第1章-數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述復(fù)習(xí)進(jìn)程

第1章-數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的三大會議SIGMOD：SpecialInterestGrouponManagementOfDataVLDB：VeryLargeDataBasesICDE：InternationaleConferenceonDataEngineering山東財經(jīng)大學(xué)山東財經(jīng)大學(xué)通訊錄：圖書館：小數(shù)據(jù)庫可用手工管理大型數(shù)據(jù)庫必須由計算機(jī)進(jìn)行管理計算機(jī)三大主要應(yīng)用領(lǐng)域？科學(xué)計算過程控制數(shù)據(jù)處理70%需要解決的問題系統(tǒng)如何描述數(shù)據(jù)？ 系統(tǒng)如何組織數(shù)據(jù)？ 系統(tǒng)如何操作這些數(shù)據(jù)？ 應(yīng)用程序如何訪問這些數(shù)據(jù)？ 如何提高大量數(shù)據(jù)的訪問效率？ 系統(tǒng)允許哪些人可以操作哪些數(shù)據(jù)？多人同時對同一數(shù)據(jù)訪問，系統(tǒng)如何處理？ 系統(tǒng)出現(xiàn)故障，如何保障數(shù)據(jù)不丟失？概念結(jié)構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)三級模式體系結(jié)構(gòu)關(guān)系代數(shù)、SQL數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化技術(shù)安全控制并發(fā)控制恢復(fù)機(jī)制內(nèi)容安排1、緒論2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫3、關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL4、數(shù)據(jù)庫安全性5、數(shù)據(jù)庫完整性山東財經(jīng)大學(xué)6、關(guān)系數(shù)據(jù)理論7、數(shù)據(jù)庫設(shè)計8、數(shù)據(jù)庫編程*9、關(guān)系查詢處理和查詢優(yōu)化10、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)11、并發(fā)控制12、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)*13、數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展概述*14、大數(shù)據(jù)管理15、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)*16、數(shù)據(jù)倉庫與聯(lián)機(jī)分析處理技術(shù)*課程目標(biāo)掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本原理和基本技術(shù)能熟練使用SQL語言在SQLServer上進(jìn)行數(shù)據(jù)庫操作掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法和步驟，能夠設(shè)計數(shù)據(jù)庫模式并開發(fā)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)山東財經(jīng)大學(xué)第一章緒論主要介紹一些基本知識，包括基本概念、數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展、數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成等。山東財經(jīng)大學(xué)第一章數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)

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)的結(jié)構(gòu)1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成山東財經(jīng)大學(xué)1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫的4個基本概念數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)庫的4個基本概念數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)（data）數(shù)字文字圖形圖象聲音……數(shù)據(jù)的含義稱為數(shù)據(jù)的語義，數(shù)據(jù)與其語義是不可分的

數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)：描述事物的符號記錄例如，23數(shù)據(jù)示例(李明，男，199505，江蘇省南京市，計算機(jī)，2013)山東財經(jīng)大學(xué)李明男199505江蘇省南京市計算機(jī)2013數(shù)據(jù)庫（Database，DB）山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)庫是長期儲存在計算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫的基本特征數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存可為各種用戶共享冗余度較小數(shù)據(jù)獨(dú)立性較高易擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)山東財經(jīng)大學(xué)什么是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件是基礎(chǔ)軟件，是一個大型復(fù)雜的軟件系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的用途科學(xué)地組織和存儲數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護(hù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能數(shù)據(jù)定義功能提供數(shù)據(jù)定義語言（DDL）定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)組織、存儲和管理分類組織、存儲和管理各種數(shù)據(jù)確定組織數(shù)據(jù)的文件結(jié)構(gòu)和存取方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系提供多種存取方法提高存取效率山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能數(shù)據(jù)操縱功能提供數(shù)據(jù)操縱語言（DML）實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作（查詢、插入、刪除和修改）數(shù)據(jù)庫的事務(wù)管理和運(yùn)行管理數(shù)據(jù)庫在建立、運(yùn)行和維護(hù)時由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理和控制保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù)山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)的裝載和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲、恢復(fù)功能數(shù)據(jù)庫的重組織性能監(jiān)視、分析等其它功能數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)中其它軟件系統(tǒng)的通信數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的互訪和互操作山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：DatabaseSystem數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其應(yīng)用開發(fā)工具）應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫管理員數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫

