數據庫的學校原理及應用

數據庫的學校課件原理及應用2023/4/21數據結構1第1頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用21.4數據模型

1.4.1數據模型的概念、分類及構成1.4.2實體聯(lián)系模型1.4.3關系模型1.4.4層次模型概述1.4.5網狀模型概述第2頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用31.4.1數據模型概念1、模型模型是對現實世界特征的模擬和抽象，它可以幫助人們描述和了解現實世界。數據模型(DataModel)也是一種模型，它是現實世界數據特征的抽象?，F有的數據庫系統(tǒng)都是基于某種數據模型的。

數據模型應滿足三方面要求：1、能比較真實地模擬現實世界；2、容易為人所理解：3、便于在計算機上實現。第3頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用4圖1.6對現實世界的抽象過程現實世界機器世界DBMS支持的數據模型信息世界概念模型認識抽象轉換2、三個領域第4頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用53、兩類數據模型（1）語義數據模型，是現實世界到信息世界的第一層抽象。實體聯(lián)系模型(E-R模型)、面向對象模型。（2）經典數據模型，也簡稱為數據模型，是一種基于記錄的模型，主要包括網狀模型、層次模型、關系模型等。

第5頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用6數據模型通常包括數據結構、數據操作和完整性約束三部分內容。

數據結構：數據結構描述的是數據庫中的數據的組成、及其相互間聯(lián)系。

數據操作：操作的集合及操作規(guī)則。

數據的約束條件：數據的約束條件指數據完整性規(guī)則的集合。第6頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用71.4.2實體聯(lián)系模型1、基本概念

(1)實體（Entity）客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體。可以是具體的人、事、物或抽象的概念。(2)屬性（Attribute）實體所具有的某一特性稱為屬性。一個實體可以由若干個屬性來刻畫。

(3)碼（Key）唯一標識實體的屬性集稱為碼。

第7頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用8(4)域（Domain）：屬性的取值范圍稱為該屬性的域。(5)實體型（EntityType）：用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體稱為實體型。例如，員工（工號，姓名，性別，出生日期，聯(lián)系電話）(6)實體集（EntitySet）；同型實體的集合稱為實體集。例如全體職工就是一個實體集。(7)聯(lián)系（Relationship）：現實世界中事物事物之間的聯(lián)系，事物內部元素之間的聯(lián)系。實體型間聯(lián)系一對一聯(lián)系（1:1）一對多聯(lián)系（1:n）多對多聯(lián)系（m:n）

第8頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用91)多個實體型間的聯(lián)系多個實體型間的一對多聯(lián)系若實體集E1，E2，...，En存在聯(lián)系，對于實體集Ej（j=1，2，...，i-1，i+1，...，n）中的給定實體，最多只和Ei中的一個實體相聯(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。例：如果一門課程可以有若干個教師講授，使用若干本參考書，每一個教師只講授一門課程，每一本參考書只供一門課程使用，則課程與教師、參考書之間的聯(lián)系是一對多的第9頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用102)同一實體集內部的一對多聯(lián)系實例

職工實體集內部具有領導與被領導的聯(lián)系某一職工（干部）“領導”若干名職工一個職工僅被另外一個職工直接領導這是一對多的聯(lián)系第10頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用112、ER圖：實體聯(lián)系模型的表達方式。學生教師實體型用矩形表示，矩形框內寫明實體名。第11頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用12屬性用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應的實體連接起來學生學號年齡性別姓名第12頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用13聯(lián)系聯(lián)系本身：用菱形表示，菱形框內寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關實體連接起來，同時在無向邊旁標上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或m:n）聯(lián)系的屬性：聯(lián)系本身也是一種實體型，也可以有屬性。如果一個聯(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

