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1、An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論 An Introduction to Database System 第一章 緒論,An Introduction to Database Systems,第一章 緒論,1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 1.2 數(shù)據(jù)模型 1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構 1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成 1.5 數(shù)據(jù)庫技術的研究領域 1.6 小結,An Introduction to Database Systems,硬件平臺,基礎軟件平臺,軟件基礎構架平臺,應用軟件平臺,軟件產(chǎn)品,協(xié)同軟件 辦公軟件,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 操作系統(tǒng),中間件 應用服務器,數(shù)據(jù)庫

2、在計算機系統(tǒng)中的位置,An Introduction to Database Systems,1.1.2 四個基本概念,數(shù)據(jù)(Data) 數(shù)據(jù)庫(Database) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS),An Introduction to Database Systems,一、數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)(Data)是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象 數(shù)據(jù)的定義 描述事物的符號記錄 組成數(shù)據(jù)的符號種類 數(shù)字、字符串、日期、邏輯值、文本、圖形、圖象、聲音 數(shù)據(jù)的特點 數(shù)據(jù)與其語義是不可分的,An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)舉例,學生檔案中的學生記錄 （李明，男，19

3、85，江蘇，計算機系，2003） 數(shù)據(jù)的形式不能完全表達其內(nèi)容 數(shù)據(jù)的解釋 語義：學生姓名、性別、出生年月、籍貫、所在系別、入學時間 解釋：李明是個大學生，1985年出生，江蘇人，2003年考入計算機系 請給出另一個解釋和語義,An Introduction to Database Systems,二、數(shù)據(jù)庫（舉例）,An Introduction to Database Systems,二、數(shù)據(jù)庫(續(xù)),人們收集并抽取出一個應用所需要的大量數(shù)據(jù)之后，應將其保存起來以供進一步加工處理，進一步抽取有用信息 數(shù)據(jù)庫的定義 數(shù)據(jù)庫(Database,簡稱DB)是長期儲存在計算機內(nèi)、有組織的、可共享的

4、大量數(shù)據(jù)集合,An Introduction to Database Systems,二、數(shù)據(jù)庫(續(xù)),數(shù)據(jù)庫的特征 數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存 可為各種用戶共享 冗余度較小 數(shù)據(jù)獨立性較高 易擴展,An Introduction to Database Systems,三、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),什么是DBMS 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System，簡稱DBMS）： 位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。 DBMS的用途 科學地組織和存儲數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護數(shù)據(jù),An Introduction to Database Systems,DBMS的主要功能

5、,數(shù)據(jù)定義功能 提供數(shù)據(jù)定義語言(DDL) 定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象 數(shù)據(jù)操縱功能: 提供數(shù)據(jù)操縱語言(DML) 操縱數(shù)據(jù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作 (查詢、插入、刪除和修改),An Introduction to Database Systems,DBMS的主要功能,數(shù)據(jù)庫的運行管理 保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、 多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用 發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復 數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能(實用程序) 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)批量裝載 數(shù)據(jù)庫轉儲 介質(zhì)故障恢復 數(shù)據(jù)庫的重組織 性能監(jiān)視等,An Introduction to Database Systems,四、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Database

6、 System，簡稱DBS）： 指在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構成 在不引起混淆的情況下常常把數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡稱 為數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構成 數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具） 應用系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理員,An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)庫系構成,An Introduction to Database Systems,1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述,1.1.1 數(shù)據(jù)庫的地位 1.1.2 四個基本概念 1.1.3 數(shù)據(jù)管理技術的產(chǎn)生與發(fā)展,An Introduction to Database Systems,1.1.3 數(shù)據(jù)管理技術的產(chǎn)生和發(fā)展,什么是數(shù)據(jù)管

7、理 對數(shù)據(jù)進行分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護，是數(shù)據(jù)處理的中心問題 數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展過程 人工管理階段(40年代中-50年代中) 文件系統(tǒng)階段(50年代末-60年代中) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段(60年代末-現(xiàn)在),An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)管理技術的產(chǎn)生和發(fā)展(續(xù)),數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展動力 應用需求的推動 計算機硬件的發(fā)展 計算機軟件的發(fā)展,An Introduction to Database Systems,一、人工管理,時期 40年代中-50年代中 產(chǎn)生的背景 應用需求科學計算 硬件水平無直接存取存儲設備 軟件水平?jīng)]有操作系統(tǒng) 處理方式批處

