第三章計算機數(shù)據(jù)處理技術課件

計算機輔助設計與制造第三章計算機數(shù)據(jù)處理技術計算機輔助設計與制造第三章1計算機輔助設計與制造本章

學習目標

學會采用適當方式處理工程設計中不同形式數(shù)據(jù)了解數(shù)據(jù)管理幾種方法的特點掌握數(shù)據(jù)庫的基礎知識重點：數(shù)據(jù)處理技術

數(shù)據(jù)庫管理基礎知識計算機輔助設計與制造本章學習目標學會采用適當方式處理工程2計算機輔助設計與制造學習內容數(shù)表的計算機處理技術

線圖的計算機處理技術

數(shù)據(jù)庫基本原理與應用

計算機輔助設計與制造學習內容數(shù)表的計算機處理技術3計算機輔助設計與制造3.1數(shù)表的計算機處理技術數(shù)表的數(shù)組化

數(shù)表的文件化

數(shù)表的公式化數(shù)據(jù)庫管理CAD/CAM中需要將各種表格數(shù)據(jù)和曲線圖表編入程序預先存入計算機中，以便設計時由程序自動檢索和調用，提高設計的自動化程度

這就涉及各種計算機數(shù)據(jù)處理技術

設計數(shù)據(jù)或資料的計算機常用處理方法：計算機輔助設計與制造3.1數(shù)表的計算機處理技術數(shù)表的數(shù)組4計算機輔助設計與制造數(shù)組化：將數(shù)據(jù)以一定的形式直接存放于程序中，再根據(jù)已知條件自動檢索和調用所需數(shù)據(jù)。文件化：當數(shù)據(jù)量很大時不便于用數(shù)組處理，將數(shù)據(jù)存入擴展名為.DAT的數(shù)據(jù)文件中，需要數(shù)據(jù)時，由程序來打開文件并讀取數(shù)據(jù)。公式化：將數(shù)表或線圖轉化為公式編入程序，再根據(jù)已知的數(shù)據(jù)計算出所需的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫管理：將數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)庫中，可以克服文件化處理的不足。計算機輔助設計與制造數(shù)組化：將數(shù)據(jù)以一定的形式直接存放于程序5計算機輔助設計與制造方式的選擇原則：有利于提高CAD/CAM系統(tǒng)的工作效率，降低開發(fā)的成本。方式的選擇依據(jù)：根據(jù)CAD/CAM系統(tǒng)的性質及數(shù)據(jù)處理的規(guī)模大小來確定。計算機輔助設計與制造方式的選擇原則：有利于提高CAD/CAM6計算機輔助設計與制造3.1.1數(shù)表的數(shù)組化1.一維數(shù)表例1：將表中為標準螺孔底孔尺寸進行數(shù)組化處理標準螺孔底孔尺寸

公稱尺寸M

M4M5M6M7M8M9M10M12M14M16M18M20

底孔尺寸d

3.34.25.06.06.77.78.510.211.913.915.417.4

數(shù)表程序化的C語言初始化賦值語句：

floatm[12]={4,5,6,7,8,9,10,12,14,16,18,20};floatd[12]={3.3,4.2,5.0,6.0,6.7,7.7,8.5,10.2,11.9,13.9,15.4,17.4};若已知螺孔公稱尺寸m[i]，就可相應的檢索出螺孔底孔尺寸d[i]定義：只由一個已知變量查取所需數(shù)據(jù)的表格，稱為一維數(shù)表計算機輔助設計與制造3.1.1數(shù)表的數(shù)組化1.一維數(shù)表7#include<stdio.h>main(){ floatm[12]={4,5,6,7,8,9,10,12,14,16,18,20}; floatd[12]={0.1,0.2,0.3,6.0,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1,1.1,1.2}; inti; floata;printf("請輸入公稱直徑:"

); scanf(“%d”,&a); for(i=0;i<12;i++) { if(a==m[i]) { printf("你檢索的為%f“,d[i]); break; } } if(i==12) printf("無此數(shù)據(jù)!“); }計算機輔助設計與制造#include<stdio.h>計算機輔助設計與制造8計算機輔助設計與制造計算機輔助設計與制造9計算機輔助設計與制造2.二維數(shù)表

