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模块模块1 Visual FoxPro数据库基础数据库基础单元单元1 数据库的基本概念数据库的基本概念单元单元2 数据库系统数据库系统单元单元3 数据模型数据模型单元单元4 关系数据库关系数据库单元单元5 Visual FoxPro系统简介系统简介单元单元6 项目管理器项目管理器单元单元1 数据库的基本概念数据库的基本概念任务任务1.1信息、数据信息、数据1.1.1信息信息信息信息(information)是人们对于客观事物的属性和运动状是人们对于客观事物的属性和运动状态的反映。它所反映的是客观世界中事物的存在方式或事物态的反映。它所反映的是客观世界中事物的存在方式或事物在某一时刻的运动状态。也可以说，信息是经过加工处理的、在某一时刻的运动状态。也可以说，信息是经过加工处理的、对人类客观行为产生影响的、通过各种方式传播的、可被感对人类客观行为产生影响的、通过各种方式传播的、可被感知的数据表现形式。知的数据表现形式。信息是人们在进行社会活动、经济活动及生产活动时的产物，信息是人们在进行社会活动、经济活动及生产活动时的产物，并可参与指导其活动过程。信息是有价值的，是可以被感知并可参与指导其活动过程。信息是有价值的，是可以被感知的。信息可以通过载体传递，可以通过信息处理工具进行存的。信息可以通过载体传递，可以通过信息处理工具进行存储、加工、传播、再生和增值。在信息社会中，信息一般可储、加工、传播、再生和增值。在信息社会中，信息一般可与物质或能量相提并沦，它是一种重要的资源。与物质或能量相提并沦，它是一种重要的资源。下一页返回单元单元1 数据库的基本概念数据库的基本概念1.1.2数据数据数据数据(data)在一般意义上被认为是对客观事物的特征所进行在一般意义上被认为是对客观事物的特征所进行的一种抽象化、符号化表示。数据的概念有两个方面的含义，的一种抽象化、符号化表示。数据的概念有两个方面的含义，即描述事物特性的数据内容和存储在媒体上的数据形式。数即描述事物特性的数据内容和存储在媒体上的数据形式。数据不仅包括由数字、字母、文字及其他特殊字符组成的文本据不仅包括由数字、字母、文字及其他特殊字符组成的文本形式的数据，而且还包括图形、图像、声音等多媒体数据。形式的数据，而且还包括图形、图像、声音等多媒体数据。总之，凡是能够被计算机处理的对象都称为数据。总之，凡是能够被计算机处理的对象都称为数据。1.1.3数据与信息的区别数据与信息的区别数据与信息在概念上是有区别的。从信息处理角度看，任何数据与信息在概念上是有区别的。从信息处理角度看，任何事物的存在方式和运动状态都可以通过数据来表示，数据经事物的存在方式和运动状态都可以通过数据来表示，数据经过加工处理后，具有知识性，并对人类活动产生作用，从而过加工处理后，具有知识性，并对人类活动产生作用，从而形成信息。用数据符号表示信息，有多种表现形式。形成信息。用数据符号表示信息，有多种表现形式。上一页 下一页返回单元单元1 数据库的基本概念数据库的基本概念任务任务1.2数据处理数据处理1.2.1数据处理数据处理数据处理是指将数据转换成信息的过程，主要包括数据处理是指将数据转换成信息的过程，主要包括:数据的收数据的收集、整理、存储、加工、分类、维护、排序、检索和传输等。集、整理、存储、加工、分类、维护、排序、检索和传输等。数据处理的目的是从大量的数据中，根据数据自身的规律及数据处理的目的是从大量的数据中，根据数据自身的规律及其相互联系，通过分析、归纳、推理等科学方法，利用计算其相互联系，通过分析、归纳、推理等科学方法，利用计算机技术、数据库技术等技术手段，提取有效的信息资源，为机技术、数据库技术等技术手段，提取有效的信息资源，为进一步分析、管理、决策提供依据。进一步分析、管理、决策提供依据。例如，以学生的各门成绩为原始数据，经过计算得出平均成例如，以学生的各门成绩为原始数据，经过计算得出平均成绩和总成绩等信息，这一计算处理的过程就是数据处理过程。绩和总成绩等信息，这一计算处理的过程就是数据处理过程。数据处理的中心问题是数据管理。计算机对数据的管理是指数据处理的中心问题是数据管理。