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1、1數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用2第第1 1章章數(shù)據(jù)庫概述數(shù)據(jù)庫概述3本章概要本章概要在本章中，首先回顧數(shù)據(jù)管理技術(shù)在本章中，首先回顧數(shù)據(jù)管理技術(shù)的三個(gè)發(fā)展階段及各階段的主要特的三個(gè)發(fā)展階段及各階段的主要特點(diǎn)。點(diǎn)。掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成及各部分的掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成及各部分的主要功能。主要功能。41.1數(shù)據(jù)管理的發(fā)展數(shù)據(jù)管理的發(fā)展一、以數(shù)據(jù)為中心應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn)一、以數(shù)據(jù)為中心應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn) l以數(shù)據(jù)為中心應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn)以數(shù)據(jù)為中心應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn) 隨著計(jì)算機(jī)的普及和信息量的不斷增加，隨著計(jì)算機(jī)的普及和信息量的不斷增加，在眾多的計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展中，數(shù)據(jù)密集型的在眾多的計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展中，數(shù)據(jù)密集型

2、的應(yīng)用發(fā)展非常迅速。它具有如下三個(gè)特點(diǎn)：應(yīng)用發(fā)展非常迅速。它具有如下三個(gè)特點(diǎn)：v涉及的數(shù)據(jù)量大涉及的數(shù)據(jù)量大v數(shù)據(jù)不隨程序的結(jié)束而消失數(shù)據(jù)不隨程序的結(jié)束而消失v數(shù)據(jù)可以被多個(gè)應(yīng)用程序共享數(shù)據(jù)可以被多個(gè)應(yīng)用程序共享5人工管理階段人工管理階段文件管理系統(tǒng)階段文件管理系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)階段三個(gè)階段各自的優(yōu)缺點(diǎn)三個(gè)階段各自的優(yōu)缺點(diǎn)數(shù)據(jù)管理的發(fā)展數(shù)據(jù)管理的發(fā)展6二、人工管理階段二、人工管理階段 2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代以前年代以前，計(jì)算機(jī)主要用于，計(jì)算機(jī)主要用于數(shù)值計(jì)算數(shù)值計(jì)算。這一時(shí)期的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量小，無結(jié)構(gòu)，由用戶直接管這一時(shí)期的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量小，無結(jié)構(gòu)，由用戶直接管理，且數(shù)

3、據(jù)間缺乏邏輯組織，由于是面向應(yīng)用程序理，且數(shù)據(jù)間缺乏邏輯組織，由于是面向應(yīng)用程序的，數(shù)據(jù)缺乏獨(dú)立性，應(yīng)用程序與其處理的數(shù)據(jù)結(jié)合的，數(shù)據(jù)缺乏獨(dú)立性，應(yīng)用程序與其處理的數(shù)據(jù)結(jié)合成一個(gè)整體。成一個(gè)整體。(1)(1)硬件：外存只有紙帶、卡片、磁帶，并沒有磁硬件：外存只有紙帶、卡片、磁帶，并沒有磁 盤等直接存取的存儲(chǔ)設(shè)備。盤等直接存取的存儲(chǔ)設(shè)備。(2)(2)軟件：當(dāng)時(shí)還未形成軟件的整體概念，這一時(shí)軟件：當(dāng)時(shí)還未形成軟件的整體概念，這一時(shí) 期，沒有操作系統(tǒng)和管理數(shù)據(jù)的軟件。期，沒有操作系統(tǒng)和管理數(shù)據(jù)的軟件。7（3 3）特點(diǎn)：）特點(diǎn)：數(shù)據(jù)不保存數(shù)據(jù)不保存 應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù) 應(yīng)用程序承擔(dān)設(shè)計(jì)數(shù)

4、據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理應(yīng)用程序承擔(dān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)任務(wù)。結(jié)構(gòu)任務(wù)。數(shù)據(jù)不能共享數(shù)據(jù)不能共享 一組數(shù)據(jù)只能對應(yīng)一個(gè)程序。一組數(shù)據(jù)只能對應(yīng)一個(gè)程序。數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性 數(shù)據(jù)的邏輯或物理結(jié)構(gòu)改變，應(yīng)用程序隨數(shù)據(jù)的邏輯或物理結(jié)構(gòu)改變，應(yīng)用程序隨之改變。之改變。82020世紀(jì)世紀(jì)5050年代后期到年代后期到6060年代中后期年代中后期(1)(1)硬件：磁盤、磁鼓等直接存取存儲(chǔ)設(shè)備。硬件：磁盤、磁鼓等直接存取存儲(chǔ)設(shè)備。(2)(2)軟件：操作系統(tǒng)中有了專門的數(shù)據(jù)管理軟件：操作系統(tǒng)中有了專門的數(shù)據(jù)管理 軟件軟件-文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)。三、文件管理系統(tǒng)三、文件管理系統(tǒng)9圖圖1-1文件管理系統(tǒng)示

