1、第第6章章 信息系統與數據庫信息系統與數據庫6.1 計算機信息系統計算機信息系統 什么是計算機信息系統什么是計算機信息系統 計算機信息系統計算機信息系統 的類型的類型 信息系統的結構和發展趨勢信息系統的結構和發展趨勢 (選學選學) 2第6章 信息系統與數據庫(1)什么是計算機信息系統什么是計算機信息系統 (1)n n 計算機信息系統（計算機信息系統（Computer_based Information System ，簡稱信息系統），簡稱信息系統）是一類以提供信息服務為主是一類以提供信息服務為主要目的的數據密集型、人機交互的計算機應用系統。要目的的數據密集型、人機交互的計算機應用系統。n 4個

2、主要技術特點：個主要技術特點：n 數據量大數據量大,一般需存放在外存中一般需存放在外存中, 數據存儲持久性數據存儲持久性, 數據資源使用共享性數據資源使用共享性; 信息服務功能多樣性信息服務功能多樣性 (管理管理,檢索檢索,分析分析,決策等決策等).3第6章 信息系統與數據庫(1)什么是計算機信息系統什么是計算機信息系統 (2)n 信息系統是一種面廣量大的計算機應用系統信息系統是一種面廣量大的計算機應用系統:n 教學管理系統教學管理系統n 地理信息系統地理信息系統n 信息檢索系統信息檢索系統n 醫學信息系統醫學信息系統n 決策支持系統決策支持系統n 民航訂票系統民航訂票系統n 電子政務系統電子

3、政務系統n 電子商務系統電子商務系統n .4第6章 信息系統與數據庫(1)n信息系統的發展信息系統的發展 1960年代以前，數據由文件系統管理；年代以前，數據由文件系統管理；1960年年代中期以后以數據庫系統進行集中管理和數據共享代中期以后以數據庫系統進行集中管理和數據共享n數據和信息的關系數據和信息的關系 有用的數據就是信息有用的數據就是信息n信息系統的結構信息系統的結構 基礎設施層；資源管理層；業務邏輯層；應用表基礎設施層；資源管理層；業務邏輯層；應用表現層現層 信息系統的軟件體系結構包括客戶機信息系統的軟件體系結構包括客戶機/服務器服務器/（C/s）和瀏覽器）和瀏覽器/服務器（服務器（B

4、 / S）5第6章 信息系統與數據庫(1)計算機信息系統計算機信息系統 的類型的類型 (1)n 從信息處理的深度來區分信息系統從信息處理的深度來區分信息系統,n 基本可分為基本可分為3大類大類:業務處理系統業務處理系統信息檢索系統信息檢索系統信息分析系統信息分析系統管理業務系統管理業務系統輔助技術系統輔助技術系統辦公信息系統辦公信息系統6第6章 信息系統與數據庫(1)計算機信息系統計算機信息系統 的類型的類型 (2)n業務處理系統業務處理系統n n 由于在企事業單位由于在企事業單位中中,不同層次的業務不同層次的業務處理系統服務對象處理系統服務對象不同，因而可以進不同，因而可以進一步將劃分一步將

5、劃分.管理業務系統管理業務系統輔助技術系統輔助技術系統辦公信息系統辦公信息系統7第6章 信息系統與數據庫(1)計算機信息系統計算機信息系統 的類型的類型 (3)n 管理業務系統管理業務系統 輔助技術系統輔助技術系統 辦公信息系統辦公信息系統 面向操作層次面向操作層次 面向管理層次面向管理層次 面向知識層次面向知識層次 業務處理自動化，業務處理自動化， 提高工效率和質量提高工效率和質量 .劃分劃分:按業務層次進一步劃分按業務層次進一步劃分業務處理系統業務處理系統直接信直接信息（一息（一次信息）次信息）的生的生產與處產與處理理8第6章 信息系統與數據庫(1)計算機信息系統計算機信息系統 的類型的類

6、型 (4)n業務處理系統業務處理系統n 管理業務系統管理業務系統n輔助技術系統輔助技術系統 n 辦公信息系統辦公信息系統 n又稱又稱OA，以先進設備與相關技術構成服，以先進設備與相關技術構成服務于辦公事務的信息系統，按工作流技術務于辦公事務的信息系統，按工作流技術充分利用信息資源，提高協同辦公效率和充分利用信息資源，提高協同辦公效率和質量質量輔助技術人員在特定應用領域（如輔助技術人員在特定應用領域（如工程設計、音樂制作、廣告設計等）工程設計、音樂制作、廣告設計等）內完成相應的任務內完成相應的任務. 諸如諸如:.CAD,CAM,CAPP等等9第6章 信息系統與數據庫(1)計算機信息系統計算機信息

7、系統 的類型的類型 (5)n n 業務處理系統業務處理系統n n 信息檢索系統信息檢索系統n n 信息分析系統信息分析系統 一種高層次的信息系統，為管理決策人員掌握部門運行規一種高層次的信息系統，為管理決策人員掌握部門運行規律和律和 趨勢，制訂規劃、進行決策的輔助系統。趨勢，制訂規劃、進行決策的輔助系統。例如例如: 決策支持系統（決策支持系統（DSS）,經理支持系統經理支持系統ess 將原始信息進一步處理（二次信息）將原始信息進一步處理（二次信息）并存儲專門供檢索用的并存儲專門供檢索用的DB中。用戶中。用戶檢索匹配獲得信息檢索匹配獲得信息. 例如例如: 中國科技中國科技文獻庫、專利數據庫、學位

