數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用第二版第2章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1、第2章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1 數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)模型 2.2 概念層數(shù)據(jù)模型 2.3 組織層數(shù)據(jù)模型2.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)12.1 數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)模型 一、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是用物理符號(hào)把信息按一定格式記載下來的有意義符號(hào)組合。 如(張三，9912101，男，1981，計(jì)算機(jī)系， 應(yīng)用軟件)數(shù)據(jù)有一定的格式。數(shù)據(jù)是信息存在的一種形式，只有通過解釋或處理才能成為有用的信息。2數(shù)據(jù)的兩個(gè)特征：數(shù)據(jù)的靜態(tài)特征 包括數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)間的聯(lián)系和對數(shù)據(jù)取值范圍的約束。數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)特征 指對數(shù)據(jù)進(jìn)行的操作及操作規(guī)則，對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的操作主要有查詢數(shù)據(jù)、更改數(shù)據(jù)（插入、刪除、修改數(shù)據(jù)）。3二、 數(shù)據(jù)模型 模型是對事物、對象、過程

2、等客觀系統(tǒng)中感興趣的內(nèi)容的模擬和抽象表達(dá)，是理解系統(tǒng)的思維工具。 數(shù)據(jù)模型(Data Model) 也是一種模型，它是對現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象。數(shù)據(jù)模型一般應(yīng)滿足三個(gè)要求： 第一：要能夠比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界； 第二：要容易被人們理解； 第三：要能夠很方便地在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。 4根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的，可將這些模型分為兩大類，它們分別屬于兩個(gè)不同的層次。第一類是概念層模型 另一類是組織層數(shù)據(jù)模型 5概念層模型從數(shù)據(jù)的應(yīng)用語義視角來抽取模型并按用戶的觀點(diǎn)來對數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行建模。這類模型主要用在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)階段它與具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)無關(guān)。 6組織層數(shù)據(jù)模型從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)對數(shù)據(jù)進(jìn)行建模指用什

3、么樣的結(jié)構(gòu)來組織數(shù)據(jù) 主要用于DBMS的實(shí)現(xiàn)主要包括：層次模型（用樹型結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)）網(wǎng)狀模型（用圖型結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)）關(guān)系模型（用簡單二維表結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)）對象關(guān)系模型（用復(fù)雜表格及其他結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)） 7 為了把現(xiàn)實(shí)世界中的具體事物抽象、組織為某一具體DBMS支持的數(shù)據(jù)模型，通常首先將現(xiàn)實(shí)世界抽象為信息世界，然后再將信息世界轉(zhuǎn)換為機(jī)器世界。即：首先把現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對象抽象為某一種信息結(jié)構(gòu)，然后再把概念級(jí)模型轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)上的DBMS支持的數(shù)據(jù)模型，也就是組織層數(shù)據(jù)模型?，F(xiàn)實(shí)世界人的認(rèn)識(shí)抽象信息世界：概念模型機(jī)器世界：具體的DBMS支持的組織模型82.2 概念層數(shù)據(jù)模型一、基本概念實(shí)際上是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)

4、器世界的一個(gè)中間層次。概念層模型：是指抽象現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中有應(yīng)用價(jià)值的元素及其關(guān)聯(lián)關(guān)系，反映現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中有應(yīng)用價(jià)值的信息結(jié)構(gòu)，并且不依賴于數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)。 概念數(shù)據(jù)模型是面向用戶、面向現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)模型，它與具體的DBMS無關(guān)。 常用的概念模型有實(shí)體-聯(lián)系（Entity-Relationship，簡稱E-R）模型、語義對象模型。9二、實(shí)體-聯(lián)系模型 1、實(shí)體實(shí)體是具有公共性質(zhì)的可相互區(qū)別的現(xiàn)實(shí)世界對象的集合。實(shí)體可以是具體的，也可以是抽象的概念或聯(lián)系。如學(xué)生、課程，學(xué)生的選課、訂貨等。在E-R圖中用矩形框表示具體的實(shí)體，把實(shí)體名寫在框內(nèi)。實(shí)體中的每個(gè)具體的記錄值（一行數(shù)據(jù)），稱之為實(shí)體的一個(gè)實(shí)例。比如

