第05講 環(huán)境信息的獲取與組織管理課件

環(huán)境信息的獲取與組織管理第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理第一節(jié)環(huán)境信息的數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)第二節(jié)環(huán)境空間信息獲取第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理

第一節(jié)環(huán)境信息的數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)

一、四個基本概念數(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)第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理1、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)的種類文字、圖形、圖象、聲音數(shù)據(jù)的特點(diǎn)數(shù)據(jù)與其語義是不可分的第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理數(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）數(shù)據(jù)的解釋語義：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)系第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理2、數(shù)據(jù)庫（舉例）第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理2、數(shù)據(jù)庫(續(xù))

人們收集并抽取出一個應(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)是長期儲存在計算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)集合第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理2、數(shù)據(jù)庫(續(xù))數(shù)據(jù)庫的特征數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存可為各種用戶共享冗余度較小數(shù)據(jù)獨(dú)立性較高易擴(kuò)展第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理3、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)第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理DBMS的主要功能數(shù)據(jù)定義功能

提供數(shù)據(jù)定義語言(DDL)

定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)操縱功能:提供數(shù)據(jù)操縱語言(DML)

操縱數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作

(查詢、插入、刪除和修改)第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理DBMS的主要功能數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理

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)數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能(實(shí)用程序)

數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)批量裝載 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)視等第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理4、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。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理數(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：DBMS統(tǒng)一管理和控制第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)成圖示第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理二、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的要求數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(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（用戶）硬件軟件人員第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理1、硬件平臺及數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對硬件資源的要求(1)足夠大的內(nèi)存操作系統(tǒng)DBMS的核心模塊數(shù)據(jù)緩沖區(qū)應(yīng)用程序第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對硬件資源的要求

