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文檔簡(jiǎn)介
1、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 考試大綱,1.數(shù)據(jù)庫的基本概念:數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 2.數(shù)據(jù)模型,實(shí)體聯(lián)系模型及E-R圖,從E-R圖導(dǎo)出關(guān)系數(shù)據(jù)模型。 3.關(guān)系代數(shù)運(yùn)算,包括集合運(yùn)算及選擇、投影、連接運(yùn)算,數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論。 4.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法和步驟:需求分析、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的相關(guān)策略。,歷年考點(diǎn)分析,本章在考試中一般出現(xiàn)2-4個(gè)小題。 本章內(nèi)容概括性強(qiáng),比較抽象,難于理解,因此在復(fù)習(xí)的時(shí)候,首先熟讀講義,其次對(duì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念及原理等知識(shí)要注意理解、加強(qiáng)記憶。,數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 關(guān)系數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫技術(shù)新發(fā)展,本章要點(diǎn),數(shù)據(jù)庫技術(shù)地位,數(shù)據(jù)庫技術(shù)是
2、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一個(gè)重要分支; 計(jì)算機(jī)應(yīng)用的三大領(lǐng)域:科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理和過程控制,其中數(shù)據(jù)處理占其中的的70%; 作為一門數(shù)據(jù)處理技術(shù)發(fā)展起來。,數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,一、數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)(Data)是描述事物的符號(hào)。 數(shù)據(jù)分兩部分: (1)臨時(shí)數(shù)據(jù)-隨程序結(jié)束而消亡,一般存于內(nèi)存。 (2)持久性數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)起著長(zhǎng)期持久作用的作用。 數(shù)據(jù)有型和值之分,比如整型值 15,數(shù)據(jù)庫(Database,簡(jiǎn)稱DB)是長(zhǎng)期儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)集合。,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,二、數(shù)據(jù)庫,三、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DataBase Management Sys
3、tem,DBMS)位于應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)之間,是為建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫而配置的一層數(shù)據(jù)管理軟件,負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制。,數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,三、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能,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(duì)象 數(shù)據(jù)操縱功能:提供數(shù)據(jù)操縱語言(DML) 運(yùn)行管理:保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、并發(fā)控制、系統(tǒng)恢復(fù) 數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能:數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)批量裝載、 數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲(chǔ)、介質(zhì)故障恢復(fù)等,數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,三、典型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),Sybase、Oracle、Informix、SQL
4、 Server、Foxpro 國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫KINGBASE等 MYSQL、PostgreSQL等 ACCESS,數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(Data Base System,DBS)是指帶有數(shù)據(jù)庫的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。包括數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫管理員以及用戶等部分,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,四、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)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),數(shù)據(jù)的整體結(jié)構(gòu)化。 數(shù)據(jù)的共享性高,冗余度低。 數(shù)據(jù)的獨(dú)立性高。 數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和控制。,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,四、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn),數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,五、數(shù)據(jù)庫管理員,數(shù)據(jù)庫管理員(Data
