數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用課件

第一章

資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論

第一章

資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論

資料庫（database）是通用化的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合，它不僅包括數(shù)據(jù)本身，而且包括關(guān)於數(shù)據(jù)之間的聯(lián)繫?！?.1數(shù)據(jù)與資訊1.1.1數(shù)據(jù)、資訊與數(shù)據(jù)處理1.1.2資訊系統(tǒng)2024-2-1141．?dāng)?shù)據(jù)的概念

數(shù)據(jù)(Data)，通常只用符號記錄下來的可加以鑒別的資訊(Information)，即描述事物的符號記錄稱為數(shù)據(jù)。描述事物的符號可以是數(shù)字，也可以是文字、圖形、圖像、聲音、語言等，數(shù)據(jù)有多種表現(xiàn)形式，它們都可以經(jīng)過數(shù)位化後存入電腦。數(shù)據(jù)的概念包括兩個(gè)方面：其一，數(shù)據(jù)內(nèi)容是事物特性的反映或描述；其二，數(shù)據(jù)是符號的集合。

符號：不僅指數(shù)字、字母、文字和其他特殊字元，且包括圖形、圖像、聲音等多媒體數(shù)據(jù)。

記錄：不僅指寫在紙上，而且包括記錄在各種介質(zhì)上。

通信：在空間上傳遞

存儲：在時(shí)間上傳遞1.1.1數(shù)據(jù)、資訊與數(shù)據(jù)處理第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1152．資訊的概念資訊是關(guān)於現(xiàn)實(shí)世界事物的存在方式或運(yùn)動(dòng)形態(tài)反映的綜合，是人們進(jìn)行各種活動(dòng)所需要的知識。數(shù)據(jù)與資訊的關(guān)係：有聯(lián)繫也有區(qū)別

數(shù)據(jù)是載荷資訊的物理符號或稱為載體，數(shù)據(jù)能表示資訊，但並非任何數(shù)據(jù)都能表示資訊。

資訊是人們消化理解了的數(shù)據(jù)。

資訊是抽象的，不隨數(shù)據(jù)設(shè)備所決定的數(shù)據(jù)形式而改變。

數(shù)據(jù)的表示方式具有可選性。

資訊是反映客觀現(xiàn)實(shí)世界的知識，用不同的數(shù)據(jù)形式可以表示同樣的資訊。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1163．?dāng)?shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理是指將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成資訊的過程。廣義地講，它包括對數(shù)據(jù)的收集、存儲、加工、分類、檢索、傳播等一系列活動(dòng)。狹義地講，它是指對所輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工整理。資訊=數(shù)據(jù)+處理例如，人的“出生日期”是與生俱來的不可改變的基本特徵之一，屬於原始數(shù)據(jù)，而年齡使用現(xiàn)年與出生日期相減而得的，具有相對性。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-117數(shù)據(jù)收集原始數(shù)據(jù)資訊傳播二次數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲（（資訊）處理1數(shù)據(jù)存儲處理2通信

圖1-1數(shù)據(jù)與資訊的關(guān)係第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1181．資訊系統(tǒng)

資訊系統(tǒng)只為了某些明確的目的而建立的，它是有人員、設(shè)備、程式和數(shù)據(jù)集合構(gòu)成的統(tǒng)一整體。資訊系統(tǒng)的主要功能是提供資訊，以支持一個(gè)組織機(jī)構(gòu)的運(yùn)行、管理和決策。更確切地說，資訊系統(tǒng)將不使用的數(shù)據(jù)形式加工成可利用的形式。1.1.2資訊系統(tǒng)第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1192．資訊系統(tǒng)分類（1）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)EDP（ElectronicDataProcessing）：用電腦代替繁雜的手工事務(wù)處理工作。目的：提高數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性、及時(shí)性，節(jié)約人力，提高工作效率。（2）管理資訊系統(tǒng)MIS（ManagementInformationSystem）：由若干子系統(tǒng)構(gòu)成的一個(gè)集成的人機(jī)系統(tǒng)，從組織的全局出發(fā)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共用

，提供分析、計(jì)畫、預(yù)測、控制等方面的綜合資訊。目的：發(fā)揮系統(tǒng)的綜合效益，提高管理水準(zhǔn)。（3）決策支持系統(tǒng)DSS（DecisionSupportSystem）：為決策過程提供有效的資訊和輔助決策手段的人機(jī)系統(tǒng)。目的：幫助決策者提高決策的科學(xué)性及有效性。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論§1.2電腦數(shù)據(jù)管理的發(fā)展2024-2-1111

20世紀(jì)50年代以前，數(shù)據(jù)的組織和管理完全靠程式員手工完成。其硬體是：外存只有紙帶、卡片、磁帶，沒有磁片等直接存取的存儲設(shè)備；軟體是：沒有操作系統(tǒng)，沒有管理數(shù)據(jù)的軟體；數(shù)據(jù)處理方式是批處理。數(shù)據(jù)與應(yīng)用程式之間的關(guān)係如圖1-2所示。第一階段：人工管理階段（50年代中期以前）第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1112圖1-2人工管理數(shù)據(jù)與程式的關(guān)係應(yīng)用程式2數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n應(yīng)用程式n應(yīng)用程式1數(shù)據(jù)1

第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1113

特點(diǎn)：

（1）數(shù)據(jù)與程式不具有獨(dú)立性一組數(shù)據(jù)對應(yīng)一組程式。這就使得程式依賴於數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)的類型、格式或者數(shù)據(jù)量、存取方法、輸入輸出方式等改變了，程式必須做相應(yīng)的修改。（2）數(shù)據(jù)不能長期保存由於數(shù)據(jù)是面向應(yīng)用程式的，在一個(gè)程式中定義的數(shù)據(jù)，無法被其他程式利用，因此程式與程式之間存在大量的重複數(shù)據(jù)。（3）系統(tǒng)中沒有對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的軟體數(shù)據(jù)管理任務(wù)，包括存儲結(jié)構(gòu)、存儲方法、輸入輸出方法等完全由電腦自負(fù)其責(zé)。這就給應(yīng)用程式設(shè)計(jì)人員增加了很大的負(fù)擔(dān)。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1114第二階段：檔系統(tǒng)階段（50年代後期至60年代中後期）

20世紀(jì)50年代後期到60年代中期，這時(shí)硬體方面已有了磁片、磁鼓等直接存取存儲設(shè)備；軟體方面，操作系統(tǒng)中已經(jīng)有了專門的數(shù)據(jù)管理軟體，一般稱為檔系統(tǒng)；處理方式上不僅有了批處理，而且能夠聯(lián)機(jī)即時(shí)處理。由於檔系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)的增、刪、改等操作，使得數(shù)據(jù)管理變得輕鬆，且數(shù)據(jù)可以反復(fù)使用。但這個(gè)階段仍存在一些問題，如數(shù)據(jù)冗餘度大、數(shù)據(jù)共用性差等。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1115檔系統(tǒng)存在的問題

（1）數(shù)據(jù)冗餘和數(shù)據(jù)不一致（DataRedundancyandInconsistency）（2）數(shù)據(jù)訪問困難（DifficultyinAccessingData）（3）數(shù)據(jù)孤立（DataIsolation）（4）完整性問題（IntegrityProblems）（5）原子性問題（AtomicityProblems）（6）併發(fā)性問題（Concurrent-accessAnomalies）（7）安全性問題（SecurityProblems）第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1116

圖1-3檔系統(tǒng)數(shù)據(jù)與程式的關(guān)係物理檔N物理檔1應(yīng)用程式N應(yīng)用程式1應(yīng)用程式2物理檔2

檔系統(tǒng)