5、例文件管理系統(tǒng)示例學(xué)生信息管理學(xué)生信息管理學(xué)生選課管理學(xué)生選課管理應(yīng)用程序應(yīng)用程序A1學(xué)生基本學(xué)生基本信息文件信息文件F1課程基本課程基本信息文件信息文件F2學(xué)生選課學(xué)生選課信息文件信息文件F3應(yīng)用程序應(yīng)用程序A210文件管理系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)：文件管理系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)：編寫應(yīng)用程序不方便編寫應(yīng)用程序不方便 數(shù)據(jù)冗余不可避免數(shù)據(jù)冗余不可避免應(yīng)用程序有依賴性應(yīng)用程序有依賴性 不支持對文件的并發(fā)訪問不支持對文件的并發(fā)訪問 數(shù)據(jù)間聯(lián)系弱數(shù)據(jù)間聯(lián)系弱 難以按不同用戶需求表示數(shù)據(jù)難以按不同用戶需求表示數(shù)據(jù) 無安全控制功能無安全控制功能 11四、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)四、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)2020世紀(jì)世紀(jì)6060年

6、代后期至今年代后期至今(1)(1)硬件：大容量磁盤，價(jià)格下降。硬件：大容量磁盤，價(jià)格下降。(2)(2)軟件：出現(xiàn)了統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的專門軟件：出現(xiàn)了統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的專門 軟件軟件-數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。12圖圖1-2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)示例數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)示例應(yīng)用程序應(yīng)用程序A1學(xué)生管理學(xué)生管理學(xué)生學(xué)生有關(guān)的有關(guān)的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序應(yīng)用程序A2學(xué)生選課學(xué)生選課管理管理數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)13差別：差別：v 在文件系統(tǒng)中，應(yīng)用程序直接訪問存在文件系統(tǒng)中，應(yīng)用程序直接訪問存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的文件；儲(chǔ)數(shù)據(jù)的文件；v 而在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，應(yīng)用程序則是通而在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，應(yīng)用程序則是通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（

7、過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBase DataBase Management System,Management System,簡稱簡稱DBMSDBMS）來訪問）來訪問數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。14數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)帶來的優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)帶來的優(yōu)點(diǎn)：將相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集成在一起將相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集成在一起較少的數(shù)據(jù)冗余較少的數(shù)據(jù)冗余程序與數(shù)據(jù)相互獨(dú)立程序與數(shù)據(jù)相互獨(dú)立保證數(shù)據(jù)的安全可靠保證數(shù)據(jù)的安全可靠最大限度地保證數(shù)據(jù)的正確性最大限度地保證數(shù)據(jù)的正確性 數(shù)據(jù)可以共享并能保證數(shù)據(jù)的一致性數(shù)據(jù)可以共享并能保證數(shù)據(jù)的一致性15數(shù)據(jù)庫具備如下特征：數(shù)據(jù)庫具備如下特征：數(shù)據(jù)庫是相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的集合，它用綜合數(shù)據(jù)庫是相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)

8、的集合，它用綜合的方法組織數(shù)據(jù)，具有較小的數(shù)據(jù)冗余，可的方法組織數(shù)據(jù)，具有較小的數(shù)據(jù)冗余，可供多個(gè)用戶共享，具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，供多個(gè)用戶共享，具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，具有安全控制機(jī)制，能夠保證數(shù)據(jù)的安全、具有安全控制機(jī)制，能夠保證數(shù)據(jù)的安全、可靠，允許并發(fā)地使用數(shù)據(jù)庫，能有效、及可靠，允許并發(fā)地使用數(shù)據(jù)庫，能有效、及時(shí)地處理數(shù)據(jù)，并能保證數(shù)據(jù)的一致性和完時(shí)地處理數(shù)據(jù)，并能保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。整性。16五、數(shù)據(jù)獨(dú)立性五、數(shù)據(jù)獨(dú)立性 包含兩個(gè)方面：包含兩個(gè)方面：邏輯獨(dú)立性邏輯獨(dú)立性和和物理獨(dú)立性物理獨(dú)立性。物物理理獨(dú)獨(dú)立立性性是是指指當(dāng)當(dāng)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的存存儲(chǔ)儲(chǔ)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)發(fā)發(fā)生生變化時(shí)，不影響應(yīng)

