1、2021/8/22數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論 An Introduction to Database Systems2021/8/22第一章第一章 緒論緒論1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.2 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.5 小結(jié)小結(jié)2021/8/22數(shù)據(jù)庫的地位數(shù)據(jù)庫的地位v數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生于六十年代末，是數(shù)據(jù)管理的最新技術(shù)，是計算機科學的重要分支。v數(shù)據(jù)庫技術(shù)是信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，它的出現(xiàn)極大地促進了計算機應(yīng)用向各行各業(yè)的滲透。v數(shù)據(jù)庫的建設(shè)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。

2、2021/8/22第一章第一章 緒論緒論1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 1.1.1 四個基本概念四個基本概念 1.1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展 1.1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點 2021/8/221.1.1 四個基本概念四個基本概念v數(shù)據(jù)(Data)v數(shù)據(jù)庫(Database)v數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)v數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)2021/8/22一、數(shù)據(jù)一、數(shù)據(jù)v 數(shù)據(jù)(Data)是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象v 數(shù)據(jù)的定義 描述事物的符號記錄v 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v 數(shù)據(jù)的特點 數(shù)據(jù)與其語義是不可分

3、的2021/8/22數(shù)據(jù)舉例數(shù)據(jù)舉例v 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。2021/8/22數(shù)據(jù)舉例數(shù)據(jù)舉例v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2021/8/22二、數(shù)據(jù)庫二、數(shù)據(jù)庫v數(shù)據(jù)庫的定義 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫(Database,簡稱簡稱DB)是是長期儲存長期

4、儲存在計算機內(nèi)、在計算機內(nèi)、有有組織組織的、的、可共享可共享的的大量大量數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)的集合。v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 可為各種用戶共享可為各種用戶共享 冗余度較小冗余度較小 數(shù)據(jù)獨立性較高數(shù)據(jù)獨立性較高 易擴展易擴展2021/8/22三、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)三、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)v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(chǔ)軟件，是一個大型復(fù)雜的軟件系統(tǒng) vDBMS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)2021/8/22硬件平臺硬件平臺基礎(chǔ)軟件平臺基礎(chǔ)軟件平臺軟件基礎(chǔ)構(gòu)架平臺軟件基礎(chǔ)構(gòu)架平臺應(yīng)用軟件

5、平臺應(yīng)用軟件平臺軟件產(chǎn)品軟件產(chǎn)品協(xié)同軟件協(xié)同軟件辦公軟件辦公軟件 中間件中間件 應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器數(shù)據(jù)庫在計算機系統(tǒng)中的位置數(shù)據(jù)庫在計算機系統(tǒng)中的位置2021/8/22DBMS的主要功能的主要功能 數(shù)據(jù)定義功能數(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(jié)構(gòu)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2021/8/22DBMS的主要功能的主要功能 數(shù)據(jù)操縱功能數(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(wù)管

6、理和運行管理數(shù)據(jù)庫的事務(wù)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(fù)2021/8/22DBMS的主要功能的主要功能 數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能(實用程序?qū)嵱贸绦? 數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)裝載轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲 介質(zhì)故障恢復(fù) 數(shù)據(jù)庫的重組織 性能監(jiān)視分析等 其它功能其它功能 DBMS與網(wǎng)絡(luò)中其它軟件系統(tǒng)的通信 兩個DBMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的互訪和互操作2021/8/22四、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)四、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)v什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Database System，簡稱，簡稱DBS） 在計算機系統(tǒng)中引入

7、數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成v數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具） 應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理員數(shù)據(jù)庫管理員 2021/8/22 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫 應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具 操 作 系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理員數(shù)據(jù)庫管理員用戶用戶用戶 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2021/8/221.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 1.1.1 四個基本概念四個基本概念 1.1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展 1.1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點 2021/8/22數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和

8、發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展v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)處理的中心問題v數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程 人工管理階段人工管理階段(20世紀世紀40年代中年代中-50年代中年代中) 文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階段(20世紀世紀50年代末年代末-60年代中年代中) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段(20世紀世紀60年代末年代末-現(xiàn)在現(xiàn)在)2021/8/22數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展(續(xù)續(xù))v數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展動力 應(yīng)用需求的推動應(yīng)用需求的推動 計算機硬件的發(fā)展計算機硬件的發(fā)展 計算機軟件的發(fā)展

9、計算機軟件的發(fā)展2021/8/22一、人工管理階段一、人工管理階段v時期 20世紀40年代中-50年代中v產(chǎn)生的背景 應(yīng)用需求科學計算 硬件水平無直接存取存儲設(shè)備 軟件水平?jīng)]有操作系統(tǒng) 處理方式批處理2021/8/22人工管理階段人工管理階段(續(xù)續(xù))v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(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)的獨立性：不獨立，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2021/8/22應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系(人工管理階段人工管理階段) 應(yīng)用程序應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集1應(yīng)用程序應(yīng)用程序

