數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概念研討

Database

theroy

and

design數(shù)據(jù)庫(kù)原理與設(shè)計(jì)1第1章

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論第1章數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論2學(xué)習(xí)完本章后，應(yīng)當(dāng)掌握如下知識(shí)：(1)數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段及各階段的特點(diǎn)；(2)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成及數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（DBA）的職責(zé)；(3)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）的組成及功能；(4)數(shù)據(jù)模型的概念；(5)實(shí)體、實(shí)體集、屬性、聯(lián)系、碼等基本術(shù)語(yǔ)；

(6)層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型的特點(diǎn)；(7)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。1.1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例1.學(xué)院教學(xué)管理系統(tǒng)2.超市信息管理系統(tǒng)3學(xué)號(hào)姓名性別出生日期班號(hào)08001張小強(qiáng)男1990-02-10C5108002王輝男1990-06-22C5208003李秋女1989-11-06C5208004趙偉強(qiáng)男1989-09-27C6108005張立方女1990-07-29C5341.教學(xué)管理系統(tǒng)使用的表表1-2教師教師編號(hào)姓名性別出生日期職稱01001齊力男1970-03-30副教授01002楊毅女1960-10-05教授02001劉戀女1972-03-19副教授02002張國(guó)棟男1978-12-02講師02003劉小惠女1959-01-28教授學(xué)生表教師表1.超市管理系統(tǒng)使用的表商品編碼商品名生產(chǎn)廠家生產(chǎn)日期保質(zhì)期庫(kù)存量供應(yīng)商供應(yīng)商編碼供應(yīng)商名地址電話

超市的進(jìn)貨管理、商品交易、庫(kù)存管理、人員管理等管理工作都

需要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支持，如供應(yīng)商、商品、價(jià)格、庫(kù)存、銷售、現(xiàn)

金帳、支票帳和人員等信息，如表1-6～表1-9所示。主要解決核算和管理、數(shù)據(jù)的傳送、管理數(shù)據(jù)的提取分析、基礎(chǔ)信息的集中維

護(hù)等。商品表61.2數(shù)據(jù)管理的發(fā)展·人工管理階段·計(jì)算機(jī)文件系統(tǒng)·

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)1.2.1人工管理的缺點(diǎn)20世紀(jì)50年代：數(shù)據(jù)不保存程序員工作量大數(shù)據(jù)面向程序?qū)W生學(xué)籍管理應(yīng)用程序?qū)W生數(shù)據(jù)等考試管理應(yīng)用程序教學(xué)計(jì)劃管理應(yīng)用程序?qū)W生和課程數(shù)據(jù)等課程數(shù)據(jù)等圖1-1數(shù)據(jù)與程序之間的關(guān)系50年代到60年代中期優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)：9優(yōu)點(diǎn)：長(zhǎng)期保存，文件形式多樣化，數(shù)據(jù)和程序之間有一定的獨(dú)立性。缺點(diǎn)：1）數(shù)據(jù)很難共享2）數(shù)據(jù)冗余數(shù)據(jù)獨(dú)立性差數(shù)據(jù)控制困難1.2.2計(jì)算機(jī)文件系統(tǒng)學(xué)生學(xué)籍管理應(yīng)用程序?qū)W生數(shù)據(jù)等考試管理應(yīng)用程序教學(xué)計(jì)劃管理應(yīng)用程序?qū)W生和課程數(shù)據(jù)等課程數(shù)據(jù)等圖1-2文件系統(tǒng)中程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系文件系統(tǒng)101.2.3

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)1．?dāng)?shù)據(jù)共享。2．?dāng)?shù)據(jù)獨(dú)立性。3．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化。4．可控?cái)?shù)據(jù)冗余。

5．統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理和控制功能。數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的共享一般是并發(fā)的，即多個(gè)用戶同時(shí)存取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。因此，DBMS必須提供以下四個(gè)方面的數(shù)據(jù)控制功能：（1）數(shù)據(jù)安全性控制（2）數(shù)據(jù)完整性控制（3）并發(fā)控制（4）數(shù)據(jù)恢復(fù)1.2.3