9、用程序的特性。變化時(shí)，不影響應(yīng)用程序的特性。邏邏輯輯獨(dú)獨(dú)立立性性是是指指當(dāng)當(dāng)表表達(dá)達(dá)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)世世界界的的信信息息內(nèi)內(nèi)容容發(fā)發(fā)生生變變化化時(shí)時(shí)，也也不不影影響響應(yīng)應(yīng)用用程程序序的的特性。特性。17 因此，數(shù)據(jù)獨(dú)立性的提出主要是一因此，數(shù)據(jù)獨(dú)立性的提出主要是一種客觀應(yīng)用的要求。數(shù)據(jù)獨(dú)立性可描述種客觀應(yīng)用的要求。數(shù)據(jù)獨(dú)立性可描述為：為：應(yīng)用程序不因物理表示和訪問技術(shù)應(yīng)用程序不因物理表示和訪問技術(shù)的改變而改變的改變而改變，即應(yīng)用程序不依賴于任，即應(yīng)用程序不依賴于任何特定的物理表示和訪問技術(shù)。何特定的物理表示和訪問技術(shù)。181.2什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用程序應(yīng)用程序1應(yīng)用程序應(yīng)用程序2應(yīng)用程

10、序應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫圖圖1-3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡圖19數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫：是數(shù)據(jù)的匯集，它以一定的組是數(shù)據(jù)的匯集，它以一定的組織形式存于存儲(chǔ)介質(zhì)上?？椥问酱嬗诖鎯?chǔ)介質(zhì)上。DBMSDBMS：是管理數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)軟件，它實(shí)是管理數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)軟件，它實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的各種功能。是數(shù)據(jù)庫系現(xiàn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的各種功能。是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。統(tǒng)的核心。應(yīng)用程序：應(yīng)用程序：指以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的應(yīng)用程指以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序。序。20數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的人員的人員系統(tǒng)管理員系統(tǒng)管理員應(yīng)用程序開發(fā)人員應(yīng)用程序開發(fā)人員最終用戶最終用戶211.3使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的考慮使用數(shù)據(jù)庫

11、系統(tǒng)的考慮及數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的未來及數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的未來v使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的原因使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的原因 因?yàn)閿?shù)據(jù)庫系統(tǒng)因?yàn)閿?shù)據(jù)庫系統(tǒng)為數(shù)據(jù)提供了共享、穩(wěn)定、為數(shù)據(jù)提供了共享、穩(wěn)定、安全的保障體系安全的保障體系。要判斷是否需要使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，要看被管要判斷是否需要使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，要看被管理的數(shù)據(jù)是否有結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)之間是否有聯(lián)系、數(shù)理的數(shù)據(jù)是否有結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)之間是否有聯(lián)系、數(shù)據(jù)的取值是否有約束，如果數(shù)據(jù)有這些特征，則據(jù)的取值是否有約束，如果數(shù)據(jù)有這些特征，則應(yīng)該使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。應(yīng)該使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。22v數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的未來數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的未來 目前數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)診斷、計(jì)目前數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)診斷、計(jì)算機(jī)輔助

12、設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工程、圖書館管算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工程、圖書館管理、天氣預(yù)報(bào)、交通預(yù)訂、旅館預(yù)訂等許多領(lǐng)理、天氣預(yù)報(bào)、交通預(yù)訂、旅館預(yù)訂等許多領(lǐng)域。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展主要是為了滿足共享信域。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展主要是為了滿足共享信息用戶的需求，隨著在線信息的增加，以及越息用戶的需求，隨著在線信息的增加，以及越來越多的用戶希望訪問在線信息，今后還會(huì)開來越多的用戶希望訪問在線信息，今后還會(huì)開發(fā)出更多的面向應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。發(fā)出更多的面向應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。23數(shù)據(jù)管理的發(fā)展，重點(diǎn)是文件管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理的發(fā)展，重點(diǎn)是文件管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理上的差別和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理上的差別數(shù)據(jù)庫系

13、統(tǒng)的組成。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成。本章小結(jié)本章小結(jié)24第第2 2章章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)模型2.2概念層數(shù)據(jù)模型概念層數(shù)據(jù)模型2.3組織層數(shù)據(jù)模型組織層數(shù)據(jù)模型2.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)252.1 2.1 數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)模型一、數(shù)據(jù)一、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是用物理符號(hào)把信息按一定格式記載下是用物理符號(hào)把信息按一定格式記載下來的有意義符號(hào)組合。來的有意義符號(hào)組合。如如(張三，張三，99121019912101，男，男，19811981，計(jì)算機(jī)系，計(jì)算機(jī)系，應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件)數(shù)據(jù)有一定的格式。數(shù)據(jù)有一定的格式。數(shù)據(jù)是信息存在的一種形式，只有通過解釋數(shù)

