數(shù)據(jù)庫與交通地理信息系統(tǒng)名師優(yōu)質(zhì)課賽課一等獎市公開課獲獎?wù)n件

數(shù)據(jù)庫與交通地理信息系統(tǒng)第1頁主要內(nèi)容數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)交通地理信息系統(tǒng)第2頁此次課主要內(nèi)容數(shù)據(jù)庫發(fā)展歷程數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)描述數(shù)據(jù)抽象過程概念模型、邏輯模型、數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)庫組成結(jié)構(gòu)化查詢語言（了解）第3頁引言城市交通信息服務(wù)系統(tǒng)離不開數(shù)據(jù)采集、分析與處理,而針對數(shù)據(jù)上述操作,必定需要數(shù)據(jù)庫技術(shù)支持。所以,能夠說數(shù)據(jù)庫技術(shù)在當今信息服務(wù)系統(tǒng)中占有主要地位第4頁城市交通服務(wù)信息平臺主要功效數(shù)據(jù)抽取大量異構(gòu)數(shù)據(jù)必須經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、重新組織和規(guī)范化存入數(shù)據(jù)倉庫中,形成統(tǒng)一格式明細交通數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存放數(shù)據(jù)組織數(shù)據(jù)傳輸?shù)?頁數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展歷程1963年，美國Honeywell企業(yè)IDS（IntegratedDataStore）系統(tǒng)投入運行，揭開了數(shù)據(jù)庫技術(shù)序幕。20世紀70年代是數(shù)據(jù)庫蓬勃發(fā)展年代，網(wǎng)狀系統(tǒng)和層次系統(tǒng)占據(jù)了整個數(shù)據(jù)庫商用市場，而關(guān)系系統(tǒng)僅處于實驗階段。20世紀80年代，關(guān)系系統(tǒng)因為使用簡便以及硬件性能改善，逐步代替網(wǎng)狀系統(tǒng)和層次系統(tǒng)占領(lǐng)了市場。20世紀90年代，關(guān)系數(shù)據(jù)庫已成為數(shù)據(jù)庫技術(shù)主流。進入二十一世紀以后，不論是市場需求還是技術(shù)條件成熟，對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)、Web數(shù)據(jù)庫技術(shù)推廣和普及已成定局。第6頁數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)發(fā)展概況人工管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫階段高級數(shù)據(jù)庫階段第7頁數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)發(fā)展概況人工管理階段

人工管理階段（上世紀50年代中期前），計算機主要用于科學(xué)計算。外部存放器只有磁帶、卡片和紙帶等次序存放設(shè)備。軟件只有匯編語言。數(shù)據(jù)處理方式基本上是批處理。人工管理階段數(shù)據(jù)管理有以下特點： ①數(shù)據(jù)不保留在計算機內(nèi)。 ②無專用軟件對數(shù)據(jù)進行管理。 ③只有程序（program）概念，沒有文件（file）概念。 ④數(shù)據(jù)面向程序。即一組數(shù)據(jù)對應(yīng)一個程序。第8頁數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)發(fā)展概況文件系統(tǒng)階段（上世紀50年代后期至60年代中期）計算機開始用于信息管理。伴隨數(shù)據(jù)量增加，數(shù)據(jù)存放、檢索和維護問題成為緊迫需要，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)管理技術(shù)快速發(fā)展起來。此時，外部存放器已經(jīng)有磁盤、磁鼓等直接存取存放設(shè)備。軟件領(lǐng)域出現(xiàn)了高級語言和操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)中文件系統(tǒng)是專門管理外存數(shù)據(jù)管理軟件。數(shù)據(jù)處理方式有批處理，也有聯(lián)機實時處理。

第9頁數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)發(fā)展概況文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)管理有以下特點：①數(shù)據(jù)以“文件”形式可長久保留在外部存放器磁盤上。②數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)有了區(qū)分，但比較簡單。③文件組織已多樣化。有索引文件、鏈接文件和直接存取文件等。④數(shù)據(jù)不再屬于某個特定程序，可重復(fù)使用。⑤對數(shù)據(jù)操作以統(tǒng)計為單位。文件系統(tǒng)仍顯露出三個缺點：①數(shù)據(jù)冗余（redundancy）②數(shù)據(jù)不一致（inconsistency）③數(shù)據(jù)聯(lián)絡(luò)弱（poordatarelationship）