8、論文數文獻庫、專利數據庫、學位論文數據庫，據庫，DIALOG、ORBIT以及以及WE檢檢索系統等索系統等.專家系統專家系統ES（知識庫（知識庫與推理機程序模塊）與推理機程序模塊）10第6章 信息系統與數據庫(1)信息系統的結構和發展趨勢信息系統的結構和發展趨勢(選學選學)(1)n基礎設施層基礎設施層: 硬件、系統軟件和網絡；硬件、系統軟件和網絡；n資源管理層資源管理層: 包括各類數據信息，資源管理系統；包括各類數據信息，資源管理系統；n業務邏輯層業務邏輯層: 實現應用部門業務功能、流程、規則、實現應用部門業務功能、流程、規則、n 策略等的處理程序構成；策略等的處理程序構成；n應用表現層，通過人

9、機交互方式，向用戶展現結果，應用表現層，通過人機交互方式，向用戶展現結果，n 如如Web瀏覽器界面。瀏覽器界面。 各 類 用 戶 資源管理層 業務邏輯層資源管理層 應用表現層 基 礎 設 施 層 信息系統的結構信息系統的結構:11第6章 信息系統與數據庫(1)信息系統的結構和發展趨勢信息系統的結構和發展趨勢(選學選學)(2)n 信息系統的結構信息系統的結構:n 各類用戶 資源管理層 業務邏輯層資源管理層 應用表現層 基礎設施層 實現業務功能的實現業務功能的流程、規則、策略流程、規則、策略和程序和程序.向用戶顯示信息向用戶顯示信息處理結果處理結果.如如Web瀏覽器的瀏覽器的界面界面.支持系統運行

10、的硬件支持系統運行的硬件,系統軟件和網絡系統軟件和網絡.各類數據信息，各類數據信息，資源管理系統資源管理系統.主要有數據庫管主要有數據庫管理系統等理系統等.12第6章 信息系統與數據庫(1)信息系統的結構和發展趨勢信息系統的結構和發展趨勢(選學選學)(2)n 新的應用需求和新的計算機技術是推動新的應用需求和新的計算機技術是推動n 信息系統發展的動力。目前，信息系統有信息系統發展的動力。目前，信息系統有n 下列共同的發展趨勢下列共同的發展趨勢:n （1）系統集成化）系統集成化 （2）信息多媒體化）信息多媒體化 （3）功能智能化）功能智能化 （4）結構分布化）結構分布化 13第6章 信息系統與數據

11、庫(1)第第6章章 信息系統與數據庫信息系統與數據庫n 6.2 關系數據庫系統關系數據庫系統 數據管理的應用需求數據管理的應用需求 數據庫系統的組成和特點數據庫系統的組成和特點 關系數據模型關系數據模型(結構結構.完整性完整性.操作操作) 關系數據庫語言關系數據庫語言SQL 關系數據庫系統以應用新技術關系數據庫系統以應用新技術 14第6章 信息系統與數據庫(1) 數據管理的應用需求數據管理的應用需求 (1) 一個應用實例一個應用實例 : 高校教學業務管理高校教學業務管理學生信息學生信息(學號學號,姓名姓名)教師信息教師信息(工號工號,姓名姓名)教材信息教材信息(書號書號,教材名教材名,.)課程

12、信息課程信息(課程號課程號,課程名課程名.)教室信息教室信息(教室號教室號,位置位置)選課信息選課信息(學生號學生號,課程號課程號).大大量量數數據據數據庫數據庫(DB).各部門共享數據各部門共享數據按一定的結構組織按一定的結構組織存儲到計算機存儲到計算機15第6章 信息系統與數據庫(1)數據管理的應用需求數據管理的應用需求 (2)數據庫數據庫數據庫管理系統數據庫管理系統應用程序應用程序1應用程序應用程序2應用程序應用程序K.用戶用戶數據庫系統中用戶共享數據庫資源數據庫系統中用戶共享數據庫資源16第6章 信息系統與數據庫(1)數據管理的應用需求數據管理的應用需求 (3)n綜上綜上:n 由于數據

13、量急劇增長，計算機用于管理由于數據量急劇增長，計算機用于管理并實現共享數據的需求越來越迫切。人們逐步發展并實現共享數據的需求越來越迫切。人們逐步發展了以統一管理和共享數據為主要特征的數據庫系統了以統一管理和共享數據為主要特征的數據庫系統（DBS）。）。n 在在DBS中，數據不再僅僅服務于某個程序中，數據不再僅僅服務于某個程序或用戶，而是按一定的結構存儲于數據庫，作為共或用戶，而是按一定的結構存儲于數據庫，作為共享資源，由數據庫管理系統（享資源，由數據庫管理系統（DBMS）的軟件管理）的軟件管理,使得數據能為盡可能多的應用服務。使得數據能為盡可能多的應用服務。17第6章 信息系統與數據庫(1)數