14、據(jù)是信息存在的一種形式，只有通過解釋或處理才能成為有用的信息?；蛱幚聿拍艹蔀橛杏玫男畔ⅰ?6數(shù)據(jù)的兩個(gè)特征：數(shù)據(jù)的兩個(gè)特征：數(shù)據(jù)的靜態(tài)特征數(shù)據(jù)的靜態(tài)特征包括數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)間的聯(lián)系和對包括數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)間的聯(lián)系和對數(shù)據(jù)取值范圍的約束。數(shù)據(jù)取值范圍的約束。數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)特征數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)特征指對數(shù)據(jù)進(jìn)行的操作及操作規(guī)則，對數(shù)據(jù)指對數(shù)據(jù)進(jìn)行的操作及操作規(guī)則，對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的操作主要有查詢數(shù)據(jù)、更改數(shù)據(jù)（插庫數(shù)據(jù)的操作主要有查詢數(shù)據(jù)、更改數(shù)據(jù)（插入、刪除、修改數(shù)據(jù)）。入、刪除、修改數(shù)據(jù)）。27二、二、數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 模型模型是對事物、對象、過程等客觀系統(tǒng)中感是對事物、對象、過程等客觀系統(tǒng)中感興趣的

15、內(nèi)容的模擬和抽象表達(dá)，是理解系統(tǒng)的興趣的內(nèi)容的模擬和抽象表達(dá)，是理解系統(tǒng)的思維工具。思維工具。數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型(Data Model)(Data Model)也是一種模型，它是對現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征也是一種模型，它是對現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象。的抽象。數(shù)據(jù)模型一般應(yīng)滿足三個(gè)要求：數(shù)據(jù)模型一般應(yīng)滿足三個(gè)要求：第一：要能夠比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界；第一：要能夠比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界；第二：要容易被人們理解；第二：要容易被人們理解；第三：要能夠很方便地在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。第三：要能夠很方便地在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。28根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的，可將這些根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的，可將這些模型分為兩大類，它們分別屬于兩個(gè)模型分

16、為兩大類，它們分別屬于兩個(gè)不同的層次。不同的層次。v第一類是第一類是概念層模型概念層模型 v另一類是另一類是組織層數(shù)據(jù)模型組織層數(shù)據(jù)模型 29概念層模型概念層模型從數(shù)據(jù)的從數(shù)據(jù)的應(yīng)用語義視角應(yīng)用語義視角來抽取模型并按來抽取模型并按用戶的觀點(diǎn)來對數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行建模。用戶的觀點(diǎn)來對數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行建模。這類模型主要用在這類模型主要用在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)階段數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)階段它與具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)無關(guān)。它與具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)無關(guān)。30組織層數(shù)據(jù)模型組織層數(shù)據(jù)模型從從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)對數(shù)據(jù)進(jìn)行建模出發(fā)對數(shù)據(jù)進(jìn)行建模指用什么樣的結(jié)構(gòu)來組織數(shù)據(jù)指用什么樣的結(jié)構(gòu)來組織數(shù)據(jù) 主要用于主要用于DB

17、MSDBMS的實(shí)現(xiàn)的實(shí)現(xiàn)主要包括：主要包括：l層次模型層次模型（用樹型結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)）（用樹型結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)）l網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型（用圖型結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)）（用圖型結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)）l關(guān)系模型關(guān)系模型（用簡單二維表結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)）（用簡單二維表結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)）l對象關(guān)系模型對象關(guān)系模型（用復(fù)雜表格及其他結(jié)構(gòu)（用復(fù)雜表格及其他結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)）組織數(shù)據(jù)）31 為了把現(xiàn)實(shí)世界中的為了把現(xiàn)實(shí)世界中的具體事物抽象、組織為某具體事物抽象、組織為某一具體一具體DBMSDBMS支持的數(shù)據(jù)模支持的數(shù)據(jù)模型，型，通常首先將現(xiàn)實(shí)世界通常首先將現(xiàn)實(shí)世界抽象為信息世界，然后再抽象為信息世界，然后再將信息世界轉(zhuǎn)換為機(jī)器世將信息世界轉(zhuǎn)換為機(jī)器

18、世界。界。即：首先把現(xiàn)實(shí)世界即：首先把現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對象中的客觀對象抽象抽象為某一為某一種信息結(jié)構(gòu)，然后再把概種信息結(jié)構(gòu)，然后再把概念級(jí)模型念級(jí)模型轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)上為計(jì)算機(jī)上的的DBMSDBMS支持的數(shù)據(jù)模型，支持的數(shù)據(jù)模型，也就是組織層數(shù)據(jù)模型。也就是組織層數(shù)據(jù)模型。現(xiàn)實(shí)世界現(xiàn)實(shí)世界人的認(rèn)識(shí)抽象人的認(rèn)識(shí)抽象信息世界：概念模型信息世界：概念模型機(jī)器世界：具體的機(jī)器世界：具體的DBMS支持的組織模型支持的組織模型322.2 2.2 概念層數(shù)據(jù)模型概念層數(shù)據(jù)模型一、基本概念一、基本概念l實(shí)際上是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)實(shí)際上是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次中間層次。l概念層模型：概念層模型：

