數據庫原理第1章

總課時：90（54+36）課程性質：考試數據庫原理與應用1數據庫原理與應用

教學內容及目的本課的內容是將數據庫基本原理和具體數據庫管理系統(tǒng)的介紹合二為一。

在數據庫基本原理部分，重點介紹關系數據庫理論和數據庫設計；

在實際數據庫管理系統(tǒng)部分，介紹VFP6.0的操作及其應用程序設計。本課程的目的是掌握數據庫應用系統(tǒng)開發(fā)所需的數據庫理論知識，又能使用一個實際的數據庫管理系統(tǒng)進行小型數據庫應用系統(tǒng)的開發(fā)。

別忘了你們的任務啊！2課程的學習方法勤于思考，善于消化

掌握教材中重要的例題和習題重視上機實習環(huán)境重視數據庫設計3本課程教學參考書1、《數據庫系統(tǒng)概論》薩師煊，王珊主編高等教育出版社2、《數據庫系統(tǒng)原理與應用》苗雷蘭等編著

機械工業(yè)出版社3、《VFP程序設計教程》劉瑞新等編著機械工業(yè)出版社結束4目錄

第1章數據庫系統(tǒng)概述

第2章關系模型

第3章關系數據庫標準語言

第4章關系數據庫理論

第5章數據庫安全保護

第6章數據庫設計

第7章數據表單的設計

第8章數據庫應用系統(tǒng)開發(fā)

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第1章

數據庫系統(tǒng)概述6本章概要在本章中，首先介紹數據庫中有關的主要概念，然后回顧數據管理技術的三個發(fā)展階段。要求了解數據庫的三個發(fā)展階段及各階段的主要特點，掌握數據庫中的有關的基本概念、數據庫系統(tǒng)的組成及各部分的主要功能。重點掌握實體、屬性定義和實體型之間的聯(lián)系類型及特點。了解三種數據模型的特點及區(qū)別，為后面各章的學習打下基礎。了解面向對象數據模型的基本特征。71.1信息、數據與數據處理1.1.1數據與信息1.1.1.1信息（Information）信息的定義信息：向人們（或機器）提供關于現實世界新的事物的知識?；蛘哒f信息是關于現實世界事物的存在方式或運動狀態(tài)的反映的綜合。說明：具體說信息是一種被加工為特定形式的數據。

如“2000年碩士研究生將擴招30%”，對接受者有意義，使接受者據此作出決策。82.信息的特征信息源于物質和能量如，一個人的存在，同時就有關于這個人的信息的存在。如信息可以通過報紙、電臺、電視、計算機網絡進行傳遞。信息是可以感知的如報紙上刊登的信息通過視覺器官感知，電臺中廣播的信息通過聽覺器官感知。信息是可存儲、加工、傳遞和再生的。91.1.1.2數據(Data)1.

數據的定義數據：是用于載荷信息的物理符號。或者說

數據是用來記錄信息的可識別的符號，是信息的具體表現形式。2.

數據的表現形式數據形式：數字、文字、圖形、圖象和聲音等。

說明：可用多種不同的數據表示同一信息，而信息不隨數據形式的不同而改變。

如“2000年碩士研究生將擴招30%”，其中的數據可改為漢字形式“兩千年”、“百分之三十”。10

1.1.1.3數據與信息的聯(lián)系數據是信息的符號表示或載體，信息則是數據的內涵，是對數據的語義解釋。如上例中的數據2000、30%被賦予了特定的語義，它們就具有了傳遞信息的功能。

1.1.2數據處理數據處理：是將數據轉換成信息的過程，包括對數據的收集、存儲、加工、檢索、傳輸等一系列活動。

信息、數據與數據處理的關系：

信息=數據+數據處理111.2數據庫技術的產生、發(fā)展與研究領域

1.2.1數據庫技術的產生與發(fā)展

1.2.1.1人工管理階段

時間：50年代中期以前

應用范圍:主要用于科學計算。硬件：外存只有卡片、紙帶、磁帶，沒有磁盤等直接存取設備。軟件：匯編語言，沒有操作系統(tǒng)和管理數據的軟件。數據處理的方式：基本上是批處理。12人工管理階段的特點：1.數據不保存2.系統(tǒng)沒有專用的軟件對數據進行管理3.數據不共享4.數據不具有獨立性在人工管理階段，程序與數據之間的關系應用程序1數據集1應用程序2數據集2數據集3應用程序313

