華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系

1、An Introduction to Database Systems,華北電力大學(xué)計(jì)算機(jī)系,數(shù)據(jù)庫原理 Database elements,An Introduction to Database Systems,教材,? 教材薩師煊，王珊：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論(第四版) 高等教育出版社，2006.5 上機(jī)軟件SQL server 2000,An Introduction to Database Systems,考試成績

2、,平時(shí)成績 30% （書面作業(yè)、上機(jī)練習(xí)、考勤）期末考試 70%,An Introduction to Database Systems,內(nèi)容安排(1),? 基礎(chǔ)篇第一章 緒論第二章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫第三章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL第四章 數(shù)據(jù)庫安全性第五章 數(shù)據(jù)庫完整性? 設(shè)計(jì)與應(yīng)用開發(fā)篇第六章 關(guān)系數(shù)據(jù)理論數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)第七章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)*第八章 數(shù)據(jù)庫編程,An Introduction to D

3、atabase Systems,內(nèi)容安排(2),? 系統(tǒng)篇第九章 關(guān)系查詢處理和查詢優(yōu)化第十章 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)第十一章 并發(fā)控制* 第十二章 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)第一至第十一章是本科專業(yè)的基本教程（書中有*號(hào)的部分除外）第十二至第十七章是高級(jí)教程,An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論An Introduction to Database Systems第一章 緒論

4、,An Introduction to Database Systems,第一章 緒論,1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.2 數(shù)據(jù)模型1.3 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1.5 小結(jié),An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)庫的地位,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(jì)算機(jī)科學(xué)的重要分支。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(jìn)了計(jì)算機(jī)應(yīng)用向各行各

5、業(yè)的滲透。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(gè)國家信息化程度的重要標(biāo)志。,An Introduction to Database Systems,第一章 緒論,1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 1.1.1 四個(gè)基本概念 1.1.2 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(diǎn),An Introduction to Database Systems,1.1.1 四個(gè)基本概念,數(shù)

6、據(jù)(Data)數(shù)據(jù)庫(Database)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS),An Introduction to Database Systems,一、數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)(Data)是數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的基本對(duì)象數(shù)據(jù)的定義描述事物的符號(hào)記錄數(shù)據(jù)的種類文本、圖形、圖像、音頻、視頻等數(shù)據(jù)的特點(diǎn)數(shù)據(jù)與其語義是不可分的,An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)舉例,數(shù)據(jù)的含義稱為數(shù)據(jù)的語義，數(shù)

7、據(jù)與其語義是不可分的。例如 93是一個(gè)數(shù)據(jù)語義1：學(xué)生某門課的成績語義2：某人的體重語義3：計(jì)算機(jī)系2003級(jí)學(xué)生人數(shù)語義4：請(qǐng)同學(xué)給出。。。,An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)舉例,學(xué)生檔案中的學(xué)生記錄（李明，男，197205，江蘇南京市，計(jì)算機(jī)系，1990）語義：學(xué)生姓名、性別、出生年月、籍貫、所在院系、 入學(xué)時(shí)間解釋：李明是個(gè)大學(xué)生，1972年

8、5月出生，江蘇南京市人，1990年考入計(jì)算機(jī)系,An Introduction to Database Systems,二、數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫的定義數(shù)據(jù)庫(Database,簡稱DB)是長期儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)的集合。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(chǔ)存可為各種用戶共享冗余度較小數(shù)據(jù)獨(dú)立性較高易擴(kuò)展,An Introduction to Database Systems,三、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

9、,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(gè)大型復(fù)雜的軟件系統(tǒng) DBMS的用途科學(xué)地組織和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護(hù)數(shù)據(jù),An Introduction to Database Systems,,,,,,硬件平臺(tái),基礎(chǔ)軟件平臺(tái),軟件基礎(chǔ)構(gòu)架平臺(tái),應(yīng)用軟件平臺(tái),,軟件產(chǎn)品,協(xié)同軟件辦公軟件,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)操作系統(tǒng),中間件 應(yīng)用服務(wù)器,數(shù)據(jù)庫在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的位置,An Introduction t

10、o Database Systems,DBMS的主要功能,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)組織、存儲(chǔ)和管理 分類組織、存儲(chǔ)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(shí)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,An Introduction to Database Systems,DBMS的主要功能,