現(xiàn)用i=0~2及j=0~2分別代表原動機和工作機不同的載荷特性，用一個二維數(shù)組ka[3][3]記載表中的系數(shù)齒輪傳動工況系數(shù)KA工作機載荷特性

工作平穩(wěn)

中等沖擊較大沖擊j=0j=1j=2工作平穩(wěn)

i=01.00

1.25

1.75

輕度沖擊

i=11.25

1.50

2.00

中等沖擊

i=21.50

1.75

2.25

原動機載荷特性工況系數(shù)

Ka[i][j]定義：需由兩個已知條件才能確定一個未知數(shù)據(jù)的表格，稱為二維數(shù)表。例2：將表中的齒輪傳動工況系數(shù)進行數(shù)組化處理。計算機輔助設計與制造2.二維數(shù)表現(xiàn)用i=0~2及j=0~210計算機輔助設計與制造檢索齒輪傳動工況系數(shù)的C程序：#include<stdio.h>main(){inti,j;floatka[3][3]={{1.0,1.25,1.75},{1.25,1.5,2.0},{1.5,1.75,2.25}};while(1){printf(“請輸入原動機的載荷特性(0,1,2):”);scanf（“%d”，&i）;if(i>=0&&i<=2)break;}while(1){printf(“請輸入工作機的載荷特性(0,1,2):”)；scanf（“%d”，&j）;if(j>=0&&j<=2)break;}printf(“您檢索的齒輪工況系數(shù)為%f,”,ka[i][j]);}計算機輔助設計與制造檢索齒輪傳動工況系數(shù)的C程序：#incl11計算機輔助設計與制造例3：軸肩圓角處理論應力集中系數(shù)α表的處理決定系數(shù)α值的有兩個自變量，即r∕D2和D1∕D2，這是一個二維查表問題。這個查表問題的特殊之處是兩個自變量及系數(shù)α均是連續(xù)量，因此必須采用函數(shù)插值。定義aa[6][10]儲存α，dd[10]儲存D1∕D2的比值，定義rd[6]儲存r∕D2的比值。計算機輔助設計與制造例3：軸肩圓角處理論應力集中系數(shù)α表的處12第三章計算機數(shù)據(jù)處理技術ppt課件133.多維數(shù)表定義：由兩個以上已知條件確定一個未知數(shù)據(jù)的表格，稱為多維數(shù)表。計算機輔助設計與制造例4：將表中的齒形公差進行數(shù)組化處理。決定ff值的變量有d、mn和精度等級。定義ff[3][6][9]齒形公差，dd[3]儲存d的上界值，定義mn[6]儲存法向模量的上界值。整型變量i來標識齒輪精度等級。

floatdd[3]={125,400,800,};floatmn[6]={3.5,6.3,10,16,25,40}；floatff[3][6][9]={{{2.1,2.6,…,22},{2.4,3.0,…,32},{2.5,3.4,…,36}},{{2.4,3.0,…,28},{2.5,3.2,…,36},{…},{…},{3.4,…,71}},{{2.6,3.4,…,40},{…},{…},{…},{4.5,…,112}}}；3.多維數(shù)表定義：由兩個以上已知條件確定一個未知數(shù)據(jù)的表14數(shù)組化處理特點：程序與數(shù)據(jù)結合在一起。缺點：數(shù)據(jù)無法共享，增大程序的長度。計算機輔助設計與制造數(shù)組化處理計算機輔助設計與制造15計算機輔助設計與制造3.1.2數(shù)表的文件化數(shù)據(jù)量很大，用數(shù)組不便于處理，可將數(shù)表中（含線圖離散化而成數(shù)表）的數(shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)獨立于應用程序