應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具

操作系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理員用戶用戶用戶…引入數(shù)據(jù)庫后計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)山東財經(jīng)大學(xué)編譯系統(tǒng)OS硬件應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具DBMS山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)處理對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲、加工和傳播的一系列活動的總和。

數(shù)據(jù)的分類、組織、編碼、存儲、檢索、維護(hù)等操作1.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展動力應(yīng)用需求的推動計算機(jī)硬件的發(fā)展計算機(jī)軟件的發(fā)展山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程山東財經(jīng)大學(xué)人工管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段山東財經(jīng)大學(xué)1、人工管理時期20世紀(jì)50年代中之前產(chǎn)生的背景應(yīng)用背景 科學(xué)計算 硬件背景 無直接存取存儲設(shè)備軟件背景 沒有操作系統(tǒng) 處理方式 批處理 人工管理階段（續(xù)）特點(diǎn)數(shù)據(jù)的管理者：用戶（程序員），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)用程序自己控制山東財經(jīng)大學(xué)應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系（人工管理階段）

應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)集1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)集2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)集n...…...…山東財經(jīng)大學(xué)2.文件系統(tǒng)階段時期20世紀(jì)50年代末--60年代中產(chǎn)生的背景應(yīng)用背景 科學(xué)計算、數(shù)據(jù)管理 硬件背景 磁盤、磁鼓 軟件背景 有文件系統(tǒng) 處理方式 聯(lián)機(jī)實(shí)時處理、批處理 山東財經(jīng)大學(xué)文件系統(tǒng)階段（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)控制能力：應(yīng)用程序自己控制山東財經(jīng)大學(xué)應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系（文件系統(tǒng)階段）應(yīng)用程序１文件１應(yīng)用程序２文件2應(yīng)用程序ｎ文件n存取方法...…...…山東財經(jīng)大學(xué)3.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段時期20世紀(jì)60年代末以來產(chǎn)生的背景應(yīng)用背景 大規(guī)模數(shù)據(jù)管理 硬件背景 大容量磁盤、磁盤陣列 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)時處理,分布處理,批處理文件系統(tǒng)到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，標(biāo)志著數(shù)據(jù)管理技術(shù)的飛躍

山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)學(xué)生的信息包括學(xué)號、姓名、性別、年齡、專業(yè)和獎勵用文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)學(xué)籍管理數(shù)據(jù)存儲定長記錄存儲在“學(xué)生基本信息”文件中變長記錄存放在另一個”獎勵”文件“學(xué)生基本信息”表中的位置和長度描述“獎勵”文件中記錄的開始位置和長度查詢數(shù)據(jù)編寫應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的錄入和查找缺點(diǎn)：程序員必須關(guān)注記錄結(jié)構(gòu)和不同文件中記錄之間的聯(lián)系，工作量大，編程復(fù)雜，開發(fā)速度慢一個例子一個例子（續(xù)）獎勵2011校獎學(xué)金，2012國家獎學(xué)金2012校優(yōu)秀學(xué)生“獎勵”文件的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容學(xué)號姓名性別年齡專業(yè)位置長度20100001史玉明女20計算機(jī)03020100100李明虎男21機(jī)械301520100234張翔男21化工450……………………………………“學(xué)生基本信息”文件的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容山東財經(jīng)大學(xué)一個例子（續(xù)）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理存儲數(shù)據(jù)建立兩張表:STUDENT表-存放學(xué)生的基本信息，AWARD表-存放學(xué)生的獎勵情況使用兩條插入命令

完成學(xué)生基本信息和獎勵情況的數(shù)據(jù)錄入功能查詢功能

可以用一條查詢語句實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低且易擴(kuò)充數(shù)據(jù)獨(dú)立性高數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理和控制山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的整體結(jié)構(gòu)化是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一整體結(jié)構(gòu)化不再僅僅針對某一個應(yīng)用，而是面向全組織不僅數(shù)據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)化，整體是結(jié)構(gòu)化的，數(shù)據(jù)之間具有聯(lián)系數(shù)據(jù)記錄可以變長數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)的定義采用數(shù)據(jù)模型描述，無需應(yīng)用程序定義山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低且易擴(kuò)充數(shù)據(jù)面向整個系統(tǒng)，可以被多個用戶、多個應(yīng)用共享使用。數(shù)據(jù)共享的好處減少數(shù)據(jù)冗余，節(jié)約存儲空間避免數(shù)據(jù)之間的不相容性與不一致性使系統(tǒng)易于擴(kuò)充山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)獨(dú)立性高物理獨(dú)立性指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的物理存儲是相互獨(dú)立的。當(dāng)數(shù)據(jù)的物理存儲改變了，應(yīng)用程序不用改變。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。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，應(yīng)用程序不用改變。數(shù)據(jù)獨(dú)立性由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的二級映像功能來保證。山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護(hù)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）檢查保證數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性。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誤的結(jié)果。數(shù)據(jù)庫恢復(fù)（Recovery）將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)。山東財經(jīng)大學(xué)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)階段）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)庫…山東財經(jīng)大學(xué)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)的結(jié)構(gòu)1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.5小結(jié)山東財經(jīng)大學(xué)1.2數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型是對現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象。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真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界容易為人所理解便于在計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)山東財經(jīng)大學(xué)1.2數(shù)據(jù)模型

