數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論課件

1、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論An Introduction to Database System第一章第一章 緒論（續(xù)）緒論（續(xù)）第一章第一章 緒論緒論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 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域1.6 小結(jié)網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型1. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操縱3. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束 4. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu) 5. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn)6. 典型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1.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)n網(wǎng)狀模型滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為網(wǎng)

2、狀模型。網(wǎng)狀模型。1. 允許一個以上的結(jié)點(diǎn)無雙親；允許一個以上的結(jié)點(diǎn)無雙親；2. 一個結(jié)點(diǎn)可以有多于一個的雙親一個結(jié)點(diǎn)可以有多于一個的雙親。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) 1 2 R3 L1 L2 R1 R1 R2R2 L3L3 L1 L2 L1 L2 R3R3 L4L4 R4 R4 R5R5 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)(續(xù)）續(xù)）n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(diǎn)表示一個記錄類型。每個結(jié)點(diǎn)表示一個記錄類型。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個字段。每個記錄類型可包含若干個字段。聯(lián)系

3、聯(lián)系：用結(jié)點(diǎn)之間的連線表示記錄（類）型之：用結(jié)點(diǎn)之間的連線表示記錄（類）型之 間的間的一對多的父子聯(lián)系一對多的父子聯(lián)系。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)(續(xù)）續(xù)）n特點(diǎn)n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n每個記錄類型定義一個排序字段，也稱為碼每個記錄類型定義一個排序字段，也稱為碼字段字段n任何記錄值只有按其路徑查看時，才能顯出任何記錄值只有按其路徑查看時，才能顯出它的全部意義它的全部意義網(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)(續(xù)）續(xù)）n網(wǎng)狀模型與層次模型的區(qū)別n網(wǎng)狀模型允許多個結(jié)點(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn)網(wǎng)狀模型允許多個結(jié)點(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn)n網(wǎng)狀模型允許結(jié)點(diǎn)有多個雙親

4、結(jié)點(diǎn)網(wǎng)狀模型允許結(jié)點(diǎn)有多個雙親結(jié)點(diǎn)n網(wǎng)狀模型允許兩個結(jié)點(diǎn)之間有多種聯(lián)系（復(fù)網(wǎng)狀模型允許兩個結(jié)點(diǎn)之間有多種聯(lián)系（復(fù)合聯(lián)系）合聯(lián)系）n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n層次模型實際上是網(wǎng)狀模型的一個特例層次模型實際上是網(wǎng)狀模型的一個特例網(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)(續(xù)）續(xù)） 1 2 R3 L1 L2 R1 R1 R2R2 L3L3 L1 L2 L1 L2 R3R3 L4L4 R4 R4 R5R5 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)(續(xù)）續(xù)） 1 L1 L2 R2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)(續(xù)）續(xù)）學(xué)生宿舍學(xué)生宿舍學(xué)生學(xué)

5、生教研室教研室系系教師教師網(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)(續(xù)）續(xù)）父母父母人人子女子女樹樹種種植植砍砍伐伐養(yǎng)養(yǎng)育育贍贍養(yǎng)養(yǎng)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)(續(xù)）續(xù)）多對多聯(lián)系在網(wǎng)狀模型中的表示n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n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)系分解成一對多聯(lián)系2. 網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)操縱網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)操縱l查詢l插入l刪除l更新3.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束網(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。n碼碼n雙親結(jié)點(diǎn)與子女結(jié)點(diǎn)之間是一對多聯(lián)系雙親結(jié)點(diǎn)與子

6、女結(jié)點(diǎn)之間是一對多聯(lián)系n屬籍類別屬籍類別n加入類別加入類別(自動的，手工的自動的，手工的)n移出類別移出類別(固定的，必須固定的，必須 的，隨意的的，隨意的)3. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束 n完整性約束條件n允許插入尚未確定雙親結(jié)點(diǎn)值的子女結(jié)點(diǎn)值允許插入尚未確定雙親結(jié)點(diǎn)值的子女結(jié)點(diǎn)值n允許只刪除雙親結(jié)點(diǎn)值允許只刪除雙親結(jié)點(diǎn)值4.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)n關(guān)鍵n實現(xiàn)記錄之間的聯(lián)系實現(xiàn)記錄之間的聯(lián)系n常用方法n單向鏈接單向鏈接n雙向鏈接雙向鏈接n環(huán)狀鏈接環(huán)狀鏈接n向首鏈接向首鏈接例：P295.網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點(diǎn)網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點(diǎn)n優(yōu)點(diǎn)n能夠更為直接地描述現(xiàn)實

