數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理第一章

1、1 王珊、陳紅，王珊、陳紅，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理教程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理教程，清華大學(xué)出版社，清華大學(xué)出版社，1998 薩師煊薩師煊 、王珊，、王珊，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論（第三版）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論（第三版） ，高等，高等教育出版社，教育出版社，2000 C.J. Date（孟小峰等譯），（孟小峰等譯），數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)導(dǎo)論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)導(dǎo)論 ，機(jī)械，機(jī)械工業(yè)出版社，工業(yè)出版社，2000 第一章 緒論 1.1 引言 1.2 數(shù)據(jù)模型 1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第二章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫 2.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫概述 2.2 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2.3 關(guān)系的完整性 2.4 關(guān)系代數(shù) 2.5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 第三章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL 3.

2、1 SQL的數(shù)據(jù)定義 3.2 SQL的查詢語句 3.3 SQL的更新語句 3.4 SQL的視圖第四章第四章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論 4.1 數(shù)據(jù)依賴 4.2 范式（1NF，2NF，3NF，BCNF） 4.3 關(guān)系模式的規(guī)范化第五章第五章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計 5.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的步驟 5.2 需求分析 5.3 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計 5.4 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 5.5 數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計3 1.1 引言引言 1.2 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4v數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)管理的最新技術(shù)，是計算機(jī)科學(xué)的重數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)管理的最新技術(shù)，是計算機(jī)科學(xué)的重要分支要分支v數(shù)據(jù)庫技術(shù)在信息化社會中的

3、重要作用數(shù)據(jù)庫技術(shù)在信息化社會中的重要作用 q信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)技術(shù)q日益廣泛的應(yīng)用 例如：管理信息系統(tǒng)(MIS)、聯(lián)機(jī)事務(wù)處理(OLTP)、聯(lián)機(jī)分析處理(OLAP)、計算機(jī)輔助設(shè)計與制造(CADCAM)、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)、辦公信息系統(tǒng)(OIS)、地理信息系統(tǒng)(GIS).and Internet !51.1.1 數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)q 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(Data): 描述事物的符號記錄。描述事物的符號記錄。數(shù)據(jù)與其語義是不可分的。q 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫(DataBase，DB) 長期儲存在計算機(jī)內(nèi)的、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合長期儲

4、存在計算機(jī)內(nèi)的、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存，具有較小的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和易擴(kuò)展性，并可為各種用戶共享。6 位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。主要功能位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。主要功能包括以下幾個方面：包括以下幾個方面：1.1.數(shù)據(jù)定義功能：數(shù)據(jù)定義功能：數(shù)據(jù)定義語言(Data Definition Language,DDL)2.數(shù)據(jù)操縱功能數(shù)據(jù)操縱功能: : 數(shù)據(jù)操縱語言(Data Manipulation Language,DML)3.數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理: : 統(tǒng)一管理、統(tǒng)控制，以保證數(shù)據(jù)的安全性、

5、完整性、多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用及發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù)。4.數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能：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)的輸入、轉(zhuǎn)換功能，重組織、性能監(jiān)視、分析功能等7指在計算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)，指在計算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)，一般由數(shù)據(jù)庫、一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)( (及其開發(fā)工具及其開發(fā)工具) )、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶構(gòu)成。員和用戶構(gòu)成。數(shù)據(jù)庫管理員(DataBase Administrator,DBA) 應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)DB用戶用戶應(yīng)用開發(fā)工具應(yīng)用開發(fā)工具DBMSOS用戶用戶用戶用戶DBA圖圖1 1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS

6、)圖圖2 數(shù)據(jù)庫在計算機(jī)系統(tǒng)中的地位數(shù)據(jù)庫在計算機(jī)系統(tǒng)中的地位91.1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展v數(shù)據(jù)庫技術(shù)是應(yīng)數(shù)據(jù)管理任務(wù)的需要而產(chǎn)生的。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是應(yīng)數(shù)據(jù)管理任務(wù)的需要而產(chǎn)生的。數(shù)據(jù)的處理數(shù)據(jù)的處理是指對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲、加工和傳播的一系列活動的總和。數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理則是指對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護(hù)，它是數(shù)據(jù)處理的中心問題。v數(shù)據(jù)管理技術(shù)經(jīng)歷了數(shù)據(jù)管理技術(shù)經(jīng)歷了人工管理人工管理、文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)統(tǒng)三個階段。三個階段。10q 人工管理階段人工管理階段(20世紀(jì)50年代中期以前）特點(diǎn)：特點(diǎn)： (1)數(shù)據(jù)不保存數(shù)據(jù)不保存 (

