數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用：第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述

1、數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用12第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述41.1 信息、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理1.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu)1.5 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的外部體系結(jié)構(gòu)1.6 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）1.7 數(shù)據(jù)模型1.8 四種數(shù)據(jù)模型1.9 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展1.10 數(shù)據(jù)庫技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)的結(jié)合56通訊錄：圖書館：數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的倉庫，即數(shù)據(jù)存放的地方 小數(shù)據(jù)庫可用手工管理大型數(shù)據(jù)庫必須由計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理計(jì)算機(jī)三大主要應(yīng)用領(lǐng)域？科學(xué)計(jì)算過程控制數(shù)據(jù)處理70%7信息的特征1.1 信息、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理 1.1.1 數(shù)據(jù)與信息 信息能源材料客觀世界的三大要素 采

2、集并加工、傳遞 消息情報(bào)指令數(shù)據(jù) 信號 學(xué)號：S1姓名：趙亦性別：女年齡：17歲所在系別：計(jì)算機(jī) 源于物質(zhì)和能量 可以感知 可存儲、加工、傳遞和再生 8數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)是信息的具體表現(xiàn)形式數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式數(shù)據(jù)與信息的聯(lián)系數(shù)據(jù)是信息的符號表示或載體 信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是對數(shù)據(jù)的語義解釋 e.g. 0.52，9.36，52，191，350S1趙亦女17歲計(jì)算機(jī) 數(shù)字文字圖形圖象聲音等91.1.2 數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理 信息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息包括數(shù)據(jù)的收集、管理、加工利用乃至信息輸出 數(shù)據(jù)的收集、 整理、組織、 編碼、存儲、 維護(hù)、檢索、傳輸?shù)炔僮?數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)管理 產(chǎn)出輸出結(jié)果 原料輸入“數(shù)據(jù)處

3、理”的真正含義應(yīng)該是為了產(chǎn)生信息而處理數(shù)據(jù) 因業(yè)務(wù)不同而不同需要通用、高效、方便的管理軟件數(shù)據(jù)庫技術(shù)101.2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展 人工管理階段 文件系統(tǒng)階段 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段 數(shù)據(jù)不保存，不共享，無獨(dú)立性，無專用軟件管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)以文件形式長期保存，由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù) ，程序與數(shù)據(jù)間有一定獨(dú)立性 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化 ，共享性高、冗余度低 ，獨(dú)立性高 ，有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能 DBMS 數(shù)據(jù)的安全性控制 數(shù)據(jù)的完整性控制 并發(fā)控制 數(shù)據(jù)恢復(fù)19501960數(shù)據(jù)管理的發(fā)展經(jīng)歷如下階段：11人工管理階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)集 1數(shù)據(jù)集 2數(shù)據(jù)集 n12文件系統(tǒng)階段應(yīng)

4、用程序與數(shù)據(jù)間的對應(yīng)關(guān)系文件系統(tǒng)文件1文件2文件3應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n13數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)間的對應(yīng)關(guān)系應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) DBMS141.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS） 數(shù)據(jù)庫 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫用戶 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 圖1-6 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用戶1用戶2用戶n用戶應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具DBMS操作系統(tǒng)OS數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理員軟件系統(tǒng)15數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫（DB）是存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合 用戶 集成性 ，共享性 終端用戶 應(yīng)用程序員 數(shù)據(jù)庫管理員 對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲、維護(hù)和檢索 非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員使用數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和編制應(yīng)用