7、世界，如一個結(jié)點(diǎn)可以有能夠更為直接地描述現(xiàn)實世界，如一個結(jié)點(diǎn)可以有多個雙親多個雙親n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n缺點(diǎn)n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的結(jié)構(gòu)就變得越來越復(fù)雜，不利于最終用戶掌握nDDL、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6. 典型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)典型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)nDBTG系統(tǒng)，亦稱CODASYL系統(tǒng)n由由DBTG提出的一個系統(tǒng)方案提出的一個系統(tǒng)方案n奠定了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念、方法和技術(shù)奠定了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念、方法和技術(shù)n7

8、0年代推出年代推出n實際系統(tǒng)nCullinet Software Inc.公司的公司的 IDMSnUnivac公司的公司的 DMS1100nHoneywell公司的公司的IDS/2nHP公司的公司的IMAGE關(guān)系模型關(guān)系模型1. 關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2. 關(guān)系模型的操作3. 關(guān)系模型的完整性約束 4. 關(guān)系模型的存儲結(jié)構(gòu) 5. 關(guān)系模型的優(yōu)缺點(diǎn)6. 典型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) （三要素）（三要素）關(guān)系模型關(guān)系模型n目前主要采用的數(shù)據(jù)模型目前主要采用的數(shù)據(jù)模型n1970年由美國IBM公司San Jose研究室的研究員E.F.CoddE.F.Codd提出n本課程的重點(diǎn)本課程的重點(diǎn)1.1.關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)

9、構(gòu)關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) n在用戶觀點(diǎn)用戶觀點(diǎn)下，關(guān)系模型的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維線性表（關(guān)系或關(guān)系表），它由行和列組成。關(guān)系模型的基本概念關(guān)系模型的基本概念 (*)n關(guān)系（Relation） 一個關(guān)系對應(yīng)通常說的一張表。n元組（Tuple） 表中的一行即為一個元組。n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。n主碼（Key）表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個元組。n域（Domain）屬性的取值范圍。n分量元組中的一個屬性值。n關(guān)系模式關(guān)系模式對關(guān)系（表）的描述關(guān)系名（屬性關(guān)系名（屬性1 1，屬性，屬性2 2，屬性，屬性n n）例如：學(xué)生（學(xué)號，姓名，年齡，

10、性別，系，年級）關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）n實體型實體型：直接用關(guān)系模式表示。：直接用關(guān)系模式表示。n屬性屬性：用屬性名表示。：用屬性名表示。n實體型間聯(lián)系聯(lián)系的表示方法n一對一聯(lián)系一對一聯(lián)系：隱含在實體型對應(yīng)的關(guān)系模式中。：隱含在實體型對應(yīng)的關(guān)系模式中。n一對多聯(lián)系一對多聯(lián)系：隱含在實體型對應(yīng)的關(guān)系模式中。：隱含在實體型對應(yīng)的關(guān)系模式中。n多對多聯(lián)系多對多聯(lián)系：直接用關(guān)系模式表示直接用關(guān)系模式表示。關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)( (續(xù)）續(xù)）例1：系與學(xué)生之間的一對多一對多聯(lián)系：學(xué)生（學(xué)號，姓名，年齡，性別，學(xué)生（學(xué)號，姓名，年齡，性別，系號系號，年級），年級）系

11、系 ( (系號系號，系名，系名，系主任系主任，辦公地點(diǎn)，辦公地點(diǎn)) )例2：系與系主任間的一對一一對一聯(lián)系關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）例3：學(xué)生與課程之間的多對多多對多聯(lián)系： 學(xué)生（學(xué)生（學(xué)號學(xué)號，姓名，年齡，性別，系號，年級），姓名，年齡，性別，系號，年級）課程（課程（課程號課程號，課程名，學(xué)分），課程名，學(xué)分）選修選修（學(xué)號，課程號，學(xué)號，課程號，成績成績）關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）續(xù)）n關(guān)系必須是規(guī)范化規(guī)范化的，滿足一定的規(guī)范條件最基本的規(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關(guān)系的每一個分量必須是一個不可分的數(shù)據(jù)項?？煞值臄?shù)據(jù)項。2.

