第1章 緒論(4學(xué)時)-第4版

數(shù)據(jù)庫原理主講：謝兄大連海事大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院電話：84724497Email：xxyj@課程介紹課程學(xué)習(xí)的重要性數(shù)據(jù)庫學(xué)科知識點課程教學(xué)內(nèi)容課程設(shè)計和上機(jī)實驗課程考核方法教材和參考書目課程學(xué)習(xí)的重要性對于一個國家來說，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這個國家信息化程度的重要標(biāo)志！信息系統(tǒng)建設(shè)：三分技術(shù)、七分管理、十分?jǐn)?shù)據(jù)、十二分協(xié)調(diào)。數(shù)據(jù)庫課程不僅是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、信息管理專業(yè)的核心課程，也是許多非計算機(jī)專業(yè)的重要選修課程。幾乎是考研必考的專業(yè)課程(筆試或復(fù)試)！

課程學(xué)習(xí)的重要性（續(xù)）數(shù)據(jù)庫技術(shù)是計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的核心技術(shù)和重要基礎(chǔ)。信息化建設(shè)目的是更有效地開發(fā)、利用信息資源，發(fā)揮信息資源作用；而如何科學(xué)合理地組織好信息資源，則是數(shù)據(jù)庫技術(shù)所要解決的問題。數(shù)據(jù)庫是一個信息系統(tǒng)的核心，并且其應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，除了在信息處理領(lǐng)域要使用到數(shù)據(jù)庫技術(shù)外，現(xiàn)在大多數(shù)計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域都要用到數(shù)據(jù)庫技術(shù)（諸如CAD、CAM、CIM、地理信息系統(tǒng)GIS、科學(xué)計算、工程計算上也要用到數(shù)據(jù)庫技術(shù)）。因此，數(shù)據(jù)庫技術(shù)的重要性是不言而喻的，掌握數(shù)據(jù)庫技術(shù)，是計算機(jī)應(yīng)用專業(yè)學(xué)生一種基本技能。數(shù)據(jù)庫學(xué)科體系和知識點基礎(chǔ)知識

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計使用管理設(shè)計理論方法技術(shù)應(yīng)用研究范疇學(xué)習(xí)深度與廣度新技術(shù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫學(xué)科體系和知識點（續(xù)）技術(shù)系統(tǒng)理論模型理論，數(shù)據(jù)規(guī)范化理論軟件實現(xiàn)技術(shù)，測試技術(shù)，管理工具大型復(fù)雜的基礎(chǔ)軟件數(shù)據(jù)庫設(shè)計，信息系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)學(xué)科內(nèi)容豐富，研究領(lǐng)域?qū)挿毫Ⅲw化的學(xué)科體系多層次多類型多視覺的學(xué)習(xí)內(nèi)容應(yīng)用不同的專業(yè)和不同類型的學(xué)生應(yīng)該有不同的內(nèi)容和要求數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫學(xué)科體系和知識點（續(xù)）模型是主線:數(shù)據(jù)模型是主線模型的3個要素重點是關(guān)系模型系統(tǒng)是核心:數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是核心存儲管理查詢語言（語言功能、查詢優(yōu)化）事務(wù)處理與數(shù)據(jù)保護(hù)應(yīng)用是動力:數(shù)據(jù)庫應(yīng)用是學(xué)科發(fā)展的動力數(shù)據(jù)庫學(xué)科體系和知識點（續(xù)）關(guān)系模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-DDL數(shù)據(jù)操作-QUERY+DML數(shù)據(jù)約束-DDL,DCL關(guān)系數(shù)據(jù)理論數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)查詢處理與查詢優(yōu)化事務(wù)處理與數(shù)據(jù)保護(hù)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論數(shù)據(jù)庫設(shè)計工具課程教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時72學(xué)時，分為兩大部分：A、課堂教學(xué)：(52學(xué)時)介紹數(shù)據(jù)庫的基本概念、原理、相關(guān)的理論和技術(shù)方法。B、實驗教學(xué)：布置實驗教學(xué)內(nèi)容，課內(nèi)安排20學(xué)時，還需同學(xué)們利用大量的課外時間來做。課程教學(xué)內(nèi)容（續(xù)）

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)計與應(yīng)用開發(fā)篇第六章關(guān)系數(shù)據(jù)理論第七章數(shù)據(jù)庫設(shè)計第八章數(shù)據(jù)庫編程課程教學(xué)內(nèi)容（續(xù)）

系統(tǒng)篇第九章關(guān)系查詢處理和查詢優(yōu)化第十章數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)第十一章并發(fā)控制第一至第十一章是本科專業(yè)的基本教程（書中有*號的部分除外）第十二至第十七章是高級教程課程設(shè)計內(nèi)容為配合數(shù)據(jù)庫課程學(xué)習(xí)，安排一個課程設(shè)計。讓同學(xué)們熟悉和掌握所學(xué)的內(nèi)容，感性認(rèn)識和體會一個數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程，熟悉一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和應(yīng)用開發(fā)平臺。課程設(shè)計內(nèi)容：一個小型數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)課程設(shè)計題目：以熟悉的社會生活環(huán)境素材命題。宿舍管理信息系統(tǒng)學(xué)生選課系統(tǒng)工資管理信息系統(tǒng)圖書館管理信息系統(tǒng)超市管理信息系統(tǒng)庫存管理信息系統(tǒng)班級管理系統(tǒng)物業(yè)管理小區(qū)停車管理……等等。（上述題目供參考，可自擬題目）需求分析：系統(tǒng)目標(biāo)，系統(tǒng)功能，實體聯(lián)系分析。數(shù)據(jù)庫設(shè)計（db文件）：全部的Table（或View）的結(jié)構(gòu)、主碼（或唯一索引）、外部碼等。應(yīng)用程序開發(fā)：