5、學(xué)生實(shí)體中的每個(gè)具體的學(xué)生。102、屬性屬性就是描述實(shí)體或者聯(lián)系的性質(zhì)或特征的數(shù)據(jù)項(xiàng)。屬于一個(gè)實(shí)體的所有實(shí)體實(shí)例都具有共同的性質(zhì)，在E-R模型中，這些性質(zhì)或特征就是屬性。屬性在E-R圖中用圓角矩形表示，在矩形框內(nèi)寫上屬性的名字，并用連線將屬性矩形框與它所描述的實(shí)體聯(lián)系起來。113、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)體之間的聯(lián)系。聯(lián)系是數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)集合，是客觀存在的應(yīng)用語義鏈。聯(lián)系用菱形框表示，框內(nèi)寫上聯(lián)系名，并用連線將聯(lián)系框與它所關(guān)聯(lián)的實(shí)體連接起來。12實(shí)體型之間的聯(lián)系分為三類： 一對一聯(lián)系：如果實(shí)體A中的每個(gè)實(shí)例在實(shí)體B中至多有一個(gè)（也可以沒

6、有）實(shí)例與之關(guān)聯(lián)，反之亦然，則稱實(shí)體A與實(shí)體B具有一對一聯(lián)系，記作：1 : 1。例如，部門和經(jīng)理（假設(shè)一個(gè)部門只有一個(gè)經(jīng)理）、系和正系主任（假設(shè)一個(gè)系只有一個(gè)正主任）都是一對一聯(lián)系。如圖（a）所示。經(jīng)理部門管理11(a)13一對多聯(lián)系：如果實(shí)體A中的每個(gè)實(shí)例在實(shí)體B中有n個(gè)實(shí)例（n0）與之聯(lián)系，而實(shí)體B中每個(gè)實(shí)例在實(shí)體A中只有一個(gè)實(shí)例與之聯(lián)系，則稱實(shí)體A與實(shí)體B是一對多聯(lián)系，記作：1 : n。例，假設(shè)一個(gè)部門有若干職工，而一個(gè)職工只在一個(gè)部門工作，則部門和職工之間就是一對多聯(lián)系。如圖（b）所示。職工部門工作n1(b)14多對多聯(lián)系：如果對于實(shí)體A中的每個(gè)實(shí)例，實(shí)體B中有n個(gè)實(shí)例（n0）與之聯(lián)系

7、，而實(shí)體B中的每個(gè)實(shí)例，在實(shí)體A中也有m個(gè)實(shí)例（m0）與之聯(lián)系，則稱實(shí)體A與實(shí)體B的聯(lián)系是多對多的，記為m : n 。例如學(xué)生和課程，一個(gè)學(xué)生可以選修多門課程，一門課程也可以被多個(gè)學(xué)生選修，因此學(xué)生和課程之間是多對多的聯(lián)系。如圖（c）所示。n15學(xué)生選課m學(xué)號(hào)姓名性別成績課程課程號(hào)課程名學(xué)分n(c)16E-R圖不僅能描述兩個(gè)實(shí)體之間的聯(lián)系，而且還能描述兩個(gè)以上實(shí)體之間的聯(lián)系。比如有顧客、商品、售貨員三個(gè)實(shí)體，并且有語義：每個(gè)顧客可以從多個(gè)售貨員那里購買商品，并且可以購買多種商品；每個(gè)售貨員可以向多名顧客銷售商品，并且可以銷售多種商品；每種商品可由多個(gè)售貨員銷售，并且可以銷售給多名顧客。描述三者

8、之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的E-R圖如下圖所示，這里聯(lián)系被命名為“銷售”。售貨員顧客商品銷售mnp172.3 組織層數(shù)據(jù)模型 組織層數(shù)據(jù)模型是從數(shù)據(jù)的組織方式的角度來描述信息。目前，在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中最常用的組織層數(shù)據(jù)模型有四種，它們是：層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型和面向?qū)ο竽Ｐ汀?組織層數(shù)據(jù)模型是按存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)來命名的。18層次模型 層次模型用樹形結(jié)構(gòu)來表示實(shí)體及其之間的聯(lián)系，如行政機(jī)構(gòu)、家族關(guān)系等。特點(diǎn)： 1）有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒有父親結(jié)點(diǎn)，稱為根結(jié)點(diǎn)。 2）其它結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)父親結(jié)點(diǎn)。 每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型，記錄類型之間的聯(lián)系用結(jié)點(diǎn)間的連線(有向邊)表示，這種實(shí)體之間的聯(lián)系是1:M聯(lián)系（包括1:1聯(lián)