5、base Administrator,簡(jiǎn)稱DBA): 主要工作: (1)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) (2)數(shù)據(jù)庫維護(hù) (3)改善系統(tǒng)性能,提高系統(tǒng)效率,數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng) DBAS(Database Application System),數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)再加上應(yīng)用軟件及應(yīng)用界面這三者組成。 具體包括:數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員、硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)、應(yīng)用軟件、應(yīng)用界面。,基本概念的界定,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)庫技術(shù),數(shù)據(jù) 軟件 系統(tǒng) 學(xué)科,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了以下三個(gè)階段: 人工管理階段 文件系統(tǒng)管理階段 數(shù)據(jù)庫系
6、統(tǒng)管理階段,數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展,一、人工管理階段,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 硬件水平無直接存取存儲(chǔ)設(shè)備 軟件水平?jīng)]有操作系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展,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:無結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)控制能力:應(yīng)用程序自己控制,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展,一、人工管理階段,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展,一、人工管理階段,二、文件系統(tǒng)管理階段,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
7、水平磁盤、磁鼓 軟件水平有文件系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展,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,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展,二、文件系統(tǒng)管理階段,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展,二、文件系統(tǒng)管理階段,三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理階段,時(shí)期 60年代末以來 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)庫管理系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展,特點(diǎn)
8、 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,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展,三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理階段,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn),數(shù)據(jù)的集成性 數(shù)據(jù)的高共享性與低冗余性 數(shù)據(jù)獨(dú)立性高 物理獨(dú)立性 指用戶的應(yīng)用程序與存儲(chǔ)在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是相互獨(dú)立的。當(dāng)數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)改變了,應(yīng)用程序不用改變。 邏輯獨(dú)立性 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。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了,用戶程序也可以不變。 數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與控制,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展
9、,三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理階段,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(jí)模式結(jié)構(gòu)和兩級(jí)映射。三級(jí)模式結(jié)構(gòu)是由外模式、模式和內(nèi)模式三級(jí)組成,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖,模式(也稱邏輯模式、概念模式) 是數(shù)據(jù)庫中全局?jǐn)?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 主要描述數(shù)據(jù)的概念記錄類型以及它們之間的關(guān)系 一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)模式 模式的地位 是數(shù)據(jù)庫系統(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)境無關(guān) 與具體的應(yīng)用程序、開發(fā)工具及高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言無關(guān),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,一、三級(jí)模式結(jié)構(gòu),外模式(也稱子模式或用戶模
10、式) 是數(shù)據(jù)庫用戶(包括應(yīng)用程序員和最終用戶)能夠看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述 它由概念模式推導(dǎo)而出; 一個(gè)概念模式可以有若干個(gè)外模式 外模式的地位 介于模式與應(yīng)用之間,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,一、三級(jí)模式結(jié)構(gòu),內(nèi)模式(也稱存儲(chǔ)模式、物理模式) 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)庫內(nèi)部的表示方式 一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)內(nèi)模式,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,一、三級(jí)模式結(jié)構(gòu),內(nèi)模式是處于最底層,反映了數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)物理結(jié)構(gòu)中的實(shí)際存儲(chǔ)形式; 概念模式處于中層,它反映了設(shè)計(jì)者的數(shù)據(jù)全局邏輯要求; 外模式處于最外層,它反映了用戶對(duì)數(shù)據(jù)的要求。,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系
