數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理第一章

參考教材介紹自學教材《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理》，全國高等教育自學考試指導(dǎo)委員會組編，丁寶康主編，經(jīng)濟科學出版社2007年版。本教材共分為9章，詳細介紹了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本原理、方法和應(yīng)用技術(shù)。內(nèi)容安排基礎(chǔ)篇第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本概念第二章數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和ER模型第三章關(guān)系模式設(shè)計理論第四章關(guān)系運算第五章SQL語言第六章數(shù)據(jù)庫管理設(shè)計與應(yīng)用開發(fā)篇第七章SQLServer2000簡介及應(yīng)用第八章PowerBuilder9.0簡介及應(yīng)用第九章數(shù)據(jù)庫的技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)庫的地位數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生于六十年代末，是數(shù)據(jù)管理的最新技術(shù)，是計算機科學的重要分支。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，它的出現(xiàn)極大地促進了計算機應(yīng)用向各行各業(yè)的滲透。數(shù)據(jù)庫的建設(shè)規(guī)模、數(shù)據(jù)庫信息量的大小和使用頻度已成為衡量一個國家信息化程度的重要標志?！稊?shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理》課程地位圖示B/S結(jié)構(gòu)C/S結(jié)構(gòu)瀏覽器端：HTML/CSS/JavaScript/VBScript服務(wù)器端：ASP(.NET)/PHP/JSPC/S結(jié)構(gòu)：VB/VC/VC#/Delphi/Java/.NET系列數(shù)據(jù)庫支持：SQLServer/Oracle/Sybase/MySQL/Informix/Access兩大語法體系：Basic系：VB/VBScript/VBAC系：Java/JavaScript/C++/C#四個基本概念數(shù)據(jù)(Data)數(shù)據(jù)庫(Database)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)一、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(Data)是描述事物的符號記錄比如：文本、圖形、圖像、音頻、視頻、學生的檔案記錄、貨物的運輸情況等學生檔案中的學生記錄（李明，男，1972，江蘇，計算機系，1990）數(shù)據(jù)的解釋語義：學生姓名、性別、出生年月、籍貫、所在系別、入學時間解釋：李明是個大學生，1972年出生，江蘇人，1990年考入計算機系二、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫的定義數(shù)據(jù)庫(Database,簡稱DB)是長期儲存在計算機內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)的集合。三、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)什么是DBMS位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。是基礎(chǔ)軟件，是一個大型復(fù)雜的軟件系統(tǒng)

DBMS的用途科學地組織和存儲數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護數(shù)據(jù)硬件平臺基礎(chǔ)軟件平臺軟件基礎(chǔ)構(gòu)架平臺應(yīng)用軟件平臺軟件產(chǎn)品協(xié)同軟件辦公軟件數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)操作系統(tǒng)

中間件應(yīng)用服務(wù)器數(shù)據(jù)庫在計算機系統(tǒng)中的位置四、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DatabaseSystem，簡稱DBS）

在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理員

數(shù)據(jù)庫

應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具

操作系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理員用戶用戶用戶

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)四、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第一章數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識學習目的與要求：本章屬于基礎(chǔ)知識，主要是對一些概念的理解和記憶。

本章沒有難點，相對的重點是:數(shù)據(jù)模型的四個層次數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的全局結(jié)構(gòu)

考核知識點與考核要求1.1數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展階段（識記）1.2數(shù)據(jù)描述的術(shù)語（領(lǐng)會）1.3數(shù)據(jù)抽象的級別（領(lǐng)會）1.4數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)(領(lǐng)會)1.5數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）（領(lǐng)會）1.1數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展時期20世紀40年代中--50年代中產(chǎn)生的背景應(yīng)用需求 科學計算 硬件水平 無直接存取存儲設(shè)備軟件水平 沒有操作系統(tǒng) 處理方式 批處理1.人工管理階段（20世紀50年代中期以前）人工管理階段(續(xù))特點數(shù)據(jù)的管理者：用戶（程序員），數(shù)據(jù)不保存在機器中數(shù)據(jù)面向的對象：某一應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的共享程度：無共享、冗余度極大數(shù)據(jù)的獨立性：不獨立，完全依賴于程序數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：無結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)控制能力：應(yīng)用程序自己控制只有程序的概念，沒有文件的概念；應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系(人工管理階段)

