，但物理地分布在計算機網絡的不同結點上。網絡中的每個結點都可以獨立處理本地數據庫中的數據，執(zhí)行局部應用同時也可以同時存取和處理多個異地數據庫中的數據，執(zhí)行全局應用山東財經大學分布式結構的數據庫系統(tǒng)（續(xù)）優(yōu)點適應了地理上分散的公司、團體和組織對于數據庫應用的需求。缺點數據的分布存放給數據的處理、管理與維護帶來困難。當用戶需要經常訪問遠程數據時，系統(tǒng)效率會明顯地受到網絡傳輸的制約。山東財經大學4．客戶／服務器結構的數據庫系統(tǒng)把DBMS功能和應用分開網絡中某個（些）結點上的計算機專門用于執(zhí)行DBMS功能，稱為數據庫服務器，簡稱服務器其他結點上的計算機安裝DBMS的外圍應用開發(fā)工具，用戶的應用系統(tǒng)，稱為客戶機山東財經大學客戶／服務器數據庫系統(tǒng)的種類集中的服務器結構一臺數據庫服務器，多臺客戶機分布的服務器結構在網絡中有多臺數據庫服務器分布的服務器結構是客戶／服務器與分布式數據庫的結合山東財經大學客戶／服務器結構的優(yōu)點客戶端的用戶請求被傳送到數據庫服務器，數據庫服務器進行處理后，只將結果返回給用戶，從而顯著減少了數據傳輸量數據庫更加開放客戶與服務器一般都能在多種不同的硬件和軟件平臺上運行可以使用不同廠商的數據庫應用開發(fā)工具山東財經大學客戶／服務器結構的缺點“胖客戶”問題：系統(tǒng)安裝復雜，工作量大。應用維護困難，難于保密，造成安全性差。相同的應用程序要重復安裝在每一臺客戶機上，從系統(tǒng)總體來看，大大浪費了系統(tǒng)資源。系統(tǒng)規(guī)模達到數百數千臺客戶機，它們的硬件配置、操作系統(tǒng)又常常不同，要為每一個客戶機安裝應用程序和相應的工具模塊，其安裝維護代價便不可接受了。5、瀏覽器/應用服務器/數據庫服務器結構客戶端：瀏覽器軟件、用戶界面瀏覽器的界面統(tǒng)一，廣大用戶容易掌握，大大減少了培訓時間與費用。服務器端分為兩部分：Web服務器、應用服務器數據庫服務器等優(yōu)點大大減少了系統(tǒng)開發(fā)和維護代價能夠支持數萬甚至更多的用戶山東財經大學1.6數據庫管理系統(tǒng)（DBMS）DBSDBMS核心數據定義查詢更新各種控制山東財經大學1.6.1DBMS的主要功能數據定義功能數據操縱功能數據庫運行管理功能數據庫的建立和維護功能數據通信接口數據組織、存儲和管理山東財經大學數據定義功能定義數據的模式、外模式和內模式三級模式結構

