數(shù)據(jù)庫(kù)第一章緒論.

1、1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論An Introduction to Database Systems貴州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息學(xué)院貴州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息學(xué)院 馬馬 丹丹2學(xué)習(xí)本課程的目的n通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，使大家系統(tǒng)地掌握數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本原理和基本技術(shù)。n要求在掌握數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基本概念的基礎(chǔ)上，能熟練使用SQL語(yǔ)言在某一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作；掌握數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法和步驟，具有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)模式以及開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的基本能力。 3考評(píng)成績(jī)考評(píng)成績(jī)n期末成績(jī)=平時(shí)成績(jī)30% +期末考試成績(jī) 70% ：n平時(shí)成績(jī)占30%；（包括上課點(diǎn)名，作業(yè)完成情況，課堂提問(wèn)）n期末考試成績(jī)占70%。4數(shù)據(jù)庫(kù)課程

2、設(shè)計(jì)安排59周:n學(xué)習(xí)SQL SERVER數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的一些基本操作。n熟悉一門(mén)數(shù)據(jù)庫(kù)前臺(tái)開(kāi)發(fā)工具，例如：c+ builder, powerbuilder, delphi,VC+,ASP,C#等。n學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟。第10-12周：利用sql server 結(jié)合前臺(tái)開(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。課程設(shè)計(jì)要求：分組完成，2人一組。需要演示系統(tǒng)，答辯，并給出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。5數(shù)據(jù)庫(kù)課程設(shè)計(jì)的考評(píng)成績(jī)考評(píng)成績(jī)n期末成績(jī)=系統(tǒng)演示40% +答辯40% +實(shí)驗(yàn)報(bào)告 20%6兩個(gè)問(wèn)題n數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)=操作系統(tǒng)？n你使用過(guò)或接觸過(guò)哪些數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)？請(qǐng)舉例說(shuō)明。8主要內(nèi)容：n數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基本概念n數(shù)據(jù)管理的發(fā)展過(guò)程

3、n數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)n常用的數(shù)據(jù)模型n數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)n數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成第一章第一章 緒論緒論9基本概念1、數(shù)據(jù)（Data） 數(shù)據(jù)實(shí)際上就是描述事物的符號(hào)記錄。數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式可用可用多種多種不同的數(shù)據(jù)形式表示同一信息，而信息不同的數(shù)據(jù)形式表示同一信息，而信息不隨數(shù)據(jù)形式的不同而改變。不隨數(shù)據(jù)形式的不同而改變。數(shù)據(jù)的概念在數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中已大大地拓寬了，數(shù)據(jù)的概念在數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中已大大地拓寬了，其表現(xiàn)形式不僅包括其表現(xiàn)形式不僅包括數(shù)字?jǐn)?shù)字和和文字文字，還包括，還包括圖形圖形、圖象圖象、聲音聲音等。這些數(shù)據(jù)可以經(jīng)過(guò)數(shù)字化后存入等。這些數(shù)據(jù)可以經(jīng)過(guò)數(shù)字化后存入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)。102、數(shù)據(jù)庫(kù)（

4、Database，簡(jiǎn)稱DB） 數(shù)據(jù)庫(kù)是長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)有組織的大量可共享的數(shù)據(jù)集合。 它可以供用戶共享，具有盡可能小的冗余度和較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)最優(yōu)，數(shù)據(jù)最容易操作，并且具有完善的自我保護(hù)能力和數(shù)據(jù)恢復(fù)能力。114、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（Database Management System，簡(jiǎn)稱DBMS）數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。其主要功能：1、數(shù)據(jù)定義功能2、數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)和管理2、數(shù)據(jù)操縱功能3、數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)管理和運(yùn)行管理4、數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)功能125、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（Database System，簡(jiǎn)稱DBS）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫(kù)后

5、的系統(tǒng)構(gòu)成，一般由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（及其開(kāi)發(fā)工具）、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員和用戶構(gòu)成。13數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位如下圖：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位如下圖：由上圖看出：由上圖看出： DBMS在操作系統(tǒng)（在操作系統(tǒng)（OS）的支持下工作，的支持下工作， 應(yīng)用程序在應(yīng)用程序在DBMS支持下才能使用數(shù)據(jù)庫(kù)。支持下才能使用數(shù)據(jù)庫(kù)。14由右圖看出：由右圖看出： DBMS在操作在操作系統(tǒng)（系統(tǒng)（OS）的的支持下工作。支持下工作。 應(yīng)用系統(tǒng)在應(yīng)用系統(tǒng)在DBMS支持下支持下才能使用數(shù)據(jù)才能使用數(shù)據(jù)庫(kù)。庫(kù)。151.1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展n隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件的發(fā)展。數(shù)據(jù)管理經(jīng)歷了人工管

6、理，文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)三個(gè)發(fā)展階段：n人工管理階段n文件系統(tǒng)階段n數(shù)據(jù)庫(kù)階段16一一 人工管理階段人工管理階段n時(shí)間： 50年代中期以前n背景：計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算n硬件：磁帶、卡片、紙帶，沒(méi)有磁盤(pán)n軟件：沒(méi)有操作系統(tǒng)，沒(méi)有管理數(shù)據(jù)的軟件。只有匯編語(yǔ)言。17人工管理階段的特點(diǎn)如下：人工管理階段的特點(diǎn)如下：1. 數(shù)據(jù)不保存數(shù)據(jù)不保存因?yàn)楫?dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算，對(duì)于數(shù)據(jù)保存的需求因?yàn)楫?dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算，對(duì)于數(shù)據(jù)保存的需求尚不迫切。尚不迫切。2. 系統(tǒng)沒(méi)有專用的軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理系統(tǒng)沒(méi)有專用的軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理每個(gè)應(yīng)用程序都要包括數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取方法、輸入每個(gè)應(yīng)用程序都要包括數(shù)據(jù)

7、的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取方法、輸入方式等，程序員編寫(xiě)應(yīng)用程序時(shí)，還要安排數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)，方式等，程序員編寫(xiě)應(yīng)用程序時(shí)，還要安排數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)，因此程序員負(fù)擔(dān)很重。因此程序員負(fù)擔(dān)很重。工號(hào)：工號(hào)：123123；職工姓名：張三；職工姓名：張三；職工電話：職工電話： 62345000 62345000工號(hào)：工號(hào)：124124；職工姓名：李四；職工姓名：李四；職工電話：職工電話：6754321067543210工號(hào)：工號(hào)：125125；職工姓名：張三；職工姓名：張三；職工電話：職工電話：6546789065467890職工檔案數(shù)據(jù)應(yīng)用程序13. 數(shù)據(jù)不共享數(shù)據(jù)不共享數(shù)據(jù)是面向程序的，一組數(shù)據(jù)只能對(duì)應(yīng)一個(gè)程序。