14、據庫系統的組成和特點數據庫系統的組成和特點 (1)n 數據庫系統數據庫系統(DBS)的組成的組成:硬 件操作系統DBMS應用開發工具應用系統數據庫數據庫設計設計,開發開發,管理管理DBS的人員和用戶的人員和用戶利用利用DBS資源開發的資源開發的,解決管理解決管理和決策問題的各種應用程序和決策問題的各種應用程序.對數據進行管理的軟件系統對數據進行管理的軟件系統 功能功能: 創建創建DB結構結構; 對對DB中的數據操作中的數據操作; 對對DB數據管理和控制數據管理和控制 指按一定的數據模式組織并長指按一定的數據模式組織并長期存放在外存上的期存放在外存上的,可共享的可共享的,面面向部門全局應用的數據

15、集合。向部門全局應用的數據集合。 計算機支持計算機支持系統系統18第6章 信息系統與數據庫(1)數據庫系統的組成和特點數據庫系統的組成和特點 (2) n DBS中人員中人員/數據和數據結構數據和數據結構/相關軟件之間的關系相關軟件之間的關系:用戶用戶終端終端應用系統應用系統數據庫管理員數據庫管理員系統分析設計員系統分析設計員系統程序員系統程序員用戶視圖用戶視圖邏輯結構邏輯結構 存儲結構存儲結構DB數據和數據數據和數據結構結構DBMS操作系統操作系統軟件系統軟件系統19第6章 信息系統與數據庫(1)數據庫系統的組成和特點數據庫系統的組成和特點 (3)n 數據庫系統的特點數據庫系統的特點n 數據結

16、構化。數據結構化。n 數據可共享數據可共享n數據獨立于程序數據獨立于程序n統一管理控制數據統一管理控制數據DBMS管理控制數據功能管理控制數據功能:安全性安全性,完整性完整性.并發控制并發控制,恢復恢復. 從全局分析和描述數據，適應從全局分析和描述數據，適應多個用戶、多種應用共享數據的多個用戶、多種應用共享數據的需求?？蓽p少數據冗佘，節省存需求。可減少數據冗佘，節省存儲空間，保證數據的一致性儲空間，保證數據的一致性. 數據面向全局應用，用數據模型數據面向全局應用，用數據模型描述數據和數據之間的聯系。描述數據和數據之間的聯系。邏輯獨立性邏輯獨立性:應用程序與應用程序與DB的邏輯的邏輯結構相互獨立

17、結構相互獨立.物理獨立性物理獨立性:應用程序與應用程序與DB的存儲的存儲結構相互獨立結構相互獨立.邏輯獨立性和物理獨立性？邏輯獨立性和物理獨立性？20第6章 信息系統與數據庫(1)數據模型數據模型n 數據模型的基本概念數據模型的基本概念n問題的提起問題的提起:nDB數據數據:n應用單位所涉及數據的綜合，應用單位所涉及數據的綜合，n反映數據本身的內容，反映數據本身的內容，n反映數據之間的聯系。反映數據之間的聯系。問題問題: 數據如何在數據如何在DB中用特定結中用特定結 構表示？構表示？ 數據以何種方式進行存儲和處理的？數據以何種方式進行存儲和處理的？?21第6章 信息系統與數據庫(1)數據模型數

18、據模型 (續續)n n 由于使用數據庫的信息系統是一種計算機軟件系統由于使用數據庫的信息系統是一種計算機軟件系統,而而計算機是不可能直接處理現實世界中的事物的計算機是不可能直接處理現實世界中的事物的.所以必須通所以必須通過以下過程來處理數據過以下過程來處理數據:n 具體事物及其特征具體事物及其特征概念化加工概念化加工計算機能夠存儲處理的數據計算機能夠存儲處理的數據DB計算機不可能直接處理計算機不可能直接處理現實世界中的事物現實世界中的事物22第6章 信息系統與數據庫(1)數據模型數據模型 (續續) 進一步具體說明進一步具體說明:客觀對象抽象到數據模式描述的結構客觀對象抽象到數據模式描述的結構客

19、觀對象客觀對象概念結構概念結構抽象抽象數據模式數據模式抽象抽象DB（E-R圖）（二維表）從概念上描述對象和對從概念上描述對象和對象間的關聯象間的關聯,經過識別經過識別,選擇選擇,分類等綜合分析分類等綜合分析,形成形成“概念結構概念結構”(用實體用實體-聯系工具聯系工具E-R圖圖表示表示.)按計算機系統支持的結構按計算機系統支持的結構,組織數據組織數據(數據模式數據模式): 邏輯結構為二維表邏輯結構為二維表 存儲結構為文件存儲結構為文件23第6章 信息系統與數據庫(1)數據模型數據模型 (續續)n綜上可見綜上可見:n 概念結構是分析過程中的一個中間結果概念結構是分析過程中的一個中間結果,它將現實

20、世界它將現實世界中的中的客觀對象和對象間的關聯客觀對象和對象間的關聯,經過識別經過識別,選擇選擇,分類等綜分類等綜合分析合分析,形成形成“概念結構概念結構”n (用實體用實體-聯系工具聯系工具E-R圖表示圖表示.)nE-R圖的有關術語（實體、屬性、主鍵、聯系（三種不圖的有關術語（實體、屬性、主鍵、聯系（三種不同語義的聯系同語義的聯系1：1,1：n，m:n）n 數據模型是直接面向計算機系統（即數據庫）中數據數據模型是直接面向計算機系統（即數據庫）中數據的數據結構的數據結構(包括邏輯結構和存儲結構包括邏輯結構和存儲結構)。n (用數據模型來描述數據結構用數據模型來描述數據結構.)24第6章 信息系