1.2.1兩類數(shù)據(jù)模型

1.2.2概念模型

1.2.3數(shù)據(jù)模型的組成要素

1.2.4常用的數(shù)據(jù)模型

1.2.5層次模型

1.2.6網(wǎng)狀模型

1.2.7關(guān)系模型山東財經(jīng)大學(xué)1.2.1兩類數(shù)據(jù)模型概念模型也稱信息模型，它是按用戶的觀點(diǎn)來對數(shù)據(jù)和信息建模，用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計。邏輯模型和物理模型邏輯模型主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型、對象關(guān)系數(shù)據(jù)模型、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型等。按計算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)建模，用于DBMS實(shí)現(xiàn)。物理模型是對數(shù)據(jù)最底層的抽象，描述數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部的表示方式和存取方法，在磁盤或磁帶上的存儲方式和存取方法。山東財經(jīng)大學(xué)兩類數(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；將現(xiàn)實(shí)世界抽象為信息世界把概念模型轉(zhuǎn)換為某一數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)模型。將信息世界轉(zhuǎn)換為機(jī)器世界山東財經(jīng)大學(xué)兩類數(shù)據(jù)模型（續(xù)）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)模型概念模型認(rèn)識抽象信息世界機(jī)器世界現(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)實(shí)世界概念模型數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員完成邏輯模型物理模型由DBMS完成概念模型邏輯模型數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員完成數(shù)據(jù)庫設(shè)計工具協(xié)助完成山東財經(jīng)大學(xué)1.2.2概念模型概念模型的用途概念模型用于信息世界的建模是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個中間層次是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的有力工具數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員和用戶之間進(jìn)行交流的語言對概念模型的基本要求較強(qiáng)的語義表達(dá)能力簡單、清晰、易于用戶理解山東財經(jīng)大學(xué)1.2.2概念模型1.信息世界中的基本概念2.概念模型的一種表示方法：實(shí)體-聯(lián)系方法山東財經(jīng)大學(xué)1.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?？梢允蔷唧w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。一個實(shí)體可以由若干個屬性來刻畫。（3）碼（Key）唯一標(biāo)識實(shí)體的屬性集稱為碼。山東財經(jīng)大學(xué)信息世界中的基本概念（續(xù)）（4）實(shí)體型（EntityType）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（5）實(shí)體集（EntitySet）同一類型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集山東財經(jīng)大學(xué)信息世界中的基本概念（續(xù)）（6）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)系在信息世界中反映為實(shí)體（型）內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體（型）之間的聯(lián)系。實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實(shí)體的各屬性之間的聯(lián)系實(shí)體之間的聯(lián)系通常是指不同實(shí)體集之間的聯(lián)系實(shí)體之間的聯(lián)系有一對一、一對多和多對多等多種類型山東財經(jīng)大學(xué)實(shí)體-聯(lián)系方法實(shí)體-聯(lián)系方法（Entity-RelationshipApproach）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模型山東財經(jīng)大學(xué)1.2.3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)的完整性約束條件山東財經(jīng)大學(xué)1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述數(shù)據(jù)庫的組成對象，以及對象之間的聯(lián)系描述的內(nèi)容1.與對象的類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)2.與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述山東財經(jīng)大學(xué)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