8、理,An Introduction to Database Systems,人工管理(續(xù)),特點 數(shù)據(jù)的管理者：應用程序，數(shù)據(jù)不保存。 數(shù)據(jù)面向的對象：某一應用程序 數(shù)據(jù)的共享程度：無共享、冗余度極大 數(shù)據(jù)的獨立性：不獨立，完全依賴于程序 數(shù)據(jù)的結構化：無結構 數(shù)據(jù)控制能力：應用程序自己控制,An Introduction to Database Systems,應用程序與數(shù)據(jù)的對應關系(人工管理),An Introduction to Database Systems,二、文件系統(tǒng),時期 50年代末-60年代中 產(chǎn)生的背景 應用需求科學計算、管理 硬件水平磁盤、磁鼓 軟件水平有文件系統(tǒng) 處理

9、方式聯(lián)機實時處理、批處理,An Introduction to Database Systems,文件系統(tǒng)(續(xù)),特點 數(shù)據(jù)的管理者：文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可長期保存 數(shù)據(jù)面向的對象：某一應用程序 數(shù)據(jù)的共享程度：共享性差、冗余度大 數(shù)據(jù)的結構化：記錄內(nèi)有結構,整體無結構 數(shù)據(jù)的獨立性：獨立性差，數(shù)據(jù)的邏輯結構改 變必須修改應用程序 數(shù)據(jù)控制能力：應用程序自己控制,An Introduction to Database Systems,應用程序與數(shù)據(jù)的對應關系(文件系統(tǒng)),An Introduction to Database Systems,文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的結構,記錄內(nèi)有結構。 數(shù)據(jù)的結構是靠程序定

10、義和解釋的。 數(shù)據(jù)只能是定長的。 可以間接實現(xiàn)數(shù)據(jù)變長要求，但訪問相應數(shù)據(jù)的應用程序復雜了。 文件間是獨立的，因此數(shù)據(jù)整體無結構。 可以間接實現(xiàn)數(shù)據(jù)整體的有結構，但必須在應用程序中對描述數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。 數(shù)據(jù)的最小存取單位是記錄。,An Introduction to Database Systems,三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),時期 60年代末以來 產(chǎn)生的背景 應用背景大規(guī)模管理 硬件背景大容量磁盤 軟件背景有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 處理方式聯(lián)機實時處理，分布處理， 批處理,An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(續(xù)),特點 數(shù)據(jù)的管理者：DBMS 數(shù)據(jù)面向的對象：現(xiàn)實

11、世界 數(shù)據(jù)的共享程度：共享性高 數(shù)據(jù)的獨立性：高度的物理獨立性和一定的 邏輯獨立性 數(shù)據(jù)的結構化：整體結構化 數(shù)據(jù)控制能力：由DBMS統(tǒng)一管理和控制,An Introduction to Database Systems,應用程序與數(shù)據(jù)的對應關系(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)),An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)共享性的好處,降低數(shù)據(jù)的冗余度，節(jié)省存儲空間 避免數(shù)據(jù)間的不一致性 使系統(tǒng)易于擴充,An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)獨立性,物理獨立性 指用戶的應用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是相互獨立的。當數(shù)據(jù)的物理存儲改變了，

12、應用程序不用改變。 邏輯獨立性 指用戶的應用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結構是相互獨立的。數(shù)據(jù)的邏輯結構改變了，用戶程序也可以不變。,An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)結構化,整體數(shù)據(jù)的結構化是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一。 數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)的是數(shù)據(jù)的真正結構化 數(shù)據(jù)的結構用數(shù)據(jù)模型描述，無需程序定義和解釋。 數(shù)據(jù)可以變長。 數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項。,An Introduction to Database Systems,DBMS對數(shù)據(jù)的控制功能,數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護 使每個用戶只能按指定方式使用和處理指定數(shù)據(jù)，保護數(shù)據(jù)以防止不合法的使用造成的數(shù)據(jù)的泄密

