數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課件

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)什么是數(shù)據(jù)庫技術(shù)？1.1引言1.2數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展1.3數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)定義1.4數(shù)據(jù)模型1.5數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)1.6數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)1.7數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第一章數(shù)據(jù)庫概論

第一章數(shù)據(jù)庫概論

數(shù)據(jù)庫技術(shù)已成為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的一個(gè)重要分支第一章數(shù)據(jù)庫概論

第一章數(shù)據(jù)庫概論什么是數(shù)據(jù)庫技術(shù)？

數(shù)據(jù)庫技術(shù)是數(shù)據(jù)管理的最新技術(shù)，研究數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、存儲、管理和使用

數(shù)據(jù)庫技術(shù)巳是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心

產(chǎn)品：Oracle、DB2、Sybase、Informix、SQLServer、

Foxpro、Access都是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫的規(guī)模、性能、信息量大小、使用頻度已成為衡量一個(gè)國家信息化程度的重要標(biāo)志用戶：借閱圖書、存取款、購票、上WWW、全球通、…后臺：MIS、OIS、GIS、CIMS什么是數(shù)據(jù)庫技術(shù)？1.1引言1.2數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展1.3數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)定義1.4數(shù)據(jù)模型1.5數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)1.6數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)1.7數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第一章數(shù)據(jù)庫概論

－－對該數(shù)據(jù)所屬類型的描述數(shù)據(jù)有可施加的操作數(shù)據(jù)有語法

語義數(shù)據(jù)有邏輯結(jié)構(gòu)

物理結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)有型

值1.1引言

一、數(shù)據(jù)和信息

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.1引言信息是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界事物存在方式或運(yùn)動狀態(tài)的反映

數(shù)據(jù)是對事物描述的符號記錄，它描述事物中人們所感興趣的特征，它能被計(jì)算機(jī)識別、存儲和處理。是信息的載體。

－－型的一個(gè)實(shí)例－－數(shù)據(jù)的含義－－數(shù)據(jù)的格式－－數(shù)據(jù)及其聯(lián)系在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示(存儲結(jié)構(gòu))－－反映數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系－在邏輯結(jié)構(gòu)上定義，在存儲結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)什么是數(shù)據(jù)庫技術(shù)？1.1引言1.2數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展1.3數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)定義1.4數(shù)據(jù)模型1.5數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)1.6數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)1.7數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第一章數(shù)據(jù)庫概論

1.2數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展

一、人工管理階段

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.2數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)：

軟件技術(shù)：

用途：

特點(diǎn)：

20世紀(jì)50年代中期前

磁帶、卡片、紙帶

機(jī)器語言、匯編語言

科學(xué)計(jì)算

數(shù)據(jù)不保存在計(jì)算機(jī)內(nèi)無專用軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理數(shù)據(jù)面向程序，數(shù)據(jù)不共享

應(yīng)用程序完全依賴于數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不獨(dú)立

只有程序概念，沒有文件概念

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.2數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展二、文件系統(tǒng)階段

數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)：軟件技術(shù)：用途：思路：◆數(shù)據(jù)按內(nèi)容和用途組織成若干個(gè)相互獨(dú)立的文件

◆用文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)，存取由OS提供支持20世紀(jì)50年代后期～60年代中期磁盤、磁鼓等直接存取設(shè)備高級語言、操作系統(tǒng)(OS)

科學(xué)計(jì)算、信息管理

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.2數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展例如：圖書館文件管理系統(tǒng)

*OS只提供文件的打開、關(guān)閉、讀、寫，用程序?qū)崿F(xiàn)增、刪、改*文件結(jié)構(gòu)變→應(yīng)用程序變(獨(dú)立性差)

。*應(yīng)用程序功能重復(fù)（查F2)。*文件的設(shè)計(jì)和劃分難,數(shù)據(jù)冗余→浪費(fèi)存儲空間,造成數(shù)據(jù)不一致*一般不支持對文件的并發(fā)訪問。讀者文件應(yīng)用程序→

A1A3書目文件出借文件A2A4F1F3F2圖書借閱讀者增刪改催還通知新書入庫

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.2數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展◆對數(shù)據(jù)的操作以記錄為單位，文件操作由程序?qū)崿F(xiàn)◆數(shù)據(jù)面向應(yīng)用，數(shù)據(jù)獨(dú)立性差◆數(shù)據(jù)可長期保存在外存上

◆文件組織多樣化，但文件之間相互獨(dú)立、缺乏聯(lián)系文件系統(tǒng)特點(diǎn)：

◆數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)有了區(qū)別，有設(shè)備獨(dú)立性

◆數(shù)據(jù)冗余

◆數(shù)據(jù)聯(lián)系弱文件系統(tǒng)缺陷：

◆數(shù)據(jù)不一致

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.2數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段20世紀(jì)60年代末期～大容量、快速存取磁盤、光盤

數(shù)據(jù)庫管理軟件(DBMS)

信息管理↘(MIS、OIS、CAD、CAM、CIMS、GIS、電子商務(wù)等）數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)：

軟件技術(shù)：

用途：

思路：◆數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)軟件統(tǒng)一管理◆采用復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型組織、描述和存儲數(shù)據(jù)

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.2數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展年代研究成果名稱研制者意義1963IDS（IntegratedDataStore）美國通用電氣公司C.W.Bachman等第一個(gè)DBMS73年獲圖靈獎1968IMS(InformationManagementSystem)美國IBM公司和Rockwell公司合作第一個(gè)實(shí)用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（里程碑1）1969數(shù)據(jù)庫建議書(數(shù)據(jù)描述語言DDL）(數(shù)據(jù)操縱語言DML)美國數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言委員會的數(shù)據(jù)庫任務(wù)組DBTG提供了網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和語言規(guī)范（里程碑2）1970論文（ARelationalModelofDataforSharedDataBanks）IBM公司SanJose研究所的E.F.Codd提出關(guān)系模型，為關(guān)系數(shù)據(jù)庫的開發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)（里程碑3）1981年獲圖靈獎?lì)愋途W(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫層次數(shù)據(jù)庫網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生過程：↘

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.2數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展特點(diǎn)：◆

采用數(shù)據(jù)模型表示復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)◆為用戶提供方便的用戶接口:非過程的、過程的主要特征：實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中管理和數(shù)據(jù)的共享與文件系統(tǒng)根本區(qū)別：通過所有存取路徑表示自然的數(shù)據(jù)聯(lián)系◆增加了系統(tǒng)的靈活性◆

數(shù)據(jù)獨(dú)立性較高

數(shù)據(jù)獨(dú)立性——應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間相互獨(dú)立P8◆具有數(shù)據(jù)庫保護(hù)功能數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)、數(shù)據(jù)的完整性、數(shù)據(jù)安全性

◆共享性好

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.2數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展四、高級數(shù)據(jù)庫技術(shù)階段20世紀(jì)80年代～1.分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2.對象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)3.開放數(shù)據(jù)庫互聯(lián)技術(shù)特點(diǎn)：◆數(shù)據(jù)物理上分布，邏輯上是一個(gè)整體