(2)足夠大的外存磁盤操作系統(tǒng)DBMS應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫及其備份光盤、磁帶、軟盤數(shù)據(jù)備份(3)較高的通道能力，提高數(shù)據(jù)傳送率第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理2、軟件DBMS操作系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫接口的高級語言及其編譯系統(tǒng)以DBMS為核心的應(yīng)用開發(fā)工具為特定應(yīng)用環(huán)境開發(fā)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理應(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…第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理3、人員數(shù)據(jù)庫管理員系統(tǒng)分析員數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員應(yīng)用程序員(最終用戶)第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（1）數(shù)據(jù)庫管理員(DBA)決定數(shù)據(jù)庫中的信息內(nèi)容和結(jié)構(gòu)決定數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)和存取策略定義數(shù)據(jù)的安全性要求和完整性約束條件第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理數(shù)據(jù)庫管理員(續(xù))監(jiān)控數(shù)據(jù)庫的使用和運(yùn)行周期性轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)文件日志文件系統(tǒng)故障恢復(fù)介質(zhì)故障恢復(fù)監(jiān)視審計文件第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理數(shù)據(jù)庫管理員(續(xù))數(shù)據(jù)庫的改進(jìn)和重組性能監(jiān)控和調(diào)優(yōu)數(shù)據(jù)重組數(shù)據(jù)庫重構(gòu)第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（2）系統(tǒng)分析員負(fù)責(zé)應(yīng)用系統(tǒng)的需求分析和規(guī)范說明與用戶及DBA協(xié)商，確定系統(tǒng)的硬軟件配置參與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概要設(shè)計第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（3）數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員參加用戶需求調(diào)查和系統(tǒng)分析確定數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)庫各級模式第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（4）應(yīng)用程序員設(shè)計和編寫應(yīng)用系統(tǒng)的程序模塊進(jìn)行調(diào)試和安裝第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（5）用戶偶然用戶企業(yè)或組織機(jī)構(gòu)的高中級管理人員簡單用戶銀行的職員、機(jī)票預(yù)定人員、旅館總臺服務(wù)員第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部的體系結(jié)構(gòu)（從數(shù)據(jù)庫最終用戶角度看）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)器結(jié)構(gòu)瀏覽器/應(yīng)用服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器結(jié)構(gòu)第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理1.單用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（本地數(shù)據(jù)庫）整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(應(yīng)用程序、DBMS、數(shù)據(jù))裝在一臺計算機(jī)上，為一個用戶獨(dú)占，不同機(jī)器之間不能共享數(shù)據(jù)。早期的最簡單的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理2.主從式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一個主機(jī)帶多個終端的多用戶結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，包括應(yīng)用程序、DBMS、數(shù)據(jù)，都集中存放在主機(jī)上，所有處理任務(wù)都由主機(jī)來完成各個用戶通過主機(jī)的終端并發(fā)地存取數(shù)據(jù)庫，共享數(shù)據(jù)資源第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理主從式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主機(jī)終端第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理主從式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(續(xù)）優(yōu)點(diǎn)易于管理、控制與維護(hù)。缺點(diǎn)當(dāng)終端用戶數(shù)目增加到一定程度后，主機(jī)的任務(wù)會過分繁重，成為瓶頸，使系統(tǒng)性能下降。系統(tǒng)的可靠性依賴主機(jī),當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障時，整個系統(tǒng)都不能使用。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理3.分布式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)在邏輯上是一個整體，但物理地分布在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同結(jié)點(diǎn)上。網(wǎng)絡(luò)中的每個結(jié)點(diǎn)都可以獨(dú)立處理本地數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行局部應(yīng)用同時也可以同時存取和處理多個異地數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行全局應(yīng)用第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理分布式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（續(xù)）優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)了地理上分散的公司、團(tuán)體和組織對于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的需求。缺點(diǎn)數(shù)據(jù)的分布存放給數(shù)據(jù)的處理、管理與維護(hù)帶來困難。當(dāng)用戶需要經(jīng)常訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)效率會明顯地受到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹萍s。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理4．客戶／服務(wù)器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)把DBMS功能和應(yīng)用分開網(wǎng)絡(luò)中某個（些）結(jié)點(diǎn)上的計算機(jī)專門用于執(zhí)行DBMS功能，稱為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，簡稱服務(wù)器其他結(jié)點(diǎn)上的計算機(jī)安裝DBMS的外圍應(yīng)用開發(fā)工具，用戶的應(yīng)用系統(tǒng)，稱為客戶機(jī)第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理客戶／服務(wù)器數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的種類集中的服務(wù)器結(jié)構(gòu)一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，多臺客戶機(jī)分布的服務(wù)器結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)中有多臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器分布的服務(wù)器結(jié)構(gòu)是客戶／服務(wù)器與分布式數(shù)據(jù)庫的結(jié)合第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理客戶／服務(wù)器結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)客戶端的用戶請求被傳送到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行處理后，只將結(jié)果返回給用戶，從而顯著減少了數(shù)據(jù)傳輸量數(shù)據(jù)庫更加開放客戶與服務(wù)器一般都能在多種不同的硬件和軟件平臺上運(yùn)行可以使用不同廠商的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)工具第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理客戶／服務(wù)器結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)“胖客戶”問題：系統(tǒng)安裝復(fù)雜，工作量大。應(yīng)用維護(hù)困難，難于保密，造成安全性差。相同的應(yīng)用程序要重復(fù)安裝在每一臺客戶機(jī)上，從系統(tǒng)總體來看，大大浪費(fèi)了系統(tǒng)資源。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理瀏覽器/應(yīng)用服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器結(jié)構(gòu)客戶端：瀏覽器軟件、用戶界面瀏覽器的界面統(tǒng)一，廣大用戶容易掌握大大減少了培訓(xùn)時間與費(fèi)用。服務(wù)器端分為兩部分（一是Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器，二是數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等）大大減少了系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)代價能夠支持?jǐn)?shù)萬甚至更多的用戶第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理四、數(shù)據(jù)模型在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個工具來抽象、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算機(jī)上實(shí)現(xiàn)第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理數(shù)據(jù)模型(續(xù))數(shù)據(jù)模型分成兩個不同的層次(1)概念模型也稱信息模型，它是按用戶的觀點(diǎn)來對數(shù)據(jù)和信息建模。(2)數(shù)據(jù)模型主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型等，它是按計算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)建模。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理數(shù)據(jù)模型(續(xù))第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理數(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。概念模型是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個中間層次。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理1.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。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理2.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。例如：一個學(xué)生、一個部門、一門課、學(xué)生的一次選課、老師與系的工作關(guān)系(2)屬性（Attribute）實(shí)體所具有的某一特性稱為屬性。一個實(shí)體可以由若干個屬性來刻畫。