1.2.1.2文件系統(tǒng)階段

時間：50年代后期至60年代中期應用范圍:計算機不僅用于科學計算，還大量用于信息管理。需求：大量的數據存儲、檢索和維護成為緊迫的需求。硬件：有了磁盤、磁鼓等直接存儲設備。軟件：出現了高級語言和操作系統(tǒng)；操作系統(tǒng)中有了專門管理數據的軟件，一般稱為文件系統(tǒng)。處理方式：有批處理，也有聯(lián)機處理。14文件管理數據的特點：1.數據以文件形式可長期保存下來2.文件系統(tǒng)可對數據的存取進行管理3.文件形式多樣化4.程序與數據間有一定獨立性15在文件系統(tǒng)階段,程序與數據之間的關系:文件n應用程序1應用程序2應用程序n文件1文件2文件系統(tǒng)……程序A程序B程序C文件A文件B文件C16存在的問題主要表現在以下三方面：

1.數據冗余度大各數據文件之間沒有有機的聯(lián)系，一個文件基本上對應于一個應用程序，數據不能共享。

2.數據獨立性低數據和程序相互依賴，一旦改變數據的邏輯結構，必須修改相應的應用程序。而應用程序發(fā)生變化，如改用另一種程序設計語言來編寫程序，也需修改數據結構。

3.數據一致性差由于相同數據的重復存儲、各自管理，在進行更新操作時，容易造成數據的不一致性。17

1.2.1.3數據庫系統(tǒng)階段

時間:60年代末開始應用范圍:計算機應用于管理的規(guī)模更加龐大，數據量急劇增加；硬件:出現了大容量磁盤，使計算機聯(lián)機存取大量數據成為可能；軟件:為解決多用戶、多個應用程序共享數據的需求，出現了統(tǒng)一管理數據的專門軟件系統(tǒng)，即數據庫管理系統(tǒng)。18數據庫系統(tǒng)管理數據的特點：

1.數據共享性高、冗余少

2.數據結構化

例：要建立學生成績管理系統(tǒng)，系統(tǒng)包含三個文件:學生（學號、姓名、性別、年齡、系別）課程（課號、課程名、課時）成績（學號、課號、成績）等數據19學生學號姓名性別年齡系別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自動化課號課程名課時C1程序設計60C2微機原理80C3數字邏輯60C4數據結構80C5數據庫60C6編譯原理60C7操作系統(tǒng)60課程學號課號成績S1C190S1C285S2C557S2C680S2C7

S2C570S3C10S3C270S3C485S4C193S4C285S4C383S5C289選課20

3.數據獨立性高

數據的獨立性:是指邏輯獨立性和物理獨立性。邏輯獨立性:是指當數據的總體邏輯結構改變時，數據的局部邏輯結構不變。物理獨立性:是指當數據的存儲結構改變時，數據的邏輯結構不變，從而應用程序也不必改變。21

4.有統(tǒng)一的數據控制功能（1）數據的安全性（security）控制

防止不合法使用數據造成數據的泄露和破壞，保證數據的安全和機密；（2）數據的完整性(integrity)控制

系統(tǒng)通過設置一些完整性規(guī)則以確保數據的正確性、有效性和相容性。

正確性:是指數據的合法性，如年齡屬于數值型數據，只能含0,1,…9，不能含字母或特殊符號；

有效性:是指數據是否在其定義的有效范圍，如月份只能用1~12之間的正整數表示；

相容性:是指表示同一事實的兩個數據應相同，否則就不相容，如一個人不能有兩個性別。22（3）并發(fā)（concurrency）控制

多用戶同時存取或修改數據庫時，防止相互干擾而提供給用戶不正確的數據。（4）數據恢復（recovery）數據庫系統(tǒng)階段，程序與數據之間的關系。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)23文件系統(tǒng)管理與數據庫系統(tǒng)管理比較:在文件系統(tǒng)階段，人們關注的是系統(tǒng)功能的設計，因此程序設計處于主導地位，數據服從于程序設計；而在數據庫系統(tǒng)階段，數據的結構設計成為信息系統(tǒng)首先關心的問題。24