12、 2. 關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操縱關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操縱n查詢、插入、刪除、更新n數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對象和操作操作對象和操作結(jié)果都是關(guān)系，結(jié)果都是關(guān)系，即若干元組的集合。n存取路徑對用戶隱蔽，用戶只要指出“干什么”，不必詳細(xì)說明不必詳細(xì)說明“怎么干怎么干”。3.3.關(guān)系模型的完整性約束關(guān)系模型的完整性約束( (* *) )n實體完整性n參照完整性n用戶定義的完整性4.4.關(guān)系模型的存儲結(jié)構(gòu)關(guān)系模型的存儲結(jié)構(gòu)n表以文件形式存儲n有的DBMS一個表對應(yīng)一個操作系統(tǒng)文件n有的DBMS自己設(shè)計文件結(jié)構(gòu)5. 5. 關(guān)系模型的優(yōu)缺點(diǎn)關(guān)系模型的優(yōu)缺點(diǎn)n優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)n建立在嚴(yán)格的建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)概念和理論的概念和理

13、論的基礎(chǔ)基礎(chǔ)上；上；n概念單一概念單一。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、清晰，用戶易懂易。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、清晰，用戶易懂易用用n實體和各類聯(lián)系都用關(guān)系（或隱含在關(guān)系中）來表示。實體和各類聯(lián)系都用關(guān)系（或隱含在關(guān)系中）來表示。n對數(shù)據(jù)的檢索結(jié)果也是關(guān)系。對數(shù)據(jù)的檢索結(jié)果也是關(guān)系。n關(guān)系模型的關(guān)系模型的存取路徑存取路徑對用戶對用戶透明透明n具有更高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，更好的安全保密性具有更高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，更好的安全保密性n簡化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫開發(fā)建立的工作簡化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫開發(fā)建立的工作n缺點(diǎn)缺點(diǎn)存取路徑對用戶透明導(dǎo)致查詢效率往往不如非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。關(guān)系數(shù)據(jù)模型。為提高

14、性能，必須對用戶的為提高性能，必須對用戶的查詢請求進(jìn)行優(yōu)化查詢請求進(jìn)行優(yōu)化增加了開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的難度。增加了開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的難度。6. 6. 典型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)典型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)nMicrosoft SQL Server2000/2005nORACLEnSYBASEnINFORMIXnDB/2nCOBASEnPBASEnEasyBasenDM/2nOpenBase第一章第一章 緒論緒論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 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域1.6 小結(jié)1.3 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)1.3.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部的模式結(jié)

15、構(gòu)模式結(jié)構(gòu) (*) 從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)角度看1.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部的體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)從數(shù)據(jù)庫最終用戶數(shù)據(jù)庫最終用戶角度看1.3.1 1.3.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)n數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念n數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)n數(shù)據(jù)庫的二級映象功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性n小結(jié)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n“型” 和“值” 的概念n型（Type）對某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說明n值（Value）是型的一個具體賦值例如：學(xué)生記錄數(shù)據(jù)例如：學(xué)生記錄數(shù)據(jù)記錄型：記錄型： （學(xué)號，姓名，性別，系別，年齡，籍貫）（學(xué)號，姓名，性別，系別，年齡，籍貫）記錄值：記錄值： （90020190

16、0201，李明，男，計算機(jī)，李明，男，計算機(jī)，2222，江蘇），江蘇）n模式模式（Schema）n數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫全局邏輯結(jié)構(gòu)全局邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述和特征的描述n是是型型的描述的描述n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)的結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系（整體結(jié)構(gòu)化整體結(jié)構(gòu)化）n模式是相對模式是相對穩(wěn)定穩(wěn)定的的n模式的一個實例模式的一個實例（Instance）n模式的一個具體值模式的一個具體值n反映數(shù)據(jù)庫某一時刻的狀態(tài)反映數(shù)據(jù)庫某一時刻的狀態(tài)n同一個模式可以有很多實例同一個模式可以有很多實例n實例隨數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的更新而變動實例隨數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的更新而變動1.3.1 1.3.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的