10、2數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集2應(yīng)用程序應(yīng)用程序數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集n.人工管理階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系 2021/8/22二、文件系統(tǒng)階段二、文件系統(tǒng)階段v時期 20世紀50年代末-60年代中v產(chǎn)生的背景 應(yīng)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2021/8/22文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階段(續(xù)續(xù))v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(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)的獨立性：獨立性差，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2021/8/22應(yīng)用程序與數(shù)

11、據(jù)的對應(yīng)關(guān)系應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系(文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階段)應(yīng)用程序應(yīng)用程序文件文件應(yīng)用程序應(yīng)用程序文件文件2應(yīng)用程序應(yīng)用程序文件文件n存取存取方法方法.文件系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系 2021/8/22文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)v 記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu)。v 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)是靠程序定義和解釋的。v 數(shù)據(jù)只能是定長的。 可以間接實現(xiàn)數(shù)據(jù)變長要求，但訪問相應(yīng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序復(fù)雜了。可以間接實現(xiàn)數(shù)據(jù)變長要求，但訪問相應(yīng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序復(fù)雜了。v 文件間是獨立的，因此數(shù)據(jù)整體無結(jié)構(gòu)。 可以間接實現(xiàn)數(shù)據(jù)整體的有結(jié)構(gòu)，但必須在應(yīng)用程序中對描述數(shù)據(jù)可以間接實現(xiàn)數(shù)據(jù)整體的有結(jié)構(gòu)，但必須在應(yīng)用程序中

12、對描述數(shù)據(jù)間的聯(lián)系間的聯(lián)系。v 數(shù)據(jù)的最小存取單位是記錄。2021/8/22三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段v時期 20世紀60年代末以來v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、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2021/8/221.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 1.1.1 四個基本概念四個基本概念 1.1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展 1.1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點 2021/8/221.1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點v數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化v數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴充v數(shù)據(jù)獨立性高v數(shù)據(jù)

13、由DBMS統(tǒng)一管理和控制2021/8/22數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化v整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一 v整體結(jié)構(gòu)化 不再僅僅針對某一個應(yīng)用，而是面向全組織不再僅僅針對某一個應(yīng)用，而是面向全組織 不僅數(shù)據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)化，整體是結(jié)構(gòu)化的，數(shù)據(jù)之間具有聯(lián)系不僅數(shù)據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)化，整體是結(jié)構(gòu)化的，數(shù)據(jù)之間具有聯(lián)系v數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)的是數(shù)據(jù)的真正結(jié)構(gòu)化 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)用數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)用數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型描述，無需程序定義和解釋描述，無需程序定義和解釋 數(shù)據(jù)可以數(shù)據(jù)可以變長變長 數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項2021/8/22數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴充數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴

14、充v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(yīng)用共享使用。v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2021/8/22數(shù)據(jù)獨立性高數(shù)據(jù)獨立性高v 物理獨立性 指用戶的應(yīng)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。指用戶的應(yīng)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(yīng)用程序不用改變當數(shù)據(jù)的物理存儲改變了，應(yīng)用程序不用改變。v 邏輯獨立性 指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨立的。數(shù)據(jù)的邏指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨立的。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程序也可以不

15、變輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程序也可以不變。v 數(shù)據(jù)獨立性是由DBMS的二級映像功能來保證的2021/8/22數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制統(tǒng)一管理和控制v 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(nèi)，或保證數(shù)據(jù)之間滿足一定的關(guān)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(diào)，防止相互干擾而得到錯誤的結(jié)果。 (4)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)（Recovery）將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)。2021/8/22應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的

16、對應(yīng)關(guān)系應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))DBMS應(yīng)用程序應(yīng)用程序1應(yīng)用程序應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系 2021/8/22第一章第一章 緒論緒論1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.2 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.5 小結(jié)小結(jié)2021/8/22 1.2 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 1.2.1 兩大類數(shù)據(jù)模型兩大類數(shù)據(jù)模型 1.2.2 數(shù)據(jù)模型的組成要素數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.3 概念模型概念模型 1.2.4 最常用的數(shù)據(jù)模型最常用的數(shù)據(jù)模型 1.2.5 層次模型層次模型 1.2.

17、6 網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型 1.2.7 關(guān)系模型關(guān)系模型2021/8/22數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型v 在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個工具來抽象、表示和處理抽象、表示和處理現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)和信息。v 通俗地講數(shù)據(jù)模型就是現(xiàn)實世界的模擬。v 數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足三方面要求 能比較能比較真實真實地模擬現(xiàn)實世界地模擬現(xiàn)實世界 容易容易為人所為人所理解理解 便于在計算機上便于在計算機上實現(xiàn)實現(xiàn)2021/8/22 1.2.1 兩大類數(shù)據(jù)模型兩大類數(shù)據(jù)模型v 數(shù)據(jù)模型分為兩類（分屬兩個不同的層次）(1) 概念模型概念模型 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(shè)計。