開發(fā)環(huán)境PB/ECLIPSE

錄入/修改功能查詢功能打印預(yù)覽功能統(tǒng)計分析功能（圖表）

系統(tǒng)維護(hù)數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)課程設(shè)計報告:(實驗報告)(考試之前交)課程設(shè)計要求課程設(shè)計評分標(biāo)準(zhǔn)實驗成績（課程設(shè)計）占總成績20分。有以下分三類10項評分指標(biāo)，每項占十分之一，即每項滿分2分。每項評分標(biāo)準(zhǔn)為：優(yōu)1.8-2分、良1.6-1.8分、中1.4-1.6分、及格1.2-1.4分、不及格1.2以下。評分指標(biāo)：1、數(shù)據(jù)庫設(shè)計（概念設(shè)計、邏輯設(shè)計、完整性約束）；2、程序功能設(shè)計與實現(xiàn)（界面實現(xiàn)、錄入/修改、查詢功能、打印和統(tǒng)計）；3、綜合情況（實驗報告、完成工作量、回答問題）。引入自我評價、互相評價、教師評價相結(jié)合的評價方法上機(jī)時間安排上機(jī)地點：揚帆樓201上機(jī)時間：第8-17周周三1-2節(jié)上機(jī)軟件金倉數(shù)據(jù)庫KingBaseES

北京人大金倉信息技術(shù)公司

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上免費下載其他國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)SQLServer2000OracleDB2PB自帶的SybaseSQLAnywhereKinbaseES軟件企業(yè)版標(biāo)準(zhǔn)版工作組版教學(xué)版KingbaseES系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)KingbaseES成果鑒定KingbaseES成果鑒定鑒定時間：2005年3月鑒定委員會組成：張效祥院士、倪光南院士、孫家廣院士、教育部趙沁平副部長、北京市信息辦俞慈聲副主任、國內(nèi)知名數(shù)據(jù)庫專家鑒定意見（部分）：金倉數(shù)據(jù)庫KingbaseES具有自主知識產(chǎn)權(quán),已在電子政務(wù)、教育和制造業(yè)信息化等領(lǐng)域得到應(yīng)用推廣，系統(tǒng)功能和性能能滿足用戶要求，可以替代Oracle、SQLServer等國外產(chǎn)品。金倉數(shù)據(jù)庫KingbaseES的技術(shù)水平和實用性達(dá)到了國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先水平。

自主創(chuàng)新、堅韌不拔，以十年磨一劍的精神，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)、高難度的基礎(chǔ)軟件。獲得2005年度北京市科技進(jìn)步一等獎大型通用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

KingbaseES教學(xué)資源中國人民大學(xué)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論精品課程網(wǎng)站：

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http://4A.HEP.EDU.CN學(xué)習(xí)方式

聽課

（啟發(fā)式、討論式）

讀書

（預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)）

實踐

（上機(jī)、綜合練習(xí)）考核方法數(shù)據(jù)庫原理筆試（筆試70分）；

實驗成績占總成績20分；平時成績占10分（作業(yè)、上課點名）。教材及參考書教材：[1]《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》（第四版）王珊薩師煊主編高等教育出版社（特色：權(quán)威，通用，全面）參考書：[1]《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)教程》史嘉權(quán)等編著清華大學(xué)出版社（特色：側(cè)重設(shè)計編程，引進(jìn)OO的DB技術(shù)）[2]《應(yīng)用數(shù)據(jù)庫設(shè)計—方法和技術(shù)》陳自安西安電子科技大學(xué)出版社（特色：理論技術(shù)系統(tǒng)深入，實例工具）[3]《數(shù)據(jù)庫原理典型題解及自測試題》王亞平主編西北工業(yè)大學(xué)出版社（特色：涵蓋重點難點，典型詳解評注）[4]有關(guān)《PowerBuilder》的技術(shù)參考書若干本。（特色：側(cè)重編程知識，側(cè)重實例介紹）教學(xué)基本要求通過本門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到下列要求： 1、能用關(guān)系代數(shù)完成有關(guān)關(guān)系模型的各種運算。 2、熟練掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言——SQL語言。 3、具備查詢優(yōu)化的相關(guān)知識。 4、能正確運用規(guī)范化的知識去分析實際系統(tǒng)。 5、掌握數(shù)據(jù)庫保護(hù)的安全性、完整性、并發(fā)控制。 6、正確理解和掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計步驟。7、熟練掌握一門數(shù)據(jù)庫開發(fā)語言（如：PowerBuilder）。

第一章緒論（4學(xué)時）數(shù)據(jù)庫技術(shù)的學(xué)科地位與作用§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)的組成一、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的學(xué)科地位與作用

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國家信息化程度的重要標(biāo)志。從MIS組成結(jié)構(gòu)來看方法系統(tǒng)我們在研究IE、北歐學(xué)派Kaller的MIS發(fā)展模型、法國的MERIS方法以及IBM最新的AD/Cycle方法基礎(chǔ)上，結(jié)合對大量實踐工作的總結(jié)，于1989年提出了“CIS的組成模型”(圖2)[18]，使我們獲得了對CIS的實質(zhì)性的、完整性的認(rèn)識。人機(jī)系統(tǒng)社會科學(xué)系統(tǒng)技術(shù)科學(xué)系統(tǒng)圖2.CIS組成模型[18]全系統(tǒng)計算機(jī)軟件系統(tǒng)計算機(jī)硬件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件計算機(jī)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)最終用戶人員總體規(guī)劃人員數(shù)據(jù)管理人員系統(tǒng)分析人員系統(tǒng)設(shè)計人員業(yè)務(wù)過程功能模型規(guī)程數(shù)據(jù)管理規(guī)程系統(tǒng)管理規(guī)程IR&IRM信息工程&數(shù)據(jù)中心說數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)維護(hù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)Data匯總、分析圖表和報告生成單據(jù)生成“如果—那么”分析決策支持信息查詢審計圖3.數(shù)據(jù)位于現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的中心§1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述