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)學(xué)生學(xué)籍管理應(yīng)用程序考試管理應(yīng)用程序教學(xué)計(jì)劃管理應(yīng)用程序圖1-3數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理方式學(xué)生數(shù)據(jù)課程數(shù)據(jù)┇DBMS121.3數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的概述應(yīng)用1應(yīng)用2數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）數(shù)據(jù)庫(kù)（DB）應(yīng)用n數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（DBA）13

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（Database

System，DBS）是由數(shù)據(jù)庫(kù)、軟件、硬件和用戶四部分組成。

數(shù)據(jù)庫(kù)：是指長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、統(tǒng)一管理的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。軟件硬件用戶1.3.1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成1.3.2數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）

DBMS是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心軟件，它是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存取、維護(hù)和管理的軟件，是用戶使用數(shù)據(jù)庫(kù)的接口，任何一個(gè)應(yīng)用程序如果要訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，必須通過(guò)DBMS。16數(shù)據(jù)定義數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行的管理數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)1.DBMS的基本功能2.DBMS的組成

DBMS一般是由許多“系統(tǒng)程序”所組成的一個(gè)集合，不同的DBMS其組成也有所不同，但一般都有以下三部分組成。語(yǔ)言編譯處理程序系統(tǒng)運(yùn)行控制程序系統(tǒng)建立、維護(hù)程序?qū)W

號(hào) 姓

名 專

業(yè)99021田立平計(jì)算機(jī)99024李康健法律99034葛小力會(huì)計(jì)學(xué)99035顧華偉新聞SELECT學(xué)號(hào)，姓名，專業(yè)FROM學(xué)生用戶請(qǐng)求DBMS存取數(shù)據(jù)18DB3.DBMS的工作模式1.4

數(shù)據(jù)模型模

型數(shù)據(jù)模型理解兩個(gè)概念：19模型的定義在韋伯斯特詞典中把模型定義成

“對(duì)不能直接觀察的事物進(jìn)行形象的描述和模擬”。換句話說(shuō)，模型是對(duì)客觀世界中復(fù)雜對(duì)象的抽象描述。201.4.1數(shù)據(jù)模型的定義與組成21在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域中，用數(shù)據(jù)模型描述數(shù)據(jù)的整體結(jié)構(gòu)，包括數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)的操作、完整性約束條件三部分組成。數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)：描述對(duì)象與對(duì)象之間的聯(lián)系，是系統(tǒng)靜態(tài)的描述。數(shù)據(jù)的操作：數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)各對(duì)象操作的集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則，是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的描述。完整性約束條件：是一組完整性規(guī)則。221.4.1數(shù)據(jù)模型的定義與組成模型的作用比喻：建樓房藍(lán)圖工程圖概念設(shè)計(jì)23工程設(shè)計(jì)施工24學(xué)生、課程、教師、成績(jī)、教室、教材等概念模型概念設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建過(guò)程講授科研

學(xué)生

成績(jī)

課程承擔(dān)

教師層次模型網(wǎng)絡(luò)模型關(guān)系模型數(shù)據(jù)庫(kù)1.4.2概念模型25在概念上表示數(shù)據(jù)庫(kù)中將存儲(chǔ)一些什么信息，而不管這些信息在數(shù)據(jù)庫(kù)中是怎么實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)的。概念模型獨(dú)立于計(jì)算機(jī)的硬件、軟件和DBMS。最常見(jiàn)的概念模型是實(shí)體-聯(lián)系(E-R)模型。1、三個(gè)世界的劃分現(xiàn)實(shí)世界信息模型（概念模型）數(shù)據(jù)模型（實(shí)現(xiàn)模型）信息世界計(jì)算機(jī)世界認(rèn)識(shí)抽象抽象圖1-5數(shù)據(jù)處理抽象和轉(zhuǎn)換過(guò)程262、第一級(jí)抽象信息世界是客觀世界在人們頭腦中的反映和抽象?，F(xiàn)實(shí)中的事物被抽象為信息世界中的實(shí)體。那什么是實(shí)體？實(shí)體的作用是什么？272、第一級(jí)抽象28（1）實(shí)體：客觀存在的并可相互區(qū)別的事物。實(shí)體可以是人，也可以是物，可以是實(shí)際的