11、數(shù)據(jù)操縱功能 提供數(shù)據(jù)操縱語言(DML) 實(shí)現(xiàn)對(duì)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)管理和運(yùn)行管理 數(shù)據(jù)庫在建立、運(yùn)行和維護(hù)時(shí)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(duì)數(shù)據(jù)的并發(fā)使用發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù),An Introduction to Database Systems,DBMS的主要功能,數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能(實(shí)用程序) 數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)裝載轉(zhuǎn)換

12、 數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲(chǔ) 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 DBMS與網(wǎng)絡(luò)中其它軟件系統(tǒng)的通信 兩個(gè)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,An Introduction to Database Systems,四、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Database System，簡稱DBS） 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引

13、入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理員,An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)庫,應(yīng)用系統(tǒng),應(yīng)用開發(fā)工具,操作系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),,,,,,,,,,,數(shù)據(jù)庫管理員,用戶,用戶,用戶,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),An Introduction to Database Systems,1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,1.1.1 四個(gè)基本概念 1.1.2

14、 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(diǎn),An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展,什么是數(shù)據(jù)管理對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)數(shù)據(jù)處理的中心問題數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程人工管理階段(20世紀(jì)40年代中--50年代中)文件系統(tǒng)階段(20世紀(jì)50年代末--60年代中)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段(20世紀(jì)60年代末--現(xiàn)在),An Introduc

15、tion to Database Systems,數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展(續(xù)),數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展動(dòng)力應(yīng)用需求的推動(dòng)計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展,An Introduction to Database Systems,一、人工管理階段,時(shí)期20世紀(jì)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)處理方式批處理,An Introduction to Dat

16、abase Systems,人工管理階段(續(xù)),特點(diǎn)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(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,An Introduction to Database Systems,應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(人工管理階段),,人工管理階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,An Introduc

17、tion to Database Systems,二、文件系統(tǒng)階段,時(shí)期20世紀(jì)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、管理硬件水平磁盤、磁鼓軟件水平有文件系統(tǒng)處理方式聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理、批處理,An Introduction to Database Systems,文件系統(tǒng)階段(續(xù)),特點(diǎn)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(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)

18、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,An Introduction to Database Systems,應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(文件系統(tǒng)階段),文件系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,An Introduction to Database Systems,文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)

19、的結(jié)構(gòu),記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)是靠程序定義和解釋的。數(shù)據(jù)只能是定長的。文件間是獨(dú)立的，因此數(shù)據(jù)整體無結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的最小存取單位是記錄。,An Introduction to Database Systems,三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段,時(shí)期20世紀(jì)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、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(jī)實(shí)時(shí)處理,分布處理,批處理,An Introduction

20、to Database Systems,1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,1.1.1 四個(gè)基本概念 1.1.2 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(diǎn),An Introduction to Database Systems,1.1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴(kuò)充數(shù)據(jù)獨(dú)立性高數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制,An Introduction to Database System

21、s,數(shù)據(jù)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 整體結(jié)構(gòu)化不再僅僅針對(duì)某一個(gè)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)系數(shù)據(jù)庫中實(shí)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)模型描述，無需程序定義和解釋數(shù)據(jù)可以變長數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項(xiàng),An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴(kuò)充,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)

22、面向整個(gè)系統(tǒng)，可以被多個(gè)用戶、多個(gè)應(yīng)用共享使用。數(shù)據(jù)共享的好處減少數(shù)據(jù)冗余，節(jié)約存儲(chǔ)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(kuò)充,An Introduction to Database Systems,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

23、以不變。數(shù)據(jù)獨(dú)立性是由DBMS的二級(jí)映像功能來保證的,An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制,DBMS提供的數(shù)據(jù)控制功能(1)數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護(hù)保護(hù)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(duì)多用戶的

24、并發(fā)操作加以控制和協(xié)調(diào)，防止相互干擾而得到錯(cuò)誤的結(jié)果。(4)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)（Recovery）將數(shù)據(jù)庫從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)。,An Introduction to Database Systems,應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,An Introduction to Database Systems,第一章 緒論,1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.2 數(shù)據(jù)模型1.3 數(shù)

