1、幻燈片幻燈片1（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data Models Rationale 基本原理基本原理Databases are an integral part of an organization. Aspiring Database Developers should be able to efficiently design and implement databases. 數(shù)據(jù)庫是一個(gè)組織整體的一部分。好的數(shù)據(jù)庫開發(fā)者應(yīng)該能數(shù)據(jù)庫是一個(gè)組織整體的一部分。好的數(shù)據(jù)庫開發(fā)者應(yīng)該能夠高效地設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫。夠高效地設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫。Knowled

2、ge of these will enable the developers to build robust database solutions. 這些知識將使開發(fā)者能夠創(chuàng)建健壯的數(shù)據(jù)庫解決方案。這些知識將使開發(fā)者能夠創(chuàng)建健壯的數(shù)據(jù)庫解決方案。This module will help students understand concepts related to relational databases. 此模塊將幫助學(xué)員理解關(guān)系數(shù)據(jù)庫的相關(guān)概念。此模塊將幫助學(xué)員理解關(guān)系數(shù)據(jù)庫的相關(guān)概念。幻燈片幻燈片2（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data Mod

3、els在本章中，您將學(xué)習(xí)：在本章中，您將學(xué)習(xí)： Define a Database Management System 定義數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)定義數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) Describe the types of data models 描述數(shù)據(jù)模型類型描述數(shù)據(jù)模型類型 Create an entity-relationship model 創(chuàng)建實(shí)體關(guān)系模型創(chuàng)建實(shí)體關(guān)系模型 List the types of relationships between entities 列出實(shí)體之間的關(guān)系類型列出實(shí)體之間的關(guān)系類型 Define a Relational Database Management Syste

4、m 定義關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)定義關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) Describe the operators that work on relations 描述作用于關(guān)系的操作符描述作用于關(guān)系的操作符 Objectives 目標(biāo)目標(biāo)幻燈片幻燈片3（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data ModelsA database is a collection of logically related information. 數(shù)據(jù)庫是一個(gè)邏輯上相關(guān)的信息的集合。數(shù)據(jù)庫是一個(gè)邏輯上相關(guān)的信息的集合。Database Management is the task of maint

5、aining databases so that information is readily available. 數(shù)據(jù)庫管理是一個(gè)維護(hù)數(shù)據(jù)庫以便信息能夠使用的任務(wù)。數(shù)據(jù)庫管理是一個(gè)維護(hù)數(shù)據(jù)庫以便信息能夠使用的任務(wù)。The software required to perform the task of database management is called a Database Management System (DBMS). 執(zhí)行數(shù)據(jù)庫管理任務(wù)所需的軟件稱為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)執(zhí)行數(shù)據(jù)庫管理任務(wù)所需的軟件稱為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)。I、Database Management Syst

6、ems 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)幻燈片幻燈片4（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data Models數(shù)據(jù)模型可以分成兩類：數(shù)據(jù)模型可以分成兩類： Object-based logical model 基于對象的邏輯模型：基于對象的邏輯模型： focuses on describing the data, the relationship among the data, and any constraints defined 著重于描述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)以及為數(shù)據(jù)定義的約束之間的關(guān)系。著重于描述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)以及為數(shù)據(jù)定義的約束之間的關(guān)系。 Record-base

7、d logical model 基于記錄的邏輯模型：基于記錄的邏輯模型： focuses on describing the data structure and the access techniques in the DBMS 著重于描述數(shù)據(jù)庫管理著重于描述數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和訪問技術(shù)。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和訪問技術(shù)。II、Data Models 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型幻燈片幻燈片5（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data ModelsThere are various object-based models. The most widely used

8、 is the Entity-Relationship model (ER model) introduced by Peter Chen. 有各種基于對象的模型。最常用的是由Peter Chen 在1976年引入的實(shí)體關(guān)系 (ER) 模型。III、基于對象的邏輯模型基于對象的邏輯模型END-DTTitleCodeSTART-DTSEM#SEMESTERCOURSETAUGHT幻燈片幻燈片6（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data ModelsChen defined an entity as “a thing, which can be easily

9、identified”.Chen 將實(shí)體將實(shí)體 定義為定義為“可以簡單識別的物體可以簡單識別的物體”。An entity is any object, place, person, or activity about which data is recorded. 實(shí)體是任何一個(gè)對象、位置、人物或記錄數(shù)據(jù)實(shí)體是任何一個(gè)對象、位置、人物或記錄數(shù)據(jù)的操作。的操作。In the diagramming technique, entities are named and represented inside a box. 在圖表技術(shù)中，實(shí)體在框中命名和表在圖表技術(shù)中，實(shí)體在框中命名和表示。示。An e

