第1章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論

1、1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)處理技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷數(shù)據(jù)信息的符號表示數(shù)據(jù)處理維護(hù)操作：增加、刪除、修改等 管理操作：查找、分類、統(tǒng)計等如何準(zhǔn)確地獲取、表示數(shù)據(jù)?如何高效地存儲、處理數(shù)據(jù)?1.1.1人工管理階段人工(手工)生成、使用、維護(hù)數(shù)據(jù); 程序和數(shù)據(jù)常?；旌显谝黄稹?. 1.2文件管理階段根據(jù)應(yīng)用需要，將數(shù)據(jù)按其內(nèi)容、結(jié)構(gòu)和用途組成若干文 件，由操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理。數(shù)據(jù)文件可以為多個程序使用。 問題：數(shù)據(jù)冗余;文件結(jié)構(gòu)的任一變化，都會影響到應(yīng)用程序； 獨立定義的文件，不能完整的反映數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。1. 1.3數(shù)據(jù)庫管理階段數(shù)據(jù)庫db(database):長期存儲在計算機內(nèi)的大量的、有 結(jié)構(gòu)的、可共享的數(shù)

2、據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) dbms (database management system):對 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一管理，并負(fù)責(zé)執(zhí)行用戶、應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫的全 部操作。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化不僅描述數(shù)據(jù)，而且描述數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。共享性高冗余度低。數(shù)據(jù)獨立于 程序數(shù)據(jù)邏輯/物理結(jié)構(gòu)的變動不影響程序統(tǒng)一的數(shù)據(jù) 定義功能定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象統(tǒng)一的數(shù)據(jù) 操作功能數(shù)據(jù)插入、修改、刪除、查詢統(tǒng)一的控制 功能安全性控制、一致性控制、并發(fā)性控制、數(shù) 據(jù)庫恢復(fù)。1. 1. 4分布式數(shù)據(jù)庫管理階段通過計算機網(wǎng)絡(luò)把分布在不同地域、不同網(wǎng)絡(luò)、不同類型的 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)連接起來，統(tǒng)一管理。本章內(nèi)容框架數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由多種角色共同構(gòu)建的。需要

3、從多個視角去理 解其中的技術(shù)。面向?qū)ο笞饔酶拍钅Ｐ陀脩粲脩艉蛿?shù)據(jù)庫設(shè)計人員間的交流工具。邏輯模型dbms描述數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)特點和結(jié)構(gòu)約束。物理模型操作系統(tǒng)描述數(shù)據(jù)的存儲方式和存取方法1.2概念模型程序員的任務(wù)：將用戶眼里的信息世界轉(zhuǎn)換為er模型。1.2. 1 er模型的概念實體（entity）實體客觀存在并可相互區(qū)分的事物。如： 學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，年齡） 課程（課程號、課程名、課時、學(xué)分）實體集同類型實體的集合。有實體名。實體型對同類實體的共有特征（屬性）的結(jié)構(gòu)定義。由實體名 及其屬性名集合表示。實體值一個買體的具體描述。2、聯(lián)系(relationship)聯(lián)系指實體之間的相互關(guān)系。如： 選

4、課（學(xué)生和課程）、 訂單（顧客與商品）、講座（教師與學(xué)生）、 比賽（球隊與球隊）聯(lián)系集同一類聯(lián)系的集合。如：一個班級同學(xué)的所有選課、 一次展銷會上的全部訂單、 一次會議安排中的全部講座、 一次比賽活動中的所有比賽場次聯(lián)系 元數(shù)一個聯(lián)系中所涉及的實體型的個數(shù)。 二元聯(lián)系：涉及到兩個實體型。一元聯(lián)系：涉及到一個浜體型。 三元聯(lián)系：涉及到三個實體型。如：顧客售貨員商品聯(lián)系和實體沒有本質(zhì)區(qū)別，只是含有較多的與其他實體相關(guān)的特征。3、屬性(attribute)屬性實體或聯(lián)系所具有的一種特征、性質(zhì)。域?qū)傩灾档娜≈捣秶?。碼（關(guān)鍵字）實體間相互區(qū)別的一種唯一標(biāo)識。 （一個屬性或?qū)傩约?聯(lián)系分類兩個實體之間的