9、系）。 19系編號(hào)系名辦公地點(diǎn)學(xué)號(hào)姓名成績教研室編號(hào)教研室職工號(hào)姓名研究方向教員-學(xué)生數(shù)據(jù)庫模型系教研室學(xué)生教員20教員學(xué)生層次數(shù)據(jù)庫的一個(gè)值 21 層次模型存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 鄰接法、鏈接法 層次模型優(yōu)點(diǎn)： 層次清晰、構(gòu)造簡單、易于實(shí)現(xiàn)1:1和1:N 的實(shí)體聯(lián)系。 層次模型有兩個(gè)缺點(diǎn)：只能表示1:N聯(lián)系，雖然系統(tǒng)有多種輔助手段實(shí)現(xiàn)M:N聯(lián)系但較復(fù)雜，用戶不易掌握由于層次順序的嚴(yán)格和復(fù)雜，引起數(shù)據(jù)的查詢和更新操作很復(fù)雜，因此應(yīng)用程序的編寫也比較復(fù)雜。22網(wǎng)狀模型 是用以實(shí)體型為結(jié)點(diǎn)的有向圖來表示各實(shí)體及其之間的聯(lián)系。特點(diǎn)： 1） 可以有一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無父親。 2） 至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)的父親。能表示

10、 M:N 聯(lián)系。 缺點(diǎn)：編寫應(yīng)用程序復(fù)雜，模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜。23CDBEA24學(xué)生/選課/課程的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型 25一、關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 關(guān)系數(shù)據(jù)模型源于數(shù)學(xué)，它用二維表來組織數(shù)據(jù)，而這個(gè)二維表在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中就稱為關(guān)系。關(guān)系數(shù)據(jù)庫就是表或者說是關(guān)系的集合。關(guān)系系統(tǒng)要求只讓用戶所感覺的數(shù)據(jù)庫就是一張張表。在關(guān)系系統(tǒng)中，表是邏輯結(jié)構(gòu)而不是物理結(jié)構(gòu)。 261、關(guān)系關(guān)系就是二維表，它滿足如下兩個(gè)條件：關(guān)系表中的每一列都是不可再分的基本屬性。表中各屬性不能重名。 表中的行、列次序并不重要。2、元組 表中的每一行數(shù)據(jù)稱作是一個(gè)元組3、屬性 表中的每一列是一個(gè)屬性值集，列可以命名，稱為屬性名4、主碼（主鍵或主關(guān)

11、鍵字） 是表中的屬性或?qū)傩越M，用于惟一地確定一個(gè)元組5、域 屬性的取值范圍就稱為域27二、 關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作 關(guān)系模型的操作對象是集合，而不是行。也就是操作的數(shù)據(jù)以及操作的結(jié)果都是完整的表（是包含行集的表，而不只是單行）。因此，集合處理能力是關(guān)系系統(tǒng)區(qū)別于其他系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。 關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操作主要包括四種：查詢、插入、刪除和修改數(shù)據(jù)。28關(guān)系代數(shù) 關(guān)系代數(shù)的運(yùn)算按運(yùn)算符的不同主要分為兩類：傳統(tǒng)的集合運(yùn)算：運(yùn)算是從關(guān)系行的角度進(jìn)行的。包括并、差、交和乘積(笛卡爾積)等運(yùn)算。專門的關(guān)系運(yùn)算：不僅涉及行運(yùn)算，也涉及列運(yùn)算，這種運(yùn)算是為數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用而引進(jìn)的特殊運(yùn)算。包括選取、投影、連接和求

12、商等運(yùn)算。29（1）合并(Union)運(yùn)算 運(yùn)算符： 運(yùn)算表達(dá)式： R1R2將關(guān)系R2中與關(guān)系R1中不相同的元組插入到關(guān)系R1中（2）求差(Difference)運(yùn)算 運(yùn)算符： 運(yùn)算表達(dá)式： R1R2將關(guān)系R1中與關(guān)系R2中相同的元組刪除關(guān)系R1和R2具有相同的n個(gè)屬性，相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域30ABCa1b1c1a1b1c2a2b2c1ABCa1b1c1a2b2c1a2b3c2ABCa1b1c1a1b1c2a2b2c1a2b3c2 R S R S R-SABCa1b1c231（3）乘積（Cartesian Product）運(yùn)算 嚴(yán)格地講應(yīng)該是廣義的笛卡爾積R: n目關(guān)系，k1個(gè)元組S: m目

