計算機(jī)信息管理基礎(chǔ)知識

清華大學(xué)計算機(jī)與信息管理中心計算機(jī)信息管理基礎(chǔ)l 教學(xué)內(nèi)容應(yīng)用：介紹開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的過程和方法Delphi: 可視化的，面向?qū)ο蟮拈_發(fā)工具數(shù)據(jù)庫技術(shù)：討論表示、存貯數(shù)據(jù)，高效地獲取數(shù)據(jù)的方法，涉及DB（DataBase）體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)模型、關(guān)系代數(shù)、DB設(shè)計理論、DB安全性、完整性，并發(fā)控制等知識點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：簡介計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成及通訊協(xié)議l 課程要求了解計算機(jī)信息系統(tǒng)的基本概念及其應(yīng)用，掌握開發(fā)計算機(jī)信息系統(tǒng)涉及的基礎(chǔ)知識，開發(fā)過程和開發(fā)方法l 參考書1. 計算機(jī)信息管理基礎(chǔ) 清華大學(xué)計算中心 編著 （教材）2. 數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用 龍守諶 編著 （科學(xué)出版社）3. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論（第2版） 薩師煊、王珊 編著 （高等教育出版社）4. Oracle 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎(chǔ) 俞盤祥 編著 清華大學(xué)出版社5. Delphi: 程序設(shè)計 黃建華、羅慶祖、江政杰 編著 （清華大學(xué)出版社） 清華大學(xué)計算機(jī)與信息管理中心第一章 信息系統(tǒng)的概念及其應(yīng)用1.1 基本概念l 數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)（Data）：為客觀實(shí)體的屬性值，它表示原始的，沒有加工過的數(shù)據(jù)。如數(shù)字、字符串、語言、聲音、圖形等。信息：通過加工和處理以后的數(shù)據(jù)。信息有如下特點(diǎn)： 有一定的含義 具有可用性（強(qiáng)調(diào)經(jīng)過加工），與目的有關(guān) 可傳遞、可存貯、可共享 時間性信息和數(shù)據(jù)的關(guān)系，如圖所示：信 息處理（器）數(shù) 據(jù)存 儲原始數(shù)據(jù)，用實(shí)體（Entity）、屬性（Property）、屬性值（Value）表示。通過分析、匯總獲得信息信息可以從多種角度分類，按應(yīng)用領(lǐng)域可分為經(jīng)濟(jì)信息、社會信息、科技信息、軍事信息、外交信息等。按形式分類，可分成數(shù)據(jù)信息、圖像信息、聲音信息等。l 信息管理信息管理是一種管理行為，從數(shù)據(jù)角度，信息管理是指對數(shù)據(jù)本身的各種管理活動。其中有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的管理，對數(shù)據(jù)的維護(hù)、數(shù)據(jù)的安全、保密管理、數(shù)據(jù)處理等。這種管理是技術(shù)上的措施，是多用戶共享使用數(shù)據(jù)環(huán)境下不可缺少的功能。在企業(yè)管理過程中，為了達(dá)到某種特定目標(biāo)，在大量的信息中選擇有用的信息，進(jìn)行有效的收集、分類、整理、分析和傳遞等一系列的信息處理的過程也稱為信息管理。例如：一個企業(yè)，它的經(jīng)營目標(biāo)是T，Q，C，S。圍繞這一目標(biāo)，我們把整個生產(chǎn)經(jīng)營活動歸為以下3類：供產(chǎn)銷生產(chǎn)活動：圍繞物料流進(jìn)行管理活動：圍繞生產(chǎn)活動進(jìn)行。它對生產(chǎn)活動進(jìn)行指揮、監(jiān)控、協(xié)調(diào)、控制，并從生產(chǎn)活動中收集信息進(jìn)行分類、匯總，作為領(lǐng)導(dǎo)決策的依據(jù)。信息管理是各種信息系統(tǒng)應(yīng)具備的主要功能。l 信息系統(tǒng)的主要形式：人機(jī)系統(tǒng)以計算機(jī)為主要支持工具，通過人和機(jī)器一系列的交互活動，獲取知識，獲取信息。 1.2 信息系統(tǒng)的應(yīng)用及其發(fā)展l 電子數(shù)據(jù)處理階段1946年第一臺計算機(jī)誕生以來，計算機(jī)主要做統(tǒng)計，計算。l 事務(wù)處理系統(tǒng)階段計算機(jī)逐步應(yīng)用于企業(yè)的部分業(yè)務(wù)管理，生成財務(wù)報告，簡單的訂票系統(tǒng)，管理活動以人工為主。（60年代末）l 管理信息系統(tǒng)階段MIS (Management Information system 70年代中期)MIS系統(tǒng)是以一個部門的管理為背景，以基層事務(wù)處理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以完成該部門的總體任務(wù)為目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)企業(yè)中各局部系統(tǒng)之間信息相互聯(lián)系的綜合系統(tǒng)。MIS系統(tǒng)對企業(yè)的影響a. 提高了科學(xué)管理水平b. 增強(qiáng)了企業(yè)組織的活力c. 提高了管理人員的素質(zhì)和管理水平d. 提高了企業(yè)對環(huán)境的適應(yīng)能力e. 提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益l 辦公信息系統(tǒng)階段l 計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）階段清華大學(xué)計算機(jī)與信息管理中心第二章 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)2.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成所謂計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是利用通訊設(shè)備和線路將地理位置不同的，功能獨(dú)立的多個計算機(jī)系統(tǒng)互連起來，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（即網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，信息交換方式及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。