數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論：第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)緒論3

1、1模型：是現(xiàn)實世界事物特征的模擬與抽象。數(shù)據(jù)模型：用來抽象、表示和處理現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)和信息，是現(xiàn)實世界的模擬。用來描述數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)進行的操作。1.數(shù)據(jù)的三個世界數(shù)據(jù)模型現(xiàn)實世界人的認識抽象信息世界：概念模型機器世界：具體DBMS支持的數(shù)據(jù)模型轉換轉換（專業(yè)人員）概念世界機器世界22.兩類數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型要求：a.能比較真實地模擬現(xiàn)實世界b.容易為人們所理解c.便于在計算機上實現(xiàn)第一類：概念模型，也稱信息模型，是按照用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模。第二類：邏輯模型和物理模型層次模型(Hierarchical Mode) 網(wǎng)狀模型(Network Model) 關系模型(Relational Mo

2、del)33. 數(shù)據(jù)模型的組成要素 數(shù)據(jù)模型可以嚴格定義成一組概念的集合。這些概念精確地描述了系統(tǒng)的靜態(tài)特性、動態(tài)特性和完整性約束條件。因此，數(shù)據(jù)模型通常有三部分組成。 數(shù)據(jù)結構 數(shù)據(jù)操作 數(shù)據(jù)的完整性約束4數(shù)據(jù)模型2.常用的數(shù)據(jù)模型 層次模型(Hierarchical Mode) 網(wǎng)狀模型(Network Model) 關系模型(Relational Model) 面向對象模型(Object Oriented Model) 其中關系模型是目前最重要的一種數(shù)據(jù)模型 非關系模型5層次模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中出現(xiàn)最早的數(shù)據(jù)模型，層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用樹型結構表達實體以及實體之間的關系。層次模型的數(shù)據(jù)結構上層

3、結點和下層結點之間只能是1：n的關系。查詢路徑比較唯一，但是由于上層結點與下層結點間只以是1：n的關系，所以對于m：n的關系很難表示。層次模型R1R2R4R3R5根結點葉結點葉結點葉結點兄弟結點兄弟結點圖：層次模型的示例R表示一條記錄6在現(xiàn)實世界中事物之間更多的是非層次的關系，網(wǎng)狀模型是用有向圖結構來表示實體以及實體間的聯(lián)系。網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結構有向邊兩端的結點只能是1：n的聯(lián)系，所以m：n的關系可以看成是兩個1：n關系的組合。由于查詢路徑不唯一，所以設計人員需要考慮最短路徑問題。網(wǎng)狀模型圖：層次模型的示例R表示一條記錄、L表示聯(lián)系名R1R2R3L1L2R1R2L1L2R1R2R3R5R4L1L

4、2L3L4L57關系模型是目前最重要的一種數(shù)據(jù)模型。關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用二維表格來表示實體以及實體之間的聯(lián)系。1. 關系模型的數(shù)據(jù)結構：一張二維表，有行和列組成。關系模型學號姓名性別年齡系別入學時間20090001張三女19計算機系2009-920090002李四男20計算機系2009-920100003王五男18管理系2010-9圖：關系模型的示例82. 關系模型的基本術語關系：一個關系對應一張表，如學生表。 關系名：表名。關系模式：對關系的描述，一般表示為： 關系名（屬性1，屬性2，屬性n）元組：表中的一行即為一個元組。分量：元組中的一個屬性值。屬性：表中的一列即為一個屬性。9域（Domai

5、n）：屬性的取值范圍，如大學生年齡屬性的域是（1438），性別的域是（男，女），院系的域是一個學校所有院系的集合。10例： 學生(學號、姓名、年齡、性別、系別名稱） 課程（課程號、課程名、學分） 學生選課（學號、課程號、成績）主碼（Key）：表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個元組，在屬性組合中去掉一個屬性就不能唯一表示一個元組。學生表中的學號，可以唯一確定一個學生，也就成為本關系的主碼（或主鍵）。 外碼：當關系中的某個屬性或屬性組合雖然不是該關系的關鍵字或只是關鍵字的一部分,但卻是另一個關系的關鍵字,稱該屬性或屬性組合為這個關系的外碼（或外鍵）。113. 關系模型的優(yōu)缺點關系模型是建立在嚴格