17、模式結(jié)構(gòu)n數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念n數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)n數(shù)據(jù)庫的二級映象功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性n小結(jié)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)的三級模式結(jié)構(gòu)1 1模式（模式（Schema）n模式模式（也稱邏輯模式）n數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述n所有用戶的所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖公共數(shù)據(jù)視圖，綜合綜合了所有用戶的了所有用戶的需求需求n一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式n模式的地位：是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層模式的地位：是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層n與數(shù)據(jù)的物理存儲細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境無關(guān)與數(shù)據(jù)的物理存儲細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境無關(guān)n與具體的應(yīng)用程序、開發(fā)工具及高級

18、程序設(shè)計語言無關(guān)與具體的應(yīng)用程序、開發(fā)工具及高級程序設(shè)計語言無關(guān)n模式的定義模式的定義n數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)項的名字、類型、取值范圍等）數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)項的名字、類型、取值范圍等）n數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系n數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性、完整性要求數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性、完整性要求2. 2. 外模式（外模式（External SchemaExternal Schema）n外模式外模式（也稱子模式或用戶模式）n數(shù)據(jù)庫用戶（包括應(yīng)用程序員和最終用戶）使用的數(shù)據(jù)庫用戶（包括應(yīng)用程序員和最終用戶）使用的局部局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。n數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫用戶用戶的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)視圖視圖，是

19、與，是與某一應(yīng)用有關(guān)某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。的邏輯表示。n外模式的地位外模式的地位：介于模式與應(yīng)用之間介于模式與應(yīng)用之間n模式與外模式的關(guān)系：一對多模式與外模式的關(guān)系：一對多n外模式通常是模式的子集外模式通常是模式的子集n一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外模式。反映了不同的用戶一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外模式。反映了不同的用戶的應(yīng)用需求、看待數(shù)據(jù)的方式、對數(shù)據(jù)保密的要求的應(yīng)用需求、看待數(shù)據(jù)的方式、對數(shù)據(jù)保密的要求n對模式中同一數(shù)據(jù)，在外模式中的結(jié)構(gòu)、類型、長對模式中同一數(shù)據(jù)，在外模式中的結(jié)構(gòu)、類型、長度、保密級別等都可以不同度、保密級別等都可以不同n外模式與應(yīng)用的關(guān)系：一對多外模式與應(yīng)用的關(guān)系：一對

20、多n同一外模式也可以為某一用戶的多個應(yīng)用系統(tǒng)所使同一外模式也可以為某一用戶的多個應(yīng)用系統(tǒng)所使用；用；n但一個應(yīng)用程序只能使用一個外模式但一個應(yīng)用程序只能使用一個外模式。n外模式的用途 保證數(shù)據(jù)庫安全性的一個有力措施，保證數(shù)據(jù)庫安全性的一個有力措施，即每個用即每個用戶只能看見和訪問所對應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)。戶只能看見和訪問所對應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)。3 3內(nèi)模式（內(nèi)模式（Internal SchemaInternal Schema）n內(nèi)模式內(nèi)模式（也稱存儲模式）n是數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)物理結(jié)構(gòu)和和存儲方式存儲方式的描述的描述n是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式n關(guān)系的存儲方式（順序

21、存儲，按照關(guān)系的存儲方式（順序存儲，按照B B樹結(jié)構(gòu)存儲，樹結(jié)構(gòu)存儲，按按hashhash方法存儲）方法存儲）n索引的組織方式索引的組織方式n數(shù)據(jù)是否壓縮存儲數(shù)據(jù)是否壓縮存儲n數(shù)據(jù)是否加密數(shù)據(jù)是否加密n數(shù)據(jù)存儲記錄結(jié)構(gòu)的規(guī)定數(shù)據(jù)存儲記錄結(jié)構(gòu)的規(guī)定n一個數(shù)據(jù)庫只有一個內(nèi)模式一個數(shù)據(jù)庫只有一個內(nèi)模式1.3.1 1.3.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)n數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念n數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)n數(shù)據(jù)庫的二級映象功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性n小結(jié)三級模式與二級映象三級模式與二級映象n三級模式是對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的三個抽象級別n二級映象在DBMS內(nèi)部實現(xiàn)這三個抽象層次的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)