應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)集1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)集2應(yīng)用程序ｎ數(shù)據(jù)集n...…...…人工管理階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系二、文件系統(tǒng)階段時期20世紀50年代末--60年代中產(chǎn)生的背景應(yīng)用需求 科學計算、管理 硬件水平 磁盤、磁鼓 軟件水平 有文件系統(tǒng) 處理方式 聯(lián)機實時處理、批處理

文件系統(tǒng)階段(續(xù))特點數(shù)據(jù)的管理者：文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可長期保存數(shù)據(jù)面向的對象：某一應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的共享程度：共享性差、冗余度大數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu),整體無結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的獨立性：獨立性差，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變必須修改應(yīng)用程序數(shù)據(jù)控制能力：應(yīng)用程序自己控制應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系(文件系統(tǒng)階段)應(yīng)用程序１文件１應(yīng)用程序２文件2應(yīng)用程序ｎ文件n存取方法...…...…文件系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系

文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)的操作以記錄為單位。數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)是靠程序定義和解釋的。數(shù)據(jù)只能是定長的?？梢蚤g接實現(xiàn)數(shù)據(jù)變長要求，但訪問相應(yīng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序復(fù)雜了。文件間是獨立的，因此數(shù)據(jù)整體無結(jié)構(gòu)。可以間接實現(xiàn)數(shù)據(jù)整體的有結(jié)構(gòu)，但必須在應(yīng)用程序中對描述數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)的最小存取單位是記錄。文件系統(tǒng)三個缺陷（1）數(shù)據(jù)冗余：因為每個應(yīng)用程序都有對應(yīng)的

文件，同樣的數(shù)據(jù)會在多個文件中重復(fù)存儲。（2）數(shù)據(jù)不一致：由于數(shù)據(jù)冗余，在更新操作

時，可能遺漏，人為造成不一致性。（3）數(shù)據(jù)聯(lián)系弱：因為文件之間相互獨立，缺

乏聯(lián)系。三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段時期20世紀60年代末以來產(chǎn)生的背景應(yīng)用背景 大規(guī)模管理 硬件背景 大容量磁盤、磁盤陣列 軟件背景 有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 處理方式 聯(lián)機實時處理,分布處理,批處理 1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴充數(shù)據(jù)獨立性高數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一整體結(jié)構(gòu)化不再僅僅針對某一個應(yīng)用，而是面向全組織不僅數(shù)據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)化，整體是結(jié)構(gòu)化的，數(shù)據(jù)之間具有聯(lián)系數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)的是數(shù)據(jù)的真正結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)用數(shù)據(jù)模型描述，無需程序定義和解釋數(shù)據(jù)可以變長數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴充數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)從整體角度看待和描述數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)面向整個系統(tǒng)，可以被多個用戶、多個應(yīng)用共享使用。數(shù)據(jù)共享的好處減少數(shù)據(jù)冗余，節(jié)約存儲空間避免數(shù)據(jù)之間的不相容性與不一致性使系統(tǒng)易于擴充數(shù)據(jù)獨立性高物理獨立性指用戶的應(yīng)用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是相互獨立的。當數(shù)據(jù)的物理存儲改變了，應(yīng)用程序不用改變。邏輯獨立性指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨立的。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程序也可以不變。數(shù)據(jù)獨立性是由DBMS的二級映像功能來保證的數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制DBMS提供的數(shù)據(jù)控制功能(1)數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護保護數(shù)據(jù)，以防止不合法的使用造成的數(shù)據(jù)的泄密和破壞。(2)數(shù)據(jù)的完整性（Integrity）檢查將數(shù)據(jù)控制在有效的范圍內(nèi)，或保證數(shù)據(jù)之間滿足一定的關(guān)系。(3)并發(fā)（Concurrency）控制對多用戶的并發(fā)操作加以控制和協(xié)調(diào)，防止相互干擾而得到錯誤的結(jié)果。(4)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)（Recovery）將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)。應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))DBMS應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)庫…數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系4.高級數(shù)據(jù)庫階段：１）面向?qū)ο蟮母拍罱＃含F(xiàn)實世界存在許多具有更復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實際應(yīng)用領(lǐng)域，例如多媒體數(shù)據(jù)、多維表格數(shù)據(jù)、CAD數(shù)據(jù)等應(yīng)用問題，需要更高級的數(shù)據(jù)庫技術(shù)。面向?qū)ο蠹夹g(shù)不斷滲透，經(jīng)歷了從實體聯(lián)系圖、對象聯(lián)系圖到UML類圖的發(fā)展歷程，以適應(yīng)具有面向?qū)ο筇卣鞯臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的需要。２）開放數(shù)據(jù)庫互連技術(shù)：“開放數(shù)據(jù)互聯(lián)”技術(shù)，為開發(fā)者提供一個公共的、與DBMS型號無關(guān)的應(yīng)用程序設(shè)計接口。

