第1章數(shù)據(jù)庫(kù)概論

數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用ThePrincipleofDatabaseandapplications

第一章數(shù)據(jù)庫(kù)概論AnIntroductiontoDatabaseSystem第一章數(shù)據(jù)庫(kù)概論1-1引言1-2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展1-3數(shù)據(jù)模型1-4數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)1-5數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)1-6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)AnIntroductiontoDatabaseSystem1-1

引言

1-1-1數(shù)據(jù)與信息1-1-2數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理1-1-3數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念A(yù)nIntroductiontoDatabaseSystem數(shù)據(jù)庫(kù)的地位數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)產(chǎn)生于六十年代末，是數(shù)據(jù)管理的最新技術(shù)，是計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要分支數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，它的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了計(jì)算機(jī)應(yīng)用向各行各業(yè)的滲透數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)規(guī)模、數(shù)據(jù)庫(kù)信息量的大小和使用頻度已成為衡量一個(gè)國(guó)家信息化程度的重要標(biāo)志AnIntroductiontoDatabaseSystem數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)（Data）：是指存儲(chǔ)在某一媒體上可加以鑒別的符號(hào)資料信息（Information）：是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界事物的存在方式或運(yùn)動(dòng)形態(tài)的綜合反映，是人們進(jìn)行各種活動(dòng)所需要的知識(shí)，它反映了客觀事物的物理狀態(tài)。AnIntroductiontoDatabaseSystem1-1-2數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)處理（DataProcessing）：是指將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過(guò)程信息＝數(shù)據(jù)＋處理數(shù)據(jù)管理（DataManagement）：是指對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、分類、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)等AnIntroductiontoDatabaseSystem1-1-3數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念數(shù)據(jù)庫(kù)（DataBase）：是指長(zhǎng)期存貯在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)上，按照一定格式存放的可共享的數(shù)據(jù)集合數(shù)據(jù)庫(kù)的特征數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲(chǔ)存可為各種用戶共享冗余度較小數(shù)據(jù)獨(dú)立性較高易擴(kuò)展AnIntroductiontoDatabaseSystem用戶1用戶2用戶n

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理員數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)AnIntroductiontoDatabaseSystem數(shù)據(jù)舉例學(xué)生檔案中的學(xué)生記錄（李明，男，1972，江蘇，計(jì)算機(jī)系，1990）數(shù)據(jù)的形式不能完全表達(dá)其內(nèi)容數(shù)據(jù)的解釋語(yǔ)義：學(xué)生姓名、性別、出生年月、籍貫、所在系別、入學(xué)時(shí)間解釋：李明是個(gè)大學(xué)生，1972年出生，江蘇人，1990年考入計(jì)算機(jī)系A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystem數(shù)據(jù)庫(kù)（舉例）AnIntroductiontoDatabaseSystem數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem簡(jiǎn)稱DBMS）：是指用于數(shù)據(jù)庫(kù)建立、使用和維護(hù)的管理軟件DBMS的用途科學(xué)地組織和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護(hù)數(shù)據(jù)AnIntroductiontoDatabaseSystem數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)什么是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DatabaseSystem，簡(jiǎn)稱DBS）是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫(kù)后的系統(tǒng)構(gòu)成。在不引起混淆的情況下常常把數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的構(gòu)成由數(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。AnIntroductiontoDatabaseSystem1-2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展什么是數(shù)據(jù)管理對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)，是數(shù)據(jù)處理的中心問(wèn)題數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過(guò)程人工管理階段(40年代中--50年代中)文件系統(tǒng)階段(50年代末--60年代中)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段(60年代末--現(xiàn)在)AnIntroductiontoDatabaseSystem一、人工管理時(shí)期40年代中--50年代中產(chǎn)生的背景應(yīng)用需求 科學(xué)計(jì)算 硬件水平 無(wú)直接存取存儲(chǔ)設(shè)備 軟件水平 沒(méi)有操作系統(tǒng) 處理方式 批處理 AnIntroductiontoDatabaseSystem人工管理(續(xù))特點(diǎn)數(shù)據(jù)的管理者：應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)不保存。數(shù)據(jù)面向的對(duì)象：某一應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的共享程度：無(wú)共享、冗余度極大數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：不獨(dú)立，完全依賴于程序數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：無(wú)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)控制能力：應(yīng)用程序自己控制AnIntroductiontoDatabaseSystem應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(人工管理)