18、模，用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計。 (2) 邏輯模型和物理模型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、面向?qū)ο筮壿嬆Ｐ椭饕ňW(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ偷龋从嬎銠C系統(tǒng)的觀點對數(shù)據(jù)建模，用于模型等，按計算機系統(tǒng)的觀點對數(shù)據(jù)建模，用于DBMS實現(xiàn)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(nèi)部的表示物理模型是對數(shù)據(jù)最底層的抽象，描述數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)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。方式和存取方法，在磁盤或磁帶上的存儲方式和存取方法。2021/8/22兩大類數(shù)據(jù)模型兩大類數(shù)據(jù)模型 (續(xù)續(xù))v客觀對象的抽象過程-兩步抽象 現(xiàn)實世界中的客觀對象

19、抽象為概念模型；現(xiàn)實世界中的客觀對象抽象為概念模型； 把概念模型轉(zhuǎn)換為某一把概念模型轉(zhuǎn)換為某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。支持的數(shù)據(jù)模型。2021/8/22兩大類數(shù)據(jù)模型兩大類數(shù)據(jù)模型 (續(xù)續(xù))DBMS支持的數(shù)據(jù)模型支持的數(shù)據(jù)模型概念模型概念模型認識認識抽象抽象信息世界信息世界機器世界機器世界現(xiàn)實世界中客觀對象的抽象過程現(xiàn)實世界中客觀對象的抽象過程現(xiàn)實世界現(xiàn)實世界 概念模型概念模型數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員完成數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員完成邏輯模型邏輯模型 物理模型物理模型由由DBMS完成完成概念模型概念模型 邏輯模型邏輯模型數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員完成數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員完成2021/8/22 1.2 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 1.2.1 兩

20、大類數(shù)據(jù)模型兩大類數(shù)據(jù)模型 1.2.2 數(shù)據(jù)模型的組成要素數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.3 概念模型概念模型 1.2.4 最常用的數(shù)據(jù)模型最常用的數(shù)據(jù)模型 1.2.5 層次模型層次模型 1.2.6 網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型 1.2.7 關(guān)系模型關(guān)系模型2021/8/22 1.2.2 數(shù)據(jù)模型的組成要素數(shù)據(jù)模型的組成要素v數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) v數(shù)據(jù)操作 v完整性約束條件2021/8/22 一、一、 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)v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v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v數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述2021/8/22 二、數(shù)據(jù)操作二、數(shù)據(jù)操

21、作 v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 操作操作及有關(guān)的操作規(guī)則操作規(guī)則v數(shù)據(jù)操作的類型 查詢 更新(包括插入、刪除、修改)2021/8/22 數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作(續(xù)續(xù)) v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v數(shù)據(jù)操作是對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述請舉例說明2021/8/22三、數(shù)據(jù)的完整性約束條件三、數(shù)據(jù)的完整性約束條件 v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。2021/8/22

22、數(shù)據(jù)的完整性約束條件數(shù)據(jù)的完整性約束條件(續(xù)續(xù))v數(shù)據(jù)模型對完整性約束條件的定義 反映和規(guī)定本反映和規(guī)定本數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型必須遵守的必須遵守的基本的通用的基本的通用的完整完整性約束條件。例如在關(guān)系模型中，任何關(guān)系必須滿足性約束條件。例如在關(guān)系模型中，任何關(guān)系必須滿足實體完整性和參照完整性兩個條件。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，以反映提供定義完整性約束條件的機制，以反映具體應(yīng)用具體應(yīng)用所所涉及的數(shù)據(jù)必須遵守的特定的語義約束條件涉及的數(shù)據(jù)必須遵守的特定的語義約束條件。2021/8/22 1.2 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 1.2.1 兩大類數(shù)據(jù)模型兩大類數(shù)據(jù)模型 1.2.2

23、 數(shù)據(jù)模型的組成要素數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.3 概念模型概念模型 1.2.4 最常用的數(shù)據(jù)模型最常用的數(shù)據(jù)模型 1.2.5 層次模型層次模型 1.2.6 網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型 1.2.7 關(guān)系模型關(guān)系模型2021/8/22 1.2.3 概念模型概念模型v信息世界中的基本概念v兩個實體型之間的聯(lián)系v兩個以上實體型之間的聯(lián)系v單個實體型內(nèi)的聯(lián)系v概念模型的一種表示方法v一個實例2021/8/22概念模型概念模型v概念模型的用途 概念模型用于信息世界的建模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現(xiàn)實世界到機器世界的一個中間層次 是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的有力工具是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的有力工具 數(shù)

24、據(jù)庫設(shè)計人員和用戶之間進行交流的語言數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員和用戶之間進行交流的語言v對概念模型的基本要求 較強的語義表達能力較強的語義表達能力 能夠方便、直接地表達應(yīng)用中的各種語義知識能夠方便、直接地表達應(yīng)用中的各種語義知識 簡單、清晰、易于用戶理解簡單、清晰、易于用戶理解2021/8/22一、信息世界中的基本概念一、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。客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體。可以是具體的人、事、物或抽象的概念可以是具體的人、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。實體所具有的某一特性稱為屬性。