這兩部分內(nèi)容將在第九章介紹。數(shù)據(jù)(Data)是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象數(shù)據(jù)的定義描述事物的符號記錄數(shù)據(jù)的種類文本、圖形、圖像、音頻、視頻、學生的檔案記錄、貨物的運輸情況等數(shù)據(jù)的特點數(shù)據(jù)與其語義是不可分的1.2數(shù)據(jù)描述數(shù)據(jù)舉例數(shù)據(jù)的含義稱為數(shù)據(jù)的語義，數(shù)據(jù)與其語義是不可分的。例如93是一個數(shù)據(jù)語義1：學生某門課的成績語義2：某人的體重語義3：計算機系2013級學生人數(shù)語義4：請同學給出。。。數(shù)據(jù)舉例學生檔案中的學生記錄（李明，男，199505，江蘇南京市，計算機系，2014）語義：學生姓名、性別、出生年月、籍貫、所在院系、入學時間解釋：李明是個大學生，1995年5月出生，江蘇南京市人，2014年考入計算機系請給出另一個解釋和語義1.2數(shù)據(jù)描述在數(shù)據(jù)處理中，數(shù)據(jù)描述將涉及不同的范疇。從事物的特性到計算機中的具體表示，數(shù)據(jù)描述經(jīng)歷了三個階段：概念設(shè)計邏輯設(shè)計物理設(shè)計1.概念設(shè)計中的的數(shù)據(jù)描述(1)實體（Entity）

客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體。可以是具體的人、事、物或抽象的概念。(2)屬性（Attribute）實體所具有的某一特性稱為屬性。一個實體可以由若干個屬性來刻畫。

(3)實體標識符：碼（Key）唯一標識實體的屬性集稱為碼。1.概念設(shè)計中的的數(shù)據(jù)描述(續(xù))(4)域（Domain）屬性的取值范圍稱為該屬性的域。(5)實體集（EntitySet）同一類型實體的集合稱為實體集(1)字段：數(shù)據(jù)項，比如學號、姓名(2)記錄：字段的有序集合(3)文件：同一類字段的集合(4)關(guān)鍵碼：能唯一標識文件中每個記錄的字段或者字段集。2.邏輯設(shè)計中的數(shù)據(jù)描述物理存儲介質(zhì)層次１）高速緩沖存儲器：Cache，由CPU直接管理。２）主存儲器：內(nèi)存３）快擦寫存儲器：FlashMemory４）磁盤存儲器：硬盤５）光盤存儲器：CD、DVD６）磁帶：物理存儲中的數(shù)據(jù)描述位、字節(jié)、字、塊、桶和卷。3.物理設(shè)計中的數(shù)據(jù)描述聯(lián)系及元數(shù)定義：二元聯(lián)系有以下三種類型：

1：1的聯(lián)系：如果實體集E1中的每個實體最多只能和實體集E2中的一個實體有聯(lián)系，反之亦然，好么實體集E1對E2的聯(lián)系稱為“一對一聯(lián)系”，記為“1：1”。

1：N聯(lián)系：如果實體集E1中每個實體與實體集E2中任意個（零個或多個）實體有聯(lián)系，而E2中每個實體至多和E1中的一個實體有聯(lián)系，那么E1對E2的聯(lián)系是“一對多聯(lián)系”，記為“1：N”。

M：N聯(lián)系：如果實體集E1中每個實體與實體集E2中任意個（零個或多個）實體有聯(lián)系，反之亦然，那么E1對E2的聯(lián)系是“多對多聯(lián)系”，記為“M：N”。4.數(shù)據(jù)聯(lián)系的描述實體型A聯(lián)系名實體型B111:1聯(lián)系實體型A聯(lián)系名1n1:n聯(lián)系實體型A實體型B聯(lián)系名mnm:n聯(lián)系實體型B用圖形來表示兩個實體型之間的這三類聯(lián)系4.數(shù)據(jù)聯(lián)系的描述一對一聯(lián)系（1:1）

