數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論課件

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論AnIntroductiontoDatabaseSystem

AnIntroductiontoDatabaseSystenm介紹本課程的特點(diǎn)、重點(diǎn)和難點(diǎn)、知識面、學(xué)習(xí)方法AnIntroductiontoDatabaseSystenm一、課程簡介1.數(shù)據(jù)庫作為信息處理最先進(jìn)的技術(shù)和最有效的工具，則從一般的大型軟件發(fā)展成為了現(xiàn)代計(jì)算環(huán)境的核心技術(shù)。數(shù)據(jù)庫是整個(gè)社會信息資源開發(fā)利用的基礎(chǔ)，各行各業(yè)均需應(yīng)用信息系統(tǒng)，而數(shù)據(jù)庫是信息系統(tǒng)的核心。2.國際互連網(wǎng)絡(luò)的信息系統(tǒng)和動態(tài)網(wǎng)頁發(fā)布同樣離不開數(shù)據(jù)庫技術(shù)的支持3.鑒于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的重要的學(xué)術(shù)地位和廣泛的實(shí)際應(yīng)用范圍，“數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用”則成為計(jì)算機(jī)專業(yè)、軟件學(xué)專業(yè)信息專業(yè)和電子商務(wù)等多個(gè)專業(yè)的必修課程。4.本課程總課時(shí)數(shù)為108課時(shí)，中理論授課72學(xué)時(shí),實(shí)踐學(xué)時(shí)36學(xué)時(shí)。AnIntroductiontoDatabaseSystenm二、學(xué)前準(zhǔn)備及學(xué)習(xí)方法1.《數(shù)據(jù)庫原理》課程的先修課程為操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編譯原理。是一個(gè)復(fù)雜而綜合的軟件系統(tǒng)。對于學(xué)習(xí)者來說，如果能夠了解操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編譯原理等知識對于學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫課程是大有好處的.2.需要首先了解數(shù)據(jù)庫是什么？能干什么？如何使用等基本問題，然后在“做中學(xué)”即選擇一個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)產(chǎn)品，完成一個(gè)簡單的、接近于社會或生活實(shí)際問題的管理應(yīng)用系統(tǒng)，在實(shí)踐過程中領(lǐng)會和加深對數(shù)據(jù)庫原理的理解，并用學(xué)到的數(shù)據(jù)庫原理，指導(dǎo)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。AnIntroductiontoDatabaseSystenm三、課程重點(diǎn)、難點(diǎn)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用是三分技術(shù)，七分設(shè)計(jì)，關(guān)鍵的工作是設(shè)計(jì)合理、好用、效率高的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者必須靈活地運(yùn)用數(shù)據(jù)庫理論，根據(jù)實(shí)際情況決定創(chuàng)建什么樣的數(shù)據(jù)庫，庫中包括什么信息，信息之間如何聯(lián)系，以及數(shù)據(jù)庫模式應(yīng)該達(dá)到那個(gè)級別的范式等。數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用課程的目的是培養(yǎng)學(xué)生具有這樣的能力：在事務(wù)用戶和計(jì)算機(jī)之間架起橋梁，開發(fā)出滿足用戶使用的、操作簡便、功能齊全、運(yùn)行效率高的應(yīng)用系統(tǒng)。為達(dá)此目的，學(xué)生必須深刻領(lǐng)會數(shù)據(jù)庫原理的本質(zhì)，還要善于從管理的對象中，抽取出有用信息，并建立數(shù)據(jù)模型。而此能力不是靠知識的記憶，應(yīng)該是知識的綜合利用。AnIntroductiontoDatabaseSystenm四、數(shù)據(jù)庫到底有哪一些知識層面呢？⒈編程：編程相對比較簡單，只要索引的使用合法，盡量提高程序的效率，事物完整，沒有邏輯錯(cuò)誤就差不多了.⒉數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)不是創(chuàng)建幾個(gè)表那么簡單，連一個(gè)數(shù)據(jù)類型都會關(guān)系到系統(tǒng)的性能，比如用int型就比char型查找起來快.⒊數(shù)據(jù)庫設(shè)備空間配置：涉及到怎么把數(shù)據(jù)庫設(shè)備創(chuàng)建到幾個(gè)物理硬盤，采用裸設(shè)備方式還是采用操作系統(tǒng)文件方式.⒋系統(tǒng)調(diào)優(yōu)：包括共享內(nèi)存參數(shù)管理，日志大小、及安全考慮（如采用鏡像）、IO配置、CPU配置及頁面調(diào)配設(shè)置等等。AnIntroductiontoDatabaseSystenm五、教材及參考書(2)參考書⑴《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理》，李建中，王珊主編，電子工業(yè)出版社⑵《數(shù)據(jù)庫原理》全國高等教育自學(xué)考試指導(dǎo)委員會組編，丁寶康主編，經(jīng)濟(jì)科學(xué)出版社⑶《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)》張健沛編著，中國水利水電出版社⑷《三級教程---數(shù)據(jù)庫技術(shù)》教育部考試中心編，高等教育出版社⑸《數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用----習(xí)題解析》，李春葆主編，清華大學(xué)出版社上機(jī)軟件Visualfoxpro程序設(shè)計(jì)AnIntroductiontoDatabaseSystenm考試成績平時(shí)成績（書面作業(yè)、上機(jī)練習(xí)、綜合練習(xí)）期中考試期末考試AnIntroductiontoDatabaseSystenm內(nèi)容安排基礎(chǔ)篇第一章緒論第二章關(guān)系數(shù)據(jù)庫第三章關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL第四章數(shù)據(jù)庫安全性第五章數(shù)據(jù)庫完整性設(shè)計(jì)與應(yīng)用開發(fā)篇第六章關(guān)系數(shù)據(jù)理論數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第七章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第八章數(shù)據(jù)庫編程AnIntroductiontoDatabaseSystenm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)結(jié)構(gòu)1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.5小結(jié)AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.1