25、據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.5 小結(jié),An Introduction to Database Systems,1.2 數(shù)據(jù)模型,1.2.1 兩大類數(shù)據(jù)模型 1.2.2 數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.3 概念模型 1.2.4 最常用的數(shù)據(jù)模型 1.2.5 層次模型 1.2.6 網(wǎng)狀模型 1.2.7 關(guān)系模型,An Introduction to Database Systems,數(shù)

26、據(jù)模型,在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個(gè)工具來抽象、表示和處理現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)和信息。通俗地講數(shù)據(jù)模型就是現(xiàn)實(shí)世界的模擬。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)上實(shí)現(xiàn),An Introduction to Database Systems,1.2.1 兩大類數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)模型分為兩類（分屬兩個(gè)不同的層次）(1) 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)和信息建模，用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。

27、(2) 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竽Ｐ偷龋从?jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建模，用于DBMS實(shí)現(xiàn)。物理模型是對(duì)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(chǔ)方式和存取方法。,An Introduction to Database Systems,兩大類數(shù)據(jù)模型 (續(xù)),客觀對(duì)象的抽象過程---兩步抽象現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對(duì)象抽象為概念模型；把概念模型轉(zhuǎn)換為某

28、一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。,An Introduction to Database Systems,兩大類數(shù)據(jù)模型 (續(xù)),DBMS支持的數(shù)據(jù)模型,概念模型,,認(rèn)識(shí)抽象,信息世界,機(jī)器世界,現(xiàn)實(shí)世界中客觀對(duì)象的抽象過程,現(xiàn)實(shí)世界,,,,An Introduction to Database Systems,1.2 數(shù)據(jù)模型,1.2.1 兩大類數(shù)據(jù)模型 1.2.2 數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.3 概念模型 1.2.4

29、 最常用的數(shù)據(jù)模型 1.2.5 層次模型 1.2.6 網(wǎng)狀模型 1.2.7 關(guān)系模型,An Introduction to Database Systems,1.2.2 數(shù)據(jù)模型的組成要素,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)操作 完整性約束條件,An Introduction to Database Systems,一、 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述數(shù)據(jù)庫的組成對(duì)象，以及對(duì)象之間的聯(lián)系描述的內(nèi)容與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對(duì)

30、象與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對(duì)象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述,An Introduction to Database Systems,二、數(shù)據(jù)操作,數(shù)據(jù)操作對(duì)數(shù)據(jù)庫中各種對(duì)象(型)的實(shí)例(值)允許執(zhí)行的 操作及有關(guān)的操作規(guī)則數(shù)據(jù)操作的類型查詢更新(包括插入、刪除、修改),An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)操作(續(xù)),數(shù)據(jù)模型對(duì)操作的定義操作的確切含義操作符號(hào)操作規(guī)則（如優(yōu)先

31、級(jí)）實(shí)現(xiàn)操作的語言數(shù)據(jù)操作是對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的描述,An Introduction to Database Systems,三、數(shù)據(jù)的完整性約束條件,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(chǔ)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。,An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)的完整性約束條件(續(xù))

32、,數(shù)據(jù)模型對(duì)完整性約束條件的定義反映和規(guī)定本數(shù)據(jù)模型必須遵守的基本的通用的完整性約束條件。例如在關(guān)系模型中，任何關(guān)系必須滿足實(shí)體完整性和參照完整性兩個(gè)條件。提供定義完整性約束條件的機(jī)制，以反映具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須遵守的特定的語義約束條件。,An Introduction to Database Systems,1.2 數(shù)據(jù)模型,1.2.1 兩大類數(shù)據(jù)模型 1.2.2 數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.3 概念模型

33、1.2.4 最常用的數(shù)據(jù)模型 1.2.5 層次模型 1.2.6 網(wǎng)狀模型 1.2.7 關(guān)系模型,An Introduction to Database Systems,1.2.3 概念模型,信息世界中的基本概念兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系兩個(gè)以上實(shí)體型之間的聯(lián)系單個(gè)實(shí)體型內(nèi)的聯(lián)系概念模型的一種表示方法一個(gè)實(shí)例,An Introduction to Database Systems,概念模型,概念模型的用途概念模

