數(shù)據(jù)庫原理及應用課件

數(shù)據(jù)庫原理及應用課件第1頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章教材及參考書(1)教材薩師煊，王珊：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論(第四版)

高等教育出版社，2006.5AFirstCourseinDatabaseSystems

Jeffrey.D.Ullman,JenniferWidomDept.OfComputerScienceStanfordUniversity

第2頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章教材及參考書(2)參考書DateCJ,AnIntroductiontoDatabase

System(Ed.7),Addison-Wesley,2000上機軟件KingBaseES教學版系統(tǒng)可以從人大金倉公司的網(wǎng)站/上免費下載

第3頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章學習方式聽課

（啟發(fā)式、討論式）讀書

（預習、復習）報告

（綜合練習）第4頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章考試成績平時成績30%

（書面作業(yè)、上機練習、綜合練習、考勤等）期末考試70%獎勵加分（上限為100分）第5頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章內容安排(1)基礎篇第一章緒論第二章關系數(shù)據(jù)庫第三章關系數(shù)據(jù)庫標準語言SQL第四章數(shù)據(jù)庫安全性第五章數(shù)據(jù)庫完整性設計與應用開發(fā)篇第六章關系數(shù)據(jù)理論數(shù)據(jù)庫設計第七章數(shù)據(jù)庫設計第八章數(shù)據(jù)庫編程第6頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章內容安排(2)系統(tǒng)篇第九章關系查詢處理和查詢優(yōu)化第十章數(shù)據(jù)庫恢復技術第十一章并發(fā)控制*第十二章數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)第一至第十一章是本科專業(yè)的基本教程（書中有*號的部分除外）第十二至第十七章是高級教程第7頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論AnIntroductiontoDatabaseSystems第一章緒論第8頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章第一章緒論1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.2數(shù)據(jù)模型1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.5小結第9頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章數(shù)據(jù)庫的地位數(shù)據(jù)庫技術產生于六十年代末，是數(shù)據(jù)管理的最新技術，是計算機科學的重要分支。數(shù)據(jù)庫技術是信息系統(tǒng)的核心和基礎，它的出現(xiàn)極大地促進了計算機應用向各行各業(yè)的滲透。數(shù)據(jù)庫的建設規(guī)模、數(shù)據(jù)庫信息量的大小和使用頻度已成為衡量一個國家信息化程度的重要標志。第10頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章第一章緒論1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述

1.1.1四個基本概念

1.1.2數(shù)據(jù)管理技術的產生和發(fā)展

1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點

第11頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.1.1四個基本概念數(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12頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章一、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)的種類文本、圖形、圖像、音頻、視頻、學生的檔案記錄、貨物的運輸情況等數(shù)據(jù)的特點數(shù)據(jù)與其語義是不可分的第13頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章數(shù)據(jù)舉例數(shù)據(jù)的含義稱為數(shù)據(jù)的語義，數(shù)據(jù)與其語義是不可分的。例如93是一個數(shù)據(jù)語義1：學生某門課的成績語義2：某人的體重語義3：計算機系2003級學生人數(shù)語義4：請同學給出。。。第14頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章數(shù)據(jù)舉例學生檔案中的學生記錄（李明，男，197205，江蘇南京市，計算機系，1990）語義：學生姓名、性別、出生年月、籍貫、所在院系、入學時間解釋：李明是個大學生，1972年5月出生，江蘇南京市人，1990年考入計算機系請給出另一個解釋和語義第15頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章二、數(shù)據(jù)庫數(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內、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫的基本特征數(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)獨立性較高易擴展第16頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章三、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)什么是DBMS位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。是基礎軟件，是一個大型復雜的軟件系統(tǒng)

DBMS的用途科學地組織和存儲數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護數(shù)據(jù)第17頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章硬件平臺基礎軟件平臺軟件基礎構架平臺應用軟件平臺軟件產品協(xié)同軟件辦公軟件數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)操作系統(tǒng)

中間件應用服務器數(shù)據(jù)庫在計算機系統(tǒng)中的位置第18頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章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)組織、存儲和管理

分類組織、存儲和管理各種數(shù)據(jù)確定組織數(shù)據(jù)的文件結構和存取方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系提供多種存取方法提高存取效率第19頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章DBMS的主要功能數(shù)據(jù)操縱功能

提供數(shù)據(jù)操縱語言(DML)

實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作(查詢、插入、刪除和修改)數(shù)據(jù)庫的事務管理和運行管理數(shù)據(jù)庫在建立、運行和維護時由DBMS統(tǒng)一管理和控制保證數(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)恢復第20頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章DBMS的主要功能數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能(實用程序)