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.1.1四個(gè)基本概念1.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)AnIntroductiontoDatabaseSystenm數(shù)據(jù)庫的地位數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生于六十年代末，是數(shù)據(jù)管理的最新技術(shù)，是計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要分支。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，它的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了計(jì)算機(jī)應(yīng)用向各行各業(yè)的滲透。數(shù)據(jù)庫的建設(shè)規(guī)模、數(shù)據(jù)庫信息量的大小和使用頻度已成為衡量一個(gè)國家信息化程度的重要標(biāo)志。AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.1.1四個(gè)基本概念數(shù)據(jù)(Data)數(shù)據(jù)庫(Database)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)AnIntroductiontoDatabaseSystenm一、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(Data)是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象數(shù)據(jù)的定義描述事物的符號記錄數(shù)據(jù)的種類文本、圖形、圖像、音頻、視頻、學(xué)生的檔案記錄、貨物的運(yùn)輸情況等數(shù)據(jù)的特點(diǎn)數(shù)據(jù)與其語義是不可分的AnIntroductiontoDatabaseSystenm數(shù)據(jù)舉例數(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。例如93是一個(gè)數(shù)據(jù)語義1：學(xué)生某門課的成績語義2：某人的體重語義3：計(jì)算機(jī)系2003級學(xué)生人數(shù)語義4：請同學(xué)給出。。。AnIntroductiontoDatabaseSystenm二、數(shù)據(jù)庫（舉例）AnIntroductiontoDatabaseSystenmAnIntroductiontoDatabaseSystenm二、數(shù)據(jù)庫(續(xù))人們收集并抽取出一個(gè)應(yīng)用所需要的大量數(shù)據(jù)之后，應(yīng)將其保存起來以供進(jìn)一步加工處理，進(jìn)一步抽取有用信息數(shù)據(jù)庫的定義數(shù)據(jù)庫(Database,簡稱DB)是長期儲存在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)集合AnIntroductiontoDatabaseSystenm三、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)什么是DBMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem，簡稱DBMS）是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。DBMS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)AnIntroductiontoDatabaseSystenm數(shù)據(jù)庫在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的位置硬件平臺基礎(chǔ)軟件平臺軟件基礎(chǔ)構(gòu)架平臺應(yīng)用軟件平臺軟件產(chǎn)品協(xié)同軟件辦公軟件數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)操作系統(tǒng)中間件應(yīng)用服務(wù)器AnIntroductiontoDatabaseSystenmDBMS的主要功能數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能(實(shí)用程序)

數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)裝載轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲介質(zhì)故障恢復(fù)數(shù)據(jù)庫的重組織性能監(jiān)視分析等其它功能

DBMS與網(wǎng)絡(luò)中其它軟件系統(tǒng)的通信兩個(gè)DBMS系統(tǒng)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AnIntroductiontoDatabaseSystenm四、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DatabaseSystem，簡稱DBS）是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成。在不引起混淆的情況下常常把數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡稱為數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員（和用戶）構(gòu)成。AnIntroductiontoDatabaseSystenm

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

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述

1.1.1四個(gè)基本概念1.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展什么是數(shù)據(jù)管理對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護(hù)，是數(shù)據(jù)處理的中心問題數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程人工管理階段(40年代中--50年代中)文件系統(tǒng)階段(50年代末--60年代中)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段(60年代末--現(xiàn)在)AnIntroductiontoDatabaseSystenm數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展(續(xù))數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展動力應(yīng)用需求的推動計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展AnIntroductiontoDatabaseSystenm一、人工管理時(shí)期20世紀(jì)40年代中--50年代中產(chǎn)生的背景應(yīng)用需求 科學(xué)計(jì)算 硬件水平 無直接存取存儲設(shè)備軟件水平 沒有操作系統(tǒng) 處理方式 批處理AnIntroductiontoDatabaseSystenm人工管理(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AnIntroductiontoDatabaseSystenm應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系(人工管理)