11、結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,模式、外模式、內(nèi)模式三者地位關(guān)系,外模式模式映射 定義外模式與模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 每一個(gè)外模式都對(duì)應(yīng)一個(gè)外模式模式映射,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,二、兩級(jí)映射,映射又稱為映像,它實(shí)質(zhì)就是一種對(duì)應(yīng)規(guī)則,指出映射雙方如何進(jìn)行轉(zhuǎn)換。,外模式模式映射的用途 保證數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性 當(dāng)模式改變時(shí),數(shù)據(jù)庫管理員修改有關(guān)的外模式模式映射,使外模式保持不變。 應(yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的,從而應(yīng)用程序不必修改,保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨(dú)立性,簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,二、兩級(jí)映射,模式內(nèi)模式映射 模式內(nèi)模式映射定義了數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)
12、構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 數(shù)據(jù)庫中模式內(nèi)模式映射是唯一的。,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,二、兩級(jí)映射,模式內(nèi)模式映象的用途 保證數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性 當(dāng)數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變了,數(shù)據(jù)庫管理員修改模式內(nèi)模式映象,使模式保持不變。 應(yīng)用程序不受影響。保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨(dú)立性,簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,二、兩級(jí)映射,將客觀事物抽象為能用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理的數(shù)據(jù)需經(jīng)歷三個(gè)階段:現(xiàn)實(shí)世界、信息世界、計(jì)算機(jī)世界(數(shù)據(jù)世界),數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,模型是現(xiàn)實(shí)世界特征的模擬和抽象。 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
13、實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用目的不同,數(shù)據(jù)模型分為三類 概念模型,也稱信息模型,它是按用戶的觀點(diǎn)來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述,有效和自然地模擬現(xiàn)實(shí)世界,給出數(shù)據(jù)的概念化結(jié)構(gòu)。 邏輯數(shù)據(jù)模型,它是按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述 物理模型,給出計(jì)算機(jī)上物理結(jié)構(gòu)的表示。,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,數(shù)據(jù)是現(xiàn)實(shí)世界符號(hào)的抽象。 數(shù)據(jù)模型(Data Model)是數(shù)據(jù)特征的抽象,它從抽象層次上描述了系統(tǒng)的靜態(tài)特征、動(dòng)態(tài)行為和約束條件,為數(shù)據(jù)系統(tǒng)的信息表示與操作提供一個(gè)抽象的框架。,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,一、數(shù)據(jù)模型的定義,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是所研究的對(duì)象類型的集合。 數(shù)據(jù)操作:數(shù)據(jù)操作是指對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)允許執(zhí)行的
14、操作的集合,包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則 數(shù)據(jù)的完整性約束:數(shù)據(jù)的完整性約束是一組完整性規(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,以保證數(shù)據(jù)的正確、有效和相容。,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,一、數(shù)據(jù)模型的組成要素,實(shí)體:客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體(Entity)。實(shí)體可以是具體的人、事、物,也可以是抽象的概念或聯(lián)系。例如,一個(gè)職員、一名學(xué)生、一個(gè)車間、學(xué)生選課、車間領(lǐng)料等都是實(shí)體。 屬性:實(shí)體的特性稱為實(shí)體的屬性(Attribute)。一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來刻畫。例如,學(xué)生可以由學(xué)號(hào)、姓名、專業(yè)、班級(jí)等屬性刻畫。,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,二、實(shí)體-聯(lián)系