數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)裝載轉換 數(shù)據(jù)庫轉儲 介質故障恢復 數(shù)據(jù)庫的重組織 性能監(jiān)視分析等其它功能

DBMS與網(wǎng)絡中其它軟件系統(tǒng)的通信兩個DBMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉換異構數(shù)據(jù)庫之間的互訪和互操作第21頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章四、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DatabaseSystem，簡稱DBS）

在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構成數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理員

第22頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章

數(shù)據(jù)庫

應用系統(tǒng)應用開發(fā)工具

操作系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理員用戶用戶用戶

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第23頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.1.1四個基本概念

1.1.2數(shù)據(jù)管理技術的產生和發(fā)展

1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點第24頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章數(shù)據(jù)管理技術的產生和發(fā)展什么是數(shù)據(jù)管理對數(shù)據(jù)進行分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護數(shù)據(jù)處理的中心問題數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展過程人工管理階段(20世紀40年代中--50年代中)文件系統(tǒng)階段(20世紀50年代末--60年代中)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段(20世紀60年代末--現(xiàn)在)第25頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章數(shù)據(jù)管理技術的產生和發(fā)展(續(xù))數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展動力應用需求的推動計算機硬件的發(fā)展計算機軟件的發(fā)展第26頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章一、人工管理階段時期20世紀40年代中--50年代中產生的背景應用需求 科學計算 硬件水平 無直接存取存儲設備軟件水平 沒有操作系統(tǒng) 處理方式 批處理 第27頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章人工管理階段(續(xù))特點數(shù)據(jù)的管理者：用戶（程序員），數(shù)據(jù)不保存數(shù)據(jù)面向的對象：某一應用程序數(shù)據(jù)的共享程度：無共享、冗余度極大數(shù)據(jù)的獨立性：不獨立，完全依賴于程序數(shù)據(jù)的結構化：無結構數(shù)據(jù)控制能力：應用程序自己控制第28頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章應用程序與數(shù)據(jù)的對應關系(人工管理階段)

應用程序1數(shù)據(jù)集1應用程序2數(shù)據(jù)集2應用程序ｎ數(shù)據(jù)集n...…...…人工管理階段應用程序與數(shù)據(jù)之間的對應關系

第29頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章二、文件系統(tǒng)階段時期20世紀50年代末--60年代中產生的背景應用需求 科學計算、管理 硬件水平 磁盤、磁鼓 軟件水平 有文件系統(tǒng) 處理方式 聯(lián)機實時處理、批處理

第30頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章文件系統(tǒng)階段(續(xù))特點數(shù)據(jù)的管理者：文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可長期保存數(shù)據(jù)面向的對象：某一應用程序數(shù)據(jù)的共享程度：共享性差、冗余度大數(shù)據(jù)的結構化：記錄內有結構,整體無結構數(shù)據(jù)的獨立性：獨立性差，數(shù)據(jù)的邏輯結構改變必須修改應用程序數(shù)據(jù)控制能力：應用程序自己控制第31頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章應用程序與數(shù)據(jù)的對應關系(文件系統(tǒng)階段)應用程序１文件１應用程序２文件2應用程序ｎ文件n存取方法...…...…文件系統(tǒng)階段應用程序與數(shù)據(jù)之間的對應關系

第32頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的結構記錄內有結構。數(shù)據(jù)的結構是靠程序定義和解釋的。數(shù)據(jù)只能是定長的?？梢蚤g接實現(xiàn)數(shù)據(jù)變長要求，但訪問相應數(shù)據(jù)的應用程序復雜了。文件間是獨立的，因此數(shù)據(jù)整體無結構?？梢蚤g接實現(xiàn)數(shù)據(jù)整體的有結構，但必須在應用程序中對描述數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)的最小存取單位是記錄。第33頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段時期20世紀60年代末以來產生的背景應用背景 大規(guī)模管理 硬件背景 大容量磁盤、磁盤陣列 軟件背景 有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 處理方式 聯(lián)機實時處理,分布處理,批處理 第34頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.1.1四個基本概念