25、一個實體可以由若干個屬性來刻畫。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。唯一標識實體的屬性集稱為碼。2021/8/22信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(續(xù)續(xù))(4) 域（Domain） 屬性的取值范圍稱為該屬性的域?qū)傩缘娜≈捣秶Q為該屬性的域。 (5) 實體型（Entity Type） 用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體稱為實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體型(6) 實體集（Entity Set） 同一類型實體的集合稱為實體集同一類型實體的集合稱為實體集2021/8/22信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(

26、續(xù)續(xù))(7) 聯(lián)系（Relationship） 現(xiàn)實世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界現(xiàn)實世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界 中反映為實體內(nèi)部的聯(lián)系和實體之間的聯(lián)系。中反映為實體內(nèi)部的聯(lián)系和實體之間的聯(lián)系。 實體內(nèi)部實體內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實體的各屬性之間的聯(lián)系的聯(lián)系通常是指組成實體的各屬性之間的聯(lián)系 實體之間實體之間的聯(lián)系通常是指不同實體集之間的聯(lián)系的聯(lián)系通常是指不同實體集之間的聯(lián)系2021/8/22二、兩個實體型之間的聯(lián)系二、兩個實體型之間的聯(lián)系實體型實體型A聯(lián)系名聯(lián)系名實體型實體型B111:1聯(lián)系聯(lián)系實體型實體型A聯(lián)系名聯(lián)系名1n1:n聯(lián)系聯(lián)系實體型實體型A實體型實體型

27、B聯(lián)系名聯(lián)系名mnm:n聯(lián)系聯(lián)系實體型實體型B用圖形來表示兩個實體型之間的這三類聯(lián)系用圖形來表示兩個實體型之間的這三類聯(lián)系 2021/8/22二、兩個實體型之間的聯(lián)系（續(xù)）二、兩個實體型之間的聯(lián)系（續(xù)） v一對一聯(lián)系（1:1） 實例一個班級只有一個正班長一個班級只有一個正班長一個班長只在一個班中任職一個班長只在一個班中任職 定義：定義： 如果對于實體集如果對于實體集A中的每一個實體，實中的每一個實體，實體集體集B中至多有一個（也可以沒有）實體中至多有一個（也可以沒有）實體與之聯(lián)系，反之亦然，與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實體集則稱實體集A與實與實體集體集B具有一對一聯(lián)系，具有一對一聯(lián)系，記為記為1:

28、1 班級班級班級班級-班長班長班長班長111:1聯(lián)系聯(lián)系2021/8/22兩個實體型之間的聯(lián)系兩個實體型之間的聯(lián)系 (續(xù)續(xù))v一對多聯(lián)系（1：n） 實例一個班級中有若干名學生，一個班級中有若干名學生，每個學生只在一個班級中學習每個學生只在一個班級中學習 定義：如果對于實體集如果對于實體集A中的每一個實體，實體集中的每一個實體，實體集B中中有有n個實體（個實體（n0）與之聯(lián)系，反之，對于實體）與之聯(lián)系，反之，對于實體集集B中的每一個實體，實體集中的每一個實體，實體集A中至多只有一個中至多只有一個實體與之聯(lián)系，則稱實體與之聯(lián)系，則稱實體集實體集A與實體集與實體集B有一對有一對多聯(lián)系，記為多聯(lián)系，記

29、為1:n班級班級組成組成學生學生1n1:n聯(lián)系聯(lián)系2021/8/22兩個實體型之間的聯(lián)系兩個實體型之間的聯(lián)系 (續(xù)續(xù))v多對多聯(lián)系（m:n） 實例課程與學生之間的聯(lián)系：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一個學生可以同時選修多門課程 定義：如果對于實體集如果對于實體集A中的每一個實體，實體集中的每一個實體，實體集B中中有有n個實體（個實體（n0）與之聯(lián)系，反之，對于實）與之聯(lián)系，反之，對于實體集體集B中的每一個實體，實體集中的每一個實體，實體集A中也有中也有m個實個實體（體（m0）與之聯(lián)系，則稱實體集）與之聯(lián)系，則稱實體集A

30、與實體與實體B具有多對多聯(lián)系，記為具有多對多聯(lián)系，記為m:n課程課程選修選修學生學生mnm:n聯(lián)系聯(lián)系2021/8/22三、兩個以上實體型之間的聯(lián)系三、兩個以上實體型之間的聯(lián)系v兩個以上實體型之間一對多聯(lián)系 若實體集若實體集E1，E2，.，En存在聯(lián)系，對于實體集存在聯(lián)系，對于實體集Ej（j=1，2，.，i-1，i+1，.，n）中的給定實體，）中的給定實體，最多只和最多只和Ei中的一個實體相聯(lián)系，則我們說中的一個實體相聯(lián)系，則我們說Ei與與E1，E2，.，Ei-1，Ei+1，.，En之間的聯(lián)系是一對多的之間的聯(lián)系是一對多的2021/8/22兩個以上實體型之間的聯(lián)系兩個以上實體型之間的聯(lián)系(續(xù)續(xù)