7、2)應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)需要由應(yīng)用程序自己管理，沒有相應(yīng)的軟件系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的管理工作。應(yīng)用程序中不僅要規(guī)定數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，而且要設(shè)計物理結(jié)構(gòu)，包括存儲結(jié)構(gòu)、存取方法、輸入方式等。因此程序員負(fù)相很重。 (3)數(shù)據(jù)不共享數(shù)據(jù)不共享 數(shù)據(jù)是面向應(yīng)用的，一組數(shù)據(jù)只能對應(yīng)一個程序。 (4)數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性 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)用程序做相應(yīng)的修改。11應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)集1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)集2應(yīng)用程序n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12q 文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階段(50年代后期60年代中期）特點(diǎn)：特點(diǎn)： (1)數(shù)據(jù)可長期保存數(shù)

8、據(jù)可長期保存 (2)由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù) 相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)文件; “按文件名訪問，按記錄進(jìn)行存取”的管理技術(shù);記錄內(nèi)的結(jié)構(gòu)性而整體無結(jié)構(gòu)；存取方法轉(zhuǎn)換使應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間有了一定的獨(dú)立性；數(shù)據(jù)在存儲上的改變不一定反映在程序上。 (3)數(shù)據(jù)共享性差數(shù)據(jù)共享性差,冗余度大冗余度大 文件仍然是面向應(yīng)用的;數(shù)據(jù)的冗余度大;數(shù)據(jù)的修改和維護(hù)困難 (4)數(shù)據(jù)獨(dú)立性差數(shù)據(jù)獨(dú)立性差 不容易擴(kuò)充；數(shù)據(jù)與程序之間仍缺乏獨(dú)立性；是一個無彈性的無結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集合。13應(yīng)用程序1文件1應(yīng)用程序2文件2應(yīng)用程序n文件n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)系存取方法14q數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段

9、(60年代 ）特點(diǎn)：特點(diǎn)： (1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化是數(shù)據(jù)庫與文件系統(tǒng)的根本區(qū)別。n 文件系統(tǒng)中，盡管其記錄內(nèi)部已有了某些結(jié)構(gòu)，但記錄之間沒有聯(lián)系。數(shù)據(jù)的最小存取單位是記錄。n 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化，描述數(shù)據(jù)時不僅要描述數(shù)據(jù)本身，還要描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)不再針對其一應(yīng)用，是面向全組織，具有整體的結(jié)構(gòu)化。數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項。學(xué)生記錄格式示例學(xué)生記錄格式示例主記錄詳細(xì)記錄格式示例主記錄詳細(xì)記錄格式示例 (a)主記錄詳細(xì)記錄格式示例主記錄詳細(xì)記錄格式示例(b)面向組織面向組織(多個應(yīng)用）的學(xué)生數(shù)據(jù)組織多個應(yīng)用）的學(xué)生數(shù)據(jù)組織17(2)數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴(kuò)

10、充數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴(kuò)充 面向整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)可以被多個用戶、多個應(yīng)用共享使用。共享導(dǎo)致數(shù)據(jù)冗余度低，同時可避免數(shù)據(jù)之間的不相容性與不一致性。容易增加新的應(yīng)用，這就使得數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)彈性大，易于擴(kuò)充。(3)數(shù)據(jù)獨(dú)立性高數(shù)據(jù)獨(dú)立性高n 物理獨(dú)立性是指用戶的應(yīng)用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是相互獨(dú)立的。也就是說，數(shù)據(jù)在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中怎樣存儲是由DBMS管理的、用戶程序不需要了解，應(yīng)用程序要處理的只是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，這樣當(dāng)數(shù)據(jù)的物理存儲改變了，應(yīng)用程序不用改變。n邏輯獨(dú)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(dú)立的，也就是說，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程序也可以不變。

11、數(shù)據(jù)獨(dú)立性是由數(shù)據(jù)獨(dú)立性是由DBMSDBMS的的二級映象功能二級映象功能來保證的。來保證的。18(4)數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制統(tǒng)一管理和控制n 數(shù)據(jù)庫的共享是并發(fā)的(Concurrency) 。n DBMS還必須提供的數(shù)據(jù)控制功能： (1)數(shù)據(jù)的安全性（Security) (2)數(shù)據(jù)的完整性(Integrity) 正確性、有效性和相容性 (3)并發(fā)(Concurrency)控制 (4)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)(Recovery)19應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2圖圖1-5 數(shù)據(jù)庫管理階段程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理階段程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系 DBMS 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫20數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的出現(xiàn)使信息系統(tǒng)從以加工數(shù)據(jù)的