8、數(shù)據(jù)是面向程序的，一組數(shù)據(jù)只能對(duì)應(yīng)一個(gè)程序。多個(gè)應(yīng)用程序涉及某些相同的數(shù)據(jù)時(shí)，也必須各自定義，因此程序之間多個(gè)應(yīng)用程序涉及某些相同的數(shù)據(jù)時(shí)，也必須各自定義，因此程序之間有大量的冗余數(shù)據(jù)。有大量的冗余數(shù)據(jù)。應(yīng)用程序2工號(hào)：工號(hào)：123123；職工姓名：張三；職工姓名：張三；職工電話：職工電話： 62345000 62345000工號(hào)：工號(hào)：124124；職工姓名：李四；職工姓名：李四；職工電話：職工電話：6754321067543210工號(hào)：工號(hào)：125125；職工姓名：張三；職工姓名：張三；職工電話：職工電話：6546789065467890職工檔案數(shù)據(jù)194. 數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性n程序依賴于數(shù)

9、據(jù)，如果數(shù)據(jù)的類型、格式、或輸入輸出方式等邏輯結(jié)構(gòu)或物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，必須對(duì)應(yīng)用程序做出相應(yīng)的修改。在人工管理階段，程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系可用圖表示。 應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)集1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)集2數(shù)據(jù)集3應(yīng)用程序3 圖圖1.1 人工管理階段人工管理階段20二 文件系統(tǒng)階段n時(shí)間：50年代后期到60年代中期n背景：計(jì)算機(jī)不僅用于科學(xué)計(jì)算，而且用于數(shù)據(jù)處理n硬件：磁盤(pán)、磁鼓n軟件：操作系統(tǒng)中已經(jīng)有了專門(mén)的管理數(shù)據(jù)的軟件(即文件系統(tǒng))21n系統(tǒng)提供一定的數(shù)據(jù)管理功能n存取方法（索引文件、鏈接文件、直接存取文件、倒排文件等）n支持對(duì)文件的基本操作（增、刪、改、查等），用戶程序不必考慮物理細(xì)節(jié)n數(shù)據(jù)與程序有了一定

10、的獨(dú)立性n程序和數(shù)據(jù)之間由文件系統(tǒng)提供存取方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使得程序員可以不必過(guò)多地考慮物理細(xì)節(jié)。22數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n存取方式程序1程序2程序n23與人工管理階段相比，文件系統(tǒng)階段對(duì)數(shù)據(jù)的管理有了很大的進(jìn)步，但一些根本性問(wèn)題仍沒(méi)有徹底解決，主要表現(xiàn)在以下三方面：1. 數(shù)據(jù)共享性差，冗余度大n各數(shù)據(jù)文件之間沒(méi)有有機(jī)的聯(lián)系，一個(gè)文件基本上對(duì)應(yīng)于一個(gè)應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)不能共享。當(dāng)不同的應(yīng)用程序具有部分相同的數(shù)據(jù)時(shí)，也必須建立各自的文件，而不能共享相同的數(shù)據(jù)。2. 數(shù)據(jù)獨(dú)立性低n數(shù)據(jù)和程序相互依賴，一旦改變數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，比如想對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)增加一些新的應(yīng)用，必須修改相應(yīng)的應(yīng)用程序。n而應(yīng)用程序發(fā)生變化，如改

11、用另一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)程序，也需修改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。243.數(shù)據(jù)一致性差n由于相同數(shù)據(jù)的重復(fù)存儲(chǔ)、各自管理，在進(jìn)行更新操作時(shí)，容易造成數(shù)據(jù)的不一致性。 25n文件系統(tǒng)有數(shù)據(jù)冗余、數(shù)據(jù)不一致和數(shù)據(jù)聯(lián)系弱三個(gè)缺點(diǎn)。工號(hào)：123；職工姓名：張三；職工電話： 62345000工號(hào)：124；職工姓名：李四；職工電話：67543210工號(hào)：125；職工姓名：張三；職工電話：65467890工號(hào)：123；職工工資：2230元；職工電話：62345000工號(hào)：124；職工工資：3500元；職工電話：67543210工號(hào)：125；職工工資：2400元；職工電話：65467890職工檔案文件職工工資文件冗余，且可能

12、不一致原因：文件中數(shù)據(jù)沒(méi)有聯(lián)系26三 數(shù)據(jù)庫(kù)階段n時(shí)間：60年代后期 -n背景：數(shù)據(jù)管理規(guī)模更為龐大，應(yīng)用更廣泛，數(shù)據(jù)量劇增，共享要求(多種應(yīng)用、多種語(yǔ)言互相覆蓋地共享數(shù)據(jù)集合)更強(qiáng)n硬件：有了大容量和快速存取磁盤(pán)n指導(dǎo)思想：對(duì)所有的數(shù)據(jù)實(shí)行統(tǒng)一的、集中的、獨(dú)立的管理，使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)獨(dú)立于使用數(shù)據(jù)的程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。27應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2. . . .應(yīng)用程序nDBMSDBMS數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)Database Management System數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖281.1.3數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化n按照某種數(shù)據(jù)模型，將全組織的各種數(shù)據(jù)組織到一個(gè)結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫(kù)中，整

13、個(gè)組織的數(shù)據(jù)不是一盤(pán)散沙，可表示出數(shù)據(jù)之間的有機(jī)關(guān)聯(lián)。292. 數(shù)據(jù)共享性高、冗余少n數(shù)據(jù)面向整個(gè)系統(tǒng)，而不是面向某一應(yīng)用，數(shù)據(jù)集中管理，數(shù)據(jù)共享，因此冗余度小n節(jié)省存儲(chǔ)空間，減少存取時(shí)間，且可避免數(shù)據(jù)之間的不相容性和不一致性30每個(gè)應(yīng)用選用數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)子集，只要重新選取不同子集或者加上一小部分?jǐn)?shù)據(jù)，就可以滿足新的應(yīng)用要求學(xué)號(hào)姓名性別系別年齡住址出身學(xué)位學(xué)分補(bǔ)貼學(xué)籍科房產(chǎn)科人事科勞資科31工號(hào)：123；職工姓名：張三；職工電話： 62345000工號(hào)：124；職工姓名：李四；職工電話：67543210工號(hào)：125；職工姓名：張三；職工電話：65467890工號(hào)：123；職工工資：2230元工號(hào)