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...…...…AnIntroductiontoDatabaseSystem二、文件系統(tǒng)時(shí)期50年代末--60年代中產(chǎn)生的背景應(yīng)用需求 科學(xué)計(jì)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(jī)實(shí)時(shí)處理、批處理

AnIntroductiontoDatabaseSystem文件系統(tǒng)(續(xù))特點(diǎn)數(shù)據(jù)的管理者：文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)面向的對(duì)象：某一應(yīng)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(jié)構(gòu)化：記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu),整體無(wú)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：獨(dú)立性差，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變必須修改應(yīng)用程序數(shù)據(jù)控制能力：應(yīng)用程序自己控制AnIntroductiontoDatabaseSystem應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(文件系統(tǒng))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存取方法...…...…AnIntroductiontoDatabaseSystem三、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)時(shí)期60年代末以來(lái)產(chǎn)生的背景應(yīng)用背景 大規(guī)模管理 硬件背景 大容量磁盤 軟件背景 有數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 處理方式 聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理,分布處理,批處理 AnIntroductiontoDatabaseSystem數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(續(xù))特點(diǎn)數(shù)據(jù)的管理者：DBMS數(shù)據(jù)面向的對(duì)象：現(xiàn)實(shí)世界 數(shù)據(jù)的共享程度：共享性高 數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：高度的物理獨(dú)立性和一定的邏輯獨(dú)立性 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：整體結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)控制能力：由DBMS統(tǒng)一管理和控制AnIntroductiontoDatabaseSystem應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng))DBMS應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)庫(kù)…AnIntroductiontoDatabaseSystem1-3數(shù)據(jù)模型在數(shù)據(jù)庫(kù)中用數(shù)據(jù)模型這個(gè)工具來(lái)抽象、表示和處理現(xiàn)實(shí)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(shí)世界的模擬數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足三方面要求能比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界容易為人所理解便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)AnIntroductiontoDatabaseSystem1-3數(shù)據(jù)模型

1-3-1數(shù)據(jù)模型的組成要素1-3-2概念模型1-3-3層次模型1-3-4網(wǎng)狀模型

1-3-5關(guān)系模型1-3-6面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型AnIntroductiontoDatabaseSystem數(shù)據(jù)模型(續(xù))開(kāi)發(fā)實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)中使用不同的數(shù)據(jù)模型概念模型邏輯模型物理模型AnIntroductiontoDatabaseSystem數(shù)據(jù)模型(續(xù))模型劃分為兩類，分別屬于兩個(gè)不同的層次概念模型

也稱信息模型，它是按用戶的觀點(diǎn)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)和信息建模，主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。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(guān)系模型

等，它是按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建模，主要用于DBMS的實(shí)現(xiàn)。

物理模型是對(duì)數(shù)據(jù)最低層次的抽象，描述數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部的表示方式和存取方法，在存儲(chǔ)設(shè)備上的存儲(chǔ)方式和存取方法，使面向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的。AnIntroductiontoDatabaseSystem數(shù)據(jù)模型(續(xù))客觀對(duì)象的抽象過(guò)程---兩步抽象現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對(duì)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。