12、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的出現(xiàn)使信息系統(tǒng)從以加工數(shù)據(jù)的程序程序為中心為中心轉(zhuǎn)向圍繞共享的轉(zhuǎn)向圍繞共享的數(shù)據(jù)庫為中心數(shù)據(jù)庫為中心的新階段。的新階段。211.1.3 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域1.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件的研制數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件的研制2.數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計3.數(shù)據(jù)庫理論數(shù)據(jù)庫理論數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建（20世紀(jì)世紀(jì)60年代和更早）年代和更早）原始文件處理原始文件處理 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) （70年代）年代）層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)建模工具：數(shù)據(jù)建模工具：E-RE-R模型等模型等索引和數(shù)據(jù)組織技術(shù)：索引和數(shù)據(jù)組織技

13、術(shù)：B+B+樹，樹，HashHash等等查詢語言查詢語言:SQL:SQL等等用戶界面：表單、報告等用戶界面：表單、報告等查詢處理和查詢優(yōu)化查詢處理和查詢優(yōu)化事務(wù)管理：恢復(fù)和并發(fā)控制等事務(wù)管理：恢復(fù)和并發(fā)控制等聯(lián)機(jī)事務(wù)處理聯(lián)機(jī)事務(wù)處理（OLTP)OLTP) 數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘（ 8080年代后期現(xiàn)在）年代后期現(xiàn)在）數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)倉庫和OLAPOLAP技術(shù)技術(shù)數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn) 高級數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)高級數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) （80年代中期現(xiàn)在）年代中期現(xiàn)在）高級數(shù)據(jù)模型：高級數(shù)據(jù)模型： 擴(kuò)充關(guān)系、面向?qū)ο蟆?對象關(guān)系、演繹面向應(yīng)用：面向應(yīng)用： 空間的、時間的、多媒體的、 主動的

14、、科學(xué)的、知識庫基于基于Web的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（9090年代現(xiàn)在）年代現(xiàn)在）基于基于XMLXML的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) WebWeb挖掘挖掘新一代綜合信息系統(tǒng)新一代綜合信息系統(tǒng)（ 2000）24新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其相互關(guān)系新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其相互關(guān)系25 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展是沿著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展是沿著數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型的主線展開的。的主線展開的。數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的抽象。數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的抽象。 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)實世界的模擬。 數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足三方面要求：一是能比較真實地模擬現(xiàn)實世數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足三方

15、面要求：一是能比較真實地模擬現(xiàn)實世界；二是容易為人所理解；三是便于在計算機(jī)上實現(xiàn)。界；二是容易為人所理解；三是便于在計算機(jī)上實現(xiàn)。26根據(jù)應(yīng)用的不同目的，數(shù)據(jù)模型劃分為兩類：根據(jù)應(yīng)用的不同目的，數(shù)據(jù)模型劃分為兩類：v 概念模型（信息模型）概念模型（信息模型） 按用戶的觀點(diǎn)來對數(shù)據(jù)和信息建模；主要用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計。v數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 按計算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)建模；主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型等，主要用于DBMS的實現(xiàn)。 現(xiàn)實世界 信息世界信息世界 概念模型概念模型機(jī)器世界機(jī)器世界 DBMS支持的數(shù)據(jù)模型支持的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換認(rèn)識認(rèn)識 抽象抽象281.2.1 數(shù)據(jù)模型的三個要素數(shù)據(jù)模型的三個

16、要素 1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 是所研究的對象類型的集合。是所研究的對象類型的集合。 與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對象（例如網(wǎng)狀模型中的數(shù)據(jù)項、記錄，關(guān)系模型中的域、屬性、關(guān)系等）。 與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對象（例如網(wǎng)狀模型中的系型）。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對系統(tǒng)靜態(tài)特性靜態(tài)特性的描述。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是刻畫一個數(shù)據(jù)的描述。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是刻畫一個數(shù)據(jù)模型性質(zhì)最重要的方面。模型性質(zhì)最重要的方面。 29 2. 數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作 是指對數(shù)據(jù)庫中各種對象是指對數(shù)據(jù)庫中各種對象( (型型) )的實例的實例( (值值) )允許允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則執(zhí)行的操作的集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則。

17、數(shù)據(jù)庫主要有檢索和更新(包括插入、刪除、修改)兩大類操作。 數(shù)據(jù)操作是對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述 3.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。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)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。301.2.2 概念模型概念模型v 概念模型是概念模型是現(xiàn)實世界現(xiàn)實世界到到機(jī)器世界機(jī)器世界的一個的一個中間層次中間層次v 概念模型用于信息世界的建模概念模型用于信息世界的建模q應(yīng)該具有較強(qiáng)的語義表達(dá)能力應(yīng)該具有較強(qiáng)的語義表達(dá)能力q應(yīng)該簡單、清晰、易于用戶理解。應(yīng)該簡單、清晰、易于