1.1.2數(shù)據(jù)管理技術的產生和發(fā)展

1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點第35頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點數(shù)據(jù)結構化數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴充數(shù)據(jù)獨立性高數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制第36頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章數(shù)據(jù)結構化整體數(shù)據(jù)的結構化是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一整體結構化不再僅僅針對某一個應用，而是面向全組織不僅數(shù)據(jù)內部結構化，整體是結構化的，數(shù)據(jù)之間具有聯(lián)系數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)的是數(shù)據(jù)的真正結構化數(shù)據(jù)的結構用數(shù)據(jù)模型描述，無需程序定義和解釋數(shù)據(jù)可以變長數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項第37頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴充數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)從整體角度看待和描述數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)面向整個系統(tǒng)，可以被多個用戶、多個應用共享使用。數(shù)據(jù)共享的好處減少數(shù)據(jù)冗余，節(jié)約存儲空間避免數(shù)據(jù)之間的不相容性與不一致性使系統(tǒng)易于擴充第38頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章數(shù)據(jù)獨立性高物理獨立性指用戶的應用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是相互獨立的。當數(shù)據(jù)的物理存儲改變了，應用程序不用改變。邏輯獨立性指用戶的應用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結構是相互獨立的。數(shù)據(jù)的邏輯結構改變了，用戶程序也可以不變。數(shù)據(jù)獨立性是由DBMS的二級映像功能來保證的第39頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制DBMS提供的數(shù)據(jù)控制功能(1)數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護保護數(shù)據(jù)，以防止不合法的使用造成的數(shù)據(jù)的泄密和破壞。(2)數(shù)據(jù)的完整性（Integrity）檢查將數(shù)據(jù)控制在有效的范圍內，或保證數(shù)據(jù)之間滿足一定的關系。(3)并發(fā)（Concurrency）控制對多用戶的并發(fā)操作加以控制和協(xié)調，防止相互干擾而得到錯誤的結果。(4)數(shù)據(jù)庫恢復（Recovery）將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復到某一已知的正確狀態(tài)。第40頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章應用程序與數(shù)據(jù)的對應關系(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))DBMS應用程序1應用程序2數(shù)據(jù)庫…數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段應用程序與數(shù)據(jù)之間的對應關系

第41頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章第一章緒論1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.2數(shù)據(jù)模型1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.5小結第42頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.2數(shù)據(jù)模型1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型

1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素

1.2.3概念模型

1.2.4最常用的數(shù)據(jù)模型

1.2.5層次模型

1.2.6網(wǎng)狀模型

1.2.7關系模型第43頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章數(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)模型應滿足三方面要求能比較真實地模擬現(xiàn)實世界容易為人所理解便于在計算機上實現(xiàn)第44頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章

1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型分為兩類（分屬兩個不同的層次）(1)概念模型也稱信息模型，它是按用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模，用于數(shù)據(jù)庫設計。(2)邏輯模型和物理模型

邏輯模型主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關系模型、面向對象模型等，按計算機系統(tǒng)的觀點對數(shù)據(jù)建模，用于DBMS實現(xiàn)。物理模型是對數(shù)據(jù)最底層的抽象，描述數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內部的表示方式和存取方法，在磁盤或磁帶上的存儲方式和存取方法。第45頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章兩大類數(shù)據(jù)模型(續(xù))客觀對象的抽象過程---兩步抽象現(xiàn)實世界中的客觀對象抽象為概念模型；把概念模型轉換為某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。第46頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章兩大類數(shù)據(jù)模型(續(xù))DBMS支持的數(shù)據(jù)模型概念模型認識抽象信息世界機器世界現(xiàn)實世界中客觀對象的抽象過程現(xiàn)實世界現(xiàn)實世界概念模型數(shù)據(jù)庫設計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)庫設計人員完成第47頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.2數(shù)據(jù)模型

1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型

1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素

1.2.3概念模型

1.2.4最常用的數(shù)據(jù)模型

1.2.5層次模型

1.2.6網(wǎng)狀模型

1.2.7關系模型第48頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素數(shù)據(jù)結構數(shù)據(jù)操作完整性約束條件第49頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章

一、數(shù)據(jù)結構什么是數(shù)據(jù)結構描述數(shù)據(jù)庫的組成對象，以及對象之間的聯(lián)系描述的內容與數(shù)據(jù)類型、內容、性質有關的對象與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關的對象數(shù)據(jù)結構是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述第50頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章

二、數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作對數(shù)據(jù)庫中各種對象(型)的實例(值)允許執(zhí)行的操作及有關的操作規(guī)則數(shù)據(jù)操作的類型查詢更新(包括插入、刪除、修改)第51頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章

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)特性的描述請舉例說明第52頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章三、數(shù)據(jù)的完整性約束條件數(shù)據(jù)的完整性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53頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章

