東華大學(xué)數(shù)據(jù)庫與軟件工程02

第1章重點(diǎn)內(nèi)容數(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)庫管理系統(tǒng)的功能數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)和二級映像

2.1信息的三種世界及描述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。

第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型DBMS支持的數(shù)據(jù)模型概念模型認(rèn)識抽象信息世界機(jī)器世界現(xiàn)實(shí)世界中客觀對象的抽象過程現(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)實(shí)世界概念模型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員完成邏輯模型物理模型由DBMS完成概念模型邏輯模型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員完成2.2概念模型及表示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(jì)的有力工具數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員和用戶之間進(jìn)行交流的語言第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型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2章數(shù)據(jù)模型與概念模型2.2.1概念模型的基本概念(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、老師與院系的工作關(guān)系等都是實(shí)體。第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型(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、出生年月、籍貫、所在院系、入學(xué)時間等屬性組成。（0001，李明，男，199005，江蘇南京市，信息學(xué)院，2008）第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型(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。(4)域（Domain）屬性的取值范圍稱為該屬性的域。

例如：姓名的域?yàn)樽址希詣e域?yàn)椋?，女）。?章數(shù)據(jù)模型與概念模型(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、出生年月、籍貫、所在院系、入學(xué)時間）(6)實(shí)體集（EntitySet）同一類型實(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2章數(shù)據(jù)模型與概念模型(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。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)體之間的聯(lián)系通常是指不同實(shí)體集之間的聯(lián)系。第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型用圖形來表示兩個實(shí)體型之間的這三類聯(lián)系實(shí)體型A聯(lián)系名實(shí)體型B111:1聯(lián)系實(shí)體型A聯(lián)系名1n1:n聯(lián)系實(shí)體型A實(shí)體型B聯(lián)系名mnm:n聯(lián)系實(shí)體型B第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型一對一聯(lián)系（1:1）實(shí)例：一個班級只有一個正班長。一個班長只在一個班中任職。定義：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。班級班級-班長班長111:1聯(lián)系第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型一對多聯(lián)系（1：n）實(shí)例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)。定義：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。班級組成學(xué)生1n1:n聯(lián)系第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型多對多聯(lián)系（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。定義：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。課程選修學(xué)生mnm:n聯(lián)系第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型兩個以上實(shí)體型之間一對多聯(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。第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型實(shí)例

課程、教師與參考書三個實(shí)體型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。課程講授教師1m兩個以上實(shí)體型間1:n聯(lián)系參考書n第1章數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識多個實(shí)體型間的一對一聯(lián)系兩個以上實(shí)體型間的多對多聯(lián)系實(shí)例

供應(yīng)商、項(xiàng)目、零件三個實(shí)體型一個供應(yīng)商可以供給多個項(xiàng)目多種零件，每個項(xiàng)目可以使用多個供應(yīng)商供應(yīng)的零件，每種零件可由不同供應(yīng)商供給。供應(yīng)商供應(yīng)項(xiàng)目mp兩個以上實(shí)體型間m:n聯(lián)系零件n第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型單個實(shí)體型內(nèi)的聯(lián)系一對多聯(lián)系實(shí)例

職工實(shí)體型內(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。一對一聯(lián)系

職工領(lǐng)導(dǎo)1n單個實(shí)體型內(nèi)部1:n聯(lián)系第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型2.2.2概念模型的表示方法P.P.Chen1976年提出的實(shí)體－聯(lián)系方法(E-R方法，Entity-RelationshipApproach)用E-R圖來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型E-R方法也稱為E-R模型第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型實(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2章數(shù)據(jù)模型與概念模型屬性用橢圓形表示，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2章數(shù)據(jù)模型與概念模型聯(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）。第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型實(shí)體型A聯(lián)系名實(shí)體型B111:1聯(lián)系實(shí)體型A聯(lián)系名1n1:n聯(lián)系實(shí)體型A實(shí)體型B聯(lián)系名mnm:n聯(lián)系實(shí)體型B第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型班級班級-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2章數(shù)據(jù)模型與概念模型聯(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。課程選修學(xué)生mn成績第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型舉例：用E-R圖表示某個工廠物資管理的概念模型實(shí)體倉庫：倉庫號、面積、電話號碼零件：零件號、名稱、規(guī)格、單價(jià)、描述供應(yīng)商：供應(yīng)商號、姓名、地址、電話號碼、帳號項(xiàng)目：項(xiàng)目號、預(yù)算、開工日期職工：職工號、姓名、年齡、職稱第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型實(shí)體之間的聯(lián)系如下：