31、)v實例 課程、教師與參考書三個實體型課程、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，一門課程可以有若干個教師講授，使用若干本參考書，使用若干本參考書，每一個教師只講授一門課程，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每一本參考書只供一門課程使用課程課程講授講授教師教師1m兩個以上實體型間兩個以上實體型間1:n聯(lián)系聯(lián)系參考書參考書n2021/8/22兩個以上實體型之間的聯(lián)系兩個以上實體型之間的聯(lián)系(續(xù)續(xù))v 多個實體型間的一對一聯(lián)系v 兩個以上實體型間的多對多聯(lián)系 實例 供應(yīng)商、項目、零件三個實體型供應(yīng)商、項目、零件三個實體型一個供應(yīng)商可以供給多個項目多種零件一個供應(yīng)商

32、可以供給多個項目多種零件每個項目可以使用多個供應(yīng)商供應(yīng)的零件每個項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)商供給每種零件可由不同供應(yīng)商供給供應(yīng)商供應(yīng)商供應(yīng)供應(yīng)項目項目mp兩個以上實體型間兩個以上實體型間m:n聯(lián)系聯(lián)系零件零件n2021/8/22四、單個實體型內(nèi)的聯(lián)系四、單個實體型內(nèi)的聯(lián)系v 一對多聯(lián)系 實例 職工實體型內(nèi)部具有領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)系職工實體型內(nèi)部具有領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)系某一職工（干部）某一職工（干部）“領(lǐng)導(dǎo)領(lǐng)導(dǎo)”若干名職工若干名職工一個職工僅被另外一個職工直接領(lǐng)導(dǎo)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)系這是一對多的聯(lián)系v一對一聯(lián)系 請舉例職工職工領(lǐng)導(dǎo)領(lǐng)導(dǎo)1n單個實體

33、型內(nèi)部單個實體型內(nèi)部1:n聯(lián)系聯(lián)系2021/8/22單個實體型內(nèi)的聯(lián)系單個實體型內(nèi)的聯(lián)系實體型實體型1聯(lián)系名聯(lián)系名mn單個實體型內(nèi)的單個實體型內(nèi)的m:n聯(lián)系聯(lián)系v多對多聯(lián)系請舉例2021/8/22五、五、 概念模型的一種表示方法概念模型的一種表示方法v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2021/8/22E-R圖圖v實體型用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實體名。v屬性用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實體連接起來學生學生教師教師學生學生學號學號年齡年齡性別性別姓名姓名2021/8/22E-R圖圖(續(xù)續(xù))v聯(lián)系 聯(lián)系本身： 用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明

34、聯(lián)系名，并用無向邊分用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實體連接起來，同時在無向邊旁標上聯(lián)系別與有關(guān)實體連接起來，同時在無向邊旁標上聯(lián)系的類型（的類型（1:1、1:n或或m:n） 2021/8/22聯(lián)系的表示方法聯(lián)系的表示方法實體型實體型A聯(lián)系名聯(lián)系名實體型實體型B111:1聯(lián)系聯(lián)系實體型實體型A聯(lián)系名聯(lián)系名1n1:n聯(lián)系聯(lián)系實體型實體型A實體型實體型B聯(lián)系名聯(lián)系名mnm:n聯(lián)系聯(lián)系實體型實體型B2021/8/22聯(lián)系的表示方法示例聯(lián)系的表示方法示例班級班級班級班級-班長班長班長班長111:1聯(lián)系聯(lián)系課程課程選修選修學生學生mnm:n聯(lián)系聯(lián)系班級班級組成組成學生學生1n1:n聯(lián)

35、系聯(lián)系2021/8/22聯(lián)系的屬性聯(lián)系的屬性課程課程選修選修學生學生mn成績成績v聯(lián)系的屬性：聯(lián)系本身也是一種實體型，也聯(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有屬性，則這些屬性也要用無向邊與該聯(lián)系連接起來向邊與該聯(lián)系連接起來 2021/8/22六、一個實例六、一個實例用E-R圖表示某個工廠物資管理的概念模型v 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(yīng)商：供應(yīng)商號、姓名、地址、電話號碼、帳號 項目：項目號、預(yù)算、開工日期 職工：職工號、姓名、年齡、職稱 2021/8/22一個實例一個實例

36、v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(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、項目和零件三者之間具有多對多的聯(lián)系2021/8/22一個實例一個實例2021/8/22 1.2 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 1.2.1 兩大類數(shù)據(jù)模型兩大類數(shù)據(jù)模型 1.2.2 數(shù)據(jù)模型的組成要素數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.3 概念模型概念模型 1.2

37、.4 最常用的數(shù)據(jù)模型最常用的數(shù)據(jù)模型 1.2.5 層次模型層次模型 1.2.6 網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型 1.2.7 關(guān)系模型關(guān)系模型2021/8/22 1.2.4 最常用的數(shù)據(jù)模型最常用的數(shù)據(jù)模型v非關(guān)系模型 層次模型層次模型(Hierarchical Model) 網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型(Network Model)v關(guān)系模型(Relational Model) v面向?qū)ο竽Ｐ?Object Oriented Model）v對象關(guān)系模型(Object Relational Model)2021/8/221.2.5 層次模型層次模型v 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 v 層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的典型代

