第1章：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(1).ppt

1、主講教師：陳耀秋 聯(lián)系方式：,關(guān)系數(shù)據(jù)庫與SQL語言,第一章：關(guān)系數(shù)據(jù)庫,一、數(shù)據(jù)庫發(fā)展的三個(gè)階段,數(shù)據(jù)庫技術(shù)是應(yīng)數(shù)據(jù)管理任務(wù)的需要而產(chǎn)生的，自從1946年第一臺(tái)真正的計(jì)算機(jī)誕生以來，數(shù)據(jù)管理大約經(jīng)歷了三個(gè)階段，它們分別是： 人工管理階段：20世紀(jì)50年代中期以前 文件系統(tǒng)階段：20世紀(jì)50年代后期至60年代中期 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段：20世紀(jì)60年代后期以后,接上表,數(shù)據(jù)獨(dú)立性：包括數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性和邏輯獨(dú)立性，它是由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的二級映象實(shí)現(xiàn)的 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)庫中的數(shù)據(jù)是相互獨(dú)立的 邏輯獨(dú)立性：指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫中的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨(dú)立的，也就是數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)

2、構(gòu)變化了，用戶程序也可以不變,二、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)具有高度的結(jié)構(gòu)化 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)具有較小的數(shù)據(jù)冗余度 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)共享性高，易擴(kuò)充,三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),用戶,用戶,用戶,應(yīng)用系統(tǒng),應(yīng)用程序開發(fā)工具,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),操作系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫管理員,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位,應(yīng)用系統(tǒng),應(yīng)用開發(fā)工具,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),操作系統(tǒng),硬件,編譯系統(tǒng),1、數(shù)據(jù)（Data）：反映客觀世界的事實(shí)，并可以區(qū)分其特征的符號。如： 數(shù)值、文字、圖形、聲音、語言學(xué)生檔案記錄、貨物的運(yùn)輸情況等 2、數(shù)據(jù)庫（DataBase）：顧名思義，是存放數(shù)據(jù)的倉庫。指長期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的、有組

3、織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。,3、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBase Management System）：位于用戶和操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，其具有如下功能： 數(shù)據(jù)定義功能（定義數(shù)據(jù)庫對象） 數(shù)據(jù)操縱功能（實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的基本操作） 數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理（保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性） 數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)（包括數(shù)據(jù)的輸入、轉(zhuǎn)換功能，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)、恢復(fù)功能，數(shù)據(jù)庫的重組織功能和性能監(jiān)視、轉(zhuǎn)換功能等）,4、數(shù)據(jù)庫管理員（DataBase Administrator）：負(fù)責(zé)全面管理和控制數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的人員。 決定數(shù)據(jù)庫中的信息內(nèi)容和結(jié)構(gòu) 決定數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)策略 定義數(shù)據(jù)的安全性要求和完整性約束條件 監(jiān)控?cái)?shù)

4、據(jù)的使用和運(yùn)行 數(shù)據(jù)庫的改進(jìn)、重組、重構(gòu),5、最終用戶（End Users）：通過應(yīng)用系統(tǒng)接口使用數(shù)據(jù)庫，包括如下三種： 偶然用戶 簡單用戶 復(fù)雜用戶,四、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模型,1、層次模型 滿足： 有且只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn)（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) 代表：1968年IBM的IMS(Information Manage System) 基本特點(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含義 優(yōu)點(diǎn)： 比較簡單比較優(yōu)越良好的完整性描述 缺點(diǎn)： 解決多對多的情況比較困難對插入、刪除操作的限制比較多查詢必須通過父結(jié)點(diǎn)層次命令趨于程序化,2、網(wǎng)狀模型 滿足： 允許一