14、：124；職工工資：3500元工號(hào)：125；職工工資：2400元職工檔案文件職工工資文件共享，可避免數(shù)據(jù)之間的不一致性323. 數(shù)據(jù)獨(dú)立性高n數(shù)據(jù)的獨(dú)立性是指邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性。n數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性是指數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性是指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨(dú)立的，也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程序也可以不變。n例如，在原有的記錄類型之間增加新的聯(lián)系，或在某些記錄類型中增加新的數(shù)據(jù)項(xiàng)，均可確保數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。n數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性是指數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性是指用戶的應(yīng)用程序與存儲(chǔ)在磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)是相互獨(dú)立的，也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)在磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)庫(kù)中怎樣存儲(chǔ)是有DBMS管理的，用戶程序不需要了解

15、，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(chǔ)改變了，應(yīng)用程序不用改變。n例如，改變存儲(chǔ)設(shè)備和增加新的存儲(chǔ)設(shè)備，或改變數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)組織方式，均可確保數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。334. 有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能n為確保數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的正確有效和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的有效運(yùn)行，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供下述四方面的數(shù)據(jù)控制功能。34（1）數(shù)據(jù)的安全性（security）控制：防止不合法使用數(shù)據(jù)造成數(shù)據(jù)的泄露和破壞，保證數(shù)據(jù)的安全和機(jī)密；n例如，系統(tǒng)提供口令檢查或其他手段來(lái)驗(yàn)證用戶身份，防止非法用戶使用系統(tǒng)；也可以對(duì)數(shù)據(jù)的存取權(quán)限進(jìn)行限制，只有通過(guò)檢查后才能執(zhí)行相應(yīng)的操作。（2）數(shù)據(jù)的完整性(integrity)控制：系統(tǒng)

16、通過(guò)設(shè)置一些完整性規(guī)則以確保數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性。35n正確性是指數(shù)據(jù)的合法性，如年齡屬于數(shù)值型數(shù)據(jù)，只能含0,1,9，不能含字母或特殊符號(hào)；n有效性是指數(shù)據(jù)是否在其定義的有效范圍，如月份只能用112之間的正整數(shù)表示；n相容性是指表示同一事實(shí)的兩個(gè)數(shù)據(jù)應(yīng)相同，否則就不相容，如一個(gè)人不能同時(shí)有兩個(gè)年齡。（3）并發(fā)（concurrency）控制：多用戶同時(shí)存取或修改數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，防止相互干擾而提供給用戶不正確的數(shù)據(jù)，并使數(shù)據(jù)庫(kù)受到破壞。36（4）數(shù)據(jù)恢復(fù)（）數(shù)據(jù)恢復(fù)（recovery）：當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)被破壞當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)被破壞或數(shù)據(jù)不可靠時(shí)，系統(tǒng)有能力將數(shù)據(jù)庫(kù)從錯(cuò)誤或數(shù)據(jù)不可靠時(shí)，系統(tǒng)有能力將數(shù)據(jù)庫(kù)從錯(cuò)誤

17、狀態(tài)恢復(fù)到最近某一時(shí)刻的正確狀態(tài)。狀態(tài)恢復(fù)到最近某一時(shí)刻的正確狀態(tài)。371.2 1.2 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型1.2.11.2.1兩類數(shù)據(jù)模型兩類數(shù)據(jù)模型1. 1. 三個(gè)世界的劃分三個(gè)世界的劃分現(xiàn)實(shí)世界：存在于人們頭腦之外的客觀世界?，F(xiàn)實(shí)世界：存在于人們頭腦之外的客觀世界。信息世界：是現(xiàn)實(shí)世界在人們頭腦中的反映，人們把它用文信息世界：是現(xiàn)實(shí)世界在人們頭腦中的反映，人們把它用文字和符號(hào)記載下來(lái)。字和符號(hào)記載下來(lái)。機(jī)器世界：信息世界的信息在機(jī)器世界以數(shù)據(jù)機(jī)器世界：信息世界的信息在機(jī)器世界以數(shù)據(jù) 形式存儲(chǔ)。形式存儲(chǔ)。38數(shù)據(jù)抽象數(shù)據(jù)抽象現(xiàn)實(shí)世界信息世界計(jì)算機(jī)世界概念化形式化用戶計(jì)算機(jī)39n為了把現(xiàn)實(shí)世界中

18、的具體事物抽象、組織為某為了把現(xiàn)實(shí)世界中的具體事物抽象、組織為某一一DBMSDBMS支持的數(shù)據(jù)模型，在實(shí)際的數(shù)據(jù)處理過(guò)支持的數(shù)據(jù)模型，在實(shí)際的數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，程中，n首先將現(xiàn)實(shí)世界的事物及聯(lián)系抽象成信息世首先將現(xiàn)實(shí)世界的事物及聯(lián)系抽象成信息世界的界的信息模型信息模型（也稱為（也稱為概念模型概念模型）n然后再抽象成計(jì)算機(jī)世界的然后再抽象成計(jì)算機(jī)世界的數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型。40現(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)實(shí)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)模型認(rèn)識(shí)抽象認(rèn)識(shí)抽象轉(zhuǎn)換 從現(xiàn)實(shí)世界中從現(xiàn)實(shí)世界中的事物到計(jì)算的事物到計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表機(jī)中的數(shù)據(jù)表示，經(jīng)歷了三示，經(jīng)歷了三個(gè)領(lǐng)域：

19、個(gè)領(lǐng)域：用戶觀點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)41根據(jù)應(yīng)用目的，模型分為兩個(gè)層次：根據(jù)應(yīng)用目的，模型分為兩個(gè)層次：n概念模型概念模型( (信息模型信息模型) )：從用戶觀點(diǎn)來(lái)看，要：從用戶觀點(diǎn)來(lái)看，要求概念簡(jiǎn)單，表達(dá)清晰，易于理解，是對(duì)現(xiàn)求概念簡(jiǎn)單，表達(dá)清晰，易于理解，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的第一層抽象。實(shí)世界的第一層抽象。n數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型( (網(wǎng)狀、層狀、關(guān)系網(wǎng)狀、層狀、關(guān)系) )：從計(jì)算機(jī)觀：從計(jì)算機(jī)觀點(diǎn)來(lái)看，要求有嚴(yán)格語(yǔ)法和語(yǔ)義的語(yǔ)言對(duì)數(shù)點(diǎn)來(lái)看，要求有嚴(yán)格語(yǔ)法和語(yǔ)義的語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的形式化定義、限制和規(guī)定，以據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的形式化定義、限制和規(guī)定，以便將其轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)可以理解的格式。便將其轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)可以理解