第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1117

20世紀(jì)60年代後期以來，電腦越來越多地應(yīng)用於管理領(lǐng)域，使得數(shù)據(jù)量急劇增長。同時(shí)，人們對數(shù)據(jù)共用的要求也越來越強(qiáng)烈。這時(shí)硬體已有大容量硬碟，硬體價(jià)格下降；軟體則價(jià)格上升，為編制和維護(hù)系統(tǒng)軟體及應(yīng)用程式所需的成本相對增加；在處理方式上，聯(lián)機(jī)即時(shí)處理要求更多，並開始提出和考慮分佈處理。檔系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)已經(jīng)不能滿足應(yīng)用的需求，於是為了解決多用戶、多應(yīng)用共用數(shù)據(jù)的要求，使數(shù)據(jù)為盡可能多的應(yīng)用服務(wù)，出現(xiàn)了統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的專門軟體系統(tǒng)即資料庫管理系統(tǒng)。第三階段：資料庫系統(tǒng)階段（60年代後期至70年代後期）第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1118與人工管理和文件系統(tǒng)相比，資料庫系統(tǒng)的特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面:（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化（2）數(shù)據(jù)的共用性高，冗餘度低，易擴(kuò)充（3）數(shù)據(jù)獨(dú)立性高（4）數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1119

圖1-5分佈式資料庫系統(tǒng)

第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論電腦1

DB1通信網(wǎng)絡(luò)電腦2電腦3

DB3

DB2§1.3資料庫系統(tǒng)的組成1.3.1資料庫系統(tǒng)的組成1.3.2三級結(jié)構(gòu)1.3.3資料庫的二級映象功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性1.3.4DBMS的主要功能2024-2-11211.硬體系統(tǒng)2.資料庫集合3.系統(tǒng)軟體（DBMS）（DataBaseManagementSystem，簡稱DBMS）4.資料庫管理員（DataBaseAdministrator，簡稱DBA）5.用戶1.3.1資料庫系統(tǒng)的組成第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1122資料庫管理系統(tǒng)操作系統(tǒng)硬體資料庫應(yīng)用系統(tǒng)專業(yè)用戶資料庫管理員最終用戶圖1-6資料庫系統(tǒng)層次示意圖第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1123

資料庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由外模式、模式和內(nèi)模式三級構(gòu)成。1.模式（Schema）2.外模式（ExternalSchema）3.內(nèi)模式（InternalSchema）1.3.2三級結(jié)構(gòu)第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1124

模式也稱邏輯模式，是資料庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特徵的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖，屬於邏輯層抽象（LogicalLevel）。它是資料庫系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層，既不涉及數(shù)據(jù)的物理存儲細(xì)節(jié)和硬體環(huán)境，也與具體的應(yīng)用程式，與所使用的應(yīng)用開發(fā)工具及高級程式設(shè)計(jì)語言（如C，COBOL，F(xiàn)ORTRAN）無關(guān)。模式實(shí)際上是資料庫數(shù)據(jù)在邏輯級上的視圖。一個(gè)資料庫只有一個(gè)模式。資料庫模式以某一種數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，統(tǒng)一綜合地考慮了所有用戶的需求，並將這些需求有機(jī)地結(jié)合成一個(gè)邏輯整體。定義模式時(shí)不僅要定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，例如數(shù)據(jù)記錄由哪些資料項(xiàng)目構(gòu)成，資料項(xiàng)目的名字、類型、取值範(fàn)圍等，而且要定義數(shù)據(jù)之間的聯(lián)繫，定義與數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性、完整性要求。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1125

外模式也稱子模式（Subschema）或用戶模式，屬於視圖層抽象（ViewLevel），它是資料庫用戶（包括應(yīng)用程式員和最終用戶）能夠看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特徵的描述，是資料庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)邏輯表示。外模式通常是模式的子集。一個(gè)資料庫可以有多個(gè)外模式。由於它是各個(gè)用戶的數(shù)據(jù)視圖，如果不同的用戶在應(yīng)用需求、看待數(shù)據(jù)的方式、對數(shù)據(jù)保密的要求等方面存在差異，則其外模式描述就是不同的。即使對模式中同一數(shù)據(jù)，在外模式中的結(jié)構(gòu)、類型、長度、保密級別等都可以不同。另一方面，同一外模式也可以為某一用戶的多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)所使用，但一個(gè)應(yīng)用程式只能使用一個(gè)外模式。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1126

內(nèi)模式也稱存儲模式（StorageSchema），屬於物理層抽象（PhysicalLevel）。一個(gè)資料庫只有一個(gè)內(nèi)模式。它是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述，是數(shù)據(jù)在資料庫內(nèi)部的表示方式。例如，記錄的存儲方式是順序存儲、按照B樹結(jié)構(gòu)存儲還是按hash方法存儲；索引按照什麼方式組織；數(shù)據(jù)是否壓縮存儲，是否加密；數(shù)據(jù)的存儲記錄結(jié)構(gòu)有何規(guī)定等。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1127資料庫管理系統(tǒng)在三級模式之間提供了兩層映象：

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外模式／模式映象

·

模式／內(nèi)模式映象正是這兩層映象保證了資料庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能夠具有較高的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論1.3.3資料庫的二級映象功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性2024-2-11281.外模式／模式映象模式描述的是數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，外模式描述的是數(shù)據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)。對應(yīng)於同一個(gè)模式可以有任意多個(gè)外模式。對於每一個(gè)外模式，資料庫系統(tǒng)都有一個(gè)外模式／模式映象，它定義了該外模式與模式之間的對應(yīng)關(guān)係。這些映象定義通常包含在各自外模式的描述中。當(dāng)模式改變時(shí)（例如增加新的關(guān)係、新的屬性、改變屬性的數(shù)據(jù)類型等），由資料庫管理員對各個(gè)外模式／模式的映象作相應(yīng)改變，可以使外模式保持不變。應(yīng)用程式是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，從而應(yīng)用程式不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程式的邏輯獨(dú)立性，簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-11292.模式／內(nèi)模式映象資料庫中只有一個(gè)模式，也只有一個(gè)內(nèi)模式，所以模式／內(nèi)模式映象是唯一的，它定義了數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)係。例如，說明邏輯記錄和字段在內(nèi)部是如何表示的。該映象定義通常包含在模式描述中。當(dāng)資料庫的存儲結(jié)構(gòu)改變了（例如選用了另一種存儲結(jié)構(gòu)），由資料庫管理員對模式／內(nèi)模式映象作相應(yīng)改變，可以使模式保持不變，從而應(yīng)用程式也不必改變。保證了數(shù)據(jù)與程式的物理獨(dú)立性，簡稱數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1130物理獨(dú)立性是指用戶的應(yīng)用程式與存儲在磁片上的資料庫中數(shù)據(jù)的相互獨(dú)立性。也就是說，數(shù)據(jù)在磁片上的資料庫中的存儲是由DBMS管理的，用戶程式一般不需要瞭解。應(yīng)用程式要處理的只是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)也就是資料庫中的數(shù)據(jù)，這樣在電腦存儲設(shè)備上的物理存儲改變時(shí)，應(yīng)用程式可以不必改變，而由DBMS來處理這種改變，這又稱為“物理獨(dú)立性”。有的DBMS還提供一些功能使得某些程式上資料庫的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程式也可以不改變，這又稱為“邏輯獨(dú)立性”所以說，數(shù)據(jù)獨(dú)立性是資料庫的一種特徵和優(yōu)點(diǎn)，它有利於在資料庫結(jié)構(gòu)修改應(yīng)用程式盡可能的不改變或少改變，這樣就大大減少了應(yīng)用程式開發(fā)人員的工作量。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1131圖1-7資料庫的三級結(jié)構(gòu)和兩個(gè)獨(dú)立性2024-2-11321.數(shù)據(jù)定義功能