第10頁第11頁數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)發(fā)展概況數(shù)據(jù)管理技術(shù)進入數(shù)據(jù)庫階段標志是20世紀60年代末三件大事：①1968年美國IBM企業(yè)推出層次模型IMS系統(tǒng)。②1969年美國CODASYL組織公布了DBTG匯報，總結(jié)了當初各式各樣數(shù)據(jù)庫，提出網(wǎng)狀模型。③1970年美國IBM企業(yè)E.F.Codd連續(xù)發(fā)表論文，提出關(guān)系模型，奠定了關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論基礎(chǔ)。

第12頁數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)發(fā)展概況數(shù)據(jù)庫階段數(shù)據(jù)管理含有以下特點：①采取數(shù)據(jù)模型表示復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。②有較高數(shù)據(jù)獨立性。③數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為用戶提供了方便用戶接口。④數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供了四方面數(shù)據(jù)控制功效：并發(fā)控制，恢復(fù)，完整性和安全性。⑤增加了系統(tǒng)靈活性。第13頁數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)發(fā)展概況數(shù)據(jù)庫定義：長久存放在計算機內(nèi)、有組織、統(tǒng)一管理相關(guān)數(shù)據(jù)集合。DB能為各種用戶共享，含有較小冗余度、數(shù)據(jù)間聯(lián)絡(luò)緊密而又有較高數(shù)據(jù)獨立性等特點

第14頁數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)發(fā)展概況數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)定義（DBMS）： 位于用戶與操作系統(tǒng)之間一層數(shù)據(jù)管理軟件，它為用戶或應(yīng)用程序提供訪問數(shù)據(jù)庫方法，包含數(shù)據(jù)庫建立、查詢、更新及各種數(shù)據(jù)控制。DBMS總是基于某種數(shù)據(jù)模型，能夠分為層次型、網(wǎng)狀型、關(guān)系型和面向?qū)ο笮偷取?/p>

第15頁數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)發(fā)展概況數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DatabaseSystem，DBS）：是實現(xiàn)有組織地、動態(tài)地存放大量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、方便多用戶訪問計算機硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源組成系統(tǒng)，即采取數(shù)據(jù)庫技術(shù)計算機系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)（DBT）：數(shù)據(jù)庫技術(shù)是研究數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、存放、設(shè)計、管理和使用一門軟件學(xué)科。第16頁數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)發(fā)展概況高級數(shù)據(jù)庫階段20世紀80年代分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DDBS）20世紀90年代對象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（ODBS）開放數(shù)據(jù)庫互聯(lián)技術(shù)（ODBC）二十一世紀初Web數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)XML數(shù)據(jù)庫技術(shù)現(xiàn)代信息集成(DW、OLAP、DM)第17頁數(shù)據(jù)描述在數(shù)據(jù)處理中，數(shù)據(jù)描述將包括到不一樣范圍。從事物特征到計算機中詳細表示，實際上經(jīng)歷了三個階段概念設(shè)計中數(shù)據(jù)描述邏輯設(shè)計中數(shù)據(jù)描述物理設(shè)計中數(shù)據(jù)描述第18頁數(shù)據(jù)描述現(xiàn)實世界信息世界(概念模型)認識抽象計算機世界(數(shù)據(jù)模型)第19頁數(shù)據(jù)描述概念設(shè)計中數(shù)據(jù)描述實體（entity）：客觀存在，可相互區(qū)分事物。實體集（entityset）：性質(zhì)相同同類實體集合。屬性（attribute）：實體有很多特征，每一個特征稱為屬性。每一個屬性有一個值域，其類型能夠是整數(shù)型、實數(shù)型、字符串型等。實體標識符（identifier）：能惟一標識實體屬性或?qū)傩约７Q為關(guān)鍵碼（key），或簡稱為鍵。第20頁數(shù)據(jù)描述實體學(xué)生學(xué)號姓名性別年紀第21頁數(shù)據(jù)描述邏輯設(shè)計中數(shù)據(jù)描述字段（field）：標識實體屬性命名單位，或數(shù)據(jù)項。是可命名最小信息單位，又稱為數(shù)據(jù)元素或初等項。統(tǒng)計（record）：字段有序集合。文件（file）：同一類統(tǒng)計集合稱為文件。關(guān)鍵碼（key）：能惟一標識文件中每個統(tǒng)計字段或字段集，稱為統(tǒng)計關(guān)鍵碼（簡稱為鍵）。第22頁數(shù)據(jù)描述術(shù)語對應(yīng)關(guān)系概念設(shè)計邏輯設(shè)計