5、程序負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、建立、管理和維護(hù)數(shù)據(jù)庫以及協(xié)調(diào)用戶對數(shù)據(jù)庫要求的個(gè)人或工作團(tuán)隊(duì) 。(DBA)16軟件（Software）系統(tǒng) 硬件（Hardware）系統(tǒng) 硬件系統(tǒng)指存儲和運(yùn)行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的硬件設(shè)備。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位如圖所示DBMS OS 應(yīng)用系統(tǒng) 軟件系統(tǒng)：核心編譯系統(tǒng)OS硬件應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具DBMS DBMS在操作系統(tǒng)支持下工作，應(yīng)用程序在DBMS支持下才能使用數(shù)據(jù)庫。171.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結(jié)構(gòu) 1.4.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu) (從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的角度)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部的體系結(jié)構(gòu)從邏輯上分為三級 學(xué)號 姓名 性別年齡系別 001101 張立 男 20計(jì)算機(jī)型(t

6、ype)值(value)模式(schema)實(shí)例(instance)外模式 模式內(nèi)模式 18 圖1-8 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)應(yīng)用1應(yīng)用2應(yīng)用n外模式1外模式m外模式/模式映象模式模式/內(nèi)模式映象內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫用戶級概念級物理級(子模式或用戶模式)(邏輯模式或概念模式)(存儲模式)19內(nèi)模式是整個(gè)數(shù)據(jù)庫實(shí)際存儲的表示模式是整個(gè)數(shù)據(jù)庫實(shí)際存儲的抽象表示，是對物理數(shù)據(jù)的一種抽象描述外模式是概念模式的某一部分的抽象表示 ，是用戶與數(shù)據(jù)庫的接口。 DBMS完成三級數(shù)據(jù)庫模式的轉(zhuǎn)換，將用戶對數(shù)據(jù)庫的操作轉(zhuǎn)化到物理級去執(zhí)行。外模式 模式內(nèi)模式 數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述對現(xiàn)實(shí)某一應(yīng)用環(huán)境的抽象

7、，根據(jù)用戶需求形成邏輯整體 包括定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系等數(shù)據(jù)庫用戶能看到并允許使用的那部分局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述 用戶只能訪問所對應(yīng)的外模式的數(shù)據(jù)，其它數(shù)據(jù)不可見它是對數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式 可有多個(gè)只有一個(gè)201.4.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的二級映象與數(shù)據(jù)獨(dú)立性 DBMS在三級模式之間提供了二級映象功能，保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能夠具有較高的邏輯獨(dú)立性與物理獨(dú)立性。外模式/模式映象模式/內(nèi)模式映象保證了數(shù)據(jù)與程序間的邏輯獨(dú)立性 確保了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式與二級映像的優(yōu)點(diǎn)(p13)211.5 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的外部體系結(jié)構(gòu)(從最終用戶的角度

8、) 單用戶結(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) 分布式結(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) 瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 一臺計(jì)算機(jī)，不能共享數(shù)據(jù) 大型主機(jī)帶多個(gè)終端；主機(jī)處理，終端輸出是分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)邏輯相關(guān)的數(shù)據(jù)庫的集合 把DBMS的功能與應(yīng)用程序分開；管理數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)稱為服務(wù)器應(yīng)用DBMS的節(jié)點(diǎn)稱為客戶機(jī) 將客戶端運(yùn)行的應(yīng)用程序轉(zhuǎn)移到應(yīng)用服務(wù)器上 ，充當(dāng)了客戶機(jī)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的中介 22DBS1.6 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS） 1.6.1 DBMS的主要功能數(shù)據(jù)定義功能 (數(shù)據(jù)定義語言：DDL)定義數(shù)據(jù)的模式、外模式和內(nèi)模式三級模式結(jié)構(gòu) 定義模式/內(nèi)模式和外模式/