5、個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn) 一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)的雙親 代表：1969年CODASYL的DBTG(Data Base Task Group) Cullinet Software的IDMS HP的IMAGE Honeywell的IDS/2 優(yōu)點(diǎn)： 很好的描述現(xiàn)實(shí)世界 效率高,查詢方便 缺點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 操作語言復(fù)雜,3、關(guān)系模型 常見：DB2、Oracle、Ingres、Sybase、MS-SQL Server 特點(diǎn)：建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)上的，從用戶的角度看，其數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張表 優(yōu)點(diǎn)： 概念單一 關(guān)系模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)對用戶來說是透明的 缺點(diǎn)： 查詢效率不如非關(guān)系數(shù)據(jù)庫高,4、面向?qū)ο竽?/p>

6、型,五、數(shù)據(jù)模型,在現(xiàn)實(shí)世界的交流終，人們用自然語言來描述各種對象、事物或者過程，缺乏形式與標(biāo)準(zhǔn)。而在具體的應(yīng)用過程中，我們知道只有將對象、事物或者過程出現(xiàn)的特征或?qū)傩猿槿〕鰜碜鳛樗鼈兊拿枋?，才能便于?jì)算機(jī)的記錄與處理，這些記錄要求是具有一定的格式的數(shù)據(jù)，而這些有格式的數(shù)據(jù)形成一個(gè)集合數(shù)據(jù)庫，人民可以從數(shù)據(jù)間的聯(lián)系，通過解釋、推論、分析、綜合等方法獲得信息。數(shù)據(jù)庫不僅反映數(shù)據(jù)本身的內(nèi)容，而且反映數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中用數(shù)據(jù)模型來實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)實(shí)世界的抽象 數(shù)據(jù)模型是指描述構(gòu)成對象的數(shù)據(jù)項(xiàng)間及對象間聯(lián)系的數(shù)據(jù)組織形式。,1、概念數(shù)據(jù)模型(Conceptual Data Model) 概念模型是

7、面向用戶、面向現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)模型，與DBMS無關(guān)，主要用來描述一個(gè)單位的概念化結(jié)構(gòu)。采用概念模型，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員可以在設(shè)計(jì)的開始階段，把主要精力用于了解和描述現(xiàn)實(shí)世界，而把涉及DBMS的一些技術(shù)性問題推遲到設(shè)計(jì)階段去進(jìn)行。概念模型的表示方法很多，其中最為著名，最為常用的是P.P.S.Chen于1976年提出的實(shí)體聯(lián)系方法(Entity-Relationship Approach)，該方法用E-R圖來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型，也稱為E-R模型。,E-R模型主要有以下的術(shù)語： (1)實(shí)體(Entity)：客觀存在并可以相互區(qū)別的對象、事物和過程。 (2)屬性(Attribute)：實(shí)體所具有的某一特

8、性。一個(gè)實(shí)體由若干個(gè)屬性刻畫與描述。 (3)域(Domain)：屬性的取值范圍稱為該屬性的域。 (4)實(shí)體集(Entity Set)：由相同屬性組所描述的實(shí)體集合稱為實(shí)體集。 (5)實(shí)體型(Entity Type)：在同一個(gè)實(shí)體集中的實(shí)體，具有相同的屬性組，用實(shí)體集名及其屬性名集合來抽象、刻畫一個(gè)實(shí)體集，稱為實(shí)體型，是一個(gè)形式上的描述。,(6)碼或鍵(Key)：在一個(gè)實(shí)體集中，重要的是要能夠區(qū)別不同的實(shí)體，能唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的最小屬性集，稱為碼或鍵。 “唯一標(biāo)識(shí)”指的是對于這個(gè)屬性集上的一個(gè)值，只能找到一個(gè)實(shí)體 “最小”指的是這個(gè)屬性集的任何一個(gè)子集，不再具有唯一標(biāo)識(shí)的功能。,(7)聯(lián)系(Rela

9、tionship)：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(型)內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體(型)之間的聯(lián)系。實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實(shí)體的個(gè)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。 兩個(gè)實(shí)體間的聯(lián)系可以分為三類：它們分別是：一對一聯(lián)系、一對多聯(lián)系、多對多聯(lián)系。,一對一聯(lián)系(1:1)：如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體B中至多有一個(gè)(也可以沒有)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。 例如，學(xué)校里面，一個(gè)班級只有亦各正班長，而一個(gè)正班長只在亦各班中任職，則班級與班長之間具有一對一聯(lián)系。,一對多聯(lián)系(1:n