20、的格式。421.2.2 數(shù)據(jù)模型的組成要素n數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)的約束條件三個(gè)要素組成。1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：(最重要最重要)n研究對(duì)象類型的集合n分為兩類:A.與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對(duì)象B.與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對(duì)象n數(shù)據(jù)模型的命名一般是由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)決定的，如網(wǎng)狀、層狀、關(guān)系432. 2. 數(shù)據(jù)操作：數(shù)據(jù)操作：n指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各種對(duì)象的實(shí)例允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作和相關(guān)的操作規(guī)則n操作分為兩大類：檢索和更新(刪除、插入、更改)44 3. 數(shù)據(jù)的約束條件n數(shù)據(jù)的約束條件是一組完整性規(guī)則的集合。n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

21、符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫(kù)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。n例如，在學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)中，學(xué)生的年齡不得超過(guò)40歲。451.2.3 概念模型概念模型一、信息世界中的基本概念一、信息世界中的基本概念在信息世界中，常用的主要概念如下：在信息世界中，常用的主要概念如下：1. 實(shí)體（實(shí)體（Entity）客觀存在并且可以相互區(qū)別的“事物”稱為實(shí)體。實(shí)體可以是可觸及的對(duì)象，如一個(gè)學(xué)生，一本書(shū)，一輛汽車；也可以是抽象的概念，如一次選課，一次比賽等。2. 屬性屬性(Attributes)實(shí)體的某一特性稱為屬性。實(shí)體的某一特性稱為屬性。v如學(xué)生實(shí)體有學(xué)號(hào)、姓名、年齡、性別、系等方面的屬性。463. 實(shí)體型（

22、實(shí)體型（Entity Type）n具有相同屬性的實(shí)體必然具有共同的特征和性具有相同屬性的實(shí)體必然具有共同的特征和性質(zhì)。用實(shí)體名及其屬性名集合來(lái)抽象和刻畫(huà)同質(zhì)。用實(shí)體名及其屬性名集合來(lái)抽象和刻畫(huà)同類實(shí)體，稱為實(shí)體型。類實(shí)體，稱為實(shí)體型。n如學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系）就是一個(gè)如學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系）就是一個(gè)實(shí)體型。實(shí)體型。4. 實(shí)體集實(shí)體集(Entity Set)n同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。n如所有的學(xué)生、所有的課程等。如所有的學(xué)生、所有的課程等。47舉例說(shuō)明舉例說(shuō)明實(shí)體實(shí)體、實(shí)體型實(shí)體型以及以及實(shí)體集實(shí)體集的區(qū)別。的區(qū)別。例例1：項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)，項(xiàng)目

23、名，負(fù)責(zé)人，資金）項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)，項(xiàng)目名，負(fù)責(zé)人，資金） 001， 輔助診斷系統(tǒng)，輔助診斷系統(tǒng)， 張三，張三，50萬(wàn)萬(wàn) 002 ， 公交定位系統(tǒng)，李四，公交定位系統(tǒng)，李四，25萬(wàn)萬(wàn) 003， 人事管理系統(tǒng)，王五，人事管理系統(tǒng)，王五，10萬(wàn)萬(wàn) 實(shí)體型任意一條記錄是一實(shí)體實(shí)體集48學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名年齡年齡 性別性別 系系9901 張三 17 男 計(jì)科9902 王五 18 男 化學(xué)9903 李華 18 女 化學(xué)這個(gè)框架表示的就是實(shí)體型每一條記錄表示一個(gè)實(shí)體所有記錄的集合形成一個(gè)實(shí)體集例例2：學(xué)生學(xué)生495. 碼（碼（Key）n能能唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)實(shí)體唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)實(shí)體的的屬性屬性或或?qū)傩约瘜傩约Q為實(shí)體的

24、碼。稱為實(shí)體的碼。n如學(xué)生的學(xué)號(hào)，學(xué)生的姓名可能有重名，不能作為學(xué)如學(xué)生的學(xué)號(hào)，學(xué)生的姓名可能有重名，不能作為學(xué)生實(shí)體的碼。生實(shí)體的碼。系系 性別性別 年齡年齡姓名姓名學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)9901 張三 17 男 計(jì)科9902 王五 18 男 化學(xué)9903 李華 18 女 化學(xué)學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)課程名課程名 成績(jī)成績(jī)9901數(shù)學(xué)889902化學(xué)609902數(shù)學(xué)879903外語(yǔ)60碼：學(xué)號(hào)碼：學(xué)號(hào)，課程名506. 域（域（Domain）n屬性值的取值范圍稱為該屬性的域。屬性值的取值范圍稱為該屬性的域。n如如學(xué)號(hào)的域?qū)W號(hào)的域?yàn)闉?位整數(shù)，位整數(shù)，姓名的域姓名的域?yàn)樽址?，為字符串集合，年齡的域年齡的域?yàn)樾∮跒樾∮?

25、0的整數(shù)，的整數(shù)，性別的域性別的域?yàn)椋?，女）。為（男，女）?1上次課內(nèi)容回顧n幾個(gè)概念n data, DB,DBMS,DBSn數(shù)據(jù)管理經(jīng)歷的幾個(gè)階段以及各個(gè)階段的特點(diǎn)n兩大獨(dú)立性n數(shù)據(jù)模型的三個(gè)組成部分n概念模型中的幾個(gè)概念：n實(shí)體，屬性，碼，域，實(shí)體型，實(shí)體集527. 聯(lián)系（聯(lián)系（Relationship）n在現(xiàn)實(shí)世界中，事物內(nèi)部以及事物之間是有聯(lián)系的，這在現(xiàn)實(shí)世界中，事物內(nèi)部以及事物之間是有聯(lián)系的，這些聯(lián)系同樣也要抽象和反映到信息世界中來(lái)，些聯(lián)系同樣也要抽象和反映到信息世界中來(lái)，n在信息世界中將被抽象為實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體之間的在信息世界中將被抽象為實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體之間的聯(lián)系。聯(lián)系