概念模型是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次。AnIntroductiontoDatabaseSystem1-3-1數(shù)據(jù)模型的組成要素?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)的約束條件AnIntroductiontoDatabaseSystem1-數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)象類型的集合兩類對(duì)象與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對(duì)象與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對(duì)象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述AnIntroductiontoDatabaseSystem2.數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各種對(duì)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)操作的類型檢索更新（包括插入、刪除、修改）AnIntroductiontoDatabaseSystem數(shù)據(jù)操作(續(xù))數(shù)據(jù)模型對(duì)操作的定義操作的確切含義操作符號(hào)操作規(guī)則（如優(yōu)先級(jí)）實(shí)現(xiàn)操作的語(yǔ)言數(shù)據(jù)操作是對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的描述。AnIntroductiontoDatabaseSystem3.數(shù)據(jù)的約束條件數(shù)據(jù)的約束條件一組完整性規(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)系所具有的制約和儲(chǔ)存規(guī)則，用以限定符合數(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。AnIntroductiontoDatabaseSystem1-3-2概念模型1.概念模型2.信息世界中的基本概念3.概念模型的表示方法AnIntroductiontoDatabaseSystem1.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(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的有力工具數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員和用戶之間進(jìn)行交流的語(yǔ)言對(duì)概念模型的基本要求較強(qiáng)的語(yǔ)義表達(dá)能力，能夠方便、直接地表達(dá)應(yīng)用中的各種語(yǔ)義知識(shí)簡(jiǎn)單、清晰、易于用戶理解。AnIntroductiontoDatabaseSystem數(shù)據(jù)處理的抽象和轉(zhuǎn)換過(guò)程現(xiàn)實(shí)世界認(rèn)識(shí)抽象概念數(shù)據(jù)模型邏輯數(shù)據(jù)模型物理數(shù)據(jù)模型計(jì)算機(jī)世界DBMS數(shù)據(jù)模型

信息世界現(xiàn)實(shí)世界AnIntroductiontoDatabaseSystem2.信息世界中的基本概念

(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。(2)屬性（Attribute）實(shí)體所具有的某一特性稱為屬性。一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來(lái)刻畫。

(3)碼（Key）唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性集稱為碼。

AnIntroductiontoDatabaseSystem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(shí)體型（EntityType）用實(shí)體名及其屬性名集合來(lái)抽象和刻畫同類實(shí)體稱為實(shí)體型(6)實(shí)體集（EntitySet）同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集AnIntroductiontoDatabaseSystem信息世界中的基本概念(續(xù))(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)體型間聯(lián)系兩個(gè)實(shí)體型一對(duì)一聯(lián)系（1:1）三個(gè)實(shí)體型一對(duì)多聯(lián)系（1:n）一個(gè)實(shí)體型多對(duì)多聯(lián)系（m:n）

AnIntroductiontoDatabaseSystem兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系實(shí)體型1聯(lián)系名實(shí)體型2111:1聯(lián)系實(shí)體型1聯(lián)系名實(shí)體型2mnm:n聯(lián)系實(shí)體型1聯(lián)系名實(shí)體型21n1:n聯(lián)系A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystem兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系一對(duì)一聯(lián)系如果對(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。

實(shí)例班級(jí)與班長(zhǎng)之間的聯(lián)系：一個(gè)班級(jí)只有一個(gè)正班長(zhǎng)一個(gè)班長(zhǎng)只在一個(gè)班中任職AnIntroductiontoDatabaseSystem兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù))一對(duì)多聯(lián)系如果對(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（n≥0）與之聯(lián)系，反之，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有一對(duì)多聯(lián)系記為1:n實(shí)例班級(jí)與學(xué)生之間的聯(lián)系：一個(gè)班級(jí)中有若干名學(xué)生，每個(gè)學(xué)生只在一個(gè)班級(jí)中學(xué)習(xí)AnIntroductiontoDatabaseSystem兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù))多對(duì)多聯(lián)系（m:n）如果對(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（n≥0）與之聯(lián)系，反之，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（m≥0）與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體B具有多對(duì)多聯(lián)系。記為m:n實(shí)例課程與學(xué)生之間的聯(lián)系：一門課程同時(shí)有若干個(gè)學(xué)生選修一個(gè)學(xué)生可以同時(shí)選修多門課程AnIntroductiontoDatabaseSystem多個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù))多個(gè)實(shí)體型間的一對(duì)多聯(lián)系若實(shí)體集E1，E2，...，En存在聯(lián)系，對(duì)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(gè)實(shí)體相聯(lián)系，則我們說(shuō)Ei與E1，E2，...，Ei-1，Ei+1，...，En之間的聯(lián)系是一對(duì)多的。AnIntroductiontoDatabaseSystem多個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù))實(shí)例

課程、教師與參考書三個(gè)實(shí)體型如果一門課程可以有若干個(gè)教師講授，使用若干本參考書，每一個(gè)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與教師、參考書之間的聯(lián)系是一對(duì)多的多個(gè)實(shí)體型間的一對(duì)一聯(lián)系多個(gè)實(shí)體型間的多對(duì)多聯(lián)系A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystem同一實(shí)體集內(nèi)各實(shí)體間的聯(lián)系一對(duì)多聯(lián)系實(shí)例