定義模式/內模式和外模式/模式二級映像

定義有關的約束條件山東財經大學數據操縱功能數據庫的基本操作：檢索、更新（包括插入、修改、刪除）等。

DML有兩類:自主型宿主型獨立使用嵌入在如Fortran、Pascal、C等高級語言中山東財經大學數據庫運行管理功能對數據庫運行的管理是DBMS運行的核心部分。

DBMS對數據庫的控制主要通過四個方面實現：數據的安全性控制數據的完整性控制多用戶環(huán)境下的并發(fā)控制數據庫的恢復山東財經大學數據庫的建立和維護功能數據庫的建立包括數據庫的初始數據的裝入與數據轉換等。數據庫的維護包括數據庫的轉儲、恢復、重組織與重構造、系統(tǒng)性能監(jiān)視與分析等。山東財經大學數據通信接口與其他軟件系統(tǒng)進行通信實現用戶程序與DBMS，DBMS與DBMS，DBMS與文件系統(tǒng)之間的通信通常要與操作系統(tǒng)協(xié)調完成山東財經大學數據組織、存儲和管理負責對數據庫中需要存儲的數據（數據字典、用戶數據、存取路徑等）的組織、存儲和管理工作，確定以何種文件結構和存取方式物理地組織這些數據，以提高存儲空間利用率和對數據庫進行增、刪、改、查的效率。山東財經大學1.6.2DBMS的組成語言編譯處理程序系統(tǒng)運行控制程序系統(tǒng)建立、維護程序數據字典數據定義語言DDL編譯程序數據操縱語言DML編譯程序系統(tǒng)總控程序安全性控制程序完整性控制程序并發(fā)控制程序數據存取和更新程序通信控制程序裝配程序重組程序系統(tǒng)恢復程序描述數據庫中有關信息的數據目錄1.6.3DBMS的數據存取的過程用戶使用某種特定的數據操作語言向DBMS發(fā)出存取請求；DBMS接受請求并將該請求解釋轉換成機器代碼指指令；DBMS依次檢查外模式、外模式/模式映像、模式、模式/內模式映像及存儲結構定義；DBMS對存儲數據庫執(zhí)行必要的存取操作。從對數據庫的存取操作中接受結果。對得到的結果進行必要的處理，如格式轉換等。將處理的結果返回給用戶。山東財經大學應用程序數據庫DBMS數據請求處理結果低層指令結果DBMS的工作方式山東財經大學DBMS存取數據的過程示意圖應用程序應用程序DBMS操作系統(tǒng)外模式模式內模式數據庫山東財經大學1.7數據模型數據模型的概念及分類數據模型的組成要素山東財經大學1.7.1數據模型的概念及分類數據模型是數據庫的框架數據模型是數據庫系統(tǒng)的核心和基礎數據模型是現實世界中的事物及其聯系的一種模擬和抽象，用來描述數據、組織數據和對數據進行操作的。組織方式表達方式存取路徑數據及其聯系

山東財經大學數據處理的抽象和轉換過程現實世界概念模型認識抽象DBMS支持的數據模型信息世界計算機世界現實世界山東財經大學數據模型的分類概念模型邏輯模型物理模型山東財經大學概念模型也稱信息模型，它是按用戶的觀點來對數據和信息建模。概念模型用于信息世界的建模，著重于刻畫客觀世界中復雜事物的結構和相互間的內在聯系。是現實世界到機器世界的一個中間層次，與具體的數據庫管理系統(tǒng)和計算機物理實現無關。是數據庫設計的有力工具，數據庫設計人員和用戶之間進行交流的語言山東財經大學邏輯模型按計算機的觀點對數據建模，是對現實世界的第二級抽象。介于概念模型與物理模型之間，隱藏了一些數據存儲的細節(jié)，但可以在計算機中直接實現。