34、型用于信息世界的建模是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的有力工具數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員和用戶之間進(jìn)行交流的語言對(duì)概念模型的基本要求較強(qiáng)的語義表達(dá)能力能夠方便、直接地表達(dá)應(yīng)用中的各種語義知識(shí)簡單、清晰、易于用戶理解,An Introduction to Database Systems,一、信息世界中的基本概念,(1) 實(shí)體（Entity） 客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體?？梢允蔷唧w的人、事、物或抽象的概念。(

35、2) 屬性（Attribute） 實(shí)體所具有的某一特性稱為屬性。一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來刻畫。 (3) 碼（Key） 唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性集稱為碼。,An Introduction to Database Systems,信息世界中的基本概念(續(xù)),(4) 域（Domain） 屬性的取值范圍稱為該屬性的域。 (5) 實(shí)體型（Entity Type） 用實(shí)體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實(shí)體稱為實(shí)體型(6) 實(shí)體集（E

36、ntity Set） 同一類型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集,An Introduction to Database Systems,信息世界中的基本概念(續(xù)),(7) 聯(lián)系（Relationship） 現(xiàn)實(shí)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(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體之間的聯(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,An Introduction to Data

37、base Systems,二、兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系,用圖形來表示兩個(gè)實(shí)體型之間的這三類聯(lián)系,An Introduction to Database Systems,二、兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系（續(xù)）,一對(duì)一聯(lián)系（1:1） 　 實(shí)例一個(gè)班級(jí)只有一個(gè)正班長一個(gè)班長只在一個(gè)班中任職定義： 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)（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(duì)一聯(lián)系，記為1:1,An

38、 Introduction to Database Systems,兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系 (續(xù)),一對(duì)多聯(lián)系（1：n）實(shí)例一個(gè)班級(jí)中有若干名學(xué)生，每個(gè)學(xué)生只在一個(gè)班級(jí)中學(xué)習(xí)定義：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（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對(duì)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(duì)多聯(lián)系，記為1:n,An Introduction to Database

39、 Systems,兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系 (續(xù)),多對(duì)多聯(lián)系（m:n）實(shí)例課程與學(xué)生之間的聯(lián)系：一門課程同時(shí)有若干個(gè)學(xué)生選修一個(gè)學(xué)生可以同時(shí)選修多門課程定義：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（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中也有m個(gè)實(shí)體（m≥0）與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體B具有多對(duì)多聯(lián)系，記為m:n,An Introduction to Database System

40、s,三、兩個(gè)以上實(shí)體型之間的聯(lián)系,兩個(gè)以上實(shí)體型之間一對(duì)多聯(lián)系若實(shí)體集E1，E2，...，En存在聯(lián)系，對(duì)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中的一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，則我們說Ei與E1，E2，...，Ei-1，Ei+1，...，En之間的聯(lián)系是一對(duì)多的,An Introduction to Database Systems,兩個(gè)以上實(shí)體型之間的聯(lián)系(續(xù)),實(shí)例 課程、教師與參考書

41、三個(gè)實(shí)體型一門課程可以有若干個(gè)教師講授，使用若干本參考書，每一個(gè)教師只講授一門課程，每一本參考書只供一門課程使用,An Introduction to Database Systems,兩個(gè)以上實(shí)體型之間的聯(lián)系(續(xù)),兩個(gè)以上實(shí)體型間的多對(duì)多聯(lián)系實(shí)例 供應(yīng)商、項(xiàng)目、零件三個(gè)實(shí)體型一個(gè)供應(yīng)商可以供給多個(gè)項(xiàng)目多種零件每個(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,An Introduction to

42、 Database Systems,四、單個(gè)實(shí)體型內(nèi)的聯(lián)系,一對(duì)多聯(lián)系實(shí)例 職工實(shí)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）“領(lǐng)導(dǎo)”若干名職工一個(gè)職工僅被另外一個(gè)職工直接領(lǐng)導(dǎo)這是一對(duì)多的聯(lián)系一對(duì)一聯(lián)系 丈夫～妻子,～,An Introduction to Database Systems,單個(gè)實(shí)體型內(nèi)的聯(lián)系,多對(duì)多聯(lián)系,An Introduction to Database Systems,五、 概念模型