9、模式二級映象 定義有關(guān)的約束條件 DBMS核心數(shù)據(jù)定義查詢更新各種控制 23數(shù)據(jù)操縱功能(數(shù)據(jù)操縱語言：DML) 數(shù)據(jù)庫的基本操作：檢索、更新（包括插入、修改、刪除）等。 DML有兩類 :自主型宿主型數(shù)據(jù)庫運(yùn)行管理功能 對數(shù)據(jù)庫運(yùn)行的管理是DBMS運(yùn)行的核心部分。 DBMS對數(shù)據(jù)庫的控制主要通過四個(gè)方面實(shí)現(xiàn)：數(shù)據(jù)的安全性控制、數(shù)據(jù)的完整性控制、多用戶環(huán)境下的并發(fā)控制和數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)。 獨(dú)立使用嵌入在如Fortran、Pascal、C等高級語言中24數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能 數(shù)據(jù)庫的建立包括數(shù)據(jù)庫的初始數(shù)據(jù)的裝入與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等。數(shù)據(jù)庫的維護(hù)包括數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲、恢復(fù)、重組織與重構(gòu)造、系統(tǒng)性能監(jiān)視與分析等。

10、數(shù)據(jù)通信接口 DBMS提供與其它軟件系統(tǒng)進(jìn)行通信功能，實(shí)現(xiàn)用戶程序與DBMS、DBMS之間、DBMS與文件系統(tǒng)通信。數(shù)據(jù)組織、存儲和管理 供DBMS負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)庫中存放的各種數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)字典、用戶數(shù)據(jù)、存取路徑等的組織，存儲和管理工作，確定以何種文件結(jié)構(gòu)和方式物理的組織數(shù)據(jù)，以提高效率。251.6.2 DBMS的組成 語言編譯處理程序 系統(tǒng)運(yùn)行控制程序 系統(tǒng)建立、維護(hù)程序 數(shù)據(jù)字典 數(shù)據(jù)定義語言DDL編譯程序 數(shù)據(jù)操縱語言DML編譯程序 系統(tǒng)總控程序 安全性控制程序 完整性控制程序 并發(fā)控制程序 數(shù)據(jù)存取和更新程序 通信控制程序 裝配程序 重組程序 系統(tǒng)恢復(fù)程序 描述數(shù)據(jù)庫中有關(guān)信息的數(shù)據(jù)目錄如：

11、三級模式、數(shù)據(jù)類型、用戶名、用戶權(quán)限等 261.6.3 DBMS的數(shù)據(jù)存取的過程 DBMS對數(shù)據(jù)的存取通常需要以下幾個(gè)步驟： （1）用戶使用某種特定的數(shù)據(jù)操作語言向DBMS發(fā)出存取請求；（2）DBMS接受請求并將該請求解釋轉(zhuǎn)換成機(jī)器代碼指指令；（3）DBMS依次檢查外模式、外模式/模式映象、模式、模式/內(nèi)模式映象及存儲結(jié)構(gòu)定義；（4）DBMS對存儲數(shù)據(jù)庫執(zhí)行必要的存取操作。（5）從對數(shù)據(jù)庫的存取操作中接受結(jié)果。（6）對得到的結(jié)果進(jìn)行必要的處理，如格式轉(zhuǎn)換等。（7）將處理的結(jié)果返回給用戶。27應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫DBMS數(shù)據(jù)請求處理結(jié)果低層指令結(jié)果 圖1-11 DBMS的工作方式應(yīng)用程序系統(tǒng)緩沖區(qū)DB

12、MS操作系統(tǒng)外模式模式內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫圖1-12 DBMS存取數(shù)據(jù)的過程示意圖281.7 數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫的框架數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，各種DBMS軟件都是基于某種數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)的。1.7.2 三個(gè)世界的劃分及其有關(guān)概念三個(gè)世界的劃分 首先將現(xiàn)實(shí)世界的事物及聯(lián)系抽象成信息世界的信息模型 然后再抽象成計(jì)算機(jī)世界的數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)加工經(jīng)歷了現(xiàn)實(shí)世界、信息世界和計(jì)算機(jī)世界三個(gè)不同的世界，經(jīng)歷了兩級抽象和轉(zhuǎn)換 組織方式表達(dá)方式存取路徑 數(shù)據(jù)及其聯(lián)系 計(jì)算機(jī)無法直接處理現(xiàn)實(shí)世界中某一應(yīng)用環(huán)境的具體事物及其聯(lián)系，為了使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，就要通過數(shù)據(jù)模型將其模擬為計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)據(jù)及聯(lián)系。29現(xiàn)實(shí)