26、。n實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實(shí)體的各屬性之間的聯(lián)系；實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實(shí)體的各屬性之間的聯(lián)系；n實(shí)體之間的聯(lián)系通常是指不同實(shí)體集之間的聯(lián)系。實(shí)體之間的聯(lián)系通常是指不同實(shí)體集之間的聯(lián)系。53兩個(gè)實(shí)體之間的聯(lián)系有如下三種類型：兩個(gè)實(shí)體之間的聯(lián)系有如下三種類型：（1）一對(duì)一聯(lián)系（）一對(duì)一聯(lián)系（1:1）n若對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中至多有一個(gè)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(duì)一聯(lián)系，記為1:1。n如：班級(jí)與班主任，觀眾與座位，病人與床位。如：班級(jí)與班主任，觀眾與座位，病人與床位。（2）一對(duì)多聯(lián)系（）一對(duì)多聯(lián)系（1:n） 若對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中

27、有n個(gè)實(shí)體(n0)與之聯(lián)系，反之，對(duì)于對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中至多只有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有一對(duì)多聯(lián)系，記為1:n。如：班級(jí)與學(xué)生、公司與職員、省與市。如：班級(jí)與學(xué)生、公司與職員、省與市。54因此，用圖形表示1：1，1：n, n:m的聯(lián)系分別為：的聯(lián)系分別為：實(shí)體型實(shí)體型A聯(lián)系名聯(lián)系名實(shí)體型實(shí)體型B11實(shí)體型實(shí)體型A聯(lián)系名聯(lián)系名實(shí)體型實(shí)體型B1n實(shí)體型實(shí)體型A聯(lián)系名聯(lián)系名實(shí)體型實(shí)體型Bmn領(lǐng)導(dǎo)領(lǐng)導(dǎo)系主任系主任系系11包括包括班級(jí)班級(jí)學(xué)生學(xué)生1N選課選課學(xué)生學(xué)生課程課程MN55概念模型的表示方法 -實(shí)體聯(lián)系模型ERn概念模型的表示方法最常用的是實(shí)體-聯(lián)系方法(

28、 (Entity-Relationship Approach)Entity-Relationship Approach)，是P.P.S. ChenP.P.S. Chen于19761976年提出的，該方法是用E-RE-R圖來(lái)描述某一組織的概念模型。nE-R方法是抽象和描述現(xiàn)實(shí)世界的有力工具。56（3）多對(duì)多（）多對(duì)多（m:n）若對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有n個(gè)實(shí)體(n0)與之聯(lián)系，反之，對(duì)于對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中也有m個(gè)實(shí)體(m0)與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有多對(duì)多聯(lián)系，記為m:n。如：教師與學(xué)生如：教師與學(xué)生,學(xué)生與課程，工廠與產(chǎn)品。學(xué)生與課程，工廠與產(chǎn)品。

29、57用E-R圖來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型。E-R圖提供了表示實(shí)體型、屬性和聯(lián)系的方法： n實(shí)體型：用矩形表示，矩形框內(nèi)寫(xiě)明實(shí)體名實(shí)體名。 n屬性屬性：用橢圓形表示，并用直線將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來(lái)。 58舉例：實(shí)體型“學(xué)生”具有學(xué)號(hào)、姓名、年齡、性別、系、年級(jí)屬性。請(qǐng)用ER模型表示。學(xué)生學(xué)號(hào)姓名年齡性別系年級(jí)59聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫(xiě)明聯(lián)系名聯(lián)系名，并用直 線分別與有關(guān)實(shí)體連接起來(lái)。學(xué)生學(xué)生課程課程選修選修姓名姓名學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)系別系別課程名課程名先修課先修課 主講老師主講老師成績(jī)成績(jī)實(shí)體實(shí)體聯(lián)系聯(lián)系屬性屬性mn60有三個(gè)實(shí)體型：供應(yīng)商、項(xiàng)目、零件。一個(gè)供應(yīng)商可以供給多個(gè)項(xiàng)目多個(gè)零件，而每個(gè)項(xiàng)目

30、可以使用多個(gè)供應(yīng)商供應(yīng)的零件，每種零件可由不同供應(yīng)商供給，這三個(gè)實(shí)體型之間是什么關(guān)系？供應(yīng)商項(xiàng)目零件供應(yīng)pmn三個(gè)實(shí)體型之間的多對(duì)多關(guān)系一般地，兩個(gè)以上實(shí)體型之間也存在著一對(duì)一、一對(duì)多和多對(duì)多的聯(lián)系。一般地，兩個(gè)以上實(shí)體型之間也存在著一對(duì)一、一對(duì)多和多對(duì)多的聯(lián)系。61兩個(gè)以上實(shí)體型之間也存在著一對(duì)一、一對(duì)多和多對(duì)多兩個(gè)以上實(shí)體型之間也存在著一對(duì)一、一對(duì)多和多對(duì)多的聯(lián)系。的聯(lián)系。三個(gè)實(shí)體型之間的多對(duì)多聯(lián)系與三個(gè)實(shí)體型兩兩之間多三個(gè)實(shí)體型之間的多對(duì)多聯(lián)系與三個(gè)實(shí)體型兩兩之間多對(duì)多的聯(lián)系有什么區(qū)別？對(duì)多的聯(lián)系有什么區(qū)別？62供應(yīng)商項(xiàng)目零件供應(yīng)pmn供應(yīng)商項(xiàng)目零件供應(yīng)pm生產(chǎn)nq需要rs63職工領(lǐng)導(dǎo)1

31、n同一實(shí)體集內(nèi)同一實(shí)體集內(nèi)一對(duì)多聯(lián)系一對(duì)多聯(lián)系n同一實(shí)體集內(nèi)的各實(shí)體之間可以有1:1,1:n,m:n的聯(lián)系職工實(shí)體集內(nèi)部具有領(lǐng)導(dǎo)和被領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)系64用E-R圖表示某事物概念模型的過(guò)程E-R圖設(shè)計(jì)過(guò)程實(shí)際是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納、分析，把企業(yè)的全部用戶按他們對(duì)數(shù)據(jù)和功能需求進(jìn)行分組。然后從局部入手，對(duì)每一類用戶，建立局部E-R模型，再綜合成總體E-R模型n確定實(shí)體型n確定聯(lián)系和聯(lián)系類型n設(shè)計(jì)出由E-R圖表示的模型n確定屬性n將E-R圖優(yōu)化65課程號(hào)課程號(hào)選課選課學(xué)生學(xué)生課程課程MN學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名性別性別學(xué)分學(xué)分課程名課程名成績(jī)成績(jī)用用ER模型來(lái)表示學(xué)生選課的概念模型。其模型來(lái)表示學(xué)生選課的概念模型。其中