1.2.2數據庫技術的研究領域數據庫學科的研究范圍主要包括以下三個領域:1.數據庫管理系統(tǒng)軟件的研制

2.數據庫設計

3.數據庫理論251.3數據庫系統(tǒng)的組成和結構

1.3.1數據庫系統(tǒng)的組成數據庫系統(tǒng)（DBS）:

是指帶有數據庫并利用數據庫技術進行數據管理的計算機系統(tǒng)。數據庫系統(tǒng)（DBS）的組成：由數據庫（DB）、數據庫管理系統(tǒng)（DBMS）及支持數據庫運行的軟硬件環(huán)境，應用程序和數據庫管理人員等組成。

261.3.1.1數據庫數據庫:是長期存儲在計算機內有組織的共享的數據的集合。數據庫特點：

1.集成性

2.共享性27

1.3.1.2用戶用戶:是指使用數據庫的人，即對數據庫的存儲、維護和檢索等操作。用戶分類：

1.第一類用戶，終端用戶（EndUser）

2.第二類用戶，應用程序員（ApplicationProgrammer）

3.第三類用戶，數據庫管理員（DadabaseAdministrator，簡稱DBA）28

DBA職責：（1）DBA應參與數據庫和應用系統(tǒng)的設計（2）DBA應參與決定數據庫的存儲結構和存取策略的工作（3）DBA要負責定義數據的安全性要求和完整性條件（4）監(jiān)督和控制數據庫系統(tǒng)的使用和運行（5）改進與重組數據庫系統(tǒng)

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1.3.1.3數據庫管理系統(tǒng)（DBMS）數據庫管理系統(tǒng)：是應用程序（用戶）與數據庫的接口軟件。作用：類似于倉庫系統(tǒng)中的管理機構。功能：數據庫定義、數據裝入、數據操縱、數據控制和數據庫維護。

1.3.1.4硬件和軟件支持數據庫運行的軟、硬件環(huán)境1.3.1.5應用程序

應用程序：是用戶按照自己的業(yè)務編寫使用數據庫中的數據程序。30編譯系統(tǒng)OS硬件應用系統(tǒng)應用開發(fā)工具DBMS數據庫系統(tǒng)層次結構圖：31

1.3.2數據庫系統(tǒng)的結構從不同的角度考查數據庫系統(tǒng)的結構：從數據庫管理系統(tǒng)的角度看，數據庫系統(tǒng)通常采用三級模式結構，這是數據庫系統(tǒng)內部的體系結構；從數據庫最終用戶的角度看，數據庫系統(tǒng)的結構分為集中式結構、分布式結構和客戶/服務器結構，這是數據庫系統(tǒng)外部的體系結構。1.3.2.1數據庫系統(tǒng)的三級模式結構模式（Schema）:是數據庫中全體數據的邏輯結構和特征的描述?；蛘哒f是用數據描述語言給出精確描述的數據庫的框架。例如：學生記錄定義為（學號、姓名、性別、系別、年齡），稱為記錄型，而（001101，張立，男，計算機，20）則是該記錄型的一個記錄值。模式只是對記錄型的描述，而與具體的值無關。三級模式的組成：由內模式、模式和外模式組成。32應用1應用2應用n……子模式1……子模式m子模式/模式映象模式模式/內模式映象內模式數據庫數據庫系統(tǒng)的三級模式結構33

1.模式模式：是數據庫中全部數據的一個邏輯表示。和內模式的區(qū)別是:不涉及數據的物理存儲細節(jié)。和外模式的區(qū)別是：與具體的應用程序及使用的高級程序設計語言無關。模式的定義描述：用數據庫系統(tǒng)提供的數據模式描述語言（DDL）來定義。