§1.1.1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§1.1.1基本概念一、數(shù)據(jù)(Data)

二、數(shù)據(jù)庫（Database,DB）三、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBaseManagement

System,DBMS）

四、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DataBaseSystem,DBS）一、數(shù)據(jù)(Data)數(shù)據(jù)(Data)是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象數(shù)據(jù)的定義數(shù)據(jù)是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、貨物的運輸情況等數(shù)據(jù)的特點數(shù)據(jù)與其語義是不可分的數(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：計算機(jī)系2003級學(xué)生人數(shù)語義4：請同學(xué)給出。。。數(shù)據(jù)舉例學(xué)生檔案中的學(xué)生記錄（李明，男，1972，江蘇，計算機(jī)系，1990）語義：學(xué)生姓名、性別、出生年月、籍貫、所在系別、入學(xué)時間解釋：李明是個大學(xué)生，1972年出生，江蘇人，1990年考入計算機(jī)系請給出另一個解釋和語義籍貫=>家庭住址？大學(xué)生記錄？高中畢業(yè)記錄？教師記錄？二、數(shù)據(jù)庫（Database,DB）數(shù)據(jù)庫的定義數(shù)據(jù)庫(Database,簡稱DB)是長期存儲在計算機(jī)內(nèi)，有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)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、描述和存儲，

可為各種用戶共享

具有較小的冗余度，

數(shù)據(jù)獨立性較高，

易擴(kuò)展性。數(shù)據(jù)庫舉例人事、工資、資產(chǎn)、設(shè)備、產(chǎn)品學(xué)生、教師、論文、圖書、檔案人口、犯罪、案件中國人民銀行個人信用數(shù)據(jù)庫中國期刊全文數(shù)據(jù)庫、萬方數(shù)據(jù)庫ACMDL、DBLP、CiteSeer、Springer國家科學(xué)數(shù)據(jù)共享工程(交通、醫(yī)學(xué)等數(shù)據(jù)庫)三、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem,DBMS）（一）定義（二）DBMS的功能（一）定義什么是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（

DBMS

）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)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)（前臺）用戶使用的各種數(shù)據(jù)庫命令以及應(yīng)用程序執(zhí)行，通過DBMS實現(xiàn)。（后臺）DBMS：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的維護(hù)工作，保證DB的安全性、完整性。

DBMS舉例國外DBMSOracle10gIBMDB29Sybase12.5MSSQLServer2005MySQLPostgreSQL國內(nèi)DBMS人大金倉：KingbaseES華工達(dá)夢：DM神舟軟件：OSCAR東軟：OpenBase數(shù)據(jù)庫在計算機(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（二）DBMS的功能DBMS的功能隨不同的系統(tǒng)而有所差異，通常大型DBMS功能較強(qiáng)、較全，小型系統(tǒng)功能較弱，現(xiàn)在微機(jī)上的許多DBMS就沒有并發(fā)控制、恢復(fù)、重組、性能監(jiān)視分析等功能。

DBMS的功能：

1、數(shù)據(jù)定義功能

2、數(shù)據(jù)組織、存儲和管理

3、數(shù)據(jù)操縱功能

4、數(shù)據(jù)庫的事務(wù)管理和運行管理

5、數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能

6、其他功能1、數(shù)據(jù)定義功能DBMS一般提供數(shù)據(jù)定義語言（DataDefinitionLanguage,DDL），通過它可以方便地定義數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)對象。DDL定義數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)/框架

對結(jié)構(gòu)定義的信息存儲在數(shù)據(jù)字典中。2、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)和存取方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系(約束)提供多種存取方法提高存取效率(索引)3、數(shù)據(jù)操縱功能數(shù)據(jù)庫的基本操作：插入、刪除、修改（更新維護(hù)）、查詢、存取等操作。

DBMS提供數(shù)據(jù)操縱語言（DataManipulationLanguage,DML）,通過它可操縱數(shù)據(jù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作。DML有兩類：宿主型－嵌入COBOL、C、Fortran中。自主型－交互式命令，獨立使用。4、數(shù)據(jù)庫的事務(wù)管理和運行管理數(shù)據(jù)庫在建立、運行和維護(hù)時由DBMS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)5、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)的裝載轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲介質(zhì)故障的恢復(fù)功能數(shù)據(jù)庫的重組織功能性能監(jiān)視、分析功能6、其它功能DBMS與網(wǎng)絡(luò)中其它軟件系統(tǒng)的通信兩個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四、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DataBaseSystemDBS）什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DatabaseSystem，簡稱DBS）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指在計算機(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。

DBS的構(gòu)成圖1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）

用戶1用戶2用戶n應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理員§1.1.2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)發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：一、人工管理階段(40年代中--50年代中)

二、文件系統(tǒng)階段(50年代末--60年代中)

三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段(60年代末--現(xiàn)在)

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)展表1.1數(shù)據(jù)管理技術(shù)發(fā)展三個階段的特點及其比較