5、聯(lián)系方式-對"一 聯(lián)系對于實體集a中的每一實體，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。一對多聯(lián)系對于實體集a中的每一實體，實體集b中有n個實體 （n20）與之聯(lián)系。反之，對于實體集b中每一實體，實體集a中至多只有一個實體與之聯(lián)系。多對多 聯(lián)系對于實體集a中的每一實體，實體集b中有n個實體 （n20）與之聯(lián)系，對于實體集b中每一實體，實體集 a中有m個實體（m20）與之聯(lián)系。例:學(xué)生集a和床鋪集b學(xué)院集a和學(xué)生集b課程集a和學(xué)生集b實體集a實體集a實體集a11111mn實體集b實體集b實體集b一對一一對多多對多1.2.2 er 模型1.基本構(gòu)件圖形符號實體矩形（其

6、中含實體名）聯(lián)系菱形（其中含聯(lián)系名）屬性橢圓（其中含屬性名）連接線實體、聯(lián)系與屬性之間的所屬關(guān)系； 實體與聯(lián)系之間的相連關(guān)系；2.圖例學(xué)生選課er圖學(xué)生選課成績課程講授成績教師號教師教師姓字職稱購物過程er圖川屈柜臺提貨單庫房從屬 貨物提貨員1.3邏輯模型邏輯模型：描述數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)特點和結(jié)構(gòu)約束。程序員的任務(wù)：將er模型轉(zhuǎn)換為dbms支持的邏輯模型。 dbms支持的邏輯模型有：層次、網(wǎng)狀、關(guān)系、對象。1.3.1層次模型（樹）除根結(jié)點外，每個結(jié)點只能有一個雙親結(jié)點，可以有 n（n>=0）個孩子結(jié)點。父子關(guān)系：表示一個1對多的聯(lián)系。1.3.2網(wǎng)狀模型（圖）擴展了層次模型，允許一個結(jié)點有多個雙親

7、。1.3.3關(guān)系模型關(guān)系數(shù)據(jù)模型有著堅實的理論支持，它是建立在集合論、數(shù) 理邏輯、關(guān)系理論等數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)之上的。并且關(guān)系數(shù)據(jù)模型結(jié) 構(gòu)簡單，符合人們的邏輯思維方式，很容易被人們所接受和使 用，很容易在計算機上實現(xiàn)，很容易從概念數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換過來。k關(guān)系模型的定義關(guān)系模型二維表格結(jié)構(gòu)。 每個二維表稱做一個關(guān)系。關(guān)系的型二維表的表頭。關(guān)系的值表體（內(nèi)容）元組關(guān)系中的每一行數(shù)據(jù)（記錄）屬性關(guān)系中的每一列數(shù)據(jù)關(guān)系中不允許出現(xiàn)重復(fù)元組，屬性名必須各不相同。 元組、屬性的順序無所謂。2. 關(guān)系模型的應(yīng)用舉例表示實體的示例：學(xué)生表、課程表。 表示聯(lián)系的示例：選課表。3. 關(guān)系定義所有數(shù)據(jù)以關(guān)系的形式定義和保存

8、；所有關(guān)系的定義(關(guān)系 的型)也以關(guān)系的形式定義和保存。保存關(guān)系定義的關(guān)系：稱為該數(shù)據(jù)庫的元關(guān)系.元數(shù)據(jù)、系 統(tǒng)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)字典等。由dbms自動維護(hù)。4. 關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單一：符合人的習(xí)慣，也便于實現(xiàn)。采用集合運算：一次一個集合。數(shù)據(jù)完全獨立：操作要求與數(shù)據(jù)無關(guān)。數(shù)學(xué)理論支持：集合論、數(shù)理邏輯。1.3.4對象數(shù)據(jù)模型對象型：類對象值：一個具體事物(實體)對象具有封裝性、繼承性和多態(tài)性，能極大的提高軟件的復(fù) 用性，提高系統(tǒng)的擴展性。1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介1.4. 1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)dbs (database system):安裝了數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù) 庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的計