數據庫是按DBMS規(guī)定的數據模型組織和建立起來的。成熟的：層次、網狀、關系、面向對象數據模型等。由概念模型到邏輯模型的轉換可由人工實現，也可借助于輔助工具實現。山東財經大學物理模型是對數據最低層的抽象。描述數據在磁盤或磁帶上的存儲方式和存取方式，是面向計算機系統(tǒng)的。物理模型的具體實現是DBMS的任務。由邏輯模型向物理模型的轉換是由DBMS自動完成的。山東財經大學1.7.2數據模型的組成要素數據結構數據操作數據的完整性約束山東財經大學數據結構描述了數據庫的組成對象以及對象間的聯系。兩類對象與數據類型、內容、性質有關的對象與數據之間聯系有關的對象數據結構是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述山東財經大學數據操作數據操作對數據庫中各種對象（型）的實例（值）允許執(zhí)行的操作及有關的操作規(guī)則數據操作的類型查詢更新（插入、刪除、修改）山東財經大學數據操作（續(xù)）數據模型對操作的定義操作的確切含義操作符號操作規(guī)則（如優(yōu)先級）實現操作的語言數據操作是對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述。山東財經大學數據的完整性約束一組完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則是給定的數據模型中數據及其聯系所具有的制約和儲存規(guī)則，用以限定符合數據模型的數據庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數據的正確、有效、相容。山東財經大學數據的完整性約束（續(xù)）數據模型對約束條件的定義反映和規(guī)定本數據模型必須遵守的基本的通用的完整性約束條件。例如在關系模型中，任何關系必須滿足實體完整性和參照完整性兩個條件。提供定義完整性約束條件的機制，以反映具體應用所涉及的數據必須遵守的特定的語義約束條件。山東財經大學數據結構數據操作數據的完整性約束層次結構網狀結構關系結構查詢插入刪除修改更新正確有效相容山東財經大學1.8三個世界及其有關概念現實世界信息世界計算機世界山東財經大學現實世界現實世界即客觀存在的世界人們總是選用感興趣的最能表征該事物的若干特征來描述該事物山東財經大學信息世界實體客觀存在并且可以相互區(qū)別的“事物”稱為實體實體可以是具體的人、事、物，也可以是抽象的事件屬性實體所具有的某一特性稱為屬性型值屬性名具體值山東財經大學實體型具有相同屬性的實體必然具有共同的特征實體集同型實體的集合稱為實體集碼能惟一標識一個實體的屬性或屬性集域屬性的取值范圍稱為該屬性的域聯系實體型內部的聯系通常是指組成實體的各屬性之間的聯系實體型之間的聯系通常是指不同實體集之間的聯系山東財經大學聯系的類型一對一一對多多對多山東財經大學兩個實體型間的聯系實體型1聯系名實體型2111:1聯系實體型1聯系名實體型2mnm:n聯系實體型1聯系名實體型21n1:n聯系山東財經大學聯系的表示方法示例班級班級-班長班長111:1聯系課程選修學生mnm:n聯系班級組成學生1n1:n聯系山東財經大學多個實體型之間的聯系實體型1聯系名實體型21m多個實體型間的1:n聯系實體型3n山東財經大學多個實體型之間的聯系示例課程講授教師1m參考書n山東財經大學同一實體型內部的聯系實體型1聯系名mn山東財經大學同一實體型內部聯系示例職工領導1n山東財經大學計算機世界字段（Field）標記實體屬性的命名單位稱為字段。記錄（Record）字段的有序集合稱為記錄。如，一個學生（990001，張立，20，男，計算機）為一個記錄。文件（File）同一類記錄的集合稱為文件。所有學生的記錄組成了一個學生文件。關鍵字（Key）能惟一標識文件中每個記錄的字段或字段集，稱為記錄的關鍵字。山東財經大學三個世界各術語的對應關系現實世界

信息世界計算機世界事物總體 實體集文件事物個體 實體記錄特征 屬性字段事物間聯系 實體模型數據模型山東財經大學1.8.4概念模型的E-R表示方法E-R圖的基本成分：學生學號選修（a）實體（b）屬性（c）聯系1:11:nm:n

山東財經大學山東財經大學聯系屬性的表示方法課程選修學生mn成績山東財經大學多個實體型之間的聯系數量供應商供應零件pm項目n山東財經大學學生選修課程學號性別年齡課程號學分姓名系別成績課程名mn設計一個圖書館數據庫對每個借閱者保存記錄：讀者號，姓名，地址，性別，年齡，單位對每本書保存記錄：書名，作者，出版社對每一本被借出的書保存：讀者號、借出日期、應還日期、歸還日期山東財經大學1.9四種數據模型層次模型網狀模型關系模型面向對象模型山東財經大學

1、層次模型

層次數據模型的數據結構

層次數據模型的數據操縱

層次數據模型的與完整性約束層次數據模型的優(yōu)缺點

典型的層次數據庫系統(tǒng)山東財經大學層次數據模型的數據結構滿足下面兩個條件的基本層次聯系的集合為層次模型。有且只有一個結點沒有雙親結點，這個結點稱為根結點根以外的其它結點有且只有一個雙親結點層次模型中的幾個術語：根結點，雙親結點，兄弟結點，葉結點山東財經大學

Ｒ1

根結點

Ｒ2

兄弟結點

Ｒ3

葉結點

Ｒ4

兄弟結點

Ｒ5

葉結點

葉結點層次數據模型的數據結構山東財經大學層次數據模型的數據結構(續(xù)）表示方法實體型：用記錄類型描述。每個結點表示一個記錄類型。屬性：用字段描述。每個記錄類型可包含若干個字段。聯系：用結點之間的連線表示記錄（類）型之間的一對多的聯系山東財經大學層次數據模型的數據結構(續(xù)）特點結點的雙親是唯一的只能直接處理一對多的實體聯系每個記錄類型定義一個排序字段，也稱為碼字段任何記錄值只有按其路徑查看時，才能顯出它的全部意義沒有一個子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨立存在山東財經大學層次數據模型的數據結構(續(xù)）多對多聯系在層次模型中的表示用層次模型間接表示多對多聯系方法將多對多聯系分解成一對多聯系分解方法冗余結點法虛擬結點法山東財經大學層次模型的數據操縱查詢插入刪除更新山東財經大學層次模型的完整性約束無相應的雙親結點值就不能插入子女結點值如果刪除雙親結點值，則相應的子女結點值也被同時刪除更新操作時，應更新所有相應記錄，以保證數據的一致性山東財經大學