實例一個班級只有一個正班長一個班長只在一個班中任職定義：如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中至多有一個（也可以沒有）實體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實體集A與實體集B具有一對一聯(lián)系，記為1:1

班級班級-班長班長111:1聯(lián)系4.數(shù)據(jù)聯(lián)系的描述一對多聯(lián)系（1：n）實例一個班級中有若干名學生，每個學生只在一個班級中學習定義：如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中至多只有一個實體與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B有一對多聯(lián)系，記為1:n班級組成學生1n1:n聯(lián)系4.數(shù)據(jù)聯(lián)系的描述多對多聯(lián)系（m:n）實例課程與學生之間的聯(lián)系：一門課程同時有若干個學生選修一個學生可以同時選修多門課程定義：如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中也有m個實體（m≥0）與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體B具有多對多聯(lián)系，記為m:n課程選修學生mnm:n聯(lián)系4.數(shù)據(jù)聯(lián)系的描述1.3數(shù)據(jù)抽象的級別1.數(shù)據(jù)抽象的過程數(shù)據(jù)模型的概念數(shù)據(jù)模型指對現(xiàn)實世界中客觀事物及其聯(lián)系的數(shù)據(jù)描述，是能表示實體類型與實體間聯(lián)系的模型，具有描述數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)聯(lián)系兩方面的功能。數(shù)據(jù)模型是對現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的模擬和抽象。數(shù)據(jù)模型應(yīng)該滿足三個方面的要求：比較真實地模擬現(xiàn)實世界；容易為人所理解；便于計算機處理.1.數(shù)據(jù)抽象的過程根據(jù)數(shù)據(jù)抽象的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)模型內(nèi)部數(shù)據(jù)模型概念模型表達用戶需求觀點的數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)的模型獨立于計算機系統(tǒng)和DBMS主要用于數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計邏輯模型表達計算機實現(xiàn)觀點的DB全局邏輯結(jié)構(gòu)的模型外部模型表達用戶使用觀點的DB局部邏輯結(jié)構(gòu)的模型內(nèi)部模型表達DB物理結(jié)構(gòu)的模型對數(shù)據(jù)最底層的抽象，是面向計算機系統(tǒng)的。物理模型的具體實現(xiàn)是DBMS的任務(wù)，用戶一般不必考慮物理級的細節(jié)1.數(shù)據(jù)抽象的過程四種模型之間的相互關(guān)系1.數(shù)據(jù)抽象的過程用戶需求DB用戶需求用戶需求概念模型外部模型外部模型外部模型邏輯模型內(nèi)部模型用戶1用戶3用戶2應(yīng)用1應(yīng)用2應(yīng)用3綜合轉(zhuǎn)換映像映像數(shù)據(jù)抽象的步驟：第1步：根據(jù)用戶需求，設(shè)計數(shù)據(jù)庫的概念模型，這是一個綜合的過程第2步：根據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)則，把概念模型轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫的邏輯模型，這是一個轉(zhuǎn)換的過程第3步：根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)特點，設(shè)計不同的外部模型，給程序員使用。也就是應(yīng)用程序使用的時數(shù)據(jù)庫的外部模型，外部模型與邏輯模型之間的對應(yīng)性稱為映像第4步：數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)時，要根據(jù)邏輯模型設(shè)計其內(nèi)部模型。內(nèi)部模型和邏輯模型之間的對應(yīng)性稱為映像1.數(shù)據(jù)抽象的過程第1步成為DB的概念設(shè)計，第2、3步稱為DB的邏輯設(shè)計，第4步稱為DB的物理設(shè)計這四種模型中，概念模型的抽象級別最高其特點是：表達了數(shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu)，它是系統(tǒng)用戶對整個應(yīng)用項目涉及的數(shù)據(jù)的全面描述從用戶需求的觀點出發(fā)，對數(shù)據(jù)建模概念模型獨立于硬件和軟件是數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員與用戶之間進行交流的工具2.