職工實(shí)體集內(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(gè)職工僅被另外一個(gè)職工直接領(lǐng)導(dǎo)這是一對(duì)多的聯(lián)系一對(duì)一聯(lián)系多對(duì)多聯(lián)系A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystem3.概念模型的表示方法概念模型的表示方法很多實(shí)體－聯(lián)系方法(E-R方法)用E-R圖來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型E-R方法也稱為E-R模型AnIntroductiontoDatabaseSystemE-R圖實(shí)體型用矩形表示；屬性用橢圓表示，并用無(wú)向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來(lái)；聯(lián)系用菱形表示，并用無(wú)向邊分別與有關(guān)的實(shí)體連接起來(lái)，同時(shí)在無(wú)向邊旁標(biāo)注聯(lián)系的類型。AnIntroductiontoDatabaseSystemE-R圖(續(xù))E-R圖實(shí)例：表示某供應(yīng)商提供了多少數(shù)量的零件給某公司的模型可用圖1-6（p8）描述。AnIntroductiontoDatabaseSystem1-3-3層次模型在現(xiàn)實(shí)世界中，有很多事物是按層次(hierarchy)組織起來(lái)的。一個(gè)學(xué)校有若干系，一個(gè)系有若干班，一個(gè)班有若干學(xué)生。其他如動(dòng)植物的分類、圖書的編號(hào)、機(jī)關(guān)的組織，……。層次模型用—棵“有向樹(shù)”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)表示各類實(shí)體以及實(shí)體間的聯(lián)系。每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型，結(jié)點(diǎn)間的連線（或邊）表示記錄類型間的關(guān)系。每個(gè)記錄類型可包含若干個(gè)字段，記錄類型描述的是實(shí)體，字段描述實(shí)體的屬性。要訪問(wèn)某一記錄類型的記錄，可以從根結(jié)點(diǎn)起，按照有向樹(shù)層次向下查找AnIntroductiontoDatabaseSystem層次模型的特征有且僅有一個(gè)沒(méi)有雙親的結(jié)點(diǎn)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)稱為根結(jié)點(diǎn)。根結(jié)點(diǎn)以外的結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)，這就使得層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)只能處理一對(duì)多的實(shí)體關(guān)系。任何一個(gè)給定的記錄只有按其路徑察看時(shí)，才能顯示出它的全部意義，沒(méi)有一個(gè)記錄能夠脫離其雙親而獨(dú)立存在。AnIntroductiontoDatabaseSystem層次數(shù)據(jù)模型例

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)AnIntroductiontoDatabaseSystem典型的層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)IMS數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)第一個(gè)大型商用DBMS1968年推出IBM公司研制AnIntroductiontoDatabaseSystem1-3-4網(wǎng)狀模型數(shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)狀模型，是以記錄類型為結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)必須滿足如下條件：可以有一個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)無(wú)雙親。至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)的雙親。的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)AnIntroductiontoDatabaseSystem網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型（續(xù)）網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是叢結(jié)構(gòu)（Plex）而不是樹(shù)結(jié)構(gòu)。和樹(shù)結(jié)構(gòu)一樣，叢結(jié)構(gòu)也可以用“子女”和“雙親”來(lái)描述。是，叢結(jié)構(gòu)允許任一結(jié)點(diǎn)無(wú)雙親或有一個(gè)以上的雙親，因此更適于描述現(xiàn)實(shí)世界中事物之間比較復(fù)雜的聯(lián)系A(chǔ)nIntroductiontoDatabaseSystem網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