21、統與數據庫(1)數據模型數據模型 (續續)n 在常見的數據庫系統中，根據實體集之間的不同在常見的數據庫系統中，根據實體集之間的不同結構，通常把數據模型分為層次模型、網狀模型、關系結構，通常把數據模型分為層次模型、網狀模型、關系模型和面向對象模型模型和面向對象模型4種。種。n n 層次模型層次模型n 網狀模型網狀模型n 關系模型關系模型n 面向對象模型面向對象模型國內國內DBS普遍采用關系普遍采用關系模型模型(95%以上以上),課程介紹課程介紹關系模型關系模型.25第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型n關系數據模型描述數據的邏輯結構關系數據模型描述數據的邏輯結構3要素要素:n

22、數據結構數據結構 (重點介紹重點介紹)n 數據完整性數據完整性 (參閱教學指導書參閱教學指導書)n 數據的操作數據的操作 (重點介紹重點介紹)26第6章 信息系統與數據庫(1)關系模型的數據結構關系模型的數據結構n 為什么當今大多數為什么當今大多數DBMS都支持關系數據模型都支持關系數據模型?當今大多數當今大多數DBMS都支持關系數據模型都支持關系數據模型 關系數據模型建立在嚴關系數據模型建立在嚴 格的數學理論基礎上格的數學理論基礎上: 集合論的集合論的“關系概念關系概念” 概念清晰，簡潔，用統一概念清晰，簡潔，用統一的結構表示數據對象和它們的結構表示數據對象和它們之間的聯系之間的聯系.27第

23、6章 信息系統與數據庫(1)關系模型的數據結構關系模型的數據結構 (續續) 關系數據模型的基本結構是關系數據模型的基本結構是關系關系。 在用戶觀點下，關系數據模型中數據的邏輯結構是一張二在用戶觀點下，關系數據模型中數據的邏輯結構是一張二維表（維表（Table），它由表名、行和列組成。），它由表名、行和列組成。 表的每一行稱為一個元組（表的每一行稱為一個元組（Tuple），）， 每一列稱為一個屬性（每一列稱為一個屬性（Attribute）。）。 例如，例表例如，例表1.學生登記表（學生登記表（S）: n 28第6章 信息系統與數據庫(1)關系模型的數據結構關系模型的數據結構 (續續) 例表例表2

24、 .課程開設表課程開設表 (C): 課課程程開開設設表表（C C） CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC-112 軟軟件件工工程程 60 春春 CS-202 數數據據庫庫 45 秋秋 EE-103 控控制制工工程程 60 春春 ME-234 數數學學分分析析 40 秋秋 MS-211 人人工工智智能能 60 秋秋 29第6章 信息系統與數據庫(1)關系模型的數據結構關系模型的數據結構 (續續)n例表例表3. 學生選課成績表學生選課成績表 (SC):30第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型(結構結構) (續續)n 學生登記表學生登記表(S),課程開設表課程開設

25、表(C)與學生選課成績表之間與學生選課成績表之間的聯系的聯系:SNO CNO GRADE A041 CC112 92 A041 ME234 92.5 A041 MS211 90 C005 CC112 84.5 C005 CS202 82 M038 ME234 85 R098 CS202 75 R098 MS211 70.5 SNO SNAME DEPART SEX BDATE HEIGHT A041 周光明 自動控制 男 1986-8-10 1.7 C005 張雷 計算機 男 1987-6-30 1.75 C008 王寧 計算機 女 1986-8-20 1.62 M038 李霞霞 應用數學 女

26、 1988-10-20 1.65 R098 錢欣 管理工程 男 1986-5-16 1.8 CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 軟件工程 60 春 CS202 數據庫 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 數學分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 學生登記表（S）學生選課成績表（SC）課程開設表（C）31第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型(結構結構) (續續) 數據庫中數據的邏輯結構（二維表）縱觀示意圖數據庫中數據的邏輯結構（二維表）縱觀示意圖:邏輯結構邏輯結構DBMSDB物理數據庫從用戶角度看數據庫中數據的邏輯結從用戶角

27、度看數據庫中數據的邏輯結構構 （二維表）（二維表）用戶用戶用戶用戶SCCS屬性（列）S表表元組1（行）元組2（行）元組n（行）存儲模式存儲模式32第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型(結構結構) (續續)n 關系數據模式關系數據模式:數據的關系模型結構就是二維表結構數據的關系模型結構就是二維表結構3張二維表分別是數據對象張二維表分別是數據對象“學生學生(S)”、“課程開設課程開設(C)”和其聯系和其聯系“學生選課成績學生選課成績(SC)”的反映的反映這種用關系數據模型這種用關系數據模型對一個具體單位中對一個具體單位中客觀對象及其聯系客觀對象及其聯系的結構描述，稱為的結構描述，

28、稱為關系數據模式關系數據模式(簡稱簡稱:關系模式關系模式)33第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型(結構結構) (續續)n 關系模式的描述形式關系模式的描述形式:n 其中其中:R為關系模式名，即二維表名。為關系模式名，即二維表名。n Ai（1in）是二維）是二維表中的列名?；蛘呋蛘? R =（A1,A2,Ai,An）R（A1,A2,Ai,An） 34第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型(結構結構) (續續)n.上述數據對象（上述數據對象（S和和C）以及數據對象之間的聯系（）以及數據對象之間的聯系（SC）表示成關系模式分別為：表示成關系模式分別為： S （SN