組成網(wǎng)絡(luò)的基本軟硬件部件：l 網(wǎng)卡和媒體l 網(wǎng)絡(luò)工作站l 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器l 網(wǎng)間連接器l 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件2.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)l 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)傳送數(shù)據(jù)可以按一次一位或一次多位的方式進(jìn)行，這就是所謂的串行傳送與并行傳送。從硬件的角度，不同的傳送方式有不同的I/O接口電路，并行數(shù)據(jù)傳送由并行數(shù)據(jù)端口進(jìn)行，它把一個字節(jié)/字的寬度同時進(jìn)行輸入/輸出；而串行數(shù)據(jù)傳送由串行數(shù)據(jù)端口進(jìn)行，它把一個字節(jié)/字變成按位方式進(jìn)行輸入/輸出。l 數(shù)據(jù)交換技術(shù)最簡單的形式是在兩個用某種類型的傳輸介質(zhì)直接連接的設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。但是直接連接兩個設(shè)備常常是不現(xiàn)實(shí)的。通常是通過有中間結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)來把數(shù)據(jù)從源地發(fā)送到目的地實(shí)現(xiàn)通訊。這些中間結(jié)點(diǎn)并不關(guān)心數(shù)據(jù)內(nèi)容，只起一個交換設(shè)備的作用把數(shù)據(jù)從一個結(jié)點(diǎn)傳送到另一個結(jié)點(diǎn)。通常將希望通信的設(shè)備稱為站，而將提供通信的設(shè)備稱為結(jié)點(diǎn)。常用的交換技術(shù)有：a. 線路交換使用線路交換的方式，就是通過網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)在兩個站之間建立一條專用的通信線路。最普通的線路交換例子是電話系統(tǒng)。l 建立線路：在傳送任何數(shù)據(jù)之前，必須建立站到站的線路。l 傳送數(shù)據(jù)l 拆除線路b. 存儲交換在存貯交換中，不需要在兩個站之間建立一條專用通路。如果一個站想要發(fā)送一個報文（信息的一個邏輯單位），它把一個目的地址附加在報文上，然后把報文從結(jié)點(diǎn)到結(jié)點(diǎn)地通過網(wǎng)絡(luò)。在每個結(jié)點(diǎn)暫存整個報文，然后轉(zhuǎn)發(fā)到下一個結(jié)點(diǎn)。c. 分組交換試圖結(jié)合線路交換和存儲交換的優(yōu)點(diǎn)，而使兩者缺點(diǎn)最少。分組交換很象報文交換。形式上的主要差別在于，在分組交換網(wǎng)絡(luò)中，要限制所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位的長度，也就是說，將數(shù)據(jù)報文分割成若干長度較短的分組進(jìn)行傳輸，每個分組除數(shù)據(jù)信息外，還包含地址標(biāo)識，分組編號，檢驗(yàn)信息等。報文在發(fā)送端進(jìn)行分割，其中每個分組可經(jīng)過不同的路由傳輸。途中經(jīng)過每個結(jié)點(diǎn)的時候，先存儲后轉(zhuǎn)發(fā)，并檢查，有錯誤時重發(fā)，回送應(yīng)答信息。當(dāng)接收端正確收到全部分組后，再按分組編號重新裝成數(shù)據(jù)報文。2.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指通過系統(tǒng)的整體設(shè)計，為網(wǎng)絡(luò)硬件，軟件、協(xié)議，存取控制和拓?fù)涮峁?biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)廣泛采用的是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在1979年提出的開放系統(tǒng)互連（OSI）的參考模型。該模型用七個功能層次描述網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)： 層次 功能應(yīng)用層提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如文件傳輸，虛擬終端，電子郵件等表示層數(shù)據(jù)表示和字符編碼轉(zhuǎn)換會話層對話管理，包括通訊的建立和拆除傳輸層端到端的數(shù)據(jù)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)層確定分組從源端到目的端的路徑選擇數(shù)據(jù)鏈路層任務(wù)是把物理層傳輸比特的功能加強(qiáng)，使之為網(wǎng)絡(luò)層顯現(xiàn)一條無措線路物理層涉及原始數(shù)據(jù)在通訊道上的傳輸 OSI參考模型層次和功能從網(wǎng)絡(luò)互連的角度來看，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵要素是協(xié)議和拓?fù)?。協(xié)議協(xié)議是規(guī)則的集合，它規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)的不同部分是如何交互的，從而保證了網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備彼此之間能夠通訊。* 低層協(xié)議。通常在OSI模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層操作，低層協(xié)議規(guī)定網(wǎng)絡(luò)基本的物理和邏輯特征。* 高層協(xié)議。通常在OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層以上層操作，高層協(xié)議規(guī)定網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部更復(fù)雜的邏輯結(jié)構(gòu)，拓?fù)渫負(fù)涫蔷W(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備之間的連接形式。