數(shù)據(jù)的完整性約束條件(續(xù))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。例如在關系模型中，任何關系必須滿足實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制，以反映具體應用所涉及的數(shù)據(jù)必須遵守的特定的語義約束條件。第54頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.2數(shù)據(jù)模型

1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型

1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素

1.2.3概念模型

1.2.4最常用的數(shù)據(jù)模型

1.2.5層次模型

1.2.6網(wǎng)狀模型

1.2.7關系模型第55頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.2.3概念模型信息世界中的基本概念兩個實體型之間的聯(lián)系兩個以上實體型之間的聯(lián)系單個實體型內的聯(lián)系概念模型的一種表示方法一個實例第56頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章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)實世界到機器世界的一個中間層次是數(shù)據(jù)庫設計的有力工具數(shù)據(jù)庫設計人員和用戶之間進行交流的語言對概念模型的基本要求較強的語義表達能力能夠方便、直接地表達應用中的各種語義知識簡單、清晰、易于用戶理解第57頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章一、信息世界中的基本概念(1)實體（Entity）

客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體?？梢允蔷唧w的人、事、物或抽象的概念。(2)屬性（Attribute）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。

(3)碼（Key）唯一標識實體的屬性集稱為碼。第58頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章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)實體型（EntityType）用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體稱為實體型(6)實體集（EntitySet）同一類型實體的集合稱為實體集第59頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章信息世界中的基本概念(續(xù))(7)聯(lián)系（Relationship）

現(xiàn)實世界中事物內部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界中反映為實體內部的聯(lián)系和實體之間的聯(lián)系。實體內部的聯(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)系通常是指不同實體集之間的聯(lián)系第60頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章二、兩個實體型之間的聯(lián)系實體型A聯(lián)系名實體型B111:1聯(lián)系實體型A聯(lián)系名1n1:n聯(lián)系實體型A實體型B聯(lián)系名mnm:n聯(lián)系實體型B用圖形來表示兩個實體型之間的這三類聯(lián)系

第61頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章二、兩個實體型之間的聯(lián)系（續(xù)）一對一聯(lián)系（1:1）實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：如果對于實體集A中的每一個實體，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，則稱實體集A與實體集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62頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章兩個實體型之間的聯(lián)系(續(xù))一對多聯(lián)系（1：n）實例一個班級中有若干名學生，每個學生只在一個班級中學習定義：如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中至多只有一個實體與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B有一對多聯(lián)系，記為1:n班級組成學生1n1:n聯(lián)系第63頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章兩個實體型之間的聯(lián)系(續(xù))多對多聯(lián)系（m:n）實例課程與學生之間的聯(lián)系：一門課程同時有若干個學生選修一個學生可以同時選修多門課程定義：如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中也有m個實體（m≥0）與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體B具有多對多聯(lián)系，記為m:n課程選修學生mnm:n聯(lián)系第64頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章三、兩個以上實體型之間的聯(lián)系兩個以上實體型之間一對多聯(lián)系若實體集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，則我們說Ei與E1，E2，...，Ei-1，Ei+1，...，En之間的聯(lián)系是一對多的第65頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章兩個以上實體型之間的聯(lián)系(續(xù))實例

課程、教師與參考書三個實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兩個以上實體型間1:n聯(lián)系參考書n第66頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章兩個以上實體型之間的聯(lián)系(續(xù))多個實體型間的一對一聯(lián)系兩個以上實體型間的多對多聯(lián)系實例

供應商、項目、零件三個實體型一個供應商可以供給多個項目多種零件每個項目可以使用多個供應商供應的零件每種零件可由不同供應商供給供應商供應項目mp兩個以上實體型間m:n聯(lián)系零件n第67頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章四、單個實體型內的聯(lián)系一對多聯(lián)系實例

職工實體型內部具有領導與被領導的聯(lián)系某一職工（干部）“領導”若干名職工一個職工僅被另外一個職工直接領導這是一對多的聯(lián)系一對一聯(lián)系