13、和破壞。 數(shù)據(jù)的完整性（Integrity）檢查 將數(shù)據(jù)控制在有效的范圍內(nèi)，或保證數(shù)據(jù)之間滿足一定的關系。,An Introduction to Database Systems,DBMS對數(shù)據(jù)的控制功能,并發(fā)（Concurrency）控制 對多用戶的并發(fā)操作加以控制和協(xié)調(diào)，防止相互干擾而得到錯誤的結果。 數(shù)據(jù)庫恢復（Recovery） 將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復到某一已知的正確狀態(tài)。,An Introduction to Database Systems,第一章 緒論,1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 1.2 數(shù)據(jù)模型 1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構 1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成 1.5 數(shù)據(jù)庫技術的研究領域 1.6

14、 小結,An Introduction to Database Systems,1.2 數(shù)據(jù)模型,1.2.1 數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.2 概念模型 1.2.3 常用數(shù)據(jù)模型 1.2.4 層次模型 1.2.5 網(wǎng)狀模型 1.2.6 關系模型,An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)模型,在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個工具來抽象、表示和處理現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)和信息。 通俗地講數(shù)據(jù)模型就是現(xiàn)實世界的模擬 數(shù)據(jù)模型應滿足三方面要求 能比較真實地模擬現(xiàn)實世界 容易為人所理解 便于在計算機上實現(xiàn),An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)模

15、型(續(xù)),數(shù)據(jù)模型分成兩個不同的層次 (1) 概念模型 也稱信息模型，它是按用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模。 (2) 數(shù)據(jù)模型 主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關系模型等，它是按計算機系統(tǒng)的觀點對數(shù)據(jù)建模。,An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)模型(續(xù)),客觀對象的抽象過程-兩步抽象 現(xiàn)實世界中的客觀對象抽象為概念模型； 把概念模型轉換為某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。 概念模型是現(xiàn)實世界到機器世界的一個中間層次。,An Introduction to Database Systems,1.2.1 數(shù)據(jù)模型的組成要素,數(shù)據(jù)結構 數(shù)據(jù)操作 數(shù)據(jù)的約束條件,An In

16、troduction to Database Systems,1. 數(shù)據(jù)結構,什么是數(shù)據(jù)結構 對象類型的集合 兩類對象 與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關的對象 與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關的對象 數(shù)據(jù)結構是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述,An Introduction to Database Systems,2.數(shù)據(jù)操作,數(shù)據(jù)操作 對數(shù)據(jù)庫中各種對象（型）的實例（值）允許執(zhí)行的操作及有關的操作規(guī)則 數(shù)據(jù)操作的類型 檢索 更新（包括插入、刪除、修改）,An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)操作(續(xù)),數(shù)據(jù)模型對操作的定義 操作的確切含義 操作符號 操作規(guī)則（如優(yōu)先級） 實現(xiàn)操作的語言

17、 數(shù)據(jù)操作是對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述。,An Introduction to Database Systems,3.數(shù)據(jù)的約束條件,一組完整性規(guī)則的集合。 客觀世界中“存在即合理”，確保系統(tǒng)合理的是“自然法則”。但是在概念世界中，這種合理性只能通過一組“完整性規(guī)則”來確保。 完整性規(guī)則是對數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所應滿足的性質(zhì)進行的規(guī)定，用以限定數(shù)據(jù)模型合理的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是正確、有效、相容的。,An Introduction to Database Systems,數(shù)據(jù)的約束條件(續(xù)),2類約束條件 反映和規(guī)定本數(shù)據(jù)模型必須遵守的基本的通用的完整性約束條件。例如在關

18、系模型中，任何關系必須滿足實體完整性和參照完整性兩個條件。 提供定義完整性約束條件的機制，以反映具體應用所涉及的數(shù)據(jù)必須遵守的特定的語義約束條件。,An Introduction to Database Systems,1.2 數(shù)據(jù)模型,1.2.1 數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.2 概念模型 1.2.3 常用數(shù)據(jù)模型 1.2.4 層次模型 1.2.5 網(wǎng)狀模型 1.2.6 關系模型,An Introduction to Database Systems,1.2.2 概念模型,1. 概念模型 2. 信息世界中的基本概念 3. 概念模型的表示方法,An Introduction to Databas