實體………統(tǒng)計

屬性………字段（數(shù)據(jù)項）

實體集………文件

實體標識………關(guān)鍵碼第23頁數(shù)據(jù)描述物理設(shè)計中數(shù)據(jù)描述位（Bit，比特）：一個二進制位稱為“位”。字節(jié)（Byte）：8比特為一個字節(jié)，可存放一個字符所對應(yīng)ASCII碼。字（Word）：若干個字節(jié)組成一個字。一個字所含二進制位位數(shù)稱為字長。塊（Block）：又稱為物理塊或物理統(tǒng)計。塊是內(nèi)存和外存交換信息最小單位，每塊大小，通常為210~214字節(jié)。桶（Bucket）：外存邏輯單位，一個桶可包含一個物理塊或多個在空間上不一定連續(xù)物理塊。卷（Volume）：一個輸入輸出設(shè)備所能裝載全部有用信息，稱為“卷”。

第24頁數(shù)據(jù)描述數(shù)據(jù)聯(lián)絡(luò)描述聯(lián)絡(luò)（relationship）?，F(xiàn)實世界中事物內(nèi)部以及事物之間是有聯(lián)絡(luò)，在概念模型中反應(yīng)為實體內(nèi)部聯(lián)絡(luò)和實體之間聯(lián)絡(luò)。實體內(nèi)部聯(lián)絡(luò)通常是指組成實體各屬性之間聯(lián)絡(luò)，而實體之間聯(lián)絡(luò)通常是指不一樣實體集之間聯(lián)絡(luò)。

二元聯(lián)絡(luò)有以下三種類型：①一對一聯(lián)絡(luò)：假如實體集E1中每個實體至多和實體集E2中一個實體有聯(lián)絡(luò)，反之亦然，記為“1:1”。②一對多聯(lián)絡(luò)：假如實體集E1中每個實體能夠與實體集E2中任意個（零個或多個）實體間有聯(lián)絡(luò)，而E2中每個實體至多和E1中一個實體有聯(lián)絡(luò)，記為“1:N”。③多對多聯(lián)絡(luò)：假如實體集E1中每個實體能夠與實體集E2中任意個（零個或多個）實體有聯(lián)絡(luò)，反之亦然，記為“M:N”。第25頁數(shù)據(jù)描述請指出以下聯(lián)絡(luò)類型一個學(xué)校只有一個校長，一個校長只能管理一個學(xué)校。