操作的集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則數(shù)據(jù)操作的類型查詢更新（包括插入、刪除、修改）山東財經(jīng)大學(xué)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)動態(tài)特性的描述山東財經(jīng)大學(xué)3.數(shù)據(jù)的完整性約束條件一組完整性規(guī)則的集合完整性規(guī)則：給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(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)據(jù)的正確、有效和相容山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)模型對完整性約束條件的定義反映和規(guī)定必須遵守的基本的通用的完整性約束條件。提供定義完整性約束條件的機(jī)制，以反映具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須遵守的特定的語義約束條件。山東財經(jīng)大學(xué)1.2.4常用的數(shù)據(jù)模型層次模型（HierarchicalModel）網(wǎng)狀模型（NetworkModel）關(guān)系模型（RelationalModel)）面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型（ObjectOrientedDataModel）對象關(guān)系數(shù)據(jù)模型（ObjectRelationalDataModel）半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型（SemistrutureDataModel）山東財經(jīng)大學(xué)1.2.5層次模型層次模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中最早出現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的典型代表是IBM公司的IMS（InformationManagementSystem）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)層次模型用樹形結(jié)構(gòu)來表示各類實(shí)體以及實(shí)體間的聯(lián)系山東財經(jīng)大學(xué)1.層次模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次模型

滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為層次模型1.有且只有一個結(jié)點(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn)，這個結(jié)點(diǎn)稱為根結(jié)點(diǎn)2.根以外的其它結(jié)點(diǎn)有且只有一個雙親結(jié)點(diǎn)層次模型中的幾個術(shù)語根結(jié)點(diǎn)，雙親結(jié)點(diǎn)，兄弟結(jié)點(diǎn)，葉結(jié)點(diǎn)山東財經(jīng)大學(xué)一個層次模型的示例

Ｒ1

根結(jié)點(diǎn)

Ｒ2

兄弟結(jié)點(diǎn)

Ｒ3

葉結(jié)點(diǎn)

Ｒ4

兄弟結(jié)點(diǎn)

Ｒ5

葉結(jié)點(diǎn)

葉結(jié)點(diǎn)山東財經(jīng)大學(xué)層次模型的特點(diǎn)結(jié)點(diǎn)的雙親是唯一的只能直接處理一對多的實(shí)體聯(lián)系每個記錄類型可以定義一個排序字段，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(dú)立存在山東財經(jīng)大學(xué)教員學(xué)生層次數(shù)據(jù)庫模型

根結(jié)點(diǎn)葉結(jié)點(diǎn)葉結(jié)點(diǎn)字段山東財經(jīng)大學(xué)教員學(xué)生層次數(shù)據(jù)庫的一個值山東財經(jīng)大學(xué)2.層次模型的數(shù)據(jù)操縱查詢插入刪除更新山東財經(jīng)大學(xué)層次模型的完整性約束條件無相應(yīng)的雙親結(jié)點(diǎn)值就不能插入子女結(jié)點(diǎn)值如果刪除雙親結(jié)點(diǎn)值，則相應(yīng)的子女結(jié)點(diǎn)值也被同時刪除更新操作時，應(yīng)更新所有相應(yīng)記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性山東財經(jīng)大學(xué)3.層次模型的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)層次模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡單清晰查詢效率高，性能優(yōu)于關(guān)系模型，不低于網(wǎng)狀模型層次數(shù)據(jù)模型提供了良好的完整性支持缺點(diǎn)結(jié)點(diǎn)之間的多對多聯(lián)系表示不自然對插入和刪除操作的限制多，應(yīng)用程序的編寫比較復(fù)雜查詢子女結(jié)點(diǎn)必須通過雙親結(jié)點(diǎn)層次命令趨于程序化山東財經(jīng)大學(xué)1.2.6網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用網(wǎng)狀模型作為數(shù)據(jù)的組織方式典型代表是DBTG系統(tǒng)：亦稱CODASYL系統(tǒng)20世紀(jì)70年代由DBTG提出的一個系統(tǒng)方案實(shí)際系統(tǒng)CullinetSoftware公司的IDMSUnivac公司的DMS1100Honeywell公司的IDS/2HP公司的IMAGE山東財經(jīng)大學(xué)1.網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀模型滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合：1.允許一個以上的結(jié)點(diǎn)無雙親；2.一個結(jié)點(diǎn)可以有多于一個的雙親。山東財經(jīng)大學(xué)網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）表示方法（與層次數(shù)據(jù)模型相同）實(shí)體型：用記錄類型描述每個結(jié)點(diǎn)表示一個記錄類型（實(shí)體）屬性：用字段描述每個記錄類型可包含若干個字段聯(lián)系：用結(jié)點(diǎn)之間的連線表示記錄類型（實(shí)體）之間的一對多的父子聯(lián)系山東財經(jīng)大學(xué)網(wǎng)狀模型與層次模型的區(qū)別網(wǎng)狀模型允許多個結(jié)點(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn)網(wǎng)狀模型允許結(jié)點(diǎn)有多個雙親結(jié)點(diǎn)網(wǎng)狀模型允許兩個結(jié)點(diǎn)之間有多種聯(lián)系（復(fù)合聯(lián)系）網(wǎng)狀模型可以更直接地描述現(xiàn)實(shí)世界層次模型實(shí)際上是網(wǎng)狀模型的一個特例山東財經(jīng)大學(xué)網(wǎng)狀模型的例子網(wǎng)狀模型中子女結(jié)點(diǎn)與雙親結(jié)點(diǎn)的聯(lián)系可以不唯一要為每個聯(lián)系命名，并指出與該聯(lián)系有關(guān)的雙親記錄和子女記錄R1與R3之間的聯(lián)系L1R2與R3之間的聯(lián)系L2學(xué)生宿舍學(xué)生教研室系教師網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)山東財經(jīng)大學(xué)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）