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...…...…AnIntroductiontoDatabaseSystenm二、文件系統(tǒng)時(shí)期50年代末--60年代中產(chǎn)生的背景應(yīng)用需求 科學(xué)計(jì)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(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理、批處理

AnIntroductiontoDatabaseSystenm文件系統(tǒng)(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)用程序數(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)的邏輯結(jié)構(gòu)改變必須修改應(yīng)用程序數(shù)據(jù)控制能力：應(yīng)用程序自己控制AnIntroductiontoDatabaseSystenm應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系(文件系統(tǒng))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...…...…AnIntroductiontoDatabaseSystenm文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)是靠程序定義和解釋的。數(shù)據(jù)只能是定長的?？梢蚤g接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)變長要求，但訪問相應(yīng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序復(fù)雜了。文件間是獨(dú)立的，因此數(shù)據(jù)整體無結(jié)構(gòu)?？梢蚤g接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整體的有結(jié)構(gòu)，但必須在應(yīng)用程序中對描述數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)的最小存取單位是記錄。AnIntroductiontoDatabaseSystenm三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時(shí)期60年代末以來產(chǎn)生的背景應(yīng)用背景 大規(guī)模管理 硬件背景 大容量磁盤 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(shí)處理,分布處理,批處理

AnIntroductiontoDatabaseSystenm數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(續(xù))特點(diǎn)數(shù)據(jù)的管理者：DBMS數(shù)據(jù)面向的對象：現(xiàn)實(shí)世界 數(shù)據(jù)的共享程度：共享性高 數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：高度的物理獨(dú)立性和一定的邏輯獨(dú)立性 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：整體結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)控制能力：由DBMS統(tǒng)一管理和控制AnIntroductiontoDatabaseSystenm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))DBMS應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)庫…AnIntroductiontoDatabaseSystenm再如教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫AnIntroductiontoDatabaseSystenm設(shè)備管理數(shù)據(jù)庫AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.1.1四個(gè)基本概念1.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展

1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.1.3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，易擴(kuò)充數(shù)據(jù)獨(dú)立性高數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制AnIntroductiontoDatabaseSystenm數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化整體數(shù)據(jù)的結(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(gè)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)庫中實(shí)現(xiàn)的是數(shù)據(jù)的真正結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)用數(shù)據(jù)模型描述，無需程序定義和解釋數(shù)據(jù)可以變長數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項(xiàng)AnIntroductiontoDatabaseSystenm數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)從整體角度看待和描述數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)面向整個(gè)系統(tǒng)，可以被多個(gè)用戶、多個(gè)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AnIntroductiontoDatabaseSystenm數(shù)據(jù)獨(dú)立性高物理獨(dú)立性指用戶的應(yīng)用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)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，用戶程序也可以不變。數(shù)據(jù)獨(dú)立性是由DBMS的二級映像功能來保證的AnIntroductiontoDatabaseSystenmDBMS對數(shù)據(jù)的控制功能數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護(hù)使每個(gè)用戶只能按指定方式使用和處理指定數(shù)據(jù)，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）檢查將數(shù)據(jù)控制在有效的范圍內(nèi)，或保證數(shù)據(jù)之間滿足一定的關(guān)系。AnIntroductiontoDatabaseSystenmDBMS對數(shù)據(jù)的控制功能并發(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(cuò)誤的結(jié)果。數(shù)據(jù)庫恢復(fù)（Recovery）將數(shù)據(jù)庫從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)。AnIntroductiontoDatabaseSystenm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))DBMS應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)庫…數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系

AnIntroductiontoDatabaseSystenm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)結(jié)構(gòu)1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.5小結(jié)AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.2數(shù)據(jù)模型1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素

1.2.3概念模型1.2.4最常用的數(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AnIntroductiontoDatabaseSystenm數(shù)據(jù)模型在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個(gè)工具來抽象、表示和處理現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)和信息。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(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型分為兩類（分屬兩個(gè)不同的層次）(1)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(jì)。(2)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竽Ｐ偷龋从?jì)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。AnIntroductiontoDatabaseSystenm兩大類數(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；把概念模型轉(zhuǎn)換為某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。AnIntroductiontoDatabaseSystenm兩大類數(shù)據(jù)模型(續(xù))DBMS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)世界中客觀對象的抽象過程現(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)實(shí)世界概念模型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員完成邏輯模型物理模型由DBMS完成AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.2數(shù)據(jù)模型