使用時通過檢索程序查詢和調用所需數(shù)據(jù)計算機輔助設計與制造3.1.2數(shù)表的文件化數(shù)據(jù)量很大，16

計算機輔助設計與制造1.用編輯軟件產生順序文件標準螺孔底孔尺寸

公稱尺寸M

M4M5M6M7M8M9M10M12M14M16M18M20

底孔尺寸d

3.34.25.06.06.77.78.510.211.913.915.417.4

4567891012141618203.34.25.06.06.77.78.510.211.913.915.417.4如用EDIT.COM全屏幕編輯軟件或用寫字板輸入數(shù)據(jù)，保存為AA.DAT計算機輔助設計與制造1.用編輯軟件產生順序文件標準螺孔底17計算機輔助設計與制造2.用程序生成順序文件如用TurboC語言編程建立上述數(shù)據(jù)文件。main(){inti;floata[24]={4,5,……20,3.3,4.2,5.0,……，15.4,17.4}；FILE*fp;fp=fopen(“AA.DAT”,”w”);for(i=0;i<12;i++)fprintf(fp,”%f”,a[i]);fprintf(fp,”\n”);for(i=12;i<24;i++)fprintf(fp,”%f”,a[i]);fclose(fp);}計算機輔助設計與制造2.用程序生成順序文件如用TurboC18計算機輔助設計與制造3.文件的讀取和檢索main(){intI,m[12],m1;floatd[12]；FILE*fp;fp=fopen(“AA.DAT”,”r”);for(i=0;i<12;i++)fscanf(fp,”%d”,&m[i]);for(i=0;i<12;i++)fscanf(fp,”%f”,&d[i]);fclose(fp);

C編程如下：計算機輔助設計與制造3.文件的讀取和檢索main()C編19fprintf(”請輸入公稱尺寸m1:”);scanf(“%d”,&m1);for(i=0;i<12;i++){if(m[i]==m1){printf(“您檢索的底孔直徑是:f%”,d[i]);break;}}if(i==12)printf(“\n輸入數(shù)據(jù)錯誤！”);}計算機輔助設計與制造fprintf(”請輸入公稱尺寸m1:”);計算機輔助設20文件化處理特點：數(shù)據(jù)與程序作了初步的分離，實現(xiàn)了有條件的數(shù)據(jù)共享。計算機輔助設計與制造缺點：（1）文件只能表示事物本身，不能表示事物之間的聯(lián)系。

（2）文件較長。

（3）數(shù)據(jù)與應用程序之間任有依賴。

（4）安全性和保密性差。文件化處理計算機輔助設計與制造缺點：（1）文件只能表示事物本21計算機輔助設計與制造3.2線圖的計算機處理技術

漸開線齒輪的齒形系數(shù)

一般做法：①若能查到線圖原有的公式，將公式編寫到程序中；②將線圖離散為數(shù)表，然后將數(shù)表進行程序化處理；

③用曲線插值或擬合的方法求出線圖的近似公式，再將公式編寫到程序中。線圖的離散化處理

線圖的公式化處理

計算機輔助設計與制造3.2線圖的計算機處理技術漸開線齒22計算機輔助設計與制造3.2.1線圖的離散化處理分割離散的原則：

各分割點間的函數(shù)值相差不大

為了將曲線圖變換成數(shù)表，可將曲線進行分割離散，用這些分割離散點的坐標值列成一張數(shù)表當變位系數(shù)x=0，漸開線齒輪的當量齒數(shù)Zv和齒形系數(shù)Y之間的關系曲線漸開線齒輪的當量齒數(shù)和齒形系數(shù)的關系

當量齒數(shù)Zv

121416182226304050齒形系數(shù)Y

3.483.223.032.912.732.602.522.402.32計算機輔助設計與制造3.2.1線圖的離散化處理分割離散的原則23計算機輔助設計與制造每條曲線可變換成一張一維數(shù)表，則m條曲線的線圖就可變換成m張一維數(shù)表，這些數(shù)表組合在一起就是一張二維數(shù)表

漸開線齒輪的齒形系數(shù)

計算機輔助設計與制造每條曲線可變換成一張一維數(shù)表，則m條曲線24計算機輔助設計與制造……漸開線齒輪當量齒數(shù)和齒形系數(shù)的關系

Y

x當

量

齒

數(shù)

Zv(N)