43、的一種表示方法,實(shí)體－聯(lián)系方法(E-R方法)用E-R圖來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型E-R方法也稱為E-R模型,An Introduction to Database Systems,E-R圖,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，并用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來,學(xué)生,教師,An Introduction to Database Systems,E-R圖(續(xù)),聯(lián)系聯(lián)系本身： 用菱形表示，菱形框內(nèi)寫

44、明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實(shí)體連接起來，同時(shí)在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或m:n）,An Introduction to Database Systems,聯(lián)系的表示方法,An Introduction to Database Systems,聯(lián)系的表示方法示例,An Introduction to Database Systems,聯(lián)系的屬性,聯(lián)系的屬性：聯(lián)系本身也是一種實(shí)體型，也 可以有屬性。如果一個(gè)聯(lián)系具有屬

45、性，則這些屬性也要用無向邊與該聯(lián)系連接起來,An Introduction to Database Systems,六、一個(gè)實(shí)例,用E-R圖表示某個(gè)工廠物資管理的概念模型實(shí)體倉庫： 倉庫號(hào)、面積、電話號(hào)碼零件 ：零件號(hào)、名稱、規(guī)格、單價(jià)、描述供應(yīng)商：供應(yīng)商號(hào)、姓名、地址、電話號(hào)碼、帳號(hào)項(xiàng)目：項(xiàng)目號(hào)、預(yù)算、開工日期職工：職工號(hào)、姓名、年齡、職稱,An Introduction to Database Systems,一個(gè)實(shí)例,

46、實(shí)體之間的聯(lián)系如下： (1)一個(gè)倉庫可以存放多種零件，一種零件可以存放在多個(gè)倉庫中。倉庫和零件具有多對(duì)多的聯(lián)系。用庫存量來表示某種零件在某個(gè)倉庫中的數(shù)量。(2)一個(gè)倉庫有多個(gè)職工當(dāng)倉庫保管員，一個(gè)職工只能在一個(gè)倉庫工作，倉庫和職工之間是一對(duì)多的聯(lián)系。職工實(shí)體型中具有一對(duì)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(xiàng)目和零件三者之間具有多對(duì)多的聯(lián)系,An Introduction to

47、Database Systems,一個(gè)實(shí)例,An Introduction to Database Systems,1.2 數(shù)據(jù)模型,1.2.1 兩大類數(shù)據(jù)模型 1.2.2 數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.3 概念模型 1.2.4 最常用的數(shù)據(jù)模型 1.2.5 層次模型 1.2.6 網(wǎng)狀模型 1.2.7 關(guān)系模型,An Introduction to Database Systems,1.2.4 最常

48、用的數(shù)據(jù)模型,非關(guān)系模型層次模型(Hierarchical Model)網(wǎng)狀模型(Network Model)關(guān)系模型(Relational Model) 面向?qū)ο竽Ｐ?Object Oriented Model）對(duì)象關(guān)系模型(Object Relational Model),An Introduction to Database Systems,1.2.5 層次模型,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

49、 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 層次模型 滿足下面兩個(gè)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(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)2. 根以外的其它結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)層次模型中的幾個(gè)術(shù)語根結(jié)點(diǎn)，雙親結(jié)點(diǎn)，兄弟結(jié)點(diǎn)，葉結(jié)點(diǎn),An Introduction to Database Systems,層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)),,圖1.16 一個(gè)層次模型的示例,An Introduct

50、ion to Database Systems,層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)),層次模型的特點(diǎn)：結(jié)點(diǎn)的雙親是唯一的只能直接處理一對(duì)多的實(shí)體聯(lián)系每個(gè)記錄類型可以定義一個(gè)排序字段，也稱為碼字段任何記錄值只有按其路徑查看時(shí)，才能顯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,An Introduction to Database Systems,層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)),圖1.17 教員學(xué)生層次數(shù)據(jù)庫模型,根結(jié)點(diǎn)