層次模型的優(yōu)缺點優(yōu)點層次數據模型簡單，對具有一對多的層次關系的部門描述自然、直觀，容易理解性能優(yōu)于關系模型，不低于網狀模型層次數據模型提供了良好的完整性支持缺點多對多聯系表示不自然對插入和刪除操作的限制多查詢子女結點必須通過雙親結點層次命令趨于程序化山東財經大學

典型的層次數據庫系統(tǒng)IMS數據庫管理系統(tǒng)第一個大型商用DBMS1968年推出IBM公司研制山東財經大學

2、網狀模型

網狀數據模型的數據結構

網狀數據模型的數據操縱

網狀數據模型的與完整性約束網狀數據模型的優(yōu)缺點

典型的網狀數據庫系統(tǒng)山東財經大學網狀模型的數據結構滿足下面兩個條件的基本層次聯系的集合為網狀模型。允許一個以上的結點無雙親；一個結點可以有多于一個的雙親。山東財經大學學生宿舍學生教研室系教師網狀數據模型的數據結構山東財經大學網狀數據模型的數據結構(續(xù)）多對多聯系在網狀模型中的表示用網狀模型間接表示多對多聯系方法將多對多聯系直接分解成一對多聯系山東財經大學網狀數據模型的數據結構(續(xù)）表示方法（與層次數據模型相同）實體型：用記錄類型描述。每個結點表示一個記錄類型。屬性：用字段描述。每個記錄類型可包含若干個字段。聯系：用結點之間的連線表示記錄（類）型之間的一對多的父子聯系。山東財經大學網狀數據模型的數據結構(續(xù)）特點只能直接處理一對多的實體聯系每個記錄類型定義一個排序字段，也稱為碼字段任何記錄值只有按其路徑查看時，才能顯出它的全部意義山東財經大學網狀數據模型的數據結構(續(xù)）網狀模型與層次模型的區(qū)別網狀模型允許多個結點沒有雙親結點網狀模型允許結點有多個雙親結點網狀模型允許兩個結點之間有多種聯系（復合聯系）網狀模型可以更直接地去描述現實世界層次模型實際上是網狀模型的一個特例山東財經大學網狀數據模型的數據結構(續(xù)）

Ｒ1

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L1L2

R1

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R4

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山東財經大學網狀數據模型的數據結構(續(xù)）

Ｒ1

L1L2

R2山東財經大學網狀數據模型的數據結構(續(xù)）父母人子女樹種植砍伐養(yǎng)育贍養(yǎng)山東財經大學

網狀模型的數據操縱查詢插入刪除更新山東財經大學

網狀數據模型的完整性約束網狀數據庫系統(tǒng)（如DBTG）對數據操縱加了一些限制，提供了一定的完整性約束碼雙親結點與子女結點之間是一對多聯系屬籍類別加入移出山東財經大學

網狀數據模型的完整性約束完整性約束條件允許插入尚未確定雙親結點值的子女結點值允許只刪除雙親結點值山東財經大學

網狀模型的優(yōu)缺點優(yōu)點能夠更為直接地描述現實世界，如一個結點可以有多個雙親具有良好的性能，存取效率較高缺點結構比較復雜，而且隨著應用環(huán)境的擴大，數據庫的結構就變得越來越復雜，不利于最終用戶掌握DDL、DML語言復雜，用戶不容易使用山東財經大學

典型的網狀數據庫系統(tǒng)DBTG系統(tǒng)，亦稱CODASYL系統(tǒng)由DBTG提出的一個系統(tǒng)方案奠定了數據庫系統(tǒng)的基本概念、方法和技術70年代推出實際系統(tǒng)CullinetSoftwareInc.公司的IDMSUnivac公司的DMS1100Honeywell公司的IDS/2HP公司的IMAGE山東財經大學關系數據模型的數據結構在用戶觀點下，關系模型中數據的邏輯結構是一張二維表，它由行和列組成。山東財經大學3、關系模型最重要的一種數據模型。也是目前主要采用的數據模型。1970年由美國IBM公司SanJose研究室的研究員E.F.Codd提出。山東財經大學關系模型