DBMS提供數(shù)據(jù)定義語言(DataDefinitionLanguage，簡稱DDL)2.數(shù)據(jù)操縱功能

DBMS還提供數(shù)據(jù)操縱語言(DataManipulationLanguage，簡稱DML)第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論1.3.4DBMS的主要功能2024-2-11333.資料庫的運(yùn)行管理（1）併發(fā)（Concurrency）（2）數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護(hù)（3）數(shù)據(jù)的完整性（Integrity）檢查（4）資料庫恢復(fù)（Recovery）4.數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典DD(DataDictionary)中存放著對實(shí)際資料庫各級模式所做的定義，即對數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的描述。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論§1.4數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)聯(lián)繫的描述1.4.1三個(gè)世界1.4.2E-R模型（Entity-RelationshipModel）1.4.3E-R模型的實(shí)例2024-2-11351.現(xiàn)實(shí)世界在現(xiàn)實(shí)世界中，事物及事物之間存在著聯(lián)繫，這種聯(lián)繫是客觀存在的。2.概念世界（1）實(shí)體（Entity）客觀存在並可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。例如，一個(gè)職工、一個(gè)學(xué)生、一個(gè)部門、一門課、學(xué)生的一次選課、部門的一次訂貨、老師與系的工作關(guān)係（即某位老師在某系工作）等都是實(shí)體。（2）屬性（Attribute）實(shí)體所具有的某一特性稱為屬性。一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來刻畫。例如學(xué)生實(shí)體可以由學(xué)號、姓名、性別、出生年份、系、入學(xué)時(shí)間等屬性組成。（94002268，張山，男，1976，電腦系，1994）。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論1.4.1三個(gè)世界2024-2-1136

（3）關(guān)鍵字（Key）唯一標(biāo)識實(shí)體的屬性集稱為關(guān)鍵字。例如學(xué)號是學(xué)生實(shí)體的關(guān)鍵字。（4）聯(lián)繫（Relationship）在現(xiàn)實(shí)世界中，事物內(nèi)部以及事物之間是有聯(lián)繫的，這些聯(lián)繫在資訊世界中反映為實(shí)體（型）內(nèi)部的聯(lián)繫和實(shí)體（型）之間的聯(lián)繫。實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)繫通常是指組成實(shí)體的各屬性之間的聯(lián)繫。實(shí)體之間的聯(lián)繫通常是指不同實(shí)體集之間的聯(lián)繫。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1137（5）實(shí)體型（EntityType）具有相同屬性的實(shí)體必然具有共同的特徵和性質(zhì)。用實(shí)體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實(shí)體，稱為實(shí)體型。例如，學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，出生年份，系，入學(xué)時(shí)間）就是一個(gè)實(shí)體型。（6）實(shí)體集（EntitySet）同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。例如，全體學(xué)生就是一個(gè)實(shí)體集。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1138相關(guān)英文講解：Entitytype:Agroupofobjectswiththesameproperties,whichareidentifiedbytheenterpriseashavinganindependentexistence.Entityoccurrence:Auniquelyidentifiableobjectofanentitytype.Attribute:Apropertyofanentityorarelationshiptype.Candidatekey:Theminimalsetofattributesthatuniquelyidentifieseachoccurrenceofanentitytype.3.機(jī)器世界資料庫中的數(shù)據(jù)是有結(jié)構(gòu)的，這種結(jié)構(gòu)用數(shù)據(jù)模型表示。數(shù)據(jù)模型將概念世界中的實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)繫進(jìn)一步抽象成便於電腦處理的方式。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1139第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論1.4.2E-R模型（Entity-RelationshipModel）1.概念概念模型是對資訊世界建模，所以概念模型應(yīng)該能夠方便、準(zhǔn)確地表示出上述資訊世界中的常用概念。概念模型的表示方法很多，其中最為著名最為常用的是P.P.S.Chen於1976年提出的實(shí)體-聯(lián)繫方法（Entity-RelationshipApproach）。該方法用E-R圖來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型，E-R方法也稱為E-R模型。2024-2-11402.描述概念世界，建立概念模型的實(shí)用工具

E-R圖提供了表示實(shí)體型、屬性和聯(lián)繫的方法：

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實(shí)體型：用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名。

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屬性：用橢圓形表示，並用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來。

·

聯(lián)繫：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)繫名，並用無向邊分別與有關(guān)實(shí)體連接起來，同時(shí)在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（1:1，1:n或m:n）。

相關(guān)英文講解：TheERmodelusesahigherlevelofabstractionthanthesemanticnetbycombiningsetsofentityoccurrencesintoentitytypesandsetsofrelationshipoccurrencesintorelationshiptypes.第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-11413.聯(lián)繫的類型兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)繫可以分為三類：（1）一對一聯(lián)繫（1:1）設(shè)A，B為兩個(gè)實(shí)體集。若A中的每個(gè)實(shí)體至多和B中的一個(gè)實(shí)體有聯(lián)繫，反過來，B中的每實(shí)體至多和A中的一個(gè)實(shí)體有聯(lián)繫，稱A對B或B對A是1:1聯(lián)繫，見圖1-8。例如，一個(gè)公司只有一個(gè)總經(jīng)理，同時(shí)一個(gè)總經(jīng)理不能在其他公司兼職。注意“至多”一詞的含義，1:1聯(lián)繫不一定都是一一對應(yīng)的關(guān)係。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1142圖1-8一對一聯(lián)繫第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1143（2）一對多聯(lián)繫（1:n）如果A中的每個(gè)實(shí)體可以和B中的幾個(gè)試題有聯(lián)繫,而B中的每個(gè)實(shí)體至多和A中的一個(gè)實(shí)體有聯(lián)繫,那麼A對B屬於1:n聯(lián)繫,見圖1-9。這類聯(lián)繫比較普遍，例如，部門與職工只在一個(gè)部門就職（只占一個(gè)部門的編制）。又如，一個(gè)學(xué)生只能在一個(gè)系註冊，而一個(gè)系有很多個(gè)學(xué)生。一對一的聯(lián)繫可以看作一對多聯(lián)繫的一個(gè)特殊情況，即n=1時(shí)的特例。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1144圖1-9一對多聯(lián)繫第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1145（3）多對多聯(lián)繫（m:n）若A中的每個(gè)實(shí)體可與和B中的多個(gè)實(shí)體有聯(lián)繫，反過來，B中的每個(gè)實(shí)體也可以與A中的多個(gè)試題有聯(lián)繫，稱A對B或B對A是m:n聯(lián)繫，見圖1-10。例如，一個(gè)學(xué)生可以選修多門課程，一門課程由多名學(xué)生選修。學(xué)生和課程間存在多對多聯(lián)繫。圖書與讀者之間是m:n聯(lián)繫：一位讀者可以借閱若干本圖書；同一本書可以相繼被幾個(gè)讀者借閱。研究人員和科研之間是m:n聯(lián)繫：一個(gè)人可以參加多個(gè)課題；一個(gè)課題由多個(gè)人參加。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1146圖1-10多對多聯(lián)繫第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1147相關(guān)英文講解：Relationshiptype:Asetofmeaningfulassociationsamongentitytypes.Relationshipoccurrence:Auniquelyidentifiableassociation,whichincludesoneoccurrencefromeachparticipatingentitytype.0..1Zerooroneentityoccurrence1..1(orjust1)Exactlyoneentityoccurrence0..*(orjust*)Zeroormanyentitiesoccurrences1..*Oneormanyentityoccurrences第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1148

