數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概念和體系結(jié)構(gòu)

信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論主講教師：許速聯(lián)系方式：xusu@haut?edu?cn課程基本情況學(xué)時(shí)：54授課學(xué)時(shí)：44實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：10學(xué)分：3.5課程性質(zhì)：計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)專業(yè)核心課程考試形式：期末閉卷筆試+平時(shí)成績(jī)（實(shí)驗(yàn)）要求：實(shí)驗(yàn)不允許抄襲、課堂保持安靜課程簡(jiǎn)介1.數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)作為數(shù)據(jù)管理的最有效的手段，它的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展，目前基于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用己成為計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主流。2.當(dāng)前，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)已成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，是軟件學(xué)科的一個(gè)獨(dú)立分支。3.關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)已取代了早期的層次數(shù)據(jù)庫(kù)與網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)，成為主流數(shù)據(jù)庫(kù)，而新一代數(shù)據(jù)庫(kù)也嶄露頭角。本課件以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)為重點(diǎn)，比較全面系統(tǒng)地介紹了數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念和基本技未。課程主要內(nèi)容■第一篇基礎(chǔ)篇（1-5章）■第二篇設(shè)計(jì)與應(yīng)用開發(fā)篇（6-8章）■第三篇系統(tǒng)篇（9-11章）引_——數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展概況1、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的概念數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是研究如何科學(xué)的組織、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)和高效進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索和處理的一門學(xué)科。2、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的產(chǎn)生■1964年，美國(guó)通用電氣公司成功開發(fā)了第一個(gè)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)IDS(IitegratedDataStore)從而奠定了網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)?！?0年代末IBM公司于也推出立第一個(gè)商業(yè)化的層次數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)IMS(InformationManagementSystem),標(biāo)志著數(shù)據(jù)管理技術(shù)進(jìn)入了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段。■1970美國(guó)發(fā)表了“大型共享系統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系模型”的論文，首次提出了關(guān)系數(shù)椐庫(kù)模型，開創(chuàng)了數(shù)椐庫(kù)關(guān)系方法和關(guān)系理論的研究，為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)?！?0年代以來(lái)，幾乎所有新開發(fā)的系統(tǒng)均是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，也是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)廣泛的應(yīng)用于企業(yè)管理、情報(bào)檢索、輔助決策等方面，成為實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化信息系統(tǒng)的基本技術(shù)。3、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的新發(fā)展當(dāng)今數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是一個(gè)大家族，數(shù)據(jù)模型豐富多樣，新技術(shù)內(nèi)容層出不窮，應(yīng)用領(lǐng)域也日益廣泛。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與其它相關(guān)技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了許多新的數(shù)據(jù)庫(kù)類型。分布式處埋枝木*一數(shù)銜庫(kù)并行處璦枝木＜一一人工智能枝術(shù)?一一多媒體枝木*分布式數(shù)梅庫(kù)系統(tǒng)＞弟行數(shù)銪庫(kù)系統(tǒng)*知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)、主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)*多媒體數(shù)梅庫(kù)系統(tǒng)模糊枝木?＞模袖數(shù)銜庫(kù)系統(tǒng)4、面向應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫(kù)新技術(shù)EIS&DSS一4-?