學(xué)校一個系有多個專業(yè)，而一個專業(yè)只屬于一個系。

一個學(xué)生能夠選修多門課程，一門課程能夠被多名學(xué)生選修。

第26頁數(shù)據(jù)描述第27頁數(shù)據(jù)抽象過程

模型（model）：對現(xiàn)實世界抽象。數(shù)據(jù)模型：描述數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和語義，對現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)進行抽象。從現(xiàn)實世界信息到數(shù)據(jù)庫存放數(shù)據(jù)以及用戶使用數(shù)據(jù)是一個逐步抽象過程。依據(jù)數(shù)據(jù)抽象級別定義了四種模型：概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型、外部數(shù)據(jù)模型和內(nèi)部數(shù)據(jù)模型。普通，在提及時省略“數(shù)據(jù)”兩字。第28頁數(shù)據(jù)抽象過程表示用戶需求觀點數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)模型，稱為“概念模型”。表示計算機實現(xiàn)觀點DB全局邏輯結(jié)構(gòu)模型，稱為“邏輯模型”。表示用戶使用觀點DB局部邏輯結(jié)構(gòu)模型，稱為“外部模型”。表示DB物理結(jié)構(gòu)模型，稱為“內(nèi)部模型”。第29頁第30頁數(shù)據(jù)抽象過程數(shù)據(jù)抽象過程，詳細步驟以下：第1步：依據(jù)用戶需求，設(shè)計數(shù)據(jù)庫概念模型，這是一個“綜合”過程。第2步：依據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)則，把概念模型轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫邏輯模型，這是一個“轉(zhuǎn)換”過程。第3步：依據(jù)用戶業(yè)務(wù)特點，設(shè)計不一樣外部模型，給程序員使用。第4步：數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)時，要依據(jù)邏輯模型設(shè)計其內(nèi)部模型。普通，上述第1步稱為DB概念設(shè)計，第2、3步稱為DB邏輯設(shè)計，第4步稱為DB物理設(shè)計。第31頁概念模型

概念模型特點以下所述：（1）概念模型表示了數(shù)據(jù)整體邏輯結(jié)構(gòu)，它是系統(tǒng)用戶對整個應(yīng)用項目包括數(shù)據(jù)全方面描述。（2）概念模型是從用戶需求觀點出發(fā)，對數(shù)據(jù)建模。（3）概念模型獨立于硬件和軟件。硬件獨立意味著概念模型不依賴于硬件設(shè)備，軟件獨立意味著該模型不依賴于實現(xiàn)時DBMS軟件。（4）概念模型是數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員與用戶之間進行交流工具。第32頁概念模型

ER模型是P.P.Chen于1976年提出。ER模型直接從現(xiàn)實世界中抽象出實體類型及實體間聯(lián)絡(luò)，然后用實體聯(lián)絡(luò)圖（ER圖）表示數(shù)據(jù)模型。設(shè)計ER圖方法稱為ER方法。ER圖是直接表示概念模型有力工具。

第33頁概念模型第34頁概念模型第35頁概念模型ER模型兩個顯著優(yōu)點：一是簡單，輕易了解，真實地反應(yīng)用戶需求；二是與計算機無關(guān)，用戶輕易接收。ER模型已成為軟件工程一個主要設(shè)計方法。不過ER模型只能說明實體間語義聯(lián)絡(luò)，還不能深入說明詳細數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計時，碰到實際問題總是先設(shè)計一個ER模型，然后再把ER模型轉(zhuǎn)換成計算機能實現(xiàn)數(shù)據(jù)模型，譬如關(guān)系模型。第36頁邏輯模型在選定DBMS軟件后，需要將概念模型按照選定DBMS特點轉(zhuǎn)換成邏輯模型。邏輯模型含有以下特點：（1）邏輯模型表示了DB整體邏輯結(jié)構(gòu)，是設(shè)計人員對整個應(yīng)用項目數(shù)據(jù)庫全方面描述。（2）邏輯模型是從數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)觀點出發(fā)，對數(shù)據(jù)建模。（3）邏輯模型獨立于硬件，依賴于軟件（DBMS）。（4）邏輯模型是數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員與應(yīng)用程序員之間交流工具。第37頁數(shù)據(jù)模型在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束三部分組成，是數(shù)據(jù)模型三要素。這三者準確地描述了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)靜態(tài)特征、動態(tài)特征和完整性約束條件。第38頁數(shù)據(jù)模型慣用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有：

層次

網(wǎng)狀

關(guān)系

對象通常按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型來命名數(shù)據(jù)模型：

層次結(jié)構(gòu)命名為層次模型

網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)命名為網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型和層次模型稱為非關(guān)系模型。