第13頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用14ER圖班級班級-班長班長111:1聯(lián)系課程選修學生mnm:n聯(lián)系班級組成學生1n1:n聯(lián)系第14頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用15ER圖實體型1聯(lián)系名mn同一實體型內部的m:n聯(lián)系實體型1聯(lián)系名實體型21m多個實體型間的1:n聯(lián)系實體型3n第15頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用16ER圖課程選修學生mn成績圖1.10三個實體間多對多聯(lián)系的E-R圖工程零件供應商供應－工程－零件MPN第16頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用17ER圖M學生1圖1.9一個教學管理系統(tǒng)的E-R圖系老師課程班級屬于管理選修教學屬于開課系代碼姓名職工號課程名課程號分數姓名性別學生號班級名班級號系名NN1M1N1NNN工作量第17頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用181.4.3關系模型1.關系數據模型的數據結構2.關系數據模型的數據操縱3.關系數據模型的完整性約束4.關系數據模型的存儲結構5.關系數據模型的優(yōu)缺點6.典型的關系數據庫系統(tǒng)1970年由美國IBM公司SanJose研究室的研究員E.F.Codd提出第18頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用191.4數據模型1.4.3關系模型基本概念：在用戶觀點下，是一張二維表（1）元組(Tuple)（2）屬性(Attribute)（3）主碼(Key)（4）域(Domain)（5）關系(Relation)（6）關系模式（7）關系數據庫模式第19頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用20實體及實體間的聯(lián)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(lián)系：隱含在實體對應的關系中。一對多聯(lián)系：隱含在實體對應的關系中。多對多聯(lián)系：直接用關系表示。第20頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用21實體聯(lián)系模型轉換為關系模型的方法（1）將E-R圖中的實體的處理（2）對于一對一的聯(lián)系的處理（3）對于一對多的聯(lián)系的處理（4）對于多對多的聯(lián)系處理（5）對于自回路的處理：如果是一對多聯(lián)系，直接在該實體對應的關系中增加一個字段，如增加一個字段“班長學號”。對于多對多的聯(lián)系，先復制原實體中主碼及涉及的主要屬性，改名后存為另一個表，再仿照多對多聯(lián)系處理。例如，零件的自回路，將聯(lián)系“構成”作為一個關系，其主碼為（零件號，相關零件號）。第21頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用22例1：學生、系,系與學生之間的一對多聯(lián)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：系、系主任,系與系主任間的一對一聯(lián)系系(系號，系名，系主任名，辦公地點)例3：學生、課程、學生與課程之間的多對多聯(lián)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）圖1.10三個實體間多對多聯(lián)系的E-R圖工程零件供應商供應－工程－零件MPN第22頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用23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。

第23頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用242.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”第24頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用253.關系模型的完整性約束實體完整性參照完整性用戶定義的完整性第25頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用264.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自己設計文件結構第26頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用275.關系模型的優(yōu)缺點優(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、操作對象和結果都是關系關系模型的存取路徑對用戶透明缺點（1）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（2）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)的難度第27頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用286.典型的關系數據庫系統(tǒng)ORACLESYBASEINFORMIXDB/2COBASEPBASEEasyBaseDM/2OpenBaseSQLServerKingBase第28頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用291.4.4層次模型1.層次數據模型的數據結構2.層次數據模型的數據操縱3.層次數據模型的與完整性約束4.層次數據模型的存儲結構5.層次數據模型的優(yōu)缺點

6.典型的層次數據庫系統(tǒng)第29頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用301.層次數據模型的數據結構層次模型

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.有且只有一個結點沒有雙親結點，這個結點稱為根結點2.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，葉結點第30頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用31

Ｒ1

根結點

Ｒ2

兄弟結點

Ｒ3

葉結點

Ｒ4

兄弟結點

Ｒ5

葉結點

葉結點第31頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用32第32頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用331.4.4層次模型第33頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用34第34頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用35層次模型特點結點的雙親是唯一的只能直接處理一對多的實體聯(lián)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第35頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用36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)系分解方法冗余結點法虛擬結點法第36頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用373、實體聯(lián)系模型轉換成層次模型的方法第一步是去掉E-R圖中所有的一對多聯(lián)系的菱形及其相關邊，直接用直線相連；第二步，對于多對多的聯(lián)系，去掉菱形及其相關邊，增加兩個冗余結點或虛結點，用直線將原來的兩個結點與新增結點或虛結點相連接，新增結點或虛結點的名字與原結點名字交叉對應。第37頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用381.4數據模型1.4.4層次模型系課程班級學生老師課程學生課程老師圖1.18將圖1.9所示的E-R圖轉換成的層次模型第38頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用393.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第39頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用404.層次數據模型的存儲結構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現層次順序鏈接法用指引元來反映數據之間的層次聯(lián)系子女－兄弟鏈接法層次序列鏈接法第40頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用415.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(lián)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第41頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用426.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公司研制第42頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用431.4.4網次模型1.網狀數據模型的數據結構2.網狀數據模型的數據操縱3.網狀數據模型的完整性約束4.網狀數據模型的存儲結構5.網狀數據模型的優(yōu)缺點6.典型的網狀數據庫系統(tǒng)第43頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六2023/4/21數據庫原理及應用441.網狀數據模型的數據結構網狀模型滿足下面兩個條件的基本