1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型

1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素

1.2.3概念模型1.2.4最常用的數(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AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)的約束條件AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對象類型的集合兩類對象與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對象與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述AnIntroductiontoDatabaseSystenm2.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)行的操作及有關(guān)的操作規(guī)則數(shù)據(jù)操作的類型檢索更新（包括插入、刪除、修改）AnIntroductiontoDatabaseSystenm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。AnIntroductiontoDatabaseSystenm3.數(shù)據(jù)的約束條件數(shù)據(jù)的約束條件一組完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和儲存規(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、相容。AnIntroductiontoDatabaseSystenm數(shù)據(jù)的約束條件(續(xù))數(shù)據(jù)模型對約束條件的定義反映和規(guī)定本數(shù)據(jù)模型必須遵守的基本的通用的完整性約束條件。例如在關(guān)系模型中，任何關(guān)系必須滿足實(shí)體完整性和參照完整性兩個(gè)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。AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.2數(shù)據(jù)模型1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素

1.2.3概念模型1.2.4最常用的數(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AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.2.3概念模型信息世界中的基本概念兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系兩個(gè)以上實(shí)體型之間的聯(lián)系單個(gè)實(shí)體型內(nèi)的聯(lián)系概念模型的一種表示方法一個(gè)實(shí)例AnIntroductiontoDatabaseSystenm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(gè)中間層次是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的有力工具數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)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，能夠方便、直接地表達(dá)應(yīng)用中的各種語義知識簡單、清晰、易于用戶理解。AnIntroductiontoDatabaseSystenm一、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。可以是具體的人、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(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來刻畫。

(3)碼（Key）唯一標(biāo)識實(shí)體的屬性集稱為碼。

AnIntroductiontoDatabaseSystenm一、信息世界中的基本概念(續(xù))(4)域（Domain）屬性的取值范圍稱為該屬性的域。(5)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(6)實(shí)體集（EntitySet）同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集AnIntroductiontoDatabaseSystenm一、信息世界中的基本概念(續(xù))(7)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)體內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體之間的聯(lián)系實(shí)體型間聯(lián)系兩個(gè)實(shí)體型一對一聯(lián)系（1:1）三個(gè)實(shí)體型一對多聯(lián)系（1:n）一個(gè)實(shí)體型多對多聯(lián)系（m:n）

AnIntroductiontoDatabaseSystenm二、兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系實(shí)體型1聯(lián)系名實(shí)體型2111:1聯(lián)系實(shí)體型1聯(lián)系名實(shí)體型2mnm:n聯(lián)系實(shí)體型1聯(lián)系名實(shí)體型21n1:n聯(lián)系A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystenm二、兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系一對一聯(lián)系（1:1）

實(shí)例一個(gè)班級只有一個(gè)正班長一個(gè)班長只在一個(gè)班中任職定義：如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中至多有一個(gè)（也可以沒有）實(shí)體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有一對一聯(lián)系，記為1:1班級班級-班長班長111:1聯(lián)系A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystenm兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù))一對多聯(lián)系（1：n）實(shí)例一個(gè)班級中有若干名學(xué)生，每個(gè)學(xué)生只在一個(gè)班級中學(xué)習(xí)定義：如果對于實(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（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對于實(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有一對多聯(lián)系，記為1:n班級組成學(xué)生1n1:n聯(lián)系A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystenm兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù))多對多聯(lián)系（m:n）實(shí)例課程與學(xué)生之間的聯(lián)系：一門課程同時(shí)有若干個(gè)學(xué)生選修一個(gè)學(xué)生可以同時(shí)選修多門課程定義：如果對于實(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（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對于實(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（m≥0）與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體B具有多對多聯(lián)系，記為m:n課程選修學(xué)生mnm:n聯(lián)系A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystenm多個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù))多個(gè)實(shí)體型間的一對多聯(lián)系若實(shí)體集E1，E2，...，En存在聯(lián)系，對于實(shí)體集Ej（j=1，2，...，i-1，i+1，...，n）中的給定實(shí)體，最多只和Ei中的一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，則我們說Ei與E1，E2，...，Ei-1，Ei+1，...，En之間的聯(lián)系是一對多的。AnIntroductiontoDatabaseSystenm多個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù))實(shí)例

課程、教師與參考書三個(gè)實(shí)體型一門課程可以有若干個(gè)教師講授，使用若干本參考書，每一個(gè)教師只講授一門課程，每一本參考書只供一門課程使用課程講授教師1m兩個(gè)以上實(shí)體型間1:n聯(lián)系參考書nAnIntroductiontoDatabaseSystenm多個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù))多個(gè)實(shí)體型間的一對一聯(lián)系兩個(gè)以上實(shí)體型間的多對多聯(lián)系實(shí)例