13、關(guān)系，k2個(gè)元組RS 列：（n+m）列元組的集合 元組的前n列是關(guān)系R的一個(gè)元組 后m列是關(guān)系S的一個(gè)元組行：k1k2個(gè)元組RS = tr ts |tr R tsS 32ABCABCa1b1c1a1b1c1a1b1c1a2b2c1a1b1c1a2b3c2a1b1c2a1b1c1a1b1c2a2b2c1a1b1c2a2b3c2a2b2c1a1b1c1a2b2c1a2b2c1a2b2c1a2b3c2RS33（4）選擇(Selection)運(yùn)算 運(yùn)算符： 運(yùn)算表達(dá)式： F(R)從關(guān)系R中選出滿足條件表達(dá)式F的那些元組構(gòu)成的關(guān)系A(chǔ)BCa1b1c1a1b1c2a2b2c1ABCa1b1c1a1b1c2R

14、 B=b1(R) 34（5）投影（Projection）運(yùn)算 運(yùn)算符： 運(yùn)算表達(dá)式：A1 , A2 , , An(R)從R中選擇出若干屬性列(A1 , A2 , , An)組成新的關(guān)系A(chǔ)BCa1b1c1a1b1c2a2b2c1ACa1c1a1c2a2c1R A,C(R) 35（6）連接從兩個(gè)關(guān)系的笛卡爾積中選取屬性間滿足一定 條件的元組記作： R SA和B：分別為R和S上度數(shù)相等且可比的屬性組：比較運(yùn)算符連接運(yùn)算從R和S的廣義笛卡爾積RS中選取 （R關(guān)系）在A屬性組上的值與（S關(guān)系）在B 屬性組上值滿足比較關(guān)系的元組 AB36兩個(gè)重要的連接： 等值連接 為“=”，是從關(guān)系R和S的廣義笛卡爾積中

15、選取A，B屬性值相等的那些元祖。 自然連接 是一種特殊的等值連接，它要求兩個(gè)關(guān)系中進(jìn)行比較的分量必須是相同的屬性組，并且在結(jié)果中把重復(fù)的屬性列去掉。37ABCa1b12a1b24a2b36a2b48BCb15b26b37b38AR.BCS.BDa1b12b15a1b24b26a2b36b37a2b36b38 R S等值連接(R.B=S.B) 自然連接ABCDa1b125a1b246a2b367a2b36838等值連接與自然連接的區(qū)別：等值連接中不要求相等屬性值的屬性名相同，而自然連接要求相等屬性值的屬性名必須相同，即兩關(guān)系只有在同名屬性才能進(jìn)行自然連接。等值連接不將重復(fù)屬性去掉，而自然連接去掉

16、重復(fù)屬性，也可以說，自然連接是去掉重復(fù)列的等值連接。39（7）商操作 運(yùn)算符： 運(yùn)算表達(dá)式：RS R和S是兩個(gè)關(guān)系，Z是R的屬性集合，X是S的屬性集合，X是Z的子集，Y=Z-X。R除以S的商為： RS=Y(R)-Y(Y(R) S)-R)40ABCDabcdabefbcefedcdedefabdeCDcdefABabed關(guān)系R關(guān)系SRS41 關(guān)系演算的表達(dá)能力與關(guān)系代數(shù)等價(jià)，它是以數(shù)理邏輯中的謂詞演算為基礎(chǔ)的。 根據(jù)關(guān)系演算中變量的不同，可將關(guān)系演算分為: 基于元組變量的關(guān)系演算 （簡稱元組關(guān)系演算） 基于域變量的關(guān)系演算 （簡稱域關(guān)系演算）關(guān)系演算42三、關(guān)系模型的數(shù)據(jù)完整性約束 數(shù)據(jù)完整性是