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AnIntroductiontoDatabaseSystem網(wǎng)狀模型和層次模型的差別一個(gè)子葉結(jié)點(diǎn)可以有兩個(gè)或多個(gè)父結(jié)點(diǎn)。在兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間可以有兩種或多種聯(lián)系。AnIntroductiontoDatabaseSystem網(wǎng)狀模型的優(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(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)雙親具有良好的性能，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(kù)的結(jié)構(gòu)就變得越來(lái)越復(fù)雜，不利于最終用戶掌握DDL、DML語(yǔ)言復(fù)雜，用戶不容易使用AnIntroductiontoDatabaseSystem典型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)DBTG系統(tǒng)，亦稱CODASYL系統(tǒng)由DBTG提出的一個(gè)系統(tǒng)方案奠定了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念、方法和技術(shù)70年代推出實(shí)際系統(tǒng)CullinetSoftwareInc.公司的IDMSUnivac公司的DMS1100Honeywell公司的IDS/2HP公司的IMAGEAnIntroductiontoDatabaseSystem1-3-5關(guān)系模型層次模型和網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)系統(tǒng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)之后，在繼續(xù)開(kāi)發(fā)新型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的工作中，人們發(fā)現(xiàn)層次模型和網(wǎng)狀模型缺乏充實(shí)的理論基礎(chǔ)，難以進(jìn)行深入的理論研究。于是就開(kāi)始尋求具有較充實(shí)的理論基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)模型。IBM公司的E．F．Codd從1970年至1974年發(fā)表了一系列有關(guān)關(guān)系模型的論文，奠定了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的理論基礎(chǔ)。AnIntroductiontoDatabaseSystem關(guān)系模型最重要的一種數(shù)據(jù)模型。也是目前主要采用的數(shù)據(jù)模型1970年由美國(guó)IBM公司SanJose研究室的研究員E.F.Codd提出本課程的重點(diǎn)AnIntroductiontoDatabaseSystem關(guān)系數(shù)據(jù)模型人們通常習(xí)慣于用表格的形式，表示所關(guān)心的現(xiàn)實(shí)世界中的信息。我們稱一張表為一個(gè)關(guān)系。表的每一列表示關(guān)系中的一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)（屬性），表中的每一行表示關(guān)系中的一個(gè)記錄（元組）。用表格表示實(shí)體和實(shí)體間聯(lián)系的模型，叫關(guān)系模型。AnIntroductiontoDatabaseSystem表的實(shí)例系號(hào)系名系主任專業(yè)數(shù)1計(jì)算機(jī)張三32數(shù)學(xué)李四23化學(xué)劉五44中文趙六35管理王七5AnIntroductiontoDatabaseSystem關(guān)系模型描述數(shù)據(jù)的關(guān)系模型是若干“關(guān)系框架”組成的集合，它的實(shí)例由若干“關(guān)系”（Relation）組成，而關(guān)系則由關(guān)系框架和若干“元組”（Tuple）構(gòu)成（術(shù)語(yǔ)的嚴(yán)格定義將在以后敘述）。關(guān)系框架相當(dāng)于前述的記錄和聯(lián)系類型；關(guān)系相當(dāng)于同質(zhì)文件；元組相當(dāng)于記錄。在關(guān)系模型中，實(shí)體之間的聯(lián)系隱含在關(guān)系中，故在關(guān)系模型中僅存放兩類數(shù)據(jù)：實(shí)體本身的數(shù)據(jù)和實(shí)體間的聯(lián)系。AnIntroductiontoDatabaseSystem建立實(shí)體間聯(lián)系的方法定義相同的屬性名，以反映兩個(gè)關(guān)系之間的聯(lián)系；定義第三個(gè)關(guān)系，把兩個(gè)關(guān)系聯(lián)系起來(lái)。AnIntroductiontoDatabaseSystem關(guān)系模型中的關(guān)系的特點(diǎn)關(guān)系中的每一列（屬性），都是不能再分的基本字段。各列定義不同的名字。各行不應(yīng)重復(fù)。行列次序無(wú)關(guān)緊要。AnIntroductiontoDatabaseSystem關(guān)系模型的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)上概念單一。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清晰，用戶易懂易用實(shí)體和各類聯(lián)系都用關(guān)系來(lái)表示。對(duì)數(shù)據(jù)的檢索結(jié)果也是關(guān)系。關(guān)系模型的存取路徑對(duì)用戶透明具有更高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，更好的安全保密性簡(jiǎn)化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)建立的工作AnIntroductiontoDatabaseSystem關(guān)系模型的優(yōu)缺點(diǎn)（續(xù)）缺點(diǎn)存取路徑對(duì)用戶透明導(dǎo)致查詢效率往往不如非關(guān)系數(shù)據(jù)模型為提高性能，必須對(duì)用戶的查詢請(qǐng)求進(jìn)行優(yōu)化增加了開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的難度AnIntroductiontoDatabaseSystem6.典型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)ORACLESYBASEINFORMIXDB/2SQLServerCOBASEPBASEEasyBaseDM/2OpenBaseAnIntroductiontoDatabaseSystem1-3-6面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型是由類（Type或Class）構(gòu)成的一個(gè)層次結(jié)構(gòu)，類是對(duì)一類對(duì)象（Object）的抽象。類與類之間的繼承（Inherit）關(guān)系構(gòu)成類層次結(jié)構(gòu)。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)是面向?qū)ο蟮乃枷牒头椒ㄔ跀?shù)據(jù)庫(kù)中的應(yīng)用。它把現(xiàn)實(shí)世界看作由一個(gè)個(gè)對(duì)象構(gòu)成，有相同特征的對(duì)象可分類，它支持對(duì)象標(biāo)識(shí)和類表示ClassID等。AnIntroductiontoDatabaseSystem面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο竽Ｐ途哂休^強(qiáng)的描述能力，能用來(lái)描述復(fù)雜對(duì)象實(shí)體。例如多媒體數(shù)據(jù)，具有寬廣前景。但是，目前尚無(wú)完備的理論基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，只是處于實(shí)驗(yàn)階段，有些是擴(kuò)充關(guān)系模型的半關(guān)系半面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)。AnIntroductiontoDatabaseSystem1-4數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)1-4-1三級(jí)模式結(jié)構(gòu)外模式、概念模式和內(nèi)模式1-4-2數(shù)據(jù)獨(dú)立性物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性