第39頁第40頁數(shù)據(jù)模型用樹型(層次)結(jié)構(gòu)表示實體類型及實體間聯(lián)絡(luò)數(shù)據(jù)模型稱層次模型（HierarchicalModel）。樹結(jié)點是統(tǒng)計類型，每個非根結(jié)點有且只有一個父結(jié)點，上一層統(tǒng)計類型和下一層統(tǒng)計類型之間聯(lián)絡(luò)是1：N聯(lián)絡(luò)。層次模型數(shù)據(jù)庫最大優(yōu)勢在于處理層次型數(shù)據(jù)效率比較高，不過，對于非層次式數(shù)據(jù)效率較低。另外，這種數(shù)據(jù)庫也較復(fù)雜。第41頁數(shù)據(jù)模型第42頁數(shù)據(jù)模型用有向圖結(jié)構(gòu)表示實體類型及實體間聯(lián)絡(luò)數(shù)據(jù)模型稱為網(wǎng)狀模型(NetworkModel)。有向圖中結(jié)點是統(tǒng)計類型，箭頭表示從箭尾統(tǒng)計類型到箭頭統(tǒng)計類型間聯(lián)絡(luò)是N:1聯(lián)絡(luò)。網(wǎng)狀模型查找算法較層次模型要復(fù)雜一些，它是按結(jié)點內(nèi)保留導(dǎo)航信息來實現(xiàn)?，F(xiàn)在幾乎沒有些人使用網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫了，但這種數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展史上有著極為主要地位。第43頁數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)模型由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束三部分組成。關(guān)系模型(RelationalModel)主要特征是采取二維表格形式來描述實體集，使得實體描述和實體間聯(lián)絡(luò)描述成為單一結(jié)構(gòu)類型→關(guān)系表示。對關(guān)系數(shù)據(jù)庫描述稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式,關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式是若干個關(guān)系模式集合。關(guān)系模式相當于前面提到統(tǒng)計類型，它實例稱為關(guān)系，每個關(guān)系實際上是一張二維表格。第44頁數(shù)據(jù)模型與前兩種模型相比，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單。關(guān)系模型和層次、網(wǎng)狀模型最大差異是用碼而不是用指針導(dǎo)航數(shù)據(jù)，其表格簡單，用戶只需用簡單查詢語句就能夠?qū)?shù)據(jù)庫進行操作，并不包括存放結(jié)構(gòu)、訪問技術(shù)等細節(jié)。第45頁

數(shù)據(jù)庫理論5．1．1數(shù)據(jù)模型解放路食品店解放路262號李國基85222211桃園商場桃園路5號張山65226611香香瓜果店北大街21號王宏85123311白塔干鮮果店西大街56號宋亮22233211北大街食品店北大街162號林青青88555511情誼雜品店西大街511號李光明33456711光華商店東大街35號何重慶83046711路寶商店東大街001號秦淮江88889911

店名地址經(jīng)辦人電話各實體關(guān)于屬性經(jīng)辦人值文件結(jié)構(gòu)（實體屬性集）統(tǒng)計（白塔干鮮果店

）文件SHOP(實體商店集合）數(shù)據(jù)項（單個屬性值）第46頁數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)1．三級模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)分為三級：外部級、概念級和內(nèi)部級。亦稱為三級模式結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)抽象三個級別。數(shù)據(jù)視圖(DataView)

：從某個角度看到數(shù)據(jù)特征。第47頁圖5.1三級模式結(jié)構(gòu)。外部級用戶局部邏輯結(jié)構(gòu)概念級內(nèi)部級（單個用戶視圖）（全局視圖）（存放視圖）數(shù)據(jù)庫整體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)外部級最靠近用戶，是單個用戶所能看到數(shù)據(jù)特征，單個用戶使用數(shù)據(jù)視圖描述稱為外模式。概念級包括到全部用戶數(shù)據(jù)定義，也就是全局性數(shù)據(jù)視圖，全局數(shù)據(jù)視圖描述稱概念模式內(nèi)部級最靠近于物理存放設(shè)備，包括到物理數(shù)據(jù)存放結(jié)構(gòu)，物理存放數(shù)據(jù)視圖描述稱為內(nèi)模式第48頁圖5.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)（三級模式）主語言＋DML主語言＋DML主語言＋DML主語言＋DML主語言＋DML用戶A1

用戶A2

用戶B1

用戶B2

用戶B3外模式A外模式B外模式/模式映象A外模式/模式映象B概念模式模式/內(nèi)模式映象內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫OS由數(shù)據(jù)庫管理員建立和維護第49頁數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)和兩級映象