12

14

16

18

22

26

30

40

50

X=11.861.871.881.901.911.931.95X=0.91.91.901.911.921.931.931.951.97X=0.81.981.971.961.971.961.971.971.981.99X=0.72.072.052.032.022.022.012.012.022.02X=0.62.192.152.122.12.082.072.062.052.05X=0.52.322.262.222.22.162.142.122.102.09X=0.42.492.422.362.322.252.222.192.152.13X=0.32.672.562.482.432.352.302.252.202.17X=0.22.892.742.632.562.462.392.342.262.21X=0.13.172.972.832.722.582.492.432.332.26X=03.483.223.052.912.732.602.522.402.32計算機輔助設計與制造……漸開線齒輪當量齒數(shù)和齒形系數(shù)的關系25缺點：轉換后的數(shù)表只能表示曲線上

有限點處的變量關系，若要查找曲線上任意點處的變量值，要用

插值方法。計算機輔助設計與制造缺點：轉換后的數(shù)表只能表示曲線上計算機輔助設計與制造26計算機輔助設計與制造3.2.2線圖的公式化處理數(shù)表公式化處理方法：函數(shù)插值曲線擬合

數(shù)據(jù)間存在某些聯(lián)系或函數(shù)關系的列表函數(shù)應盡量進行公式化處理，充分利用計算機高速計算功能計算機輔助設計與制造3.2.2線圖的公式化處理數(shù)表公式化處理27計算機輔助設計與制造1.函數(shù)插值漸開線齒輪的當量齒數(shù)和齒形系數(shù)的關系當量齒數(shù)Zv

121416182226304050

齒形系數(shù)Y

3.483.223.032.912.732.602.522.402.32

Xx1x2x3…xn

Y

y1y2y3…yn該數(shù)表中兩組數(shù)據(jù)之間存在某種關系，反映了某種連續(xù)的規(guī)律性。(xi,yi)稱為結點，所要求的點（x，y）稱為插值點計算機輔助設計與制造1.函數(shù)插值漸開線齒輪的當量齒數(shù)和齒形系28基本思想：計算機輔助設計與制造實質：構造一個既簡單又具有足夠精度的函數(shù)g(x)。所選取的結點個數(shù)：線性插值、拋物線插值和拉格朗日插值?；舅枷耄河嬎銠C輔助設計與制造實質：構造一個既簡單又具有足夠29計算機輔助設計與制造已知插值點P(x,y)的相鄰兩點：P1=f(x1),P2=f(x2)滿足條件：x1<x<x2

近似認為此區(qū)域函數(shù)呈線性變化，用過P1、P2兩點連線的直線g(x)代替原來函數(shù)f(x)，則插值點函數(shù)為：

（1）線性插值（兩點插值）計算機輔助設計與制造已知插值點P(x,y)的相鄰兩點：P1=30程序實現(xiàn)的關鍵點分析計算機輔助設計與制造Xx1x2x3x4…xn

Y

y1y2y3y4…yn1.結點的存儲?2.插值點的位置?X注意：

i為結點中較大點X的下標解決設置兩個一維數(shù)組解決判定條件X<Xi程序實現(xiàn)的關鍵點分析計算機輔助設計與制造Xx1x231計算機輔助設計與制造線性插值程序流程圖x(n)，y(n)——一維數(shù)組，存放列表函數(shù)中x,y的值n——列表函數(shù)中結點數(shù)x,y——已知的x插入值及求出的函數(shù)值。輸入n,x(n),y(n),xx<x(0)?i=0~n-1x<=x(i)?i<n?y=公式結束越界信息YNYNNY計算機輔助設計與制造線性插值程序x(n)，y(n)——32例：計算機輔助設計與制造漸開線齒輪的當量齒數(shù)和齒形系數(shù)的關系

當量齒數(shù)Zv

121416182226304050

齒形系數(shù)Y

3.483.223.032.912.732.602.522.402.32當求表中當量系數(shù)為z（zi<z<zi+1）時的齒形系數(shù)y，就可以用插值公式y(tǒng)=yi+(yi+1-yi)(z-zi)/(zi+1-zi)計算得要查z=20時的齒形系數(shù)，C語言程序如下：#inciude<stdio.h>#include<math.h>main(){inti，z;intz[9]={12,14,16,18,22,26,30,40,50};floaty;floaty[9]={3.48,3.22,3.03,2.91,2.73,2.60,2.52,2.40,2.32};printf(“\n請輸入當量齒數(shù)z：”);