概念模型ER模型基本概念：(1)實體（Entity）客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體。可以是具體的人、事、物或抽象的概念。(2)屬性（Attribute）實體所具有的某一特性稱為屬性。一個實體可以由若干個屬性來刻畫。2.概念模型(3)聯(lián)系（Relationship）現(xiàn)實世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界中反映為實體內(nèi)部的聯(lián)系和實體之間的聯(lián)系實體型間聯(lián)系一對一聯(lián)系（1:1）一對多聯(lián)系（1:n）多對多聯(lián)系（m:n）2.概念模型ER圖有四個基本成分：（1）矩形框——表示實體型；（2）菱形框——表示聯(lián)系型；（3）橢圓形框——表示實體型或聯(lián)系型的屬性（4）直線——用來連接上述三種圖框。做圖時，把相應(yīng)的命名記入框中；對組成關(guān)鍵字的屬性，標記下劃線；在菱形框的引出線上要標上聯(lián)系的方式（如1:N等）。2.概念模型建立ER圖過程：（1）確定實體型（2）確定聯(lián)系型（3）對實體型和聯(lián)系型用連線組合（4）確定實體型和聯(lián)系型的屬性，確定并標記鍵。1.兩個不同實體型之間的聯(lián)系例1.1分別畫出學校與教師聯(lián)系、學生與課程聯(lián)系的ER圖。2.概念模型１學校聘任學校名校址校長年薪教工號姓名專長教師（１）學校與教師聯(lián)系的ER圖學生Ｎ課程選修必修ＭＮＯＰ學號姓名年齡課程號課程名學分（2）學生與課程聯(lián)系的ER圖性別成績成績ＯＮＭＰ2.概念模型2.多個不同實體型之間的聯(lián)系例1.2假設(shè)廠家供應(yīng)零件，倉庫負責采購并管理零件的入庫、出庫，多個工程項目所需的零件在倉庫領(lǐng)取。畫出倉庫管理的ER圖。工程項目廠家零件采購需求有三個實體型：工程項目（項目號，項目名，負責人）零件（零件號，零件名，單價，重量）廠家（編號，廠名，廠址）有兩個聯(lián)系型：需求（需求量）采購（購進數(shù)）3.邏輯模型邏輯模型的特點:(p13)（1）邏輯模型表達了DB的整體邏輯結(jié)構(gòu)，但它是設(shè)計人員對整個應(yīng)用項目數(shù)據(jù)庫的全面描述（2）邏輯模型從數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)的觀點出發(fā)，對數(shù)據(jù)建模（3）邏輯模型獨立于硬件，但是依賴于軟件（DBMS）（4）邏輯模型是數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員與應(yīng)用程序之間進行交流的工具邏輯模型的分類：１）層次模型２）網(wǎng)狀模型３）關(guān)系模型１）層次模型層次模型：用樹形結(jié)構(gòu)來表示各類實體及實體間的聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。層次模型要滿足下面兩個條件：1.有且只有一個結(jié)點沒有雙親結(jié)點，這個結(jié)點稱為根結(jié)點。2.根以外的其它結(jié)點有且只有一個雙親結(jié)點。層次模型的一般表示：節(jié)點1節(jié)點2節(jié)點3節(jié)點4節(jié)點5根節(jié)點葉節(jié)點層次模型學校學院管理機構(gòu)學生教師根節(jié)點葉節(jié)點層次模型實例兄弟結(jié)點系的組織機構(gòu)上圖中層次模型數(shù)據(jù)庫中的一個值層次模型有兩個缺點只能表示1：N聯(lián)系由于層次順序的嚴格和復(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２）網(wǎng)狀模型滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為網(wǎng)狀模型。允許多個的結(jié)點無雙親；一個結(jié)點可以有多于一個的雙親。2.4.2網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀模型可以看作是層次模型的一種擴展。它采用有向圖結(jié)構(gòu)表示實體及其之間的聯(lián)系。一個節(jié)點可以沒有父節(jié)點；也可以有多于一個的父節(jié)點。兩個結(jié)點之間有多種聯(lián)系（復(fù)合聯(lián)系）。聯(lián)系通過指針鏈表實現(xiàn)。節(jié)點1節(jié)點2節(jié)點3節(jié)點1節(jié)點2節(jié)點4節(jié)點3（a）（b）網(wǎng)狀模型的幾個例子學生/選課/課程的網(wǎng)狀模型的實現(xiàn)網(wǎng)狀模型的例子：

Ｒ1

L1L2

R2

R1

R2

L3

L1L2

R3

L4

R4L5

R5

專業(yè)