以一個(gè)簡單的工廠管理為例。通過實(shí)地調(diào)查分析，該工廠需要管理的實(shí)體類型有雇員、部門、專案、零件、供應(yīng)商和倉庫。在該系統(tǒng)中，與管理這些實(shí)體有關(guān)的有以下這些聯(lián)繫：（1）一個(gè)雇員只在一個(gè)部門工作，一個(gè)部門可以有多個(gè)雇員。（2）一個(gè)雇員可以參加一個(gè)以上的專案，每個(gè)專案常需要多個(gè)人參加。（3）每個(gè)專案必須確定一個(gè)負(fù)責(zé)人，一個(gè)人可以負(fù)責(zé)多個(gè)專案。（4）一個(gè)供應(yīng)商可以為若干個(gè)專案供應(yīng)零件，每個(gè)專案可以從不同的供應(yīng)商那裏採購零件，每個(gè)專案需要多種零件。（5）系統(tǒng)還保存各個(gè)供應(yīng)商可以提供的各種零件與數(shù)量。（6）一種零件還可以由其他幾種零件組裝而成。（7）購買的零件存放在倉庫裏，一個(gè)倉庫存放多種零件，一種零件也可以存放在不同的倉庫當(dāng)中。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論1.4.3E-R模型的實(shí)例2024-2-1149雇員雇員號，姓名，性別，職稱，工資，住址部門部門號，名稱，電話，部門地址專案專案號，專案名，預(yù)算，開始日期，完成日期零件零件號，零件名，規(guī)模，單價(jià)供應(yīng)商編號，名稱，聯(lián)繫人，電話，帳號倉庫庫號，地址，面積，電話表1-1第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1150圖1-11一個(gè)工廠的E-R圖第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1151本章小結(jié)

在這一章，我們介紹了數(shù)據(jù)與資訊的區(qū)別與聯(lián)繫、資訊系統(tǒng)、電腦數(shù)據(jù)管理發(fā)展的4個(gè)階段（人工管理階段、檔系統(tǒng)階段、資料庫系統(tǒng)階段和分佈式資料庫系統(tǒng)階段）、資料庫系統(tǒng)的組成、DBMS的主要功能，以及數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)聯(lián)繫的描述方法：E-R模型。第一章資料庫系統(tǒng)導(dǎo)論2024-2-1152教學(xué)目的：l

瞭解幾種典型的數(shù)據(jù)模型，重點(diǎn)掌握關(guān)係模型l

掌握關(guān)係資料庫的基本概念l

掌握關(guān)係代數(shù)中6種基本運(yùn)算教學(xué)要求：l

牢記有關(guān)概念，掌握6種關(guān)係運(yùn)算第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1153課程章節(jié)§2.1非關(guān)係模型§2.2關(guān)係模型§2.3關(guān)係運(yùn)算第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1154§2.1非關(guān)係模型

2.1.1層次模型（HierarchicalDataModel）滿足下麵兩個(gè)條件的基本層次聯(lián)繫的集合為層次模型：（1）有且只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒有雙親結(jié)點(diǎn)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)稱為根結(jié)點(diǎn)；（2）根以外的其他結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)。在層次模型中，每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型，記錄（類型）之間的聯(lián)繫用結(jié)點(diǎn)之間的連線（有向邊）表示，這種聯(lián)繫是父子之間的一對多的聯(lián)繫。這就使得層次資料庫系統(tǒng)只能處理一對多的實(shí)體聯(lián)繫。

第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-11551．層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2．多對多聯(lián)繫在層次模型中的表示

3．層次模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束

4．層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)

5．層次模型的優(yōu)缺點(diǎn)

第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1156層次模型的優(yōu)點(diǎn)主要有：

·

層次數(shù)據(jù)模型本身比較簡單。

·

對於實(shí)體間聯(lián)繫是固定的，且預(yù)先定義好的應(yīng)用系統(tǒng)，採用層次模型來實(shí)現(xiàn)，其性能優(yōu)於關(guān)係模型，不低於網(wǎng)狀模型。

·

層次數(shù)據(jù)模型提供了良好的完整性支持。

層次模型的缺點(diǎn)主要有：

·

現(xiàn)實(shí)世界中很多聯(lián)繫是非層次性的，如多對多聯(lián)繫、一個(gè)結(jié)點(diǎn)具有多個(gè)雙親等，層次模型表示這類聯(lián)繫的方法很笨拙，只能通過引入冗餘數(shù)據(jù)（易產(chǎn)生不一致性）或創(chuàng)建非自然的數(shù)據(jù)組織（引入虛擬結(jié)點(diǎn)）來解決。

·

對插入和刪除操作的限制比較多。

·

查詢子女結(jié)點(diǎn)必須通過雙親結(jié)點(diǎn)。

·

由於結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，層次命令趨於程式化。

第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-11572.1.2網(wǎng)狀模型（NetworkDataModel）

1．網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

把滿足以下兩個(gè)條件的基本層次聯(lián)繫集合稱為網(wǎng)狀模型：（1）允許一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無雙親；（2）一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多於一個(gè)的雙親。2．網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束

3．網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)

第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1158學(xué)生選修程課(a)S1C1

S1C2S2C2S2C1S2C3S3C1S3C2S3C3S3C4C1C3C4C2S1S3S2(b)

圖2-1網(wǎng)狀模型第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-11594．網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn)

網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)主要有：

·

能夠更為直接地描述現(xiàn)實(shí)世界，如一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)雙親。

·

具有良好的性能，存取效率較高。

網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的缺點(diǎn)主要有：

·

結(jié)構(gòu)比較複雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴(kuò)大，資料庫的結(jié)構(gòu)就變得越來越複雜，不利於最終用戶掌握。

·

其DDL，DML語言複雜，用戶不容易使用。第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-11602.1.3面向?qū)ο竽Ｐ?ObjectOrientedModel)

面向?qū)ο竽Ｐ椭凶罨镜母拍钍菍ο螅╫bject）和類（class）。1.對象現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體的模型化，它和記錄的概念相似，但更複雜。每個(gè)對象有一個(gè)唯一的識別字，並把一個(gè)狀態(tài)（state）和一個(gè)行為（behavior）封裝在一起。2.類每個(gè)類有兩部分組成，其一是對象類型；其二是對這個(gè)對象類型進(jìn)行的操作方法。對象的狀態(tài)是描述該對象屬性值的集合，對象的行為是對該對象操作的集合。第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-11613.類層次一個(gè)系統(tǒng)中所有的類和子類組成一個(gè)樹狀的類層次。4.面向?qū)ο竽Ｐ偷膬?yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：由於面向?qū)ο竽Ｐ椭胁粌H包括描述對象狀態(tài)的屬性集，而且包括類的方法及類層次，具有更加豐富的表達(dá)能力。因此，面向?qū)ο蟮馁Y料庫比層次、網(wǎng)狀、關(guān)係資料庫使用方便。缺點(diǎn)：由於模型複雜，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)起來難度大。第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1162

§2.2關(guān)係模型（RelationDataModel）

2.2.1二維表

關(guān)係模型是用二維表的形式來表示實(shí)體和實(shí)體間聯(lián)繫的數(shù)據(jù)模型。關(guān)係的邏輯結(jié)構(gòu)是一個(gè)二維表。表2-1和表2-2分別代表訂單和庫存兩個(gè)關(guān)係。表2-1訂單關(guān)係訂單號貨號訂貨單位售價(jià)訂貨量送貨地點(diǎn)96001JW65陽光公司806.50280天津96002VF90友誼商城588.881700北京96003AB55和平飯店250.991005上海96004EF77五環(huán)實(shí)業(yè)674.00600北京第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1163表2-2庫存關(guān)係貨號品名庫存量倉庫地點(diǎn)單價(jià)VF90電話機(jī)1000北京550.00JW65收錄機(jī)300上海800.50SL88錄影機(jī)2600北京11898.50AB55收音機(jī)3000上海280.00EF77電視機(jī)1200廣州600.00第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-11642.2.2關(guān)係術(shù)語

1．關(guān)係（Relations）一個(gè)關(guān)係對應(yīng)通常說的一張表；2．元組（Tuples）表中的一行即為一個(gè)元組；3．屬性（Attributes）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。如上表有六列，對應(yīng)六個(gè)屬性（學(xué)號，姓名，年齡，性別，系和年級）；第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1165