AnIntroductiontoDatabaseSystem數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)AnIntroductiontoDatabaseSystem1．概念模式（Schema）模式（也稱概念模式）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(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)模式模式的地位：是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層與數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境無(wú)關(guān)與具體的應(yīng)用程序、開(kāi)發(fā)工具及高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言無(wú)關(guān)模式的定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)項(xiàng)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(guān)的安全性、完整性要求AnIntroductiontoDatabaseSystem2.外模式（ExternalSchema）也稱子模式或用戶模式用戶級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)是單個(gè)用戶看到和使用的數(shù)據(jù)庫(kù)，因此也稱為用戶視圖(View)。它是單個(gè)用戶看到并獲準(zhǔn)使用的那部分?jǐn)?shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)(稱為局部邏輯結(jié)構(gòu))，用戶根據(jù)系統(tǒng)給出的子模型，用詢問(wèn)語(yǔ)言或應(yīng)用程序去操作數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。子模式是用于定義數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言的。具有相同數(shù)據(jù)視圖的用戶，共享用—個(gè)子模式，一個(gè)子模式可以為多個(gè)用戶所使用。AnIntroductiontoDatabaseSystem外模式（續(xù)）設(shè)立外模式的好處是：方便了用戶的使用，簡(jiǎn)化了用戶的接口。用戶只要依照子模式，編寫應(yīng)用程序或在終端敲入命令，無(wú)須了解數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。保證數(shù)據(jù)的獨(dú)立性。由于在三級(jí)模式之間存在兩級(jí)映像，使得物理模式和概念模式的變化，都反映不到子模式一層。從而不必修改應(yīng)用程序，提搞了數(shù)據(jù)的獨(dú)立性。有利于數(shù)據(jù)的安全和保密。用戶程序只能操作其干模式范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，從而把其與數(shù)據(jù)庫(kù)中的其他數(shù)據(jù)隔離開(kāi)來(lái)，縮小了程序錯(cuò)誤傳播的范圍，保證了其他數(shù)據(jù)的安全。AnIntroductiontoDatabaseSystem3．內(nèi)模式（InternalSchema）內(nèi)模式（也稱存儲(chǔ)模式）是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式記錄的存儲(chǔ)方式（順序存儲(chǔ)，按照B樹(shù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，按hash方法存儲(chǔ)）索引的組織方式數(shù)據(jù)是否壓縮存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是否加密數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄結(jié)構(gòu)的規(guī)定