供應(yīng)商、項(xiàng)目、零件三個(gè)實(shí)體型一個(gè)供應(yīng)商可以供給多個(gè)項(xiàng)目多種零件，每個(gè)項(xiàng)目可以使用多個(gè)供應(yīng)商供應(yīng)的零件，每種零件可由不同供應(yīng)商供給。供應(yīng)商供應(yīng)項(xiàng)目mp兩個(gè)以上實(shí)體型間m:n聯(lián)系零件nAnIntroductiontoDatabaseSystenm四、單個(gè)實(shí)體型內(nèi)的聯(lián)系一對多聯(lián)系實(shí)例

職工實(shí)體型內(nèi)部具有領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)系某一職工（干部）“領(lǐng)導(dǎo)”若干名職工一個(gè)職工僅被另外一個(gè)職工直接領(lǐng)導(dǎo)這是一對多的聯(lián)系一對一聯(lián)系

請舉例職工領(lǐng)導(dǎo)1n單個(gè)實(shí)體型內(nèi)部1:n聯(lián)系A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystenm單個(gè)實(shí)體型內(nèi)的聯(lián)系多對多聯(lián)系請舉例實(shí)體型1聯(lián)系名mn單個(gè)實(shí)體型內(nèi)的m:n聯(lián)系A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystenm五、概念模型的一種表示方法實(shí)體－聯(lián)系方法(E-R方法)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AnIntroductiontoDatabaseSystenmE-R圖實(shí)體型用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名。學(xué)生教師AnIntroductiontoDatabaseSystenmE-R圖(續(xù))屬性用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來學(xué)生學(xué)號年齡性別姓名AnIntroductiontoDatabaseSystenmE-R圖(續(xù))聯(lián)系聯(lián)系本身：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實(shí)體連接起來，同時(shí)在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或m:n）AnIntroductiontoDatabaseSystenm聯(lián)系的表示方法實(shí)體型A聯(lián)系名實(shí)體型B111:1聯(lián)系實(shí)體型A聯(lián)系名1n1:n聯(lián)系實(shí)體型A實(shí)體型B聯(lián)系名mnm:n聯(lián)系實(shí)體型BAnIntroductiontoDatabaseSystenm聯(lián)系的表示方法班級班級-班長班長111:1聯(lián)系課程選修學(xué)生mnm:n聯(lián)系班級組成學(xué)生1n1:n聯(lián)系A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystenm聯(lián)系的表示方法示例班級班級-班長班長111:1聯(lián)系課程選修學(xué)生mnm:n聯(lián)系班級組成學(xué)生1n1:n聯(lián)系A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystenm聯(lián)系屬性的表示方法課程選修學(xué)生mn成績聯(lián)系的屬性：聯(lián)系本身也是一種實(shí)體型，也可以有屬性。如果一個(gè)聯(lián)系具有屬性，則這些屬性也要用無向邊與該聯(lián)系連接起來AnIntroductiontoDatabaseSystenm六、一個(gè)實(shí)例用E-R圖表示某個(gè)工廠物資管理的概念模型實(shí)體倉庫：倉庫號、面積、電話號碼零件：零件號、名稱、規(guī)格、單價(jià)、描述供應(yīng)商：供應(yīng)商號、姓名、地址、電話號碼、帳號項(xiàng)目：項(xiàng)目號、預(yù)算、開工日期職工：職工號、姓名、年齡、職稱

AnIntroductiontoDatabaseSystenm六、一個(gè)實(shí)例實(shí)體之間的聯(lián)系如下：(1)一個(gè)倉庫可以存放多種零件，一種零件可以存放在多個(gè)倉庫中。倉庫和零件具有多對多的聯(lián)系。用庫存量來表示某種零件在某個(gè)倉庫中的數(shù)量。(2)一個(gè)倉庫有多個(gè)職工當(dāng)倉庫保管員，一個(gè)職工只能在一個(gè)倉庫工作，倉庫和職工之間是一對多的聯(lián)系。職工實(shí)體型中具有一對多的聯(lián)系(3)職工之間具有領(lǐng)導(dǎo)-被領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系。即倉庫主任領(lǐng)導(dǎo)若干保管員。(4)供應(yīng)商、項(xiàng)目和零件三者之間具有多對多的聯(lián)系A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystenm實(shí)體屬性圖AnIntroductiontoDatabaseSystenm實(shí)體聯(lián)系圖AnIntroductiontoDatabaseSystenm一個(gè)實(shí)例AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.2數(shù)據(jù)模型1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素

1.2.3概念模型

1.2.4最常用的數(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AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.2.4最常用的數(shù)據(jù)模型非關(guān)系模型層次模型(HierarchicalModel)網(wǎng)狀模型(NetworkModel)關(guān)系模型(RelationalModel)面向?qū)ο竽Ｐ?ObjectOrientedModel）對象關(guān)系模型(ObjectRelationalModel)AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.2數(shù)據(jù)模型

1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素

1.2.3概念模型1.2.4最常用的數(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AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.2.5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A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystenm一、層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次模型