计算机对数据的管理是指对数据的组织、分类、编码、存储、检索和维护提供操作手对数据的组织、分类、编码、存储、检索和维护提供操作手段。段。上一页 下一页返回单元单元1 数据库的基本概念数据库的基本概念1.2.2数据处理的发展数据处理的发展伴随着计算机技术的不断发展，数据处理及时地应用了这一伴随着计算机技术的不断发展，数据处理及时地应用了这一先进的技术手段，使数据处理的效率和深度大大提高，也促先进的技术手段，使数据处理的效率和深度大大提高，也促进了数据处理和数据管理技术的发展。数据处理和数据管理进了数据处理和数据管理技术的发展。数据处理和数据管理的发展过程大致经历了的发展过程大致经历了5个阶段。个阶段。1.人工管理阶段人工管理阶段20世纪世纪50年代中期以前，计算机主要用于数值计算，外存年代中期以前，计算机主要用于数值计算，外存储器只有卡片、纸带、磁带，没有像磁盘这种可以随机访问、储器只有卡片、纸带、磁带，没有像磁盘这种可以随机访问、直接存取的外部存储设备。在软件方面，没有专门管理数据直接存取的外部存储设备。在软件方面，没有专门管理数据的软件，数据由计算或处理它的程序自行携带。数据的组织的软件，数据由计算或处理它的程序自行携带。数据的组织和管理完全由程序设计员手工完成，因此称为和管理完全由程序设计员手工完成，因此称为“人工管理阶人工管理阶段段”。在人工管理阶段，应用程序与数据之间的关系如在人工管理阶段，应用程序与数据之间的关系如图图1-1所示。所示。在人工管理阶段，数据管理具有如下特点。在人工管理阶段，数据管理具有如下特点。上一页 下一页返回单元单元1 数据库的基本概念数据库的基本概念数据不保存。数据不保存。数据与程序不具有独立性，一组数据只对应一组程序。数据与程序不具有独立性，一组数据只对应一组程序。数据不共享，程序与程序之间存在大量的重复数据，称为数据不共享，程序与程序之间存在大量的重复数据，称为数据冗余。数据冗余。2.文件系统阶段文件系统阶段20世纪世纪50年代后期至年代后期至20世纪世纪60年代中期，计算机的应用年代中期，计算机的应用不仅仅是用于科学计算，同时也开始以不仅仅是用于科学计算，同时也开始以“文件文件”的方式介入数的方式介入数据处理。这一阶段，硬件方面，磁鼓、磁盘等联机的外存储据处理。这一阶段，硬件方面，磁鼓、磁盘等联机的外存储器开始投入使用器开始投入使用;软件方面，出现了高级语言和操作系统。操软件方面，出现了高级语言和操作系统。操作系统中已经提供了数据管理的功能，即出现了作系统中已经提供了数据管理的功能，即出现了“文件系统文件系统”。有了文件系统，数据的增加、删除、修改等操作变得相当容有了文件系统，数据的增加、删除、修改等操作变得相当容易，数据可长期保存在外存储器中，并可多次存取。易，数据可长期保存在外存储器中，并可多次存取。在文件系统阶段，应用程序与数据之间的关系如在文件系统阶段，应用程序与数据之间的关系如图图1-2所示。所示。上一页 下一页返回单元单元1 数据库的基本概念数据库的基本概念在文件系统阶段，数据管理具有以下特点。在文件系统阶段，数据管理具有以下特点。数据长期保存，数据的存取基本以数据长期保存，数据的存取基本以“记录记录”为单位。为单位。应用程序与数据之间有了一定的独立性，数据文件不再只应用程序与数据之间有了一定的独立性，数据文件不再只属于一个应用程序。属于一个应用程序。仍有一定的数据冗余。仍有一定的数据冗余。3.数据库系统阶段数据库系统阶段20世纪世纪60年代后期，随着计算机硬件与软件环境不断发展，年代后期，随着计算机硬件与软件环境不断发展，计算机应用领域逐渐扩大，计算机管理的数据量急剧增长，计算机应用领域逐渐扩大，计算机管理的数据量急剧增长，并且对数据共享的需求日益增强，文件系统的数据管理方法并且对数据共享的需求日益增强，文件系统的数据管理方法已无法满足开发应用系统的需要。为了实现计算机对数据的已无法满足开发应用系统的需要。为了实现计算机对数据的统一管理，达到数据共享的目的，统一管理，达到数据共享的目的，“数据库系统数据库系统”便应运而生。便应运而生。在数据库系统阶段，应用程序与数据之间的关系如在数据库系统阶段，应用程序与数据之间的关系如图图1-3所所示。示。上一页 下一页返回单元单元1 数据库的基本概念数据库的基本概念在数据库系统阶段，数据管理具有以下特点。