請舉例職工領導1n單個實體型內部1:n聯(lián)系第68頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章單個實體型內的聯(lián)系實體型1聯(lián)系名mn單個實體型內的m:n聯(lián)系多對多聯(lián)系請舉例第69頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章五、概念模型的一種表示方法實體－聯(lián)系方法(E-R方法)用E-R圖來描述現(xiàn)實世界的概念模型E-R方法也稱為E-R模型第70頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章E-R圖實體型用矩形表示，矩形框內寫明實體名。屬性用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應的實體連接起來學生教師學生學號年齡性別姓名第71頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章E-R圖(續(xù))聯(lián)系聯(lián)系本身：用菱形表示，菱形框內寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關實體連接起來，同時在無向邊旁標上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或m:n）第72頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章聯(lián)系的表示方法實體型A聯(lián)系名實體型B111:1聯(lián)系實體型A聯(lián)系名1n1:n聯(lián)系實體型A實體型B聯(lián)系名mnm:n聯(lián)系實體型B第73頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章聯(lián)系的表示方法示例班級班級-班長班長111:1聯(lián)系課程選修學生mnm:n聯(lián)系班級組成學生1n1:n聯(lián)系第74頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章聯(lián)系的屬性課程選修學生mn成績聯(lián)系的屬性：聯(lián)系本身也是一種實體型，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75頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章六、一個實例用E-R圖表示某個工廠物資管理的概念模型實體倉庫：倉庫號、面積、電話號碼零件：零件號、名稱、規(guī)格、單價、描述供應商：供應商號、姓名、地址、電話號碼、帳號項目：項目號、預算、開工日期職工：職工號、姓名、年齡、職稱第76頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章一個實例實體之間的聯(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。職工實體型中具有一對多的聯(lián)系(3)職工之間具有領導-被領導關系。即倉庫主任領導若干保管員。(4)供應商、項目和零件三者之間具有多對多的聯(lián)系第77頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章一個實例第78頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.2數(shù)據(jù)模型1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型

1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素

1.2.3概念模型

1.2.4最常用的數(shù)據(jù)模型

1.2.5層次模型

1.2.6網(wǎng)狀模型

1.2.7關系模型第79頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.2.4最常用的數(shù)據(jù)模型非關系模型層次模型(HierarchicalModel)網(wǎng)狀模型(NetworkModel)關系模型(RelationalModel)面向對象模型(ObjectOrientedModel）對象關系模型(ObjectRelationalModel)第80頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.2.5層次模型層次模型是數(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)層次模型用樹形結構來表示各類實體以及實體間的聯(lián)系

第81頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章一、層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構層次模型

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.有且只有一個結點沒有雙親結點，這個結點稱為根結點2.根以外的其它結點有且只有一個雙親結點層次模型中的幾個術語根結點，雙親結點，兄弟結點，葉結點第82頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù))

Ｒ1

根結點

Ｒ2

兄弟結點

Ｒ3

葉結點

Ｒ4

兄弟結點

Ｒ5

葉結點

葉結點圖1.16一個層次模型的示例第83頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù))層次模型的特點：結點的雙親是唯一的只能直接處理一對多的實體聯(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立存在第84頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù))圖1.17教員學生層次數(shù)據(jù)庫模型

根結點記錄型系的子女結點記錄型教員的雙親結點葉結點葉結點字段第85頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù))圖1.18教員學生層次數(shù)據(jù)庫的一個值

第86頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章二、多對多聯(lián)系在層次模型中的表示多對多聯(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)系分解方法冗余結點法虛擬結點法第87頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章三、層次模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束

層次模型的數(shù)據(jù)操縱查詢插入刪除更新第88頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章層次模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束（續(xù)）層次模型的完整性約束條件

無相應的雙親結點值就不能插入子女結點值如果刪除雙親結點值，則相應的子女結點值也被同時刪除更新操作時，應更新所有相應記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性第89頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章四、層次數(shù)據(jù)模型的存儲結構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現(xiàn)層次順序第90頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章層次數(shù)據(jù)模型的存儲結構（續(xù)）圖1.20層次數(shù)據(jù)庫及其實例…A1A2C8C6C4B6C9C2B4C14C7C5C3B1A1圖1.21鄰接法按鄰接法存放圖1.20（b）中以根記錄A1為首的層次記錄實例集按鄰接法存放圖1.20（b）中以根記錄A1為首的層次記錄實例集

第91頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章層次數(shù)據(jù)模型的存儲結構（續(xù)）鏈接法用指引來反映數(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92頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章層次數(shù)據(jù)模型的存儲結構（續(xù)）子女-兄弟鏈接法每個記錄設兩類指針，分別指向最左邊的子女（每個記錄型對應一個）和最近的兄弟第93頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章層次數(shù)據(jù)模型的存儲結構（續(xù)）層次序列鏈接法按樹的前序穿越順序鏈接各記錄值第94頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章五、層次模型的優(yōu)缺點優(yōu)點層次模型的數(shù)據(jù)結構比較簡單清晰