東西，也可以指概念性的東西，還可以指事物與事物之間的聯(lián)系。Eg1：學(xué)生，教師，課程

Eg2:

UFO2、第一級(jí)抽象29實(shí)體集：性質(zhì)相同的同類實(shí)體的集合。

Eg1：所有的學(xué)生，全體教師，所有課程屬性：實(shí)體所具有的某一特征。

注：型與值分別指名稱和數(shù)值實(shí)體型：指若干個(gè)屬性型組成的集合表

征一個(gè)實(shí)體的類型，簡(jiǎn)稱實(shí)體型。表示方法：實(shí)體名（屬性名1，屬性名2）2、第一級(jí)抽象30實(shí)體鍵（碼）：唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性或?qū)傩约?/p>

Can

you

give

some

examples?聯(lián)系實(shí)體型內(nèi)部聯(lián)系：屬性與屬性

實(shí)

體

型

之

間

的

聯(lián)

系：實(shí)體集之間實(shí)體性之間聯(lián)系有：一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多

what

do

you

think?important

examples3、第二級(jí)抽象31現(xiàn)實(shí)世界信息世界計(jì)算機(jī)世界事物總體實(shí)體集文件事物個(gè)體實(shí)體記錄特征屬性字段（數(shù)據(jù)項(xiàng)）事物與事物之間聯(lián)系實(shí)體模型數(shù)據(jù)模型1.4.3

實(shí)現(xiàn)模型32實(shí)現(xiàn)模型側(cè)重于描述在數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的方法。主要有層次、網(wǎng)絡(luò)和關(guān)系模型和面向?qū)ο竽Ｐ?。分別對(duì)應(yīng)層次、網(wǎng)絡(luò)、關(guān)系、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。所以實(shí)現(xiàn)模型依賴于DBMS。1、層次數(shù)據(jù)模型子葉子

子葉根子子葉子子葉葉倒置樹(shù)33201 侃明 男

教授計(jì)算機(jī)任雨1022

64532551J9929901

方輝利 女

J9919902

魏國(guó)

男系名稱系主任辦公室電話號(hào)碼系片段教工片段學(xué)生片段教工號(hào)教師姓名 性別職稱學(xué)號(hào)學(xué)生姓名性別班級(jí)203 李力 男

講師型值層次模型實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)系的方法35層次結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)系的方法是鏈指針。（參考數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)）層次結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)36層次結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要特點(diǎn)是每一個(gè)父可以有多個(gè)子，每一個(gè)子只能有一個(gè)父。層次數(shù)據(jù)庫(kù)的父片段與子片段之間是一對(duì)多聯(lián)系，層次結(jié)構(gòu)是按照一對(duì)多的原則構(gòu)造層次樹(shù)。層次模型的最大缺點(diǎn)是很難表示“一子多父”的情況。2、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型37網(wǎng)絡(luò)模型允許節(jié)點(diǎn)無(wú)父節(jié)點(diǎn)，或有一個(gè)以上父節(jié)點(diǎn)，從而構(gòu)成了比層次結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。例如，學(xué)生、課程和成績(jī)這種“一子兩父”的結(jié)構(gòu)。這是網(wǎng)絡(luò)模型與層次模型的本質(zhì)區(qū)別。一子多父的結(jié)構(gòu)學(xué)生課程父38父子