在数据库系统阶段，数据管理具有以下特点。数据与应用程序完全分开，数据独立性强。数据与应用程序完全分开，数据独立性强。提高了数据的共享性，减少了数据的冗余度。提高了数据的共享性，减少了数据的冗余度。4.分布式数据库系统阶段分布式数据库系统阶段分布式数据库系统是数据库技术和计算机网络技术紧密结合分布式数据库系统是数据库技术和计算机网络技术紧密结合的产物。在的产物。在20世纪世纪70年代后期之前，多数数据库系统是集年代后期之前，多数数据库系统是集中式的。从主机一终端体系结构发展到客户一服务器中式的。从主机一终端体系结构发展到客户一服务器(Client/Server,C/S)系统结构，网络技术的发展为数据系统结构，网络技术的发展为数据库提供了分布式运行环境。分布式数据库系统分为物理上分库提供了分布式运行环境。分布式数据库系统分为物理上分布、逻辑上集中与物理上分布、逻辑上分布两种。布、逻辑上集中与物理上分布、逻辑上分布两种。物理上分布、逻辑上集中的分布式数据库结构是一个逻辑上物理上分布、逻辑上集中的分布式数据库结构是一个逻辑上统一、地域上分布的数据集合，即把全局数据模式按数据来统一、地域上分布的数据集合，即把全局数据模式按数据来源和用途，合理分布在系统的多个节点上，使大部分数据可源和用途，合理分布在系统的多个节点上，使大部分数据可以就地或就近存取以就地或就近存取;物理上分布、逻辑上分布的分布式数据库物理上分布、逻辑上分布的分布式数据库结构是把多个集中式数据库系统通过网络连接起来，各个节结构是把多个集中式数据库系统通过网络连接起来，各个节点上的计算机可以利用网络通信功能访问其他节点上的数据点上的计算机可以利用网络通信功能访问其他节点上的数据库资源，有利于数据库的集成、扩展和重新配置。库资源，有利于数据库的集成、扩展和重新配置。上一页 下一页返回单元单元1 数据库的基本概念数据库的基本概念5.面向对象数据库系统阶段面向对象数据库系统阶段面向对象数据库系统是数据库技术和面向对象程序设计相结面向对象数据库系统是数据库技术和面向对象程序设计相结合的产物，是面向对象方法在数据库领域中的实现和应用。合的产物，是面向对象方法在数据库领域中的实现和应用。Visual FoxPro系统不但支持标准化程序设计，而且在语系统不但支持标准化程序设计，而且在语言上还进行了扩展，提供了面向对象程序设计的强大功能和言上还进行了扩展，提供了面向对象程序设计的强大功能和更大的灵话性。更大的灵话性。上一页返回单元单元2 数据库系统数据库系统任务任务2.1数据库的相关概念数据库的相关概念在计算机的主要应用领域中，数据处理占的比重很大。数据在计算机的主要应用领域中，数据处理占的比重很大。数据库技术研究如何存储、使用和管理数据，它是计算机数据管库技术研究如何存储、使用和管理数据，它是计算机数据管理技术发展的新阶段。数据库、数据库系统、数据库管理系理技术发展的新阶段。数据库、数据库系统、数据库管理系统等几个基本概念之间既有区别，又有联系。统等几个基本概念之间既有区别，又有联系。2.1.1数据库数据库数据库数据库(DataBase,DB)是指长期存储在计算机内的、有组是指长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。性和易扩展性，并可为各种用户共享。下一页返回单元单元2 数据库系统数据库系统2.1.3数据库应用系统数据库应用系统数据库应用系统数据库应用系统(DataBase Application System,DBAS)是指系统开发人员利用数据库系统开发出是指系统开发人员利用数据库系统开发出来的、面向某一类实际应用的应用软件系统。一个来的、面向某一类实际应用的应用软件系统。一个DBAS通通常由数据库和应用程序两部分组成，它们都需要在常由数据库和应用程序两部分组成，它们都需要在DBMS的的支持下开发。支持下开发。2.1.4数据库管理员数据库管理员数据库管理员数据库管理员(DataBase Administratlor,DBA)是负责是负责全面管理和实施数据库控制与维护的技术人员。全面管理和实施数据库控制与维护的技术人员。