人工管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段背景應(yīng)用背景科學(xué)計算科學(xué)計算、管理大規(guī)模管理硬件背景無直接存儲、存取設(shè)備磁盤、磁鼓大容量磁盤軟件背景沒有操作系統(tǒng)有文件系統(tǒng)有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)處理方式批處理聯(lián)機(jī)實時、批處理聯(lián)機(jī)實時、批/分布式處理特點數(shù)據(jù)的管理者用戶（程序員）文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)面向的對象某一應(yīng)用程序某一應(yīng)用現(xiàn)實世界共享程度無共享、冗余性極大共享性差、冗余性大共享性高，冗余小數(shù)據(jù)獨立性不獨立，依賴于程序獨立性差高度物理獨立性，一定的邏輯獨立性數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化無結(jié)構(gòu)記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu)，整體無結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)化，用數(shù)據(jù)模型描述結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)控制能力應(yīng)用程序自己控制應(yīng)用程序自己控制由DBMS，提供數(shù)據(jù)安全性、完整性、并發(fā)控制和恢復(fù)一、人工管理階段特點：u

數(shù)據(jù)不保存u

應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)20世紀(jì)50年代中期以前（1946～1955）規(guī)定數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)，設(shè)計物理結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)、存取方法、輸入方式等。（程序員負(fù)擔(dān)很重）數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)或物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后，必須對應(yīng)用程序做對應(yīng)的修改，從而進(jìn)一步加重編程負(fù)擔(dān)u

數(shù)據(jù)不共享u

數(shù)據(jù)不具有獨立性

應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)集1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)集2數(shù)據(jù)集n圖1.3人工管理階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系人工管理階段的數(shù)據(jù)組織模式應(yīng)用程序應(yīng)用程序首部數(shù)據(jù)類&結(jié)構(gòu)定義部分函數(shù)與過程定義部分主程序定義部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)輸入語句組：賦值語句交互式輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)管理部分二、

文件系統(tǒng)階段20世紀(jì)50年代后期～60年代中期。特點：u數(shù)據(jù)長期保存u由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)u數(shù)據(jù)共享性差、冗余度大u數(shù)據(jù)獨立性差：物理獨立性、邏輯獨立性均差。三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段20世紀(jì)60年代后期以來。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數(shù)據(jù)集1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)集2數(shù)據(jù)集n存取方法順序存取隨機(jī)存取圖1.4文件系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系文件系統(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。文件間是獨立的，因此數(shù)據(jù)整體無結(jié)構(gòu)?？梢蚤g接實現(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。文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)舉例學(xué)生編號姓名性別年齡系家庭住址聯(lián)系電話課程編號課程名稱學(xué)時數(shù)教材名稱學(xué)生編號課程編號學(xué)期成績學(xué)生文件student的記錄結(jié)構(gòu)：課程文件courset的記錄結(jié)構(gòu)：選課文件sc的記錄結(jié)構(gòu)：§1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點特點：u數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化

u數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴(kuò)充。u數(shù)據(jù)的獨立性高。u由DBMS統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)。（一）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（一）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化（續(xù)）存取數(shù)據(jù)的方式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中存取方式靈活，可以存取數(shù)據(jù)庫中的某一個數(shù)據(jù)項、一組數(shù)據(jù)項、一個記錄或一組記錄（存取粒度細(xì)?。６谖募到y(tǒng)中，數(shù)據(jù)的最小存取單元是記錄，粒度不能細(xì)到數(shù)據(jù)項（存取粒度粗！）。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)舉例學(xué)生編號姓名性別年齡系家庭住址聯(lián)系電話課程編號課程名稱學(xué)時數(shù)教材名稱學(xué)生編號課程編號學(xué)期成績學(xué)生基本記錄：課程基本記錄：選課基本記錄：（二）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)面向整個系統(tǒng)，可以被多個用戶、多個應(yīng)用共享使用。數(shù)據(jù)的高共享性的好處：減少數(shù)據(jù)冗余，節(jié)省存儲空間。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)充數(shù)據(jù)不一致性：

是指同一數(shù)據(jù)不同拷貝的值不一樣。（三）數(shù)據(jù)獨立性高數(shù)據(jù)獨立性：邏輯獨立性：是指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨立的。也即，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程序也可以不變。物理獨立性：是指用戶的應(yīng)用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是相互獨立的。也即，用戶程序無須了解DBMS是如何管理數(shù)據(jù)庫以及數(shù)據(jù)在磁盤上是如何存儲的，只須處理數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)的物理存儲改變了，用戶程序不用改變。數(shù)據(jù)與程序獨立的作用：把數(shù)據(jù)的定義從程序中分離出來，加上數(shù)據(jù)的存取又由DBMS負(fù)責(zé)，從而大大簡化了應(yīng)用程序的編制，大大減少了應(yīng)用程序的維護(hù)和修改。（四）數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)共享的并發(fā)性：數(shù)據(jù)庫的共享是并發(fā)的(Concurrency)共享，即多個用戶可以同時存取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，甚至可以同時存取數(shù)據(jù)庫中的同一數(shù)據(jù)。