13、世界概念模型認(rèn)識抽象DBMS支持的數(shù)據(jù)模型信息世界計(jì)算機(jī)世界現(xiàn)實(shí)世界圖1-13 數(shù)據(jù)處理的抽象和轉(zhuǎn)換過程轉(zhuǎn)換30現(xiàn)實(shí)世界 現(xiàn)實(shí)世界即客觀存在的世界 人們總是選用感興趣的最能表征該事物的若干特征來描述該事物 (如，使用學(xué)號、姓名、等描述學(xué)生)信息世界及其有關(guān)基本概念 實(shí)體 (Entity)客觀存在并且可以相互區(qū)別的“事物”稱為實(shí)體 實(shí)體可以是具體的人、事、物，也可以是抽象的事件 屬性 (Attribute)實(shí)體所具有的某一特性稱為屬性 型值屬性名具體值31實(shí)體型(Entity type)具有相同屬性的實(shí)體必然具有共同的特征 (描述同類實(shí)體) 實(shí)體集 (Entity set)同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體

14、集 ，如所有的學(xué)生，所有的課程等。鍵 (Key)能惟一標(biāo)識一個(gè)實(shí)體的屬性或?qū)傩约Q為實(shí)體的鍵 域 (Domain)屬性的取值范圍稱為該屬性的域 學(xué)生（學(xué)號，姓名，年齡，性別，系） (一個(gè)實(shí)體的所有型的集合)32聯(lián)系(Relationship) 實(shí)體型內(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)體型之間的聯(lián)系通常是指不同實(shí)體集之間的聯(lián)系 兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系有如下三種類型 ：圖1-14 不同實(shí)體集實(shí)體之間的聯(lián)系A(chǔ)BABAB(a)一對一聯(lián)系 (b)一對多聯(lián)系 (c)多對多聯(lián)系 33實(shí)體屬性鍵聯(lián)系 (m:n)域 (男，女)實(shí)體型圖：信息世界中，表示實(shí)體及其聯(lián)系的概念模型34計(jì)算機(jī)世界及其有關(guān)基本

15、概念 字段（Field）標(biāo)記實(shí)體屬性的命名單位稱為字段(也稱為數(shù)據(jù)項(xiàng))。 (字段的命名往往和屬性名相同)記錄（Record）字段的有序集合稱為記錄。通常一個(gè)記錄描述一個(gè)實(shí)體。如，一個(gè)學(xué)生（990001，張立，20，男，計(jì)算機(jī)）為一個(gè)記錄。文件（File）同一類記錄的集合稱為文件。所有學(xué)生的記錄組成了一個(gè)學(xué)生文件。關(guān)鍵字（Key） 能惟一標(biāo)識文件中每個(gè)記錄的字段或字段集，稱為記錄的關(guān)鍵字 。35字段記錄關(guān)鍵字學(xué)生文件圖：計(jì)算機(jī)世界中，表現(xiàn)邏輯結(jié)構(gòu)的概念模型聯(lián)系36圖1-15 三個(gè)世界各術(shù)語的對應(yīng)關(guān)系現(xiàn)實(shí)世界信息世界 計(jì)算機(jī)世界事物總體實(shí)體集 文件事物個(gè)體實(shí)體 記錄特征屬性 字段事物間聯(lián)系實(shí)體模型