4．域（Domains）屬性的取值範(fàn)圍稱為該屬性的域。如人的年齡一般在1～150歲之間，大學(xué)生年齡屬性的域是（14～38），性別的域是（男，女），系別的域是一個(gè)學(xué)校所有系名的集合；學(xué)號的域?yàn)?位整數(shù)，姓名的域?yàn)樽执稀?．關(guān)鍵字或碼（Keys）表中的某個(gè)屬性組，它可以唯一確定一個(gè)元組，如圖1.27中的學(xué)號，可以唯一確定一個(gè)學(xué)生，也就成為本關(guān)係的主關(guān)鍵字；6.分量（Component）：元組中的一個(gè)屬性值；7．關(guān)係模式（RelationSchemas）對關(guān)係的描述，一般表示為：關(guān)係名（屬性1，屬性2，…，屬性n）第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1166相關(guān)英文講解：Recursiverelationship:Arelationshiptypewherethesameentitytypeparticipatesmorethanonceindifferentroles.Attribute:Apropertyofanentityorarelationshiptype.Attributedomain:Thesetofallowablevaluesforoneormoreattributes.Candidatekey:Theminimalsetofattributesthatuniquelyidentifieseachoccurrenceofanentitytype.第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-11672.2.3關(guān)係模型的特點(diǎn)

1.關(guān)係必須規(guī)範(fàn)化所謂規(guī)範(fàn)化是指關(guān)係模型中的每一個(gè)關(guān)係模式都必須滿足一定的要求。2.

模型概念單一無論實(shí)體還是實(shí)體之間的聯(lián)繫都用關(guān)係表示。對數(shù)據(jù)的檢索結(jié)果也是關(guān)係（即表）。所以其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、清晰，用戶易懂易用。3.集合操作在關(guān)係模型中，操作的對象和結(jié)果都是元組的集合，即關(guān)係。第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1168關(guān)係數(shù)據(jù)模型還具有下列優(yōu)點(diǎn)：

·關(guān)係模型與非關(guān)係模型不同，它是建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)上的。

·關(guān)係模型的存取路徑對用戶透明，從而具有更高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性、更好的安全保密性，也簡化了程式員的工作和數(shù)據(jù)庫開發(fā)建立的工作。關(guān)係數(shù)據(jù)模型最主要的缺點(diǎn)是，由於存取路徑對用戶透明，查詢效率往往不如非關(guān)係數(shù)據(jù)模型。因此為了提高性能，必須對用戶的查詢請求進(jìn)行優(yōu)化，增加了開發(fā)資料庫管理系統(tǒng)難度。第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1169§2.3關(guān)係運(yùn)算

關(guān)係代數(shù)的運(yùn)算對象是關(guān)係，運(yùn)算結(jié)果亦為關(guān)係。關(guān)係代數(shù)用到的運(yùn)算符包括四類：集合運(yùn)算符、專門的關(guān)係運(yùn)算符、算術(shù)比較符和邏輯運(yùn)算符。關(guān)係代數(shù)的運(yùn)算按運(yùn)算符的不同可分為傳統(tǒng)的集合運(yùn)算和專門的關(guān)係運(yùn)算兩類。第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-11702.3.1傳統(tǒng)的集合運(yùn)算傳統(tǒng)的集合運(yùn)算是二目運(yùn)算，包括並、差、交三種運(yùn)算。1．並運(yùn)算（Union）設(shè)有兩個(gè)關(guān)係R和S，它們具有相同的元素。R和S的並是由屬於R或?qū)凫禨的元素組組成的集合。2．差運(yùn)算（Difference）設(shè)有兩個(gè)關(guān)係R和S，它們具有相同的元數(shù)。R和S的差是由屬於R但不屬於S的元組組成的集合。3．交（Intersection）設(shè)有兩個(gè)關(guān)係R和S，它們具有相同的元數(shù)。R和S的交是由既屬於R又屬於S的元組組成的集合。第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-11712.3.2選擇運(yùn)算（Selection）選擇運(yùn)算是從指定的關(guān)係中選取滿足給定條件的若干元組以構(gòu)成一個(gè)新關(guān)係的運(yùn)算，其表現(xiàn)形式為：

SELECT關(guān)係名

WHERE條件

其中，條件是由常數(shù)、字段名及其通過相應(yīng)的比較運(yùn)算符和邏輯運(yùn)算符連接形成邏輯運(yùn)算式組成的。第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1172例1：設(shè)有關(guān)係圖書如表所示，從圖書中找出書名是“資料庫理論”的書目。

圖書目總編號分類號書名作者出版單位單價(jià)

445501445502445503332211112266665544114455113388TP3/12TP3/12TP3/12TP5/10TP3/12TS7/21TR9/12TR7/90資料庫導(dǎo)論資料庫導(dǎo)論資料庫導(dǎo)論電腦基礎(chǔ)FoxBASE高等數(shù)學(xué)線性代數(shù)大學(xué)英語DateDateDate李偉張三劉明孫業(yè)胡玲科技出版社科技出版社科技出版社高等教育出版社電子工業(yè)出版社高等教育出版社北京大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社17.9017.9017.9018.0032.6019.0020.8012.50SELECT圖書WHERE書名=″資料庫導(dǎo)論″查詢結(jié)果包括3個(gè)元組第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1173例2：從圖書中找出高等教育出版社出版的，單價(jià)不超過20元的書目。SELECT圖書WHERE出版單位=“高等教育出版社”AND單價(jià)<=20

查詢結(jié)果包括兩個(gè)元組第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-11742.3.3投影運(yùn)算（Projection）關(guān)係R上的投影是從R中選擇出若干屬性列組成新的關(guān)係。投影運(yùn)算是從指定的關(guān)係中選取指定的若干字段從而構(gòu)成一個(gè)新關(guān)係的運(yùn)算，其表現(xiàn)形式為：PROJECT關(guān)係名（字段名1，字段名2，……，字段名n）第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1175例3：設(shè)有讀者關(guān)係，讀者（借書證號、姓名、性別、單位、職稱、地址）。按照單位在前，姓名在後的次序列出讀者名單。PROJECT讀者（單位、姓名）

此運(yùn)算結(jié)果包括元組數(shù)目不變，但減少了列的數(shù)目，同時(shí)列的順序顛倒過來了。例4：從圖書中找出藏書所涉及的所有的出版社。PROJECT圖書（出版社）查詢結(jié)果包括5個(gè)元組。

投影之後不僅減少了某些列，也可能減少了某些元組。以為取消了某些屬性之後，其餘屬性可能有相同的值，造成重複元組，應(yīng)當(dāng)刪除完全相同的元組。第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-11762.3.4聯(lián)接運(yùn)算（Join）

選擇和投影運(yùn)算都屬於一目運(yùn)算，它們的操作對象只是一個(gè)關(guān)係。連接運(yùn)算是二目運(yùn)算，需要兩個(gè)關(guān)係作為操作對象。1．聯(lián)接聯(lián)接運(yùn)算是選取若干個(gè)指定關(guān)係中的字段滿足給定條件的元組從左至右連接，從而構(gòu)成一個(gè)新關(guān)係的運(yùn)算，其表現(xiàn)形式為：

JOIN〈關(guān)係1〉A(chǔ)ND〈關(guān)係2〉WHERE〈條件〉第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1177例5：設(shè)有訂單和庫存兩個(gè)關(guān)係如表2-4和表2-5所示。查看存庫量的商品詳情。