例如：學(xué)生實(shí)體可以由學(xué)號、姓名、性別、出生年份、系、入學(xué)時間等屬性組成。(3)碼（Key）唯一標(biāo)識實(shí)體的屬性集稱為碼。例如：學(xué)號是學(xué)生實(shí)體的碼。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理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)體型例如：學(xué)生（學(xué)號、姓名、性別、出生年份、系、入學(xué)時間）。(6)實(shí)體集（EntitySet）

同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集例如：全體學(xué)生就是一個實(shí)體集。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理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)系兩個實(shí)體型間聯(lián)系可以分為三類：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05講環(huán)境信息的獲取與組織管理兩個實(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)系第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理兩個實(shí)體型間的聯(lián)系一對一聯(lián)系如果對于實(shí)體集A中的每一個實(shí)體，實(shí)體集B中至多有一個實(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。實(shí)例班級與班長之間的聯(lián)系：一個班級只有一個正班長一個班長只在一個班中任職第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理兩個實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù))一對多聯(lián)系如果對于實(shí)體集A中的每一個實(shí)體，實(shí)體集B中有n個實(shí)體（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對于實(shí)體集B中的每一個實(shí)體，實(shí)體集A中至多只有一個實(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實(shí)例班級與學(xué)生之間的聯(lián)系：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)第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理兩個實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù))多對多聯(lián)系（m:n）如果對于實(shí)體集A中的每一個實(shí)體，實(shí)體集B中有n個實(shí)體（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對于實(shí)體集B中的每一個實(shí)體，實(shí)體集A中也有m個實(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實(shí)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第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理多個實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù))多個實(shí)體型間的一對一聯(lián)系多個實(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。多個實(shí)體型間的多對多聯(lián)系第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理多個實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù))多個實(shí)體型間的一對多聯(lián)系的實(shí)例

課程、教師與參考書三個實(shí)體型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課程與教師、參考書之間的聯(lián)系是一對多的第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理同一實(shí)體集內(nèi)各實(shí)體間的聯(lián)系一對一聯(lián)系一對多聯(lián)系實(shí)例

職工實(shí)體集內(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)系多對多聯(lián)系第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理3.概念模型的表示方法概念模型的表示方法很多實(shí)體－聯(lián)系方法(E-R方法，也稱為E-R模型)用E-R圖來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理E-R圖實(shí)體型用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名。學(xué)生教師第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理E-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)號年齡性別姓名第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理E-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05講環(huán)境信息的獲取與組織管理聯(lián)系的表示方法實(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)系第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理聯(lián)系的表示方法(續(xù))實(shí)體型1聯(lián)系名mn同一實(shí)體型內(nèi)部的m:n聯(lián)系實(shí)體型1聯(lián)系名實(shí)體型21m多個實(shí)體型間的1:n聯(lián)系實(shí)體型3n第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理聯(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)系第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理聯(lián)系的表示方法示例(續(xù))職工領(lǐng)導(dǎo)1n同一實(shí)體型內(nèi)部的1:n聯(lián)系課程講授教師1m多個實(shí)體型間的1:n聯(lián)系參考書n第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理聯(lián)系屬性的表示方法課程選修學(xué)生mn成績第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理E-R圖實(shí)例：

某工廠物資管理E-R圖例：為倉庫管理設(shè)計一個ER模型。

倉庫主要管理零件的采購和供應(yīng)等事項(xiàng)。倉庫根據(jù)需要向外面供應(yīng)商訂購零件，而許多工程項(xiàng)目需要倉庫提供零件。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理E-R圖實(shí)例：