19、是指抽象現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中有應(yīng)用價(jià)值的是指抽象現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中有應(yīng)用價(jià)值的元素及其關(guān)聯(lián)關(guān)系，反映現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中有應(yīng)用價(jià)值元素及其關(guān)聯(lián)關(guān)系，反映現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中有應(yīng)用價(jià)值的信息結(jié)構(gòu)，并且不依賴于數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)。的信息結(jié)構(gòu)，并且不依賴于數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)。概念數(shù)據(jù)模型是面向用戶、面向現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)概念數(shù)據(jù)模型是面向用戶、面向現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)模型，它與具體的模型，它與具體的DBMSDBMS無關(guān)。無關(guān)。常用的概念模型有常用的概念模型有實(shí)體實(shí)體-聯(lián)系聯(lián)系（Entity-Entity-RelationshipRelationship，簡稱，簡稱E-RE-R）模型、語義對象模型。）模型、語義對象模型。33二、實(shí)體二、實(shí)體-聯(lián)系模型聯(lián)系模

20、型1 1、實(shí)體實(shí)體l實(shí)體實(shí)體是具有公共性質(zhì)的可相互區(qū)別的現(xiàn)實(shí)世是具有公共性質(zhì)的可相互區(qū)別的現(xiàn)實(shí)世界對象的集合。界對象的集合。l實(shí)體可以是具體的，也可以是抽象的概念或?qū)嶓w可以是具體的，也可以是抽象的概念或聯(lián)系。聯(lián)系。如學(xué)生、課程，學(xué)生的選課、訂貨等如學(xué)生、課程，學(xué)生的選課、訂貨等。l在在E-RE-R圖中用圖中用矩形框矩形框表示具體的實(shí)體，把實(shí)表示具體的實(shí)體，把實(shí)體名寫在框內(nèi)。體名寫在框內(nèi)。l實(shí)體中的每個(gè)具體的記錄值（一行數(shù)據(jù)），實(shí)體中的每個(gè)具體的記錄值（一行數(shù)據(jù)），稱之為實(shí)體的一個(gè)稱之為實(shí)體的一個(gè)實(shí)例實(shí)例。比如學(xué)生實(shí)體中的每比如學(xué)生實(shí)體中的每個(gè)具體的學(xué)生。個(gè)具體的學(xué)生。342 2、屬性屬性l屬性

21、屬性就是描述實(shí)體或者聯(lián)系的性質(zhì)或特征的就是描述實(shí)體或者聯(lián)系的性質(zhì)或特征的數(shù)據(jù)項(xiàng)。屬于一個(gè)實(shí)體的所有實(shí)體實(shí)例都具有數(shù)據(jù)項(xiàng)。屬于一個(gè)實(shí)體的所有實(shí)體實(shí)例都具有共同的性質(zhì)，在共同的性質(zhì)，在E-RE-R模型中，這些性質(zhì)或特征模型中，這些性質(zhì)或特征就是屬性。就是屬性。l屬性在屬性在E-RE-R圖中用圖中用圓角矩形圓角矩形表示，在矩形框表示，在矩形框內(nèi)寫上屬性的名字，并用連線將屬性矩形框與內(nèi)寫上屬性的名字，并用連線將屬性矩形框與它所描述的實(shí)體聯(lián)系起來。它所描述的實(shí)體聯(lián)系起來。353 3、聯(lián)系、聯(lián)系l實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實(shí)體的各屬實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實(shí)體的各屬性之間的聯(lián)系，實(shí)體之間的聯(lián)系通常是指性