◆各場地既局部自治，又支持全局應(yīng)用

◆各地計(jì)算機(jī)由數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)系集中管理、分布處理特點(diǎn)：◆對象數(shù)據(jù)模型能完整地描述現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能表達(dá)數(shù)據(jù)間嵌套、遞歸的聯(lián)系

◆封裝性、繼承性提高了軟件可重用性中間件：是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中保證不同的操作系統(tǒng)、通信協(xié)議和

DBMS之之間進(jìn)行對話、互操作的軟件系統(tǒng)。屏蔽復(fù)雜性。如：ODBC、JDBC

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.2數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展階段(三個(gè))階段年代主流產(chǎn)品功能特征新成果第一階段20世紀(jì)70年代以網(wǎng)狀和層次數(shù)據(jù)庫為代表的第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)集中控制與數(shù)據(jù)共享關(guān)系DB原型SystemR和Ingres

第二階段

20世紀(jì)80年代關(guān)系數(shù)據(jù)庫為代表的第二代數(shù)據(jù)庫?Oracle、SybaseInformix?dBASE、Foxpro?集中控制與數(shù)據(jù)共享?較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性?高級的非過程語言接口分布式DB第三階段20世紀(jì)80年代未開始以面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫為代表的第三代數(shù)據(jù)庫處理非常規(guī)數(shù)據(jù)（圖形、圖像、聲音、時(shí)態(tài)、空間）?O-RDBMS?OO數(shù)據(jù)模型?基于邏輯的數(shù)據(jù)模型*

第一、二代DBS稱為傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，以處理常規(guī)數(shù)據(jù)和事務(wù)數(shù)據(jù)為主*

90年代數(shù)據(jù)庫新的應(yīng)用不斷出現(xiàn)：數(shù)據(jù)倉庫/聯(lián)機(jī)分析處理/數(shù)據(jù)挖掘什么是數(shù)據(jù)庫技術(shù)？1.1引言1.2數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展1.3數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系定義1.4數(shù)據(jù)模型1.5數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)1.6數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)1.7數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第一章數(shù)據(jù)庫概論

是一個(gè)單位或組織需要管理的全部數(shù)據(jù)的集合

數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和存儲

一、數(shù)據(jù)庫(DataBase→DB)

數(shù)據(jù)庫是長期存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、統(tǒng)一管理的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。DB具有能為各種用戶共享，具有較小冗余度、數(shù)據(jù)間聯(lián)系緊密又有較高數(shù)據(jù)獨(dú)立性等特點(diǎn)。

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.3數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)定義1.3數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)定義

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.3數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)定義二、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DataBaseManagementSystem→DBMS)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，它為用戶或應(yīng)用程序提供訪問

DB的方法，包括DB的建立、查詢、更新及各種數(shù)據(jù)控制數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理，數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建、運(yùn)行和維護(hù)在DBMS的控制下實(shí)現(xiàn)。DBMS總是基于某種數(shù)據(jù)模型。DBMS產(chǎn)品必須提供一些基本功能用戶DBMSOSDB

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.3數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)定義三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

(DBS—DataBaseSystem)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)有組織地、動態(tài)地存儲大量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、方便多用戶訪問的計(jì)算機(jī)軟、硬件和數(shù)據(jù)資源組成的系統(tǒng)，即它是采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。什么是數(shù)據(jù)庫技術(shù)？1.1引言1.2數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展1.3數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)定義1.4數(shù)據(jù)模型1.5數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)1.6數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)1.7數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第一章數(shù)據(jù)庫概論

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.4數(shù)據(jù)模型1.4數(shù)據(jù)模型（DataModel）一、數(shù)據(jù)模型的定義①數(shù)據(jù)模型--是用來描述數(shù)據(jù)的一組概念和定義,

是對現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象②能表示實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)系的模型稱為“數(shù)據(jù)模型”2.對現(xiàn)實(shí)世界的抽象

現(xiàn)實(shí)世界中的具體事物→計(jì)算機(jī)可處理的數(shù)據(jù)

現(xiàn)實(shí)世界中的具體事物＝＝>

某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型1.定義(2)對現(xiàn)實(shí)世界的兩層抽象現(xiàn)實(shí)世界

信息世界概念數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)世界DBMS支持的數(shù)據(jù)模型認(rèn)識抽象

現(xiàn)實(shí)世界中事物的抽象過程物理數(shù)據(jù)模型邏輯數(shù)據(jù)模型

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.4數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.4數(shù)據(jù)模型客觀世界中的問題域：學(xué)生選修課程個(gè)體：學(xué)生課程聯(lián)系：選修概念模型用ER圖表達(dá)邏輯模型用關(guān)系模型表達(dá)STUDENT(SNO,SNAME,SEX)SC(SNO,CNO,GRADE)COURSE(CNO,CNAME,CREDIT,PCNO)物理模型用Oracle或SQLServer或其它關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)概念數(shù)據(jù)模型――面向客觀世界，面向用戶，與DBMS無關(guān)的數(shù)據(jù)模型。例如：E-R模型、擴(kuò)充的E-R模型邏輯數(shù)據(jù)模型――用戶從數(shù)據(jù)庫所看到的模型，與

DBMS有關(guān),既面向用戶又面向?qū)崿F(xiàn)。反映數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)(文件、記錄等)例：網(wǎng)狀的、層次的、關(guān)系的、面向?qū)ο?/p>

有三個(gè)要素，提供數(shù)據(jù)庫語言物理數(shù)據(jù)模型――反映數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)（物理塊、指針、索引等）的數(shù)據(jù)模型，不僅與DBMS有關(guān)，還與操作系統(tǒng)和硬件有關(guān)。

主要用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)用于DB設(shè)計(jì)DBMS實(shí)現(xiàn)

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.4數(shù)據(jù)模型1)DBMS通常按所采用的邏輯數(shù)據(jù)模型來分類常用的邏輯數(shù)據(jù)模型：層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型2)概念模型表示的數(shù)據(jù)＝>邏輯模型表示的數(shù)據(jù)＝>DBMS中實(shí)現(xiàn)↓層次數(shù)據(jù)庫↓網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫↓關(guān)系數(shù)據(jù)庫說明：

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.4數(shù)據(jù)模型*兩類:查詢、更新(插入I、刪除D、修改U)*數(shù)據(jù)模型要為這些操作定義確切的含義、操作規(guī)則和實(shí)現(xiàn)操作的語言――數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)間的聯(lián)系和數(shù)據(jù)中的約束――定義在數(shù)據(jù)上的操作3.數(shù)據(jù)模型的基本組成

數(shù)據(jù)模型描述數(shù)據(jù)的：(2)動態(tài)特性(1)靜態(tài)特性邏輯數(shù)據(jù)模型的三要素：

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作

數(shù)據(jù)完整性約束――對實(shí)體類型和實(shí)體間聯(lián)系的表達(dá)和實(shí)現(xiàn)

――指對數(shù)據(jù)操作的實(shí)現(xiàn)

――數(shù)據(jù)及其聯(lián)系應(yīng)具有的制約和依賴規(guī)則是一組完整性規(guī)則的集合*在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中通常按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來命名數(shù)據(jù)模型。

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.4數(shù)據(jù)模型

4.數(shù)據(jù)模式(補(bǔ)充)

(1)數(shù)據(jù)模式(DataSchema)

是用給定的數(shù)據(jù)模型對具體數(shù)據(jù)的靜態(tài)特性的描述

(2)數(shù)據(jù)模式與數(shù)據(jù)模型的關(guān)系

?