10、ntity type is a set of things that share common properties:實(shí)體類型是一組擁有共同屬性的事物的集合：實(shí)體類型是一組擁有共同屬性的事物的集合： STUDENT、COURSE 和和 GRADE是實(shí)體類型的例子。是實(shí)體類型的例子。 An entity type is usually in uppercase. 實(shí)體類型通常是大實(shí)體類型通常是大寫的。寫的。1、Entities 實(shí)體實(shí)體幻燈片幻燈片7（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data ModelsTypes of Entities 實(shí)體的類型：實(shí)體的

11、類型： Dependent entity 相關(guān)實(shí)體：相關(guān)實(shí)體： Is an entity whose existence depends on the existence of another entity and are also called weak entities 一個(gè)實(shí)體的存在要依賴于另一個(gè)實(shí)體的存在，一個(gè)實(shí)體的存在要依賴于另一個(gè)實(shí)體的存在，那么這個(gè)實(shí)體稱為相關(guān)實(shí)體。它也稱為弱實(shí)體。那么這個(gè)實(shí)體稱為相關(guān)實(shí)體。它也稱為弱實(shí)體。 Independent entity 獨(dú)立實(shí)體：獨(dú)立實(shí)體： Is an entity which does not depend on any other e

12、ntity for existence and are also called regular entities 獨(dú)立實(shí)體不依賴于任何其他實(shí)例的存在。它也獨(dú)立實(shí)體不依賴于任何其他實(shí)例的存在。它也稱為常規(guī)實(shí)體。稱為常規(guī)實(shí)體。 Entities (Contd.) 實(shí)體（續(xù)）實(shí)體（續(xù)）COURSE幻燈片幻燈片8（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data ModelsChen defines a relationship as “an association among entities”. Chen 將關(guān)系定義為將關(guān)系定義為“實(shí)體之間的聯(lián)系實(shí)體之間的聯(lián)系”。 F

13、or example, the relationship between students and instructors represents the fact that an instructor teaches several students and a student is taught by several instructors. This relationship could be named TEACH. 例如，在學(xué)生和老師之間有一個(gè)關(guān)系。這個(gè)關(guān)系例如，在學(xué)生和老師之間有一個(gè)關(guān)系。這個(gè)關(guān)系代表老師可以教幾個(gè)學(xué)生，而學(xué)生可以由幾個(gè)老師教。這代表老師可以教幾個(gè)學(xué)生，而學(xué)生可以由幾

14、個(gè)老師教。這個(gè)關(guān)系可命名為個(gè)關(guān)系可命名為 TEACH。Relationships are depicted as a diamond with the name of the relationship type. 用一個(gè)帶有關(guān)系類型名稱的菱形來描用一個(gè)帶有關(guān)系類型名稱的菱形來描述關(guān)系。述關(guān)系。2、Relationships 關(guān)系關(guān)系幻燈片幻燈片9（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data ModelsA relationship type is an association of entity types (STUDENT-INSTRUCTOR). 關(guān)系類

15、型是實(shí)體類型的聯(lián)合關(guān)系類型是實(shí)體類型的聯(lián)合 （STUDENT-INSTRUCTOR）。）。A relationship can associate an entity with itself. For example, one instructor in a university may marry another instructor. 關(guān)系可以將實(shí)體本身聯(lián)系起來。例如，學(xué)校的老師關(guān)系可以將實(shí)體本身聯(lián)系起來。例如，學(xué)校的老師可以和另一位老師結(jié)婚。可以和另一位老師結(jié)婚。相同實(shí)體中可以存在多個(gè)關(guān)系。相同實(shí)體中可以存在多個(gè)關(guān)系。Relationships (Contd.) 關(guān)系（續(xù)）關(guān)系（續(xù)）IN

16、STRUCTERSTUDENTTEACHMARRYTEACHERTEACHERSTUDENTTEACHMANAGEEVALUATE幻燈片幻燈片10（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data ModelsJust a minute 課間思考課間思考The following statement has been extracted from a case presented by a manufacturer regarding the maintenance of their data: “A supplier ships certain parts.”