22、構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)1 1外模式模式映象外模式模式映象n定義外模式與模式之間的對應(yīng)關(guān)系定義外模式與模式之間的對應(yīng)關(guān)系n每一個外模式都對應(yīng)一個外模式模式映象每一個外模式都對應(yīng)一個外模式模式映象n映象定義通常包含在各自外模式的描述中映象定義通常包含在各自外模式的描述中外模式模式映象的用途外模式模式映象的用途保證數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性（保證數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性（*）n當(dāng)模式改變時，數(shù)據(jù)庫管理員修改有關(guān)的外當(dāng)模式改變時，數(shù)據(jù)庫管理員修改有關(guān)的外模式模式映象，使外模式保持不變。模式模式映象，使外模式保持不變。n應(yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，從而應(yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，從而應(yīng)用程序不必修改，保證

23、了數(shù)據(jù)與程序的邏應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨(dú)立性，簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性輯獨(dú)立性，簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。2 2模式內(nèi)模式映象模式內(nèi)模式映象n模式內(nèi)模式映象定義了數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與模式內(nèi)模式映象定義了數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。例如，說明邏輯記存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。例如，說明邏輯記錄和字段在內(nèi)部是如何表示的錄和字段在內(nèi)部是如何表示的n數(shù)據(jù)庫中模式內(nèi)模式映象是唯一的數(shù)據(jù)庫中模式內(nèi)模式映象是唯一的n該映象定義通常包含在模式描述中該映象定義通常包含在模式描述中模式內(nèi)模式映象的用途模式內(nèi)模式映象的用途保證數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性（保證數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性（*）n當(dāng)數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)改變了（

24、例如選用了另當(dāng)數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)改變了（例如選用了另一種存儲結(jié)構(gòu)），數(shù)據(jù)庫管理員修改模式一種存儲結(jié)構(gòu)），數(shù)據(jù)庫管理員修改模式內(nèi)模式映象，使模式保持不變。內(nèi)模式映象，使模式保持不變。n應(yīng)用程序不受影響。保證了數(shù)據(jù)與程序的物應(yīng)用程序不受影響。保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨(dú)立性，簡稱數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。理獨(dú)立性，簡稱數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。1.3.1 1.3.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)n數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式的概念n數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)n數(shù)據(jù)庫的二級映象功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性n小結(jié)小結(jié)小結(jié)n模式n是數(shù)據(jù)庫的中心與關(guān)鍵n獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫的其它層次n設(shè)計數(shù)據(jù)庫模式結(jié)構(gòu)時應(yīng)首先確定數(shù)據(jù)庫的邏輯模式n內(nèi)模式n依賴于全局

25、邏輯結(jié)構(gòu)，但獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫的用戶視圖即外模式，也獨(dú)立于具體的存儲設(shè)備。n它將全局邏輯結(jié)構(gòu)中所定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系按照一定的物理存儲策略物理存儲策略進(jìn)行組織，以以達(dá)到較好的時間與空間效率達(dá)到較好的時間與空間效率。n外模式n面向具體的應(yīng)用程序，定義在邏輯模式之上，但獨(dú)立于存儲模式和存儲設(shè)備。n設(shè)計外模式時應(yīng)充分考慮到應(yīng)用的擴(kuò)充性。當(dāng)應(yīng)用需求發(fā)生較大變化，相應(yīng)外模式不能滿足其視圖要求時，該外模式就得做相應(yīng)改動。n應(yīng)用程序n在外模式描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上編制的，它依賴于特定的外模式，與數(shù)據(jù)庫的模式和存儲結(jié)構(gòu)獨(dú)立。n不同的應(yīng)用程序有時可以共用同一個外模式。n二級映象n保證了數(shù)據(jù)庫外模式的穩(wěn)定性，從而從底層保證