22、之間的聯(lián)系，實(shí)體之間的聯(lián)系通常是指不同實(shí)體之間的聯(lián)系。不同實(shí)體之間的聯(lián)系。l聯(lián)系是數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)集合，是客觀存在聯(lián)系是數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)集合，是客觀存在的應(yīng)用語義鏈。聯(lián)系用的應(yīng)用語義鏈。聯(lián)系用菱形框菱形框表示，框內(nèi)表示，框內(nèi)寫上聯(lián)系名，并用寫上聯(lián)系名，并用連線連線將聯(lián)系框與它所關(guān)將聯(lián)系框與它所關(guān)聯(lián)的實(shí)體連接起來。聯(lián)的實(shí)體連接起來。36實(shí)體型之間的聯(lián)系分為三類：實(shí)體型之間的聯(lián)系分為三類：一對一聯(lián)系一對一聯(lián)系：如果實(shí)體：如果實(shí)體A A中中的每個(gè)實(shí)例在實(shí)體的每個(gè)實(shí)例在實(shí)體B B中至多有中至多有一個(gè)（也可以沒有）實(shí)例與之一個(gè)（也可以沒有）實(shí)例與之關(guān)聯(lián)，反之亦然，則稱實(shí)體關(guān)聯(lián)，反之亦然，則稱實(shí)體A A與實(shí)體

23、與實(shí)體B B具有一對一聯(lián)系，記具有一對一聯(lián)系，記作：作：1:11:1。例如，部門和經(jīng)理（假設(shè)一個(gè)例如，部門和經(jīng)理（假設(shè)一個(gè)部門只有一個(gè)經(jīng)理）、系和正部門只有一個(gè)經(jīng)理）、系和正系主任（假設(shè)一個(gè)系只有一個(gè)系主任（假設(shè)一個(gè)系只有一個(gè)正主任）都是一對一聯(lián)系。正主任）都是一對一聯(lián)系。如如圖（圖（a a）所示。）所示。經(jīng)理經(jīng)理部門部門管理管理11(a)37一對多聯(lián)系一對多聯(lián)系：如果實(shí)體：如果實(shí)體A A中中的每個(gè)實(shí)例在實(shí)體的每個(gè)實(shí)例在實(shí)體B B中有中有n n個(gè)個(gè)實(shí)例（實(shí)例（n0n0）與之聯(lián)系，而）與之聯(lián)系，而實(shí)體實(shí)體B B中每個(gè)實(shí)例在實(shí)體中每個(gè)實(shí)例在實(shí)體A A中中只有一個(gè)實(shí)例與之聯(lián)系，則只有一個(gè)實(shí)例與之聯(lián)系

24、，則稱實(shí)體稱實(shí)體A A與實(shí)體與實(shí)體B B是一對多聯(lián)是一對多聯(lián)系，記作：系，記作：1:n1:n。例，假設(shè)一個(gè)部門有若干職例，假設(shè)一個(gè)部門有若干職工，而一個(gè)職工只在一個(gè)部工，而一個(gè)職工只在一個(gè)部門工作，則部門和職工之間門工作，則部門和職工之間就是一對多聯(lián)系。就是一對多聯(lián)系。如圖（如圖（b b）所示。所示。職工職工部門部門工作工作n1(b)38多對多聯(lián)系多對多聯(lián)系：如果對于實(shí)體：如果對于實(shí)體A A中的每個(gè)實(shí)例，中的每個(gè)實(shí)例，實(shí)體實(shí)體B B中有中有n n個(gè)實(shí)例（個(gè)實(shí)例（n0n0）與之聯(lián)系，而實(shí)）與之聯(lián)系，而實(shí)體體B B中的每個(gè)實(shí)例，在實(shí)體中的每個(gè)實(shí)例，在實(shí)體A A中也有中也有m m個(gè)實(shí)例個(gè)實(shí)例（m0m

25、0）與之聯(lián)系，則稱實(shí)體）與之聯(lián)系，則稱實(shí)體A A與實(shí)體與實(shí)體B B的聯(lián)的聯(lián)系是多對多的，記為系是多對多的，記為m:n m:n。例如學(xué)生和課程，一個(gè)學(xué)生可以選修多門例如學(xué)生和課程，一個(gè)學(xué)生可以選修多門課程，一門課程也可以被多個(gè)學(xué)生選修，因課程，一門課程也可以被多個(gè)學(xué)生選修，因此學(xué)生和課程之間是多對多的聯(lián)系。此學(xué)生和課程之間是多對多的聯(lián)系。如圖如圖（c c）所示。）所示。n39學(xué)生學(xué)生選課選課m學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名性別性別成績成績課程課程課程號(hào)課程號(hào)課程名課程名學(xué)分學(xué)分n(c)40lE-RE-R圖不僅能描述兩個(gè)實(shí)體之間的聯(lián)系，而且還能描圖不僅能描述兩個(gè)實(shí)體之間的聯(lián)系，而且還能描述兩個(gè)以上實(shí)體之間的聯(lián)系