2.1.5数据库管理系统数据库管理系统数据库管理系统数据库管理系统(Data Base Management System,DBMS)是用于帮助用户在计算机上建立、使用和是用于帮助用户在计算机上建立、使用和管理数据库的软件系统，它使得数据独立于具体的应用程序管理数据库的软件系统，它使得数据独立于具体的应用程序而被单独组织起来，成为各种应用程序的共享资源。数据库而被单独组织起来，成为各种应用程序的共享资源。数据库管理系统应该具有以下功能。管理系统应该具有以下功能。上一页 下一页返回单元单元2 数据库系统数据库系统支持数据定义语言支持数据定义语言(DDL)，供用户描述数据库文件的结构，供用户描述数据库文件的结构，建立所需要的数据库。建立所需要的数据库。支持数据操纵语言支持数据操纵语言(DML)，供用户操作，供用户操作(查询、检索、排查询、检索、排序、索引等序、索引等)数据库与存储数据库与存储(修改、删除等修改、删除等)数据。数据。为数据库系统提供一级管理和控制程序，保障数据库的安为数据库系统提供一级管理和控制程序，保障数据库的安全、通信与其他管理任务。全、通信与其他管理任务。提供数据库的建立和维护功能，包括数据库初始数据的输提供数据库的建立和维护功能，包括数据库初始数据的输入、转换功能，数据库的存储、恢复功能，数据库的重组织入、转换功能，数据库的存储、恢复功能，数据库的重组织功能和性能监视、分析功能等。功能和性能监视、分析功能等。数据库管理系统是数据库系统的一个重要组成部分，是数据数据库管理系统是数据库系统的一个重要组成部分，是数据库系统中对数据库进行管理的核心软件。库系统中对数据库进行管理的核心软件。上一页 下一页返回单元单元2 数据库系统数据库系统任务任务2.2数据库系统的组成数据库系统的组成数据库系统的组成是从计算机系统的意义上来理解数据库系数据库系统的组成是从计算机系统的意义上来理解数据库系统的。它一般由支持数据库的硬件环境、支持数据库的软件统的。它一般由支持数据库的硬件环境、支持数据库的软件环境环境(操作系统、数据库管理系统、应用开发工具软件、应用操作系统、数据库管理系统、应用开发工具软件、应用程序等程序等)、数据库以及开发、使用和管理数据库应用系统的人、数据库以及开发、使用和管理数据库应用系统的人员组成。员组成。2.2.1硬件环境硬件环境硬件环境是数据库系统的物理支撑，包括硬件环境是数据库系统的物理支撑，包括CPU、内存、外存、内存、外存及输入及输入/输出设备。由于数据库系统承担着数据管理的任务，输出设备。由于数据库系统承担着数据管理的任务，它要在计算机操作系统的支持下工作，而且本身包含着数据它要在计算机操作系统的支持下工作，而且本身包含着数据库管理例行程序、应用程序等，因此要求有足够大的内存开库管理例行程序、应用程序等，因此要求有足够大的内存开销。同时，由于用户的数据库、系统软件和应用软件都要保销。同时，由于用户的数据库、系统软件和应用软件都要保存在外存储器上，所以对外存储器容量的要求也很高。除此存在外存储器上，所以对外存储器容量的要求也很高。除此之外，外存储器还应具有较好的通道性能。之外，外存储器还应具有较好的通道性能。上一页 下一页返回单元单元2 数据库系统数据库系统2.2.2软件环境软件环境软件环境包括系统软件和应用软件两类。系统软件主要包括软件环境包括系统软件和应用软件两类。系统软件主要包括操作系统软件、数据库管理系统软件、开发应用系统的高级操作系统软件、数据库管理系统软件、开发应用系统的高级语言及其编译系统、应用系统开发的工具软件等。它们为开语言及其编译系统、应用系统开发的工具软件等。它们为开发应用系统提供了良好的环境，其中数据库管理系统是连接发应用系统提供了良好的环境，其中数据库管理系统是连接数据库和用户之间的纽带，是数据库软件环境的核心。应用数据库和用户之间的纽带，是数据库软件环境的核心。应用软件是指在数据库管理系统的基础上根据实际需要开发的应软件是指在数据库管理系统的基础上根据实际需要开发的应用程序。用程序。2.2.3数据库数据库数据库是数据库系统的核心，是数据库系统的主体构成，是数据库是数据库系统的核心，是数据库系统的主体构成，是数据库管理系统的管理对象，是为用户提供数据的信息源。数据库管理系统的管理对象，是为用户提供数据的信息源。