特點：對數據庫結構的描述，它是裝填數據的框架。反映數據庫的總體觀。

2.內模式內模式（存儲模式）：具體描述數據在外存儲器上如何組織存儲。

定義：用內模式DDL來定義。

特點：反映數據庫的存儲觀。343、外模式

外模式：是個別用戶的數據視圖，與某一應用有關的數據邏輯表示。

說明：外模式是模式的一個子集，稱為外模式是子模式。

定義：用外模式DDL定義。

說明：外模式DDL和用戶適用的程序設計語言具有相容的語法。

特點：反映了數據庫的用戶觀。

4、三者的關系

模式是內模式的邏輯表示，內模式是模式的物理實現；外模式則是模式的部分抽取。35

5.三級結構的優(yōu)點

（1）保證數據的獨立性。將模式和內模式分開，保證了數據的物理獨立性；將外模式和模式分開，保證了數據的邏輯獨立性。

（2）簡化了用戶接口。按照外模式編寫應用程序或敲入命令，而不需了解數據庫內部的存儲結構，方便用戶使用系統(tǒng)。

（3）有利于數據共享。在不同的外模式下可有多個用戶共享系統(tǒng)中數據，減少了數據冗余。

（4）利于數據的安全保密。在外模式下根據要求進行操作，不能對限定的數據操作，保證了其他數據的安全。361.3.2.2數據庫系統(tǒng)的二級映象模式/外模式映射：是定義某個外模式和模式的對應關系，當模式發(fā)生變化時，只要改變其映射就可以使外模式保持不變（這是DBA的責任）。模式/內模式：定義數據的邏輯結構與存儲結構之間的對應關系，數據的存儲結構發(fā)生變化時，改變模式/內模式映射，就能使模式不變。371.4數據庫管理系統(tǒng)（DBMS）數據庫管理系統(tǒng)：

是提供建立、管理、維護和控制數據庫功能的一組計算機軟件。數據庫管理系統(tǒng)通常由三個部分組成：

數據描述語言（DDL）及其編譯程序、數據操縱語言（DML）或查詢語言及其編譯或解釋程序、數據庫管理例行程序。38

1.4.1DBMS的主要功能

1.數據定義

DBMS提供數據定義語言DDL（DataDefineLanguage），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/模式二級映象，定義有關的約束條件。

例如，為保證數據庫安全而定義的用戶口令和存取權限，為保證正確語義而定義完整性規(guī)則。

2.數據操縱

DBMS提供數據操縱語言DML（DataManipulationLanguage）實現對數據庫的基本操作，包括檢索、插入、修改、刪除等。SQL語言就是DML的一種。39

3.數據庫運行管理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)控制數據庫的恢復以確保數據正確有效和數據庫系統(tǒng)的正常運行。404.數據庫的建立和維護功能包括數據庫的初始數據的裝入，數據庫的轉儲、恢復、重組織，系統(tǒng)性能監(jiān)視、分析等功能。5.數據通信DBMS提供與其他軟件系統(tǒng)進行通信的功能。實現用戶程序與DBMS之間的通信，通常與操作系統(tǒng)協(xié)調完成。411.4.2DBMS的組成1.語言編譯處理程序（1）數據定義語言DDL及其編譯程序模式轉換為目標模式的過程：三種目標模式外模式模式內模式模式翻譯程序數據字典42（2）數據操縱語言DML及其編譯程序，實現對數據庫的基本操作。

DML的兩種形式：

（1）宿主型DML

宿主型DML：只能嵌入在其他高級語言中使用，而不能單獨使用。

主語言：被DDL嵌入的計算機語言稱為主語言。如：C、FORTRAN或COBOL等。分工：DML語句只完成有關數據庫存取操作功能，而其他功能由主語言完成。

（2）自主型DML

自主型DML：可以嵌入到主語言中使用，也可以單獨使用。工作方法：作為交互式命令與用戶對話，執(zhí)行其獨立的單條語句功能。43DML的語言處理有兩種方法：

（1）預編譯方法：預編譯方法采用分兩步編譯處理的方法處理應用程序，即在對程序編譯時，先對源程序掃描，發(fā)現DML語句時將其轉換為相應的主語言語句，最后使用主語言的編譯程序進行統(tǒng)一的編譯處理。預編譯處理過程：源程序（主語言+DML）源程序（標準主語言）目標代碼預編譯程序主語言編譯程（2）增強編譯方法：擴展主語言編譯程序，對其進行補充，使它能夠編譯數據庫DML44