17、指數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是有意義的或正確的。數(shù)據(jù)完整性約束主要包括三大類：實(shí)體完整性參照完整性用戶定義的完整性431、實(shí)體完整性指關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的所有表都必須有主碼，而且表中不允許存在如下的記錄： 無主碼值的記錄 主碼值相同的記錄關(guān)系模型中使用主碼作為記錄的惟一標(biāo)識(shí)，主碼所包含的屬性稱為關(guān)系的主屬性，其他的非主碼屬性稱為非主屬性。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中主屬性不能取空值。關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的空值是特殊的標(biāo)量常數(shù)，它代表未定義的（不適用的）或者有意義但目前還處于未知狀態(tài)的值。 44 2、參照完整性參照完整性有時(shí)也稱為引用完整性。 參照完整性是描述實(shí)體之間的聯(lián)系的。參照完整性一般是指多個(gè)實(shí)體或表之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。限制一個(gè)

18、表中某列的取值受另一個(gè)表的某列的取值范圍約束的特點(diǎn)就稱為參照完整性。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中用外碼（Foreign key，有時(shí)也稱為外部關(guān)鍵字或外鍵）來實(shí)現(xiàn)參照完整性。 外碼一般在聯(lián)系實(shí)體中，用于表示兩個(gè)或多個(gè)實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。45例1：學(xué)生實(shí)體和專業(yè)實(shí)體可以用下面的關(guān)系表示。學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，專業(yè)號(hào)，出生日期）專業(yè)（專業(yè)號(hào)，專業(yè)名）例2：學(xué)生、課程以及學(xué)生與課程之間的選課關(guān)系可以用如下三個(gè)關(guān)系表示：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，專業(yè)號(hào)，出生日期）課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)分）選課（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績） 463、用戶定義的完整性 用戶定義的完整性也稱為域完整性或語義完整性。用戶定義的完整性就是針對某一

19、具體應(yīng)用領(lǐng)域定義的數(shù)據(jù)庫約束條件。 用戶定義的完整性實(shí)際上就是指明關(guān)系中屬性的取值范圍，也就是屬性的域，即限制關(guān)系中的屬性的取值類型及取值范圍，防止屬性的值與應(yīng)用語義矛盾。例如，學(xué)生的考試成績的取值范圍為0100，或取優(yōu)、良、中、及格、不及格。 472.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一、三級(jí)模式結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)模型（組織模型）是描述數(shù)據(jù)的一種形式，模式是用給定的數(shù)據(jù)模型對具體數(shù)據(jù)的描述。模式是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，它僅僅涉及到型的描述，不涉及到具體的值。關(guān)系模式是關(guān)系的“型”或元組的結(jié)構(gòu)共性的描述。關(guān)系模式實(shí)際上對應(yīng)的是關(guān)系表的表頭，如圖2-5所示。 48屬性1屬性2屬性n 表頭(關(guān)系模式)

20、元組圖2-5 關(guān)系模式關(guān)系模式一般表示為： 關(guān)系名（屬性1，屬性2，屬性n）49 模式的一個(gè)具體值稱為模式的一個(gè)實(shí)例，一個(gè)模式可以有多個(gè)實(shí)例。模式是相對穩(wěn)定的（結(jié)構(gòu)不會(huì)經(jīng)常變動(dòng)），而實(shí)例是相對變動(dòng)的（具體的數(shù)據(jù)值可以經(jīng)常變化）。數(shù)據(jù)模式描述一類事物的結(jié)構(gòu)、屬性、類型和約束，實(shí)質(zhì)上是用數(shù)據(jù)模型對一類事物進(jìn)行模擬，而實(shí)例是反映某類事物在某一時(shí)刻的當(dāng)前狀態(tài)。 ANSISPARC體系結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)庫劃分為三層結(jié)構(gòu)：即內(nèi)模式、概念模式和外模式。 50外模式1外模式2外模式n概念模式內(nèi)模式(單個(gè)用戶視圖)(公共用戶視圖)(存儲(chǔ)視圖)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)（2-6）51廣義地講： 內(nèi)模式：是最接近物理存儲(chǔ)的，

21、也就是數(shù)據(jù)的物理存方式，只有一個(gè)。 外模式：是最接近用戶的，也就是用戶所看到的數(shù)據(jù)視圖，可有多個(gè)。 概念模式：是介于內(nèi)模式和外模式間的中接層次，只有一個(gè)。 521、外模式也稱為用戶模式或子模式，它是對現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中用戶感興趣的整體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的局部描述，用于滿足不同數(shù)據(jù)庫用戶需求的數(shù)據(jù)視圖，是數(shù)據(jù)庫用戶能夠看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是對數(shù)據(jù)庫整體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的子集或局部重構(gòu)。 外模式通常是模式的子集。一個(gè)數(shù)據(jù)庫可以有多個(gè)外模式。外模式是保證數(shù)據(jù)庫安全的一個(gè)措施。532、概念模式 也稱為邏輯模式或模式，是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的