成績(jī)S1S2S3C3C2C1G5G3G1G6G4G2網(wǎng)絡(luò)模型的節(jié)點(diǎn)表示存儲(chǔ)的記錄，用指針實(shí)現(xiàn)記錄與記錄之間的聯(lián)系。網(wǎng)狀模型的開(kāi)發(fā)小組DBTG提出關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)的三個(gè)規(guī)范：（1）模式（schema）是對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的概念描述，通常稱為DBA視圖。（2）子模式是應(yīng)用程序所“看到”和使用的數(shù)據(jù)庫(kù)，子模式是模式的一部分。（3）數(shù)據(jù)管理語(yǔ)言定義數(shù)據(jù)的各種特性和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行的各種操作?！つＪ蕉x語(yǔ)言（模式DDL），用于定義模式?！ぷ幽Ｊ蕉x語(yǔ)言（子模式DDL），用于定義子模式?！?shù)據(jù)操縱語(yǔ)言DML，用于操縱數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。3、關(guān)系數(shù)據(jù)模型41關(guān)系數(shù)據(jù)模型的基本結(jié)構(gòu)是表(Table)，表又稱為關(guān)系。表是由行/列組成的矩陣，表與表之間的聯(lián)系是通過(guò)實(shí)體之間的公共屬性實(shí)現(xiàn)的。3、關(guān)系數(shù)據(jù)模型42關(guān)系：一個(gè)二維表表示一個(gè)關(guān)系屬性：表中的一列域：屬性的取值范圍元組：表中的一行分量：一行中的一個(gè)屬性值碼：唯一確定一個(gè)元組的屬性或?qū)傩约?。學(xué)號(hào) 姓名40124

安愛(ài)民40126李民生40225萬(wàn)茵娟40226潘亞利40320魏和平40327關(guān)興達(dá)性別 班級(jí)名稱女 04貿(mào)經(jīng)男 04貿(mào)經(jīng)女 04會(huì)計(jì)女 04會(huì)計(jì)男 03會(huì)計(jì)男 04信息班級(jí)名稱系名稱入學(xué)時(shí)間班主任04貿(mào)經(jīng)經(jīng)貿(mào)系09/05/99謝黎民04會(huì)計(jì)會(huì)計(jì)系09/05/99許光賓04信息信息系09/05/99姜為民05會(huì)計(jì)會(huì)計(jì)系09/01/98田立微表名：學(xué)生43表名：班級(jí)關(guān)系實(shí)例4、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型44對(duì)象：描述客觀事物的一個(gè)實(shí)體。對(duì)象標(biāo)識(shí)：對(duì)象的唯一標(biāo)識(shí)封裝：把屬性和對(duì)屬性的操作結(jié)合成一個(gè)隊(duì)里的系統(tǒng)單位。類：相同屬性和方法的一組對(duì)象的集合。繼承：子類繼承父類的特征。1.5數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)451.5.1數(shù)據(jù)抽象一、4種模型：概念模型、邏輯模型、外部模型、內(nèi)部模型二、抽象的過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的過(guò)程就是一個(gè)抽象的過(guò)程。三、各種模型特點(diǎn)后面會(huì)逐步詳細(xì)講解四種模型之間的關(guān)系用戶1用戶需求型外部模型3外部模型1外部模型2綜合映射用戶2用戶需求概念模型邏輯模型用戶3轉(zhuǎn)換映射用戶需求內(nèi)部模數(shù)據(jù)庫(kù)圖1-14四種模型之間的關(guān)系應(yīng)用3應(yīng)用5應(yīng)用1應(yīng)用2應(yīng)用41.5.2三級(jí)模式與二級(jí)映射471、三級(jí)模式內(nèi)模式內(nèi)模式也稱存儲(chǔ)模式，它是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式。邏輯模式邏輯模式也稱模式，它位于數(shù)據(jù)庫(kù)三級(jí)結(jié)構(gòu)的中間層，與硬件和軟件無(wú)關(guān)。它是數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所