26、了應(yīng)用程序的穩(wěn)定性，除非應(yīng)用需求本身發(fā)生變化，否則應(yīng)用程序一般不需要修改。n數(shù)據(jù)與程序之間的獨(dú)立性，使得數(shù)據(jù)的定義和描述可以從應(yīng)用程序中分離出去。1.3 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)n1.3.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部的模式結(jié)構(gòu) n從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)角度看n1.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部的體系結(jié)構(gòu)n從數(shù)據(jù)庫最終用戶角度看1.3.2 1.3.2 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)外部的體系結(jié)構(gòu)n單用戶結(jié)構(gòu)n主從式結(jié)構(gòu)n分布式結(jié)構(gòu)n客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)（C/S）n瀏覽器/應(yīng)用服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器結(jié)構(gòu)（B/S）1. 1. 單用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)單用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)n整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(應(yīng)用程序、DBMS、數(shù)據(jù))裝在一臺計算機(jī)上

27、，為一個用戶獨(dú)占，不同機(jī)器之間不能共享數(shù)據(jù)。n早期的最簡單的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2. 2. 主從式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主從式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)n一個主機(jī)帶多個終端的多用戶結(jié)構(gòu)n數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，包括應(yīng)用程序、DBMS、數(shù)據(jù)，都集中存放在主機(jī)上，所有處理任務(wù)都由 主機(jī)來完成。n各個用戶通過主機(jī)的終端并發(fā)地存取數(shù)據(jù)庫，共享數(shù)據(jù)資源。主從式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主從式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主機(jī)主機(jī)終終端端主從式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主從式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)( (續(xù)）續(xù)）n優(yōu)點(diǎn)n易于管理、控制與維護(hù)。n缺點(diǎn)n當(dāng)終端用戶數(shù)目增加到一定程度后，主機(jī)的任務(wù)會過分繁重，成為瓶頸，從而使系統(tǒng)性能下降。n系統(tǒng)的可靠性依賴主機(jī),當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障時，整個系統(tǒng)都

28、不能使用。3. 3. 分布式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分布式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)n數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)在邏輯上是一個整體，但物理地分布在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同結(jié)點(diǎn)上。n網(wǎng)絡(luò)中的每個結(jié)點(diǎn)都可以獨(dú)立處理本地數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的每個結(jié)點(diǎn)都可以獨(dú)立處理本地數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行局部應(yīng)用庫中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行局部應(yīng)用n同時也可以同時存取和處理多個異地數(shù)據(jù)庫同時也可以同時存取和處理多個異地數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行全局應(yīng)用中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行全局應(yīng)用分布式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（續(xù)）分布式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（續(xù)）n優(yōu)點(diǎn)n適應(yīng)了地理上分散的公司、團(tuán)體和組織對于適應(yīng)了地理上分散的公司、團(tuán)體和組織對于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的需求。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的需求。n缺點(diǎn)n數(shù)據(jù)的分布存放給數(shù)據(jù)的處理、

29、管理與維護(hù)數(shù)據(jù)的分布存放給數(shù)據(jù)的處理、管理與維護(hù)帶來困難。帶來困難。n當(dāng)用戶需要經(jīng)常訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)效率當(dāng)用戶需要經(jīng)常訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)效率會明顯地受到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹萍s。會明顯地受到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹萍s。4 4客戶服務(wù)器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)客戶服務(wù)器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)n把DBMS功能和應(yīng)用分開n網(wǎng)絡(luò)中某個（些）結(jié)點(diǎn)上的計算機(jī)專門用于網(wǎng)絡(luò)中某個（些）結(jié)點(diǎn)上的計算機(jī)專門用于執(zhí)行執(zhí)行DBMSDBMS功能，稱為功能，稱為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，簡稱，簡稱服服務(wù)器務(wù)器。n其他結(jié)點(diǎn)上的計算機(jī)安裝其他結(jié)點(diǎn)上的計算機(jī)安裝DBMSDBMS的外圍應(yīng)用開的外圍應(yīng)用開發(fā)工具，用戶的應(yīng)用系統(tǒng)，稱為客戶機(jī)。發(fā)工具，用戶的應(yīng)用系