17、Identify the entities mentioned in this statement, and their relationship. Draw a diagram depicting the relationship. 從某個(gè)案例中抽取了以下語句，這個(gè)案例是有關(guān)一個(gè)生產(chǎn)廠商從某個(gè)案例中抽取了以下語句，這個(gè)案例是有關(guān)一個(gè)生產(chǎn)廠商的數(shù)據(jù)維護(hù)：的數(shù)據(jù)維護(hù)：“供應(yīng)商供應(yīng)某些部件供應(yīng)商供應(yīng)某些部件”。請確定此語句中涉及。請確定此語句中涉及的實(shí)體和它們之間的關(guān)系。請畫圖描述。的實(shí)體和它們之間的關(guān)系。請畫圖描述。答案：答案： 實(shí)體：實(shí)體： SUPPLIER, PARTS 關(guān)系：關(guān)系： SHI

18、P （或（或 SHIPMENT)SUPPLIERSPARTSSHIP幻燈片幻燈片11（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data Models3、Types of Relationships 關(guān)系類型關(guān)系類型There are three types of relationships 有三種關(guān)系類型：有三種關(guān)系類型： One-to-One 一對一一對一 One-to-Many (or Many-to-One) 一對多（或多對一）一對多（或多對一） Many-to-Many 多對多多對多幻燈片幻燈片12（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapte

19、r01_01 Data ModelsConsider the example of a university. For one DEPARTMENT (like the department of social sciences) there can be only one department head. This is a one-to-one relationship. 請考慮一個(gè)學(xué)校示例。對于某個(gè)請考慮一個(gè)學(xué)校示例。對于某個(gè)DEPARTMENT（如社會科學(xué)（如社會科學(xué)系），只有一位系主任。這就是一對一關(guān)系的示例。系），只有一位系主任。這就是一對一關(guān)系的示例。（1）One-to-One

20、Relationship 一對一關(guān)系一對一關(guān)系幻燈片幻燈片13（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data ModelsA STUDENT can MAJOR in only one course, but many STUDENTs would have registered for a given MAJOR course. This is a many-to-one relationship. 學(xué)生可以主修一門課程，但是許多學(xué)生可以同時(shí)注冊一個(gè)給學(xué)生可以主修一門課程，但是許多學(xué)生可以同時(shí)注冊一個(gè)給定的主修課程。這就是多對一的關(guān)系。定的主修課程。這就是多

21、對一的關(guān)系。（2） Many-to-One Relationship 多對一關(guān)系多對一關(guān)系幻燈片幻燈片14（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data ModelsA STUDENT can take many COURSEs and many STUDENTs can register for a given COURSE. This is a many-to-many relationship. 一個(gè)學(xué)生可以上多門一個(gè)學(xué)生可以上多門 課程。多個(gè)學(xué)生課程。多個(gè)學(xué)生 可以注冊一門給定的可以注冊一門給定的課程。這就是多對多的關(guān)系。課程。這就是多對多的關(guān)系。（3

22、）Many-to-Many Relationship 多對多關(guān)系多對多關(guān)系幻燈片幻燈片15（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data Models課間思考課間思考What do the following ER diagrams represent? 以下以下 ER 圖圖表達(dá)了什么？表達(dá)了什么？答案：答案： 多個(gè)學(xué)生可以進(jìn)行多個(gè)項(xiàng)目。多個(gè)學(xué)生可以進(jìn)行多個(gè)項(xiàng)目。 多個(gè)員工僅屬于一個(gè)部門。多個(gè)員工僅屬于一個(gè)部門。幻燈片幻燈片16（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data Models課間思考課間思考Consider the

23、 following statement of a manufacturing company: “A supplier ships certain parts. A particular part is not necessarily shipped by only one supplier. No supplier ships only a single part.” What type of relationship is this? Draw a diagram to depict the relationship. 請注意生產(chǎn)公司的以下語句：供應(yīng)商供應(yīng)一些請注意生產(chǎn)公司的以下語句：供

24、應(yīng)商供應(yīng)一些部件。某個(gè)特定部件不必要僅由一個(gè)供應(yīng)商來供應(yīng)，沒有一個(gè)供部件。某個(gè)特定部件不必要僅由一個(gè)供應(yīng)商來供應(yīng)，沒有一個(gè)供應(yīng)商只供應(yīng)一個(gè)部件。應(yīng)商只供應(yīng)一個(gè)部件。” 這是一種什么關(guān)系？請畫圖描述。這是一種什么關(guān)系？請畫圖描述。答案：多對多類型SUPPLIERPARTSSHIPm m幻燈片幻燈片17（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data ModelsAttributes are a property of a given entity. 屬性是給定實(shí)屬性是給定實(shí)體的特性。體的特性。Attributes are depicted as ellipses,