某工廠物資管理E-R圖ER圖建立過程如下：Step1首先確定實(shí)體類型。

倉庫主要管理零件的采購和供應(yīng)等事項(xiàng)。倉庫根據(jù)需要向外面供應(yīng)商訂購零件，而許多工程項(xiàng)目需要倉庫提供零件。本問題有三個實(shí)體類型：工程項(xiàng)目proJect，零件Part，供應(yīng)商Supplier

。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理E-R圖實(shí)例：

某工廠物資管理E-R圖Step2確定聯(lián)系類型。

proJect和Part之間是M:N聯(lián)系，命名為J_P

Part和Supplier之間也是M:N聯(lián)系，命名為P_S.第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理E-R圖實(shí)例：

某工廠物資管理E-R圖Step3把實(shí)體類型和聯(lián)系類型組合成ER圖。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理E-R圖實(shí)例：

某工廠物資管理E-R圖Step4確定實(shí)體類型和聯(lián)系類型的屬性。Step5確定實(shí)體類型的關(guān)鍵碼，在ER圖中屬于碼的屬性名下畫一條橫線。

第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理ER模型-總結(jié)優(yōu)點(diǎn)簡單，容易理解，真實(shí)反應(yīng)用戶需求；與計算機(jī)無關(guān)，用戶容易接受。遇到實(shí)際問題一般先設(shè)計一個ER模型，然后把ER模型轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型——邏輯數(shù)據(jù)模型。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理4數(shù)據(jù)模型的組成要素數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)的約束條件第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（1）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)特性的描述第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（2）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）第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理

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。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（3）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。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理

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。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理5常用數(shù)據(jù)模型非關(guān)系模型層次模型（HierarchicalModel）網(wǎng)狀模型(NetworkModel)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：以基本層次聯(lián)系為基本單位

基本層次聯(lián)系：兩個記錄以及它們之間的一對多（包括一對一)的聯(lián)系第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理常用數(shù)據(jù)模型(續(xù))關(guān)系模型(RelationalModel)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：表面向?qū)ο竽Ｐ?ObjectOrientedModel）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：對象第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理6層次模型層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操縱層次數(shù)據(jù)模型的完整性約束層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)層次數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn)典型的層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（1）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。有且只有一個結(jié)點(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn)，這個結(jié)點(diǎn)稱為根結(jié)點(diǎn)根以外的其它結(jié)點(diǎn)有且只有一個雙親結(jié)點(diǎn)層次模型中的幾個術(shù)語根結(jié)點(diǎn)，雙親結(jié)點(diǎn)，兄弟結(jié)點(diǎn)，葉結(jié)點(diǎn)第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理層次數(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)一個層次模型的示例第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）表示方法實(shí)體型：用記錄類型描述。每個結(jié)點(diǎn)表示一個記錄類型。屬性：用字段描述。每個記錄類型可包含若干個字段。聯(lián)系：用結(jié)點(diǎn)之間的連線表示記錄（類）型之間的

一對多的聯(lián)系實(shí)例：教員-學(xué)生數(shù)據(jù)模型第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）教師學(xué)生數(shù)據(jù)庫模型第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）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(dú)立存在第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）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)法第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（2）層次模型的數(shù)據(jù)操縱

查詢插入刪除更新第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（3）層次模型的完整性約束無相應(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)值也被同時刪除更新操作時，應(yīng)更新所有相應(yīng)記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（4）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第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（5）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第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（6）典型的層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)IMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)第一個大型商用DBMS1968年推出IBM公司研制第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理7網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操縱網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn)典型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（1）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條件的基本層次聯(lián)系的集合為網(wǎng)狀模型。1.允許一個以上的結(jié)點(diǎn)無雙親；2.一個結(jié)點(diǎn)可以有多于一個的雙親。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

Ｒ1

Ｒ2

R3L1L2

R1

R2L3L1L2

R3L4

R4

R5

第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理網(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。每個結(jié)點(diǎn)表示一個記錄類型。屬性：用字段描述。每個記錄類型可包含若干個字段。聯(lián)系：用結(jié)點(diǎn)之間的連線表示記錄（類）型之間的一對多的父子聯(lián)系。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）特點(diǎn)只能直接處理一對多的實(shí)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第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理網(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(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn)網(wǎng)狀模型允許結(jié)點(diǎn)有多個雙親結(jié)點(diǎn)網(wǎng)狀模型允許兩個結(jié)點(diǎn)之間有多種聯(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)狀模型的一個特例第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）