32、一個(gè)學(xué)生可以選多門(mén)課程，一門(mén)課程可供中一個(gè)學(xué)生可以選多門(mén)課程，一門(mén)課程可供多個(gè)學(xué)生選修。多個(gè)學(xué)生選修。涉及的實(shí)體型有：學(xué)生、課程學(xué)生的屬性有：學(xué)號(hào)、姓名、性別課程的屬性有：課程號(hào)、課程名、學(xué)分聯(lián)系有：選課，學(xué)生與課程之間的聯(lián)系是m:n選課的屬性有：成績(jī)ER模型66舉例：為倉(cāng)庫(kù)管理設(shè)計(jì)一個(gè)舉例：為倉(cāng)庫(kù)管理設(shè)計(jì)一個(gè)E-RE-R模型模型, ,該倉(cāng)庫(kù)主要管理零該倉(cāng)庫(kù)主要管理零件的入庫(kù)、出庫(kù)和采購(gòu)等事項(xiàng)。倉(cāng)庫(kù)根據(jù)需要向外面件的入庫(kù)、出庫(kù)和采購(gòu)等事項(xiàng)。倉(cāng)庫(kù)根據(jù)需要向外面廠家訂購(gòu)零件，而許多工程項(xiàng)目需要倉(cāng)庫(kù)供應(yīng)零件。廠家訂購(gòu)零件，而許多工程項(xiàng)目需要倉(cāng)庫(kù)供應(yīng)零件。實(shí)體有：實(shí)體有：n倉(cāng)庫(kù)：屬性有倉(cāng)庫(kù)號(hào)、倉(cāng)庫(kù)面積

33、、電話號(hào)碼。n零件：屬性有零件號(hào)、名稱、規(guī)格、單價(jià)、描述。n供應(yīng)商：屬性有供應(yīng)商號(hào)、姓名、地址、電話號(hào)、帳號(hào)。n項(xiàng)目：屬性有項(xiàng)目號(hào)、預(yù)算、開(kāi)工日期。n職工：屬性有職工號(hào)、姓名、年齡、職稱。67實(shí)體之間的聯(lián)系如下：實(shí)體之間的聯(lián)系如下：n一個(gè)倉(cāng)庫(kù)可以存放多種零件，一種零件可以存放在多個(gè)倉(cāng)庫(kù)中。某種零件在某個(gè)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)量用庫(kù)存量描述。n一個(gè)倉(cāng)庫(kù)有多個(gè)職工當(dāng)倉(cāng)庫(kù)保管員，一個(gè)職工只能在一個(gè)倉(cāng)庫(kù)工作。n職工之間具有領(lǐng)導(dǎo)被領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)系，即倉(cāng)庫(kù)主任領(lǐng)導(dǎo)若干保管員。 n一個(gè)供應(yīng)商可以供給若干項(xiàng)目多種零件，每個(gè)項(xiàng)目可以使用不同供應(yīng)商供給的零件，每種零件可以由不同的供應(yīng)商供給。68供應(yīng)商項(xiàng)目零件供應(yīng)供應(yīng)量庫(kù)存?zhèn)}庫(kù)庫(kù)存

34、量職工領(lǐng)導(dǎo)工作mnpmn1n1n實(shí)體及其聯(lián)系圖在此基礎(chǔ)上需要加上實(shí)體的屬性，此ER圖才完整691.2.4介紹幾種最常用的數(shù)據(jù)模型介紹幾種最常用的數(shù)據(jù)模型n層次模型(Hierarchical Model)n網(wǎng)狀模型(Network Model) n關(guān)系模型(Relational Model) n面向?qū)ο竽Ｐ停∣bject Oriented Model）n對(duì)象關(guān)系模型 (Object Relational Model)70關(guān)系模型n關(guān)系模型是發(fā)展較晚的一種模型，n1970年美國(guó)IBM公司的研究員E.F.Codd首次提出了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的關(guān)系模型。n他發(fā)表了題為“大型共享數(shù)據(jù)銀行數(shù)據(jù)的關(guān)系模型”（A R

35、elation Model of Data for Large Shared Data Banks）,在文中解釋了關(guān)系模型，定義了某些關(guān)系代數(shù)運(yùn)算，研究了數(shù)據(jù)的函數(shù)相關(guān)性，定義了關(guān)系的第三范式，從而開(kāi)創(chuàng)了數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系方法和數(shù)據(jù)規(guī)范化理論的研究，n他為此獲得了1981年的圖靈獎(jiǎng)。n此后許多人把研究方向轉(zhuǎn)到關(guān)系方法上，陸續(xù)出現(xiàn)了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。71n關(guān)系模型有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的關(guān)系數(shù)據(jù)理論。這里我們只簡(jiǎn)單勾畫(huà)一下關(guān)系模型， 在用戶的觀點(diǎn)下，關(guān)系模型中，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)就是一張二維表二維表。它以行和列組成。下面以一個(gè)學(xué)生登記表為例，介紹關(guān)系模型中的一些術(shù)語(yǔ)。72姓名年齡性別系年級(jí)82

36、021張平18男計(jì)算機(jī)282022王英17女計(jì)算機(jī)182030李強(qiáng)17男物理1主碼整數(shù)字符串1,2,3,4,5域元組關(guān)系關(guān)系名：學(xué)生登記表關(guān)系模式：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡.）一個(gè)關(guān)系就是一張表表中的一行屬性表中的一列可唯一標(biāo)識(shí)元組的屬性或?qū)傩约瘜傩缘娜≈捣秶?2030分量元組中的一個(gè)屬性值學(xué)號(hào)73（7）關(guān)系模式）關(guān)系模式對(duì)關(guān)系的描述，一般表示為：關(guān)系名（屬性對(duì)關(guān)系的描述，一般表示為：關(guān)系名（屬性1，屬性屬性2，屬性屬性n），），如：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性如：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，系別）。別，年齡，系別）。74n1、在關(guān)系模型中，實(shí)體型是用關(guān)系來(lái)表示的，如：n學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，