2.系統(tǒng)運行控制程序主要包括以下幾部分：系統(tǒng)總控程序：是DBMS運行程序的核心，用于控制和協(xié)調各程序的活動；安全性控制程序：防止未被授權的用戶存取數據庫中的數據；完整性控制程序：檢查完整性約束條件，確保進入數據庫中的數據的正確性、有效性和相容性；并發(fā)控制程序：協(xié)調多用戶、多任務環(huán)境下各應用程序對數據庫的并行操作，保證數據的一致性；數據存取和更新程序：實施對數據庫數據的檢索、插入、修改、刪除等操作；通信控制程序：實現用戶程序與DBMS間的通信。

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3.系統(tǒng)建立、維護程序主要包括以下幾部分：

裝配程序：完成初始數據庫的數據裝入；

重組程序：當數據庫系統(tǒng)性能變壞時（如查詢速度變慢），需要重新組織數據庫，重新裝入數據；

系統(tǒng)恢復程序：當數據庫系統(tǒng)受到破壞時，將數據庫系統(tǒng)恢復到以前某個正確的狀態(tài)。

4.數據字典(DataDictionary,簡稱DD)

用來描述數據庫中有關信息的數據目錄；

包括數據庫的三級模式、數據類型、用戶名、用戶權限等有關數據庫系統(tǒng)的信息；

起著系統(tǒng)狀態(tài)的目錄表的作用；

幫助用戶,DBA,DBMS本身使用和管理數據庫。461.4.3DBMS的數據存取的過程

DBMS對數據的存取通常需要以下四步：

1.用戶使用某種特定的數據操作語言向DBMS發(fā)出存取請求；

2.DBMS接受請求并解釋；

3.DBMS依次檢查外模式、外模式/模式映象、模式、模式/內模式映象及存儲結構定義；

4.DBMS對存儲數據庫執(zhí)行必要的存取操作；471.5數據模型1.5.1數據模型的組成要素

數據模型:是模型的一種，是現實世界數據特征的抽象。或者說是表示實體類型及實體間聯(lián)系的模型。數據模型組成:數據結構、數據操作和數據的約束條件三個要素組成。

1.數據結構

數據結構:是描述系統(tǒng)存儲數據的框架（靜態(tài)）。數據結構的類型:層次結構、網狀結構和關系結構。

2.數據操作數據操作：對數據進行處理（動態(tài)特性）。如數據的檢索、插入、刪除和修改等。說明：數據模型必須定義這些操作的確切含義、操作規(guī)則以及實現操作的語言。48

3.數據的約束條件數據的約束條件:是一組完整性規(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(lián)系所具有的制約和依存規(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。說明：數據模型還應該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。例如，在學生數據庫中，學生的年齡不得超過40歲。491.5.2數據之間的聯(lián)系1.5.2.1三個世界的劃分現實世界：是存在于人們頭腦之外的客觀世界，事物及其相互聯(lián)系用概念模型描述。

信息世界：是現實世界在人們頭腦中的反映，客觀事物在信息世界中稱為實體。

數據世界（計算機世界）：數據是信息世界中信息的數據化?，F實世界中的事物及聯(lián)系在這里用數據模型描述。50數據處理的抽象和轉換過程現實世界信息世界認識抽象計算機世界511.5.1.2信息世界中的基本概念

1.實體（Entity）客觀存在并且可以相互區(qū)別的“事物”稱為實體。實體可以是可觸及的對象，如一個學生，一本書，一輛汽車；也可以是抽象的事件，如一堂課，一次比賽等。

2.屬性(Attributes)實體所具有的特性稱為屬性。如學生實體有學號、姓名、年齡、性別、系等方面的屬性。屬性有"型"和“值”之分，"型"即為屬性名，如姓名、年齡、性別是屬性的型；“值”即為屬性的具體內容，如（990001,張立，20，男，計算機）這些屬性值的集合表示了一個學生實體。523.實體型（EntityType）若干個屬性型組成的集合可以表示一個實體的類型，簡稱實體型。如學生（學號，姓名，年齡，性別，系）就是一個實體型。4.實體集(EntitySet)同型實體的集合稱為實體集。如所有的學生、所有的課程等。5.鍵（Key）能唯一標識一個實體的屬性或屬性集稱為實體的鍵。如學生的學號，學生的姓名可能有重名，不能作為學生實體的鍵。536.域（Domain）屬性值的取值范圍稱為該屬性的域。如學號的域為6位整數，姓名的域為字符串集合，年齡的域為小于40的整數，性別的域為（男，女）。7.聯(lián)系（Relationship）