15、數(shù)據(jù)模型,碼: 能唯一的標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性集合稱為碼(Key)。例如,學(xué)號(hào)是學(xué)生實(shí)體的碼。 域: 屬性的取值范圍稱為該屬性的域(Domain)。例如,性別屬性的域?yàn)?男,女)。 聯(lián)系:(Relationship)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)系在信息世界中反映為實(shí)體集內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體集之間的聯(lián)系。,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,二、實(shí)體-聯(lián)系數(shù)據(jù)模型,兩個(gè)實(shí)體集之間的聯(lián)系分為三類:,一對(duì)一聯(lián)系(1:1) 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B具有一對(duì)一聯(lián)系,記為1:1。 例如,一個(gè)班級(jí)只有一個(gè)班長(zhǎng),而一個(gè)班長(zhǎng)也只在一個(gè)班中任職
16、,則班級(jí)實(shí)體和班長(zhǎng)實(shí)體是一對(duì)一的聯(lián)系。,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,二、實(shí)體-聯(lián)系數(shù)據(jù)模型,一對(duì)多聯(lián)系(1: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(n0)與之聯(lián)系,反之,對(duì)于實(shí)體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B具有一對(duì)多聯(lián)系,記為1:n。 例如,一個(gè)班級(jí)中可以有若干名學(xué)生,而每個(gè)學(xué)生只在一個(gè)班級(jí)中學(xué)習(xí),則班級(jí)實(shí)體和學(xué)生實(shí)體是一對(duì)多的聯(lián)系。,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,二、實(shí)體-聯(lián)系數(shù)據(jù)模型,兩個(gè)實(shí)體集之間的聯(lián)系分為三類:,多對(duì)多聯(lián)系(n: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(n0)與之聯(lián)系,反之,對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)
17、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B具有多對(duì)多聯(lián)系,記為m:n。 例如,一門課程同時(shí)有若干個(gè)學(xué)生選修,而一個(gè)學(xué)生可以同時(shí)選修多門課程,則課程實(shí)體和學(xué)生實(shí)體是多對(duì)多的聯(lián)系,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,二、實(shí)體-聯(lián)系數(shù)據(jù)模型,兩個(gè)實(shí)體集之間的聯(lián)系分為三類:,E-R圖,E-R圖的表示: 實(shí)體型:用矩形表示,矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名。 屬性:用橢圓形表示,橢圓形內(nèi)寫明屬性名,并用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來。 聯(lián)系: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)體或聯(lián)系連接起來,同時(shí)在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型。,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,二、實(shí)體-聯(lián)系數(shù)據(jù)模型,例:在學(xué)生選課
18、子系統(tǒng)中涉及到的實(shí)體以及實(shí)體的屬性為: 學(xué)生實(shí)體:學(xué)號(hào)、姓名、班級(jí) 課程實(shí)體:編號(hào)、名稱、性質(zhì)、學(xué)分 有關(guān)的語義如下: 每個(gè)學(xué)生可以選修多門課程; 每門課程可以被多個(gè)學(xué)生選修; 每個(gè)學(xué)生選修的每門課程都有一個(gè)成績(jī)。 可見學(xué)生實(shí)體和課程實(shí)體之間是多對(duì)多的聯(lián)系,而且聯(lián)系也有屬性,其屬性為成績(jī)。,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,二、實(shí)體-聯(lián)系數(shù)據(jù)模型,E-R圖,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,二、實(shí)體-聯(lián)系數(shù)據(jù)模型,E-R圖,概念模型強(qiáng)調(diào)以人為本,注重清晰、簡(jiǎn)單、易于理解;邏輯數(shù)據(jù)模型以計(jì)算機(jī)為本,站在計(jì)算機(jī)的角度去看待各個(gè)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。 目前,數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中最常用的數(shù)據(jù)模型有四種:層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)
19、系模型和面向?qū)ο竽P汀F渲袑哟文P秃途W(wǎng)狀模型統(tǒng)稱為非關(guān)系模型。,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,三、邏輯數(shù)據(jù)模型,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。 有且只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn),這個(gè)結(jié)點(diǎn)稱為根結(jié)點(diǎn)。 根以外的其他結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)。 層次模型的特點(diǎn) 任何一個(gè)給定的記錄值只有按其路徑查看時(shí),才能顯示出它的全部意義,沒有一個(gè)子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨(dú)立存在。,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,三、邏輯數(shù)據(jù)模型,層次模型,允許一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無雙親; 一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)的雙親。 網(wǎng)狀模型有效的克服了層次模型不方便表達(dá)多對(duì)多的聯(lián)系的缺點(diǎn),但由于網(wǎng)狀模型的靈活性,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)