19、e Systems,1. 概念模型,概念模型的用途 概念模型用于信息世界的建模 是現(xiàn)實世界到機器世界的一個中間層次 是數(shù)據(jù)庫設計的有力工具 數(shù)據(jù)庫設計人員和用戶之間進行交流的語言 對概念模型的基本要求 較強的語義表達能力，能夠方便、直接地表達應用中的各種語義知識 簡單、清晰、易于用戶理解。,An Introduction to Database Systems,2. 信息世界中的基本概念,(1) 實體（Entity） 客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體。 可以是具體的人、事、物或抽象的概念。 (2) 屬性（Attribute） 實體所具有的某一特性稱為屬性。 一個實體可以由若干個屬性來刻畫。

20、(3) 碼（Key） 唯一標識實體的屬性集稱為碼。,An Introduction to Database Systems,信息世界中的基本概念(續(xù)),(4) 域（Domain） 屬性的取值范圍稱為該屬性的域。 (5) 實體型（Entity Type） 用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫 同類實體稱為實體型 (6) 實體集（Entity Set） 同型實體的集合稱為實體集,An Introduction to Database Systems,信息世界中的基本概念(續(xù)),(7) 聯(lián)系（Relationship） 現(xiàn)實世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界 中反映為實體內(nèi)部的聯(lián)系和實體之間的

21、聯(lián)系 實體型間聯(lián)系 兩個實體型 一對一聯(lián)系（1:1） 三個實體型 一對多聯(lián)系（1:n） 一個實體型 多對多聯(lián)系（m:n）,An Introduction to Database Systems,兩個實體型間的聯(lián)系,An Introduction to Database Systems,兩個實體型間的聯(lián)系,一對一聯(lián)系 如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中至多有一個實體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實體集A與實體集B具有一對一聯(lián)系。記為1:1。 實例 班級與班長之間的聯(lián)系： 一個班級只有一個正班長 一個班長只在一個班中任職,An Introduction to Database Systems,兩

22、個實體型間的聯(lián)系 (續(xù)),一對多聯(lián)系 如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中至多只有一個實體與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B有一對多聯(lián)系 記為1:n 實例 班級與學生之間的聯(lián)系： 一個班級中有若干名學生， 每個學生只在一個班級中學習,An Introduction to Database Systems,兩個實體型間的聯(lián)系 (續(xù)),多對多聯(lián)系（m:n） 如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中也有m個實體（m0）與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體B具有

23、多對多聯(lián)系。記為m:n 實例 課程與學生之間的聯(lián)系： 一門課程同時有若干個學生選修 一個學生可以同時選修多門課程,An Introduction to Database Systems,多個實體型間的聯(lián)系(續(xù)),多個實體型間的一對多聯(lián)系 若實體集E1，E2，.，En存在聯(lián)系，對于實體集Ej（j=1，2，.，i-1，i+1，.，n）中的給定實體，最多只和Ei中的一個實體相聯(lián)系，則我們說Ei與E1，E2，.，Ei-1，Ei+1，.，En之間的聯(lián)系是一對多的。,An Introduction to Database Systems,多個實體型間的聯(lián)系(續(xù)),實例 課程、教師與參考書三個實體型 如果一

24、門課程可以有若干個教師講授，使用若干 本參考書，每一個教師只講授一門課程，每一本 參考書只供一門課程使用 課程與教師、參考書之間的聯(lián)系是一對多的 多個實體型間的一對一聯(lián)系 多個實體型間的多對多聯(lián)系,An Introduction to Database Systems,同一實體集內(nèi)各實體間的聯(lián)系,一對多聯(lián)系 實例 職工實體集內(nèi)部具有領導與被領導的聯(lián)系 某一職工（干部）“領導”若干名職工 一個職工僅被另外一個職工直接領導 這是一對多的聯(lián)系 一對一聯(lián)系 多對多聯(lián)系,An Introduction to Database Systems,3. 概念模型的表示方法,概念模型的表示方法很多 實體聯(lián)系方法