數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)CAD/CAM/CIM—4-?工程數(shù)據(jù)庫(kù)-fcdb-JC'計(jì)劃、統(tǒng)計(jì)-戮煙厙技不4->統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)地理信息系統(tǒng)-<-?空間數(shù)據(jù)庫(kù)第1章緒論數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的概念和體系結(jié)構(gòu)本章內(nèi)容■什么是數(shù)據(jù)庫(kù)？■數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念1.1★■為什么要用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理數(shù)據(jù)？■數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展、數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)1.1■數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中是怎樣表達(dá)的？■數(shù)據(jù)模型1.2★

★■數(shù)據(jù)庫(kù)的體系（系統(tǒng)）結(jié)構(gòu)1.3■數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成1.4數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念?數(shù)據(jù)和信息(DataandInformation)?數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)?數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)?數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(DBS)基本概念-數(shù)據(jù)和信息描述事物的符號(hào)記錄稱為數(shù)據(jù)(Data，薩師煊、王珊)?？跀?shù)據(jù)有多種表現(xiàn)形式，可以是數(shù)字、文字、圖形、圖像、聲音和語(yǔ)言等；□數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)字化后被輸入到計(jì)算機(jī)中。對(duì)數(shù)據(jù)的解釋稱為信息(Information)?！鯏?shù)據(jù)的形式還不能表達(dá)其內(nèi)容，需要經(jīng)過(guò)解釋；□數(shù)據(jù)是信息的載體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是對(duì)數(shù)據(jù)語(yǔ)義的解釋?；靖拍?什么是數(shù)據(jù)庫(kù)?數(shù)據(jù)庫(kù)(Database,DB)是長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織、可共享的數(shù)據(jù)集合。典型地，這些數(shù)據(jù)描述了一個(gè)或多個(gè)相關(guān)組織的活動(dòng)?！鯏?shù)據(jù)是持久的□數(shù)據(jù)是按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲(chǔ)存□數(shù)據(jù)是集成的□數(shù)據(jù)是共享的基本概念-什么是數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)?在數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)用戶之間有一軟件層，它通常被稱為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem,DBMS),是一個(gè)幫助用戶創(chuàng)建和管理數(shù)_應(yīng)用程序集合。?@?QueryOptimizationandExecutionRelationalOperatorsFilesandAccessMethods□訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的請(qǐng)求都是由DBMS來(lái)處理的；□DBMS提供了許多對(duì)數(shù)據(jù)操作的實(shí)用程序，如增加和刪除表，檢索或更新數(shù)據(jù)；□DBMS提供的基本功能為數(shù)據(jù)庫(kù)用戶屏蔽了物理層的細(xì)節(jié)。BufferManagementDiskSpaceManagement---DB基本概念-DBMS的功能P5□數(shù)據(jù)定義功能用戶一般通過(guò)數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言(DDL)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行定義?！鯏?shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)和管理DBMS在存儲(chǔ)級(jí)確定數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)間的聯(lián)系的組織和存取方法□數(shù)據(jù)操作功能用戶一般使用數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言(DML)操作數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本操作，如查詢、插入、刪除和修改等。I□數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行管理數(shù)據(jù)庫(kù)在建立、運(yùn)行和維護(hù)時(shí)由DBMS統(tǒng)一管理、統(tǒng)一控制，以保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶數(shù)據(jù)的并發(fā)使用及發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù)?！