滿足下面兩個(gè)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(gè)結(jié)點(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn)，這個(gè)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(gè)雙親結(jié)點(diǎn)層次模型中的幾個(gè)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)AnIntroductiontoDatabaseSystenm層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）

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)AnIntroductiontoDatabaseSystenm層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù))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(gè)記錄類型可以定義一個(gè)排序字段，也稱為碼字段任何記錄值只有按其路徑查看時(shí)，才能顯出它的全部意義沒有一個(gè)子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨(dú)立存在AnIntroductiontoDatabaseSystenm層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）根結(jié)點(diǎn)葉結(jié)點(diǎn)記錄型系的子女結(jié)點(diǎn)記錄型教員的雙親結(jié)點(diǎn)字段葉結(jié)點(diǎn)AnIntroductiontoDatabaseSystenm層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù))AnIntroductiontoDatabaseSystenm二、多對多聯(lián)系在層次模型中的表示多對多聯(lián)系在層次模型中的表示用層次模型間接表示多對多聯(lián)系方法將多對多聯(lián)系分解成一對多聯(lián)系分解方法冗余結(jié)點(diǎn)法虛擬結(jié)點(diǎn)法AnIntroductiontoDatabaseSystenm例如:如果記錄型R和S之間存在M：N父子聯(lián)系型，則Ｒ型記錄對應(yīng)多個(gè)Ｓ型記錄，每個(gè)Ｓ型記錄對應(yīng)多個(gè)Ｒ型記錄。例如，工作人員和工程項(xiàng)目存在多對多聯(lián)系。AnIntroductiontoDatabaseSystenm第一種方法：記錄冗余方法。允許父子聯(lián)系的子記錄型的記錄實(shí)例重復(fù)存儲。把工作人員和工程項(xiàng)目之間m:n表示為（工程項(xiàng)目，工作人員）父子把工作人員和工程項(xiàng)目之間m:n表示為（工作人員，工程項(xiàng)目）父子兩個(gè)缺點(diǎn)：一是記錄重復(fù)存儲，浪費(fèi)存儲空間；二是記錄重復(fù)存儲引起很大的一致性維護(hù)開銷。AnIntroductiontoDatabaseSystenm第二種方法：虛擬父子聯(lián)系方法。一個(gè)虛擬記錄型ＶＣ的每個(gè)記錄包括一個(gè)指向另一個(gè)記錄型ＶＰ的指針，我們稱（ＶＣ，ＶＰ）為虛擬父子聯(lián)系，ＶＣ的每個(gè)記錄Ｃ指向而且僅指向ＶＰ的個(gè)記錄Ｐ，Ｐ本身不重復(fù)存儲，但是多個(gè)虛擬記錄可以指向同一個(gè)Ｐ。例：第一種方法建立一個(gè)虛擬記錄型，一個(gè)父子聯(lián)系（工程項(xiàng)目，虛擬記錄型），一個(gè)虛擬父子聯(lián)系（虛擬記錄，工作人員）第二種方法建立一個(gè)虛擬記錄型，一個(gè)父子聯(lián)系（工作人員，虛擬記錄），一個(gè)虛擬父子聯(lián)系（虛擬記錄，工程項(xiàng)目AnIntroductiontoDatabaseSystenm三、層次模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束查詢插入刪除更新AnIntroductiontoDatabaseSystenm層次模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束（續(xù)）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(shí)刪除更新操作時(shí)，應(yīng)更新所有相應(yīng)記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性AnIntroductiontoDatabaseSystenm四、層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)鄰接法按照層次樹前序遍歷的順序把所有記錄值依次鄰接存放，即通過物理空間的位置相鄰來實(shí)現(xiàn)層次順序AnIntroductiontoDatabaseSystenm層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)（續(xù)）圖1.20層次數(shù)據(jù)庫及其實(shí)例…A1A2C8C6C4B6C9C2B4C14C7C5C3B1A1圖1.21鄰接法按鄰接法存放圖1.20（b）中以根記錄A1為首的層次記錄實(shí)例集按鄰接法存放圖1.20（b）中以根記錄A1為首的層次記錄實(shí)例集

AnIntroductiontoDatabaseSystenm層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)（續(xù)）鏈接法用指引來反映數(shù)據(jù)之間的層次聯(lián)系子女－兄弟鏈接法層次序列鏈接法AnIntroductiontoDatabaseSystenm層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)（續(xù)）子女-兄弟鏈接法每個(gè)記錄設(shè)兩類指針，分別指向最左邊的子女（每個(gè)記錄型對應(yīng)一個(gè)）和最近的兄弟AnIntroductiontoDatabaseSystenm層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)（續(xù)）層次序列鏈接法按樹的前序穿越順序鏈接各記錄值A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystenm五、層次模型的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)層次數(shù)據(jù)模型簡單，對具有一對多的層次關(guān)系的部門描述自然、直觀，容易理解性能優(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)多對多聯(lián)系表示不自然對插入和刪除操作的限制多查詢子女結(jié)點(diǎn)必須通過雙親結(jié)點(diǎn)層次命令趨于程序化AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.2數(shù)據(jù)模型1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素