DBMS還必須提供以下幾方面的數(shù)據(jù)控制功能：（1）數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護(hù)（2）數(shù)據(jù)的完整性（Integrity）檢查（3）并發(fā)（Concurrency）控制（4）數(shù)據(jù)庫恢復(fù)（Recovery）（1）數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護(hù)數(shù)據(jù)的安全性，是指保護(hù)數(shù)據(jù)以防止不合法的使用造成的數(shù)據(jù)的泄露和破壞。使每個用戶只能按規(guī)定，對某些數(shù)據(jù)以某種方式進(jìn)行使用和處理。（2）數(shù)據(jù)的完整性（Integrity）檢查數(shù)據(jù)的完整性，是指數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性。完整性檢查，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。（3）并發(fā)（Concurrency）控制當(dāng)多個用戶的并發(fā)進(jìn)程（Process：是指正在執(zhí)行的程序）同時存取、修改數(shù)據(jù)庫時，可能會發(fā)生相互干擾，而得到錯誤的結(jié)果或使得數(shù)據(jù)庫的完整性遭到破壞因此，必須對多個用戶的并發(fā)操作加以控制和協(xié)調(diào)。（4）數(shù)據(jù)庫恢復(fù)（Recovery）計算機(jī)系統(tǒng)的硬件故障、軟件故障、操作員的失誤以及故意的破壞，也會影響數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性，甚至造成數(shù)據(jù)庫部分或全部數(shù)據(jù)的丟失。DBMS必須具有將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)（亦即為完整狀態(tài)或一致狀態(tài)）的功能，這就是數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)功能。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)組織模式圖1.7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)系應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）數(shù)據(jù)庫小結(jié)（Summary）綜上所述，數(shù)據(jù)庫是長期存儲在計算機(jī)內(nèi)有組織的大量的共享的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫可以供各種用戶共享，具有最小冗余度和較高的數(shù)據(jù)獨立性。DBMS在數(shù)據(jù)庫建立、運用和維護(hù)時對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一控制，以保證數(shù)據(jù)的完整性、安全性；并在多個用戶同時使用數(shù)據(jù)庫時進(jìn)行并發(fā)控制，在發(fā)生故障后對系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)?！?.2數(shù)據(jù)模型§1.2.0數(shù)據(jù)模型基本概念§1.2.1兩類數(shù)據(jù)模型§1.2.2數(shù)據(jù)模型組成要素§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§1.2.0數(shù)據(jù)模型基本概念

模型：現(xiàn)實世界特征的模擬和抽象。數(shù)據(jù)模型：現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的抽象，一組概念的集合。數(shù)據(jù)模型滿足三方面要求：比較真實地模擬現(xiàn)實世界；容易為人所理解；便于在計算機(jī)上實現(xiàn)?！?.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型分為兩類（分屬兩個不同的層次）(1)概念模型也稱信息模型，它是按用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模，用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計。(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?，按計算機(jī)系統(tǒng)的觀點對數(shù)據(jù)建模，用于DBMS實現(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。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。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)實世界中客觀對象的抽象過程現(xiàn)實世界現(xiàn)實世界

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§1.2.2數(shù)據(jù)模型組成要素

數(shù)據(jù)模型要描述系統(tǒng)的l

靜態(tài)特性、l

動態(tài)特性和l

完整性約束條件。數(shù)據(jù)模型的三要素：一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二、數(shù)據(jù)操作和三、數(shù)據(jù)的約束條件（完整性約束）。一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)什么是數(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)容與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對象（如關(guān)系模型中的關(guān)系、屬性、域等）與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，按照其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型來命名數(shù)據(jù)模型，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述。二、數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作是指對數(shù)據(jù)庫中各種對象（型）的實例（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)模型必須定義：這些操作的確切含義操作符號操作規(guī)則以及實現(xiàn)操作的語言數(shù)據(jù)操作對系統(tǒng)動態(tài)特性描述。

數(shù)據(jù)庫操作的類型：檢索更新（包括插入、刪除、修改）三、數(shù)據(jù)的約束條件數(shù)據(jù)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(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)及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。數(shù)據(jù)的完整性約束條件(續(xù))數(shù)據(jù)模型應(yīng)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。（如：關(guān)系模型中的實體完整，參照完整性）數(shù)據(jù)模型還應(yīng)該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?！?.2.3概念模型信息世界中的基本概念兩個實體型之間的聯(lián)系兩個以上實體型之間的聯(lián)系單個實體型內(nèi)的聯(lián)系概念模型的一種表示方法一個實例概念模型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。概念模型的用途概念模型用于信息世界的建模是現(xiàn)實世界到機(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)行交流的語言一、信息世界中的基本概念（續(xù)）1.實體（Entity）客觀存在并可相互區(qū)別的事物。實體可以是人、事、物，或抽象的概念或聯(lián)系。如：一個學(xué)生（95004,王小明,198809,女,社會學(xué),95），一門課（1,數(shù)據(jù)庫,72），學(xué)生的一次選課（95004,1,85），部門的一次訂貨（工程部,挖掘機(jī),2008-10-20,10），某位老師與某個院系的關(guān)系（王立,數(shù)學(xué)系,2003）一、信息世界中的基本概念（續(xù)）2.屬性（Attribute）實體所具有的某一特性稱為屬性。實體由若干個屬性來刻畫。如：學(xué)生實體可以用學(xué)號、姓名、性別、出生年月、所在院系、入學(xué)時間等屬性組成。一、信息世界中的基本概念（續(xù)）3.碼（Key）唯一標(biāo)識實體的屬性集稱為關(guān)鍵字，又叫做碼。如：給學(xué)號是學(xué)生實體的關(guān)鍵字。關(guān)鍵字可以包含一個屬性，也可能同時包含多個屬性。如：學(xué)生選課關(guān)系中，學(xué)號和課程號聯(lián)合在一起才能唯一地標(biāo)識某個學(xué)生某門課程的成績。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。如：學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，出生年月，所在院系，入學(xué)時間）6.實體集（EntitySet）同型實體的集合。一、信息世界中的基本概念（續(xù)）7.聯(lián)系（Relationship）事物內(nèi)部的聯(lián)系實體內(nèi)部的聯(lián)系組成實體的各屬性之間的聯(lián)系如：學(xué)生的學(xué)號制約了該學(xué)生的專業(yè)事物之間的聯(lián)系實體之間的聯(lián)系如：一個學(xué)生可以選修多門課程，一門課程可以被多個學(xué)生選修。二、兩個實體型之間的聯(lián)系兩個實體型之間的聯(lián)系有三種：一對一聯(lián)系，1：1一對多聯(lián)系，1：n多對多聯(lián)系，m：n二、兩個實體型之間的聯(lián)系（續(xù)）用圖形來表示兩個實體型之間的這三類聯(lián)系實體型A實體型B聯(lián)系名11（1）1:1聯(lián)系實體型A實體型B聯(lián)系名1n（2）1:n聯(lián)系實體型A實體型B聯(lián)系名mn（3）m:n聯(lián)系二、兩個實體型之間的聯(lián)系（續(xù)）一對一聯(lián)系（1:1）