鯏?shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)它包括數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)導(dǎo)入、導(dǎo)出，數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)，重組織和性能監(jiān)視、分析功能等。這些功能通常是由一些實(shí)用程序完成的。基本概念-什么是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)?■數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫(kù)后的系統(tǒng)構(gòu)成，一般由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員和用戶構(gòu)成。數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)的發(fā)展階段數(shù)據(jù)管理技術(shù)經(jīng)歷了人工管理、文件管理、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)三階段。手工管理（直接書寫機(jī)器語(yǔ)古）D01010111110010111001001101011001101010011110000010100101001000010000000文件管理（程序管理數(shù)據(jù)）main（）{inta,b,c；fopenfj-i-）;腿庫(kù)髄（自拽理儲(chǔ)）select*fromSinsertdelete人工管理階段程序與數(shù)據(jù)的關(guān)系應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)組1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)組2□O應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)組n文件系統(tǒng)階段P7■設(shè)有如下數(shù)據(jù):■則文件系統(tǒng)中應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的使用對(duì)應(yīng)方式:職工：職工號(hào)姓名單位性別年齡工齡職稱工資工資：職工號(hào)姓名職稱工齡工資房租水電教課：職工號(hào)單位姓名職稱課程名學(xué)時(shí)職員管理程序職工數(shù)據(jù)1+職員文件工資管理程序―工資數(shù)據(jù)—X―工資文件授課管理程序-_—授課數(shù)據(jù)——授課文件應(yīng)用程序邏輯結(jié)構(gòu)存取方法物理文件程序與數(shù)據(jù)的關(guān)系應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2OS應(yīng)用程序n文件1文件2文件n文件為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的不足:■程序和數(shù)據(jù)不獨(dú)立1程序必須知道文件的結(jié)構(gòu)。■數(shù)據(jù)重復(fù)□同樣的數(shù)據(jù)可能會(huì)重復(fù)保存在不同的文件中，造成數(shù)據(jù)的不完整性■難于保證數(shù)據(jù)的完整性□修改數(shù)據(jù)引起的改變■難以提供符合用戶不同要求的信息□用戶在實(shí)際應(yīng)用中所需要的信息很可能是幾個(gè)文件中的部分信息的組合、合并的結(jié)果■難于保障安全□具有相同權(quán)限的用戶都可以修改文件，文件內(nèi)的數(shù)據(jù)卻難于采取保密措施。數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系職員管理程序-?局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之-—肄箱SS31-1工資管理程序局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之二DB1_1授課管理程序-局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之三數(shù)據(jù)庫(kù)方法的特點(diǎn)口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化□程序與數(shù)據(jù)分離以及數(shù)據(jù)獨(dú)立性□支持?jǐn)?shù)據(jù)的多視圖□數(shù)據(jù)共享和多用戶事務(wù)處理□數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)自描述特點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)方法的特點(diǎn)-數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化?！罢w結(jié)構(gòu)化”指在整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)不再僅僅針對(duì)某一個(gè)應(yīng)用，而是面向全組織的；不僅數(shù)據(jù)內(nèi)部是結(jié)構(gòu)化的，而且整體式結(jié)構(gòu)化的，數(shù)據(jù)之間是有聯(lián)系的。數(shù)據(jù)庫(kù)方法的特點(diǎn)-程序與數(shù)據(jù)分;在傳統(tǒng)的文件處理中，數(shù)據(jù)文件的結(jié)構(gòu)總是嵌入在存取它的程序中。因此，文件結(jié)構(gòu)的任何改變需要同時(shí)改變存取這一數(shù)據(jù)文件的所有程序，稱為數(shù)據(jù)依賴(Datadependence)□數(shù)據(jù)獨(dú)立性(DataIndependence)的定義是指能夠使應(yīng)用程序免予隨著數(shù)據(jù)物理存儲(chǔ)和訪問(wèn)方式的變化而變化。數(shù)據(jù)庫(kù)方法的特點(diǎn)-多視圖一個(gè)DBMS通常會(huì)有許多用戶，而每個(gè)用戶可能需要一個(gè)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)的表現(xiàn)形式，或者說(shuō)一個(gè)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)視圖(view)。數(shù)據(jù)庫(kù)方法的特點(diǎn)-數(shù)據(jù)共享和事務(wù)處理多用戶DBMS的一個(gè)基本任務(wù)即是保證并發(fā)事務(wù)可以正確地執(zhí)行。