數(shù)據(jù)模型是描述數(shù)據(jù)的手段(程序設(shè)計(jì)語言)

?

數(shù)據(jù)模式是用數(shù)據(jù)模型對一個(gè)單位的模擬(程序)

?

數(shù)據(jù)模式僅是數(shù)據(jù)模型中有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其相

互關(guān)系、約束的描述

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.4數(shù)據(jù)模型二、實(shí)體－聯(lián)系模型(E-R數(shù)據(jù)模型)概念模型：

◆是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的重要工具

◆是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員和用戶之間進(jìn)行交流的語言

◆直接模擬現(xiàn)實(shí)世界、直觀、自然、易理解

◆廣泛使用的是E-R數(shù)據(jù)模型(Entity-Relationshipdatamodel)

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.4數(shù)據(jù)模型P.P.Chen于1976年提出目的：

(1)建立一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，以概括三種傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型(2)作為三種傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型互相轉(zhuǎn)換的中間模型(3)作為超脫DBMS的一種概念數(shù)據(jù)模型以自然而有效的方式模擬現(xiàn)實(shí)世界E-R數(shù)據(jù)模型用了三個(gè)抽象概念

1.E-R模型的基本概念

1）實(shí)體實(shí)體(Entity)――

客觀存在的且可以區(qū)別的事物具體事物抽象概念實(shí)體集(EntitySets)――具有相同性質(zhì)的實(shí)體的集合也稱實(shí)體類型學(xué)生的集合→學(xué)生實(shí)體集Es

全體教師→教師實(shí)體集Et

所有課程→課程實(shí)體集Ec有生命無生命――>某位學(xué)生、教師，某門課――>愛好

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.4數(shù)據(jù)模型2）聯(lián)系(Relationship)、聯(lián)系集或聯(lián)系類型聯(lián)系(Relationship)――實(shí)體集之間關(guān)系的抽象表示

例如：Es與Ec之間的“選課”聯(lián)系聯(lián)系的類型：二元聯(lián)系、多元聯(lián)系、自反聯(lián)系

Et與Ec之間的“任課”聯(lián)系Et與Es之間的“教學(xué)”聯(lián)系

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.4數(shù)據(jù)模型例如：(1)工廠與廠長(2)公司與職工（3)教師與學(xué)生(a)二元聯(lián)系－－只有兩個(gè)實(shí)體集參與的聯(lián)系，包括：

1:1聯(lián)系：E1中的每個(gè)實(shí)體至多與E2中的一個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，反之亦然

1:n聯(lián)系：E1中每個(gè)實(shí)體與E2中任意個(gè)實(shí)體（包括零個(gè)）相聯(lián)系，而E2中每個(gè)實(shí)體至多和E1中一個(gè)實(shí)體有聯(lián)系m:n聯(lián)系：E1、E2中的每一個(gè)實(shí)體都和另一個(gè)實(shí)體集中任意個(gè)實(shí)體（包括零個(gè)）有聯(lián)系1:1m:n1:n

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.4數(shù)據(jù)模型(b)多元聯(lián)系――

是參與聯(lián)系的實(shí)體集的個(gè)數(shù)≥3的聯(lián)系也可以區(qū)分為1：1、1：n和m：n三種例如：學(xué)生書店圖書

m：n：p(c)自反聯(lián)系――

是同一實(shí)體集內(nèi)兩部分實(shí)體之間的聯(lián)系也可以區(qū)分為1:1、1:n和m:n三種例如：實(shí)體集“人”中夫與妻

1：1是一種特殊的二元聯(lián)系

思考：職工實(shí)體集中領(lǐng)導(dǎo)與普通職工是什么聯(lián)系？

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.4數(shù)據(jù)模型?

每個(gè)屬性值都有一定的變化范圍，稱為屬性的域(Domain)

3）屬性(Attribute)――實(shí)體或聯(lián)系所具有的特征

?

一個(gè)實(shí)體集（或聯(lián)系集）可有若干個(gè)屬性，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中只選需要的屬性例如：

成績屬性域――>0～100性別屬性域――>男、女

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.4數(shù)據(jù)模型↓空缺符(屬性值未知)

?

屬性值可以是：單值，多值,NULL↓年齡

↓所獲學(xué)位

?

不能再細(xì)分的屬性稱為原子屬性通信地址街區(qū)地址市省郵編街名號碼公寓號碼?

屬性可以是單域的簡單屬性或多域的組合屬性

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.4數(shù)據(jù)模型

?

實(shí)體鍵：

能唯一標(biāo)識實(shí)體的屬性或?qū)傩越M學(xué)號，姓名，性別，…

?實(shí)體鍵學(xué)號也稱：實(shí)體標(biāo)識符――>E-R數(shù)據(jù)模式

2.E-R圖（E-RDiagram）

對一個(gè)單位用E-R數(shù)據(jù)模型模擬E-R數(shù)據(jù)模式用圖形表示――>E-R圖

表示方法：

?

實(shí)體集――>矩形框，框中標(biāo)明實(shí)體集名?

聯(lián)系――>菱形框，框內(nèi)標(biāo)明聯(lián)系名

?

屬性――>橢圓?

相關(guān)圖形間用無向邊連接，在聯(lián)系與實(shí)體集的連線上要標(biāo)明聯(lián)系類型（如：1:n等），在實(shí)體標(biāo)識符下畫線

?

可以使用略去了屬性的E-R簡圖來突出各實(shí)體集之間的聯(lián)系學(xué)生課程選課學(xué)號nm

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.4數(shù)據(jù)模型(1)畫出實(shí)體(2)畫出聯(lián)系(3)寫出屬性(4)連線(5)標(biāo)出聯(lián)系類型(6)標(biāo)出實(shí)體鍵

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.4數(shù)據(jù)模型例1：用E-R圖描述學(xué)校與教師實(shí)體集及其聯(lián)系聘任日期聘任教師學(xué)校地址名稱學(xué)校代碼性別職稱教師編號姓名1n例2：幾個(gè)E-R簡圖二元聯(lián)系E-R簡圖系部教師聘任1n校長學(xué)校負(fù)責(zé)11課程教師講授nm自反聯(lián)系E-R簡圖人夫妻11課程先修nm項(xiàng)目供應(yīng)商供應(yīng)mp零件n三元聯(lián)系

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.4數(shù)據(jù)模型補(bǔ)充：抽象方法?