10、)：如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體B中有n個(gè)實(shí)體(n=0)與之聯(lián)系，反之，對于實(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有一對多聯(lián)系，記為：1:n。 例如，一個(gè)班級中有若干名學(xué)生，而學(xué)生只在一個(gè)班級中學(xué)習(xí)，則班級與學(xué)生之間有一對多聯(lián)系。,多對多聯(lián)系(n:n)：如果對于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體B中有n個(gè)實(shí)體(n=0)與之聯(lián)系，反之，對于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中也有m(m=0)個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B有多對多聯(lián)系，記為：n:n。 例如，一門課程同時(shí)有若干個(gè)學(xué)生在選修，而一個(gè)學(xué)生可以同時(shí)選修多們課程，則課程與學(xué)生之間具有多對多

11、聯(lián)系。 實(shí)際上，一對一聯(lián)系是一對多聯(lián)系的特例，而一對多聯(lián)系又是多對多聯(lián)系的特例。,可以用圖形來表示兩個(gè)實(shí)體之間的這三類聯(lián)系：,實(shí)體型A,實(shí)體型A,聯(lián)系名,實(shí)體型A,實(shí)體型A,聯(lián)系名,實(shí)體型A,實(shí)體型A,聯(lián)系名,1,1,1,n,m,n,1:1聯(lián)系,1:n聯(lián)系,m:n聯(lián)系,一般地，兩個(gè)以上的實(shí)體型之間也存在一對一、一對多、多對多聯(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 中一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，則說Ei 與E1，E2，Ei-1 ， E1+1，En之間的聯(lián)系是一對多的。 同理可以得出多實(shí)體間的一對一、多對多聯(lián)系的定義。,例如，

12、對于課程、教師與參考書三個(gè)實(shí)體型，如果一門課可以有若干個(gè)教師講授，使用若干本參考書，而每一個(gè)教師只講授一門，每本參考書只供一門課程使用，則課程與教師、參考書之間是一對多的。,課程,教師,講授,1,m,參考書,n,又如，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)目多種零件，而每個(gè)項(xiàng)目可以使用多個(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，由此看出供應(yīng)商、項(xiàng)目、零件三者之間是多對多的聯(lián)系。,供應(yīng)商,項(xiàng)目,供應(yīng),m,n,零件,p,概念模型的表示方法： E-R圖提供了表示實(shí)體型、屬性和聯(lián)系的方法： 實(shí)體集：用矩形表示，矩形內(nèi)寫明實(shí)體名。 屬性：用圓角矩形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)

13、體集連接。 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)的實(shí)體連接，同時(shí)在無向邊上標(biāo)明聯(lián)系的類型(1:1、1:n、m:n)。如果一個(gè)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。,2、邏輯數(shù)據(jù)模型(Logical Data Model) 邏輯數(shù)據(jù)模型是用戶從數(shù)據(jù)庫所看到的數(shù)據(jù)模型。它與DBMS有關(guān)，DBMS常以其所用邏輯數(shù)據(jù)模型來分類。關(guān)系數(shù)據(jù)模型是是目前最常用的邏輯數(shù)據(jù)模型。用概念模型表示的數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)化為邏輯數(shù)據(jù)模型表示的數(shù)據(jù)才能在DBMS中實(shí)現(xiàn)。,邏輯數(shù)據(jù)模型是用來描述數(shù)據(jù)的一組概念與定義。一般說。數(shù)據(jù)的描述包括如下的三個(gè)方面： (1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)的靜態(tài)特性)：對象類型的集合。包括數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)對象(域、屬性、關(guān)系)與數(shù)據(jù)間的聯(lián)系對象(1:1、1:n、m:n)。 (2)數(shù)據(jù)操作(數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)特性)：對數(shù)據(jù)庫中的各種對象(型)的實(shí)例(值)