事務(wù)(transaction)是用戶定義的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)操作序歹IJ,這些操作要么全做要么全不做，是一個(gè)不可分割的工作單位。事務(wù)的四個(gè)特性(ACID)?原子性(A)?一致性(C)?隔離性(I)?持久性(D)數(shù)據(jù)庫(kù)方法的特點(diǎn)-自描述數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)不僅包括數(shù)據(jù)庫(kù)本身，還包括了數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)和約束條件的完整定義和說(shuō)明。這些定義被保存在系統(tǒng)目錄(systemcatalog)中：系統(tǒng)目錄中的信息包括：每個(gè)文件的結(jié)構(gòu)信息、每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的類型和存儲(chǔ)格式，以及加在數(shù)據(jù)上的各種約束條件。這種存儲(chǔ)于系統(tǒng)目錄中的信息稱為元數(shù)據(jù)(meta?data),它描述了主數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)。元數(shù)據(jù)的定義=描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)方法的特點(diǎn)-文件系統(tǒng)VS.數(shù)據(jù)庫(kù)文件方式的問(wèn)題：數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)的冗余和不一致數(shù)據(jù)訪問(wèn)困難數(shù)據(jù)依賴完整性問(wèn)題原子性問(wèn)題并發(fā)訪問(wèn)異常安全性問(wèn)題數(shù)據(jù)共享減少冗余避免不一致提供事務(wù)支持保持完整性數(shù)據(jù)獨(dú)立性增強(qiáng)安全性提供恢復(fù)機(jī)制加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化縮短應(yīng)用開發(fā)時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)方法的特點(diǎn)-什么時(shí)候不使I用DBMS?盡管使用DBMS有很多優(yōu)勢(shì)，但是DBMS系統(tǒng)需要額外的開銷，如投資、性能、維護(hù)等。因此，在某些情況下使用傳統(tǒng)的文件處理方式可能會(huì)更加合適?！鯏?shù)據(jù)庫(kù)或數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序比較簡(jiǎn)單，易于定義并且一般不會(huì)發(fā)生變化；□某些程序?qū)崟r(shí)性強(qiáng)，而DBMS的代價(jià)過(guò)高不能滿足；□不需要多用戶存取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)模型在數(shù)據(jù)庫(kù)中我們是用數(shù)據(jù)模型這個(gè)工具來(lái)抽象、表示和處理現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體以及實(shí)體之間的聯(lián)系。簡(jiǎn)單地說(shuō)，數(shù)據(jù)模型就是現(xiàn)實(shí)世界的模擬，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)均是基于某種數(shù)據(jù)模型的，數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫(kù)的核心?！鯏?shù)據(jù)模型的定義數(shù)據(jù)模型三要素?cái)?shù)據(jù)模型的分類□模式、實(shí)例和數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)數(shù)據(jù)模型-數(shù)據(jù)模型定義數(shù)據(jù)庫(kù)方法的一個(gè)基本特征是：它通過(guò)隱藏大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶并不要求的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)細(xì)節(jié)，而提供某些層次上的數(shù)據(jù)抽象。數(shù)據(jù)模型(dataModel)是一個(gè)可用于描述數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的概念集合，它提供了為獲得數(shù)據(jù)抽象所必需的工具。(R?Elmasri,S.B.Navathe,2002)數(shù)據(jù)模型-數(shù)據(jù)模型三要素?cái)?shù)據(jù)模型是嚴(yán)格定義的一組概念的集合，這些概念精確地描述了系統(tǒng)的靜態(tài)特征（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）、動(dòng)態(tài)特征（數(shù)據(jù)操作）和完整性約束條件。（1廠數(shù)指對(duì)象和對(duì)象間聯(lián)系的表達(dá)和實(shí)現(xiàn)；□數(shù)據(jù)本身：類型、內(nèi)容、性質(zhì)。例如關(guān)系模型中的域、屬性、關(guān)系等?？赹據(jù)i間聯(lián)系，數(shù)據(jù)之間是如何相互關(guān)聯(lián)的，例如關(guān)系模型中的主碼外碼聯(lián)系等。（2）數(shù)據(jù)操作，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)象的實(shí)例允許執(zhí)行的操作集合，主要指檢索和更新（插入、刪除、修改）兩類操作。（3）數(shù)據(jù)完整性約束，完整性規(guī)則的集合，規(guī)定數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)及狀態(tài)變化所應(yīng)滿足的條件，以保證數(shù)據(jù)的正確性和相容性。數(shù)據(jù)模型-數(shù)據(jù)模型的分類高層或概念數(shù)據(jù)模型(High-levelorconceptualdatamodal)提供的概念是按用戶的觀點(diǎn)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)和信息建模，主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，例如實(shí)體?聯(lián)系模型。底層或物理數(shù)據(jù)模型(low-levelorphysicaldatamodal)提供的概念描述的是數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中實(shí)際存儲(chǔ)的方式。在這兩層之間的是可表示或可實(shí)現(xiàn)的或邏輯數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)模型(representationalorimplementationorlogicaldatamodel)，