26、。述兩個(gè)以上實(shí)體之間的聯(lián)系。比如有顧客、商品、售比如有顧客、商品、售貨員三個(gè)實(shí)體，并且有語義：每個(gè)顧客可以從多個(gè)售貨員三個(gè)實(shí)體，并且有語義：每個(gè)顧客可以從多個(gè)售貨員那里購買商品，并且可以購買多種商品；每個(gè)售貨員那里購買商品，并且可以購買多種商品；每個(gè)售貨員可以向多名顧客銷售商品，并且可以銷售多種商貨員可以向多名顧客銷售商品，并且可以銷售多種商品；每種商品可由多個(gè)售貨員銷售，并且可以銷售給品；每種商品可由多個(gè)售貨員銷售，并且可以銷售給多名顧客。描述三者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的多名顧客。描述三者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的E-RE-R圖如下圖所圖如下圖所示，這里聯(lián)系被命名為示，這里聯(lián)系被命名為“銷售銷售”。售貨員售貨

27、員顧客顧客商品商品銷售銷售mnp412.3 2.3 組織層數(shù)據(jù)模型組織層數(shù)據(jù)模型 組織層數(shù)據(jù)模型組織層數(shù)據(jù)模型是從數(shù)據(jù)的是從數(shù)據(jù)的組織方式組織方式的角度來描述信息。目前，在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的角度來描述信息。目前，在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中最常用的組織層數(shù)據(jù)模型有四種，它們中最常用的組織層數(shù)據(jù)模型有四種，它們是：是：層次模型層次模型、網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型關(guān)系模型和和面面向?qū)ο竽Ｐ拖驅(qū)ο竽Ｐ?。組織層數(shù)據(jù)模型是按存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的邏輯組織層數(shù)據(jù)模型是按存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)來命名的。結(jié)構(gòu)來命名的。42層次模型層次模型 層次模型用層次模型用樹形結(jié)構(gòu)樹形結(jié)構(gòu)來表示實(shí)體及其之間的來表示實(shí)體及其之間的聯(lián)系，如行政機(jī)構(gòu)、家族關(guān)系等。

28、聯(lián)系，如行政機(jī)構(gòu)、家族關(guān)系等。特點(diǎn)：特點(diǎn)：1 1）有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒有父親結(jié)點(diǎn)，）有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒有父親結(jié)點(diǎn)，稱為稱為根結(jié)點(diǎn)。根結(jié)點(diǎn)。2 2）其它結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)父親結(jié)點(diǎn)。）其它結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)父親結(jié)點(diǎn)。每每個(gè)個(gè)結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)表表示示一一個(gè)個(gè)記記錄錄類類型型，記記錄錄類類型型之之間間的的聯(lián)聯(lián)系系用用結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)間間的的連連線線(有有向向邊邊)表表示示，這這種種實(shí)實(shí)體體之間的聯(lián)系是之間的聯(lián)系是1:M1:M聯(lián)系（包括聯(lián)系（包括1:11:1聯(lián)系）。聯(lián)系）。43系編號(hào)系編號(hào)系名系名辦公地點(diǎn)辦公地點(diǎn)學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名成績成績教研室編號(hào)教研室編號(hào)教研室教研室職工號(hào)職工號(hào)姓名姓名研究方向研究方向教員教員-學(xué)生數(shù)據(jù)庫模型學(xué)生數(shù)據(jù)庫

29、模型系系教研室教研室學(xué)生學(xué)生教員教員44教教員學(xué)生學(xué)生層次數(shù)據(jù)次數(shù)據(jù)庫的一個(gè)的一個(gè)值45l 層次模型存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)層次模型存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 鄰接法、鏈接法鄰接法、鏈接法l 層次模型優(yōu)點(diǎn)：層次模型優(yōu)點(diǎn)：層次清晰、構(gòu)造簡單、易于實(shí)現(xiàn)層次清晰、構(gòu)造簡單、易于實(shí)現(xiàn)1:11:1和和1:N1:N 的實(shí)體聯(lián)系。的實(shí)體聯(lián)系。l 層次模型有兩個(gè)缺點(diǎn)：層次模型有兩個(gè)缺點(diǎn)：只能表示只能表示1:N1:N聯(lián)系，雖然系統(tǒng)有多種輔助手聯(lián)系，雖然系統(tǒng)有多種輔助手段實(shí)現(xiàn)段實(shí)現(xiàn)M:NM:N聯(lián)系但較復(fù)雜，用戶不易掌握聯(lián)系但較復(fù)雜，用戶不易掌握由于層次順序的嚴(yán)格和復(fù)雜，引起數(shù)據(jù)的查由于層次順序的嚴(yán)格和復(fù)雜，引起數(shù)據(jù)的查詢和更新操作很復(fù)雜，因此應(yīng)用