社團

學生擁有

參加

R1

R2

R3

L1L2

工人

使用維護

機器

學院

辦公室辦公開設(shè)下屬教研室聘用課程講授

教師

學生宿舍學生教研室系教師網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點優(yōu)點能夠更為直接地描述現(xiàn)實世界，如一個結(jié)點可以有多個雙親具有良好的性能，存取效率較高缺點結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴大，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３）關(guān)系模型關(guān)系模型是目前應(yīng)用最多、也最為重要的一種數(shù)據(jù)模型。關(guān)系模型建立在嚴格的數(shù)學概念基礎(chǔ)上，采用二維表格結(jié)構(gòu)來表示實體和實體之間的聯(lián)系。在用戶觀點下，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，它由行和列組成。教師信息表信息學院教授男薛智永856基礎(chǔ)部講師女李奇805DEPT(系別)TITLE(職稱)GENDER(性別)NAME(姓名)TNO(教師編號)85664數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)00513280540微機基礎(chǔ)005067TNO(主講老師編號)PERIOD(學時)DESCP(課程名稱)CNO(課程編號)課程信息表例學生、課程、學生與課程之間的多對多聯(lián)系：

學生（學號，姓名，年齡，性別，系號，年級）課程（課程號，課程名，學分）選修（學號，課程號，成績）（a）學生關(guān)系信息學院18男王小鵬236機電學院19女李小瑩235系別年齡性別姓名學號464數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)005132640微機基礎(chǔ)005067學分學時課程名稱課程編號（b）課程關(guān)系用選修關(guān)系表示學生與課程的聯(lián)系（c）選修關(guān)系7600513280587005067805成績課程編號學號7600513285680005067856關(guān)系數(shù)據(jù)模型的特點：概念清晰，結(jié)構(gòu)簡單，實體、實體聯(lián)系和查詢結(jié)果都采用關(guān)系表示，用戶比較容易理解。關(guān)系模型的存取路徑對用戶是透明的，程序員不用關(guān)心具體的存取過程，減輕了程序員的工作負擔，具有較好的數(shù)據(jù)獨立性和安全保密性。

一般只處理格式化的數(shù)據(jù)，對于多媒體數(shù)據(jù)如圖像、圖形、聲音等，處理效果不好。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡單，不能描述許多復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

4.外部模型外部模型的特點:（1）外部模型是邏輯模型的一個邏輯子集（2）外部模型獨立于硬件，依賴于軟件（3）外部模型反映了用戶使用數(shù)據(jù)庫的觀點4.外部模型外部模型的優(yōu)點:（1）簡化了用戶的觀點。外部模型是針對具體用戶應(yīng)用需要的數(shù)據(jù)而設(shè)計的，與該用戶無關(guān)的數(shù)據(jù)不必放入，這樣用戶就能比較簡便地使用數(shù)據(jù)庫。（2）有助于數(shù)據(jù)庫的安全保護。用戶不能看的數(shù)據(jù)，不放入外部模型，這樣就提高了系統(tǒng)的安全性（3）外部模型是對概念模型的支持。如果用戶使用外部模型得心應(yīng)手，那么說明當初根據(jù)用戶需求綜合成的概念模型是正確的、完善的

5.內(nèi)部模型是數(shù)據(jù)庫最底的抽象，它描述數(shù)據(jù)在磁盤或磁帶上的存儲方式、存取設(shè)備和存取方法。

6.三層模式和兩級映象在用戶到數(shù)據(jù)庫之間，DB的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有三個層次：外部模型、邏輯模型和內(nèi)部模型。這三個層次要用DB的數(shù)據(jù)定義語言定義，定義以后的內(nèi)容成為模式。

6.三層模式和兩級映象三層模式體系結(jié)構(gòu)１）外模式：是用戶與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的接口，是用戶用到的那部分數(shù)據(jù)的描述。２）邏輯模式：是數(shù)據(jù)庫中全部數(shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu)的描述。３）內(nèi)模式：是數(shù)據(jù)庫在物理存儲方面的描述，定義所有內(nèi)部記錄類型、索引和文件的組織方式，以及數(shù)據(jù)控制方面的細節(jié)。