38、表是IBM公司的IMS（Information Management System）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)v 層次模型用樹形結(jié)構(gòu)來表示各類實體以及實體間的聯(lián)系 2021/8/22一、一、 層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)v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)點沒有雙親結(jié)點，這個結(jié)點稱為根結(jié)點有且只有一個結(jié)點沒有雙親結(jié)點，這個結(jié)點稱為根結(jié)點2. 根以外的其它結(jié)點有且只有一個雙親結(jié)點根以外的其它結(jié)點有且只有一個雙親結(jié)點v層次模型中的幾個術(shù)語 根結(jié)點，雙親結(jié)點，兄弟結(jié)點，葉結(jié)點根結(jié)點，雙親結(jié)點，兄弟結(jié)點，葉結(jié)點

39、2021/8/22層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)續(xù)) 1 根結(jié)點根結(jié)點 2 兄弟結(jié)點兄弟結(jié)點 3 葉結(jié)點葉結(jié)點 4 兄弟結(jié)點兄弟結(jié)點 5 葉結(jié)點葉結(jié)點 葉結(jié)點葉結(jié)點圖圖1.16 一個層次模型的示例一個層次模型的示例2021/8/22層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)續(xù))v層次模型的特點： 結(jié)點的雙親是唯一的結(jié)點的雙親是唯一的 只能直接處理一對多的實體聯(lián)系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任何記錄值只有按其路徑查看時，才能顯出

40、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沒有一個子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨立存在2021/8/22層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)續(xù))圖1.17 教員學生層次數(shù)據(jù)庫模型 根結(jié)點根結(jié)點記錄型系的子女結(jié)點記錄型系的子女結(jié)點記錄型教員的雙親結(jié)點記錄型教員的雙親結(jié)點葉結(jié)點葉結(jié)點葉結(jié)點葉結(jié)點字段字段2021/8/22層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)續(xù))圖1.18 教員學生層次數(shù)據(jù)庫的一個值 2021/8/22二、多對多聯(lián)系在層次模型中的表示二、多對多聯(lián)系在層次模型中的表示v多對多聯(lián)系在層次模型中的表示 用層次模型用層次模型間接間接表示多對多聯(lián)系表

41、示多對多聯(lián)系 方法方法將多對多聯(lián)系將多對多聯(lián)系分解分解成一對多聯(lián)系成一對多聯(lián)系 分解方法分解方法 冗余結(jié)點法冗余結(jié)點法 虛擬結(jié)點法虛擬結(jié)點法2021/8/22三、層次模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束三、層次模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束 v層次模型的數(shù)據(jù)操縱層次模型的數(shù)據(jù)操縱 查詢 插入 刪除 更新 2021/8/22層次模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束（續(xù)）層次模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束（續(xù)）v層次模型的完整性約束條件層次模型的完整性約束條件 無相應(yīng)的雙親結(jié)點值就不能插入子女結(jié)點值 如果刪除雙親結(jié)點值，則相應(yīng)的子女結(jié)點值也被同時刪除 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2021/8/22四、層

42、次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)四、層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)v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)層次順序放，即通過物理空間的位置相鄰來實現(xiàn)層次順序2021/8/22層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)（續(xù)）層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)（續(xù)）圖圖1.20 層次數(shù)據(jù)庫及其實例層次數(shù)據(jù)庫及其實例 A1A2C8C6C4B6C9C2B4C14C7C5C3B1A1圖圖1.21 鄰接法鄰接法 按鄰接法存放圖按鄰接法存放圖1.20（b）中以根記錄中以根記錄A1為首的層次為首的層次記錄實例集記錄實例集按鄰接法存放圖1.20（b）中以根記錄A1為首的

43、層次記錄實例集 2021/8/22層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)（續(xù)）層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)（續(xù)）v鏈接法 用指引來反映數(shù)據(jù)之間的層次聯(lián)系用指引來反映數(shù)據(jù)之間的層次聯(lián)系 子女兄弟鏈接法子女兄弟鏈接法 層次序列鏈接法層次序列鏈接法2021/8/22層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)（續(xù)）層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)（續(xù)）n 子女子女-兄弟鏈接法兄弟鏈接法每個記錄設(shè)兩類指針，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2021/8/22層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)（續(xù)）層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)（續(xù)）v層次序列鏈接法層次序列鏈接法按樹的前序穿越順序鏈接各記錄值2021/8/22五、層次模型的優(yōu)缺點五、層次模型的優(yōu)缺點v優(yōu)點