它們提供的概念能夠被最終用戶所理解，同時(shí)也不會(huì)與數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中實(shí)際的組織形式相差太遠(yuǎn)。模型分類-物理和邏輯數(shù)據(jù)模型塊間間隔物璦記果布颺SW記錄布局軟件轉(zhuǎn)換記錄H記錄Q物理數(shù)據(jù)模型提供的概念一般面向計(jì)算機(jī)專家的，通過(guò)諸如記錄格式、記錄順序和存取路徑等表示信息，描述數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中如何被存儲(chǔ)。（第8章）邏輯數(shù)據(jù)模型隱藏了一些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的細(xì)節(jié)，但可以在計(jì)算機(jī)中直接實(shí)現(xiàn)，例如關(guān)系數(shù)據(jù)模型。應(yīng)用S序員模型分類-數(shù)據(jù)庫(kù)的建模過(guò)程現(xiàn)世世界信息世界數(shù)據(jù)庫(kù)世界Ep津模模型轉(zhuǎn)換■■國(guó)觸數(shù)醐型zboa（第2章）概念數(shù)據(jù)模型（第1章）0邏輯數(shù)據(jù)模型（第5章）概念模型概念模型用于信息世界的建模。概念模型不依賴于某一個(gè)DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。概念模型可以轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)上某一DBMS支持的特定數(shù)據(jù)模型。D具有較強(qiáng)的語(yǔ)義表達(dá)能力，應(yīng)用中的各種語(yǔ)義知識(shí)現(xiàn)實(shí)世認(rèn)識(shí)抽象信息世界概念模型機(jī)器世界數(shù)據(jù)模型(DBMS)能夠方便、直接地表達(dá)2)應(yīng)該簡(jiǎn)單、清晰、易于用戶理解，是用戶與數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員之間進(jìn)行交流的語(yǔ)言一、信息世界中的基本概念(1)實(shí)體(Entity)(2)屬性(Attribute)例：Student(Sno,Sname,Sex,Age)(3)碼(Key)(4)域(Domain)(5)實(shí)體型(EntityType)(6)實(shí)體值(EntityValue)(7)實(shí)體集(EntitySet)三個(gè)世界的轉(zhuǎn)換:現(xiàn)實(shí)世界事物特性信息世界實(shí)體集實(shí)體屬性唯一特征鍵機(jī)器世界文件記錄字段關(guān)鍵字（8）聯(lián)系（Relationship）現(xiàn)實(shí)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(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體之間的聯(lián)系。①②③一對(duì)一聯(lián)系（1:1）一對(duì)多聯(lián)系（l：n）。多對(duì)多聯(lián)系（m:n）注意：實(shí)體型之間的一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多聯(lián)系不僅存在于兩個(gè)實(shí)體型之間，也存在于兩個(gè)以上的實(shí)體型之間。同一個(gè)實(shí)體集內(nèi)的各實(shí)體之間也可以存在一■對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多的。P16定義二、表示概念模型的實(shí)體一聯(lián)系方法w實(shí)體型：用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名。屬性：用橢圓形表示，并用無(wú)向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來(lái).聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無(wú)向邊分別與有關(guān)實(shí)體連接起來(lái)，同時(shí)在無(wú)向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（1:1、l:n或m:n）。注意的是，聯(lián)系本身也是一種實(shí)體型，也可以有屬性。如果一個(gè)聯(lián)系具有屬性，則這些屬性也要用無(wú)向邊與該聯(lián)系連接起來(lái)。兩個(gè)實(shí)體性之間的三類聯(lián)系聯(lián)系屬性的表示方法設(shè)備零件_工程多個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系請(qǐng)思考：一個(gè)醫(yī)生可以給多個(gè)病人看病開多張?zhí)幏?，一個(gè)病人每次只能有一個(gè)醫(yī)生看病，一個(gè)處方只能有一個(gè)醫(yī)生開出。職工學(xué)生零件111門nm一個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系例：學(xué)校有若干個(gè)系，每個(gè)系又有若干教師和學(xué)生；每個(gè)教師可以擔(dān)任多門課程并參加多個(gè)項(xiàng)目；每個(gè)學(xué)生可以同時(shí)選修多門課程。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)某學(xué)校的教學(xué)管理的ER模型。解：某學(xué)校教學(xué)管理的ER模型應(yīng)有五個(gè)實(shí)體：系、教師、學(xué)生、項(xiàng)目、課程（1）設(shè)計(jì)各實(shí)體的屬性如下：系（系號(hào)，系名，系主任）教師（教師號(hào)，教師名，職稱）學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡）項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)，名稱，負(fù)責(zé)人）課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)分）思考:1.