25、 labeled with the name of the property. 屬性可以用橢圓表示，其中標(biāo)有屬性名。屬性可以用橢圓表示，其中標(biāo)有屬性名。The key properties are underlined, a key property uniquely identified an entity instance. 鍵屬性用下劃線表示鍵屬性用下劃線表示 ,鍵屬性唯一的確定了一個(gè)實(shí)體對象。鍵屬性唯一的確定了一個(gè)實(shí)體對象。 4、Attributes 屬性屬性ADDRESSNAMEROLL_NOREG_DTSTUDENT幻燈片幻燈片18（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Ch

26、apter01_01 Data Models課間思考課間思考A manufacturer needs to maintain the following details about the supplier 廠商需要維護(hù)以下有關(guān)供應(yīng)商的詳細(xì)信廠商需要維護(hù)以下有關(guān)供應(yīng)商的詳細(xì)信息：息：a. Name 名稱名稱b. Address 地址地址c. Credit Status 信用狀態(tài)信用狀態(tài)d. Assigned code number 分配的代碼號分配的代碼號 Draw a diagram to show this information 請畫出一張描請畫出一張描述這些信息的圖。述這些信息的圖。C

27、ODECR_STATUSADDNAMESUPPLIER幻燈片幻燈片19（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data ModelsSubtype 子類型：子類型： Is a subset of another entity. It is always dependent on the supertype for its existence 子類型是另一個(gè)實(shí)體的子子類型是另一個(gè)實(shí)體的子集。它的存在始終依賴于超級類型。集。它的存在始終依賴于超級類型。 Is connected to the supertype by an unnamed relationship

28、子類型通過未命名的關(guān)系連接到超級類型。子類型通過未命名的關(guān)系連接到超級類型。Supertype 超級類型：超級類型： Is connected to the relationship with a line containing a crossbar 超級類型通過一條包含交叉欄的線條連接到關(guān)系超級類型通過一條包含交叉欄的線條連接到關(guān)系成員。成員。 Is described by attributes that belong to all subtypes. The subtype is described by the attributes that are unique to it 超級類型

29、由屬于所有子類型的屬性來描述。子超級類型由屬于所有子類型的屬性來描述。子類型由其唯一的屬性來描述。類型由其唯一的屬性來描述。5、Subtypes and Supertypes 子類型和超級類型子類型和超級類型幻燈片幻燈片20（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data ModelsSubtypes and Supertypes 子類型和超級類型子類型和超級類型CODECONTENTNAMECOURSESTANDALONESEMESTERDUARATIONSEMESTER_NO超類型子類型幻燈片幻燈片21（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapt

30、er01_01 Data Models課間思考課間思考There are two types of suppliers. One type of supplier allows credit, while the other type insists on payment in cash before delivery. The manufacturer wishes to maintain separate information on these two types of suppliers. For the credit supplier, “credit period” and “cr

31、edit limit” have to be recorded. For the cash supplier, “date of payment” has to be stored. Represent this diagrammatically. 有兩種類型的供應(yīng)商。一種供應(yīng)商允許用信用卡支付，而另一有兩種類型的供應(yīng)商。一種供應(yīng)商允許用信用卡支付，而另一種堅(jiān)持在發(fā)貨之前現(xiàn)金支付。廠商希望對這兩種類型的供應(yīng)商種堅(jiān)持在發(fā)貨之前現(xiàn)金支付。廠商希望對這兩種類型的供應(yīng)商維護(hù)不同的信息，對于信用支付的供應(yīng)商需要記錄維護(hù)不同的信息，對于信用支付的供應(yīng)商需要記錄“信用周期信用周期”和和 “信用極限信用極限”

32、，對現(xiàn)金支付的供應(yīng)商，需要存儲，對現(xiàn)金支付的供應(yīng)商，需要存儲“支付日支付日期期”。請用圖形來表示。請用圖形來表示。幻燈片幻燈片22（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data Models課間思考課間思考Answer:SUPPLIERSCREDITCASHPAY_DTCR_PERIODCR_LIMIT幻燈片幻燈片23（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data Models IV Record-Based Logical Model 基于記錄的邏輯模型基于記錄的邏輯模型The three types of record-b