44、 層次模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡單清晰層次模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡單清晰 查詢效率高，性能優(yōu)于關(guān)系模型，不低于網(wǎng)狀模型查詢效率高，性能優(yōu)于關(guān)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層次數(shù)據(jù)模型提供了良好的完整性支持v缺點 多對多聯(lián)系表示不自然多對多聯(lián)系表示不自然 對插入和刪除操作的限制多，應(yīng)用程序的編寫比較對插入和刪除操作的限制多，應(yīng)用程序的編寫比較復(fù)雜復(fù)雜 查詢子女結(jié)點必須通過雙親結(jié)點查詢子女結(jié)點必須通過雙親結(jié)點 由于結(jié)構(gòu)嚴密，層次命令趨于程序化由于結(jié)構(gòu)嚴密，層次命令趨于程序化 2021/8/22 1.2 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 1.2.1 兩大類數(shù)據(jù)模型兩大類數(shù)據(jù)模型 1.2.2 數(shù)據(jù)模

45、型的組成要素數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.3 概念模型概念模型 1.2.4 最常用的數(shù)據(jù)模型最常用的數(shù)據(jù)模型 1.2.5 層次模型層次模型 1.2.6 網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型 1.2.7 關(guān)系模型關(guān)系模型2021/8/221.2.6 網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型v網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型作為數(shù)據(jù)的組織方式作為數(shù)據(jù)的組織方式 v典型代表是典型代表是DBTG系統(tǒng)：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)v實際系統(tǒng)實際系統(tǒng) Cullinet Software Inc.公司的 IDMS Univac公司的 DMS1100 Ho

46、neywell公司的IDS/2 HP公司的IMAGE2021/8/221.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)v網(wǎng)狀模型滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合：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)點無雙親；允許一個以上的結(jié)點無雙親；2. 一個結(jié)點可以有多于一個的雙親一個結(jié)點可以有多于一個的雙親。2021/8/22網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）v 表示方法(與層次數(shù)據(jù)模型相同)實體型實體型：用記錄類型描述：用記錄類型描述 每個結(jié)點表示一個記錄類型（實體）每個結(jié)點表示一個記錄類型（實體）屬性屬性：用字段描述：用字段描述 每個記錄類型可包含若干

47、個字段每個記錄類型可包含若干個字段聯(lián)系聯(lián)系：用結(jié)點之間的連線表示記錄類：用結(jié)點之間的連線表示記錄類型型（實體）之（實體）之 間的間的一對多的父子聯(lián)系一對多的父子聯(lián)系2021/8/22網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）v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)點沒有雙親結(jié)點網(wǎng)狀模型允許多個結(jié)點沒有雙親結(jié)點 網(wǎng)狀模型允許結(jié)點有多個雙親結(jié)點網(wǎng)狀模型允許結(jié)點有多個雙親結(jié)點 網(wǎng)狀模型允許兩個結(jié)點之間有多種聯(lián)系（復(fù)合聯(lián)系）網(wǎng)狀模型允許兩個結(jié)點之間有多種聯(lián)系（復(fù)合聯(lián)系） 網(wǎng)狀模型可以更直接地去描述現(xiàn)實世界網(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)狀模型的一個特例層次模型

48、實際上是網(wǎng)狀模型的一個特例2021/8/22網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）v網(wǎng)狀模型中子女結(jié)點與雙親結(jié)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(guān)的雙親記錄和子女記錄 R1與與R3之間的之間的聯(lián)系聯(lián)系L1R2與與R3之間的之間的聯(lián)系聯(lián)系L2 2021/8/22網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）網(wǎng)狀模型的例子 2021/8/22網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）多對多聯(lián)系在網(wǎng)狀模型中的表示 用網(wǎng)狀模型用網(wǎng)狀模型間接間接表示多對多聯(lián)系表示多對多聯(lián)系 方法：方法： 將多對多聯(lián)系將多對多聯(lián)系直接直接分解成一對多聯(lián)系分解成一

49、對多聯(lián)系2021/8/22網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（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 n引進一個學生選課的聯(lián)結(jié)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 2021/8/22網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）圖1.24 學生/選課/課程的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型 2021/8/22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)模型的操縱與完整性約束（續(xù)）v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)項的集合碼：唯一標識記

50、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支持雙親記錄和子女記錄之間某些約束條件 2021/8/22三、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)三、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)v關(guān)鍵 實現(xiàn)記錄之間的聯(lián)系實現(xiàn)記錄之間的聯(lián)系v常用方法 單向鏈接單向鏈接 雙向鏈接雙向鏈接 環(huán)狀鏈接環(huán)狀鏈接 向首鏈接向首鏈接2021/8/22網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)（續(xù)）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)（續(xù)）圖1.25 學生/選課/課程的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫實例 學生記錄學生記錄課程記錄課程記錄選課記錄選課記錄2021/8/22四、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點四、網(wǎng)狀

51、數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點v優(yōu)點 能夠更為直接地描述現(xiàn)實世界，如一個結(jié)點可以有多個雙親能夠更為直接地描述現(xiàn)實世界，如一個結(jié)點可以有多個雙親 具有良好的性能，存取效率較高具有良好的性能，存取效率較高v缺點 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴大，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)就結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴大，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，用戶不容易使用語言復(fù)雜，用戶不容易使用2021/8/22 1.2 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 1.2.1 兩大類數(shù)據(jù)模型兩大類數(shù)據(jù)模型 1.2.2 數(shù)據(jù)模型的組成要素數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.3 概念模型概念模型 1