6.三層模式和兩級映象三層模式體系結(jié)構(gòu)具有以下特點：（1）用戶使用DB的數(shù)據(jù)操縱語言語句對數(shù)據(jù)庫進行操作，實際上是對外模式的外部記錄進行操作（2）邏輯模式必須不涉及存儲結(jié)構(gòu)、訪問技術(shù)等細節(jié)（3）內(nèi)模式不涉及物理設(shè)備的約束

6.三層模式和兩級映象兩級映象外模式/邏輯模式映象：用于定義概念模式和內(nèi)模式之間的對應(yīng)性。一般在內(nèi)模式中描述。邏輯模式/內(nèi)模式映象：用于定義外模式和概念模式間的對應(yīng)性。一般在外模式中描述。

7.高度的數(shù)據(jù)獨立性什么叫數(shù)據(jù)獨立性？是指應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間相互獨立，不受影響。在修改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時，盡可能不修改應(yīng)用程序，則稱系統(tǒng)達到了數(shù)據(jù)獨立性目標。數(shù)據(jù)獨立性分為物理數(shù)據(jù)獨立性和邏輯數(shù)據(jù)獨立性：物理數(shù)據(jù)獨立性：修改內(nèi)模式時盡量不影響概念模式及外模式，則達到物理數(shù)據(jù)獨立性。邏輯數(shù)據(jù)獨立性：修改概念模式時盡量不影響外模式和應(yīng)用程序。用戶（應(yīng)用程序）外模式外模式/邏輯模式映像內(nèi)模式邏輯模式外模式/邏輯模式映像DB…用戶記錄…邏輯記錄…外部記錄…內(nèi)部記錄…物理記錄結(jié)構(gòu)一致，只是數(shù)據(jù)傳輸問題結(jié)構(gòu)一致，只是數(shù)據(jù)傳輸問題結(jié)構(gòu)不一致，除了數(shù)據(jù)傳輸，還需要各式轉(zhuǎn)換1.4數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）1.DBMS的目標與任務(wù)：目標友好的用戶界面可靠、易用、立即反饋、多樣功能完備效率高結(jié)構(gòu)清晰開放性—符合標準和規(guī)范1.4數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）DBMS工作模式如下：（1）接受應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)請求和處理請求（2）將用戶的數(shù)據(jù)請求（高級指令）轉(zhuǎn)換成復(fù)雜的機器代碼（低層指令）（3）實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作（4）從數(shù)據(jù)庫的操作中接受查詢結(jié)果（5）對查詢結(jié)果進行處理（格式轉(zhuǎn)換）（6）將處理結(jié)果返回給用戶1.4數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）應(yīng)用程序DBMSDB數(shù)據(jù)請求低層指令數(shù)據(jù)（處理結(jié)果）數(shù)據(jù)（查詢結(jié)果）DBMS的工作模式1.4數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）應(yīng)用程序DB的系統(tǒng)緩沖區(qū)DBOSDBMS外模式模式內(nèi)模式用戶訪問數(shù)據(jù)的過程3.DBMS的主要功能：１）數(shù)據(jù)庫的定義功能２）數(shù)據(jù)庫的操縱功能３）數(shù)據(jù)庫的保護功能（數(shù)據(jù)庫恢復(fù)、數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫完整性和數(shù)據(jù)庫安全性）４）數(shù)據(jù)庫的維護功能５）數(shù)據(jù)字典1.5數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)1.DBS由四部分組成：數(shù)據(jù)庫、硬件、軟件、數(shù)據(jù)庫管理員。2.數(shù)據(jù)庫管理員定義及職責。(素質(zhì)+職責)3.DBS的全局結(jié)構(gòu)及DBS的效益。（數(shù)據(jù)庫用戶+界面+DBMS+磁盤+DBS的效益）本章結(jié)束1.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫硬件軟件數(shù)據(jù)庫管理員（1）數(shù)據(jù)庫（DB）DB是一個企業(yè)組織各項應(yīng)用有關(guān)的全部數(shù)據(jù)的集合DB分成兩類：一類是應(yīng)用數(shù)據(jù)的集合，稱為物理數(shù)據(jù)庫，它是數(shù)據(jù)庫的主體一類是各級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述，稱為描述數(shù)據(jù)庫（2）硬件包括中央處理機、內(nèi)存、外存、輸入輸出設(shè)備等數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對硬件資源的要求1)足夠大的內(nèi)存操作系統(tǒng)DBMS的核心模塊數(shù)據(jù)緩沖區(qū)應(yīng)用程序2