16、 數(shù)據(jù)模型371.7.3 數(shù)據(jù)模型的分類 概念模型 (即信息模型)它是按用戶的觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)和信息建模 用來描述某個(gè)特定組織所關(guān)心的信息結(jié)構(gòu) 概念模型屬于信息世界中的模型，用戶與DB設(shè)計(jì)人員交流的工具。 邏輯模型（或稱數(shù)據(jù)模型）和物理模型 邏輯模型是屬于計(jì)算機(jī)世界中的模型，任何一個(gè)DBMS都是根據(jù)某種邏輯模型有針對性的設(shè)計(jì)出來的。邏輯模型主要包括層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ偷任锢砟Ｐ兔枋鰯?shù)據(jù)在磁盤或磁帶上的存儲方式和存取方法 E-R模型 根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的，可將這些模型劃分為兩類，分屬于不同的抽象級別。 381.7.4 實(shí)體聯(lián)系模型及E-R圖 E-R圖的基本成分 ：學(xué)生學(xué)號選修（

17、a）實(shí)體（b）屬性（c）聯(lián)系1:11:nm:n E-R圖的基本思想就是分別用矩形框、橢圓形框和菱形框表示實(shí)體型、屬性和聯(lián)系，使用無向邊將屬性與其相應(yīng)的實(shí)體連接起來，并將聯(lián)系分別和有關(guān)實(shí)體相連接，注明聯(lián)系類型。39E-R圖的幾種基本形式： 兩個(gè)實(shí)體之間的聯(lián)系系主任成績領(lǐng)導(dǎo)系學(xué)生屬于系學(xué)生選修課程111nnm40兩個(gè)以上實(shí)體間的聯(lián)系 數(shù)量供應(yīng)商供應(yīng)零件nm項(xiàng)目n領(lǐng)導(dǎo)職工1n 同一實(shí)體集內(nèi)部各實(shí)體之間的聯(lián)系 41建立一個(gè)圖書館數(shù)據(jù)庫的實(shí)體聯(lián)系模型對每個(gè)借閱者保存記錄：讀者號，姓名，地址，性別，年齡，單位對每本書保存記錄：書名，作者，出版社對每一本被借出的書保存：讀者號、借出日期、應(yīng)還日期、歸還日期4

18、21.7.5 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 數(shù)據(jù)的完整性約束 層次結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)關(guān)系結(jié)構(gòu) 查詢插入刪除 修改更新 正確有效相容 數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實(shí)世界中的事物及其聯(lián)系的一種模擬和抽象表示，是一種形式化描述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)間聯(lián)系以及語義約束規(guī)則的方法。通常由以下三個(gè)要素組成。431.8 四種數(shù)據(jù)模型 1.8.1 層次模型 層次模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 無雙親，根節(jié)點(diǎn) 根以外的其他結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)；父子結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系是一對多（1:n）的聯(lián)系 。44具有四個(gè)記錄型：D，R，S，TS與T是葉結(jié)點(diǎn)，它們沒有子女結(jié)點(diǎn) 由D到R，R到T，由D到S均是一對多的關(guān)系 45層次模型的數(shù)據(jù)操縱與數(shù)據(jù)完整性約束進(jìn)行插入操

19、作時(shí)，如果沒有相應(yīng)的雙親結(jié)點(diǎn)值就不能插入子女結(jié)點(diǎn)值 。進(jìn)行刪除操作時(shí)，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。修改操作時(shí)，應(yīng)修改所有相應(yīng)的記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性。層次模型的優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，層次分明 查詢效率高 提供良好的數(shù)據(jù)完整性支持 不能直接表示多對多聯(lián)系 插入和刪除數(shù)據(jù)限制太多 查詢子女結(jié)點(diǎn)必須通過雙親結(jié)點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)461.8.2 網(wǎng)狀模型 網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀模型是采用有向圖結(jié)構(gòu)表示記錄型與記錄型之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型 。每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄型，每個(gè)記錄型可包含若干個(gè)字段，記錄型描述的是實(shí)體。 結(jié)點(diǎn)間的帶箭頭的連線（或有向邊）表示記錄型間的1：n的父子聯(lián)系。網(wǎng)狀模型的特點(diǎn)：