查詢效率高，性能優(yōu)于關系模型，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多對多聯(lián)系表示不自然對插入和刪除操作的限制多，應用程序的編寫比較復雜

查詢子女結點必須通過雙親結點由于結構嚴密，層次命令趨于程序化

第95頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.2數(shù)據(jù)模型1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型

1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素

1.2.3概念模型

1.2.4最常用的數(shù)據(jù)模型

1.2.5層次模型

1.2.6網(wǎng)狀模型

1.2.7關系模型第96頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.2.6網(wǎng)狀模型網(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、方法和技術實際系統(tǒng)CullinetSoftwareInc.公司的IDMSUnivac公司的DMS1100Honeywell公司的IDS/2HP公司的IMAGE第97頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構網(wǎng)狀模型滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合：1.允許一個以上的結點無雙親；2.一個結點可以有多于一個的雙親。第98頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構（續(xù)）表示方法(與層次數(shù)據(jù)模型相同)實體型：用記錄類型描述每個結點表示一個記錄類型（實體）屬性：用字段描述每個記錄類型可包含若干個字段聯(lián)系：用結點之間的連線表示記錄類型（實體）之間的一對多的父子聯(lián)系第99頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構（續(xù)）網(wǎng)狀模型與層次模型的區(qū)別網(wǎng)狀模型允許多個結點沒有雙親結點網(wǎng)狀模型允許結點有多個雙親結點網(wǎng)狀模型允許兩個結點之間有多種聯(lián)系（復合聯(lián)系）網(wǎng)狀模型可以更直接地去描述現(xiàn)實世界層次模型實際上是網(wǎng)狀模型的一個特例第100頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構（續(xù)）網(wǎng)狀模型中子女結點與雙親結點的聯(lián)系可以不唯一要為每個聯(lián)系命名，并指出與該聯(lián)系有關的雙親記錄和子女記錄

R1與R3之間的聯(lián)系L1R2與R3之間的聯(lián)系L2

第101頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構（續(xù)）網(wǎng)狀模型的例子

第102頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構（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103頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構（續(xù)）例如：一個學生可以選修若干門課程，某一課程可以被多個學生選修，學生與課程之間是多對多聯(lián)系引進一個學生選課的聯(lián)結記錄，由3個數(shù)據(jù)項組成學號課程號成績表示某個學生選修某一門課程及其成績第104頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構（續(xù)）圖1.24學生/選課/課程的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型第105頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束（續(xù)）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：唯一標識記錄的數(shù)據(jù)項的集合

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106頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章三、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結構關鍵實現(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107頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結構（續(xù)）圖1.25學生/選課/課程的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫實例

學生記錄課程記錄選課記錄第108頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章四、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點優(yōu)點能夠更為直接地描述現(xiàn)實世界，如一個結點可以有多個雙親具有良好的性能，存取效率較高缺點結構比較復雜，而且隨著應用環(huán)境的擴大，數(shù)據(jù)庫的結構就變得越來越復雜，不利于最終用戶掌握DDL、DML語言復雜，用戶不容易使用第109頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.2數(shù)據(jù)模型1.2.1兩大類數(shù)據(jù)模型

1.2.2數(shù)據(jù)模型的組成要素

1.2.3概念模型

1.2.4最常用的數(shù)據(jù)模型

1.2.5層次模型

1.2.6網(wǎng)狀模型

1.2.7關系模型第110頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.2.7關系模型關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用關系模型作為數(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)的關系模型計算機廠商新推出的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)幾乎都支持關系模型

第111頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章一、關系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構

在用戶觀點下，關系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結構是一張二維表，它由行和列組成。學號姓名年齡性別系名年級2005004王小明19女社會學20052005006黃大鵬20男商品學20052005008張文斌18女法律2005………………學生登記表屬性元組第112頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章關系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構（續(xù)）關系（Relation）一個關系對應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113頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章關系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構（續(xù)）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。關系模式對關系的描述關系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）學生（學號，姓名，年齡，性別，系，年級）第114頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章關系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構（續(xù)）例1學生、系、系與學生之間的一對多聯(lián)系：學生（學號，姓名，年齡，性別，系號，年級）系(系號，系名，辦公地點)例2系、系主任、系與系主任間的一對一聯(lián)系第115頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章關系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構（續(xù)）例3學生、課程、學生與課程之間的多對多聯(lián)系：

學生（學號，姓名，年齡，性別，系號，年級）課程（課程號，課程名，學分）選修（學號，課程號，成績）第116頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章關系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構（續(xù)）關系必須是規(guī)范化的，滿足一定的規(guī)范條件最基本的規(guī)范條件：關系的每一個分量必須是一個不可分的數(shù)據(jù)項,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,不符合關系模型要求