30、統(tǒng)，稱為客戶機(jī)?？蛻舴?wù)器數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的種類客戶服務(wù)器數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的種類n集中的服務(wù)器結(jié)構(gòu) 一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，多臺客戶機(jī)一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，多臺客戶機(jī)n分布的服務(wù)器結(jié)構(gòu)n在網(wǎng)絡(luò)中有多臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)中有多臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器n分布的服務(wù)器結(jié)構(gòu)是客戶服務(wù)器與分布的服務(wù)器結(jié)構(gòu)是客戶服務(wù)器與 分布式數(shù)據(jù)庫的結(jié)合分布式數(shù)據(jù)庫的結(jié)合客戶服務(wù)器結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)客戶服務(wù)器結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)n客戶端的用戶請求被傳送到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫客戶端的用戶請求被傳送到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行處理后，只將結(jié)果返回給用戶，從而顯服務(wù)器進(jìn)行處理后，只將結(jié)果返回給用戶，從而顯著減少了數(shù)據(jù)傳輸量。著減少了數(shù)據(jù)傳輸量。n數(shù)據(jù)庫更加開放數(shù)據(jù)庫更加

31、開放n客戶與服務(wù)器一般都能在多種不同的硬件和軟件客戶與服務(wù)器一般都能在多種不同的硬件和軟件平臺上運(yùn)行平臺上運(yùn)行n可以使用不同廠商的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)工具可以使用不同廠商的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)工具客戶服務(wù)器結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)客戶服務(wù)器結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)“胖客戶胖客戶”問題：問題：n系統(tǒng)安裝復(fù)雜，工作量大。系統(tǒng)安裝復(fù)雜，工作量大。n應(yīng)用維護(hù)困難，難于保密，造成安全性差。應(yīng)用維護(hù)困難，難于保密，造成安全性差。n相同的應(yīng)用程序要重復(fù)安裝在每一臺客戶機(jī)上，相同的應(yīng)用程序要重復(fù)安裝在每一臺客戶機(jī)上，從系統(tǒng)總體來看，大大浪費(fèi)了系統(tǒng)資源。從系統(tǒng)總體來看，大大浪費(fèi)了系統(tǒng)資源。 系統(tǒng)規(guī)模達(dá)到數(shù)百數(shù)千臺客戶機(jī)，它們的硬件配置、系統(tǒng)規(guī)模達(dá)到數(shù)

32、百數(shù)千臺客戶機(jī)，它們的硬件配置、操作系統(tǒng)又常常不同，要為每一個客戶機(jī)安裝應(yīng)用程操作系統(tǒng)又常常不同，要為每一個客戶機(jī)安裝應(yīng)用程序和相應(yīng)的工具模塊，其安裝維護(hù)代價便不可接受了序和相應(yīng)的工具模塊，其安裝維護(hù)代價便不可接受了。瀏覽器瀏覽器/ /應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器/ /數(shù)據(jù)庫服務(wù)器結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器結(jié)構(gòu)n客戶端： 瀏覽器軟件、用戶界面瀏覽器軟件、用戶界面 瀏覽器的界面統(tǒng)一，廣大用戶容易掌握瀏覽器的界面統(tǒng)一，廣大用戶容易掌握 大大減少了培訓(xùn)時間與費(fèi)用。大大減少了培訓(xùn)時間與費(fèi)用。n服務(wù)器端分為兩部分：nWebWeb服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器n數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等大大減少了系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)代價

33、大大減少了系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)代價能夠支持?jǐn)?shù)萬甚至更多的用戶能夠支持?jǐn)?shù)萬甚至更多的用戶第一章第一章 緒論緒論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 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域1.6 小結(jié)1.4 1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成n數(shù)據(jù)庫n數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）n應(yīng)用系統(tǒng)n數(shù)據(jù)庫管理員n（用戶）一、硬件平臺及數(shù)據(jù)庫一、硬件平臺及數(shù)據(jù)庫n數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對硬件資源的要求(1) 足夠大的內(nèi)存n操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)nDBMSDBMS的核心模塊的核心模塊n數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)n應(yīng)用程序應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對硬件資源的要求數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對硬件資源的要求 (2) 足夠大的外存n 磁盤n操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)nDBMSDBMSn應(yīng)用程序應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)庫及其備份數(shù)據(jù)庫及其備份n 光盤、磁帶、軟盤n數(shù)據(jù)備份數(shù)據(jù)備份(3) 較高的通道能力，提高數(shù)據(jù)傳送率二、軟件二、軟件nDBMSn操作系統(tǒng)