例：計算機輔助設計與制造漸開線齒輪的當量齒數(shù)和齒形系數(shù)的關系33

scanf(“%d”,&z);/*讀入用戶輸入的值if(z<z[0]){printf(“輸入數(shù)據(jù)有誤！”);}for(i=0;i<9;i++){if(z==z[i]){printf(“\n齒形系數(shù)=%f”,y[i])；exit(0);}elseif(z<z[i])break;}

計算機輔助設計與制造scanf(“%d”,&z);34if(i>0&&i<9){y=y[i-1]+(y[i]-y[i-1])(z-z[i-1])/(z[i]-z[i])printf(“\n齒形系數(shù)=%f”,y);}elseprintf(“輸入數(shù)據(jù)有誤！”);}if(i>0&&i<9)35計算機輔助設計與制造（2）拋物線插值為提高插值精度，可采用拋物線插值。拋物線插值又稱三點插值

根據(jù)插值點x值，選取三個相鄰自變量xi-1,xi和xi+1，簡化為x1、x2、x3

滿足x1≤x≤x3，過這三點作拋物線g(x)替代f(x)，與線性插值類似可寫出拋物線插值公式：計算機輔助設計與制造（2）拋物線插值為提高插值精度，可采36

在拋物線插值中，結點的選取方法：設插值點為t，且有Xi-1<X<=Xi，(i＝3，4，…，n-1)計算機輔助設計與制造(4)若Xn-1<X<Xn,即X靠近表尾，則選Xn-2,Xn-1,Xn三個點。(1)若IX-Xi-1I<=IX-XiI，即x靠近Xi-1點，則選Xi-2，Xi-1，Xi三個點，這時公式中的i＝i-1；(2)若IX-Xi-1I>IX-XiI，即X靠近Xi點，則選Xi-1,Xi,Xi+1三個點，這時式中的i＝i(3)若X1<X<X2，即X靠近表頭，則選X1,X2,X3三個點，

在拋物線插值中，結點的選取方法：計算機輔助37計算機輔助設計與制造（3）拉格朗日插值拉格朗日插值為多點插值，若插值曲線通過（x1,y1）、（x2,y2）、…、（xn,yn）n個結點，則插值多項式可寫成如下累加和的形式：計算機輔助設計與制造（3）拉格朗日插值拉格朗日插值為多點插值38計算機輔助設計與制造2.曲線擬合用插值法對列表函數(shù)進行公式化處理是一種比較簡便的方法，但存在兩方面不足：①插值函數(shù)嚴格通過列表函數(shù)中的每個節(jié)點，而這些節(jié)點數(shù)據(jù)往往由試驗所得，不可避免的帶有試驗誤差，這樣得到的插值公式復印了原有的節(jié)點誤差；②仍需將各節(jié)點數(shù)據(jù)存儲在計算機內，占用存儲空間工程上常采用數(shù)據(jù)的函數(shù)擬合方法（又稱曲線擬合），所擬合的曲線不要求嚴格通過所有的節(jié)點，而是盡量反映數(shù)據(jù)的變化趨勢

函數(shù)擬合有多種方法，最常用的為最小二乘法

計算機輔助設計與制造2.曲線擬合用插值法對列表函數(shù)39計算機輔助設計與制造最小二乘法原理

若列表函數(shù)所有節(jié)點基本上呈現(xiàn)線性變化規(guī)律，用直線方程f(x)=a+bx描述

如何選取系數(shù)a,b的值呢？

使由a,b確定的f(x)與各結點的偏差平方和φ最小，就是最小二乘法的實質最小二乘法處理的任務就是求直線方程中的待定系數(shù)a和b

計算機輔助設計與制造最小二乘法原理若列表函數(shù)所有節(jié)40計算機輔助設計與制造最小二乘法步驟

①在坐標紙上標出列表函數(shù)各節(jié)點數(shù)據(jù)，并根據(jù)其趨勢繪出大致的曲線②根據(jù)曲線確定近似的擬合函數(shù)類型，擬合函數(shù)可為代數(shù)多項式、對數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)…（由編程人員根據(jù)曲線形態(tài)決定函數(shù)類型）③用最小二乘法原理確定函數(shù)中的待定系數(shù)計算機輔助設計與制造最小二乘法步驟①在坐標紙41計算機輔助設計與制造圖示各結點到所擬合直線偏差的平方和為：則令：