数据库包括两部分内容数据库包括两部分内容:物理数据库和数据字典。物理数据库和数据字典。上一页 下一页返回单元单元2 数据库系统数据库系统2.2.4人员人员数据库系统的人员是指管理、开发和使用数据库系统的全部数据库系统的人员是指管理、开发和使用数据库系统的全部人员，主要包括数据库管理员、系统分析员、应用程序员和人员，主要包括数据库管理员、系统分析员、应用程序员和用户。不同的人员涉及不同的数据抽象级别，数据库管理员用户。不同的人员涉及不同的数据抽象级别，数据库管理员负责全面地管理和控制数据库系统负责全面地管理和控制数据库系统;系统分析员负责应用系统系统分析员负责应用系统的需求分析和规范说明，确定系统的软硬件配置、系统的功的需求分析和规范说明，确定系统的软硬件配置、系统的功能及数据库概念模型的设计能及数据库概念模型的设计;应用程序员负责设计应用系统的应用程序员负责设计应用系统的程序模块，根据数据库的外模式来编写应用程序程序模块，根据数据库的外模式来编写应用程序;最终用户通最终用户通过应用系统提供的用户接口界面使用数据库。常用的接口方过应用系统提供的用户接口界面使用数据库。常用的接口方式有菜单驱动、图形显示、表格操作等，这些接口为用户提式有菜单驱动、图形显示、表格操作等，这些接口为用户提供了简明、直观的数据表示和方便、快捷的操作方法。供了简明、直观的数据表示和方便、快捷的操作方法。数据库设计人员负责数据库中数据的确定、数据库各级模式数据库设计人员负责数据库中数据的确定、数据库各级模式的设计。数据库设计人员必须参加用户需求调查和系统分析，的设计。数据库设计人员必须参加用户需求调查和系统分析，然后进行数据库设计。在很多情况下，数据库设计人员都由然后进行数据库设计。在很多情况下，数据库设计人员都由数据库管理员担任。数据库管理员担任。上一页 下一页返回单元单元2 数据库系统数据库系统应用程序员负责设计和编写应用系统的程序模块，并进行调应用程序员负责设计和编写应用系统的程序模块，并进行调试和安装。试和安装。在数据库系统中，各层次软件之间的相互关系如在数据库系统中，各层次软件之间的相互关系如图图1-4所示。所示。任务任务2.3数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构数据库系统在总的体系结构上具有外部级、概念级和内部级数据库系统在总的体系结构上具有外部级、概念级和内部级三级结构的特征，这种三级结构也称为三级结构的特征，这种三级结构也称为“三级模式结构三级模式结构”或或“数据抽象的数据抽象的3个级别个级别”。数据库系统的三级模式结构由外模式、概念模式和内模式组数据库系统的三级模式结构由外模式、概念模式和内模式组成，如成，如图图1-5所示。所示。上一页 下一页返回单元单元2 数据库系统数据库系统2.3.1数据库系统三级模式体系结构数据库系统三级模式体系结构外模式外模式(externalschema)又称用户模式又称用户模式(users schema)或子模式或子模式(sub schema)，对应于用户级，是某，对应于用户级，是某个或几个数据库用户所看到的数据库的数据视图。外模式是个或几个数据库用户所看到的数据库的数据视图。外模式是与某一应用有关的数据的逻辑结构和特征描述。对于不同的与某一应用有关的数据的逻辑结构和特征描述。对于不同的数据库用户，由于需求的不同，外模式的描述也互不相同，数据库用户，由于需求的不同，外模式的描述也互不相同，即使是对于概念模型相同的数据，也会产生不同的外模式。即使是对于概念模型相同的数据，也会产生不同的外模式。这样，一个概念模型可以有若干个外模式，每一个用户只关这样，一个概念模型可以有若干个外模式，每一个用户只关心与其有关的外模式，这样有利于数据保护，对数据所有者心与其有关的外模式，这样有利于数据保护，对数据所有者和用户都极为方便。用户可以通过子模式描述语言来描述用和用户都极为方便。用户可以通过子模式描述语言来描述用户级数据库的记录，还可以利用数据操纵语言对这些记录进户级数据库的记录，还可以利用数据操纵语言对这些记录进行操作。行操作。