20、,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,三、邏輯數(shù)據(jù)模型,網(wǎng)狀模型,關(guān)系模型中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一張二維表,它由行和列組成。,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,關(guān)系模型,三、邏輯數(shù)據(jù)模型,基本術(shù)語如下: 關(guān)系(Relation):一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)一張二維表。關(guān)系的名稱一般取為表格的名稱或按表格名稱的意思取名,如表中對(duì)應(yīng)關(guān)系的名稱取為學(xué)生。 元組(Tuple):表中的一行即為一個(gè)元組。 屬性(Atturibute):表中的一列即為一個(gè)屬性,每一列的第一行是屬性名,其余行是屬性值。 如學(xué)生表共有3列,對(duì)應(yīng)3個(gè)屬性,各屬姓名為:學(xué)號(hào),姓名,班級(jí)。,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,關(guān)系模型,三、邏輯數(shù)據(jù)模型,主碼(Key):表中的某個(gè)屬
21、性或?qū)傩越M合,它可以唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組。如學(xué)生表中的學(xué)號(hào)可唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)學(xué)生,因此“學(xué)號(hào)”是學(xué)生表的主碼。 域(Domain):屬性的取值范圍。如學(xué)號(hào)的域是9位數(shù)字字符序列,性別的域是(男,女)。 關(guān)系模式:對(duì)關(guān)系的描述,一般表示為: 關(guān)系名(屬性名1,屬性名2,屬性名n),數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,關(guān)系模型,三、邏輯數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,數(shù)據(jù)模型,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,關(guān)系應(yīng)滿足如下性質(zhì): 關(guān)系必須是規(guī)范化的,即要求關(guān)系必須滿足一定的規(guī)范條件,其中最基本的一條就是,關(guān)系的每一列不可再分。 關(guān)系中必須有主碼,使得元組唯一。如學(xué)生關(guān)系中,學(xué)號(hào)屬性是主碼,課程關(guān)系中,編號(hào)是主碼,選修關(guān)系中,學(xué)號(hào)和編號(hào)一起是
22、主碼。 元組的個(gè)數(shù)是有限的且元組的順序可以任意交換。 屬性名是唯一的且屬性列的順序可以任意交換。,關(guān)系模型的基本概念,一、關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),實(shí)體完整性規(guī)則 主碼的屬性值不能為空值。因?yàn)槿绻霈F(xiàn)空值,那么主碼就無法保證元組的唯一性。 參照完整性規(guī)則 在關(guān)系模式中實(shí)體以及實(shí)體之間的聯(lián)系是用關(guān)系來描述的,所以自然存在著關(guān)系與關(guān)系之間的聯(lián)系,而關(guān)系之間的聯(lián)系是靠公共屬性實(shí)現(xiàn)的,如果這個(gè)公共屬性是一個(gè)關(guān)系R1的主碼,那么在另一個(gè)與它有聯(lián)系的關(guān)系R2中就稱為外碼。參照完整性規(guī)則告訴我們外碼的取值只有兩種可能,要么是空值,要么等于R1中某個(gè)元組的主碼值。,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,關(guān)系模型的基本概念,二、關(guān)系完整性規(guī)則,用戶
23、定義完整性 反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語義要求。,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,關(guān)系模型的基本概念,二、關(guān)系完整性規(guī)則,關(guān)系操作的對(duì)象是關(guān)系,結(jié)果也是關(guān)系。 查詢:就是在一個(gè)關(guān)系或多個(gè)關(guān)系中查找滿足條件的列或行,得到一個(gè)新的關(guān)系。 插入:在指定的關(guān)系中插入一個(gè)或多個(gè)元組。 刪除:將指定關(guān)系中的一個(gè)或多個(gè)滿足條件的元組刪除。 修改:針對(duì)指定關(guān)系中滿足條件的一個(gè)或多個(gè)元組修改其數(shù)據(jù)項(xiàng)的值。,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,關(guān)系模型的基本概念,三、關(guān)系操作,投影:投影(Projection)的功能是選擇關(guān)系中的某些屬性,生成一個(gè)新的關(guān)系。 例如,在課程關(guān)系中查詢課程名稱和學(xué)分,就可以使用投影操作,僅選擇課程關(guān)系中名稱和學(xué)分屬
24、性列,得到對(duì)課程關(guān)系進(jìn)行投影操作后的結(jié)果關(guān)系。,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,關(guān)系模型的基本概念,三、關(guān)系操作,選擇:選擇(Selection)是在一個(gè)關(guān)系中,選取符合給定條件的所有元組,生成新的關(guān)系。 例如,在學(xué)生關(guān)系中查詢計(jì)算機(jī)系的學(xué)生,就可對(duì)學(xué)生關(guān)系使用選擇操作,得到對(duì)學(xué)生關(guān)系進(jìn)行選擇操作后的結(jié)果關(guān)系。,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,關(guān)系模型的基本概念,三、關(guān)系操作,自然連接:自然連接(Join)是將兩個(gè)具有公共屬性的關(guān)系,按照公共屬性值相等的條件連接成為一個(gè)新的關(guān)系。,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,關(guān)系模型的基本概念,三、關(guān)系操作,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,關(guān)系模型的基本概念,三、關(guān)系操作,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,關(guān)系模型的基本概念,三、關(guān)系操作,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,關(guān)系
25、模型的基本概念,三、關(guān)系操作,數(shù)據(jù)查詢是數(shù)據(jù)庫的核心操作 SELECT查詢語句的基本格式為: SELECT ALL | * , FROM , WHERE ,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL,數(shù)據(jù)查詢,學(xué)生選課數(shù)據(jù)庫由三個(gè)基本表組成(為方便起見,給關(guān)系及各屬性取英文代號(hào)): 學(xué)生表:Student(Sno,Sname,Sclass) 課程表:Course(Cno,Cname,Ckind,Credit) 選課表:SC(Sno,Cno,Grade),關(guān)系數(shù)據(jù)庫,結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL,數(shù)據(jù)查詢,【例6.1】查詢?nèi)w學(xué)生的詳細(xì)記錄。 SELECT *FROM Student 【例6.2】查詢?nèi)w學(xué)生的學(xué)