根據(jù)函數(shù)求極值性質，函數(shù)對自變量的偏導為零求偏導數(shù)，得：

求得：計算機輔助設計與制造圖示各結點到所擬合直線偏差的平方和為：則42計算機輔助設計與制造例：以表中的5次實驗數(shù)據(jù)為例，擬合線性方程

i

xi

yi

xi2

xiyi

1

10102

22443

32964

4516205

542520Σ

15135550將表中數(shù)據(jù)代入前式得方程組：

求解得：a=-0.7b=1.1

則：f(x)=1.1x-0.7計算機輔助設計與制造例：以表中的5次實驗數(shù)據(jù)為例，擬合線性方43計算機輔助設計與制造3.3數(shù)據(jù)庫的基本原理與應用數(shù)據(jù)管理的發(fā)展歷史

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型

Access數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫技術可有效管理產品設計和制造的數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，保持程序與數(shù)據(jù)的獨立性，保證數(shù)據(jù)的完整性和安全性數(shù)據(jù)庫技術在CAD/CAM作業(yè)中得到廣泛的應用計算機輔助設計與制造3.3數(shù)據(jù)庫的基本原理與應用數(shù)據(jù)管理的44計算機輔助設計與制造3.3.1數(shù)據(jù)庫的發(fā)展歷史數(shù)據(jù)庫技術是在人工管理，文件管理技術上發(fā)展起來的數(shù)據(jù)管理技術1、數(shù)據(jù)的人工管理數(shù)據(jù)的人工管理是計算機發(fā)展中最早采用的、也是最直接的數(shù)據(jù)管理方式。程序中用到的數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)的存儲、操作都必須由程序員自己編程管理應用程序1應用程序2

應用程序n

數(shù)據(jù)組1

數(shù)據(jù)組2

數(shù)據(jù)組n

…

…

由于數(shù)據(jù)是對應某一應用程序的，數(shù)據(jù)的獨立性很差。如果數(shù)據(jù)的類型、結構、存取方式或輸入輸出方式發(fā)生變化，處理它的程序必須相應改變，數(shù)據(jù)結構性差，而且數(shù)據(jù)不能長期保存計算機輔助設計與制造3.3.1數(shù)據(jù)庫的發(fā)展歷史數(shù)據(jù)庫技術是45計算機輔助設計與制造2、數(shù)據(jù)的文件管理數(shù)據(jù)的文件管理指數(shù)據(jù)可用統(tǒng)一格式，在計算機存儲器中以文件形式長期保存的方式

存取方法應用程序n應用程序2數(shù)據(jù)組2數(shù)據(jù)組n應用程序1數(shù)據(jù)組1

統(tǒng)一的存取方法存取、操作數(shù)據(jù)，有一定的獨立性。文件系統(tǒng)只簡單地存放數(shù)據(jù)，仍依賴于應用程序，不同程序難于共享同一數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)獨立性較差。文件系統(tǒng)沒有相應的模型約束數(shù)據(jù)的存儲，仍有較高的數(shù)據(jù)冗余，極易造成數(shù)據(jù)的不一致性。計算機輔助設計與制造2、數(shù)據(jù)的文件管理數(shù)據(jù)的文件管理46需要實現(xiàn)集中存儲、控制并提供給中多用戶，產生和發(fā)展了數(shù)據(jù)庫技術。計算機輔助設計與制造3、數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理

定義：一個為滿足某個特定組織中多個用戶和多種應用需要，在計算機系統(tǒng)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、存儲的一組相互聯(lián)系的數(shù)據(jù)集合。優(yōu)點：（1）采用結構化的模型。（2）數(shù)據(jù)的獨立性和共享性好。對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的添加、刪除、修改和檢索由相應的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）進行統(tǒng)一管理和控制。需要實現(xiàn)集中存儲、控制并提供給中多用戶，產生和發(fā)展47（3）數(shù)據(jù)的冗余度低。（4）數(shù)據(jù)的安全性、可靠性高。