實例一個班級只有一個正班長，一個班長只在一個班中任職。定義：

如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中至多有一個（也可以沒有）實體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實體集A與實體集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)系二、兩個實體型之間的聯(lián)系（續(xù)）一對多聯(lián)系（1：n）實例一個班級中有若干名學(xué)生，每個學(xué)生只在一個班級中學(xué)習(xí)。定義：如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中至多只有一個實體與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B有一對多聯(lián)系，記為1:n班級組成學(xué)生1n1:n聯(lián)系二、兩個實體型之間的聯(lián)系（續(xù)）多對多聯(lián)系（m:n）實例課程與學(xué)生之間的聯(lián)系：一門課程同時有若干個學(xué)生選修，一個學(xué)生可以同時選修多門課程。定義：如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中也有m個實體（m≥0）與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體B具有多對多聯(lián)系，記為m:n課程選修學(xué)生mnm:n聯(lián)系三、兩個以上實體型之間的聯(lián)系兩個以上實體型之間一對多聯(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)系是一對多的課程教員參考書講授1mn三、兩個以上實體型之間的聯(lián)系（續(xù)）實例

課程、教師與參考書三個實體型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。三、兩個以上實體型之間的聯(lián)系（續(xù)）多個實體型間的一對一聯(lián)系兩個以上實體型間的多對多聯(lián)系實例

供應(yīng)商、項目、零件三個實體型一個供應(yīng)商可以供給多個項目多種零件，每個項目可以使用多個供應(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)商項目零件供應(yīng)pmn四、單個實體型內(nèi)的聯(lián)系一對多聯(lián)系實例

職工實體型內(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，一個職工僅被另外一個職工直接領(lǐng)導(dǎo)，這是一對多的聯(lián)系。職工領(lǐng)導(dǎo)1n單個實體型內(nèi)部1:n聯(lián)系四、單個實體型內(nèi)的聯(lián)系（續(xù)）一對一聯(lián)系請舉例學(xué)生同桌11單個實體型內(nèi)的1:1聯(lián)系四、單個實體型內(nèi)的聯(lián)系（續(xù)）學(xué)生同鄉(xiāng)mn單個實體型內(nèi)的m:n聯(lián)系多對多聯(lián)系請舉例供應(yīng)商、項目、零件三個實體型一個供應(yīng)商可以供給多個項目一個供應(yīng)商可以供應(yīng)多種零件，每個項目可以使用多個供應(yīng)商供應(yīng)的零件，每種零件可由不同供應(yīng)商供給。一種零件可以供應(yīng)給多個項目，一種零件可以由多個供應(yīng)商供應(yīng)。供應(yīng)商項目零件供應(yīng)pmn供應(yīng)供應(yīng)kqx五、概念模型的一種表示方法實體－聯(lián)系方法(E-R方法)用E-R圖來描述現(xiàn)實世界的概念模型E-R方法也稱為E-R模型E-R圖屬性用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實體連接起來。學(xué)生教師學(xué)生學(xué)號年齡性別姓名實體型用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實體名。E-R圖(續(xù))聯(lián)系用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實體連接起來，同時在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或m:n）

聯(lián)系的表示方法實體型A聯(lián)系名實體型B111:1聯(lián)系實體型A聯(lián)系名1n1:n聯(lián)系實體型A實體型B聯(lián)系名mnm:n聯(lián)系實體型B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)系聯(lián)系的屬性課程選修學(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

六、一個實例用E-R圖表示某個工廠物資管理的概念模型實體倉庫：倉庫號、面積、電話號碼零件：零件號、名稱、規(guī)格、單價、描述供應(yīng)商：供應(yīng)商號、姓名、地址、電話號碼、帳號項目：項目號、預(yù)算、開工日期職工：職工號、姓名、年齡、職稱一個實例（續(xù)）實體之間的聯(lián)系如下：(1)一個倉庫可以存放多種零件，一種零件可以存放在多個倉庫中。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倉庫中的數(shù)量。(2)一個倉庫有多個職工當(dāng)倉庫保管員，一個職工只能在一個倉庫工作，倉庫和職工之間是一對多的聯(lián)系。職工實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、項目和零件三者之間具有多對多的聯(lián)系一個實例（續(xù)）CASE工具？？1n庫存mn供應(yīng)nmp領(lǐng)導(dǎo)1n職工號年齡職稱姓名項目號開工日期預(yù)算地址供應(yīng)商號姓名電話號碼帳號庫存量電話號碼倉庫號面積職工供應(yīng)商項目零件倉庫規(guī)格單價零件號名稱描述工作供應(yīng)量練習(xí)用E-R圖表示學(xué)生教務(wù)管理的概念模型實體學(xué)生：學(xué)號、姓名、性別、年齡班級：班級編號、所屬專業(yè)系課程：課程號、課程名、學(xué)分教師：職工號、姓名、性別、年齡、職稱參考書：書號、書名、內(nèi)容提要、價格解答學(xué)生學(xué)號年齡性別姓名教師職工號年齡性別姓名職稱參考書書號價格內(nèi)容提要書名課程學(xué)分課程號課程名班級所屬專業(yè)系班級編號解答班級組成學(xué)生1n課程選修mn講授教師參考書1mn領(lǐng)導(dǎo)1n學(xué)號年齡性別姓名所屬專業(yè)系班級編號學(xué)分課程號課程名職工號年齡性別姓名職稱書號價格內(nèi)容提要書名成績學(xué)生人數(shù)典型題解（補充1）**[題目]有三個實體型：供應(yīng)商、項目和零件，其中各實體的屬性如下：供應(yīng)商（Sno，Sname，Status，City）項目（Jno，Jname，City）零件（Pno，Pname，Color，Weight）（1）請描述供應(yīng)商、項目和零件三個實體型間的多對多聯(lián)系的語義，并畫出其E-R模型。（2）供應(yīng)商、項目和零件三個實體型間的多對多聯(lián)系和兩兩之間多對多聯(lián)系是否相同？（3）請描述供應(yīng)商、項目和零件三個實體型兩兩之間多對多聯(lián)系的語義，并畫出其E-R模型。典型題解（補充1）（續(xù)）[解答]（1）一個供應(yīng)商可以供給多個項目多種零件，而每個項目可以使用多個供應(yīng)商供應(yīng)的零件，每種零件可以由不同的供應(yīng)商供給。因此，可以看出，供應(yīng)商、項目和零件三個實體型間的供應(yīng)聯(lián)系（SCW）是一個多對多的聯(lián)系。其E-R模型圖如下所示。SnoSnameStatusCityJnoJnameCityPnoPnameColorWeight供應(yīng)量供應(yīng)商項目零件SCWrnm典型題解（補充1）（續(xù)）