Ｒ1

L1L2

R2山東財經(jīng)大學(xué)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）父母人子女樹種植砍伐養(yǎng)育贍養(yǎng)山東財經(jīng)大學(xué)網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）多對多聯(lián)系在網(wǎng)狀模型中的表示用網(wǎng)狀模型間接表示多對多聯(lián)系方法：將多對多聯(lián)系直接分解成一對多聯(lián)系山東財經(jīng)大學(xué)網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）例如：一個學(xué)生可以選修若干門課程，某一課程可以被多個學(xué)生選修，學(xué)生與課程之間是多對多聯(lián)系引進(jìn)一個學(xué)生選課的聯(lián)結(jié)記錄，由3個數(shù)據(jù)項(xiàng)組成學(xué)號課程號成績表示某個學(xué)生選修某一門課程及其成績山東財經(jīng)大學(xué)學(xué)生/選課/課程的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型山東財經(jīng)大學(xué)2.網(wǎng)狀模型的操縱與完整性約束網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（如DBTG）對數(shù)據(jù)操縱加了一些限制，提供了一定的完整性約束碼：唯一標(biāo)識記錄的數(shù)據(jù)項(xiàng)的集合一個聯(lián)系中雙親記錄與子女記錄之間是一對多聯(lián)系支持雙親記錄和子女記錄之間某些約束條件山東財經(jīng)大學(xué)3.網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)能夠更為直接地描述現(xiàn)實(shí)世界，如一個結(jié)點(diǎn)可以有多個雙親具有良好的性能，存取效率較高缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)就變得越來越復(fù)雜，不利于最終用戶掌握DDL、DML語言復(fù)雜，用戶不容易使用記錄之間聯(lián)系是通過存取路徑實(shí)現(xiàn)的，用戶必須了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)山東財經(jīng)大學(xué)1.2.7關(guān)系模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用關(guān)系模型作為數(shù)據(jù)的組織方式1970年美國IBM公司SanJose研究室的研究員E.F.Codd首次提出了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的關(guān)系模型計算機(jī)廠商新推出的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)幾乎都支持關(guān)系模型山東財經(jīng)大學(xué)1.關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在用戶觀點(diǎn)下，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，它由行和列組成。學(xué)號姓名年齡性別系名年級2013004王小明19女社會學(xué)20132013006黃大鵬20男商品學(xué)20132013008張文斌18女法律2013………………屬性元組山東財經(jīng)大學(xué)關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）關(guān)系（Relation）一個關(guān)系對應(yīng)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碼（Key）也稱碼鍵。表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個元組山東財經(jīng)大學(xué)關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）域（Domain）是一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。屬性的取值范圍來自某個域。分量元組中的一個屬性值。關(guān)系模式對關(guān)系的描述關(guān)系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）學(xué)生（學(xué)號，姓名，年齡，性別，系名，年級）山東財經(jīng)大學(xué)山東財經(jīng)大學(xué)關(guān)系二維表SNO學(xué)號SN姓名SEX性別AGE年齡DEPT系別S1趙亦女17計算機(jī)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(jī)S6吳麗女20自動化元組屬性域：屬性的取值范圍，（男，女）1.關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）關(guān)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(guān)系的每一個分量必須是一個不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，不允許表中還有表職工號姓名職稱工資扣除實(shí)發(fā)基本工資崗位津貼業(yè)績津貼三險個人所得稅86051陳平講師1305120018501601124083不符合關(guān)系模型要求關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）關(guān)系術(shù)語一般表格的術(shù)語關(guān)系名表名關(guān)系模式表頭（表格的描述）關(guān)系（一張）二維表元組記錄或行屬性列屬性名列名屬性值列值分量一條記錄中的一個列值非規(guī)范關(guān)系表中有表（大表中嵌有小表）山東財經(jīng)大學(xué)2.關(guān)系模型的操縱數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對象和操作結(jié)果都是關(guān)系查詢插入刪除更新存取路徑對用戶隱蔽，用戶只要指出“干什么”，不必詳細(xì)說明“怎么干”山東財經(jīng)大學(xué)關(guān)系模型的完整性約束（續(xù)）實(shí)體完整性參照完整性用戶定義的完整性山東財經(jīng)大學(xué)3.關(guān)系模型的優(yōu)點(diǎn)建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)上概念單一實(shí)體和各類聯(lián)系都用關(guān)系來表示對數(shù)據(jù)的檢索結(jié)果也是關(guān)系關(guān)系模型的存取路徑對用戶透明具有更高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，更好的安全保密性簡化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫開發(fā)建立的工作山東財經(jīng)大學(xué)關(guān)系模型的缺點(diǎn)存取路徑對用戶透明，查詢效率往往不如格式化數(shù)據(jù)模型為提高性能，必須對用戶的查詢請求進(jìn)行優(yōu)化，增加了開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的難度山東財經(jīng)大學(xué)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)的結(jié)構(gòu)1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成山東財經(jīng)大學(xué)1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)人員角度看，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常采用三級模式結(jié)構(gòu)，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從數(shù)據(jù)庫最終用戶角度看，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為:單用戶結(jié)構(gòu)主從式結(jié)構(gòu)分布式結(jié)構(gòu)客戶-服務(wù)器瀏覽器-應(yīng)用服務(wù)器／數(shù)據(jù)庫服務(wù)器多層結(jié)構(gòu)等山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.3.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念1.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)1.3.3數(shù)據(jù)庫的二級映像功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性山東財經(jīng)大學(xué)1.3.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念“型”和“值”的概念型（Type）對某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說明值（Value）是型的一個具體賦值學(xué)號姓名性別年齡系別