對現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行抽象時(shí)，實(shí)體、聯(lián)系和屬性的區(qū)分不是絕對的?

某個(gè)具體的數(shù)據(jù)對象確定為實(shí)體、聯(lián)系或?qū)傩?，取決于應(yīng)用背景和用戶觀點(diǎn)?

通常實(shí)體――>需求描述中的名詞(需再被描述)

屬性――>需求描述中的名詞和形容詞

聯(lián)系――>需求描述中的動詞說明：E-R數(shù)據(jù)模型只描述了數(shù)據(jù)的靜態(tài)特性

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.4數(shù)據(jù)模型課堂練習(xí)某圖書管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)擬管理圖書信息，讀者信息和借閱情況。圖書有圖書編號、書名、作者、出版單位等信息；讀者有借書證號、姓名等信息；對讀者的每次借閱都登記借閱日期。每本圖書的編號唯一，每位讀者的借書證號唯一。每位讀者可借多種圖書，每種圖書可被多個(gè)讀者借閱。請為該系統(tǒng)畫E-R圖。(注：答案均用中文描述)

第一章數(shù)據(jù)庫概論課堂練習(xí)習(xí)題一1、解釋DB,DBMS,DBS三個(gè)概念。2、何為數(shù)據(jù)模型，有哪幾種（級）數(shù)據(jù)模型，各自的特點(diǎn)和作用是什么？何為數(shù)據(jù)模式？

第一章數(shù)據(jù)庫概論習(xí)題一什么是數(shù)據(jù)庫技術(shù)？1.1引言1.2數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展1.3數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)定義1.4數(shù)據(jù)模型1.5數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)1.6數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)1.7數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第一章數(shù)據(jù)庫概論

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.5數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)1.5數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)(從DBMS來看)一、數(shù)據(jù)庫的三級體系結(jié)構(gòu)一個(gè)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)從邏輯上劃分為三個(gè)層次

?外模式（ExternalSchema）

?概念模式（ConceptualSchema）

?內(nèi)模式（InternalSchema）

用戶11用戶1i用戶n1

用戶njDB外部級(單個(gè)用戶的視圖)概念級（全局視圖）內(nèi)部級（存儲視圖）

外模式1

外模式n

邏輯模式

內(nèi)模式

外模式/模式映象模式/內(nèi)模式映象

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.5數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)三級體系結(jié)構(gòu)概念模式――是數(shù)據(jù)庫中全局?jǐn)?shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu)的描述。用邏輯數(shù)據(jù)模型。二、體系結(jié)構(gòu)中的五個(gè)要素

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.5數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)?

簡稱模式

?

一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)概念模式

?

不涉及物理存儲、硬件環(huán)境、應(yīng)用程序、程序設(shè)計(jì)語言?

概念模式設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基本任務(wù)，當(dāng)定義數(shù)據(jù)庫的層次結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)首先定義概念模式?

由DBMS提供的模式定義語言（模式DDL）來定義和描述?

由概念記錄組成，也包括：記錄間的聯(lián)系/完整性/安全性?

是DB所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖，是裝配數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)框架

?

比如：createtable…語句

外模式――是用邏輯數(shù)據(jù)模型對用戶用到的數(shù)據(jù)的描述是用戶與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的接口?

是數(shù)據(jù)庫的用戶視圖，用戶與DB的接口?

一個(gè)數(shù)據(jù)庫可以有多個(gè)外模式?

是概念模式的一個(gè)邏輯子集或由概念模式推導(dǎo)而來

?

由DBMS提供的外模式定義語言來定義和描述

?

也稱子模式或用戶模式

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.5數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)?

比如：createview…語句

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.5數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)內(nèi)模式――是對數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述，定義所有的物理記錄類型、索引和文件的組織方式，以及數(shù)據(jù)控制方面的細(xì)節(jié)?

一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)內(nèi)部模式?

對一般的數(shù)據(jù)庫用戶透明?

內(nèi)模式的設(shè)計(jì)直接影響數(shù)據(jù)庫的性能?

由DBMS提供的內(nèi)模式定義語言(內(nèi)模式DDL)來定義和描述?

也稱存儲模式

?

比如：索引createindex…語句簇集、分區(qū)等是一種對應(yīng)規(guī)則，指出映象雙方怎樣進(jìn)行轉(zhuǎn)換

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.5數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)模式/內(nèi)模式映象―－用于定義概念模式和內(nèi)模式之間的對應(yīng)性

?

在概念級和內(nèi)部級之間

?

一般在內(nèi)模式中描述

外模式/模式映象―－用于定義外模式與概念模式之間的對應(yīng)性/命名、組成等

?

在概念級和外部級之間

?

一般在外模式中描述當(dāng)需要改變內(nèi)模式(比如選用了另一種存儲結(jié)構(gòu))時(shí)，可由DBA對邏輯模式/內(nèi)部模式映象作相應(yīng)改變，使邏輯模式保持不變，從而外模式不變，應(yīng)用程序也不變

說明：數(shù)據(jù)庫的三級模式結(jié)構(gòu)是一個(gè)理想的結(jié)構(gòu)，在目前現(xiàn)有的DBMS商品軟件中，不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獨(dú)立性程度不同。三、兩級數(shù)據(jù)獨(dú)立性pp.25邏輯獨(dú)立性――應(yīng)用程序獨(dú)立于邏輯模式的變化當(dāng)需要改變邏輯模式時(shí)(增加新的關(guān)系、屬性等)，由DBA對各個(gè)外模式/邏輯模式映象作相應(yīng)改變以保持外模式不變，從而不必修改或重寫應(yīng)用程序物理獨(dú)立性――應(yīng)用程序獨(dú)立于內(nèi)模式的變化邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性與物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)獨(dú)立性

數(shù)據(jù)獨(dú)立性――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(dú)立，不受影響

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.5數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)?

外模式的作用

-簡化了用戶接口。用戶無需了解數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)，只需按照外模式的規(guī)定編寫應(yīng)用程序或在終端上鍵入操作命令，便可實(shí)現(xiàn)所需的操作-有利于數(shù)據(jù)共享?？梢詮耐贿壿嬆Ｊ疆a(chǎn)生出不同的外模式，減少了數(shù)據(jù)的冗余度-有利于數(shù)據(jù)安全和保密。用戶不易接觸與己無關(guān)的數(shù)據(jù)，保密性好。同時(shí)使程序錯(cuò)誤傳播的范圍縮小保證了其它數(shù)據(jù)的安全性。-保證數(shù)據(jù)的獨(dú)立性。通過模式間的映象保證數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的獨(dú)立性。

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.5數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)四、用戶用戶――使用數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序或聯(lián)機(jī)終端用戶?

主語言：編寫應(yīng)用程序的高級程序設(shè)計(jì)語言也稱宿主語言?

交互型DML：可自成系統(tǒng)，在終端上直接對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作的DML?