職工號姓名職稱工資扣除實發(fā)基本津貼職務房租水電86051陳平講師13051200501601122283圖1.27一個工資表(表中有表)實例第117頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章關系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構（續(xù)）關系術語一般表格的術語關系名表名關系模式表頭（表格的描述）關系（一張）二維表元組記錄或行屬性列屬性名列名屬性值列值分量一條記錄中的一個列值非規(guī)范關系表中有表（大表中嵌有小表）表1.2術語對比第118頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章二、關系數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對象和操作結果都是關系查詢插入刪除更新數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對象和操作結果都是關系，即若干元組的集合存取路徑對用戶隱蔽，用戶只要指出“干什么”，不必詳細說明“怎么干”第119頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章關系數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束（續(xù)）關系的完整性約束條件實體完整性參照完整性用戶定義的完整性第120頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章三、關系數(shù)據(jù)模型的存儲結構實體及實體間的聯(lián)系都用表來表示表以文件形式存儲有的DBMS一個表對應一個操作系統(tǒng)文件有的DBMS自己設計文件結構第121頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章四、關系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點優(yōu)點建立在嚴格的數(shù)學概念的基礎上概念單一實體和各類聯(lián)系都用關系來表示對數(shù)據(jù)的檢索結果也是關系關系模型的存取路徑對用戶透明具有更高的數(shù)據(jù)獨立性，更好的安全保密性簡化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫開發(fā)建立的工作第122頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章關系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點（續(xù)）缺點存取路徑對用戶透明導致查詢效率往往不如非關系數(shù)據(jù)模型為提高性能，必須對用戶的查詢請求進行優(yōu)化增加了開發(fā)DBMS的難度第123頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章第一章緒論1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.2數(shù)據(jù)模型1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.5小結第124頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構從數(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構，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內部的系統(tǒng)結構

從數(shù)據(jù)庫最終用戶角度看（數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部的體系結構），數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結構分為:單用戶結構主從式結構分布式結構客戶／服務器瀏覽器／應用服務器／數(shù)據(jù)庫服務器多層結構等第125頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構（續(xù)）1.3.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念1.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結構1.3.3數(shù)據(jù)庫的二級映像功能與數(shù)據(jù)獨立性

第126頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.3.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念“型”和“值”的概念型(Type)對某一類數(shù)據(jù)的結構和屬性的說明值(Value)是型的一個具體賦值例如學生記錄型：（學號，姓名，性別，系別，年齡，籍貫）一個記錄值：（900201，李明，男，計算機，22，江蘇）第127頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念（續(xù)）模式（Schema）數(shù)據(jù)庫邏輯結構和特征的描述是型的描述反映的是數(shù)據(jù)的結構及其聯(lián)系模式是相對穩(wěn)定的實例（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例實例隨數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的更新而變動第128頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念（續(xù)）例如：在學生選課數(shù)據(jù)庫模式中，包含學生記錄、課程記錄和學生選課記錄

2003年的一個學生數(shù)據(jù)庫實例，包含：2003年學校中所有學生的記錄學校開設的所有課程的記錄所有學生選課的記錄

2002年度學生數(shù)據(jù)庫模式對應的實例與

2003年度學生數(shù)據(jù)庫模式對應的實例是不同的第129頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構（續(xù)）1.3.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念1.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結構