33、ased models are 三種基于記錄的模三種基于記錄的模型類型是：型類型是： Hierarchical model 層次模型層次模型 In a hierarchical model, data is represented in the form of a tree 在分層模型中，數(shù)據(jù)以樹的形式表示。在分層模型中，數(shù)據(jù)以樹的形式表示。 Network model 網(wǎng)絡(luò)模型網(wǎng)絡(luò)模型 A network model is similar to a hierarchical model in the way that data and the relationships among them

34、 are represented in the form of records and links. 網(wǎng)絡(luò)模型網(wǎng)絡(luò)模型類似于這樣一個(gè)分層模型，在模型中，數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間的關(guān)類似于這樣一個(gè)分層模型，在模型中，數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系以記錄和鏈接的形式表示。系以記錄和鏈接的形式表示。 Relational model 關(guān)系模型關(guān)系模型 In the relational model, the database is structured in fixed-format records of several types. 在關(guān)系模型中，在關(guān)系模型中，數(shù)據(jù)庫中的表有固定的記錄長度和固定數(shù)量的屬性或字段。數(shù)據(jù)

35、庫中的表有固定的記錄長度和固定數(shù)量的屬性或字段。幻燈片幻燈片24（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data Models1、Relational Model 關(guān)系模型關(guān)系模型Dr. E. F. Codd first described the relational model in 1970. Dr. E. F. Codd 第一次描述關(guān)系模型是在第一次描述關(guān)系模型是在1970 年。年。Relational model is an attempt to simplify the database structure. 關(guān)系模型是一種簡化數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的嘗試。關(guān)系

36、模型是一種簡化數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的嘗試。It represents all data in the database as simple tables in the row-column format. 它將數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)表示為以它將數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)表示為以行和列為格式的一張簡單表。行和列為格式的一張簡單表。P1.16RDBMS can be defined as a DBMS where all data visible to the user is organized strictly as tables of data values and where all database opera

37、tions work on these tables. RDBMS 可以定義為數(shù)據(jù)庫關(guān)系系統(tǒng)，其中用戶可見的所有數(shù)可以定義為數(shù)據(jù)庫關(guān)系系統(tǒng)，其中用戶可見的所有數(shù)據(jù)都嚴(yán)格以數(shù)據(jù)值表的形式組織，所有數(shù)據(jù)庫操作都是在這些據(jù)都嚴(yán)格以數(shù)據(jù)值表的形式組織，所有數(shù)據(jù)庫操作都是在這些表上完成的。表上完成的。幻燈片幻燈片25（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data Models 2、Relational Data Structure 關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)The organizing principle in a relational database is the t

38、able, a tabular arrangement of data values 關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的組織原則是表，數(shù)據(jù)值在表中關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的組織原則是表，數(shù)據(jù)值在表中是行列排列的：是行列排列的：A table is called a relation 表稱為關(guān)系。表稱為關(guān)系。The row (or record) in the table is called a tuple 表中的行（或記錄）表中的行（或記錄）稱為元組。稱為元組。The column (or field) is called an attribute. 列（或字段）稱為屬性。列（或字段）稱為屬性。The number of t

39、uples is called the cardinality, and the number of attributes is called the degree of the table. 元組數(shù)稱為表為基數(shù)，屬性元組數(shù)稱為表為基數(shù)，屬性號稱為表的等級。號稱為表的等級。Rows are unordered and each row must have some columns or a combination of columns that uniquely identifies each row, called the primary key of the table. 行是無序的，并且

40、每行必須有能夠唯一識別表行是無序的，并且每行必須有能夠唯一識別表中每個(gè)行的一些列或列的組合。該列（或多個(gè)列）稱為表的主鍵。中每個(gè)行的一些列或列的組合。該列（或多個(gè)列）稱為表的主鍵。A domain is a pool of values from which one or more attributes (columns) draw their actual values. 域是一個(gè)值集，在集合中，一個(gè)或多個(gè)屬性（列）域是一個(gè)值集，在集合中，一個(gè)或多個(gè)屬性（列）顯示它們的實(shí)際值。顯示它們的實(shí)際值。幻燈片幻燈片26（共（共34張）張）第第1章章Ver. 1.0Chapter01_01 Data Models3、Representing Missing Information 表示丟失表示丟失的信息的信息Missing or unknown information is represented as NULL in a re