（1）概念模式概念模式是數(shù)據(jù)庫中全部數(shù)據(jù)整體邏輯結(jié)構(gòu)描述。它由若干個概念統(tǒng)計類型組成，還包含統(tǒng)計間聯(lián)絡(luò)、數(shù)據(jù)完整性安全性等要求。數(shù)據(jù)按外模式描述提供給用戶，按內(nèi)模式描述存放在磁盤中，而概念模式提供了連接這兩級相對穩(wěn)定中間點，并使得兩級中任何一級改變都不受另一級牽制。概念模式不包括存放結(jié)構(gòu)、訪問技術(shù)等細節(jié)，所以，概念模式含有物理數(shù)據(jù)獨立性特點。概念模式簡稱為模式。第50頁數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)（2）外模式外模式是用戶與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)接口，是用戶用到那部分數(shù)據(jù)描述。外模式由若干個外部統(tǒng)計類型組成。用戶使用數(shù)據(jù)操縱語言(DML)語句對數(shù)據(jù)庫進行操作，實際上是對外模式外部統(tǒng)計進行操作。（3）內(nèi)模式內(nèi)模式是數(shù)據(jù)庫在物理存放方面描述，定義全部內(nèi)部統(tǒng)計類型、索引和文件組織方式，以及數(shù)據(jù)控制方面細節(jié)。第51頁數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)（4）模式／內(nèi)模式映象模式／內(nèi)模式映象存在于概念級和內(nèi)部級之間，用于定義概念模式和內(nèi)模式之間對應(yīng)性。因為這兩級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能不一致，即統(tǒng)計類型、字段類型命名和組成可能不—樣，所以需要這個映象說明概念統(tǒng)計和內(nèi)部統(tǒng)計之間對應(yīng)性。模式／內(nèi)模式映象普通是放在內(nèi)模式中描述。第52頁數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)5）外模式／模式映象外模式／模式映象存在于外部級和概念級之間，用于定義外模式和概念模式之間對應(yīng)性。外模式／模式映象普通是放在外模式中描述。第53頁數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)兩級數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)獨立性是指應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間相互獨立，不受影響。因為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采取三級模式結(jié)構(gòu)，所以系統(tǒng)含有數(shù)據(jù)獨立性特點。第54頁數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)（1）物理數(shù)據(jù)獨立性對內(nèi)模式修改盡可能不影響概念模式，稱數(shù)據(jù)庫到達物理數(shù)據(jù)獨立性(簡稱物理獨立性)。假如要修改數(shù)據(jù)庫內(nèi)模式，即數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)有所改變，只需要對模式／內(nèi)模式映象做對應(yīng)修改。（2）邏輯數(shù)據(jù)獨立性對概念模式修改盡可能不影響外模式和應(yīng)用程序，稱數(shù)據(jù)庫到達邏輯數(shù)據(jù)獨立性(簡稱邏輯獨立性)。假如要修改數(shù)據(jù)庫概念模式，比如增加統(tǒng)計數(shù)據(jù)類型，只需要對外模式／模式映象做對應(yīng)修改。第55頁數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫三級模式結(jié)構(gòu)不足：三級模式結(jié)構(gòu)使數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)到達了高度數(shù)據(jù)獨立性。不過它給系統(tǒng)增加了額外開銷。（1）要在系統(tǒng)中保留三級結(jié)構(gòu)、兩級映象內(nèi)容，并進行管理；（2）用戶與數(shù)據(jù)庫之間數(shù)據(jù)傳輸要在三級結(jié)構(gòu)中往返轉(zhuǎn)換，增加了時間開銷。第56頁第57頁關(guān)系模型關(guān)系模型概述關(guān)系模型利用數(shù)學(xué)方法研究數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和定義對數(shù)據(jù)操作；基于關(guān)系模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫含有模型簡單、數(shù)據(jù)獨立性高、有較為堅實理論基礎(chǔ)等特點。關(guān)系是有應(yīng)用語義二維表，表中每一行是描述事物或事物一部分狀態(tài)數(shù)據(jù)，表中每一列描述事物某個特征。第58頁職員表職員號姓名部門性別年紀身份證號碼