設(shè)有商店和顧客，其中商店有：店號(hào)、店名、地址；顧客有：客號(hào)、客名、電話?，F(xiàn)有以下語(yǔ)義:1)一個(gè)商店客可有多個(gè)顧客；2)一個(gè)顧客可到多個(gè)商店購(gòu)物；3)一個(gè)顧客一天內(nèi)只能到一個(gè)商店購(gòu)物一次。作業(yè):P3811、12、13邏輯數(shù)據(jù)模型-數(shù)據(jù)模型的發(fā)展反映了數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展商務(wù)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用（查詢要求，集成的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)共享）,文件系統(tǒng)IDBMS技術(shù)商務(wù)數(shù)據(jù)處理迅速發(fā)展，普及（簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，非過(guò)程化查詢）層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)1-關(guān)系數(shù)據(jù)理論數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大，新應(yīng)用領(lǐng)域，傳統(tǒng)應(yīng)用新需求（復(fù)雜對(duì)象，對(duì)象的復(fù)雜行為）關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)I面向?qū)ο蠹夹g(shù)對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯數(shù)據(jù)模型-層次數(shù)據(jù)模型定義：用樹型(層次)結(jié)構(gòu)表示實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為層次模型(HierarchicalModel)。1.層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束3.層次數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)4.層次數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn)一、層次模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1.層次模型的幾個(gè)術(shù)語(yǔ)□根結(jié)點(diǎn)，雙親結(jié)點(diǎn)，兄弟結(jié)點(diǎn)，葉結(jié)點(diǎn)E2.滿足下面兩個(gè)條件的基本層次聯(lián)系的集合為層次模型。(1)有且只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親結(jié)點(diǎn)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)稱為根結(jié)點(diǎn)(2)根以外的其它結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)3.表示方法實(shí)體型：用記錄類型描述。每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型。屬性：用字段描述。每個(gè)記錄類型可包含若干個(gè)字段。聯(lián)系：用結(jié)點(diǎn)之間的連線表示記錄(類)型之間的一對(duì)多的聯(lián)系系D02計(jì)算機(jī)信息樓學(xué)生教員陳芝網(wǎng)絡(luò)安全E1101E3102張豪網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù)庫(kù)R01數(shù)據(jù)系統(tǒng)R02絡(luò)R03研究S63871文繼榮AS63874劉華~CS63876AE2102王大明|數(shù)據(jù)庫(kù)E1709馮寧數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)E3501孟勇|并行數(shù)據(jù)庫(kù)?特點(diǎn)結(jié)點(diǎn)的雙親是唯一的必只能直接處理一對(duì)多的實(shí)體聯(lián)系4每個(gè)記錄類型定義一個(gè)排序字段，也稱為碼字段＜任何記錄值只有按其路徑查看時(shí)，才能顯出它的全部意義#沒(méi)有一個(gè)子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨(dú)立存在2.多對(duì)多聯(lián)系在層次模型中的表示P22用層次模型表示多對(duì)多聯(lián)系，必須首先將其分解成一對(duì)多聯(lián)系。分解方法有兩種:冗余結(jié)點(diǎn)法和虛擬結(jié)點(diǎn)法O1：

m1:ItL二、層次數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束層次數(shù)據(jù)模型的操縱主要有查詢、插入、刪除和更新。進(jìn)行插入、刪除、更缺操作時(shí)要滿足層次模型的完整性約束條件。進(jìn)行插入操作時(shí)，如果沒(méi)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)的子妥結(jié)點(diǎn)植4岐同時(shí)刪除。進(jìn)行更新操作時(shí)，應(yīng)更新所有相應(yīng)記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性。三、層次數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)鄰接法：按照層次樹前序穿越的順序把所有記錄值依次鄰接存放，即通過(guò)物理空間的位置相鄰來(lái)實(shí)現(xiàn)層次順序。鏈接法：用指引元來(lái)反映數(shù)據(jù)之間的層次聯(lián)系。Ui層次數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1.數(shù)據(jù)模型比較簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單。2.對(duì)于實(shí)體間聯(lián)系是固定的，且預(yù)先定義好的應(yīng)用系統(tǒng)，性能較高。