[解答]

（2）不相同，因為供應(yīng)商、項目和零件三個實體型間多對多聯(lián)系的語義和兩兩之間多對多聯(lián)系的語義是不相同的。

（3）供應(yīng)商、項目和零件三個實體型兩兩之間多對多聯(lián)系的語義為：供應(yīng)商與項目兩個實體之間的“服務(wù)”聯(lián)系，表示供應(yīng)商為哪幾個項目提供了服務(wù)。供應(yīng)商與零件兩個實體之間的“銷售”聯(lián)系，表示供應(yīng)商銷售哪幾種零件。項目與零件兩個實體之間的“使用”聯(lián)系，表示一個項目使用幾種零件。典型題解（補充1）（續(xù)）SnoSnameStatusCityJnoJnameCityPnoPnameColorWeightNumNumDate供應(yīng)商項目零件使用nm服務(wù)mn銷售mn

§1.2.4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)最常用的數(shù)據(jù)模型（續(xù)）在非關(guān)系模型中：實體用記錄表示，實體的屬性對應(yīng)記錄的數(shù)據(jù)項（或字段）。實體之間的聯(lián)系，在非關(guān)系模型中，轉(zhuǎn)換成為記錄之間的兩兩聯(lián)系。非關(guān)系模型中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的單位是基本層次聯(lián)系。最常用的數(shù)據(jù)模型（續(xù)）基本層次聯(lián)系，是指兩個記錄以及它們之間的一對多（包括一對一）的聯(lián)系。

雙親/父節(jié)點（parent)子女節(jié)點(child)聯(lián)系名RiRjLij圖1.16基本層次聯(lián)系（P21）

§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)來表示各類實體以及實體間的聯(lián)系層次模型一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（P20-P21）二、多對多聯(lián)系在層次模型中的表示（P22）三、層次模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束（P22）四、層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)（P23-P24）五、層次模型優(yōu)缺點（P24-P25）

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)點沒有雙親結(jié)點，這個結(jié)點稱為根結(jié)點；2.根以外的其它結(jié)點有且只有一個雙親結(jié)點。層次模型中的幾個術(shù)語根結(jié)點，雙親結(jié)點，兄弟結(jié)點，葉結(jié)點層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù))圖1.16一個層次模型的示例R1R2R3R4R5根結(jié)點兄弟結(jié)點葉子結(jié)點葉子結(jié)點兄弟結(jié)點葉子結(jié)點層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù))層次模型的特點：結(jié)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立存在層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù))圖1.17教員學(xué)生層次數(shù)據(jù)庫模型根結(jié)點記錄型系的子女結(jié)點記錄型教員的雙親結(jié)點葉結(jié)點葉結(jié)點字段層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù))圖1.18教員學(xué)生層次數(shù)據(jù)庫的一個值

二、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)點法虛擬結(jié)點法三、層次模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束數(shù)據(jù)操縱：查詢、插入、刪除、修改。完整性約束條件插入操作：如果沒有相應(yīng)的雙親結(jié)點值，就不能插入子女結(jié)點值；刪除操作：如果刪除雙親結(jié)點值，則相應(yīng)的子女結(jié)點值也被同時刪除；修改操作：修改所有相應(yīng)記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性。

四、層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)層次數(shù)據(jù)庫不僅要存儲數(shù)據(jù)本身，還要存儲數(shù)據(jù)之間的層次聯(lián)系。存儲方法：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體現(xiàn)層次順序。鏈接法

用指引元來反映數(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。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)庫及其實例…A2C8C6C4B6C9C2B4C14C7C5C3B1A1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為首的層次記錄實例集層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)（續(xù)）子女-兄弟鏈接法每個記錄設(shè)兩類指針，分別指向最左邊的子女（每個記錄型對應(yīng)一個）和最近的兄弟層次數(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五、

層次模型優(yōu)缺點（一）優(yōu)點層次模型的數(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（二）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，應(yīng)用程序的編寫比較復(fù)雜