51、,記錄型系的子女結(jié)點(diǎn)記錄型教員的雙親結(jié)點(diǎn),葉結(jié)點(diǎn),葉結(jié)點(diǎn),字段,An Introduction to Database Systems,層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)),圖1.18 教員學(xué)生層次數(shù)據(jù)庫的一個(gè)值,An Introduction to Database Systems,二、多對(duì)多聯(lián)系在層次模型中的表示,多對(duì)多聯(lián)系在層次模型中的表示用層次模型間接表示多對(duì)多聯(lián)系方法將多對(duì)多聯(lián)系分解成一對(duì)多聯(lián)系分解方法冗余結(jié)點(diǎn)法虛擬結(jié)

52、點(diǎn)法,An Introduction to Database Systems,三、層次模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束,層次模型的數(shù)據(jù)操縱查詢插入刪除更新,An Introduction to Database Systems,層次模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束（續(xù)）,層次模型的完整性約束條件 無相應(yīng)的雙親結(jié)點(diǎn)值就不能插入子女結(jié)點(diǎn)值如果刪除雙親結(jié)點(diǎn)值，則相應(yīng)的子女結(jié)點(diǎn)值也被同時(shí)刪除更新操作時(shí)，應(yīng)更新所有相應(yīng)記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性,

53、An Introduction to Database Systems,四、層次數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),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放，即通過物理空間的位置相鄰來實(shí)現(xiàn)層次順序,An Introduction to Database Systems,層次數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,圖1.20 層次數(shù)據(jù)庫及其實(shí)例,按鄰接法存放圖1.20（b）中以根記錄A1為首的層次記錄實(shí)例集,按鄰接法存放圖1.20（b）中以根記

54、錄A1為首的層次記錄實(shí)例集,An Introduction to Database Systems,層次數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,鏈接法用指引來反映數(shù)據(jù)之間的層次聯(lián)系子女－兄弟鏈接法層次序列鏈接法,An Introduction to Database Systems,層次數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,子女-兄弟鏈接法每個(gè)記錄設(shè)兩類指針，分別指向最左邊的子女（每個(gè)記錄型對(duì)應(yīng)一個(gè)）和最近的兄弟,An Introduction to D

55、atabase Systems,層次數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,層次序列鏈接法按樹的前序穿越順序鏈接各記錄值,An Introduction to Database Systems,五、層次模型的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)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)狀模型層次數(shù)據(jù)模型提供了良好的完整性支持缺點(diǎn)多對(duì)多聯(lián)系表示不自然對(duì)插入和刪除操作的限制多，應(yīng)用程序的編寫比較復(fù)雜 查詢子女結(jié)點(diǎn)必須通過雙親結(jié)點(diǎn)由于

56、結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，層次命令趨于程序化,An Introduction to Database Systems,1.2 數(shù)據(jù)模型,1.2.1 兩大類數(shù)據(jù)模型 1.2.2 數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.3 概念模型 1.2.4 最常用的數(shù)據(jù)模型 1.2.5 層次模型 1.2.6 網(wǎng)狀模型 1.2.7 關(guān)系模型,An Introduction to Database Systems,1.2.6 網(wǎng)狀模型,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)

57、庫系統(tǒng)采用網(wǎng)狀模型作為數(shù)據(jù)的組織方式 網(wǎng)狀模型滿足下面兩個(gè)條件的基本層次聯(lián)系的集合：1. 允許一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無雙親；2. 一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)的雙親。,An Introduction to Database Systems,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,表示方法(與層次數(shù)據(jù)模型相同)實(shí)體型：用記錄類型描述 每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型（實(shí)體）屬性：用字段描述 每個(gè)記錄類型可包

58、含若干個(gè)字段聯(lián)系：用結(jié)點(diǎn)之間的連線表示記錄類型（實(shí)體）之 間的一對(duì)多的父子聯(lián)系,An Introduction to Database Systems,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,網(wǎng)狀模型與層次模型的區(qū)別網(wǎng)狀模型允許多個(gè)結(jié)點(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn)網(wǎng)狀模型允許結(jié)點(diǎn)有多個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)網(wǎng)狀模型允許兩個(gè)結(jié)點(diǎn)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(shí)世界層次模型實(shí)際上是網(wǎng)狀模型的一個(gè)特例,An Introdu