18、用戶理解。 1. 信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念 (1)實體實體(Entity) 客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體。客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體。 (2)屬性屬性(Attribute) 實體所具有的某一特性稱為屬性。一個實體可以由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。例如：若干個屬性來刻畫。例如： (94002268(94002268，張山，男，張山，男，19761976，計算機(jī)系，計算機(jī)系，1994)1994) (3)碼碼(Key) 唯一標(biāo)識實體的屬性集稱為碼。唯一標(biāo)識實體的屬性集稱為碼。 (4)域域(Domain) 屬性的取值范圍稱為該屬性的域。屬

19、性的取值范圍稱為該屬性的域。 例如，學(xué)號的域為例如，學(xué)號的域為8 8位整數(shù)，姓名的域為字符串集合，年齡的域為位整數(shù)，姓名的域為字符串集合，年齡的域為小于小于3838的整數(shù)，性別的域為的整數(shù)，性別的域為( (男，女男，女) )。 (5)實體型實體型(EntityType) 用實體名及其屬性集合來抽象和刻畫同類實體，稱用實體名及其屬性集合來抽象和刻畫同類實體，稱為實體型。為實體型。 學(xué)生學(xué)生( (學(xué)號，姓名，出生年份，系，入學(xué)時間學(xué)號，姓名，出生年份，系，入學(xué)時間) ) (6)實體集實體集(Entity Set) 同型實體的集合稱為實體集。同型實體的集合稱為實體集。(7)聯(lián)系聯(lián)系(Relation

20、ship) 在現(xiàn)實世界中，事物內(nèi)部以及事物之間是有聯(lián)系的，在現(xiàn)實世界中，事物內(nèi)部以及事物之間是有聯(lián)系的，這些聯(lián)系在信息世界中反映為這些聯(lián)系在信息世界中反映為實體實體(型型)內(nèi)部的聯(lián)系內(nèi)部的聯(lián)系和和實實體體(型型)之間的聯(lián)系之間的聯(lián)系。實體內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實體。實體內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實體的各屬性之間的聯(lián)系。實體之間的聯(lián)系通常是指不同實的各屬性之間的聯(lián)系。實體之間的聯(lián)系通常是指不同實體集之間的聯(lián)系。體集之間的聯(lián)系。 兩個實體型之間的聯(lián)系可以分為三類：兩個實體型之間的聯(lián)系可以分為三類： 一對一聯(lián)系一對一聯(lián)系(1:1) ，如，如“班級班長班級班長” 一對多聯(lián)系一對多聯(lián)系(1:n)，如，如“班

21、級學(xué)生班級學(xué)生” 多對多聯(lián)系多對多聯(lián)系(m:n)，如，如“課程學(xué)生課程學(xué)生”實體型A實體型B實體型B實體型A實體型A實體型B聯(lián)系名聯(lián)系名聯(lián)系名兩個實體型之間的三類聯(lián)系兩個實體型之間的三類聯(lián)系11mnn11:1聯(lián)系 1:n聯(lián)系 m:n聯(lián)系35 多個實體型之間的聯(lián)系也可以分為三類：多個實體型之間的聯(lián)系也可以分為三類： 一對一聯(lián)系一對一聯(lián)系(1:1) 一對多聯(lián)系一對多聯(lián)系(1:n)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，則說Ei與E1，E2，Ei-1,Ei+1,En之間的聯(lián)系是一對多的。 多對多聯(lián)系多對多聯(lián)系(m

22、:n) 例如：例如：“供應(yīng)商、項目和零件供應(yīng)商、項目和零件”36v 同一個實體集內(nèi)的各實體之間也可以存在一對一、一同一個實體集內(nèi)的各實體之間也可以存在一對一、一對多、多對多的聯(lián)系。對多、多對多的聯(lián)系。職工職工領(lǐng)導(dǎo)領(lǐng)導(dǎo)1n37 2.概念模型的表示方法概念模型的表示方法 實體聯(lián)系方法(Entity-Relationship approach) 由P.P.SChen于于1976年提出年提出 實體型 矩形 屬性 橢圓形 聯(lián)系 菱形 工廠物資管理工廠物資管理E-RE-R圖圖391.2.2 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中最常用的數(shù)據(jù)模型有四種數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中最常用的數(shù)據(jù)模型有四種q 層次模型層次模型(Hier