37、系別）n課程（課程號(hào)，課程名，課時(shí)）n實(shí)體型間的聯(lián)系也是用關(guān)系來(lái)表示的，如:n學(xué)生和課程之間的聯(lián)系n選課關(guān)系（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）關(guān)系模型的特點(diǎn)：關(guān)系模型的特點(diǎn)：選課選課學(xué)生學(xué)生課程課程MN75n2. 關(guān)系必須是規(guī)范化的關(guān)系n指在關(guān)系模型中，每一個(gè)關(guān)系模式要滿足一定的要求或者稱為規(guī)范條件n其最基本的要求是每一個(gè)分量是一個(gè)不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，也就是說(shuō)，不允許表中還有表。系系 性別性別 年齡年齡姓名姓名學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)9901 張三 17 男 計(jì)科9902 王五 18 男 化學(xué)9903 李華 18 女 化學(xué) 地址地址省省 市市 縣縣762. 關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束n數(shù)據(jù)操

38、縱數(shù)據(jù)操縱主要包括查詢、插入、刪除和修改數(shù)據(jù)，這些操作必須滿足關(guān)系的完整性約束條件，即實(shí)體完整性、實(shí)體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性參照完整性和用戶定義的完整性。有關(guān)完整性的具體含義將在下一章介紹。n關(guān)系模型中的數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對(duì)象和操作結(jié)果都是關(guān)系，即若干元組的集合；n用戶只要指出“干什么”，而不必詳細(xì)說(shuō)明“怎么干”，從而大大地提高了數(shù)據(jù)的獨(dú)立性，提高了用戶的生產(chǎn)率。77二、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)在關(guān)系數(shù)據(jù)模型中，實(shí)體型及他們之間的聯(lián)系都用表來(lái)表示。在數(shù)據(jù)庫(kù)的物理組織中，表以文件的形式存儲(chǔ)，有的系統(tǒng)一個(gè)表對(duì)應(yīng)一個(gè)操作系統(tǒng)文件，有的系統(tǒng)自己設(shè)計(jì)文件結(jié)構(gòu)。3、關(guān)系模型的優(yōu)缺點(diǎn)n關(guān)系

39、模型的優(yōu)點(diǎn)主要有：（1） 它有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)理論根據(jù)。（2） 概念單一，不僅用關(guān)系描述實(shí)體，而且用關(guān)系描述實(shí)體間的聯(lián)系。（3） 關(guān)系模型的存取路徑對(duì)用戶透明，從而具有更高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性、更好的安全保密性，也簡(jiǎn)化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫(kù)建立和開(kāi)發(fā)的工作。n關(guān)系模型的缺點(diǎn)主要有：n由于存取路徑對(duì)用戶透明，查詢效率往往不如非關(guān)系模型，因此，為了提高性能，必須對(duì)用戶的查詢表示進(jìn)行優(yōu)化，增加了開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。 它屬于非關(guān)系模型，在非關(guān)系模型中，實(shí)體用記錄表示，實(shí)體的屬性對(duì)應(yīng)記錄的數(shù)據(jù)項(xiàng)（或字段）。n用樹(shù)結(jié)構(gòu)表示實(shí)體之間聯(lián)系的模型叫層次模型n樹(shù)由節(jié)點(diǎn)和連線組成n節(jié)點(diǎn)代表實(shí)體型n連線表示兩實(shí)體型間的一對(duì)多

40、聯(lián)系n樹(shù)的特性n每棵樹(shù)有且僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)父節(jié)點(diǎn)，稱為樹(shù)的根n樹(shù)中的其它節(jié)點(diǎn)都有且僅有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)層次模型80n圖1.9是層次模型有向樹(shù)的示意圖。結(jié)點(diǎn)A為根結(jié)點(diǎn)，,F,E為葉結(jié)點(diǎn)，B,C為兄結(jié)點(diǎn) 圖1.9 層次模型有向樹(shù)的示意圖 ABCDEF81 網(wǎng)狀模型的特征網(wǎng)狀模型的特征（1）有一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親；）有一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親；（2）至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)雙親。）至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)雙親。 即允許兩個(gè)或兩個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親結(jié)點(diǎn)，允許某個(gè)結(jié)點(diǎn)即允許兩個(gè)或兩個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親結(jié)點(diǎn)，允許某個(gè)結(jié)點(diǎn)有多個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)，則此時(shí)有向樹(shù)變成了有向圖，該有向圖描有多個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)，則此時(shí)有向樹(shù)變成了

41、有向圖，該有向圖描述了網(wǎng)狀模型。述了網(wǎng)狀模型。 網(wǎng)狀模型中每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄型（實(shí)體），每個(gè)記錄型網(wǎng)狀模型中每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄型（實(shí)體），每個(gè)記錄型可包含若干個(gè)字段（實(shí)體的屬性），結(jié)點(diǎn)間的連線表示記錄可包含若干個(gè)字段（實(shí)體的屬性），結(jié)點(diǎn)間的連線表示記錄類型（實(shí)體）間的類型（實(shí)體）間的1：n的父子關(guān)系。對(duì)于每個(gè)聯(lián)系都需要命的父子關(guān)系。對(duì)于每個(gè)聯(lián)系都需要命名。名?？剖铱剖裔t(yī)生醫(yī)生病房病房病人病人實(shí)體型1 : N聯(lián)系網(wǎng)狀模型（排除樹(shù)結(jié)構(gòu)）L1L2L3L4821.31.3數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)模型中有“型型”和“值值”的概念。“型型”（Type）和和“值值”(Value)的概念。的概念

42、。n型是指對(duì)某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說(shuō)明，值是型的一個(gè)具體賦值。例如：記錄型學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，系別） 而（9902，張三，計(jì)科）則是該記錄型的一個(gè)記錄值。831、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式的概念、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式的概念模式是數(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，它僅僅涉及到型的描述，不涉及到具體的值。模式的一個(gè)具體的值稱為模式的一個(gè)實(shí)例。同一個(gè)模式有很多實(shí)例。 模式是相對(duì)穩(wěn)定的，而實(shí)例是相對(duì)變動(dòng)的。模式反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及聯(lián)系，而實(shí)例反映的是數(shù)據(jù)庫(kù)某一時(shí)刻的狀態(tài)。84n模式的分級(jí)n為了提高數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性和邏輯獨(dú)立性，使用戶看到的數(shù)據(jù)庫(kù)，與實(shí)際存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)區(qū)分開(kāi)來(lái)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的模式是分級(jí)的。n數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)三