查詢子女結(jié)點必須通過雙親結(jié)點由于結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，層次命令趨于程序化§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)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)實際系統(tǒng)CullinetSoftwareInc.公司的IDMSUnivac公司的DMS1100Honeywell公司的IDS/2HP公司的IMAGE網(wǎng)狀模型（續(xù)）一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的操作與完整性約束三、存儲結(jié)構(gòu)四、優(yōu)缺點一、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫中，滿足下列條件基本層次聯(lián)系的集合稱為網(wǎng)狀模型。允許一個以上的結(jié)點無雙親。一個結(jié)點可以有多于一個的雙親。實例：學(xué)生選課的網(wǎng)狀模型學(xué)生課程選課網(wǎng)狀模型的例子聯(lián)結(jié)記錄1n1n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)狀模型允許多個結(jié)點沒有雙親結(jié)點網(wǎng)狀模型允許結(jié)點有多個雙親結(jié)點網(wǎng)狀模型允許兩個結(jié)點之間有多種聯(lián)系（復(fù)合聯(lián)系）網(wǎng)狀模型可以更直接地去描述現(xiàn)實世界層次模型實際上是網(wǎng)狀模型的一個特例網(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)點與雙親結(jié)點的聯(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)狀模型的例子網(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)系網(wǎng)狀數(shù)據(jù)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網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）圖1.24學(xué)生/選課/課程的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型

二、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)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三、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)關(guān)鍵實現(xiàn)記錄之間的聯(lián)系常用方法單向鏈接雙向鏈接環(huán)狀鏈接向首鏈接網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)（續(xù)）圖1.25學(xué)生/選課/課程的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫實例

學(xué)生記錄課程記錄選課記錄四、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點優(yōu)點能夠更為直接地描述現(xiàn)實世界，如一個結(jié)點可以有多個雙親具有良好的性能，存取效率較高缺點結(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§1.2.7關(guān)系模型關(guān)系模型，是目前最重要的一種數(shù)據(jù)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。l

1970年由IBM的E.F.Codd首次提出數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的關(guān)系模型；l

20世紀(jì)80年代以來，計算機(jī)廠商推出的DBMS幾乎都支持關(guān)系模型；l

數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域當(dāng)前的研究工作也都是以關(guān)系方法為基礎(chǔ)。因此，本課程及教材的重點都放在關(guān)系數(shù)據(jù)庫上。一、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1、關(guān)系模型的特點

2、關(guān)系模型中的術(shù)語

3、關(guān)系模型中的要求

4、術(shù)語對比

1、關(guān)系模型的特點l

關(guān)系模型是建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)上的（與以往的模型不同）。l在用戶觀點下，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，由行和列組成。

2、關(guān)系模型中的術(shù)語關(guān)系：關(guān)系是一張二維表，由行和列組成。元組：表中的一行即為一個元組。

記錄屬性：表中的一列即為一個屬性。

字段主碼：表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個元組。域：屬性的取值范圍。分量：元組中的一個屬性值。關(guān)系模式：對關(guān)系的描述，一般表示為：關(guān)系名（屬性集）或關(guān)系名（屬性1，屬性2，……，屬性n）關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)元組分量屬性名3、關(guān)系模型中的要求關(guān)系模型中，實體及實體間的聯(lián)系都是用關(guān)系表示。實體型：直接用關(guān)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(yīng)的關(guān)系中。一對多聯(lián)系：隱含在實體對應(yīng)的關(guān)系中。多對多聯(lián)系：直接用關(guān)系表示。關(guān)系模型中的要求（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(系號，系名，辦公地點)學(xué)生學(xué)號年齡性別姓名系系號辦公地點系名包含1n，系號關(guān)系模型中的要求（續(xù)）例2系、系主任、系與系主任間的一對一聯(lián)系系(系號，系名，辦公地點)系主任(工號，姓名，性別，年齡)系主任工號年齡性別姓名系系號辦公地點系名包含11，系主任關(guān)系模型中的要求（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）課程（課程號，課程名，學(xué)分）選修（學(xué)號，課程號，成績）學(xué)生學(xué)號年齡性別姓名課程課程號學(xué)分課程名選修mn成績關(guān)系模型中的要求（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,不允許表中還有表

職工號姓名職稱工資扣除實發(fā)基本津貼職務(wù)房租水電86051陳平講師13051200501601122283圖1.27一個工資表(表中有表)實例不符合關(guān)系模型要求4、術(shù)語對比關(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）二、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束條件操縱：查詢、

插入、刪除、修改關(guān)系的完整性約束條件包括三大類：l

實體完整性；l

參照完整性；l

用戶定義完整性。關(guān)系操作的特點：l

數(shù)據(jù)操縱都是集合操作；l

操作對象和操作結(jié)果都是關(guān)系；l

關(guān)系模型的語言：高度的非過程化。

三、關(guān)系模型的存儲結(jié)構(gòu)關(guān)系模型的存儲單元是表，表以文件形式存儲。有的系統(tǒng)一個表對應(yīng)一個操作系統(tǒng)文件；有的系統(tǒng)自己設(shè)計文件結(jié)構(gòu)。

四、關(guān)系模型的優(yōu)缺點優(yōu)點l

建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)上；l關(guān)系模型的概念單一（關(guān)系，即表）；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、清晰，用戶易懂易用；l存取路徑對用戶透明，從而具有更高的數(shù)據(jù)獨立性、更好的安全保密性，簡化了開發(fā)工作。缺點l由于存取路徑對用戶透明，查詢效率往往不如非關(guān)系模型；l因此，為提高性能，必須對用戶的查詢請求進(jìn)行優(yōu)化，增加了DBMS開發(fā)難度。（★★★★★）

§1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

n

是對數(shù)據(jù)的三級抽象級別。

從數(shù)據(jù)庫最終用戶（End-User）看，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)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)等這是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的外部體系結(jié)構(gòu)。

從DBMS角度看，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常采用三級模式結(jié)構(gòu)：

內(nèi)模式；

模式；

外模式。這是DBMS內(nèi)部的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。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)獨立性

§1.3.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念型是指對某一