29、O，SNAME，DEPART，SEX，BDATE，HEIGHT） C （CNO，CNAME，LHOUR，SEMESTER） SC（SNO，CNO，GRADE） 35第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型(結構結構) (續續)n這這3個關系模式也可以用漢字定義為個關系模式也可以用漢字定義為: 學生學生 （學號學號，姓名，系別，性別，出生日期，身高），姓名，系別，性別，出生日期，身高） 課程課程 ( 課程號課程號，課程名，學時，開課時間），課程名，學時，開課時間） 選課成績選課成績 （學號，課程號學號，課程號，成績），成績） 36第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模

30、型(結構結構) (續續)n 關系模式關系模式主鍵主鍵DB 課課 程程 開開 設設 表表 （ C C） CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC-112 軟軟 件件 工工 程程 60 春春 CS-202 數數 據據 庫庫 45 秋秋 EE-103 控控 制制 工工 程程 60 春春 ME-234 數數 學學 分分 析析 40 秋秋 MS-211 人人 工工 智智 能能 60 秋秋 如何從如何從DB的一個二維表中的一個二維表中找到我們所了解的內容找到我們所了解的內容?例如例如: 查詢學查詢學生周光明的情生周光明的情況況; ; 李霞霞選修李霞霞選修ME234ME234課程的成績是多少課

31、程的成績是多少? ?37第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型(結構結構) (續續)n 關系模式關系模式(即二維即二維表表)主鍵主鍵:n 能夠唯一標識二維表中指定元能夠唯一標識二維表中指定元組的屬性或者屬性組組的屬性或者屬性組(這組屬性的這組屬性的任何真子集無此性質任何真子集無此性質),稱為該二維稱為該二維表的表的候選鍵候選鍵.n 如果一個關系模式有多個候選如果一個關系模式有多個候選鍵存在鍵存在,則可從中選一個最常用的則可從中選一個最常用的作為該關系模式主鍵作為該關系模式主鍵,簡稱簡稱主鍵主鍵. 課課 程程 開開 設設 表表 （ C C ） C N O C N A M E L

32、H O U R S E M E S T E R C C -1 1 2 軟軟 件件 工工 程程 6 0 春春 C S -2 0 2 數數 據據 庫庫 4 5 秋秋 E E -1 0 3 控控 制制 工工 程程 6 0 春春 M E -2 3 4 數數 學學 分分 析析 4 0 秋秋 M S -2 1 1 人人 工工 智智 能能 6 0 秋秋 候選鍵候選鍵: (學號學號) (姓名姓名,出生年月出生年月)主鍵主鍵:(學號學號)38第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型(結構結構) (續續)n例如例如:n學生登記表中的學生有下列屬性學生登記表中的學生有下列屬性(列列)：學號，姓名，系：

33、學號，姓名，系別，出生年月等，則學號可作為候選鍵，用它來標識一別，出生年月等，則學號可作為候選鍵，用它來標識一個學生。因學生可能有重名，因而姓名不能作為候選鍵；個學生。因學生可能有重名，因而姓名不能作為候選鍵；但若學生的出生年月不同，則也可用屬性組（姓名，出但若學生的出生年月不同，則也可用屬性組（姓名，出生年月）作為候選鍵，必須再從這兩個候選鍵中選其一生年月）作為候選鍵，必須再從這兩個候選鍵中選其一（如學號）作為學生登記表的主鍵。（如學號）作為學生登記表的主鍵。39第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型(結構結構) (續續)基本術語的對照基本術語的對照:關系模型中的術語來自關系

34、數學關系模型中的術語來自關系數學,與程序員與程序員和用戶的習慣說法是相對應的和用戶的習慣說法是相對應的.40第6章 信息系統與數據庫(1) 關系模型的關系模型的存儲結構存儲結構 在關系數據模型中，數據在關系數據模型中，數據對象和數據對象之間的聯對象和數據對象之間的聯系都用二維表來表示。在系都用二維表來表示。在支持關系模型的數據庫物支持關系模型的數據庫物理組織理組織(即存儲結構即存儲結構)中，二中，二維表以文件形式存儲。在維表以文件形式存儲。在大多數數據庫中，二維表大多數數據庫中，二維表與操作系統中的文件相對與操作系統中的文件相對應。應。關系數據模型關系數據模型(結構結構) (續續)DB文件文件

35、文件文件文件文件41第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型(結構結構) (續續)n 關系數據模型是關系數據模型是1970年由（美）年由（美）E.F.Codd首次提出首次提出的。關系數據庫得以迅速發展和普遍應用，主要得力于的。關系數據庫得以迅速發展和普遍應用，主要得力于關系數據模型所具有的下列特點：關系數據模型所具有的下列特點：n 關系模型建立在嚴格的數學理論基礎上關系模型建立在嚴格的數學理論基礎上n 關系數據模型的概念單一關系數據模型的概念單一n 對二維表的操作是對二維表的操作是“非非過過程性程性”集合論的關集合論的關系概念系概念數據對象和聯系都數據對象和聯系都是二維表。對二維