23、archical Model),如如 IBM的的IMS系統(tǒng)系統(tǒng)q網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型(Network Model),如如DBTG系統(tǒng)系統(tǒng)q 關(guān)系模型關(guān)系模型(Relational Model)，如，如Oracle，Sybaseq 面向?qū)ο竽Ｐ兔嫦驅(qū)ο竽Ｐ?Object Oriented Model)40v數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的兩種考察角度數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的兩種考察角度 從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)角度看，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常采用三級模式結(jié)構(gòu)，這是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)內(nèi)部的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。從數(shù)據(jù)庫最終用戶角度看，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為集中式結(jié)構(gòu)(又可有單用戶結(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)和并行結(jié)構(gòu)。這是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部的體系

24、結(jié)構(gòu)。411.3.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念v “型型” (Type)和和“值值” (Value) 型型是指一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說明，是指一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說明，值值是型的一個具是型的一個具體賦值。體賦值。 例：記錄型 (學(xué)號，姓名，性別，系別，年齡，籍貫) 記錄值 (90020l ，李明，男，計算機(jī)，22，江蘇) 42v模式(schema)：是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，它僅僅涉及到型的描述，不涉及到具體的值。v模式的一個具體值稱為模式的一個實例(instance)。 同一個模式可以有很多實例；模式是相對穩(wěn)定的，而實例是相對變動的；模式反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及

25、其聯(lián)系，而實例反映的是數(shù)據(jù)庫某一時刻的狀態(tài)。v不同的DBMS在體系結(jié)構(gòu)上通常都具有相同的特征，即采用三級模式結(jié)構(gòu)三級模式結(jié)構(gòu)并提供兩級映象功能。431.3.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)1) 模式（模式（Schema) 也稱也稱邏輯模式邏輯模式，是數(shù)據(jù)庫中，是數(shù)據(jù)庫中全體全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用戶的征的描述，是所有用戶的公共公共數(shù)據(jù)視圖數(shù)據(jù)視圖。它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層模式實際上是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)在邏輯級上的視圖。一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式。數(shù)據(jù)庫模式以某一種數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，統(tǒng)一綜合地考慮了所有用戶的需求，并將這些需求有機(jī)地結(jié)合成一個邏輯整體

26、。模式定義包括數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)定義、數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系定義以及安全性、完整性要求的定義。 DBMS提供模式定義語言模式定義語言(模式模式DDL)來嚴(yán)格地定義模式。442) 外模式（外模式（External Schema) 也稱也稱子模式子模式(Subshema)或或用戶模式用戶模式，它是數(shù)據(jù)庫用戶，它是數(shù)據(jù)庫用戶( (包括應(yīng)用程序員和最終用戶包括應(yīng)用程序員和最終用戶) )能夠看見和使用的能夠看見和使用的局部局部數(shù)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述， 是數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。外模式通常是模式的

27、子集。一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外模式。 外模式是保證數(shù)據(jù)庫安全性的一個有力措施。 DBMS提供子模式定義語言(子模式DDL)來嚴(yán)格地定義子模式。453) 內(nèi)模式（內(nèi)模式（Internal Schema) 也稱也稱存儲模式存儲模式(Storage schema)，一個數(shù)據(jù)庫只，一個數(shù)據(jù)庫只有一個內(nèi)模式。它是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述，有一個內(nèi)模式。它是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式。是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式。 例如，記錄的存儲方式是順序存儲、按照B樹結(jié)構(gòu)存儲還是按hash方法存儲；索引按照什么方式組織；數(shù)據(jù)是否壓縮存儲，是否加密；數(shù)據(jù)的存儲記錄結(jié)構(gòu)有何規(guī)定等。 DB

28、MS提供提供內(nèi)模式描述語言內(nèi)模式描述語言(內(nèi)模式內(nèi)模式DDL，或者存儲，或者存儲模式模式DDL)來嚴(yán)格地定義內(nèi)模式。來嚴(yán)格地定義內(nèi)模式。應(yīng)用A應(yīng)用B應(yīng)用C應(yīng)用C外模式2外模式1外模式3模式內(nèi)模式DB123外模式外模式/ /模式映象模式映象模式模式/ /內(nèi)模式映象內(nèi)模式映象圖圖1-24 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)471.3.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的二級映象功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的二級映象功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性三級模式之間的二級映象：三級模式之間的二級映象：1. 外模式外模式/模式映象模式映象 對于對于每一個每一個外模式，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都有一個外模式外模式，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都有一個外模式/ /模式映模式映象，它定義了該外模式與模式之間的對應(yīng)關(guān)系象，它定義了該外模式與模式之間的對應(yīng)關(guān)系( (這些映象定這些