表2-4定單關(guān)係訂單號貨號訂貨單位售價(jià)訂貨量送貨地點(diǎn)96001JW65陽光公司806.50280天津96002VF90友誼商城588.881700北京96003AB55和平飯店250.991005上海96004EF77五環(huán)實(shí)業(yè)590.00600北京第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1178貨號品名庫存量倉庫地點(diǎn)單價(jià)VF90電話機(jī)1000北京550.00JW65收音機(jī)300上海800.50SL88錄影機(jī)2600北京11898.50AB55收音機(jī)3000上海280.00EF77電視機(jī)1200廣州600.00表2-5庫存關(guān)係第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1179表2.6定單關(guān)係訂貨號貨號訂貨單位售價(jià)訂購量送貨地點(diǎn)品名存庫量倉庫地點(diǎn)單價(jià)96001JW65陽光公司806.50280天津收音機(jī)300上海800.5096003AB55和平飯店250.991005上海收音機(jī)3000上海280.0096004EF77五還實(shí)業(yè)674.00600北京電視機(jī)1200廣州600.00JOIN訂單AND庫存WHERE訂單(貨號)=庫存(貨號)AND庫存量>=訂購量結(jié)果如表2-6所示。表2-6例5聯(lián)接結(jié)果第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1180例6：設(shè)有3個(gè)關(guān)係：學(xué)生（學(xué)號，姓名，所在系，性別，籍貫，現(xiàn)住址……）課程（課程號，課程名稱，學(xué)分，課時(shí)……）選修(學(xué)號,課程號,成績)查詢成績90分以上的學(xué)生姓名。R1=SELECT選修WHERE成績>=90R2=PROJECT學(xué)生（學(xué)號，姓名）R3=JOINR1ANDR2WHERER1（學(xué)號）=R2（學(xué)號）如果用以下方式查詢，效率則低得多。S1=JOIN選課AND學(xué)生WHERE選課（學(xué)號）=學(xué)生（學(xué)號）S2=SELECTS1WHERE成績>=90第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1181例7查看選修了“操作系統(tǒng)”課程的學(xué)生詳細(xì)情況。S1=SELECT課程WHERE課程名=“操作系統(tǒng)”S2=PROJECTS1（課程號，課程名）S3=JOIN選修ANDS2WHERE選課（課程號）=S2（課程號）S4=JOIN學(xué)生ANDS3WHERE學(xué)生（學(xué)號）=S3（學(xué)號）通過上述例子可見，不同關(guān)係中的公共屬性是自然聯(lián)接的“紐帶”。利用關(guān)係的投影、選擇和自然聯(lián)接可以方便地構(gòu)造新的關(guān)係。2.自然聯(lián)接自然聯(lián)接是去掉重複屬性的等值聯(lián)接。它屬於聯(lián)接運(yùn)算的一個(gè)特例，是最常用的聯(lián)接運(yùn)算，在關(guān)係運(yùn)算中起著重要作用。第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1182

2.3.5外關(guān)鍵字

定義：如果一個(gè)關(guān)係中的屬性或?qū)傩越M並非該關(guān)係的關(guān)鍵字，但它們是另外一個(gè)關(guān)係的關(guān)鍵字，則稱其為該關(guān)係的外關(guān)鍵字。在例5、例6中，訂單關(guān)係中的關(guān)鍵字是訂單號，屬性貨號不是本關(guān)係的關(guān)鍵字，而是庫存關(guān)係的關(guān)鍵字。因此，對於訂單關(guān)係而言，貨號是外關(guān)鍵字。在例7、例8中，選修關(guān)係的關(guān)鍵字是屬性組合（學(xué)號，課程號）；學(xué)號或課程號的任何一個(gè)都不能唯一確定選修關(guān)係的整個(gè)元組，但它們分別是學(xué)生和課程關(guān)係的關(guān)鍵字。因此，對於選修而言，它們是外關(guān)鍵字。第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1183本章小結(jié)

在這一章，我們首先簡單介紹了非關(guān)係模型：層次模型、網(wǎng)狀模型、面向?qū)ο竽Ｐ汀Ｈ会嶂攸c(diǎn)介紹了關(guān)係數(shù)據(jù)模型。通俗的講，一個(gè)關(guān)係就是一個(gè)二維表。表中的一行是關(guān)係的一個(gè)元組，表中的一列為關(guān)係中一個(gè)屬性的具體值。應(yīng)當(dāng)掌握關(guān)係模型的特點(diǎn)和關(guān)係運(yùn)算。關(guān)係運(yùn)算包括傳統(tǒng)的集合運(yùn)算(並、差、交)和專門的關(guān)係運(yùn)算(選擇、投影、聯(lián)接)。此外關(guān)鍵字是一個(gè)很重要的概念，它是使關(guān)係之間建立聯(lián)繫的手段。第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1184章後習(xí)題

1．?dāng)?shù)據(jù)模型有幾種，都是什麼？2．解釋下列名詞：關(guān)係、關(guān)係模式、關(guān)係模型、屬性、元組、關(guān)鍵字、外關(guān)鍵字。3．試舉出層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)係模型的例子，並給出一個(gè)實(shí)例。4．關(guān)係模型有事麼特點(diǎn)？5．關(guān)係資料庫有哪些特點(diǎn)？6．試給出一個(gè)有3個(gè)以上屬性的關(guān)係，至少包括5個(gè)元組，並指出關(guān)鍵字。7．關(guān)係運(yùn)算有幾種類型，都包括哪些？8．能否舉出一個(gè)例子，聯(lián)接運(yùn)算但不是自然聯(lián)接。第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-11859．試畫出選擇、投影、聯(lián)接運(yùn)算的流程圖，或用某種程序設(shè)計(jì)語言實(shí)現(xiàn)。10．設(shè)有學(xué)生選修課程資料庫，S（S#，SNAME，AGE，SEX，DEPARTMENT，ADDRESS，BIRTHPLACE）SC（S#，C#，GRADE）C（C#，CNAME，TEACHER）試用關(guān)係運(yùn)算查詢下列問題：（1）學(xué)生“李小波”所在的系。（2）學(xué)生“李小波”所選修的全部課程名稱。（3）所有成績都在80分以上的學(xué)生姓名及所在的系。第二章關(guān)係數(shù)據(jù)模型2024-2-1186教學(xué)目的瞭解SQL的背景知識掌握SQL查詢語句掌握SQL數(shù)據(jù)定義語句CREATE、DROP、ALTER掌握數(shù)據(jù)操縱語句INSERT、DELETE、UPDATE掌握數(shù)據(jù)控制語句GRANT、REVOKE教學(xué)要求牢記有關(guān)概念，掌握SQL查詢第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-1187§3.1SQL查詢§3.2SQL數(shù)據(jù)定義§3.3SQL數(shù)據(jù)操作§3.4SQL數(shù)據(jù)控制§3.5數(shù)據(jù)字典課程章節(jié)第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-1188教學(xué)重點(diǎn)SQL數(shù)據(jù)定義：基本表、視圖、別名，建立索引SQL數(shù)據(jù)操縱：插入、更新、刪除SQL數(shù)據(jù)查詢教學(xué)難點(diǎn)SQL查詢：簡單查詢、聯(lián)接查詢、嵌套查詢、庫函數(shù)查詢、集合運(yùn)算第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-1189SQL的特點(diǎn)

SQL語言集數(shù)據(jù)查詢（DataQuery）、數(shù)據(jù)操縱（DataManipulation）、數(shù)據(jù)定義（DataDefinition）和數(shù)據(jù)控制（DataControl）功能於一體，主要特點(diǎn)包括：1．綜合統(tǒng)一2．高度非過程化3．面向集合的操作方式4．以同一種語法結(jié)構(gòu)提供兩種使用方式5．語言簡捷，易學(xué)易用第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-1190§3.1SQL查詢

SELECT-FROM-WHERE基本結(jié)構(gòu)：SELECT［DISTINCT］目標(biāo)列SELECT子句FROM基本表（或視圖）列FROM子句［WHERE條件運(yùn)算式］WHERE子句［GROUPBY列名1GROUPBY子句［HAVING內(nèi)部函數(shù)運(yùn)算式］］HAVING字句［ORDERBY列名2［ASC／DESC］］第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-1191注釋：選擇表中的全部列或部分列，這就是投影運(yùn)算。2.消除取值重複的行兩個(gè)本來並不完全相同的元組，投影到指定的某些列上後，可能變成相同的行了。3.如果指定DISTINCT短語，則表示在計(jì)算時(shí)要取消指定列中的重複值。如果不指定DISTINCT短語或指定ALL短語（ALL為缺省值），則表示不取消重複值。第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-1192l