20、有一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn)。允許結(jié)點(diǎn)有多個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)。允許兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間有多種聯(lián)系（復(fù)合聯(lián)系） 。47網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束 插入數(shù)據(jù)時(shí)，允許插入尚未確定雙親結(jié)點(diǎn)值的子女結(jié)點(diǎn)值。 刪除數(shù)據(jù)時(shí)，允許只刪除雙親結(jié)點(diǎn)值。 修改數(shù)據(jù)時(shí)，只需更新指定記錄即可。 網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點(diǎn) 可表示實(shí)體間的多種復(fù)雜聯(lián)系 具有良好的性能和存儲效率 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 數(shù)據(jù)定義語言、數(shù)據(jù)操縱語言復(fù)雜 用戶需要了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié) 優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)481.8.3 關(guān)系模型 關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及有關(guān)概念 小型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：Foxpro、Access 大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：Oracle、SQL Server、Informix、Sybase 關(guān)系

21、二維表SNO學(xué)號SN姓名SEX性別AGE年齡DEPT系別S1趙亦女17計(jì)算機(jī)S2錢爾男18信息S3孫珊女20信息S4李思男21自動化S5周武男19計(jì)算機(jī)S6吳麗女20自動化元組屬性域：屬性的取值范圍，（男，女）發(fā)展較晚，已成為目前應(yīng)用最為廣泛的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一張規(guī)范化的二維表，由表名、表頭和表體三部分構(gòu)成。屬性名49分量每一行對應(yīng)的列的屬性值，即為元組中的一個(gè)屬性值。關(guān)鍵字（Key）可惟一標(biāo)識一個(gè)元組的屬性或?qū)傩约?，也稱為關(guān)系鍵或主碼，如S表中學(xué)號可以惟一確定一個(gè)學(xué)生，為學(xué)生關(guān)系的主碼。 關(guān)系模式關(guān)系模式是對關(guān)系的描述，是關(guān)系模型的“型” 。一般表示為：關(guān)系名（屬性1，屬性2

22、，屬性n）如：學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，年齡，系別）關(guān)系實(shí)例關(guān)系實(shí)例是關(guān)系模式的“值”，是關(guān)系的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于二維表中的數(shù)據(jù) 。 50關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束 關(guān)系模型中的數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對象和操作結(jié)果都是關(guān)系，即若干元組的集合。 關(guān)系模型把對數(shù)據(jù)的存取路徑隱蔽起來，用戶只要指出“干什么”，而不必詳細(xì)說明“怎么干”，從而大大地提高了數(shù)據(jù)的獨(dú)立性，提高了用戶操作效率。關(guān)系模型的優(yōu)缺點(diǎn) 有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論根據(jù) 用關(guān)系描述實(shí)體以及聯(lián)系 具有更高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性、更好的安全保密性 優(yōu)點(diǎn)查詢效率不如非關(guān)系模型 缺點(diǎn)511.8.4 面向?qū)ο竽Ｐ?對象和對象標(biāo)識對象是現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體的模型化。 對象標(biāo)識獨(dú)

23、立于對象的內(nèi)容和存儲位置，是一種邏輯標(biāo)識符，通常由系統(tǒng)產(chǎn)生，它在整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)是惟一的。 兩個(gè)對象即使內(nèi)部狀態(tài)值和方法都相同，如標(biāo)識符不同，仍認(rèn)為是兩個(gè)相等而不同的對象。 每個(gè)對象都包含一組屬性和一組方法。 一個(gè)學(xué)生一門課程一次考試記錄對象屬性方法對象屬性方法52類（Class）和繼承（Inheritance） 具有同樣屬性和方法集的所有對象構(gòu)成了一個(gè)對象類 ，一個(gè)對象是某一類的實(shí)例 。類的屬性域可以是基本數(shù)據(jù)類型（如整型、實(shí)型、字符型等），也可以是類 。類的表示具有層次性和繼承性。 對已有類進(jìn)行擴(kuò)充細(xì)化形成新類，產(chǎn)生層次結(jié)構(gòu)。單重繼承、多重繼承（類的層次變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）對象類型值53面向?qū)ο竽?/p>