(1)一個倉庫可以存放多種零件，一種零件可以存放在多個倉庫中。倉庫和零件具有多對多的聯(lián)系。用庫存量來表示某種零件在某個倉庫中的數(shù)量。(2)一個倉庫有多個職工當(dāng)倉庫保管員，一個職工只能在一個倉庫工作，倉庫和職工之間是一對多的聯(lián)系。職工實(shí)體型中具有一對多的聯(lián)系。(3)職工之間具有領(lǐng)導(dǎo)-被領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系。即倉庫主任領(lǐng)導(dǎo)若干保管員。(4)供應(yīng)商、項(xiàng)目和零件三者之間具有多對多的聯(lián)系。第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型2.3常見的數(shù)據(jù)模型2.3.1數(shù)據(jù)模型概述一、數(shù)據(jù)模型三要素?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)約束條件第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述數(shù)據(jù)庫的組成對象，以及對象之間的聯(lián)系。描述的內(nèi)容與數(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2章數(shù)據(jù)模型與概念模型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)操作的類型查詢更新(包括插入、刪除、修改)第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型數(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2章數(shù)據(jù)模型與概念模型3.數(shù)據(jù)約束條件一組完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則：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2章數(shù)據(jù)模型與概念模型數(shù)據(jù)模型對完整性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2章數(shù)據(jù)模型與概念模型二、常見的數(shù)據(jù)模型非關(guān)系模型層次模型(HierarchicalModel)網(wǎng)狀模型(NetworkModel)關(guān)系模型(RelationalModel)面向?qū)ο竽Ｐ?ObjectOrientedModel）對象關(guān)系模型(ObjectRelationalModel)第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型2.3.2層次數(shù)據(jù)模型層次模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中最早出現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型。層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的典型代表是IBM公司的IMS

（InformationManagementSystem）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。層次模型用樹形結(jié)構(gòu)來表示各類實(shí)體以及實(shí)體間的聯(lián)系。第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型一、層次模型的數(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：1.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)。2.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2章數(shù)據(jù)模型與概念模型

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)層次模型的一個示例第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型層次模型的特點(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；每個記錄類型可以定義一個排序字段，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。根結(jié)點(diǎn)記錄型系的子女結(jié)點(diǎn)記錄型教員的雙親結(jié)點(diǎn)葉結(jié)點(diǎn)葉結(jié)點(diǎn)字段教學(xué)院系的數(shù)據(jù)模型教學(xué)院系數(shù)據(jù)庫的一個實(shí)例第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型二、層次模型中多對多聯(lián)系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)法圖2-12虛擬結(jié)點(diǎn)法圖2-13第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型三、層次模型的數(shù)據(jù)操作和完整性約束條件層次模型的數(shù)據(jù)操縱查詢插入刪除更新第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型層次模型的完整性約束條件無相應(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（冗余結(jié)點(diǎn)法）。第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型四、層次模型的存儲結(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，實(shí)現(xiàn)存儲。第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型A1B1C3C5C7C14B4C2C9B6C4C6C8A2…第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型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2章數(shù)據(jù)模型與概念模型子女-兄弟鏈接法每個記錄設(shè)兩個指引元，分別指向最左邊的子女（每個記錄型對應(yīng)一個）和最近的兄弟。第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型層次序列鏈接法按樹的前序穿越順序鏈接各記錄值第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型2.3.3網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用網(wǎng)狀模型作為數(shù)據(jù)的組織方式典型代表是DBTG系統(tǒng)：亦稱CODASYL系統(tǒng)70年代由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)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2章數(shù)據(jù)模型與概念模型一、網(wǎng)狀模型的數(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：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2章數(shù)據(jù)模型與概念模型表示方法（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（實(shí)體）。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（實(shí)體）之間的一對多的父子聯(lián)系。第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型網(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（復(fù)合聯(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2章數(shù)據(jù)模型與概念模型網(wǎng)狀模型的例子

第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型二、網(wǎng)狀模型的完整性約束條件網(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：唯一標(biāo)識記錄的數(shù)據(jù)項(xiàng)的集合；一個聯(lián)系中雙親記錄與子女記錄之間是一對多聯(lián)系；支持雙親記錄和子女記錄之間某些約束條件。第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型三、網(wǎng)狀模型的存儲結(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2章數(shù)據(jù)模型與概念模型四、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)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，如一個結(jié)點(diǎn)可以有多個雙親有良好的性能，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2章數(shù)據(jù)模型與概念模型2.3.4關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用關(guān)系模型作為數(shù)據(jù)的組織方式1970年美國IBM公司SanJose研究室的研究員E.F.Codd首次提出了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的關(guān)系模型計(jì)算機(jī)廠商新推出的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)幾乎都支持關(guān)系模型第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型一、關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在用戶觀點(diǎn)下，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，它由行和列組成。學(xué)號姓名年齡性別系名年級2005004王小明19女社會學(xué)20052005006黃大鵬20男商品學(xué)20052005008張文斌18女法律2005………………第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型關(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2章數(shù)據(jù)模型與概念模型主碼（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2章數(shù)據(jù)模型與概念模型例1學(xué)生、系、系與學(xué)生之間的一對多聯(lián)系：學(xué)生（學(xué)號，姓名，年齡，性別，系號，年級）系（系號，系名，辦公地點(diǎn)）第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型例2系、系主任、系與系主任間的一對一聯(lián)系：系（系號，系名，辦公地點(diǎn)，電話，系主任）系主任（工號，姓名，性別，職稱）第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型例3學(xué)生、課程、學(xué)生與課程之間的多對多聯(lián)系：

學(xué)生（學(xué)號，姓名，年齡，性別，系號，年級）課程（課程號，課程名，學(xué)分）選修（學(xué)號，課程號，成績）第2章數(shù)據(jù)模型與概念模型關(guān)系必須是規(guī)范化的，滿足一定的規(guī)范條件。最基本的規(guī)范條件：關(guān)系的每一個分量必須是一個不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，不允許表中還有表。圖1.27中工資和扣除是可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，不符合關(guān)系模型要求。