聯(lián)系：是實體之間的相互聯(lián)系。

聯(lián)系的元素：與一個聯(lián)系有關的實體集個數。

聯(lián)系種類：在信息世界中將被抽象為實體內部的聯(lián)系和實體之間的聯(lián)系。實體內部的聯(lián)系通常是指組成實體的各屬性之間的聯(lián)系；實體之間的聯(lián)系通常是指不同實體集之間的聯(lián)系。反映實體型及其聯(lián)系的結構形式稱為實體模型，也稱作信息模型，它是現實世界及其聯(lián)系的抽象表示。54（1）一對一聯(lián)系（1:1）定義：實體集A中的一個實體至多與實體集B中的一個實體相對應，反之亦然，則稱實體集A與實體集B為一對一的聯(lián)系。記作1:1。如：班級與班長，觀眾與座位，病人與床位。一對一對應關系圖一對多對應關系圖兩個實體型之間的聯(lián)系有如下三種類型：（2）一對多聯(lián)系（1:n）定義：實體集A中的一個實體與實體集B中的多個實體相對應，反之，實體集B中的一個實體至多與實體集A中的一個實體相對應。記作1:n。如：班級與學生、公司與職員、省與市。55（3）多對多（m:n）定義：實體集A中的一個實體與實體集B中的多個實體相對應，反之，實體集B中的一個實體與實體集A中的多個實體相對應。記作（m:n）。如：教師與學生,學生與課程，工廠與產品。多對多對應關系圖：561.5.1.3計算機世界中的基本概念信息世界中的實體抽象為計算機世界中的數據，存儲在計算機中。

1.字段（Field）對應于屬性的數據稱為字段，也稱為數據項。字段的命名往往和屬性名相同。如學生有學號、姓名、年齡、性別、系等字段。

2.記錄（Record）對應于每個實體的數據稱為記錄。如一個學生（990001,張立,20,男,計算機）為一個記錄。

3.文件（File）對應于實體集的數據稱為文件。如所有學生的記錄組成了一個學生文件。57實體聯(lián)系類型：實體間的聯(lián)系和實體內部的聯(lián)系。

實體型內部的聯(lián)系抽象為同一記錄內部各字段間的聯(lián)系，實體型之間的聯(lián)系抽象為記錄與記錄之間的聯(lián)系。

實體模型和數據模型是現實世界事物及其聯(lián)系的兩級抽象。而數據模型是實現數據庫系統(tǒng)的根據。

三個世界術語對照：

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(lián)系實體模型數據模型581.5.3數據模型的分類

數據模型分類：層次模型、網狀模型和關系模型。

三種數據模型的根區(qū)別：在于數據結構不同，即數據之間聯(lián)系的表示方式不同。層次模型用“樹結構”來表示數據之間的聯(lián)系；網狀模型是用“圖結構”來表示數據之間的聯(lián)系；關系模型是用“二維表”來表示數據之間的聯(lián)系。591.5.3.1層次模型

層次模型中實體及其聯(lián)系:表現為樹結構。如：家族關系，行政機構等。層次模型用一棵“有向樹”的數據結構來表示各類實體以及實體間的聯(lián)系。60層次模型結構：ABCDEF1.層次模型的特點

(1）有且僅有一個結點無雙親，該結點稱根；

(2）其他結點有且僅有一個雙親結點。（3）任何一個給定的記錄值只有按其路徑查看時，才能顯出它的全部意義。61例如：TS數據庫模型記錄型R（教研室）:R#（教研室編號）、RN（教研室名）記錄型S（學生）:S#（學號）、SN（姓名）、SS（成績）記錄型T（教師）:T#（職工號）、TN（姓名）、TD（研究方向）記錄型D（系）:D#（系編號）、DN（系名）、DL（系地點）D#DNDLR#RNS#SNSST#TNTDＴＳ教研室R學生S系D教師T62對應上述數據模型的一個值:該值是D02系（計算機系）記錄值及其所有后代記錄值組成的一棵樹，D02系有3個教研室子記錄值：R01、R02、R03和3個學生記錄值：S63871、S63874、S63876，教研室R01有3個教師記錄值：T2101、T17090、T3501.632.層次模型的數據操縱與數據完整性約束