Ｒ1

Ｒ2

R3L1L2

R1

R2L3L1L2

R3L4

R4

R5

第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）

Ｒ1

L1L2

R2第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）學(xué)生宿舍學(xué)生教研室系教師第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）父母人子女樹種植砍伐養(yǎng)育贍養(yǎng)第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理網(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)系第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（2）網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)操縱查詢插入刪除更新第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（3）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束網(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雙親結(jié)點(diǎn)與子女結(jié)點(diǎn)之間是一對多聯(lián)系屬籍類別加入類別(自動的，手工的)移出類別(固定的，必須的，隨意的)第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（3）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束完整性約束條件允許插入尚未確定雙親結(jié)點(diǎn)值的子女結(jié)點(diǎn)值允許只刪除雙親結(jié)點(diǎn)值第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（4）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)狀鏈接向首鏈接第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（5）網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)能夠更為直接地描述現(xiàn)實(shí)世界，一個結(jié)點(diǎn)可以有多個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，用戶不容易使用第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理（6）典型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)DBTG系統(tǒng)，亦稱CODASYL系統(tǒng)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)70年代推出實(shí)際系統(tǒng)CullinetSoftwareInc.公司的IDMSUnivac公司的DMS1100Honeywell公司的IDS/2HP公司的IMAGE第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理8關(guān)系模型關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱關(guān)系數(shù)據(jù)模型的完整性約束關(guān)系數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn)典型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理關(guān)系模型最重要的一種數(shù)據(jù)模型。也是目前主要采用的數(shù)據(jù)模型1970年由美國IBM公司SanJose研究室的研究員E.F.Codd提出第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理關(guān)系模型的基本概念主要特征是用二維表格表達(dá)實(shí)體集。與前兩種模型相比，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，容易為初學(xué)者理解。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理關(guān)系模型的基本概念關(guān)系模型是由若干個關(guān)系模式組成的集合。關(guān)系模式相當(dāng)于前面提到的記錄類型，它的實(shí)例稱為關(guān)系。每個關(guān)系實(shí)際上是一張二維表格。PART模式 （P#，PNAME，COLOR，WEIGHT）PROJECT模式 （J#，JNAME，DATE）SUPPLIER模式 （S#，SNAME，SADDR）P_P模式 （J#，P#，TOTAL）P_S模式 （P#，S#，QUANTITY）第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理關(guān)系模型的基本概念關(guān)系（Relation）一個關(guān)系對應(yīng)通常說的一張表。元組（Tuple）表中的一行即為一個元組。屬性（Attribute）表中的一列即為一個屬性，給每一個屬性起一個名稱即屬性名。第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理關(guān)系模型的基本概念主碼（Key）表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個元組。域（Domain）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）第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理關(guān)系模型的基本概念模式（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)定的模式的一個實(shí)例（Instance）模式的一個具體值反映數(shù)據(jù)庫某一時刻的狀態(tài)同一個模式可以有很多實(shí)例實(shí)例隨數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的更新而變動模式的一組實(shí)例稱為“關(guān)系”第05講環(huán)境信息的獲取與組織管理關(guān)系模型的基本概念100S2P4BEIJINGFADCS2300S2P3SHANGHAIPICCS1150S1P2SADDRSNAMES#200S2P2SUPPLIER關(guān)系100S1P191-3JCJ3QUANTITYS#P#90.5JBJ2P_S關(guān)系89.1JAJ118P3J1DATEJNAMEJ#25P3J2PROJECT關(guān)系65P2J119REDSCREWP46P3J312REDNUTP315P2J217GREENBOLTP250P1J114BLUESCREWP1TOTALP#J#WEIGHTCOLORPNAMEP#P_P關(guān)系PART關(guān)系100S2P4BEIJINGFADCS2300S2P3SHANGHAIPICCS1150S1P2SADDRSNAMES#200S2P2SUPPLIER關(guān)系100