數(shù)據(jù)庫對所有數(shù)據(jù)實行統(tǒng)一、集中、獨立的管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，保證數(shù)據(jù)的完整性和安全性，提高了數(shù)據(jù)管理效率數(shù)據(jù)庫管理

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應用程序2應用程序1應用程序n計算機輔助設計與制造（3）數(shù)據(jù)的冗余度低。數(shù)據(jù)庫對所有數(shù)據(jù)實行統(tǒng)一、集中、48計算機輔助設計與制造3.3.2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS（DataBaseManagementSystem）是數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由相應的硬件、軟件和數(shù)據(jù)及專職管理人員構成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構成數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的組成

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的抽象層次

計算機輔助設計與制造3.3.2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS49計算機輔助設計與制造數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能

功能

說明

數(shù)據(jù)庫定義實現(xiàn)全局邏輯結構、局部邏輯結構和物理結構定義，權限定義等。

數(shù)據(jù)庫管理提供對數(shù)據(jù)進行各種應用操作，例如：檢索、排序、統(tǒng)計、輸入、輸出的功能。

數(shù)據(jù)庫的建立和維護即建立、更新、再組織數(shù)據(jù)庫等結構維護功能。

通信功能

具備與操作系統(tǒng)的聯(lián)機處理功能分時系統(tǒng)及遠程作業(yè)輸入的相應接口。

其他功能

如應用程序的開發(fā)、文件管理、存儲變量、設備控制等。

計算機輔助設計與制造數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能功能說明數(shù)50計算機輔助設計與制造數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的組成

組成部分

功能

數(shù)據(jù)描述語言(DataDescriptionLanguage,DDL)及其翻譯程序

用于描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫之間的定義功能

數(shù)據(jù)操縱語言(DataManipulationLanguage,DML)及其編譯程序

用于存儲、檢索、編譯數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的工具

數(shù)據(jù)庫管理例行程序(DataBaseManagementRoutines,DMR)

一般包括系統(tǒng)運行控制程序，語言編譯程序和DBMS的公用程序

計算機輔助設計與制造數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的組成組成部分功能51計算機輔助設計與制造數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的抽象層次

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，用戶看到的數(shù)據(jù)與計算機中存放的數(shù)據(jù)并不是一一映像的關系，而是存在三個層次：

層次

說明

外模型

一種局部的邏輯數(shù)據(jù)視圖，用戶使用的數(shù)據(jù)視圖，表示用戶所理解的實體、實體屬性和實體間的聯(lián)系。外模型有多個，處于系統(tǒng)的外部。概念模型

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的全局邏輯視圖。代表整個系統(tǒng)的抽象實體、實體屬性和實體間的聯(lián)系。概念模型只有一個，屬于系統(tǒng)的概念層。

內模型

物理數(shù)據(jù)存儲的模型。只有一個，處于系統(tǒng)的內層，也是最低層。

計算機輔助設計與制造數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的抽象層次數(shù)據(jù)庫52計算機輔助設計與制造數(shù)據(jù)模式

1）外模式（子模式）用模式DDL定義外模型的模式子模式中包含了相應用戶的數(shù)據(jù)記錄類的描述以及與概念模型中相應記錄的映像的定義概念模式的子集2）概念模式（模式）用模式DDL定義概念模型的模式3）內模式（物理模式）用設備介質語言定義內模型的模式用DBMS中的DDL精確地定義上述模型稱為模式

對應于不同層次的模型，也有三個相應的模式:計算機輔助設計與制造數(shù)據(jù)模式1）外模式（子模式）用模式53計算機輔助設計與制造數(shù)據(jù)庫的層次

以子模式為框架的數(shù)據(jù)庫是用戶數(shù)據(jù)庫

以模式為框架的數(shù)據(jù)庫是概念數(shù)據(jù)庫

以物理模式為框架的數(shù)據(jù)庫是物理數(shù)據(jù)庫

不同層次數(shù)據(jù)庫之間的關系：計算機輔助設計與制造數(shù)據(jù)庫的層次以子模式為框架的數(shù)據(jù)庫是用54計算機輔助設計與制造數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一個核心問題