單價(jià)between10and20等價(jià)於單價(jià)>=10and單價(jià)<=20l

出版單位in(“人民出版社”,”科學(xué)出版社”)等價(jià)於出版單位=”人民出版社”

or出版單位=”科學(xué)出版社”l

書名like“資料庫%”

或書名like“資料庫__”like後面必須是字串常量_下劃線任何一個(gè)字元

%任何多個(gè)字元（包括0個(gè)）l

exists存在notexists不存在4.條件運(yùn)算式（1）關(guān)係運(yùn)算（2）邏輯運(yùn)算（3）謂詞（4）幾種特殊的第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11936.集合的比較

SOME：“至少比一個(gè)……”；

ALL：“比所有的都……”。

7.集合基數(shù)的測試（1）測試一個(gè)子查詢的結(jié)構(gòu)是否為空

EXISTS：子查詢的結(jié)果不為空時(shí)為真；

NOTEXISTS：子查詢的結(jié)果為空時(shí)為真。（2）測試一個(gè)子查詢的結(jié)果是否存在重複元組

UNIQUE：子查詢的結(jié)果不存在重複元組時(shí)為真；

NOTUNIQUE：子查詢的結(jié)果存在重複元組時(shí)為真。5.集合成員資格的確認(rèn)

IN：當(dāng)指定元素在集合中時(shí)為真；

NOTIN：當(dāng)指定元素不在集合中時(shí)為真。第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11948.測試空值ISNULL：為空時(shí)為真；ISNOTNULL：不為空時(shí)為真。9.GROUPBY子句將查詢結(jié)果表按某一列或多列值分組，值相等的為一組。10.對查詢結(jié)果排序用戶可以用ORDERBY子句對查詢結(jié)果按照一個(gè)或多個(gè)屬性列的昇冪（ASC）或降序（DESC）排列，缺省值為昇冪。第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-1195查詢實(shí)例例題：設(shè)圖書管理關(guān)係數(shù)據(jù)模型的三個(gè)關(guān)係模式：圖書（總編號，分類號，書名，作者，出版單位，單價(jià)）讀者（借書證號，姓名，性別，單位，職稱，地址）借閱（借書證號，總編號，借閱日期，備註）第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11963.1.1簡單查詢例1：找出讀者李欣所在單位SELECT“讀者李欣所在單位：”，姓名，單位FROM讀者WHERE姓名＝“李欣”；注：SELECT子句中允許有字串常量（運(yùn)算式的簡單情況）例2：查看所有讀者的全部情況SELECT*FROM讀者；注：SELECT子句中的＊表示全部屬性的通配符在查詢中無條件限制時(shí)，可省略WHERE子句第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-1197例3：查找人民出版社和科學(xué)出版社的所有圖書及作者方法一：SELECT書名，作者，出版單位FROM圖書WHERE出版單位＝“人民出版社”

OR出版單位＝“科學(xué)出版社”；方法二：SELECT書名，作者，出版單位FROM圖書WHERE出版單位IN（“人民出版社”，“科學(xué)出版社”）；第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-1198例4：查找書名以“資料庫”打頭的所有圖書及作者SELECT書名，作者FROM圖書WHERE書名LIKE“資料庫％”；注：謂詞LIKE後面必須是字串常量，其中可以使用兩個(gè)通配符：_下劃線任何一個(gè)字元%任何多個(gè)字元（包括0個(gè)）

例5：列出圖書館中所有藏書的書名及出版單位SELECTDISTINCT書名，出版單位FROM圖書；注：DISTINCT從查詢結(jié)果中去掉重複元組第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-1199例6：查出人民出版社的所有圖書及單價(jià)，結(jié)果按單價(jià)降序排列SELECT書名，出版單位，單價(jià)FROM圖書；WHERE出版單位＝“人民出版社”O(jiān)RDERBY單價(jià)DESC；第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11100例7：查找價(jià)格介於10和20元之間的圖書，結(jié)果按分類號和單價(jià)昇冪排列方法一：SELECT書名，作者，單價(jià)，分類號FROM圖書WHERE單價(jià)BETWEEN10AND20ORDERBY分類號，單價(jià)［ASC］；方法二：SELECT書名，作者，單價(jià)，分類號FROM圖書WHERE單價(jià)>=10AND單價(jià)<=20ORDERBY分類號，單價(jià)［ASC］；注：用ORDERBY可對查詢結(jié)果排序DESC（descending）降序ASC（ascending）昇冪多重排序：主關(guān)鍵字，次關(guān)鍵字，關(guān)鍵字3，……第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11101例8：檢索借了總編號為500088和100909兩本書的借書證號SELECTX.借書證號FROM借閱X，借閱YWHEREX.借書證號＝Y(jié).借書證號ANDX.總編號=”500088”ANDY.總編號=”100909”；注：同一個(gè)關(guān)係借閱在一個(gè)查詢模組中出現(xiàn)兩次，則必須引入別名X，Y用相同屬性時(shí)用“.”分開第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11102例9：求缺少職稱的讀者姓名SELECT姓名FROM讀者WHERE職稱ISNULL；注：列名IS［NOT］NULL不能寫成列名＝NULL第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-111033.1.2聯(lián)接查詢查詢目標(biāo)涉及到兩個(gè)或幾個(gè)關(guān)係1.等值與非等值連接查詢

連接查詢中用來連接兩個(gè)表的條件稱為連接條件或連接謂詞。2.自身連接

連接操作不僅可以在兩個(gè)表之間進(jìn)行，也可以是一個(gè)表與其自己進(jìn)行連接，稱為表的自身連接。3.外連接

在通常的連接操作中，只有滿足連接條件的元組才能作為結(jié)果輸出。4.複合條件連接

上面各個(gè)連接查詢中，WHERE子句中只有一個(gè)條件，即連接謂詞。WHERE子句中可以有多個(gè)連接條件，稱為複合條件連接。注：連接條件中的字段類型必須是可比的，但不必相同第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11104例10：查找所有借閱了圖書的讀者姓名及所在單位SELECTDISTINCT姓名，單位FROM讀者，借閱WHERE讀者.借書證號＝借閱.借書證號；

例11：找出讀者李欣所借的所有圖書的書名及借閱日期SELECT姓名，“所借圖書：”，書名，借閱日期FROM圖書，借閱，讀者WHERE讀者.借書證號＝借閱.借書證號and借閱.總編號=圖書.總編號and姓名=”李欣”；注：查詢涉及到三個(gè)關(guān)係之間的自然聯(lián)接，用外關(guān)鍵字指出聯(lián)接條件第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11105例12：查找價(jià)格在20元以上已借出的圖書，結(jié)果按單價(jià)降序排序SELECT*FROM圖書，借閱WHERE圖書.總編號=借閱.總編號and單價(jià)>=20ORDERBY單價(jià)DESC；注：這裏＊代表圖書和借閱兩個(gè)關(guān)係聯(lián)接後的所有屬性第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11106

在SQL語言中，一個(gè)SELECT-FROM-WHERE語句稱為一個(gè)查詢塊。將一個(gè)查詢塊嵌套在另一個(gè)查詢塊的WHERE子句或HAVING短語的條件中的查詢稱為嵌套查詢。1.帶有IN謂詞的子查詢