25、(E-R方法) 用E-R圖來描述現(xiàn)實世界的概念模型 E-R方法也稱為E-R模型,An Introduction to Database Systems,E-R圖,實體型 用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實體名。,學生,教師,An Introduction to Database Systems,E-R圖(續(xù)),屬性 用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應的實體連接起來,An Introduction to Database Systems,E-R圖(續(xù)),聯(lián)系 聯(lián)系本身：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關實體連接起來，同時在無向邊旁標上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或m:n） 聯(lián)系的屬性：聯(lián)

26、系本身也是一種實體型，也可以有屬性。如果一個聯(lián)系具有屬性，則這些屬性也要用無向邊與該聯(lián)系連接起來,An Introduction to Database Systems,聯(lián)系的表示方法,An Introduction to Database Systems,聯(lián)系的表示方法(續(xù)),An Introduction to Database Systems,聯(lián)系的表示方法示例,An Introduction to Database Systems,聯(lián)系的表示方法示例(續(xù)),An Introduction to Database Systems,聯(lián)系屬性的表示方法,An Introduction to

27、Database Systems,E-R圖(續(xù)),E-R圖實例： P19-P20 某工廠物資管理E-R圖,An Introduction to Database Systems,1.2.3 常用數(shù)據(jù)模型,非關系模型 層次模型（Hierarchical Model） 網(wǎng)狀模型(Network Model ) 數(shù)據(jù)結構：以基本層次聯(lián)系為基本單位 基本層次聯(lián)系：兩個記錄以及它們之間的一對多（包括一對一)的聯(lián)系,An Introduction to Database Systems,常用數(shù)據(jù)模型(續(xù)),關系模型(Relational Model) 數(shù)據(jù)結構：表 面向對象模型(Object Orient

28、ed Model） 數(shù)據(jù)結構：對象,An Introduction to Database Systems,1.2 數(shù)據(jù)模型,1.2.1 數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.2 概念模型 1.2.3 常用數(shù)據(jù)模型 1.2.4 層次模型 1.2.5 網(wǎng)狀模型 1.2.6 關系模型,An Introduction to Database Systems,1.2.4 層次模型,1. 層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構 2. 層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操縱 3. 層次數(shù)據(jù)模型的與完整性約束 4. 層次數(shù)據(jù)模型的存儲結構 5. 層次數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點 6. 典型的層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),An Introduction to Database

29、 Systems,1. 層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構,層次模型 滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為層次模型。 1. 有且只有一個結點沒有雙親結點，這個結點稱為根 結點 2. 根以外的其它結點有且只有一個雙親結點 層次模型中的幾個術語 根結點，雙親結點，兄弟結點，葉結點,An Introduction to Database Systems,層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）,An Introduction to Database Systems,層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）,表示方法 實體型：用記錄類型描述。 每個結點表示一個記錄類型。 屬性：用字段描述。每個記錄類型可包含若干個字段。 聯(lián)系：用結點之

30、間的連線表示記錄（類）型之間的 一對多的聯(lián)系 實例：教員-學生數(shù)據(jù)模型（P23）,An Introduction to Database Systems,層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）,特點 結點的雙親是唯一的 只能直接處理一對多的實體聯(lián)系 每個記錄類型定義一個排序字段，也稱為碼字段 任何記錄值只有按其路徑查看時，才能顯出它的全部意義 沒有一個子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨立存在,An Introduction to Database Systems,層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）,多對多聯(lián)系在層次模型中的表示 用層次模型間接表示多對多聯(lián)系 方法 將多對多聯(lián)系分解成一對多聯(lián)系 分解方法 冗余結點

31、法 虛擬結點法,An Introduction to Database Systems,2. 層次模型的數(shù)據(jù)操縱,查詢 插入 刪除 更新,An Introduction to Database Systems,3. 層次模型的完整性約束,無相應的雙親結點值就不能插入子女結點值 如果刪除雙親結點值，則相應的子女結點值也被同時刪除 更新操作時，應更新所有相應記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性,An Introduction to Database Systems,4.層次數(shù)據(jù)模型的存儲結構,鄰接法 按照層次樹前序遍歷的順序把所有記錄值依次鄰接存 放，即通過物理空間的位置相鄰來實現(xiàn)層次順序 鏈接法 用指引元來