嵌入型DML：可嵌入在主語言中使用的DML

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.5數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)什么是數(shù)據(jù)庫技術(shù)？1.1引言1.2數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展1.3數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)定義1.4數(shù)據(jù)模型1.5數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)1.6數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)1.7數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第一章數(shù)據(jù)庫概論

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.6數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)1.6數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)pp.27DB物理數(shù)據(jù)庫DBMS

操作系統(tǒng)(OS)用戶DBMS是DBS中對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的軟件系統(tǒng)，是DBMS的核心組成部分，是用戶的應(yīng)用程序與物理數(shù)據(jù)庫之間的橋梁。用戶對DB操作時(shí)：DBMS將操作從應(yīng)用程序帶入外部級→邏輯級→內(nèi)部級，再通過OS操縱存儲器上物理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。DBMS類似于一個(gè)操作命令解釋器，又像一個(gè)向?qū)?/p>

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.6數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)一、DBMS的工作模式(pp.26)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)請求轉(zhuǎn)換成復(fù)雜的機(jī)器代碼3)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作4)從對數(shù)據(jù)庫的操作中接受查詢結(jié)果5)對查詢結(jié)果進(jìn)行處理6)將處理結(jié)果返回給用戶應(yīng)用程序DBMSDB數(shù)據(jù)請求低層指令數(shù)據(jù)（查詢結(jié)果）數(shù)據(jù)（處理結(jié)果）對存儲路徑的選擇應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫語言語句語法樹執(zhí)行計(jì)劃與存取原語系統(tǒng)調(diào)用I/O命令磁盤并發(fā)控制存取機(jī)制恢復(fù)機(jī)制應(yīng)用1語義分析和查詢處理與優(yōu)化(DDL、QL、DML、DCL)授權(quán)檢查詞法及語法分析器應(yīng)用i………應(yīng)用j應(yīng)用n…接口m接口1操作系統(tǒng)是一些基本操作命令：打開、關(guān)閉文件，取一記錄，建立索引。由存取機(jī)制執(zhí)行。DBMS的執(zhí)行單位是事務(wù)檢查用戶是否有權(quán)訪問語法樹中涉及的數(shù)據(jù)對象發(fā)生故障時(shí)使DB恢復(fù)到某個(gè)一致狀態(tài)防止多用戶并發(fā)訪問數(shù)據(jù)庫時(shí)引起數(shù)據(jù)不一致補(bǔ)充：解釋執(zhí)行的RDBMS的結(jié)構(gòu)及處理過程：

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.6數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS是OS的用戶，分配內(nèi)存、創(chuàng)建或撤銷進(jìn)程、訪問磁盤時(shí)需通過系統(tǒng)調(diào)用來請求OS的服務(wù)(1)

數(shù)據(jù)庫定義(2)

數(shù)據(jù)庫操縱二、DBMS的主要功能

?

外模式、邏輯模式、內(nèi)模式、及模式間映象的定義；

?

數(shù)據(jù)庫完整性定義；

?

存取路徑等的定義

?

定義存儲在數(shù)據(jù)字典中，是DBMS運(yùn)行的基本依據(jù)

?

檢索（查詢）

?

更新（插入、刪除、修改）

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.6數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)——DML實(shí)現(xiàn)過程性DML：做什么＋怎么做（層次、網(wǎng)狀）非過程性DML：做什么（關(guān)系）——DDL實(shí)現(xiàn)(3)數(shù)據(jù)庫的保護(hù)(4)

數(shù)據(jù)庫的維護(hù)

?

恢復(fù)——在數(shù)據(jù)庫被破壞或數(shù)據(jù)不正確時(shí)，系統(tǒng)有能力把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到正確的狀態(tài)

?

并發(fā)控制——在多個(gè)用戶同時(shí)對同一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能加以控制，防止數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)被破壞

?

完整性控制——保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)及語義的正確性和有效性，防止任何對數(shù)據(jù)造成錯(cuò)誤的操作

?

安全性控制——防止未經(jīng)授權(quán)的用戶存取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，以免數(shù)據(jù)的泄露、更改或破壞

?

數(shù)據(jù)載入、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)儲、數(shù)據(jù)庫改組、性能監(jiān)控

?

由專門的實(shí)用程序完成（非核心部分）

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.6數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(5)數(shù)據(jù)字典(DataDictionary)：是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中存放三級結(jié)構(gòu)定義的數(shù)據(jù)庫

或：是一組關(guān)于DB中數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)

?

存放有關(guān)DB中數(shù)據(jù)的定義。

?

存放數(shù)據(jù)庫運(yùn)行時(shí)的統(tǒng)計(jì)信息。

?

對DB的操作都要通過DD來實(shí)現(xiàn)。

?

稱數(shù)據(jù)字典中的數(shù)據(jù)為元數(shù)據(jù)(Meta-Data)，組成數(shù)據(jù)字典文件的屬性稱為元屬性。

?

是DBMS存取和管理數(shù)據(jù)的基本依據(jù)，主要由系統(tǒng)管理和使用。

?

管理數(shù)據(jù)字典的子系統(tǒng)稱為“數(shù)據(jù)字典系統(tǒng)”

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.6數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.6數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)三、DBMS的模塊組成(自學(xué))查詢處理器數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DDL編譯器DML編譯器嵌入式DML預(yù)編譯器查詢運(yùn)行核心程序存儲管理器權(quán)限和完整性管理器事務(wù)管理器文件管理器緩沖區(qū)管理器什么是數(shù)據(jù)庫技術(shù)？1.1引言1.2數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展1.3數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)定義1.4數(shù)據(jù)模型1.5數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)1.6數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)1.7數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第一章數(shù)據(jù)庫概論

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.7數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1.7數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)PP.29一、DBS的組成

DBS由數(shù)據(jù)庫、硬件、軟件和數(shù)據(jù)庫管理員組成1.數(shù)據(jù)庫：與一個(gè)企業(yè)組織各項(xiàng)應(yīng)用有關(guān)的全部數(shù)據(jù)的集合包括：物理數(shù)據(jù)庫——應(yīng)用數(shù)據(jù)的集合，是DB主體描述數(shù)據(jù)庫——各級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述，由DD系統(tǒng)管理2.硬件包括：CPU、內(nèi)存、外存、I/O設(shè)備等要求：足夠內(nèi)存 足夠的磁盤等直接存取設(shè)備 較高的通道能力，提高數(shù)據(jù)傳輸速率支持聯(lián)網(wǎng)的能力

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.7數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)3.軟件包括：DBMS OS(支持DBMS運(yùn)行的操作系統(tǒng))

各種主語言(與DB有接口的高級語言及編譯系統(tǒng))

應(yīng)用開發(fā)支撐軟件(VB/Delphi/PB)

4.數(shù)據(jù)庫管理員

定義：DBA是控制數(shù)據(jù)整體結(jié)構(gòu)的一組人員，負(fù)責(zé)

DBS的正常運(yùn)行，承擔(dān)創(chuàng)建、監(jiān)控和維護(hù)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的責(zé)任