基本的局域網(wǎng)拓?fù)漕愋桶ǎ?總線拓?fù)?，所有設(shè)備連接到干線電纜構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的總線，或中樞（backbone） 星型拓?fù)洌性O(shè)備連接到一個中心點(diǎn)，此中心點(diǎn)稱做網(wǎng)絡(luò)的集線器（hub）。 環(huán)型拓?fù)?，所有設(shè)備彼此串行連接，就像連成鏈一樣，構(gòu)成了一個回路或稱做環(huán)（ring）?；旌贤?fù)洌阂陨贤負(fù)涞幕旌辖Y(jié)構(gòu)。2.4 局域網(wǎng)的基本組成* 網(wǎng)卡和媒體網(wǎng)卡和媒體影響所組成網(wǎng)絡(luò)的傳輸率，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、地理范圍、傳輸效率，輸可靠性等。* 網(wǎng)絡(luò)工作站網(wǎng)絡(luò)工作站為聯(lián)網(wǎng)用戶所使用的計算機(jī)。在這類微機(jī)工作站上可配置DOS、OS/2、Windows等操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)軟件。* 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器局域網(wǎng)中服務(wù)器配置有兩種：文件服務(wù)器和通訊服務(wù)器。文件服務(wù)器在局域網(wǎng)上可選用高檔微機(jī)作為文件服務(wù)器。在文件服務(wù)器上可配置大容量的硬盤，優(yōu)質(zhì)打印機(jī)，為網(wǎng)上用戶提供服務(wù)。服務(wù)器上配置相應(yīng)的軟件，可與遠(yuǎn)程主機(jī)等設(shè)備通訊。* 網(wǎng)間連接器網(wǎng)絡(luò)的互連有四種可能型式 LANLAN LANWAN WANWAN LANWANLAN網(wǎng)間互連的設(shè)備主要有：* 中繼器（一層）中繼器是最低層次的設(shè)備，它只起放大信號的作用。在規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)時，若網(wǎng)絡(luò)段已超過最大長度，則要用中繼器來延伸。* 網(wǎng)橋（二層）橋是一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，用來連接兩個同類的網(wǎng)絡(luò)。所謂同類網(wǎng)絡(luò)是指操作系統(tǒng)是一致的。在橋接的網(wǎng)絡(luò)中若由文件服務(wù)器兼做網(wǎng)橋稱內(nèi)橋。若專門用一臺微機(jī)作為兩個網(wǎng)絡(luò)互連的設(shè)備稱外橋。* 路由器（三層）當(dāng)兩個以上同類網(wǎng)絡(luò)互連時，必須選用路由器。路由器除了具有網(wǎng)橋的全部功能外，還提供路經(jīng)選擇功能。路由器有兩種類型：內(nèi)部路由器和外部部由器。內(nèi)部路由器由文件服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，也可以在網(wǎng)絡(luò)中單獨(dú)用一臺PC機(jī)作為外部路由器。* 網(wǎng)關(guān)(Gateway)網(wǎng)間連接器網(wǎng)關(guān)運(yùn)行在OSI模型的高層，能支持從傳送層到應(yīng)用層的協(xié)議。它可執(zhí)行協(xié)議的轉(zhuǎn)換，使不同協(xié)議的局域網(wǎng)通信。當(dāng)異類局域網(wǎng)（異種網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)），局域網(wǎng)與主機(jī)，局部網(wǎng)與廣域網(wǎng)互連時，在局域網(wǎng)上必須配置網(wǎng)關(guān)。2.5 SQL*Net簡介網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，使計算機(jī)的使用方式發(fā)生了根本的變化，大大提高了資源的利用率。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展也使得數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)從集中式數(shù)據(jù)庫發(fā)展成為分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，使得分布式數(shù)據(jù)庫中的用戶可以象存取本地數(shù)據(jù)庫一樣存取遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫。SQL*Net是Oracle公司為分布式Oracle數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)開發(fā)的一個通訊軟件模塊（選件），該選件與各種操作系統(tǒng)所支持的通信協(xié)議一起為Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(RDBMS)提供分布式的處理環(huán)境。分布處理是指不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)上的多個程序通過網(wǎng)絡(luò)傳送信息來協(xié)調(diào)它們的工作。* SQL*Net支持的通訊模式有： 客戶/服務(wù)器(Client/Server)通訊模式 服務(wù)器/服務(wù)器(Server/Server) 瀏覽器/應(yīng)用服務(wù)器/DB服務(wù)器 (Browse/App Server/DB Server)通訊模式l SQL*Net提供以下功能：a. 網(wǎng)絡(luò)上任何地方的用戶，通過SQL*Net可以向網(wǎng)內(nèi)任一結(jié)點(diǎn)上的Oracle數(shù)據(jù)庫注冊并使用遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)庫。b. 通過SQL*Net，利用Oracle數(shù)據(jù)庫的分布處理能力，用戶可以同時存取網(wǎng)內(nèi)多個數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。Oracle分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持用戶在一條SQL語句中查詢、修改多個結(jié)點(diǎn)中的數(shù)據(jù)。