36、是二維表。對二維表的操作結果也是表的操作結果也是二維表。二維表。存取路徑對用戶透明，簡化了程序員的存取路徑對用戶透明，簡化了程序員的編程工作；數據獨立性和安全性好編程工作；數據獨立性和安全性好E.F.Codd-關系數據庫之父親關系數據庫之父親42第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型(結構結構) (續續)n 特別提示特別提示: n 嚴格地說明嚴格地說明,關系是一種規范化二維表中行的集合。在關系數關系是一種規范化二維表中行的集合。在關系數據模型中，對每個關系還作了如下限制：據模型中，對每個關系還作了如下限制：n每一個列對應一個域，列名不能相同每一個列對應一個域，列名不能相同.。n

37、 關系中所有的列是原子數據關系中所有的列是原子數據 (原子數據是不可再分的原子數據是不可再分的)n 關系中不允許出現相同的行關系中不允許出現相同的行 (即不能出現重復的行即不能出現重復的行)n 關系是行的集合，行的次序可以交換。關系是行的集合，行的次序可以交換。 (按集合的性質按集合的性質)n 行中列的順序可以任意交換。行中列的順序可以任意交換。(按集合的性質按集合的性質,但使用按定義順序但使用按定義順序)43第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型(結構結構) (續續)n 特別提示特別提示: n 數據模型和模式是有區別的。數據模型和模式是有區別的。n 數據模型數據模型:用一組概

38、念和定義描述數據的手段，用一組概念和定義描述數據的手段，n 數據模式數據模式:用某種數據模型對具體情況下相關數據用某種數據模型對具體情況下相關數據n 結構的描述。結構的描述。n 具體地說，關系模式是以關系數據模型為基礎，綜合考慮了具體地說，關系模式是以關系數據模型為基礎，綜合考慮了用戶的需求，并將這些需求抽象而得到的邏輯結構。因而不應用戶的需求，并將這些需求抽象而得到的邏輯結構。因而不應將關系數據模型和關系模式相混淆，將關系數據模型和關系模式相混淆，n ( 正象不應把高級語言和用高級語言編寫的程序模塊混為一正象不應把高級語言和用高級語言編寫的程序模塊混為一談一樣，應注意它們在概念上的差異談一樣

39、，應注意它們在概念上的差異 )44第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型(結構結構) (續續)n 特別提示特別提示: n關系模式關系模式:反映了二維表的靜態結構，是相對穩定的。反映了二維表的靜態結構，是相對穩定的。n關系關系:是關系模式在某一時刻的狀態，它反映二維表是關系模式在某一時刻的狀態，它反映二維表n 的內容，由于對關系的操作不斷更新著二維表的內容，由于對關系的操作不斷更新著二維表n 中的數據，因此關系是隨時間動態變化的。中的數據，因此關系是隨時間動態變化的。n 但在一般表述中，人們常常將關系模式和關系都稱為關系，但在一般表述中，人們常常將關系模式和關系都稱為關系，實際上

40、對此二者應加以科學的區分。實際上對此二者應加以科學的區分。 45第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型(完整性完整性) (選學選學)n 關系模式用關系模式用R（A1，A2，An）表示，僅僅說）表示，僅僅說明關系的語法，但是并不是每個合乎語法的行明關系的語法，但是并不是每個合乎語法的行(元組元組)都都能成為二維表能成為二維表R中的元組，它還要受到語義的限制。中的元組，它還要受到語義的限制。n 數據的語義不但會限制屬性的值，例如：小學、中學數據的語義不但會限制屬性的值，例如：小學、中學和大學都有規定的最低入學年齡的限制；一個企業倉庫和大學都有規定的最低入學年齡的限制；一個企業倉庫管

41、理中的庫存量不能為負值等。管理中的庫存量不能為負值等。n 數據的語義還會制約屬性間的關系，如：學生選課成數據的語義還會制約屬性間的關系，如：學生選課成績表績表SC中的學生必須是學生登記表中的學生必須是學生登記表S中已注冊的學生等。中已注冊的學生等。n 以上所述的約束可以用來保證數據庫中數據的正確性，以上所述的約束可以用來保證數據庫中數據的正確性，稱其為關系模型的稱其為關系模型的完整性約束完整性約束。 46第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型(完整性完整性) (續續) 實體完整性約束實體完整性約束關系模型的完整性約束關系模型的完整性約束 引用完整性約束引用完整性約束 用戶定義完

42、整性約束用戶定義完整性約束閱讀材料閱讀材料6.447第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型(操作操作)n 在關系數據庫中，通常可以定義一些操作來通過已在關系數據庫中，通?？梢远x一些操作來通過已知的關系知的關系(二維表二維表)創建新的關系創建新的關系(二維表二維表)。最常用的關系。最常用的關系操作有：操作有：n n 并并 插入插入n 交交 更新更新n 差差 刪除刪除n 笛卡爾積笛卡爾積 選擇選擇n 除除 連接連接n 投影投影專門的關系操作專門的關系操作傳統集合的關系操作傳統集合的關系操作48第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型(操作操作)n舉例用例舉例用例(5

43、張二維表張二維表):SNAMEGRADE錢欣75張進元62張華68胡平平79周亮80SNAMEGRADE王寧100錢欣75顧永華90黃進82胡平平79周亮80SC1:60-80分成績表分成績表SC2:70-100分成績表分成績表 SNO CNO GRADE A041 CC112 92 A041 ME234 92.5 A041 MS211 90 C005 CC112 84.5 C005 CS202 82 M038 ME234 85 R098 CS202 75 R098 MS211 70.5 SNO SNAME DEPART SEX BDATE HEIGHT A041 周光明 自動控制 男 198