1.2.3概念模型1.2.4最常用的數(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AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.2.6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)70年代由DBTG提出的一個(gè)系統(tǒng)方案奠定了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念、方法和技術(shù)實(shí)際系統(tǒng)CullinetSoftwareInc.公司的IDMSUnivac公司的DMS1100Honeywell公司的IDS/2HP公司的IMAGEAnIntroductiontoDatabaseSystenm1.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀模型滿足下面兩個(gè)條件的基本層次聯(lián)系的集合：1.允許一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無雙親；2.一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)的雙親AnIntroductiontoDatabaseSystenm網(wǎng)狀數(shù)據(jù)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(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型（實(shí)體）屬性：用字段描述每個(gè)記錄類型可包含若干個(gè)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A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystenm網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）網(wǎng)狀模型與層次模型的區(qū)別網(wǎng)狀模型允許多個(gè)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(gè)雙親結(jié)點(diǎn)網(wǎng)狀模型允許兩個(gè)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去描述現(xiàn)實(shí)世界層次模型實(shí)際上是網(wǎng)狀模型的一個(gè)特例AnIntroductiontoDatabaseSystenm網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）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(gè)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

AnIntroductiontoDatabaseSystenm網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）AnIntroductiontoDatabaseSystenm網(wǎng)狀數(shù)據(jù)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A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystenm網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）例如：一個(gè)學(xué)生可以選修若干門課程，某一課程可以被多個(gè)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(gè)學(xué)生選課的聯(lián)結(jié)記錄，由3個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成學(xué)號課程號成績表示某個(gè)學(xué)生選修某一門課程及其成績AnIntroductiontoDatabaseSystenm網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）AnIntroductiontoDatabaseSystenm網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束（續(xù)）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(gè)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

AnIntroductiontoDatabaseSystenm三、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)記錄之間的聯(lián)系常用方法單向鏈接雙向鏈接環(huán)狀鏈接向首鏈接AnIntroductiontoDatabaseSystenm網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)（續(xù)）學(xué)生記錄課程記錄選課記錄AnIntroductiontoDatabaseSystenm四、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)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(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)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AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.2數(shù)據(jù)模型1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素

1.2.3概念模型1.2.4最常用的數(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AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.2.7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(jì)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

AnIntroductiontoDatabaseSystenm一、關(guān)系數(shù)據(jù)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王小明19女社會學(xué)2005黃大鵬20男商品學(xué)2005張文斌18女法律2005………………學(xué)生登記表屬性元組AnIntroductiontoDatabaseSystenm關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）關(guān)系（Relation）一個(gè)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(gè)元組屬性（Attribute）

表中的一列即為一個(gè)屬性，給每一個(gè)屬性起一個(gè)名稱即屬性名AnIntroductiontoDatabaseSystenm關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）主碼（Key）表中的某個(gè)屬性組，它可以唯一確定一個(gè)元組。域（Domain）屬性的取值范圍。分量元組中的一個(gè)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，年級）AnIntroductiontoDatabaseSystenm關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）例1學(xué)生、系、系與學(xué)生之間的一對多聯(lián)系：學(xué)生（學(xué)號，姓名，年齡，性別，系號，年級）系(系號，系名，辦公地點(diǎn))例2系、系主任、系與系主任間的一對一聯(lián)系A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystenm關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）例3學(xué)生、課程、學(xué)生與課程之間的多對多聯(lián)系：

學(xué)生（學(xué)號，姓名，年齡，性別，系號，年級）課程（課程號，課程名，學(xué)分）選修（學(xué)號，課程號，成績）AnIntroductiontoDatabaseSystenm關(guān)系數(shù)據(jù)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(gè)分量必須是一個(gè)不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng),不允許表中還有表圖1.27中工資和扣除是可分的數(shù)據(jù)項(xiàng),不符合關(guān)系模型要求