26、號(hào)與姓名。 SELECT Sno,Sname FROM Student,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL,數(shù)據(jù)查詢,查詢滿足條件的元組是通過where子句實(shí)現(xiàn)的。Where子句中常用的查詢條件包括比較大小、字符匹配、多重條件等。常用的比較運(yùn)算符有: 關(guān)系運(yùn)算符:大于 ,大于等于=,小于; 邏輯運(yùn)算符:邏輯與AND,邏輯或OR,邏輯非NOT 。,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL,數(shù)據(jù)查詢,字符匹配謂詞LIKE,語法格式為:屬性列 NOT LIKE 匹配串,含義是查找指定的屬性列值與匹配串相匹配的元組。匹配串中可包含通配符“%”和“_”,“%”代表任意多個(gè)字符,“_”代表任意單個(gè)字符。,關(guān)系數(shù)據(jù)庫
27、,結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL,數(shù)據(jù)查詢,【例6.3】查詢不及格學(xué)生的學(xué)號(hào)以及課程編號(hào) SELECT Sno, Cno FROM SC WHERE Grade60 【例6.4】查詢所有姓劉學(xué)生的詳細(xì)記錄。 SELECT * FROM Student WHERE Sname LIKE 劉%,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL,數(shù)據(jù)查詢,【例6.5】查詢計(jì)算機(jī)031班姓劉學(xué)生的詳細(xì)記錄。 SELECT * FROM Student WHERE Sclass= 計(jì)算機(jī)031 AND Sname LIKE 劉%,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL,數(shù)據(jù)查詢,【例6.6】查詢每個(gè)學(xué)生選修課程的情況。 SELECT
28、Student.*,SC.* FROM Student,SC WHERE Student.Sno = SC.Sno;/* 連接謂詞*/,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL,數(shù)據(jù)查詢,【例6.7】查詢成績(jī)?cè)?0分以上的所有學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名 SELECT Student.Sno, student.Sname FROM Student, SC WHERE Student.Sno = SC.Sno AND SC.Grade 90;,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL,數(shù)據(jù)查詢,插入單個(gè)元組的語句格式為: INSERT INTO (,) VALUES ( , ),關(guān)系數(shù)據(jù)庫,結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL,插入數(shù)據(jù),
29、【例6.8】 將一個(gè)新學(xué)生記錄(學(xué)號(hào):200305020;姓名:陳冬;所在班級(jí):英語032)插入到Student表中。 INSERT INTO Student VALUES (200305020,陳冬,英語032);,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL,插入數(shù)據(jù),【例6.9】插入一條選課記錄( 學(xué)號(hào):20030502,課程編號(hào):071501 ,成績(jī):90)。 INSERT INTO SC(Sno,Cno,Grade) VALUES ( 20030502,071501 ,90);,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL,插入數(shù)據(jù),修改語句的一般格式為: UPDATE SET=,= WHERE ;,關(guān)系數(shù)
30、據(jù)庫,結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL,修改數(shù)據(jù),【例6.10】 將學(xué)生陳冬的英語成績(jī)改為95分。 UPDATE Sc SET Grade=95 WHERE Sno=20030502 AND Cno= 071501 ;,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL,修改數(shù)據(jù),刪除語句的一般格式為: DELETE FROM WHERE ;,關(guān)系數(shù)據(jù)庫,結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL,刪除數(shù)據(jù),【例6.11】刪除學(xué)號(hào)為200305020的學(xué)生記錄。 DELETE FROM Student WHERE Sno=200305020;,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)(Database Design):設(shè)計(jì)一個(gè)能滿足用戶要求,性能良好的數(shù)據(jù)庫。
31、數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的基本任務(wù):更具用戶對(duì)象的信息需求、處理需求和數(shù)據(jù)庫的支撐環(huán)境(硬件、OS與DBMS)設(shè)計(jì)出數(shù)據(jù)模式。 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)目前采用生命周期法,即將整個(gè)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)分解成目標(biāo)獨(dú)立的若干個(gè)階段。 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的六個(gè)階段:需求分析、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)、編碼階段、測(cè)試階段、運(yùn)行維護(hù)階段。,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),需求分析是整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),其目的是準(zhǔn)確了解與分析用戶的各種需求 (1) 需求調(diào)查 (2) 需求總結(jié) 數(shù)據(jù)流圖(Data Flow Diagram,DFD) 數(shù)據(jù)字典:數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理邏輯,需求分析,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),應(yīng)能真實(shí)、充分地反映現(xiàn)實(shí)世界,是現(xiàn)