30、程序的編寫也詢和更新操作很復(fù)雜，因此應(yīng)用程序的編寫也比較復(fù)雜。比較復(fù)雜。46網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型 是是用用以以實(shí)實(shí)體體型型為為結(jié)結(jié)點(diǎn)點(diǎn)的的有有向向圖圖來來表表示示各各實(shí)實(shí)體體及其之間的聯(lián)系。及其之間的聯(lián)系。特點(diǎn)：特點(diǎn)：1 1）可以有一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無父親?？梢杂幸粋€(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無父親。2 2）至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)的父親。至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)的父親。能表示能表示 M:N M:N 聯(lián)系。聯(lián)系。缺點(diǎn)：編寫應(yīng)用程序復(fù)雜，模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜。缺點(diǎn)：編寫應(yīng)用程序復(fù)雜，模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜。47CDBEA48學(xué)生學(xué)生/選課/課程的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型程的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型49一、關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一、關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 關(guān)系數(shù)據(jù)模型源

31、于數(shù)學(xué)，它用關(guān)系數(shù)據(jù)模型源于數(shù)學(xué)，它用二維表二維表來組織數(shù)據(jù)，而這個(gè)二維表在關(guān)系數(shù)據(jù)庫來組織數(shù)據(jù)，而這個(gè)二維表在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中就稱為中就稱為關(guān)系關(guān)系。關(guān)系數(shù)據(jù)庫就是表或者說。關(guān)系數(shù)據(jù)庫就是表或者說是關(guān)系的集合。關(guān)系系統(tǒng)要求只讓用戶所是關(guān)系的集合。關(guān)系系統(tǒng)要求只讓用戶所感覺的數(shù)據(jù)庫就是一張張表。在關(guān)系系統(tǒng)感覺的數(shù)據(jù)庫就是一張張表。在關(guān)系系統(tǒng)中，表是中，表是邏輯結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)而不是物理結(jié)構(gòu)。而不是物理結(jié)構(gòu)。501 1、關(guān)系關(guān)系關(guān)系就是二維表，它滿足如下兩個(gè)條件：關(guān)系就是二維表，它滿足如下兩個(gè)條件：關(guān)系表中的每一列都是不可再分的基本屬性。關(guān)系表中的每一列都是不可再分的基本屬性。表中各屬性不能重名。表中各

32、屬性不能重名。表中的行、列次序并不重要。表中的行、列次序并不重要。2 2、元組元組 表中的每一行數(shù)據(jù)稱作是一個(gè)元組表中的每一行數(shù)據(jù)稱作是一個(gè)元組3 3、屬性屬性 表中的每一列是一個(gè)屬性值集，列可以命名，稱為表中的每一列是一個(gè)屬性值集，列可以命名，稱為屬性名屬性名4 4、主碼主碼（主鍵或主關(guān)鍵字）（主鍵或主關(guān)鍵字）是表中的屬性或?qū)傩越M，用于惟一地確定一個(gè)元組是表中的屬性或?qū)傩越M，用于惟一地確定一個(gè)元組5 5、域域 屬性的取值范圍就稱為域?qū)傩缘娜≈捣秶头Q為域51二、二、關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作 關(guān)系模型的操作對象是關(guān)系模型的操作對象是集合集合，而不是行。，而不是行。也就是操作的數(shù)據(jù)以

33、及操作的結(jié)果都是也就是操作的數(shù)據(jù)以及操作的結(jié)果都是完整完整的表的表（是包含行集的表，而不只是單行）。（是包含行集的表，而不只是單行）。因此，因此，集合處理能力集合處理能力是關(guān)系系統(tǒng)區(qū)別于其他是關(guān)系系統(tǒng)區(qū)別于其他系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操作主要包括四種：關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操作主要包括四種：查詢查詢、插入插入、刪除刪除和和修改修改數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。52關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù) 關(guān)系代數(shù)的運(yùn)算按運(yùn)算符的不同主要分為關(guān)系代數(shù)的運(yùn)算按運(yùn)算符的不同主要分為兩類：兩類：傳傳統(tǒng)統(tǒng)的的集集合合運(yùn)運(yùn)算算：運(yùn)運(yùn)算算是是從從關(guān)關(guān)系系行行的的角角度度進(jìn)進(jìn)行行的的。包包括括并并、差差、交交和和乘乘積積(笛笛卡卡爾爾積積)等等運(yùn)運(yùn)算。算。專專門門的的關(guān)關(guān)系系運(yùn)運(yùn)算算：不不僅僅涉涉及及行行運(yùn)運(yùn)算算，也也涉涉及及列列運(yùn)運(yùn)算算，這這種種運(yùn)運(yùn)算算是是為為數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫的的應(yīng)應(yīng)用用而而引引進(jìn)進(jìn)的的特特殊殊運(yùn)運(yùn)算