43、級(jí)模式結(jié)構(gòu)nCODASYL（Conference On Data System Language,美國(guó)數(shù)據(jù)系統(tǒng)語(yǔ)言協(xié)會(huì)）提出模式、外模式、內(nèi)模式三級(jí)模式的概念。這三級(jí)模式是對(duì)數(shù)據(jù)的三個(gè)抽象級(jí)別。三級(jí)模式之間有兩級(jí)映象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)85數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)模式內(nèi)模式模模 式式外模式外模式2 2外模式外模式3 3外模式外模式1 1應(yīng)用應(yīng)用A A應(yīng)用應(yīng)用B B應(yīng)用應(yīng)用C C應(yīng)用應(yīng)用D D應(yīng)用應(yīng)用E E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)模式映象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)三級(jí)模式結(jié)構(gòu)n用戶的數(shù)據(jù)視圖用戶的數(shù)據(jù)視圖n是數(shù)據(jù)的局部邏是數(shù)據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)，模式的輯結(jié)構(gòu)，模

44、式的子集子集n所有用戶的公共數(shù)據(jù)所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖視圖n是數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)和特性的全局邏輯結(jié)構(gòu)和特性的描述的描述n又稱存儲(chǔ)模式又稱存儲(chǔ)模式n是數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)及存儲(chǔ)方式及存儲(chǔ)方式861. 1. 模式：（概念模式）模式：（概念模式）n數(shù)據(jù)庫(kù)中全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特性的描述，數(shù)據(jù)庫(kù)中全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特性的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。n它不涉及數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境，它不涉及數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境，也與具體的應(yīng)用程序，與所使用的應(yīng)用開(kāi)發(fā)也與具體的應(yīng)用程序，與所使用的應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具及高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言無(wú)關(guān)。工具

45、及高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言無(wú)關(guān)。 n一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)模式一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)模式n用模式描述語(yǔ)言（模式用模式描述語(yǔ)言（模式DDLDDL）描述數(shù)據(jù)在邏描述數(shù)據(jù)在邏輯上的視圖。輯上的視圖。872. 2. 外模式：外模式：n是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶看到的數(shù)據(jù)視圖，即與某一應(yīng)用有關(guān)是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶看到的數(shù)據(jù)視圖，即與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。的數(shù)據(jù)的邏輯表示。n一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以有多個(gè)外模式。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以有多個(gè)外模式。n外模式通常是模式的子集，不同用戶的外模式的描外模式通常是模式的子集，不同用戶的外模式的描述可以不同。述可以不同。n不同用戶的外模式可以互相覆蓋，同一外模式可以不同用戶的外模式可以互相覆蓋，同一外模式可以為某

46、一用戶的多個(gè)應(yīng)用所啟用，一個(gè)應(yīng)用程序只能為某一用戶的多個(gè)應(yīng)用所啟用，一個(gè)應(yīng)用程序只能啟用一個(gè)外模式。啟用一個(gè)外模式。n用外模式描述語(yǔ)言用外模式描述語(yǔ)言( (外模式外模式DDL)DDL)描述用戶數(shù)據(jù)視圖。描述用戶數(shù)據(jù)視圖。88S(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT,DEGREE)S(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT,DEGREE)S(S#,SNAME,ADDRESS)S(S#,SNAME,ADDRESS)學(xué)籍科學(xué)籍科S(S#,SNAME,CREDIT)S(S#,SNAME,CREDIT)房產(chǎn)科房產(chǎn)科外模式外模式1 1外模式外模式2模式模式

47、893. 3. 內(nèi)模式：內(nèi)模式：n一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)內(nèi)模式。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)內(nèi)模式。n是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)內(nèi)部的表示，是對(duì)數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)內(nèi)部的表示，是對(duì)數(shù)據(jù)的 物 理 結(jié) 構(gòu) 和 存 儲(chǔ) 方 式 的 描 述 。的 物 理 結(jié) 構(gòu) 和 存 儲(chǔ) 方 式 的 描 述 。例如：記錄是順序存儲(chǔ)還是按照例如：記錄是順序存儲(chǔ)還是按照B B樹(shù)結(jié)構(gòu)存樹(shù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，或是按照儲(chǔ)，或是按照hashhash方法存儲(chǔ)，索引的組織方方法存儲(chǔ)，索引的組織方式是什么，數(shù)據(jù)是否壓縮、是否加密，數(shù)據(jù)式是什么，數(shù)據(jù)是否壓縮、是否加密，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)記錄結(jié)構(gòu)的規(guī)定等。的存儲(chǔ)記錄結(jié)構(gòu)的規(guī)定等。n用內(nèi)模式描述語(yǔ)言用內(nèi)模式描述語(yǔ)言( (內(nèi)

48、模式內(nèi)模式DDL)DDL)來(lái)描述和定來(lái)描述和定義。義。90n外模式/模式映象n定義某一個(gè)外模式和模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，映象定義通常定義某一個(gè)外模式和模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，映象定義通常包含在各外模式中包含在各外模式中n當(dāng)模式改變時(shí)，修改外模式當(dāng)模式改變時(shí)，修改外模式/ /模式映象，使外模式保持不模式映象，使外模式保持不變，從而應(yīng)用程序可以保持不變，稱為數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性變，從而應(yīng)用程序可以保持不變，稱為數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性n模式/內(nèi)模式映象n定義數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系定義數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系n存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變時(shí)，修改模式存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變時(shí)，修改模式/ /內(nèi)模式映象，使模式保持

49、不內(nèi)模式映象，使模式保持不變，從而應(yīng)用程序可以保持不變，稱為數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性變，從而應(yīng)用程序可以保持不變，稱為數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性兩級(jí)映射：兩級(jí)映射：91不同模式之間的映象不同模式之間的映象n數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)的三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)的三個(gè)抽象級(jí)上提供了兩個(gè)層次的映象抽象級(jí)上提供了兩個(gè)層次的映象n內(nèi)模式到模式的映象內(nèi)模式到模式的映象 提供了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)提供了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。立性。n模式到外模式的映象模式到外模式的映象 提供了數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)提供了數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。立性。n把用戶看到和使用的邏輯數(shù)據(jù)和實(shí)際存儲(chǔ)把用戶看到和使用的邏輯數(shù)據(jù)和實(shí)際存儲(chǔ)的物理數(shù)據(jù)完全分開(kāi)了，使應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的物理數(shù)據(jù)完全分開(kāi)了，使應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)時(shí)擺脫了