c. SQL*Net獨(dú)立于它所支持的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，無論什么協(xié)議，SQL*Net提供相同的功能。d. SQL*Net為分布式Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的用戶提供了物理位置透明性。* SQL*Net提供的數(shù)據(jù)訪問方式有： 本地訪問 遠(yuǎn)程訪問 分布式的訪問第三章 數(shù)據(jù)庫技術(shù) 數(shù)據(jù)庫方法數(shù)據(jù)庫技術(shù)是管理數(shù)據(jù)的一種最新方法，它研究如何組織數(shù)據(jù)，存儲數(shù)據(jù)，如何能夠高效地獲取和處理數(shù)據(jù)的方法。信息系統(tǒng)的三個世界3.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展及概述階段1：人工管理階段（50年代中期）沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理軟件階段2：文件系統(tǒng)階段（5060年代中）有統(tǒng)一的軟件處理數(shù)據(jù)（如，COBOL語言）數(shù)據(jù)可以組織成：順序、索引、直接文件形式處理特點(diǎn)：程序數(shù)據(jù)階段3：數(shù)據(jù)庫階段（60年代末至今）* 有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理軟件，管理數(shù)據(jù)* 數(shù)據(jù)具有獨(dú)立性* 強(qiáng)調(diào)面向企業(yè)面向系統(tǒng)組織數(shù)據(jù)3.2 數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)3.2.1 三級模式的結(jié)構(gòu)DB的體系結(jié)構(gòu)分成三級： 外模式n 外模式2模式/內(nèi)模式映象 外模式/模式映象 內(nèi)模式 概念模式 外模式1 應(yīng)用E 應(yīng)用D 應(yīng)用C 應(yīng)用B 應(yīng)用ADBMS數(shù)據(jù)庫內(nèi)模式又稱存儲模式，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的內(nèi)部表示，即為數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述。外模式又稱用戶模式，表示用戶能看到的數(shù)據(jù)。概念模式又稱邏輯模式，是DB中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。DBMS在這三級結(jié)構(gòu)之間提供了兩層映象：外模式/模式映象、模式/內(nèi)模式映象3.2.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個實(shí)際可運(yùn)行的，按照一定的數(shù)據(jù)模型存貯，維護(hù)并向應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)或信息支持的系統(tǒng)。它由以下部分組成：l 數(shù)據(jù)庫（Database，DB）l 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System, DBMS）DBMS 的主要功能：a. 數(shù)據(jù)庫定義：包括全局邏輯結(jié)構(gòu)（Schema）的定義。局部邏輯結(jié)構(gòu)（subschema）的定義，安全保密等的定義。b. 數(shù)據(jù)庫管理：數(shù)據(jù)存取、完整性、安全性、并先控制等。c. 數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)、建庫、庫的遷移，再組織，數(shù)據(jù)的后備和恢復(fù)、性能監(jiān)控等。l 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具（程序設(shè)計軟件）l 數(shù)據(jù)庫管理員（Database Administrator, DBA）3.2.3 分布式數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)局部概念層局部內(nèi)部層視圖視圖視圖全局概念模式全局外部層全局概念層分片模式分配模式局部概念 模式局部概念 模式局部概念 模式局部內(nèi)模式局部內(nèi)模式局部內(nèi)模式通訊模式：clien/server server/server client/App server/DB server3.3 數(shù)據(jù)模型在DB技術(shù)中我們使用模型的概念描述數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和語義。即描述現(xiàn)實(shí)世界中對象集及對象集之間關(guān)系的模型稱作數(shù)據(jù)模型。目前廣泛使用的數(shù)據(jù)模型分為兩種類型：l 概念數(shù)據(jù)模型：描述信息世界中數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)之間關(guān)系的模型，它獨(dú)立之于計算機(jī)。l 結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型：描述計算機(jī)世界中，數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)之間表示、存貯、處理特征的模型，它依賴于具體的計算機(jī)。3.3.1 實(shí)體一聯(lián)系方法(Entity-Relationship Approach)也叫ER方法。l 實(shí)體：實(shí)體表示一個現(xiàn)實(shí)和抽象事物的集合，這些事物必須具有相同的屬性和特征。實(shí)體用長方形表示，框內(nèi)寫上實(shí)體名，如部門用DEPT表示。l 聯(lián)系：表示實(shí)體和實(shí)體之間的關(guān)系或聯(lián)系 實(shí)體之間的聯(lián)系用菱形表示，在菱形邊框內(nèi)寫上聯(lián)系名。兩個實(shí)體之間聯(lián) 系的基數(shù)（類型）可以是1:1, 1:n, m:n，可寫在連線旁，例如，實(shí)體之間的聯(lián)系為：DEPTEMPD-E1nPROJEMPPR-Emn* 屬性，用于描述實(shí)體的性質(zhì)和特征，用橢圓形表示。