24、型的優(yōu)缺點(diǎn)能完整地描述現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有豐富的表達(dá)能力優(yōu)點(diǎn)模型相對比較復(fù)雜缺點(diǎn)涉及的知識比較多因此，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫尚未達(dá)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫的普及程度！541.9 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展 關(guān)系數(shù)據(jù)模型 格式化數(shù)據(jù)模型（層次數(shù)據(jù)模型和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型） 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型 支持三級模式的體系結(jié)構(gòu)； 用存取路徑來表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系； 獨(dú)立的數(shù)據(jù)定義語言； 導(dǎo)航的數(shù)據(jù)操縱語言。概念單一，實(shí)體以及實(shí)體之間的聯(lián)系都用關(guān)系來表示；以關(guān)系代數(shù)為基礎(chǔ)，形式化基礎(chǔ)好；數(shù)據(jù)獨(dú)立性強(qiáng)，數(shù)據(jù)的物理存取路徑對用戶隱蔽；關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言是非過程化的，大大降低了用戶編程的難度。 支持面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型； 保持或繼承第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)；

25、 具有開放性。 第一代第二代第三代傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫缺點(diǎn)：面向機(jī)器的語法數(shù)據(jù)模型；數(shù)據(jù)類型簡單、固定 ；結(jié)構(gòu)與行為完全分離 ；被動響應(yīng) ；事務(wù)處理能力較差。 數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心，數(shù)據(jù)模型的發(fā)展經(jīng)歷三個(gè)階段，對應(yīng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的三個(gè)階段。551.10 數(shù)據(jù)庫技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)的結(jié)合 數(shù)據(jù)庫技術(shù)與分布處理技術(shù)相結(jié)合，出現(xiàn)了分布式數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)庫技術(shù)與人工智能技術(shù)相結(jié)合，出現(xiàn)了演繹數(shù)據(jù)庫、主動數(shù)據(jù)庫和知識庫等；數(shù)據(jù)庫技術(shù)與多媒體技術(shù)相結(jié)合，出現(xiàn)了多媒體數(shù)據(jù)庫。1.10.1 分布式數(shù)據(jù)庫集中式系統(tǒng)和分布式系統(tǒng) 集中式數(shù)據(jù)庫就是集中在一個(gè)中心場地的電子計(jì)算機(jī)上，以統(tǒng)一處理方式所支持的數(shù)據(jù)庫。 集中控制處理效率

26、高，可靠性好；數(shù)據(jù)冗余少，數(shù)據(jù)獨(dú)立性高；易于支持復(fù)雜的物理結(jié)構(gòu)去獲得對數(shù)據(jù)的有效訪問。缺點(diǎn)：無法共享、系統(tǒng)龐大復(fù)雜、存儲容量有限分散式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)56分散式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，才有可能把并排分散在各處的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)連接起來分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)57分布式數(shù)據(jù)庫的定義 分布式數(shù)據(jù)庫是一組結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集合，它們在邏輯上屬于同一系統(tǒng)而在物理上分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同結(jié)點(diǎn)上。 分布式數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn) 自治與共享 冗余的控制 分布事務(wù)執(zhí)行的復(fù)雜性 數(shù)據(jù)的獨(dú)立性 數(shù)據(jù)冗余的透明性 數(shù)據(jù)分布透明性 物理數(shù)據(jù)透明性 邏輯數(shù)據(jù)透明性 581.10.2 主動數(shù)據(jù)庫 主動數(shù)據(jù)庫的定義 在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域中，主動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在緊急情況下能夠根據(jù)數(shù)據(jù)庫的當(dāng)前狀態(tài)，主動、適時(shí)地作出