3.提供良好的完整性支持。缺點(diǎn)：1.不適合于表示非層次性的聯(lián)系。2.對(duì)插入和刪除操作的限制比較多。3.查詢子女結(jié)點(diǎn)必須通過(guò)雙親結(jié)點(diǎn)。4.由于結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，層次命令趨于程序化。邏輯數(shù)據(jù)模型-網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型定義：用有向圖（網(wǎng)絡(luò)）結(jié)構(gòu)表示實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為網(wǎng)狀模型（NetworkModel）o網(wǎng)狀模型的優(yōu)點(diǎn)：（1）快速的數(shù)據(jù)訪問(wèn)（2）便于復(fù)雜數(shù)據(jù)庫(kù)的建模網(wǎng)狀模型的缺點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并不便于修改（2）其DDL（數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言），DML（數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言）語(yǔ)言復(fù)雜、用戶不容易使用（3）用戶必須掌握數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)實(shí)例：1969年，美國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)語(yǔ)言研究會(huì)CODASYL下屬的數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)組DBTG對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)方法進(jìn)行了研究、探討，并提出了若干報(bào)告，稱為DBTG報(bào)告。在報(bào)告中第一次提出了網(wǎng)狀模型。20世紀(jì)70年代的DBMS產(chǎn)品大部分是網(wǎng)狀系統(tǒng)。邏輯數(shù)據(jù)模型-關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型是建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)上的。在用戶的觀點(diǎn)下，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，由行和列組成。-般木語(yǔ)宇段關(guān)系（或?qū)嵗╆P(guān)系模型術(shù)語(yǔ)…尿性學(xué)號(hào)/姓名性別出生年月000150391翟叫男00015040安甚文.里<3^0150411蔣林里00015042＞祥坤/…男-00015043\w男記錄類型（表定義）????關(guān)系模式記錄1元組1!'i記錄2元組2，表元組3卜記錄4元組4記錄5元組5字段謂關(guān)系模式的術(shù)通塚性值關(guān)系數(shù)據(jù)模型-數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系(Relation):一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)通常所說(shuō)的一張表。元組(Tuple):表中的一行即為一個(gè)元組。屬性(Attribute):表中的一列即為一個(gè)屬性，給每一個(gè)屬性起一個(gè)名稱即屬性名。主碼(Key):表中的某個(gè)屬性組，它可以唯一確定一個(gè)元組。域(Domain):屬性的取值范圍。分量(Component):元組中的一個(gè)屬性值。關(guān)系模式(RelationSchema):對(duì)關(guān)系的描述，一般表示為：關(guān)系名(屬性1、屬性2、一-、屬性n)關(guān)系模型-實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系的表示方法％□實(shí)體型：直接用關(guān)系（表）表示?！鯇傩裕河脤傩悦硎尽！跻粚?duì)一聯(lián)系：隱含在實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系中?！跻粚?duì)多聯(lián)系：隱含在實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系中?！醵鄬?duì)多聯(lián)系：直接用關(guān)系表示。關(guān)系必須是規(guī)范化的，滿足一定的規(guī)范條件＞最基本的規(guī)范條件：關(guān)系的每一個(gè)分量必須是一個(gè)不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)，即不能出現(xiàn)“表中表”。例1.學(xué)生、系、系與學(xué)生之間的一對(duì)多聯(lián)系：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，年級(jí)，系號(hào)）系（系號(hào)，系名，辦公地點(diǎn)）例2.系、系主任、系與系主任間的一對(duì)一聯(lián)系系（系號(hào)，系名，辦公地點(diǎn)，系主任）例3.學(xué)生、課程、學(xué)生與課程之間的多對(duì)多聯(lián)系:學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系號(hào)，年級(jí)）課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)分）選修（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）關(guān)系數(shù)據(jù)模型-數(shù)據(jù)操作＞關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操作主要包括查詢、插入、刪除和修改數(shù)據(jù)。＞數(shù)椐操作是集合操作，操作對(duì)象和操作結(jié)果都是關(guān)系，即若干元組的集合＞存取路徑對(duì)用戶隱蔽（透明），用戶只要指出“干什么”，不必詳細(xì)說(shuō)明“怎么干”關(guān)系數(shù)據(jù)模型-完整性約束□實(shí)體完整性□操作完整性□用戶定義的完整性關(guān)系模型-存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)□表以文件形式存儲(chǔ)?！