32、反映數(shù)據(jù)之間的層次聯(lián)系 子女兄弟鏈接法 P26 層次序列鏈接法 P26,An Introduction to Database Systems,5. 層次模型的優(yōu)缺點,優(yōu)點 層次數(shù)據(jù)模型簡單，對具有一對多的層次關系的部門描述自然、直觀，容易理解 性能優(yōu)于關系模型，不低于網(wǎng)狀模型 層次數(shù)據(jù)模型提供了良好的完整性支持 缺點 多對多聯(lián)系表示不自然 對插入和刪除操作的限制多 查詢子女結點必須通過雙親結點 層次命令趨于程序化,An Introduction to Database Systems,6. 典型的層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),IMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 第一個大型商用DBMS 1968年推出 IBM公司研制,A

33、n Introduction to Database Systems,1.2 數(shù)據(jù)模型,1.2.1 概念模型 1.2.2 數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.3 最常用的數(shù)據(jù)模型 1.2.4 層次模型 1.2.5 網(wǎng)狀模型 1.2.6 關系模型,An Introduction to Database Systems,1.2.5 網(wǎng)狀模型,1. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構 2. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操縱 3. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束 4. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結構 5. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點 6. 典型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),An Introduction to Database Systems,基本層次聯(lián)系(DB

34、TG Set) 帶命名標識的m:1聯(lián)系,1.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構,An Introduction to Database Systems,1.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構,網(wǎng)狀模型 滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為網(wǎng)狀模型。 1. 允許一個以上的結點無雙親； 2. 一個結點可以有多于一個的雙親。,An Introduction to Database Systems,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構,An Introduction to Database Systems,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）,表示方法（與層次數(shù)據(jù)模型相同） 實體型：用記錄類型描述。 每個結點表示一個記錄類型。 屬性：用字段描述

35、。 每個記錄類型可包含若干個字段。 聯(lián)系：用結點之間的連線表示記錄（類）型之 間的一對多的父子聯(lián)系。,An Introduction to Database Systems,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）,網(wǎng)狀模型與層次模型的區(qū)別 網(wǎng)狀模型允許多個結點沒有雙親結點 網(wǎng)狀模型允許結點有多個雙親結點 網(wǎng)狀模型允許兩個結點之間有多種聯(lián)系（復合聯(lián)系） 網(wǎng)狀模型可以更直接地去描述現(xiàn)實世界 層次模型實際上是網(wǎng)狀模型的一個特例,An Introduction to Database Systems,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）,結點有多個雙親結點,An Introduction to Database Sys

36、tems,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）,兩個結點之間有多種聯(lián)系,An Introduction to Database Systems,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）,An Introduction to Database Systems,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）,An Introduction to Database Systems,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）,多對多聯(lián)系在網(wǎng)狀模型中的表示 將多對多聯(lián)系直接分解成一對多聯(lián)系,選課,An Introduction to Database Systems,2. 網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)操縱,查詢 插入 刪除 更新,An Introduction to

37、Database Systems,3.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（如DBTG）對數(shù)據(jù)操縱加 了一些限制，提供了一定的完整性約束 碼 雙親結點與子女結點之間是一對多聯(lián)系 屬籍類別 加入類別(自動的，手工的) 移出類別(固定的，必須 的，隨意的),An Introduction to Database Systems,3. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束,完整性約束條件 允許插入尚未確定雙親結點值的子女結點值 允許只刪除雙親結點值,An Introduction to Database Systems,4.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲結構,關鍵 實現(xiàn)記錄之間的聯(lián)系 常用方法 單向鏈接 雙向鏈接 環(huán)狀

38、鏈接 向首鏈接 例：P29,An Introduction to Database Systems,5.網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點,優(yōu)點 能夠更為直接地描述現(xiàn)實世界，如一個結點可以有多個雙親 具有良好的性能，存取效率較高 缺點 結構比較復雜，而且隨著應用環(huán)境的擴大，數(shù)據(jù)庫的結構就變得越來越復雜，不利于最終用戶掌握 DDL、DML語言復雜，用戶不容易使用,An Introduction to Database Systems,6. 典型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),DBTG系統(tǒng)，亦稱CODASYL系統(tǒng) 由DBTG提出的一個系統(tǒng)方案 奠定了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念、方法和技術 70年代推出 實際系統(tǒng) Cullinet So