44、6-8-10 1.7 C005 張雷 計算機 男 1987-6-30 1.75 C008 王寧 計算機 女 1986-8-20 1.62 M038 李霞霞 應用數學 女 1988-10-20 1.65 R098 錢欣 管理工程 男 1986-5-16 1.8 CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 軟件工程 60 春 CS202 數據庫 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 數學分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 學生登記表（S）學生選課成績表（SC）課程開設表（C）49第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型 (傳統集合的關系操

45、作傳統集合的關系操作)n并并n 并操作是一個二元操作。它要求參與操作的兩個關系有相同的關并操作是一個二元操作。它要求參與操作的兩個關系有相同的關系模式。其作用是將兩個關系組合成一個新的關系。根據集合論的系模式。其作用是將兩個關系組合成一個新的關系。根據集合論的定義，并操作創建的新關系中的每一個元組或者屬于第一個關系、定義，并操作創建的新關系中的每一個元組或者屬于第一個關系、或者屬于第二個關系，或者在兩個關系中皆有?；蛘邔儆诘诙€關系，或者在兩個關系中皆有。 SNAME GRADE 錢欣 75 張進元 62 張華 68 胡平平 79 周亮 80 王寧 100 顧永華 90 黃進 82 并并并并S

46、NAME GRADE 錢欣 75 張進元 62 張華 68 胡平平 79 周亮 80 SNAME GRADE 王寧 100 錢欣 75 顧永華 90 黃進 82 胡平平 79 周亮 80 SC1SC2結果關系表示結果關系表示選課程學生的選課程學生的“60100分成分成績表績表”50第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型 (傳統集合的關系操作傳統集合的關系操作)n交交n 交操作也是一個二元操作。它對兩個具有相同關系模交操作也是一個二元操作。它對兩個具有相同關系模n 式的關系進行操作，創建一個新關系。根據集合論的定義，式的關系進行操作，創建一個新關系。根據集合論的定義，n交操作所創

47、建新關系中的每一個元組必須是兩個原關系中交操作所創建新關系中的每一個元組必須是兩個原關系中n共有的成員。共有的成員。 SNAME GRADE 錢欣 75 胡平平 79 周亮 80 交交交交SNAME GRADE 錢欣 75 張進元 62 張華 68 胡平平 79 周亮 80 SNAME GRADE 王寧 100 錢欣 75 顧永華 90 黃進 82 胡平平 79 周亮 80 SC1SC2結果表示選課結果表示選課學生學生“70分分80分成績分成績表表”。51第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型 (傳統集合的關系操作傳統集合的關系操作)n.差差 差操作也是一個二元操作。它應用于具

48、有相同關系模式的兩差操作也是一個二元操作。它應用于具有相同關系模式的兩個關系。生成新關系中的元組是存在于第一個關系而不存在于個關系。生成新關系中的元組是存在于第一個關系而不存在于第二個關系中的元組。第二個關系中的元組。 例如，關系例如，關系SC1與關系與關系SC2進行差操作進行差操作:差差差差SNAME GRADE 錢欣 75 張進元 62 張華 68 胡平平 79 周亮 80 SNAME GRADE 王寧 100 錢欣 75 顧永華 90 黃進 82 胡平平 79 周亮 80 SNAME GRADE 張進元 62 張華 68 SC1SC2結果關系包括結果關系包括那些在那些在SC1表表中而不在

49、中而不在SC2表中的成績信表中的成績信息，即息，即“60 69分成績表分成績表” 52第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型 (傳統集合的關系操作傳統集合的關系操作)差差 (續續) 在集合操作中在集合操作中,“并并”和和“交交”具有交具有交換換律的性律的性質質,而而“差差”操作操作沒沒有有交換律的性質交換律的性質. 例如，關系例如，關系SC2與關系與關系SC1進行差操作進行差操作:結果關系包括結果關系包括那些在那些在SC2表表中而不在中而不在SC1表中的成績信表中的成績信息，即息，即“81 100分成績表分成績表” SC2SC1差差SC1SC2=SC2SC1SC1SC2=SC2

50、SC1SC1SC2SC2SC153第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型 (專門的關系操作專門的關系操作)n插入插入n 插入操作是一種一元操作。它應用于一個關系，其操插入操作是一種一元操作。它應用于一個關系，其操作是在關系中插入新的元組（或另一個具有相同模式的作是在關系中插入新的元組（或另一個具有相同模式的關系）關系）.n 例如例如:在課程開設表（在課程開設表（C）中插入一個新的課程信息）中插入一個新的課程信息 n （CW101，論文寫作論文寫作，30，春春）。）。插入插入插入插入（CW101,論文寫作，30，春）CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 軟

51、件工程 60 春 CS202 數據庫 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 數學分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 CW101 論文寫作 30 春 CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 軟件工程 60 春 CS202 數據庫 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 數學分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 C C54第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型 (專門的關系操作專門的關系操作)n刪除刪除n 刪除操作為一元操作。它根據要求刪去表中相應的元刪除操作為一元操作。它根據要求刪去表中相應的元組。組。n