9、算機系統(tǒng)。dbs的組成：數(shù)據(jù)庫、dbms、應(yīng)用開發(fā)工具、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系 統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶構(gòu)成。1.4.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用戶數(shù)據(jù)庫管理 員(dba)負(fù)責(zé)整個dbs的建立、運行、維護(hù)、監(jiān)控、用戶管 理等工作。數(shù)據(jù)庫設(shè)計 員才艮據(jù)某一方面的應(yīng)用需求，在dba的支持參與下， 建立概念模型和邏輯模型。應(yīng)用程序員根據(jù)已有的dbs,利用開發(fā)工具（如vb），開發(fā)直接 滿足用戶需求的應(yīng)用系統(tǒng)。終端用戶應(yīng)用系統(tǒng)的使用者。1.4.3數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)dbs通米用三級模式結(jié)構(gòu)：外模式、模式、內(nèi)模式。模 式也稱概念模式.邏輯模式、全局模式。是對整個數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。包括所有買體、聯(lián)系的定義，以及對安全性、一致性的

10、 要求。內(nèi) 模 式也稱存儲模式、物理模式。是對整個數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)和特征的描述。 在關(guān)系模型中，由dbms自行確定外 模 式也稱子模式.應(yīng)用模式、局部模式。是數(shù)據(jù)庫在某個方面應(yīng)用所涉及的邏輯結(jié)構(gòu)的描述。 是終端用戶和應(yīng)用程序員所見到的數(shù)據(jù)庫，它是整個數(shù) 據(jù)庫模式的一個子集。1.4.4使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存取數(shù)據(jù)過程1、用戶向dbms發(fā)出讀寫的請求；2、dbms核查用戶的存取權(quán)限；3、dbms查看外模式到模式的映象，確定在模式中的數(shù)據(jù)定4、dbms查看模式到內(nèi)模式的映象，確定在內(nèi)模式中的數(shù)據(jù) 定義；5、dbms向操作系統(tǒng)發(fā)送寫數(shù)據(jù)的命令；6、操作系統(tǒng)完成命令后，dbms取出數(shù)據(jù)，并進(jìn)行內(nèi)模式到 模式、

11、模式到外模式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；7、dbms把數(shù)據(jù)交給用戶。習(xí)題答案：1. 6. 1選擇題1. 若實體a和b是多對多的聯(lián)系，實體b和c是1對1的聯(lián) 系,則實體a和c是（多）對（多）的聯(lián)系。2. 若實體a和b是1對多的聯(lián)系，實體b和c是1對多的聯(lián) 系，則實體a和c是（1 ）對（多）的聯(lián)系。abc3. 若實體a和b是1對多的聯(lián)系，實體b和c是多對1的聯(lián) 系，則實體a和c是（多）對（多）的聯(lián)系。abc4若實體a和b是多對1的聯(lián)系，實體b和c是1對1的聯(lián) 系，則實體a和c是（多）對（1）的聯(lián)系。abc1.6.2填空題1.獨立、聯(lián)系2.做什么、怎么做3.記錄、數(shù)據(jù)項（屬性、字段）4.文件、數(shù)據(jù)庫5 -6.主屬性、非主屬性7.取值范圍、28. 1對1、1對多（多對1 ）、多對多9多、多10.記錄型、1對多11.過程、集合12.樹、二維表格13.元組、屬性14. 1、n15.關(guān)系定義、dbms16.封裝、繼承、多態(tài)17.模式、內(nèi)模式、外模式18.邏輯、物理19.系統(tǒng)、用戶1.6.3問答題1.數(shù)據(jù)處理技術(shù)經(jīng)歷了人工管理、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、以及分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等四個發(fā)展階段。2. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)相對獨 立、數(shù)據(jù)粒度小、數(shù)據(jù)操作界面獨立、由dbms統(tǒng)一管理等優(yōu) 點。3. dems具有系統(tǒng)