例如：EMPDEPTD-EDMGRDNAMEDEPTNOJOBSALENAMESEXEMPNOl 實(shí)體實(shí)例：實(shí)體中的一個元素就是這個實(shí)體的實(shí)例。例如：計算機(jī)系、電子系、職工張三、李四等l 屬性值，為一個屬性的取值，例如，ENAME的取值，王明，張麗等。3.3.2 結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型也稱數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型直接面向數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。它一方面把信息世界的信息在機(jī)器世界中以數(shù)據(jù)形式存儲，同時，描述了數(shù)據(jù)世界中存儲的數(shù)據(jù)集上的操作。因此一個數(shù)據(jù)模型由三個部分組成：對象類型的集合：操作符的集合和完整性規(guī)則的集合。對象類型的集合：描述全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。操作符集合：表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)支持的操作。完整性規(guī)則集合：描述數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所指定的制約或依存規(guī)則。目前，實(shí)際的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)模型有：層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型和OO模型。* 層次模型：層次模型是用樹結(jié)構(gòu)表示實(shí)體及其實(shí)體之間的聯(lián)系。它的主要特征是一棵有向樹。樹的結(jié)點(diǎn)是記錄類型。根結(jié)點(diǎn)只有一個，根結(jié)點(diǎn)以外的結(jié)點(diǎn)有且只有一個父結(jié)點(diǎn)。系主任系分系名姓名職稱班名教師號班 號年齡性別學(xué)生姓名R1R3R2R5R4圖中R1是根，R2，R3是R1的子女，R2，R3為兄弟，R2，R4，R5稱為葉子。IMS (Information Management SYStem)是IBM公司研制的最早的大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，也是層次模型的典型代表。l 網(wǎng)狀模型用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表示實(shí)體以其實(shí)體之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為網(wǎng)狀模型。網(wǎng)狀模型滿足下列條件：a.有一個以上結(jié)點(diǎn)無雙親b.至少有一個結(jié)點(diǎn)有多于一個雙親班級課程學(xué)生學(xué)生選擇R1R4R2R5R6網(wǎng)狀模型數(shù)據(jù)庫的代表是DBTG系統(tǒng)。DBTG(Data Base Task Group 數(shù)據(jù)庫任務(wù)組)是美國CODASYL(conference On Data System Language數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言協(xié)商會)下屬的一個組織，主要研究數(shù)據(jù)庫語言。1969年DBTG小組提出了一份報告，即有名的“DBTG報告”。1971年報告被正式通過。l 關(guān)系模型用表格結(jié)構(gòu)表示實(shí)體以及實(shí)體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型叫關(guān)系模型。關(guān)系模型是由若干“關(guān)系”(Relational)組成的集合。在網(wǎng)狀和層次模型中用指針的鏈接表示實(shí)體之間的聯(lián)系，例如：D3, Automation, ZhangD2, Radio, L1D1, Computer, WangE1, Li, clerk, 500E2, Wang, manager, 900E3, Liu, worker, 450E5E6E7DEPTD-EEMP而在關(guān)系模型中，通過子女關(guān)系繼承父親關(guān)系的主碼表示關(guān)系或表格之間的聯(lián)系。例如： DEPT關(guān)系： EMP關(guān)系DNODNAMEDIRECTOREMPNOENAMEJOBSALDEPTNOD1ComputerWangE1L1clerk500D1D2RadioLiE2wangmanager900D1D3AutomationZhangE3liuworker450D1E5gaoanalyst850D2“關(guān)系”本身涉及存儲結(jié)構(gòu)、訪問技術(shù)等細(xì)節(jié)，與網(wǎng)狀、層次模型比起來實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜，效率也低。但提供給用戶的界面較簡單，容易為初學(xué)者接受。l 面向?qū)ο竽Ｐ?Object-Oriented model)面向?qū)ο竽Ｐ椭凶罨镜母拍钍菍ο?Object)和類(Class)。對象的概念與記錄元組的概念相似，但遠(yuǎn)比它們復(fù)雜。每個對象都有一個唯一的標(biāo)識符，而且把一個狀態(tài)(State)和一個行為封裝在一起。對象的狀態(tài)是該對象屬性值的集合，對象的行為是在對象狀態(tài)上操作的方法（程序代碼）的集合。類的概念類擬于表格或記錄型，它把共享同一屬性集合和方法集合的所有對象組合在一起，命名為類。面向?qū)ο竽Ｐ吞攸c(diǎn)：a.語義強(qiáng)b.支持復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型（向量、矩陣、有序集等）c.有封裝性、繼承性。d.具有版本管理功能e.支持長事務(wù)等 ClassClassDEPTEMPPROJClass 一個子類可以從其直接父類或間接父類那里繼承 所有的屬性和方法。類與類之間的關(guān)系，用指針定實(shí)現(xiàn)查詢：導(dǎo)航查詢信息世界、機(jī)器世界術(shù)語的對應(yīng)關(guān)系如下：信息模型（信息世界）數(shù)據(jù)模型（機(jī)器世界）E-R方法(model)網(wǎng)狀模型關(guān)系模型實(shí)體記錄型關(guān)系（表）實(shí)體實(shí)例記錄（值）元組（行）屬性數(shù)據(jù)項(xiàng)屬性（域）屬性值數(shù)據(jù)項(xiàng)值元組分量（列值）清華大學(xué)計算機(jī)與信息管理中心3.3.