001101張立男20計算機(jī)型值模式實(shí)例山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念（續(xù)）模式（Schema）數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述是型的描述，不涉及具體值反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系模式是相對穩(wěn)定的實(shí)例（Instance）模式的一個具體值反映數(shù)據(jù)庫某一時刻的狀態(tài)同一個模式可以有很多實(shí)例實(shí)例隨數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的更新而變動山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念（續(xù)）例如：在學(xué)生選課數(shù)據(jù)庫模式中，包含學(xué)生記錄、課程記錄和學(xué)生選課記錄

2013年的一個學(xué)生數(shù)據(jù)庫實(shí)例，包含：2013年學(xué)校中所有學(xué)生的記錄學(xué)校開設(shè)的所有課程的記錄所有學(xué)生選課的記錄2012年度學(xué)生數(shù)據(jù)庫模式對應(yīng)的實(shí)例與2013年度學(xué)生數(shù)據(jù)庫模式對應(yīng)的實(shí)例是不同的山東財經(jīng)大學(xué)1.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)模式（Schema）

外模式（ExternalSchema）內(nèi)模式（InternalSchema）山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)（續(xù)）1.模式（Schema）模式（也稱邏輯模式）數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式模式的地位：是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層與數(shù)據(jù)的物理存儲細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境無關(guān)與具體的應(yīng)用程序、開發(fā)工具及高級程序設(shè)計語言無關(guān)山東財經(jīng)大學(xué)模式（續(xù)）模式的定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字、類型、取值范圍等）數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性、完整性要求山東財經(jīng)大學(xué)2.外模式（ExternalSchema）外模式（也稱子模式或用戶模式）數(shù)據(jù)庫用戶（包括應(yīng)用程序員和最終用戶）使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示山東財經(jīng)大學(xué)外模式（續(xù)）外模式的地位：介于模式與應(yīng)用之間模式與外模式的關(guān)系：一對多外模式通常是模式的子集一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外模式。反映了不同的用戶的應(yīng)用需求、看待數(shù)據(jù)的方式、對數(shù)據(jù)保密的要求對模式中同一數(shù)據(jù)，在外模式中的結(jié)構(gòu)、類型、長度、保密級別等都可以不同外模式與應(yīng)用的關(guān)系：一對多同一外模式也可以為某一用戶的多個應(yīng)用系統(tǒng)所使用但一個應(yīng)用程序只能使用一個外模式山東財經(jīng)大學(xué)外模式（續(xù)）外模式的用途保證數(shù)據(jù)庫安全性的一個有力措施每個用戶只能看見和訪問所對應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)山東財經(jīng)大學(xué)3.內(nèi)模式（InternalSchema）內(nèi)模式（也稱存儲模式）是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式記錄的存儲方式（例如，順序存儲，按照B樹結(jié)構(gòu)存儲，按hash方法存儲等）索引的組織方式數(shù)據(jù)是否壓縮存儲數(shù)據(jù)是否加密數(shù)據(jù)存儲記錄結(jié)構(gòu)的規(guī)定一個數(shù)據(jù)庫只有一個內(nèi)模式山東財經(jīng)大學(xué)數(shù)據(jù)庫的二級映像功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性三級模式是對數(shù)據(jù)的三個抽象級別二級映象在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)這三個抽象層次的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換外模式／模式映像模式／內(nèi)模式映像山東財經(jīng)大學(xué)1.