職工號姓名職稱工資扣除實(shí)發(fā)基本津貼職務(wù)房租水電86051陳平講師13051200501601122283圖1.27一個(gè)工資表(表中有表)實(shí)例AnIntroductiontoDatabaseSystenm關(guān)系數(shù)據(jù)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(gè)列值非規(guī)范關(guān)系表中有表（大表中嵌有小表）表1.2術(shù)語對比AnIntroductiontoDatabaseSystenm二、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束數(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，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(xì)說明“怎么干”AnIntroductiontoDatabaseSystenm關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束（續(xù)）關(guān)系的完整性約束條件實(shí)體完整性參照完整性用戶定義的完整性AnIntroductiontoDatabaseSystenm三、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系都用表來表示表以文件形式存儲有的DBMS一個(gè)表對應(yīng)一個(gè)操作系統(tǒng)文件有的DBMS自己設(shè)計(jì)文件結(jié)構(gòu)AnIntroductiontoDatabaseSystenm四、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn)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AnIntroductiontoDatabaseSystenm關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn)（續(xù)）缺點(diǎn)存取路徑對用戶透明導(dǎo)致查詢效率往往不如非關(guān)系數(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)DBMS的難度AnIntroductiontoDatabaseSystenm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)結(jié)構(gòu)1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.5小結(jié)AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有不同的角度和不同的層面:數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的角度:三級模式數(shù)據(jù)庫最終用戶角度:集中式、分布式、客戶/服務(wù)器式AnIntroductiontoDatabaseSystenm數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)）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

AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.3.1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(gè)具體賦值例如學(xué)生記錄型：（學(xué)號，姓名，性別，系別，年齡，籍貫）一個(gè)記錄值：（900201，李明，男，計(jì)算機(jī)，22，江蘇）數(shù)據(jù)庫包括兩方面含義：一是模式，二是實(shí)例AnIntroductiontoDatabaseSystenm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)定的數(shù)據(jù)庫模式是一個(gè)數(shù)據(jù)庫的基于特定數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)定義。AnIntroductiontoDatabaseSystenm數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念（續(xù)）實(shí)例（Instance）模式的一個(gè)具體值反映數(shù)據(jù)庫某一時(shí)刻的狀態(tài)同一個(gè)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)的更新而變動模式是相對穩(wěn)定的,而實(shí)例是相對變動的AnIntroductiontoDatabaseSystenm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2003年的一個(gè)學(xué)生數(shù)據(jù)庫實(shí)例，包含：2003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2002年度學(xué)生數(shù)據(jù)庫模式對應(yīng)的實(shí)例與2003年度學(xué)生數(shù)據(jù)庫模式對應(yīng)的實(shí)例是不同的AnIntroductiontoDatabaseSystenm數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)）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AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.3.2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）AnIntroductiontoDatabaseSystenm數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)（續(xù)）圖1.28數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)AnIntroductiontoDatabaseSystenm一、模式（Schema）模式（也稱邏輯模式或概念模式）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，綜合了所有用戶的需求一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)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(jì)語言無關(guān)AnIntroductiontoDatabaseSystenm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AnIntroductiontoDatabaseSystenm二、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AnIntroductiontoDatabaseSystenm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(gè)數(shù)據(jù)庫可以有多個(gè)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(gè)應(yīng)用系統(tǒng)所使用但一個(gè)應(yīng)用程序只能使用一個(gè)外模式AnIntroductiontoDatabaseSystenm外模式（續(xù)）外模式的用途保證數(shù)據(jù)庫安全性的一個(gè)有力措施每個(gè)用戶只能看見和訪問所對應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)AnIntroductiontoDatabaseSystenm三、內(nèi)模式（InternalSchema）內(nèi)模式（也稱存儲模式或物理模式）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（順序存儲，按照B樹結(jié)構(gòu)存儲，按hash方法存儲）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(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)內(nèi)模式AnIntroductiontoDatabaseSystenm內(nèi)模式（續(xù)）例如學(xué)生記錄，如果按堆存儲，則插入一條新記錄總是放在學(xué)生記錄存儲的最后，如右圖所示AnIntroductiontoDatabaseSystenm內(nèi)模式（續(xù)）如果按學(xué)號升序存儲，則插入一條記錄就要找到它應(yīng)在的位置插入，如圖1.29（b）所示如果按照學(xué)生年齡聚簇存放，假如新插入的S3是16歲，則應(yīng)插入的位置如圖1.29（c）所示圖1.29記錄不同的存儲方式示意圖AnIntroductiontoDatabaseSystenm數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)）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

AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.3.3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(gè)抽象級別二級映象在DBMS內(nèi)部實(shí)現(xiàn)這三個(gè)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AnIntroductiontoDatabaseSystenmAnIntroductiontoDatabaseSystenm一、外模式／模式映象模式：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(gè)模式可以有任意多個(gè)外模式每一個(gè)外模式，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都有一個(gè)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AnIntroductiontoDatabaseSystenm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(shí)，數(shù)據(jù)庫管理員修改有關(guān)的外模式／模式映象，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，從而應(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。AnIntroductiontoDatabaseSystenm二、模式／內(nèi)模式映象模式／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AnIntroductiontoDatabaseSystenm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。AnIntroductiontoDatabaseSystenm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(jì)數(shù)據(jù)庫模式結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)首先確定數(shù)據(jù)庫的邏輯模式AnIntroductiontoDatabaseSystenm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