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.7數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要職責(zé)：定義模式(邏輯模式)

定義內(nèi)模式 與用戶的聯(lián)絡(luò):定義外模式/應(yīng)用程序設(shè)計(jì)/培訓(xùn) 定義安全性規(guī)則，對用戶訪問數(shù)據(jù)庫的授權(quán) 定義完整性規(guī)則，監(jiān)督數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行 數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲與恢復(fù)

DBA的工具：實(shí)用程序→裝載/重組/日志/恢復(fù)/統(tǒng)計(jì)分析

DD系統(tǒng)→整個(gè)系統(tǒng)的工作情況DBA的素質(zhì)：熟悉/了解/系統(tǒng)分析員/業(yè)務(wù)/資歷…補(bǔ)充：DBS組成的另一種定義

由數(shù)據(jù)庫(DB)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)

應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫管理員(DBA)

第一章數(shù)據(jù)庫概論1.7數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第一章總結(jié)本章介紹了：◆數(shù)據(jù)管理的四個(gè)發(fā)展階段和

◆數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)獨(dú)立性、共享性、冗余等概念◆DBS的特點(diǎn)

第一章數(shù)據(jù)庫概論第一章總結(jié)◆數(shù)據(jù)模型的概念◆數(shù)據(jù)模型的三要素、三級別◆

概念模型及其三個(gè)抽象概念(實(shí)體、屬性和聯(lián)系)◆E-R圖的畫法

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論關(guān)系模型是當(dāng)前的主流邏輯數(shù)據(jù)模型

首先由IBM公司的高級研究員E.F.Codd于1970年提出

應(yīng)用廣泛的原因：

?

單一的數(shù)據(jù)建模概念

?

堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)

?

提供高級接口：數(shù)據(jù)庫語言SQL

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念

2.1.1關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2.1.2關(guān)系的定義和性質(zhì)

2.1.3關(guān)系模型的數(shù)據(jù)約束

2.1.4E-R模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換

2.1.5關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作

2.1.6關(guān)系模型的三級模式和優(yōu)點(diǎn)2.2關(guān)系代數(shù)2.3關(guān)系演算概述2.4關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的優(yōu)化第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念關(guān)系模型的定義：

用二維表格(table)表示實(shí)體集及其間聯(lián)系，用關(guān)鍵碼(或鍵)進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)航的數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)模型屬邏輯數(shù)據(jù)模型，具有三要素理論基礎(chǔ)：集合論中的關(guān)系（Relation）概念:課程號課程名0001局域網(wǎng)0002數(shù)據(jù)庫::學(xué)分23:開課時(shí)間春季秋季…

學(xué)號課號成績984101000185:::學(xué)號姓名984101王一984102趙二::性別男女:出生日期1980/06/031981/04/28:…

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念E-R圖學(xué)生課程選修mn成績課號……學(xué)號學(xué)號課程號成績9841010001859841020001902.1.1關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

一、從用戶的角度看關(guān)系數(shù)據(jù)庫由二維表組成

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念每張二維表中的：(2)

一行對應(yīng)一條記錄

一列對應(yīng)一個(gè)字段每個(gè)字段反映事物的一個(gè)特征每個(gè)字段都有字段名和字段值

2二.理論術(shù)語

關(guān)系數(shù)據(jù)庫由關(guān)系組成

一個(gè)關(guān)系由一張二維表表示關(guān)系由元組(Tuple)組成，一個(gè)元組對應(yīng)表中的一行(Row).

元組由屬性組成，一屬性一列(Clumn)，屬性有名/值.屬性的取值范圍(所有可取值的集合)――>屬性域Domain(A).每個(gè)關(guān)系都有關(guān)系名.關(guān)系名及其各屬性名――>關(guān)系模式（RelationSchema）.關(guān)系中屬性的個(gè)數(shù)――>關(guān)系的目或元數(shù)關(guān)系中元組的個(gè)數(shù)――>關(guān)系的基數(shù)

關(guān)系中各元組用關(guān)鍵字（Keyword—簡稱鍵）來標(biāo)識.選課3

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念成績:0-100選課(學(xué)號，課程號，成績)說明：表與關(guān)系、元組與記錄、屬性與列/字段等術(shù)語可以通用學(xué)號課程號成績984101000185984102000190選課(學(xué)號，課程號，成績)主屬性――包含在任何一個(gè)候選鍵中的屬性

非主屬性――不包含在任何一個(gè)候選鍵中的屬性

例3：選課(學(xué)號，課程號，成績)(2)候選鍵：不含多余屬性的超鍵。

或：其值能唯一地決定關(guān)系中其它所有屬性的值、而它的任何真子集無此性質(zhì)的屬性或?qū)傩越M。三.鍵(Key)

――

數(shù)據(jù)間關(guān)系的描述(表內(nèi)的、表間的)

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念(1)超鍵(SupperKey)

――其值能唯一地決定其它所有屬性的值的屬性集Y

?學(xué)號，姓名

――>例1：STUDENT(學(xué)號，姓名，性別，出生日期，籍貫)――>×

學(xué)號例2：STUDENT(學(xué)號，姓名，性別，出生日期，籍貫)候選鍵？

？學(xué)號，姓名

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念(3)主鍵

(PrimaryKey)

――用戶選作元組標(biāo)識的候選鍵，稱為主鍵(PK)，簡稱鍵

(4)候補(bǔ)鍵(AlternateKey)

――主鍵之外的候選鍵

例4：

設(shè)在STUDENT關(guān)系中，學(xué)生姓名唯一

則學(xué)號、姓名都為STUDENT的候選健

若定義學(xué)號為主鍵，則姓名就為候補(bǔ)健

(5)全鍵

――由關(guān)系的所有屬性構(gòu)成的主鍵

n例5：

SUPPLY(供應(yīng)商，零件名，工程名)

項(xiàng)目供應(yīng)mp零件供應(yīng)商(6)外鍵(ForeignKey)

①如果模式R中的屬性K是其它模式的主鍵，那么K

在模式R中稱為外鍵，記做(FK)

。②不是本關(guān)系的鍵，卻引用了其它關(guān)系或本關(guān)系的鍵的屬性或?qū)傩越M，記做(FK)

例6：

關(guān)系STUDENT(學(xué)號，姓名，性別，出生日期，籍貫)

關(guān)系COURSE(課程名，課程號，學(xué)分，開課時(shí)間，先修課號)

關(guān)系SC(學(xué)號，課程號，成績)

PK學(xué)號PK課程號PK學(xué)號FK課程號FK*關(guān)系數(shù)據(jù)模型中實(shí)體間（表間）的聯(lián)系是用外鍵隱含地表示的

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念思考：

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念

在關(guān)系COURSE(課程名，課程號，學(xué)分，開課時(shí)間，先修課號)

中先修課號是什么鍵，與課程號的關(guān)系如何

?

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念2.1.2關(guān)系的定義和性質(zhì)二.性質(zhì)

?