外模式／模式映像模式：描述的是數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)外模式：描述的是數(shù)據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)同一個模式可以有任意多個外模式每一個外模式，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都有一個外模式／模式映象，定義外模式與模式之間的對應(yīng)關(guān)系映象定義通常包含在各自外模式的描述中山東財經(jīng)大學(xué)外模式／模式映象（續(xù)）保證數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性當(dāng)模式改變時，數(shù)據(jù)庫管理員對外模式／模式映象作相應(yīng)改變，使外模式保持不變應(yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨(dú)立性，簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性山東財經(jīng)大學(xué)2.模式／內(nèi)模式映像模式／內(nèi)模式映象定義了數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。例如，說明邏輯記錄和字段在內(nèi)部是如何表示的數(shù)據(jù)庫中模式／內(nèi)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(jīng)大學(xué)模式／內(nèi)模式映象（續(xù)）保證數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性當(dāng)數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)改變了（例如選用了另一種存儲結(jié)構(gòu)），數(shù)據(jù)庫管理員修改模式／內(nèi)模式映象，使模式保持不變。應(yīng)用程序不受影響。保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨(dú)立性，簡稱數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。山東財經(jīng)大學(xué)模式／內(nèi)模式映象（續(xù)）數(shù)據(jù)庫模式即全局邏輯結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)庫的中心與關(guān)鍵獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫的其他層次設(shè)計數(shù)據(jù)庫模式結(jié)構(gòu)時應(yīng)首先確定數(shù)據(jù)庫的邏輯模式山東財經(jīng)大學(xué)模式／內(nèi)模式映象（續(xù)）數(shù)據(jù)庫的內(nèi)模式依賴于它的全局邏輯結(jié)構(gòu)獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫的用戶視圖，即外模式獨(dú)立于具體的存儲設(shè)備將全局邏輯結(jié)構(gòu)中所定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系按照一定的物理存儲策略進(jìn)行組織，以達(dá)到較好的時間與空間效率山東財經(jīng)大學(xué)模式／內(nèi)模式映象（續(xù)）數(shù)據(jù)庫的外模式面向具體的應(yīng)用程序定義在邏輯模式之上獨(dú)立于存儲模式和存儲設(shè)備當(dāng)應(yīng)用需求發(fā)生較大變化，相應(yīng)外模式不能滿足其視圖要求時，該外模式就得做相應(yīng)改動設(shè)計外模式時應(yīng)充分考慮到應(yīng)用的擴(kuò)充性山東財經(jīng)大學(xué)模式／內(nèi)模式映象（續(xù)）特定的應(yīng)用程序在外模式描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上編制的依賴于特定的外模式與數(shù)據(jù)庫的模式和存儲結(jié)構(gòu)獨(dú)立不同的應(yīng)用程序有時可以共用同一個外模式山東財經(jīng)大學(xué)模式／內(nèi)模式映象（續(xù)）數(shù)據(jù)庫的二級映像保證了數(shù)據(jù)庫外模式的穩(wěn)定性從底層保證了應(yīng)用程序的穩(wěn)定性，除