1.3.3數(shù)據(jù)庫的二級映像功能與數(shù)據(jù)獨立性

第130頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結構模式（Schema）

外模式（ExternalSchema）內模式（InternalSchema）第131頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結構（續(xù)）圖1.28數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結構第132頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章一、模式（Schema）模式（也稱邏輯模式）數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結構和特征的描述所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖，綜合了所有用戶的需求一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式模式的地位：是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式結構的中間層與數(shù)據(jù)的物理存儲細節(jié)和硬件環(huán)境無關與具體的應用程序、開發(fā)工具及高級程序設計語言無關第133頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章模式（續(xù)）模式的定義數(shù)據(jù)的邏輯結構（數(shù)據(jù)項的名字、類型、取值范圍等）數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系數(shù)據(jù)有關的安全性、完整性要求第134頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章二、外模式（ExternalSchema）外模式（也稱子模式或用戶模式）數(shù)據(jù)庫用戶（包括應用程序員和最終用戶）使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結構和特征的描述數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應用有關的數(shù)據(jù)的邏輯表示第135頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章外模式（續(xù)）外模式的地位：介于模式與應用之間模式與外模式的關系：一對多外模式通常是模式的子集一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外模式。反映了不同的用戶的應用需求、看待數(shù)據(jù)的方式、對數(shù)據(jù)保密的要求對模式中同一數(shù)據(jù)，在外模式中的結構、類型、長度、保密級別等都可以不同外模式與應用的關系：一對多同一外模式也可以為某一用戶的多個應用系統(tǒng)所使用但一個應用程序只能使用一個外模式第136頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章外模式（續(xù)）外模式的用途保證數(shù)據(jù)庫安全性的一個有力措施每個用戶只能看見和訪問所對應的外模式中的數(shù)據(jù)第137頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章三、內模式（InternalSchema）內模式（也稱存儲模式）是數(shù)據(jù)物理結構和存儲方式的描述是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內部的表示方式記錄的存儲方式（順序存儲，按照B樹結構存儲，按hash方法存儲）索引的組織方式數(shù)據(jù)是否壓縮存儲數(shù)據(jù)是否加密數(shù)據(jù)存儲記錄結構的規(guī)定一個數(shù)據(jù)庫只有一個內模式第138頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章內模式（續(xù)）例如學生記錄，如果按堆存儲，則插入一條新記錄總是放在學生記錄存儲的最后，如右圖所示第139頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章內模式（續(xù)）如果按學號升序存儲，則插入一條記錄就要找到它應在的位置插入，如圖1.29（b）所示如果按照學生年齡聚簇存放，假如新插入的S3是16歲，則應插入的位置如圖1.29（c）所示

圖1.29記錄不同的存儲方式示意圖第140頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構（續(xù)）1.3.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念1.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結構1.3.3數(shù)據(jù)庫的二級映像功能與數(shù)據(jù)獨立性

第141頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章1.3.3數(shù)據(jù)庫的二級映像功能與數(shù)據(jù)獨立性三級模式是對數(shù)據(jù)的三個抽象級別二級映象在DBMS內部實現(xiàn)這三個抽象層次的聯(lián)系和轉換外模式／模式映像模式／內模式映像第142頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章一、外模式／模式映象模式：描述的是數(shù)據(jù)的全局邏輯結構外模式：描述的是數(shù)據(jù)的局部邏輯結構同一個模式可以有任意多個外模式每一個外模式，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都有一個外模式／模式映象，定義外模式與模式之間的對應關系映象定義通常包含在各自外模式的描述中第143頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章外模式／模式映象（續(xù)）保證數(shù)據(jù)的邏輯獨立性當模式改變時，數(shù)據(jù)庫管理員修改有關的外模式／模式映象，使外模式保持不變應用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，從而應用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。第144頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章二、模式／內模式映象模式／內模式映象定義了數(shù)據(jù)全局邏輯結構與存儲結構之間的對應關系。例如，說明邏輯記錄和字段在內部是如何表示的數(shù)據(jù)庫中模式／內模式映象是唯一的該映象定義通常包含在模式描述中第145頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章模式／內模式映象（續(xù)）保證數(shù)據(jù)的物理獨立性當數(shù)據(jù)庫的存儲結構改變了（例如選用了另一種存儲結構），數(shù)據(jù)庫管理員修改模式／內模式映象，使模式保持不變應用程序不受影響。保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的物理獨立性。第146頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章模式／內模式映象（續(xù)）數(shù)據(jù)庫模式即全局邏輯結構是數(shù)據(jù)庫的中心與關鍵獨立于數(shù)據(jù)庫的其他層次設計數(shù)據(jù)庫模式結構時應首先確定數(shù)據(jù)庫的邏輯模式第147頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章模式／內模式映象（續(xù)）數(shù)據(jù)庫的內模式依賴于它的全局邏輯結構獨立于數(shù)據(jù)庫的用戶視圖，即外模式獨立于具體的存儲設備將全局邏輯結構中所定義的數(shù)據(jù)結構及其聯(lián)系按照一定的物理存儲策略進行組織，以達到較好的時間與空間效率

第148頁，共171頁，2023年，2月20日，星期六《數(shù)據(jù)庫原理及應用》課件第一章模式／內模式映象（續(xù)）數(shù)據(jù)庫的外模式面向具體的應用程序定義在邏輯模式之上獨立于存儲模式和存儲設備當應用需求發(fā)生較大變化，相應外模式不能滿足其視圖要求時，該外模式就得做相應改動設計外模式時應充分考慮到應