39、ftware Inc.公司的 IDMS Univac公司的 DMS1100 Honeywell公司的IDS/2 HP公司的IMAGE,An Introduction to Database Systems,1.2 數(shù)據(jù)模型,1.2.1 概念模型 1.2.2 數(shù)據(jù)模型的組成要素 1.2.3 最常用的數(shù)據(jù)模型 1.2.4 層次模型 1.2.5 網(wǎng)狀模型 1.2.6 關系模型,An Introduction to Database Systems,關系模型,最重要的一種數(shù)據(jù)模型。也是目前主要采用的數(shù)據(jù)模型 1970年由美國IBM公司San Jose研究室的研究員E.F.Codd提出 本課程的重點,A

40、n Introduction to Database Systems,關系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構,在用戶觀點下，關系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結構是一張二維表，它由行和列組成。,An Introduction to Database Systems,關系模型的基本概念,關系（Relation） 一個關系對應通常說的一張表。 元組（Tuple） 表中的一行即為一個元組。 屬性（Attribute） 表中的一列即為一個屬性，給每一個屬性起一個名稱即屬性名。,An Introduction to Database Systems,關系模型的基本概念,主碼（Key） 表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個元組。 域（

41、Domain） 屬性的取值范圍。 分量 元組中的一個屬性值。 關系模式 對關系的描述 關系名（屬性1，屬性2，屬性n） 學生（學號，姓名，年齡，性別，系，年級）,An Introduction to Database Systems,關系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）,實體及實體間的聯(lián)系的表示方法 實體型：直接用關系（表）表示。 屬性：用屬性名表示。 一對一聯(lián)系：隱含在實體對應的關系中。 一對多聯(lián)系：隱含在實體對應的關系中。 多對多聯(lián)系：直接用關系表示。,An Introduction to Database Systems,關系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）,例1 學生、系、系與學生之間的一對多聯(lián)系：

42、學生（學號，姓名，年齡，性別，系號，年級） 系 (系號，系名，辦公地點) 例2 系、系主任、系與系主任間的一對一聯(lián)系,An Introduction to Database Systems,關系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）,例3 學生、課程、學生與課程之間的多對多聯(lián)系： 學生（學號，姓名，年齡，性別，系號，年級） 課程（課程號，課程名，學分） 選修（學號，課程號，成績）,An Introduction to Database Systems,關系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結構(續(xù)）,關系必須是規(guī)范化的，滿足一定的規(guī)范條件 最基本的規(guī)范條件：關系的每一個分量必須是一個不 可分的數(shù)據(jù)項。,An Introduct

43、ion to Database Systems,2.關系模型的數(shù)據(jù)操縱,查詢、插入、刪除、更新 數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對象和操作結果都是關系，即若干元組的集合 存取路徑對用戶隱蔽，用戶只要指出“干什么”，不必詳細說明“怎么干”,An Introduction to Database Systems,3.關系模型的完整性約束,實體完整性 參照完整性 用戶定義的完整性,An Introduction to Database Systems,4.關系數(shù)據(jù)模型的存儲結構,表以文件形式存儲 有的DBMS一個表對應一個操作系統(tǒng)文件 有的DBMS自己設計文件結構,An Introduction to Da

44、tabase Systems,5.關系模型的優(yōu)缺點,優(yōu)點 建立在嚴格的數(shù)學概念的基礎上 概念單一。數(shù)據(jù)結構簡單、清晰，用戶易懂易用 實體和各類聯(lián)系都用關系來表示。 對數(shù)據(jù)的檢索結果也是關系。 關系模型的存取路徑對用戶透明 具有更高的數(shù)據(jù)獨立性，更好的安全保密性 簡化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫開發(fā)建立的工作,An Introduction to Database Systems,關系模型的優(yōu)缺點（續(xù)）,缺點 存取路徑對用戶透明導致查詢效率往往不如非 關系數(shù)據(jù)模型 為提高性能，必須對用戶的查詢請求進行優(yōu)化 增加了開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的難度,An Introduction to Database Systems,6. 典型的關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),ORACLE SQL Server DB/2 SYBASE KingbaseES DM4 OpenBase OSCAR http/,An Introduction to Database Systems,下課了。,追求,休息一會兒。,