32、實(shí)世界中具體應(yīng)用的一個(gè)真實(shí)模型 易于向關(guān)系、網(wǎng)狀、層次等各種數(shù)據(jù)邏輯模型轉(zhuǎn)換。,概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟,數(shù)據(jù)抽象:數(shù)據(jù)抽象就是對(duì)需求分析階段收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織,形成實(shí)體、實(shí)體的屬性,并標(biāo)識(shí)實(shí)體的主碼、確定實(shí)體之間的聯(lián)系類型(1:1,1:n,m:n)。抽象方法有:分類、聚集和概括。 選擇局部應(yīng)用,設(shè)計(jì)局部視圖:根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的具體情況,在多層的數(shù)據(jù)流圖中選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)膶哟?,作為概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的入口,設(shè)計(jì)各個(gè)分E-R圖即局部視圖 視圖的集成:各個(gè)局部視圖即分E-R圖建立好后,還需要對(duì)它們進(jìn)行合并,集成為一個(gè)整體的數(shù)據(jù)概念結(jié)構(gòu),即總E-R圖。,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),消除冗余數(shù)據(jù)和冗
33、余聯(lián)系 冗余數(shù)據(jù)是指可由基本數(shù)據(jù)導(dǎo)出的數(shù)據(jù) 冗余聯(lián)系是指可由其它聯(lián)系導(dǎo)出的聯(lián)系 冗余數(shù)據(jù)和冗余聯(lián)系容易破壞數(shù)據(jù)庫的完整性,增加維護(hù)的困難。 消除冗余主要是通過分析發(fā)現(xiàn)冗余并消除冗余 說明 并不是所有的冗余數(shù)據(jù)與冗余聯(lián)系都必須加以消除,有時(shí)為了提高某些應(yīng)用的效率,不得不以冗余信息作為代價(jià),數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟,將概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為一般的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型 將轉(zhuǎn)化來的關(guān)系、網(wǎng)狀、層次模型向特定DBMS支持下的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換 對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換原則: 一個(gè)實(shí)體型轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模
34、式。 關(guān)系的屬性:實(shí)體型的屬性 關(guān)系的碼:實(shí)體型的碼 例如:學(xué)生實(shí)體可以轉(zhuǎn)換為如下關(guān)系模式: 學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,出生日期,所在系, 年級(jí),平均成績(jī)),數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換, 一個(gè)m:n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式。 關(guān)系的屬性:與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性 關(guān)系的碼:各實(shí)體碼的組合 例,“選修”聯(lián)系是一個(gè)m:n聯(lián)系,可以將它轉(zhuǎn)換為如下關(guān)系模式,其中學(xué)號(hào)與課程號(hào)為關(guān)系的組合碼: 選修(學(xué)號(hào),課程號(hào),成績(jī)),數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換, 一個(gè)1:n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式,也可以與n端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并
35、。 1) 轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式 關(guān)系的屬性:與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性 關(guān)系的碼:n端實(shí)體的碼,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換,2) 與n端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并 合并后關(guān)系的屬性:在n端關(guān)系中加入1端關(guān)系的碼和聯(lián)系本身的屬性 合并后關(guān)系的碼:不變 可以減少系統(tǒng)中的關(guān)系個(gè)數(shù),一般情況下更傾向于采用這種方法,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換,例如:“組成”聯(lián)系為1:n聯(lián)系。 將其轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的兩種方法: 1)使其成為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式: 組成(學(xué)號(hào),班級(jí)號(hào)) 2)將其學(xué)生關(guān)系模式合并: 學(xué)生(學(xué)號(hào),姓名,出生日期,所在系, 年級(jí),班級(jí)號(hào),平均成績(jī)),數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換, 一個(gè)1:1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式,也可以與任意一端對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并。 1) 轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式 關(guān)系的屬性:與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性 關(guān)系的候選碼:每個(gè)實(shí)體的碼均是該關(guān)系的候選碼,數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換,2) 與某一端對(duì)應(yīng)的關(guān)系
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