關(guān)系模型中屬性無序(不同于集合)R(A1,A2)=R(A2,A1)

?

關(guān)系模型中元組無序?

關(guān)系中的每一個(gè)屬性值都是不可分解的，即關(guān)系的屬性域是原子數(shù)據(jù)的集合?

同一關(guān)系中不允許有相同元組

一.定義關(guān)系是一個(gè)屬性數(shù)目(目)相同的元組的集合

有限關(guān)系：元組數(shù)目(基數(shù))有限

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念語法上的規(guī)定：每個(gè)元組屬性都取域中的值語義上的限制：完整性約束規(guī)則在對DB進(jìn)行更新(I/D/U)操作時(shí)檢查保證數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)世界的一致性關(guān)系模型有三類完整性規(guī)則：實(shí)體完整性規(guī)則(EntityIntegrityConstrain)參照(引用)完整性規(guī)則(ReferenceIntegrityConstrain)用戶定義的完整性規(guī)則2.1.3關(guān)系模型的完整性約束

PP.41

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念一.實(shí)體完整性規(guī)則?

每個(gè)關(guān)系都應(yīng)有一個(gè)主鍵?

每個(gè)元組的主鍵的值應(yīng)當(dāng)唯一?

主鍵值不能為NULL(主屬性不為NULL)(1)作用：關(guān)系內(nèi)的約束

(2)規(guī)定：關(guān)系SC

(學(xué)號，課程號，成績)

↑↑

notnullnotnull

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念(1)作用：不同關(guān)系或同一關(guān)系的不同元組間的約束

二.參照完整性規(guī)則?外鍵要么引用實(shí)際存在的主鍵值，要么是NULL

即：不允許引用不存在的實(shí)體?幾點(diǎn)說明：

①外鍵與主鍵只需值域相同，可不同名→注意SQL的書寫

COURSE(課程號，…，先修課號)

②外鍵值是否為空，酌情而定→若為主屬性則不可為空

SC

(學(xué)號，課程號，成績)

③若屬性集K是關(guān)系R2的外鍵，它引用關(guān)系R1的主鍵，則常稱：R1為參照關(guān)系、主表、父表學(xué)生STUDENTR2為依賴關(guān)系、副表、子表選課SC④若引用本關(guān)系的鍵，則表示關(guān)系內(nèi)不同元組間的聯(lián)系(2)規(guī)定

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念三.用戶定義的完整性規(guī)則說明：

?

各種DBMS產(chǎn)品對完整性約束的支持程度不同

?

數(shù)據(jù)庫中完整性約束檢查，由DBMS實(shí)現(xiàn)或由用戶負(fù)責(zé)

(1)作用：和數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容有關(guān)的約束

(2)需顯式說明：CHECK()子句、觸發(fā)器、斷言、過程…2.1.4E-R模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換PP.168

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念(1)實(shí)體集：*每個(gè)實(shí)體集轉(zhuǎn)換成一個(gè)關(guān)系模式

*實(shí)體集的屬性即為關(guān)系模式的屬性

*實(shí)體健即為關(guān)系模式的鍵(2)聯(lián)系集：1:1的聯(lián)系集

1:n的聯(lián)系集

m:n的聯(lián)系集目標(biāo)：把E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的集合規(guī)則：R學(xué)校與R校長通過校長的“校長職工號”(外鍵)關(guān)聯(lián)1:1的聯(lián)系集→聯(lián)系集的屬性歸入兩個(gè)關(guān)系模式的任一個(gè)之中（消除聯(lián)系集），并在該關(guān)系模式中引用另一個(gè)關(guān)系的鍵(公共屬性，成為本關(guān)系的外鍵）在R學(xué)校中引入“任職年月”屬性在R學(xué)校引用校長的“職工號”R學(xué)校(學(xué)校代號，校名，…)R校長(職工號，姓名，年齡，…)*校長學(xué)校負(fù)責(zé)11任職年月例如：

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念R學(xué)校(學(xué)校代號，校名，校長職工號，任職年月…)1:n的聯(lián)系集→聯(lián)系集的屬性歸入n方關(guān)系模式中

(消聯(lián)系集），在n方的關(guān)系模式中

引用1方關(guān)系中的鍵在R教師中引入“聘期”屬性

聘用聘期系

教師1nR教師(職工號，姓名，性別，…)R教師與R系通過外鍵“系號”關(guān)聯(lián)R系(系號，系名，地址，…)

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念聘期，系號，m:n的聯(lián)系集―>用聯(lián)系集的屬性和兩個(gè)實(shí)體集的鍵單獨(dú)構(gòu)成一個(gè)新關(guān)系，新關(guān)系的鍵由兩個(gè)實(shí)體集的鍵組合而成學(xué)生課程選課mn成績STUDENT(學(xué)號，姓名，性別，出生日期，籍貫)

COURSE(課程名，課程號，學(xué)分，開課時(shí)間，先修課號)

關(guān)系SC(學(xué)號，課程號，成績)

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念2.1.5關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作

(1)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)操作有兩大類：?

查詢――對數(shù)據(jù)的檢索?

更新――數(shù)據(jù)的插入(I)、刪除(D)和修改(U)

更新以查詢?yōu)榛A(chǔ)(2)

關(guān)系數(shù)據(jù)模型提供一組完備的關(guān)系運(yùn)算(操作定義)，以支持對數(shù)據(jù)庫的查詢等操作

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念(4)關(guān)系運(yùn)算理論基礎(chǔ)分為三大類：關(guān)系代數(shù)

關(guān)系演算

――查詢操作以集合操作為基礎(chǔ)，又分為：

關(guān)系專用操作：選擇、投影、連接、除

傳統(tǒng)集合操作：并、交、差、笛卡兒積――查詢操作以謂詞演算為基礎(chǔ)，又按謂詞變量分為：元組關(guān)系演算

域關(guān)系演算

(3)關(guān)系運(yùn)算以一個(gè)或多個(gè)關(guān)系為運(yùn)算對象，運(yùn)算后形成新的關(guān)系，提供用戶所需數(shù)據(jù)

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念關(guān)系邏輯――以一階邏輯表達(dá)關(guān)系的操作(if-then)。

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念一、關(guān)系模型的三級模式：對應(yīng)數(shù)據(jù)庫的三級體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的

關(guān)系模型的

定義的內(nèi)容邏輯模式關(guān)系模式模式名/屬性名/值域/主鍵等外模式子模式用的數(shù)據(jù)/與關(guān)系模式數(shù)據(jù)的聯(lián)系/操作權(quán)限內(nèi)模式存儲模式存儲關(guān)系的方式：索引/散列2.1.6關(guān)系模型的三級模式和優(yōu)點(diǎn)