層次模型的數據操縱主要有查詢、插入、刪除和修改，

進行插入、刪除和修改操作時要滿足層次模型的完整性約束條件。

進行插入操作時，如果沒有相應的雙親結點值就不能插入子女結點值；進行刪除操作時，如果刪除雙親結點值，則相應的子女結點值也被同時刪除；

修改操作時，應修改所有相應的記錄，以保證數據的一致性。643.層次模型的優(yōu)缺點優(yōu)點：

（1）比較簡單，只需很少幾條命令就能操縱數據庫，比較容易使用。（2）結構清晰，結點間聯(lián)系簡單，只要知道每個結點的雙親結點，就可知道整個模型結構。

如表示行政層次，家族關系很方便。（3）它提供了良好的數據完整性支持。缺點:

（1）不能直接表示兩個以上的實體型間的復雜的聯(lián)系和實體型間的多對多聯(lián)系。（2）對數據的插入和刪除的操作限制太多。（3）查詢子女結點必須通過雙親結點。651.5.3.2網狀模型網狀模型:用“圖結構”來表示數據之間的聯(lián)系。

1.特點

1）有一個以上結點無雙親；

2）至少有一個結點有多于一個的雙親。N1N2N3N4網狀模型圖例66如：學生和課程間的關系。一個學生可以選修多門課程，一門課程可以由多個學生選修。學生課程672.網狀模型的數據操縱與完整性約束網狀模型的數據操縱主要包括查詢、插入、刪除和修改數據。插入數據時，允許插入尚未確定雙親結點值的子女結點值，如可增加一名尚未分配到某個教研室的新教師，也可增加一些剛來報到，還未分配宿舍的學生。刪除數據時，允許只刪除雙親結點值，如可刪除一個教研室，而該教研室所有教師的信息仍保留在數據庫中。修改數據時，可直接表示非樹形結構，而無需像層次模型那樣增加冗余結點，因此，修改操作時只需更新指定記錄即可。68

3.網狀模型的優(yōu)缺點優(yōu)點：

（1）能更為直接地描述客觀世界，可表示實體間的多種復雜聯(lián)系。（2）具有良好的性能和存儲效率缺點:

（1）結構復雜，其DDL語言極其復雜。（2）數據獨立性差，由于實體間的聯(lián)系本質上是通過存取路徑表示的，因此應用程序在訪問數據時要指定存取路徑。691.5.3.3關系模型

1.關系模型的基本概念關系模型的數據結構是一個“二維表框架”組成的集合，每個二維表又可稱為關系，所以關系模型是“關系框架”的集合。關系模型與層次模型、網狀模型不同，它是建立在嚴格的數學概念之上的。工號姓名職稱840307李朝講師820502王依林副教授教師表70有關關系模型的術語：關系：一個關系對應一張二維表；

元組：表中的一行稱為一個元組；屬性：表中的一列稱為一個屬性；屬性名：每一列的名稱；域：屬性的取值范圍；

關鍵字：能夠唯一地標識一個元組的屬性或最小屬性組；分量：元組中的一個屬性值；

關系模式：對關系的描述；關系模式的表示：關系名（屬性名1、屬性名2、

……、屬性名N）71用關系模式表示實體與實體間的聯(lián)系對應關系：實體——關系實體名——關系名實體屬性——關系屬性

舉例：用關系表示教師和學生實體

教師實體:教師（工號、姓名、職稱）學生實體:學生（學號、姓名、性別、年齡）教師表工號姓名職稱840307李朝講師820502王依林副教授學生表學號姓名性別年齡99035趙剛男1998733張江男2098756武志遠男1800554侗亮女2172用關系模式表示教師—學生實體間的聯(lián)系關系模式：教師—學生（工號，學號）

關系表示：工號學號840307990358