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計l 概念設(shè)計1) 定義實(shí)體實(shí)體由基本實(shí)例綜合而成，這些實(shí)體實(shí)例具有相同的特征和類型。實(shí)體的每一個實(shí)例是實(shí)體的一個成員，每個成員具有同一類型的標(biāo)識信息。例如：實(shí)體實(shí)例 J K L 丁一 王敏 張華實(shí)體：雇員 姓名： 雇員號： 年齡： 職務(wù)：為了幫助建模人員區(qū)分實(shí)體和非實(shí)體，對于每一個候選實(shí)體建模人員可提出下列問題： 它能被描述嗎（它有性質(zhì)嗎？） 有n個這類的實(shí)例嗎？ 一個實(shí)例可被區(qū)分或標(biāo)識嗎？ 它屬于描述某物嗎？（回答“是”則隱含是一個屬性而不是實(shí)體）2) 定義聯(lián)系一個“聯(lián)系”可以被簡單地定義為兩個實(shí)體之間的一種關(guān)聯(lián)或連接。為了建立兩個實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)，實(shí)體間的聯(lián)系應(yīng)該從兩個方向檢驗(yàn)。例如，考慮實(shí)體“班級”（CLASS）和“學(xué)生”（STUDENT）之間的聯(lián)系。一個班級可以有多名學(xué)生，從另一個方面分析一名學(xué)生只能在一個班中。確定了兩個實(shí)體之間聯(lián)系的基數(shù)后，要給聯(lián)系命名。3) 定義屬性屬性表示一個同類型的屬性值的集合。屬性從屬于實(shí)體，它用來描述實(shí)體的特征和性質(zhì)。一個屬性只有一個所有者，一個所有者叫實(shí)體。概念設(shè)計實(shí)例：為選課系統(tǒng)設(shè)計ER模型。已知：一個班級可以有多名學(xué)生，一名學(xué)生只能屬于一個班級；一個班級可以有多門必修課程，一門課程可能是多個班級的必修課；一名學(xué)生可選修多門課程，一門課程可以被多名學(xué)生選修；一門課程可以有多個上課時間，一個上課時間內(nèi)可能有多門課程上課，根據(jù)以上管理規(guī)范，構(gòu)造ER模型。l 邏輯設(shè)計任務(wù)：把概念模型（ER模型）轉(zhuǎn)換成具體的DBMS能處理的模型（模式）。程序設(shè)計指南約束，安全性等使用要求概念模型邏 輯 設(shè) 計DBMS特性（支持模型）物理設(shè)計指南DBMS可處理模型ER模型轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則： 1：N聯(lián)系：AABB父親關(guān)系：實(shí)體名轉(zhuǎn)換成關(guān)系名 屬性：實(shí)體屬性就是關(guān)系的屬性子女關(guān)系：實(shí)體名轉(zhuǎn)換成關(guān)系名 屬性：子女實(shí)體屬性加雙親的主碼屬性ECCE雙親實(shí)體：同上 聯(lián)系：轉(zhuǎn)換成一個關(guān)系 屬性：聯(lián)系的屬性加各雙親的主碼屬性數(shù)據(jù)庫設(shè)計習(xí)題：（1）根據(jù)我校情況為教務(wù)管理設(shè)計概念模型，并用ER圖表示。在教務(wù)管理中涉及教師信息、學(xué)生信息、課程信息、以及學(xué)生選課成績。希望可方便地獲取某教師講授的課程及聽課學(xué)生的情況，可獲取某學(xué)生所選修的課程。（2）為商店銷售管理設(shè)計概念模型，并用ER圖表示。要求包含下列信息：銷售人員的情況、商品庫存情況、銷售記錄、和顧客信息。（3）為醫(yī)院住院部管理設(shè)計概念模型，并用ER圖表示。要求包含下列信息：大夫信息、病人信息、病房信息、科的信息和病人治療信息等。每個大夫只屬于一個科，一個科管理多個病房，在一個病房中可有多張床位，病人在住院時，只有一個主治大夫負(fù)責(zé)醫(yī)治。（4）為學(xué)校管理信息設(shè)計概念模型，要求包括下列信息：系、教研組、教師、班級、學(xué)生、課程、及課程開設(shè)記錄。在清華大學(xué)，課程的開設(shè)是由教研組負(fù)責(zé)，每個教師只屬于一個教研組，班級由系統(tǒng)一管理。3.4 關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言SQL（Structure Query Language)70年代初，E.F.CODD首先提出關(guān)系數(shù)據(jù)模型。70年代中期，IBM公司在研制SYSTEM R關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中研制了SQL語言，最早的SQL語言叫（SEQUEL）。在1979年Oracle公司推出了商用SQL。1986年10月美國國家標(biāo)準(zhǔn)化研究所（ANSI）采用SQL作為關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)語言，后為國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）采納為國際標(biāo)準(zhǔn)。目前市場上的一些大型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)幾乎都支持SQL的某形式。例如：Oracle, UDB, SQL Server, Sybase, Informax Ingress等關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的產(chǎn)品。SQL語言的優(yōu)點(diǎn)：（1）非過程化語言SQL是一種非過程化語言，它一次處理的是一個記錄集合，對數(shù)據(jù)提供自動導(dǎo)航。SQL允許用戶在高層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上工作，而不對單個記錄進(jìn)行操作。SQL不要求用戶指定對數(shù)據(jù)的存取方法，SQL語句使用查詢優(yōu)化器，由系統(tǒng)決定對指定數(shù)據(jù)存取的最快速手段。當(dāng)關(guān)系的設(shè)計者在關(guān)系表上定義了索引，系統(tǒng)會自動地利用索引進(jìn)行快速檢索，用戶不需知道表上是否有索引，表有什么類型的索引等細(xì)節(jié)。（2）統(tǒng)一語言SQL可用于所有用戶的數(shù)據(jù)庫活動類型，包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理員，程序員等操作簡單，使用方便。（3）關(guān)系數(shù)據(jù)庫的公共語言用戶可將使用SQL的技能從一個RDBMS很容易地轉(zhuǎn)到另一個系統(tǒng)，所有用SQL語言寫的程序具有可移植性。