6、的數(shù)學概念基礎上。關系模型的概念單一，無論實體還是實體之間的聯(lián)系都用關系表示，對數(shù)據(jù)的檢索結果也是關系。關系模型的存取路徑對用戶透明。 關系模型查詢效率不高。12面向對象數(shù)據(jù)庫支持面向對象數(shù)據(jù)模型（簡稱OO模型）面向對象(object-oriented)=對象(objects)+類(class)面向對象模型對象：是現(xiàn)實世界中的實體模型化，與記錄的概念相仿。對象把狀態(tài)和行為（方法）封裝在一起。類：將屬性集和方法集相同的所有對象組合在一起，就構成一個類13第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)緒論1.1 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理1.2 數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1.3 數(shù)據(jù)模型1.4 數(shù)據(jù)庫的體系結構14在數(shù)據(jù)模型中有“型”和“值”的

7、概念。型是指對某一數(shù)據(jù)的結構和屬性的說明，值是型的一個具體值。例如，學生（學號，姓名，性別，年齡，系別）這是型，而（009871212，李明，男，20，計算機系）這是值。15數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結構16（1）模式：也稱邏輯模式，是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的全局邏輯結構和特征的描述，也是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。模式是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)在邏輯上的視圖。一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式，它既不涉及存儲細節(jié)，也不涉及應用程序及程序設計語言。例如：數(shù)據(jù)記錄由哪些數(shù)據(jù)項組成，數(shù)據(jù)項的名字、類型、取值范圍等，而且要定義數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，定義與數(shù)據(jù)有關的安全性、完整性要求。17（2）外模式：外模式又稱子模式或用戶模式，是模式的子集，是數(shù)

8、據(jù)的局部邏輯結構，也是數(shù)據(jù)庫用戶看到的數(shù)據(jù)視圖。一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外模式，每一個外模式都是為不同的用戶建立的數(shù)據(jù)視圖。外模式是保證數(shù)據(jù)庫安全的一個有力措施，每個用戶只能看到和訪問所對應的外模式中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫中的其余數(shù)據(jù)是不可見的。18（3）內模式： 內模式也稱存儲模式，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的內部表示，即數(shù)據(jù)物理結構和存儲方式描述。一個數(shù)據(jù)庫只有一個內模式。例如：記錄的存儲方式是升序還是降序存儲；數(shù)據(jù)是否壓縮是否加密；是按定長還是可變長度存儲。19數(shù)據(jù)庫的二級映像（1）外模式/模式映象 所謂外模式/模式映象，就是存在外模式與模式之間的某種對應關系，這些映象定義通常包含在外模式的描述中。外模式/模

9、式映象保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。（2）模式/內模式映象 所謂模式/內模式映象，就是數(shù)據(jù)庫全局邏輯結構與存儲結構之間的對應關系。模式/內模式映象保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的物理獨立性。 2021二級數(shù)據(jù)獨立性 (1)保證數(shù)據(jù)的邏輯獨立性當模式改變時，數(shù)據(jù)庫管理員修改有關的外模式模式映象，使外模式保持不變應用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，從而應用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。 22二級數(shù)據(jù)獨立性 (2)保證數(shù)據(jù)的物理獨立性當數(shù)據(jù)庫的存儲結構改變了（例如選用了另一種存儲結構），數(shù)據(jù)庫管理員修改模式內模式映象，使模式保持不變應用

10、程序不受影響。保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的物理獨立性。23小結了解：數(shù)據(jù)管理的產(chǎn)生和發(fā)展的歷史過程。掌握：概念模型的基本概念和主要建模方法 E-R方法、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式和兩層 映像的體系結構。舉一反三： E-R方法描述現(xiàn)實世界的概念模型。難點：需要掌握數(shù)據(jù)庫領域的大量基本概念，此 外，數(shù)據(jù)模型以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結構 也是本章的難點。24課堂練習1在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結構中，用來描述數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的全局邏輯結構和特性的是（ ）。 A外模式 B內模式 C存儲模式 D模式2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結構為三級模式兩級映象， 其中三級模式由內到外分別是_、 _和_。253數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供了兩層映像保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的獨立性。_是通過外模式/模式映像來實現(xiàn)的。物理獨立性是通過_來實現(xiàn)的。4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獨立性體現(xiàn)在（ ）。 A不會因為數(shù)據(jù)的變化而影響到應用程序。 B不會因為數(shù)據(jù)存儲結構與數(shù)據(jù)邏輯結構的變化而影響應用程序。 C不會因為存儲策略的變化而影響存儲結構。 D不會因為某些存儲結構的變化而影響其他的存儲結構。26一個科室有多個病房、多個醫(yī)生，一個病房只能屬于一個科室，一個醫(yī)生只屬于一個科室，但一個醫(yī)生可負責多個病人的診治，一個病人的醫(yī)生只有一