2113程曉清銷售部男326101037203064052116劉英財務(wù)部女34610103700508506

2135李小剛管理部男306101037406095072138蔣民采購部男436101036108184062141王國洋銷售部男41610103630910407關(guān)系(表)能夠看成是由行和列交叉組成二維表格，它表示是一個實體集合一行稱為一個元組，用來表示實體集中一個實體列稱為屬性，給每一列起一個名稱即屬性名，表中屬性名不能相同列取值范圍稱為域，同列含有相同域，不一樣列可有相同域。比如，性別取值范圍是{男，女}，職員編號和年紀取值范圍為整數(shù)域。第59頁關(guān)系模型關(guān)系是二維表格，嚴格地說是一個規(guī)范化了二維表格，含有以下性質(zhì)：（1）屬性值是原子，不可分解。（2）沒有重復(fù)元組。（3）沒有行序。（4）理論上沒有列序，為方便，使用時有列序。第60頁關(guān)系模型關(guān)鍵碼和表之間聯(lián)絡(luò)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，關(guān)鍵碼(簡稱鍵)是關(guān)系模型一個主要概念。通常鍵由一個或幾個屬性組成，有以下幾個鍵：(1)超鍵在一個關(guān)系中，能惟一標識元組屬性或?qū)傩约Q為關(guān)系超鍵。(2)候選鍵假如一個屬性集能惟一標識元組，且又不含有多出屬性，那么這個屬性集稱為關(guān)系候選鍵。第61頁關(guān)系模型(3)主鍵（也稱主碼、主關(guān)鍵字）若一個關(guān)系中有多個候選鍵，則選其中一個為關(guān)系主鍵。用主鍵實現(xiàn)關(guān)系定義中“表中任意兩行(元組)不能相同”約束。包含在任何一個候選鍵中屬性稱為主屬性(PrimaryAttribute)；不包含在任何候選鍵中屬性稱為非主屬性(NonprimaryAttribute)或非鍵屬性(Non-keyAttribute)。第62頁職員表職員號姓名部門性別年紀身份證號碼

2113程曉清銷售部男326101037203064052116劉英財務(wù)部女34610103700508506

2135李小剛管理部男306101037406095072138蔣民采購部男436101036108184062141王國洋銷售部男41610103630910407職員號+部門屬于超鍵職員號屬于侯選鍵第63頁

“課程”關(guān)系課程號課程名講課課時講課學(xué)期J001數(shù)據(jù)庫 72 6J003 C程序設(shè)計54 2Z004 操作系統(tǒng) 725Z006 編譯原理72 6X001 數(shù)值分析 54 3課程關(guān)系表結(jié)構(gòu)為：課程(課程號、課程名、講課課時、講課學(xué)期)稱之為關(guān)系模式。課程關(guān)系表中有5個元組(5行)四個屬性(4列)候選碼是“課程號”和“課程名”主碼是“課程號”或“課程名”。第64頁

“選課”關(guān)系學(xué)號課程學(xué)分100 人工智能 3125文化學(xué) 2150 市場營銷學(xué)2175 人工智能 3190 文化學(xué) 2假定每個學(xué)生一次只能選修一門課程，則學(xué)號可作為主碼。第65頁主關(guān)鍵字為兩個屬性關(guān)系

數(shù)據(jù)庫理論假定每個學(xué)生可修多門課程，學(xué)號不能惟一標識一行，這時主碼需要是多個屬性組合，如（學(xué)號，課程）。

學(xué)號課程學(xué)分100人工智能 3100市場營銷學(xué)2100文化學(xué)2125市場營銷學(xué)2125法律4150人工智能3第66頁（4）外鍵若一個關(guān)系R中包含有另一個關(guān)系S主鍵所對應(yīng)屬性組F，則稱F為R外鍵。比如，職員關(guān)系和部門關(guān)系分別為：

職員(職員編號，姓名，部門編號，性別，年紀，身份證號碼)部門(部門編號，部門名稱，部門經(jīng)理)