本課內(nèi)所介紹的SQL語言是在分布式的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Oracle上實(shí)現(xiàn)的，為ANSI標(biāo)準(zhǔn)和ISO標(biāo)準(zhǔn)的超集，所描述的SQL語言特性僅適用于Oracle。3.4.1 SQL支持的主要數(shù)據(jù)類型：字符型：CHAR（n）字符數(shù)據(jù)，長度為n個字符VARCHAR2（n）變長字符型數(shù)字型：NUMBER（n）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。最大可達(dá)105位NUMBER（m， n）m位數(shù)字，其中n位為小數(shù)位日期型：DATE DDMONYY 例如：17DEC85長型行碼數(shù)：LONG RAW 二進(jìn)制行碼數(shù)，變長，可達(dá)2GB3.4.2 SQL支持的運(yùn)算符 算術(shù)運(yùn)算符：，*，/ 邏輯運(yùn)算符：與“AND”、或“OR”, 非“NOT” 比較符：，！，=，IN，NOT IN，ANY，ALL，判斷是否是集合的成員。BETWEEN AND 判斷列值是否滿足指定的區(qū)間LIKE 匹配模式IS NOT NULL 測試空值等3.4.3 常用SQL命令介紹3.4.3.1表的基本操作l 表的建立關(guān)系數(shù)據(jù)庫的主要特點(diǎn)之一就是用表的方式組織數(shù)據(jù)。表是SQL語言存放數(shù)據(jù)、查找數(shù)據(jù)以及更新數(shù)據(jù)的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在SQL語言中，表有嚴(yán)格的定義，它是一種二維表，對于這種表有如下規(guī)定：1)每一張表都有一個名字，通常稱為表名或關(guān)系名。表名必須以字母開頭，最大長度為30個字符。2)一張表可以由若干列組成，列名唯一，列名也稱作屬性名。3)表中的一行稱為一個元組，它相當(dāng)于一條記錄。4)同一列的數(shù)據(jù)必須具有相同的數(shù)據(jù)類型。5)表中的每一個列值必須是不可分割的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)。當(dāng)用戶需要新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或表存放數(shù)據(jù)時，首先要生成一個表。語句句法：CREATETABLE表名表約束(列名1數(shù)據(jù)類型缺省值，列約束(列名2數(shù)據(jù)類型缺省值，列約束列名n數(shù)據(jù)類型缺省值，列約束TABLESPACE表空間名STORAGE(存貯子句）ENABLE約束名DISABLE約束名(注：nl 扦入數(shù)據(jù)當(dāng)一個表新建成時，它里面沒有數(shù)據(jù)，通過向表中扦入數(shù)據(jù)，建成表的實(shí)例。語句句法：INSERTINTO表名(列名1,)VALUES(值1，值2，)子查詢； 將新雇傭的職員JOE增加到你的EMP表中，并按照表的結(jié)構(gòu)將該職員的信息添加完整。 INSERT INTO EMPVALUSE(7901, JOE,ENGINEER,7839,15-SEP-97,1500, NULL,20);l 修改數(shù)據(jù)對表中已有數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，語句句法：UPDATE表名SET 列名1表達(dá)式1，列名2表達(dá)式2，WHERE條件；例如： 將JOE提升為經(jīng)理（MANAGER）。 UPDATE EMPSET JOB=MANAGERWHERE ENAME=JOE；l 刪除數(shù)據(jù)刪除表中已有數(shù)據(jù)。語句句法：DELETEFROM表名WHERE 條件；例如：刪除部門30中的全部職工DELETE FROM DEPT WHERE DEPTNO30；l 修改表的結(jié)構(gòu)。a.在已存在的表中增加新列（屬性）。語句句法：ALTERTABLE表名ADD(新列名數(shù)據(jù)類型(長度)；例如：ALTERTABLEDEPTADD(DMGRCHAR(8); b.增加已有列寬度。語句句法ALTER TABLEDEPTMODIFY(DNAME VARCHAR2(20);l 表的刪除。語句句法DROPTABLE表名；例如：DROP TABLE EMP；數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計實(shí)例：將下面所示的E-R圖(模型)設(shè)計成關(guān)系模式。DEPTDEEMPLOCDNAMEDEPTNOHIREDATEEMPNOSALJOBCOMMENAMEMGRSALGRADEGRADELOSALHISALDEPT(DEPTNO,DNAME,LOC)EMP(EMPNO,ENAME,JOB,MGR,HIREDATE,SAL,COMM, DEPTNO)SALGRADE(GRADE, LOSAL, HISAL)3.4.3.2 查詢語句SELECT命令的語法為：SELECT DISTINCT|ALL *|模式名. 表名|視圖名|快照名 .*| 表達(dá)式列別名 , 模式名. 表名|視圖名| .*| 表達(dá)式列別名 FROM 模式名. 表名|視圖名|快照名 數(shù)據(jù)庫鏈名 表別名, 模式名. 表名|視圖名|快照名 數(shù)據(jù)庫鏈名表別名 WHERE條件STARTWITH條件 CONNECTBY 條件GROUP BY表達(dá)式，表達(dá)式 HAVING條件UNION|UNION ALL |INTERSECT|MINUSSELECT命令ORDER BY表達(dá)式|位置 ASC|DESC , 表達(dá)式|位置ASC|DESCl SELECTFROM子句SQLSELECT*FROMEMP;SQLSELECTDISTINCTJOBFROMEMP；l WHERE子句，從表中獲取（檢索）滿足條件的記錄SQLSELECT * FROM EMP WHERE DEPTNO=30;查詢工資高于或等于4500的第30部門的銷售員的情況。SQLSELECT ENAME, DEPTNO,SAL FROM EMPWHERE JOB=SALESMANAND DEPTNO=30 AND SAL=4500;l BETWEENAND查詢工資不在1200至3000之間的職工信息SQLSELECT ENAME, JOB, SAL, DEPTNO FROM EMPWHERE SAL NOT BETWEEN 1200 AND 3000;l IN, ANY的用法，判斷是否是集合的成員SQLSELECT ENAME, JOB, SAL, DEPTNO DEPARTMENTFROM EMP WHERE JOB IN（SALESMAN,MANAGER）；SQL SELECT ENAME, JOB, SAL FROM EMPWHERE JOB=ANY(SALESMAN, MANAGER);（注：ANY前面可使用！