52、.2.4 最常用的數(shù)據(jù)模型最常用的數(shù)據(jù)模型 1.2.5 層次模型層次模型 1.2.6 網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型 1.2.7 關(guān)系模型關(guān)系模型2021/8/221.2.7 關(guān)系模型關(guān)系模型v 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 v 1970年美國IBM公司San Jose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 v 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(guān)系模型 2021/8/22一、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) v 在在用戶觀點用戶觀點下，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。列組成

53、。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學生登記表學生登記表屬性屬性元組元組2021/8/22關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)） 關(guān)系（關(guān)系（Relation）一個關(guān)系對應(yīng)通常說的一張表 元組（元組（Tuple）表中的一行即為一個元組 屬性（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2021/8/22關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)） 主碼（主碼（Key）表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個元組。

54、 域（域（Domain）屬性的取值范圍。 分量分量元組中的一個屬性值。 關(guān)系模式關(guān)系模式對關(guān)系的描述關(guān)系名（屬性1，屬性2，屬性n）學生（學號，姓名，年齡，性別，系，年級）2021/8/22關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（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）學生（學號，姓名，年齡，性別，系號，年級）系系 (系號，系名，辦公地點系號，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2021/8/22關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（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

55、齡，性別，系號，年級）學生（學號，姓名，年齡，性別，系號，年級）課程（課程號，課程名，學分）課程（課程號，課程名，學分）選修（學號，課程號，成績）選修（學號，課程號，成績）2021/8/22關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）v 關(guān)系必須是規(guī)范化的，滿足一定的規(guī)范條件關(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, 不允許表中還有表 圖圖1.27中工資和扣除是可分的數(shù)據(jù)項中工資和扣除是可分的數(shù)據(jù)項 ,不符合關(guān)系模型要求不符合關(guān)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(wù)房 租水 電86051陳 平講 師13

56、051200501601122283圖圖1.27 一個工資表一個工資表(表中有表表中有表)實例實例 2021/8/22關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）關(guān)系術(shù)語一般表格的術(shù)語關(guān)系名表名關(guān)系模式表頭（表格的描述）關(guān)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(guān)系表中有表（大表中嵌有小表）表表1.2 術(shù)語對比術(shù)語對比 2021/8/22二、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束二、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束v 數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對象和操作結(jié)果都是關(guān)系數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對象和操作結(jié)果都是關(guān)系 查詢 插入 刪除 更新v 數(shù)據(jù)操作是集

57、合操作，操作對象和操作結(jié)果都是關(guān)系，即若干元組的數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對象和操作結(jié)果都是關(guān)系，即若干元組的集合集合v 存取路徑對用戶隱蔽，用戶只要指出存取路徑對用戶隱蔽，用戶只要指出“干什么干什么”，不必詳細說明，不必詳細說明“怎怎么干么干”2021/8/22關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束（續(xù)）關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束（續(xù)）v關(guān)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2021/8/22三、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)三、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)v實體及實體間的聯(lián)系都用表來表示v表以文件形式存儲 有的DBMS一個表對應(yīng)一個操作系統(tǒng)文件 有的DBMS自己設(shè)計文件結(jié)構(gòu)2021/8

58、/22四、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點四、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點v優(yōu)點優(yōu)點 建立在嚴格的數(shù)學概念的基礎(chǔ)上建立在嚴格的數(shù)學概念的基礎(chǔ)上 概念單一概念單一 實體和各類聯(lián)系都用關(guān)系來表示 對數(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用戶透明關(guān)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2021/8/22關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點（續(xù)）關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點（續(xù)）v缺點缺點 存取路徑對用戶透明導(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，必須對用戶的查詢請求進行優(yōu)化 增加了開發(fā)DBMS的難度2021/8/22第一章第一章 緒論緒論1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概

59、述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.2 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.5 小結(jié)小結(jié)2021/8/221.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)v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(jié)構(gòu)，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) v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(jié)構(gòu)） ，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為: 單用戶結(jié)構(gòu) 主從式結(jié)構(gòu) 分布式結(jié)構(gòu) 客戶服務(wù)器 瀏覽器應(yīng)用服務(wù)器數(shù)據(jù)庫服務(wù)器多層結(jié)構(gòu)等2021/8/22數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)）1.3.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念數(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(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三

60、級模式結(jié)構(gòu) 1.3.3 數(shù)據(jù)庫的二級映像功能與數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)庫的二級映像功能與數(shù)據(jù)獨立性 2021/8/221.3.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念v“型” 和“值” 的概念 型(Type)對某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)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）2021/8/22數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念（續(xù)）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念（續(xù)）v模式（模式（Schema） 數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述 是型的描述是型的描述 反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系反映的是數(shù)據(jù)的