52、例如例如:從課程表（從課程表（C）中刪除課程）中刪除課程CC112。刪除刪除刪除刪除CNO CNAME LHOUR SEMESTER CS202 數據庫 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 數學分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 軟件工程 60 春 CS202 數據庫 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 數學分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 C C55第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型 (專門的關系操作專門的關系操作)n更改更改n 更改操作也是一種一元

53、操作，它應用于一個關系。用更改操作也是一種一元操作，它應用于一個關系。用來改變關系中指定元組中的部分屬性值。來改變關系中指定元組中的部分屬性值。n 例如例如:課程開設表課程開設表(C)中的課程中的課程ME234元組的元組的LHOUR值由值由“40”改為改為“30”，SEMESTER值由值由“秋秋”改為改為“春春”。 更新更新更新更新CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 軟件工程 60 春 CS202 數據庫 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 數學分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC11

54、2 軟件工程 60 春 CS202 數據庫 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 數學分析 30 春 MS211 人工智能 60 秋 C C56第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型 (專門的關系操作專門的關系操作)n選擇選擇n 選擇操作是一元操作。它應用于一個關系并產生另一個新選擇操作是一元操作。它應用于一個關系并產生另一個新關系。新關系中的元組（行）是原關系中元組的子集。選擇操關系。新關系中的元組（行）是原關系中元組的子集。選擇操作根據要求從原先關系中選擇部分元組。結果關系中的屬性作根據要求從原先關系中選擇部分元組。結果關系中的屬性（列）與原關系相同（保持不

55、變）。（列）與原關系相同（保持不變）。n 例如例如:從學生登記表從學生登記表(S)中，選出性別為中，選出性別為“男男”的學生元組，的學生元組，組成一個新關系組成一個新關系“男學生登記表男學生登記表”。SNO SNAME DEPART SEX BDATE HEIGHT A041 周光明 自動控制 男 1986-8-10 1.7 C005 張雷 計算機 男 1987-6-30 1.75 C008 王寧 計算機 女 1986-8-20 1.62 M038 李霞霞 應用數學 女 1988-10-20 1.65 R098 錢欣 管理工程 男 1986-5-16 1.8 選擇選擇選擇選擇SNO SNAME

56、 DEPART SEX BDATE HEIGHT A041 周光明 自動控制 男 1986-8-10 1.7 C005 張雷 計算機 男 1987-6-30 1.75 R098 錢欣 管理工程 男 1986-5-16 1.8 S S57第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型 (專門的關系操作專門的關系操作)n投影投影n 是一元操作，它作用于一個關系并產生另一個新關系。新是一元操作，它作用于一個關系并產生另一個新關系。新關系中的屬性（列）是原關系中屬性的子集。在一般情況下，關系中的屬性（列）是原關系中屬性的子集。在一般情況下，雖然新關系中的元組屬性減少了，但其元組（行）的數量與原

57、雖然新關系中的元組屬性減少了，但其元組（行）的數量與原關系保持不變。關系保持不變。n 例如例如:需要了解學生選課情況而不關心其成績時，可對學生需要了解學生選課情況而不關心其成績時，可對學生選課成績表（選課成績表（SC）進行相關的投影操作）進行相關的投影操作. n。投影投影投影投影SNO CNO GRADE A041 CC112 92 A041 ME234 92.5 A041 MS211 90 C005 CC112 84.5 C005 CS202 82 M038 ME234 85 R098 CS202 75 R098 MS211 70.5 SNO CNO A041 CC112 A041 ME23

58、4 A041 MS211 C005 CC112 C005 CS202 M038 ME234 R098 CS202 R098 MS211 SCSC其結果的每個元組其結果的每個元組僅包括學（僅包括學（SNO） 課程號（課程號（CNO） 兩個屬性兩個屬性58第6章 信息系統與數據庫(1)關系數據模型關系數據模型 (專門的關系操作專門的關系操作)n連接連接n 是一個二元操作。它基于共有屬性把兩個關系組合起來。是一個二元操作。它基于共有屬性把兩個關系組合起來。連接操作比較復雜并有較多的變化。連接操作比較復雜并有較多的變化。n 例如例如:學生登記表（學生登記表（S）和學生選課成績表（）和學生選課成績表（S

59、C）的連接）的連接,生成一生成一個信息更全面的關系個信息更全面的關系.連接連接連接連接SNO CNO GRADE A041 CC112 92 A041 ME234 92.5 A041 MS211 90 C005 CC112 84.5 C005 CS202 82 M038 ME234 85 R098 CS202 75 R098 MS211 70.5 SNO SNAME DEPART SEX BDATE HEIGHT A041 周光明 自動控制 男 1986-8-10 1.7 C005 張雷 計算機 男 1987-6-30 1.75 C008 王寧 計算機 女 1986-8-20 1.62 M03

60、8 李霞霞 應用數學 女 1988-10-20 1.65 R098 錢欣 管理工程 男 1986-5-16 1.8 SNO SNAME DEPART SEX DDATE HEIGHT CNO GRADE A041 周光明 自動控制 男 1986-8-10 1.7 CC112 92 A041 周光明 自動控制 男 1986-8-10 1.7 ME234 92.5 A041 周光明 自動控制 男 1986-8-10 1.7 MS211 90 C005 張雷 計算機 男 1987-6-30 1.75 CC112 84.5 C005 張雷 計算機 男 1987-6-30 1.75 CS202 82 M