跤械腄BMS—個(gè)表對(duì)應(yīng)一個(gè)操作系統(tǒng)文件□有的DBMS自己設(shè)計(jì)文件結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)模型-優(yōu)缺點(diǎn)關(guān)系模型的優(yōu)點(diǎn)：1）關(guān)系模型是建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)上的；2）關(guān)系模型的概念單一。無(wú)論實(shí)體還是實(shí)體之間的聯(lián)系都用關(guān)系表示。對(duì)數(shù)椐的檢索結(jié)果也是關(guān)系（即表）。所以其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清晰、用戶易懂易用；3）關(guān)系模型的存儲(chǔ)路徑對(duì)用戶透明，從而具有更高的數(shù)椐獨(dú)立性、更好的安全保密性，也減輕了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)建立的工作。關(guān)系模型的缺點(diǎn)：查詢效率不如非關(guān)系數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)模型-模式、實(shí)例＞模式(Schema)是數(shù)椐庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。＞模式的一個(gè)具體值稱為模式的一個(gè)實(shí)例(Instance)o＞模式反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系，同一個(gè)模式可以有很多實(shí)例，模式是相對(duì)穩(wěn)定的；而實(shí)例反映的是數(shù)椐庫(kù)某一時(shí)刻的狀態(tài)，是相對(duì)變動(dòng)的。數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)■三層模式體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)獨(dú)立性（內(nèi)部結(jié)構(gòu)）■客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)（外部結(jié)構(gòu)、用戶觀點(diǎn)）1972年，ANSI/SPARCDBMS研究組提出的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的\^體系結(jié)構(gòu)，一個(gè)重要的目標(biāo)是將用戶應(yīng)用與物理數(shù)據(jù)庫(kù)分離。外層外模式/模式映象概念層外模式,|外模式2概念模式外模式3模式/內(nèi)模式映象內(nèi)層內(nèi)模式三層模式體系結(jié)構(gòu)示意圖三層模式體系結(jié)構(gòu)-內(nèi)模式內(nèi)模式（或存儲(chǔ)模式）是最接近物理存儲(chǔ)，是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)椐庫(kù)內(nèi)部的表示方法。＞一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)內(nèi)模式。＞內(nèi)模式使用物理數(shù)據(jù)模型，并描述數(shù)據(jù)庫(kù)的存取路徑和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的全部細(xì)節(jié)。＞描述內(nèi)模式的數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言稱為“內(nèi)模式DDL”。三層模式體系結(jié)構(gòu)?概念模式概念模式（模式、邏輯模式）是數(shù)據(jù)庫(kù)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。＞概念模式是整個(gè)組織的數(shù)據(jù)視圖，表示數(shù)據(jù)庫(kù)中的全部數(shù)據(jù)內(nèi)容，因此一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)概念模式。＞概念模式隱藏了物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，并注重于描述表、數(shù)據(jù)類型、聯(lián)系、用戶操作和約束。概念模式使用邏輯數(shù)據(jù)模型。＞描述概念模式的數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言稱為“模式DDL”。三層模式體系結(jié)構(gòu)-外模式外模式（子模式、用戶模式）是數(shù)據(jù)庫(kù)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，是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表現(xiàn)。＞外模式就是單個(gè)用戶的數(shù)據(jù)視圖，因此一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以有多個(gè)外模式。＞每個(gè)外模式都可以描述某個(gè)特定的用戶組所使用的那一部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)還可以對(duì)這個(gè)用戶組隱藏?cái)?shù)椐庫(kù)的其它部分，是概念模式的子集，外模式使用概念數(shù)據(jù)模型或邏輯數(shù)據(jù)模型。＞用戶使用DML（數(shù)據(jù)庫(kù)操作語(yǔ)言）對(duì)外部記錄進(jìn)行操作。＞描述外模式的數(shù)椐定義語(yǔ)言稱為“外模式DDL”。數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)-映象和數(shù)據(jù)獨(dú)立性□這三層模式僅僅是對(duì)數(shù)據(jù)的描述，而數(shù)據(jù)只存在于物理層；□每個(gè)用戶組只關(guān)心自己的外模式；□DBMS必須把外模式中的用戶請(qǐng)求轉(zhuǎn)換成概念模式中的請(qǐng)求，然后再把這個(gè)請(qǐng)求轉(zhuǎn)換成內(nèi)模式中的請(qǐng)求，并根據(jù)這一請(qǐng)求在物理層上進(jìn)行處理；□如杲請(qǐng)求是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索請(qǐng)求，那么數(shù)據(jù)會(huì)先從物理層中抽取出來(lái)