PP.42

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)完整性規(guī)則――關(guān)系(二維表)――提供完備的高級關(guān)系運(yùn)算*關(guān)系代數(shù)*關(guān)系演算*關(guān)系邏輯――實(shí)體完整性參照完整性用戶定義的完整性關(guān)系模型：二、關(guān)系模型的優(yōu)點(diǎn)關(guān)系運(yùn)算的完備性和設(shè)計(jì)規(guī)范化理論關(guān)系模型的基本結(jié)構(gòu)是二維表；數(shù)據(jù)表示統(tǒng)一、簡明、精確，便于在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)；向用戶提供的是獨(dú)立于數(shù)據(jù)存儲方式的關(guān)系模式；易于掌握和運(yùn)用。

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念優(yōu)點(diǎn)：邏輯結(jié)構(gòu)及相應(yīng)操作獨(dú)立于數(shù)據(jù)存儲方式存取路徑對用戶透明*有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)*有很強(qiáng)的表達(dá)能力*數(shù)據(jù)獨(dú)立性高*數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單二維表能方便地表示實(shí)體集和實(shí)體集間的聯(lián)系補(bǔ)充缺點(diǎn)：

*查詢效率不如非關(guān)系數(shù)據(jù)模型由于存取路徑對用戶透明，查詢優(yōu)化處理依靠系統(tǒng)完成，加重了系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.1關(guān)系模型的基本概念2.1關(guān)系模型的基本概念

2.1.1關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

2.1.2關(guān)系的定義和性質(zhì)

2.1.3關(guān)系模型的數(shù)據(jù)約束

2.1.4E-R模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換

2.1.5關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作

2.1.6關(guān)系模型的三級模式和優(yōu)點(diǎn)2.2關(guān)系代數(shù)2.3關(guān)系演算概述2.4關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的優(yōu)化第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)是以關(guān)系為運(yùn)算對象的一組高級運(yùn)算的集合。關(guān)系代數(shù)表達(dá)式由運(yùn)算符和作為運(yùn)算分量的關(guān)系構(gòu)成關(guān)系代數(shù)的運(yùn)算分為兩大類：

傳統(tǒng)的集合運(yùn)算（并、交、差、笛卡爾積）

專門的關(guān)系運(yùn)算

*選取部分?jǐn)?shù)據(jù)的運(yùn)算(選擇、投影等）*組合兩個(gè)關(guān)系元組的操作（連接運(yùn)算等）

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.2關(guān)系代數(shù):::課程號課程名學(xué)分開課時(shí)間…0001局域網(wǎng)2春季

0002數(shù)據(jù)庫3秋季

:學(xué)號課號成績984101000185:::學(xué)號姓名性別出生日期…984101王一男1980/06/03

984102趙二女1981/04/28

::::

學(xué)生課程選修mnE-R簡圖舉例用的表和數(shù)據(jù)：

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.2關(guān)系代數(shù)STUDENT、SC、COURSE或S、SC、C

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.2關(guān)系代數(shù)F:命題公式F有兩種成份：

運(yùn)算對象:‘常數(shù)’，元組分量(屬性名或列序號）

運(yùn)算符：算術(shù)比較運(yùn)算符θ(<,<=,>,>=,=,<>或

)

邏輯運(yùn)算符(∧,∨,┐)一.選擇操作(σ)

?

一元操作?

目的：在關(guān)系中選出符合條件的元組(行)→水平分割?

定義：

σF(R)≡{t|t

R∧F(t)=true}選出R中使F為真的元組?

表示：σ<選擇條件>(<關(guān)系名>)→σF(R)，F(xiàn)是命題公式

2.2.1

五個(gè)基本操作－－關(guān)系代數(shù)的完備操作集

∪、－、×、

σ、Π

A

B

C

a

b

c

d

a

f

c

b

d

關(guān)系R

A

B

C

ab

c

c

b

dσB=‘b’(R)

或σ2=‘b’(R)

?

結(jié)果：結(jié)果：全部屬性，部分元組構(gòu)成的關(guān)系

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.2關(guān)系代數(shù)選擇操作的結(jié)果是其作用的關(guān)系的子集?例如：在STUDENT表中：(1)查詢王彤同學(xué)的情況(2)查詢1975出生的江蘇學(xué)生的情況

(3)查詢1975年之后出生的男生的情況

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.2關(guān)系代數(shù)σ姓名＝‘王彤’（STUDENT）σ籍貫＝‘江蘇’∧YEAR(出生日期)＝’1975’（STUDENT）σ性別＝‘男’

∧YEAR(出生日期)>=‘1976’（STUDENT）?

性質(zhì)：(a)σ<F1>(σ<F2>(R))≡σ<F2>（σ<F1>（R））(b)σ<F1>σ<F2>(

…(σ<Fn>(R)))

≡σ<F1>∧<F2>∧…∧<Fn>(R)STUDENT(學(xué)號，姓名，性別，出生日期，籍貫)(1)σ姓名＝‘王彤’（STUDENT）學(xué)號姓名性別出生日期籍貫934103王彤男1976/01/05福建(2)σ籍貫＝‘江蘇’∧出生年份＝’1975’（STUDENT）(3)σ性別＝‘男’∧出生年份>=‘1976’

(STUDENT)學(xué)號姓名性別出生日期籍貫934101王一男1975/06/03江蘇934102趙二女1976/04/28江蘇934103王彤男1976/01/05福建934104陳三女1975/06/03安徽934105李四男1975/06/03浙江

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.2關(guān)系代數(shù)?

一元操作

?

目的：選取關(guān)系中感興趣的列，重排列順序即：對關(guān)系垂直分割

?結(jié)果：

ABCabcdafcbd

關(guān)系RΠA,C(R)Π1,3(R)?

形式定義：

Πi1,…,im(R)≡{t|t=<ti1,…,tim>∧<t1,…,tk>

R}

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.2關(guān)系代數(shù)?表示：Π<屬性或序號列表>(<關(guān)系名>)二.投影操作(Π)ACacdfcd投影結(jié)果：部分屬性全部元組?

當(dāng)屬性列表中不含候選鍵時(shí)，投影結(jié)果可能有重復(fù)元組(消除)

?性質(zhì)：Π<屬性表1>(Π<屬性表2>(R))≡Π<屬性表1>(R)

屬性表1∈屬性表2?

應(yīng)用：

STUDENT(學(xué)號，姓名，性別，出生日期，籍貫)

學(xué)號姓名性別出生日期籍貫934101王一男1975/06/03江蘇934102趙二女1976/04/28江蘇934103王彤男1976/01/05

福建姓名籍貫王一江蘇趙二江蘇王彤

福建姓名籍貫姓名趙二姓名

第二章關(guān)系模型和關(guān)系運(yùn)算理論2.2關(guān)系代數(shù)例1：Π姓名，籍貫(STUDENT)

查詢所有學(xué)生的姓名和籍貫例2：投影與選擇結(jié)合Π<姓名>(σ<性別>＝‘女’(STUDENT))三.并

?

二元操作

——

對二個(gè)關(guān)系的操作

?

前提：并兼容――兩關(guān)系具有相同的目，對應(yīng)屬性域相同

且兩個(gè)關(guān)系的屬性排列次序一樣