職員編號為主鍵

部門編號為主鍵部門編號為外鍵

表與表之間聯(lián)絡(luò)是經(jīng)過公共屬性實現(xiàn)。公共屬性是一個表主鍵和另一個表外鍵第67頁

關(guān)系模型允許定義三種完整性約束，即是實體完整性約束、參考完整性和用戶定義完整性約束。

實體完整性關(guān)系完整性完整性約束參考完整性用戶定義完整性(應(yīng)用領(lǐng)域需求)關(guān)系完整性約束第68頁因為每個關(guān)系主鍵是惟一決定元組，故實體完整性約束要求關(guān)系主鍵不能為空值，組成主鍵全部屬性都不能取空值。

關(guān)系完整性約束第69頁比如，有以下“學(xué)生”關(guān)系：學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，出生日期）其中學(xué)號是主鍵，所以，學(xué)號不能為空值。比如，有以下“修課成績”關(guān)系：修課成績（年度，學(xué)期，學(xué)號，課程代碼，課程類別，成績性質(zhì)，成績）其中年度、學(xué)期、學(xué)號和課程代碼四個屬性共同組成主鍵，所以，年度、學(xué)期、學(xué)號和課程代碼都不能為空值。關(guān)系完整性約束第70頁參考完整性約束是關(guān)系之間相關(guān)聯(lián)基本約束，它不允許關(guān)系引用不存在元組，即在關(guān)系中外鍵取值只能是關(guān)聯(lián)關(guān)系中某個主鍵值或者為空值。關(guān)系完整性約束第71頁比如：學(xué)系代碼是“學(xué)系”關(guān)系主鍵、“專業(yè)”關(guān)系外鍵?！皩I(yè)”關(guān)系中學(xué)系代碼必須是“學(xué)系”關(guān)系中一個存在值或者為空值。第72頁用戶定義完整性約束是針對詳細數(shù)據(jù)環(huán)境與應(yīng)用環(huán)境由用戶詳細設(shè)置約束，它反應(yīng)了詳細應(yīng)用中數(shù)據(jù)語義要求，它作用就是要確保數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)正確性。比如，限定某屬性取值范圍，學(xué)生成績?nèi)≈当仨氃赱0，100]范圍。關(guān)系完整性約束第73頁數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常是指數(shù)據(jù)庫和對應(yīng)軟硬件系統(tǒng)。主要由數(shù)據(jù)庫、用戶、軟件和硬件四部分組成。1數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫包含兩部分：物理數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫描述（數(shù)據(jù)字典）它能夠供用戶共享，含有盡可能小冗余度和較高數(shù)據(jù)獨立性第74頁2軟件(Software)負責(zé)數(shù)據(jù)庫存取、維護和管理軟件系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem，簡稱DBMS）數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)工具支持DBMS運行操作系統(tǒng)3硬件（Hardware）存放和運行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)硬件設(shè)備。包含CPU、內(nèi)存、大容量存放設(shè)備、外部設(shè)備等。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成第75頁4用戶用戶是指使用數(shù)據(jù)庫人，即對數(shù)據(jù)庫存放、維護和檢索等操作。用戶分為三類：1.第一類用戶，終端用戶（EndUser）主要是使用數(shù)據(jù)庫各級管理人員、工程技術(shù)人員、科研人員，普通為非計算機專業(yè)人員；2.第二類用戶，應(yīng)用程序員（ApplicationProgrammer）負責(zé)為終端用戶設(shè)計和編制應(yīng)用程序，方便終端用戶對數(shù)據(jù)庫進行存取操作。3.第三類用戶，數(shù)據(jù)庫管理員（DadabaseAdministrator，簡稱DBA）DBA是指全方面負責(zé)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)“管理、維護和正常使用”人員數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成第76頁編譯系統(tǒng)OS硬件應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具DBMS數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖如圖由上圖看出：

DBMS在操作系統(tǒng)（OS）支持下工作，應(yīng)用程序在DBMS支持下才能使用數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成第77頁主流數(shù)據(jù)庫介紹當前數(shù)據(jù)庫市場，主流數(shù)據(jù)庫包含：Oracle、SyBase、DB2、SQLServer、MySQL等。Oracle：開發(fā)商為美國甲骨文企業(yè)（Oracle）。Sybase：開發(fā)商為Sybase企業(yè)。DB2：開發(fā)商為IBM。SQLServer：開發(fā)商為微軟。MySQL：由原MySQL企業(yè)開發(fā)。第