22、中間層，既不涉及數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境，也與具體的應(yīng)用程序、與所使用的應(yīng)用開發(fā)工具和環(huán)境無關(guān)。 概念模式實(shí)際上是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)在邏輯級(jí)上的視圖。一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一種模式。定義數(shù)據(jù)庫模式時(shí)不僅要定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，比如，數(shù)據(jù)記錄由哪些數(shù)據(jù)項(xiàng)組成，數(shù)據(jù)庫項(xiàng)的名字、類型、取值范圍等，而且還要定義數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，定義與數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性、完整性要求。543、內(nèi)模式 內(nèi)模式也稱為存儲(chǔ)模式。內(nèi)模式是對整個(gè)數(shù)據(jù)庫的底層表示，它描述了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，比如數(shù)據(jù)的組織與存儲(chǔ)。注意內(nèi)模式與物理層是不一樣的，內(nèi)模式不涉及物理記錄的形式（即物理塊或頁，輸出輸出單位），也不考慮具體設(shè)備的柱面或磁道大小。 內(nèi)模式用另一種數(shù)據(jù)

23、定義語言內(nèi)部數(shù)據(jù)定義語言來描述。 55二、 二級(jí)映象功能 除了三級(jí)模式結(jié)構(gòu)之外，在數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)中還有一定的映象關(guān)系，即概念模式和內(nèi)模式間的映象以及外模式和概念模式間的映象。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級(jí)模式是對數(shù)據(jù)的三個(gè)抽象級(jí)別，它把數(shù)據(jù)的具體組織留給DBMS管理，使用戶能邏輯地、抽象地處理數(shù)據(jù)，而不必關(guān)心數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的具體表示方式與存儲(chǔ)方式。 561、概念模式內(nèi)模式映象 概念模式內(nèi)模式映象定義了概念視圖和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫的對應(yīng)關(guān)系，它說明了概念層的記錄和字段在內(nèi)部層次怎樣表示。如果數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變了，也就是，如果改變了存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的定義，那么概念模式內(nèi)模式的映象必須進(jìn)行相應(yīng)的改變，以使概念模式能夠保持不

24、變。換句話說，概念模式內(nèi)模式映象保證了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性，由內(nèi)模式變化帶來的影響必須與概念模式隔離開來。 572、外模式概念模式映象 外模式概念模式映象定義了特定的外部視圖和概念視圖之間的對應(yīng)關(guān)系。一般地說，這兩層之間的差異情況與概念視圖與存儲(chǔ)模式之間的差異情況是類似的。例如，概念模式的結(jié)構(gòu)可以改變，但概念結(jié)構(gòu)的這些改變可以不影響外模式。 很明顯，外模式概念模式的映象是數(shù)據(jù)邏輯獨(dú)立性的關(guān)鍵。58三、 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）是處理數(shù)據(jù)庫訪問的系統(tǒng)軟件。從概念上講，它包括以下處理過程：用戶使用數(shù)據(jù)庫語言（比如SQL）發(fā)出一個(gè) 訪問請求 DBMS接受請求并分析 然后DBMS檢查用戶外模式、相應(yīng)的外模式 概念模式間的映象、概念模式、概念模式 內(nèi)模式間的映象和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)定義59源模式和映象計(jì)劃的DML請求非計(jì)劃的DML請求DDL處理器DML處理器查詢語言處理器編譯器優(yōu)化處理器運(yùn)行管理器源模式目標(biāo)模式和映象源數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)字典增強(qiáng)安全性與完整性約束60DBMS支持的功能 1、數(shù)據(jù)定義 DBMS必須能夠接受數(shù)據(jù)庫定義的源形式，并把它們轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的目標(biāo)形式。 2、數(shù)據(jù)操縱 DBMS必須能夠檢索、更新或刪除數(shù)據(jù)庫中已有的數(shù)據(jù)，或向數(shù)據(jù)庫中插入