在嵌套查詢中，子查詢的結(jié)果往往是一個(gè)集合，所以謂詞IN是嵌套查詢中最經(jīng)常使用的謂詞。2.帶有比較運(yùn)算符的子查詢

帶有比較運(yùn)算符的子查詢是指父查詢與子查詢之間用比較運(yùn)算符進(jìn)行連接。3.帶有ANY或ALL謂詞的子查詢

子查詢返回單值時(shí)可以用比較運(yùn)算符，而使用ANY或ALL謂詞時(shí)則必須同時(shí)使用比較運(yùn)算符。4.帶有EXISTS謂詞的子查詢

EXISTS代表存在量詞$。帶有EXISTS謂詞的子查詢不返回任何數(shù)據(jù)，只產(chǎn)生邏輯真值“true”或邏輯假值“false”。3.1.3嵌套查詢第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11107例13：找出讀者李欣所借的所有圖書的書名及借閱日期SELECT姓名，“所借圖書：”，書名，借閱日期FROM圖書WHERE總編號IN（SELECT總編號FROM借閱WHERE借書證號IN（SELECT借書證號FROM讀者WHERE姓名=”李欣”）））；第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11108例14：找出借閱了“C語言程式設(shè)計(jì)”一書的讀者姓名及所在單位方法一：SELECT姓名，單位FROM圖書，借閱，讀者WHERE讀者.借書證號＝借閱.借書證號and借閱.總編號=圖書.總編號and書名=”C語言程式設(shè)計(jì)”；方法二：SELECT姓名，單位FROM讀者WHERE借書證號IN（SELECT借書證號FROM借閱WHERE總編號IN（SELECT總編號FROM圖書WHERE書名=”C語言程式設(shè)計(jì)”）））；注：在嵌套查詢中最常用的是謂詞IN

並非所有的嵌套查詢都能用聯(lián)接查詢替代，往往是結(jié)合使用更顯得簡潔、方便第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11109例15：找出與李欣在同一天借書的讀者姓名、所在單位SELECT姓名，單位，借閱日期FROM讀者，借閱WHERE借閱.借書證號＝讀者.借書證號AND借閱日期IN（SELECT借書日期FROM借閱，讀者WHERE借閱.借書證號=讀者.借書證號AND姓名＝“李欣”）；第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11110例16：找出沒有借閱任何圖書的讀者及所在單位方法一：SELECT姓名，單位FROM讀者WHERE借書證號NOTIN（SELECT借書證號FROM借閱）；方法二：SELECT姓名，單位FROM讀者WHERENOTEXISTS（SELECT*FROM借閱WHERE借閱.借書證號=讀者.借書證號）；注：EXISTS表示存在，若子查詢結(jié)果非空，則滿足條件

NOTEXISTS表示不存在，若子查詢結(jié)果為空，則滿足條件第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11111例17：找出藏書中所有與“資料庫導(dǎo)論”或“資料庫原理”在同一出版單位出版的書SELECT*FROM圖書WHERE出版單位＝ANY（SELECT出版單位FROM圖書WHERE書名IN（“資料庫導(dǎo)論”，“資料庫原理”））；注：ANY表示與子查詢結(jié)果的任何一個(gè)值相比較，滿足條件即可＝ANY亦可用IN代替第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11112例18：找出藏書中比高等教育出版社的所有圖書單價(jià)更高的書籍方法一：SELECT*FROM圖書WHERE單價(jià)>ALL（SELECT單價(jià)FROM圖書WHERE出版單位＝“高等教育出版社”）；方法二：用函數(shù)SELECT*FROM圖書WHERE單價(jià)>（SELECTMAX（單價(jià)）FROM圖書WHERE出版單位＝“高等教育出版社”）；注：ALL表示與子查詢結(jié)果的所有單價(jià)相比都高才算滿足條件第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11113為了進(jìn)一步方便用戶，增強(qiáng)檢索功能，SQL提供了許多集函數(shù)，主要有：

COUNT（*）統(tǒng)計(jì)元組個(gè)數(shù)

COUNT（屬性名）統(tǒng)計(jì)一列中值的個(gè)數(shù)

SUM計(jì)算一列值的總和（此列必須是數(shù)值型）

AVG計(jì)算一列值的平均值（此列必須是數(shù)值型）

MAX求一列值中的最大值

MIN求一列值中的最小值例19：見例18方法二3.1.4使用庫函數(shù)查詢第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11114例20：求圖書館藏書的總冊數(shù)SELECT“藏書總冊數(shù)：”，COUNT（*）FROM圖書；例21：求電腦科學(xué)系當(dāng)前借閱了圖書的讀者人數(shù)SELECT“電腦科學(xué)系借書人數(shù)：”，COUNT（DISTINCT借書證號）FROM借閱WHERE借書證號IN（SELECT借書證號FROM讀者WHERE單位＝“電腦科學(xué)系”）；第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11115例22：求出各個(gè)出版社圖書的最高價(jià)格，最低價(jià)格和平均價(jià)格SELECT出版單位，MAX（單價(jià)），MIN（單價(jià)），AVG（單價(jià)）FROM圖書GROUPBY出版單位；注：GROUPBY的作用是按屬性的取值對元組分組，然後對每一組分別使用庫函數(shù)此時(shí)，若在SELECT子句中出現(xiàn)庫函數(shù)，與之並列的其他專案必須也是庫函數(shù)或者是GROUPBY的對象，否則會(huì)出現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11116例23：找出藏書中各個(gè)出版單位的冊數(shù)、價(jià)值總額，並按總價(jià)排列，總價(jià)相同時(shí)按冊數(shù)降序排列

SELECT出版單位，“冊數(shù)：”，COUNT（*），“總價(jià)：”，SUM（單價(jià)）FROM圖書GROUPBY出版單位ORDERBYSUM(單價(jià))，COUNT(*)DESC；注：SELECT子句中允許有字串常量（運(yùn)算式的簡單情況）第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11117例24：找出當(dāng)前至少借閱了5本圖書的讀者及所在單位SELECT姓名，單位FROM讀者WHERE借書證號IN（SELECT借書證號FROM借閱GROUPBY借書證號HAVINGCOUNT（*）>=5）；第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11118例25：分別找出借書人數(shù)超過10人次的單位及具體人數(shù)SELECT單位，“借書人數(shù)：”，COUNT（借書證號）FROM讀者，借閱WHERE讀者.借書證號＝借閱.借書證號GROUPBY單位HAVINGCOUNT（借書證號）>10；注：HAVING子句通常在GROUPBY之後用，作用是限定分組檢索條件HAVING中條件必須包含庫函數(shù)，WHERE子句裏不能直接用庫函數(shù)HAVING子句與WHERE子句不矛盾，先用WHERE限定元組，再用GROUPBY分組，最後用HAVING限定分組的選擇條件第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11119SELECT語句的查詢結(jié)果是元組的集合，所以多個(gè)SELECT語句的結(jié)果可進(jìn)行集合操作。集合操作主要包括並操作UNION、交操作INTERSECT和差操作MINUS。集合並（UNION）集合交（INTERSECT）集合差（EXCEPT）MINUS3.1.5集合運(yùn)算第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11120例26：有一個(gè)校友通訊記錄關(guān)係，包含姓名、職稱和單位三個(gè)屬性，相應(yīng)的數(shù)據(jù)定義與讀者關(guān)係一致。求校友與讀者中具有教授、副教授職稱人員的並集。SELECT姓名，職稱，單位FROM讀者WHERE職稱IN（“教授”，“副教授”）UNIONSELECT姓名，職稱，單位FROM校友WHERE職稱IN（“教授”，“副教授”）；注：子查詢目標(biāo)的結(jié)構(gòu)與類型必須互相匹配集合運(yùn)算結(jié)果將去掉重複元組第三章資料庫的標(biāo)準(zhǔn)語言SQL2024-2-11121SQL語言中的SELECT句型靈活多樣，所表達(dá)的語義可以從簡單到複雜。

小節(jié)上述例子可知SELECT語句的一般語法如下：

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