59、ction to Database Systems,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,網(wǎng)狀模型中子女結(jié)點(diǎn)與雙親結(jié)點(diǎn)的聯(lián)系可以不唯一要為每個(gè)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R3之間的聯(lián)系L1,R2與R3之間的聯(lián)系L2,An Introduction to Database Systems,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,An Introduction to Database Systems,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型

60、的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,多對(duì)多聯(lián)系在網(wǎng)狀模型中的表示用網(wǎng)狀模型間接表示多對(duì)多聯(lián)系方法： 將多對(duì)多聯(lián)系直接分解成一對(duì)多聯(lián)系,An Introduction to Database Systems,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,例如：一個(gè)學(xué)生可以選修若干門課程，某一課程可以被多個(gè)學(xué)生選修，學(xué)生與課程之間是多對(duì)多聯(lián)系 引進(jìn)一個(gè)學(xué)生選課的聯(lián)結(jié)記錄，由3個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成學(xué)號(hào)課程號(hào)成績表示某個(gè)學(xué)生選修某一門課程及其成績,An Intr

61、oduction to Database Systems,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,圖1.24 學(xué)生/選課/課程的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型,An Introduction to Database Systems,三、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)記錄之間的聯(lián)系常用方法單向鏈接雙向鏈接環(huán)狀鏈接向首鏈接,An Introduction to Database Systems,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,圖1.25 學(xué)生/選課/課

62、程的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫實(shí)例,學(xué)生記錄,課程記錄,選課記錄,An Introduction to Database Systems,四、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)能夠更為直接地描述現(xiàn)實(shí)世界，如一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)雙親具有良好的性能，存取效率較高缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴(kuò)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DDL、DML語言復(fù)雜，用戶不容易使用,An Introduction to Database Syste

63、ms,1.2 數(shù)據(jù)模型,1.2.1 兩大類數(shù)據(jù)模型 1.2.2 數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.3 概念模型 1.2.4 最常用的數(shù)據(jù)模型 1.2.5 層次模型 1.2.6 網(wǎng)狀模型 1.2.7 關(guān)系模型,An Introduction to Database Systems,1.2.7 關(guān)系模型,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 1970年美國IBM公司的研究員E.F.Codd首次提出

64、了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的關(guān)系模型 計(jì)算機(jī)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,An Introduction to Database Systems,一、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),在用戶觀點(diǎn)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。,學(xué)生登記表,屬性,元組,An Introduction to Database Systems,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,關(guān)系（Relation）一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)通常說的一張表元組（Tup

65、le）表中的一行即為一個(gè)元組屬性（Attribute） 表中的一列即為一個(gè)屬性，給每一個(gè)屬性起一個(gè)名稱即屬性名,An Introduction to Database Systems,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,主碼（Key）表中的某個(gè)屬性組，它可以唯一確定一個(gè)元組。域（Domain）屬性的取值范圍。分量元組中的一個(gè)屬性值。關(guān)系模式對(duì)關(guān)系的描述關(guān)系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別

66、，系，年級(jí)）,An Introduction to Database Systems,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,例1學(xué)生、系、系與學(xué)生之間的一對(duì)多聯(lián)系：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系號(hào)，年級(jí)）系 (系號(hào)，系名，辦公地點(diǎn))例2系、系主任、系與系主任間的一對(duì)一聯(lián)系,An Introduction to Database Systems,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,例3學(xué)生、課程、學(xué)生與課程之間的多對(duì)多聯(lián)系： 學(xué)生

67、（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系號(hào)，年級(jí)）課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)分）選修（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績）,An Introduction to Database Systems,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,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(gè)分量必須是一個(gè)不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng), 不允許表中還有表 圖1.27中工資和扣除是可分的數(shù)據(jù)項(xiàng) ,不符合關(guān)系模型要求,圖1.27 一個(gè)工資表(表中有表)實(shí)例,A

68、n Introduction to Database Systems,關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）,表1.2 術(shù)語對(duì)比,,An Introduction to Database Systems,二、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束,數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對(duì)象和操作結(jié)果都是關(guān)系查詢插入刪除更新數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對(duì)象和操作結(jié)果都是關(guān)系，即若干元組的集合存取路徑對(duì)用戶隱蔽，用戶只要指出“干什么”，不必詳細(xì)說明“怎么干”,A