，,=,SELECT ENAME, JOB, DEPTNO FROM EMPWHERE ENAME LIKE M%“”匹配任一字符l CONNECT BY子句列出BLAKE管轄的職工的職務(wù)結(jié)構(gòu)SQLSELECT LEVEL, ENAME, EMPNO, DEPTNO, MGRFROM EMP CONNECT BY PRIOR EMPNO=MGRSTART WITH ENAME=BLAKE;l GROUP BY子句將返回行分組，每組返回一個總計信息Oracle提供的分組函數(shù)有：AVGCOUNTMAXMINSUM平均值 查詢行數(shù) 最大值 最小值 求和列出某單位的工資總額，最高工資，最低工資級最高和最低工資差額。SQLSELECT SUM(SAL),MAX(SAL),MIN(SAL),MAX(SAL)-MIN(SAL)FROM EMP;列出最小工資值小于1000的部門的最高工資，最低工資及其差額SQLSELECT DEPTNO, MAX(SAL),MIN(SAL),MAX(SAL)-MIN(SAL)FROM EMP GROUP BY DEPTNO HAVING MIN(SAL)SELECT ENAME， DEPTNO， SAL FROM EMP ORDER BY 2 ASC， 3 DESC；查詢語句示范：1. 查詢EMP表中的所有信息。2. 查詢EMP表中的所有職員的名字，并且按字母的升序進(jìn)行排序。3. 查詢EMP表中在部門10和部門20中工作的職員的名字、工資、受雇日期、并按照受雇日期的先后順序排序。4. 顯示所有部門的地址不以“N”字母打頭的部門信息。5. 顯示工資比傭金高的職工名字、部門號、工資和傭金，并按工資的降序排列。如果有兩個或兩個以上的職員有相同的工資，則按他們的名字的字母順序排列。6. 查詢在第20號部門工作，工資大于1500元的職員信息，并按工資由高到低的次序排序。7. 查詢工資為1500元的職員的工資級別。8. 查詢沒有傭金且工資低于1000元的職員名字，工資額和所在部門號。9. 顯示部門30中所有職員的工資總和，并使顯示結(jié)果以TOTAL30為列頭。10. 顯示各部門的部門號及所屬職員的平均工資，并按平均值由大到小的次序排列。11. 查詢公司各個部門中職業(yè)為辦事員（CLERK）的職員的工資總和及人數(shù)。12. 查詢平均工資大于1500元的部門的工資總額，職員人數(shù)和平均工資。13. 查詢1981年6月30日之后受雇的職員的最高報酬（包括工資和傭金）。14. 查詢部門20中工資大于該部門平均工資的職員的信息。 SELECT *FROM EMPWHERE DEPTNO=20 AND SAL(SELECT AVG(SAL)FROM EMPWHERE DEPTNO=20); 15. 查詢能獲得紅利（即在BONUS表中存在）的推銷員的名字，受雇日期及工資額。 SELECT ENAME, HIREDATE, SALFROM EMPWHERE JOB=SALESMAN ANDENAME IN (SELECT ENAME FROM BONUS);16. 查詢職員“SMITH”所在的部門名稱。 SELECT DNAMEFROM DEPTWHERE DEPTNO=(SELECT DEPTNO FROM EMP WHERE ENAME=SMITH);17. 查詢部門10中所有所賺的工資在最高一級的職員名字，工資及受雇日期。 SELECT ENAME, SAL, HIREDATEFROM EMPWHERE DEPTNO=10 AND SAL(SELECT LOSALFROM SALGRADEWHERE GRADE=5);18. 查詢在紐約工作并且工資比“SCOTT”高的職員的名字、職業(yè)、工資。 SELECT ENAME, JOB, SALFROM EMP, DEPTWHERE LOC=NEW YORKAND EMP. DEPTNO=DEPT.DEPTNOAND SAL(SELECT SALFROM EMPWHERE ENAME=SCOTT);19. 查詢在第30號部門工作的所有受雇時間早于他的老板的職員的名字和受雇日期及其老板的名字及受雇日期。 SELECT E. ENAME, E. HIREDATE, M. ENAME, M. HIREDATE FROM EMP E, EMP MWHERE E. HIREDATE CREATE DATABASE LINK L-EMP CONNECT TO classl IDENTIFIED BY class1 using T:166.111.4.4:or7o; SQLSELECT DNAME,ENAME,DEPT.DEPTNO FROM DEPT, EMPL-EMP WHERE DEPT.DEPTNO=EMP.DEPTNO;l 分布查詢語句實(shí)例假如本地結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫名為OR7O，網(wǎng)絡(luò)地址為166.111.4.4；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫為ORAD7，網(wǎng)絡(luò)地址為166.111.4.3?，F(xiàn)在要在本地機(jī)器上訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫中用戶studeutx（密碼為studentx）中的DEPT，EMP表，請寫出相關(guān)的SQL語句？若要訪問本地的DEPT，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫中的EMP，如何修改SQL語句。D: SQLPLUS studentx/studentx T: 166 111.4.4:Or70SQLCREATE DATABASE LINK S_empCONNECT TO studentx IDENTIFIED BY studentx using T:166.111.4.3:Orad7;SQLSELECT DNAME, ENAME FROM DEPT S_emp, empS_empWHERE DEPT. DEPTNO=EMP.DEPTNO;SQLSELECT DNAME, ENAME，DEPT.DEPTNO FROM DEPT, EMP s_emp WHERE DEPT. DEPTNO=EMP.DEPTNO;* UNION,INTERSECT,MINUS子句設(shè)關(guān)系:BASKETBALL (NAME,AGE,SEX,HEIGHT,WEIGHT)VOLLEYBALL (NAME,AGE,SEX,HEIGHT,WEIGHT)操作實(shí)例：。查找年齡小于30歲的體育代表隊(duì)員信息SEL