關系數據模型的數據結構關系數據模型的數據操縱關系數據模型的與完整性約束關系模型的存儲結構關系數據模型的優(yōu)缺點典型的關系數據庫系統(tǒng)山東財經大學關系模型的基本概念關系（Relation）一個關系對應通常說的一張表。元組（Tuple）表中的一行即為一個元組。屬性（Attribute）表中的一列即為一個屬性，給每一個屬性起一個名稱即屬性名。山東財經大學關系模型的基本概念候選碼主碼（Key）表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個元組。主屬性非主屬性域（Domain）屬性的取值范圍。分量元組中的一個屬性值。山東財經大學關系數據模型的數據結構(續(xù)）實體及實體間的聯系的表示方法實體型：直接用關系（表）表示。屬性：用屬性名表示。一對一聯系：隱含在實體對應的關系中。一對多聯系：隱含在實體對應的關系中。多對多聯系：直接用關系表示。山東財經大學關系模型的基本概念關系模式對關系的描述關系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）學生（學號，姓名，年齡，性別，系，年級）山東財經大學關系數據模型的數據結構(續(xù)）例1學生、系、系與學生之間的一對多聯系：學生（學號，姓名，年齡，性別，系號，年級）系(系號，系名，辦公地點)例2學生、課程、學生與課程之間的多對多聯系：學生（學號，姓名，年齡，性別，系號，年級）課程（課程號，課程名，學分）選修（學號，課程號，成績）山東財經大學山東財經大學關系二維表SNO學號SN姓名SEX性別AGE年齡DEPT系別S1趙亦女17計算機S2錢爾男18信息S3孫珊女20信息S4李思男21自動化S5周武男19計算機S6吳麗女20自動化元組屬性域：屬性的取值范圍，（男，女）關系數據模型的數據結構(續(xù)）關系必須是規(guī)范化的，滿足一定的規(guī)范條件最基本的規(guī)范條件：關系的每一個分量必須是一個不可分的數據項。山東財經大學

關系模型的數據操縱查詢、插入、刪除、更新數據操作是集合操作，操作對象和操作結果都是關系，即若干元組的集合存取路徑對用戶隱蔽，用戶只要指出“干什么”，不必詳細說明“怎么干”山東財經大學

關系數據模型的存儲結構表以文件形式存儲有的DBMS一個表對應一個操作系統(tǒng)文件有的DBMS自己設計文件結構山東財經大學

關系模型的完整性約束實體完整性引用完整性域完整性用戶定義的完整性山東財經大學關系模型的缺點存取路徑對用戶透明導致查詢效率往往不如非關系數據模型為提高性能，必須對用戶的查詢請求進行優(yōu)化增加了開發(fā)數據庫管理系統(tǒng)的難度山東財經大學關系模型的優(yōu)點建立在嚴格的數學概念的基礎上概念單一。數據結構簡單、清晰，用戶易懂易用實體和各類聯系都用關系來表示。對數據的檢索結果也是關系。關系模型的存取路徑對用戶透明具有更高的數據獨立性，更好的安全保密性簡化了程序員的工作和數據庫開發(fā)建立的工作山東財經大學

典型的關系數據庫系統(tǒng)ORACLESYBASEINFORMIXDB/2COBASEPBASEEasyBaseDM/2OpenBaseSQLServer山東財經大學4、面向對象模型1968年Smalltalk最基本的概念：對象類山東財經大學對象和對象標識對象是現實世界中實體的模型化。對象標識獨立于對象的內容和存儲位置，是一種邏輯標識符，通常由系統(tǒng)產生，它在整個系統(tǒng)范圍內是惟一的。兩個對象即使內部狀態(tài)值和方法都相同，如標識符不同，仍認為是兩個相等而不同的對象。每個對象都包含一組屬性和一組方法。一個學生一門課程一次考試記錄對象屬性方法……對象屬性方法山東財經大學類（Class）和繼承（Inheritance）具有同樣屬性和方法集的所有對象構成了一個對象類，一個對象是某一類的實例。類的屬性域可以是基本數據類型（如整型、實型、字符型等），也可以是類。類的表示具有層次性和繼承性。對象類型值山