上一页 下一页返回单元单元2 数据库系统数据库系统概念模式概念模式(conceptual schema)又称模式又称模式(schema)或或逻辑模式逻辑模式(logic schema)，它是介于内模式与外模式之间，它是介于内模式与外模式之间的层次，与结构数据模型对应，由数据库设计者综合各用户的层次，与结构数据模型对应，由数据库设计者综合各用户的数据，按照统一的观点构造的全局逻辑结构，是对数据库的数据，按照统一的观点构造的全局逻辑结构，是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的总体描述，是所有用户的公中全部数据的逻辑结构和特征的总体描述，是所有用户的公共数据视图。概念模式描述的是数据的全局逻辑结构共数据视图。概念模式描述的是数据的全局逻辑结构;外模式外模式涉及的是数据的局部逻辑结构，通常是概念模式的子集。概涉及的是数据的局部逻辑结构，通常是概念模式的子集。概念模式是用模式描述语言来描述的，在一个数据库中只有一念模式是用模式描述语言来描述的，在一个数据库中只有一个概念模式，是数据库数据的公共视图。个概念模式，是数据库数据的公共视图。上一页 下一页返回单元单元2 数据库系统数据库系统内模式内模式(internal schema)又称存储模式又称存储模式(storage schema)或物理模式或物理模式(physical schema),是数据库中全是数据库中全体数据的内部表示，它描述了数据的存储方式和物理结构，体数据的内部表示，它描述了数据的存储方式和物理结构，即数据库的即数据库的“内部视图内部视图”。“内部视图内部视图”是数据库的底层描是数据库的底层描述，定义了数据库中各种存储记录的物理表示、存储结构与述，定义了数据库中各种存储记录的物理表示、存储结构与物理存取方法，如数据存储文件的结构、索引、集簇等存取物理存取方法，如数据存储文件的结构、索引、集簇等存取方式和存取路径等。内模式虽然称为物理模式，但它的物理方式和存取路径等。内模式虽然称为物理模式，但它的物理性质主要表现在操作系统级和文件级上，本身并不深入到设性质主要表现在操作系统级和文件级上，本身并不深入到设备级上，仍然不是物理层，不涉及物理记录的形式。例如，备级上，仍然不是物理层，不涉及物理记录的形式。例如，它不考虑具体设备的柱面与磁道大小，因此，只能说内模式它不考虑具体设备的柱面与磁道大小，因此，只能说内模式是最接近物理存储的数据存储方式。内模式是用模式描述语是最接近物理存储的数据存储方式。内模式是用模式描述语言严格定义的，在一个数据库中只有一个内模式。言严格定义的，在一个数据库中只有一个内模式。在数据库系统体系结构中，三级模式是根据所描述的三层体在数据库系统体系结构中，三级模式是根据所描述的三层体系结构的系结构的3个抽象层次定义的，外模式处于最外层，反映了个抽象层次定义的，外模式处于最外层，反映了用户对数据库的实际要求用户对数据库的实际要求;概念模式处于中层，反映了设计者概念模式处于中层，反映了设计者对数据全局的逻辑要求对数据全局的逻辑要求;内模式处于最底层，反映了数据的物内模式处于最底层，反映了数据的物理结构和存取方式。理结构和存取方式。上一页 下一页返回单元单元2 数据库系统数据库系统2.3.2数据库系统二级映象功能数据库系统二级映象功能数据库系统的三级模式是数据在数据库系统的三级模式是数据在3个级别上的抽象，使用户个级别上的抽象，使用户能够逻辑地、抽象地处理数据而不必关心数据在计算机中的能够逻辑地、抽象地处理数据而不必关心数据在计算机中的表示和存储。为了实现表示和存储。为了实现3个抽象层次间的联系和转换，数据个抽象层次间的联系和转换，数据库系统在库系统在3个模式间提供了两级映射个模式间提供了两级映射:外模式与概念模式间的外模式与概念模式间的映射、概念模式与内模式间的映射。映射、概念模式与内模式间的映射。外模式与概念模式间的映射功能，定义了外模式与概念模式外模式与概念模式间的映射功能，定义了外模式与概念模式之间的对应关系，保证了逻辑数据的独立性，即外模式不受之间的对应关系，保证了逻辑数据的独立性，即外模式不受概念模式变化的影响。概念模式变化的影响。概念模式与内模式间的映射功能，定义了内模式与概念模式概念模式与内模式间的映射功能，定义了内模式与概念模式之间的对应关系，保证了物理数据的独立性，即概念模式不之间的对应关系，保证了物理数据的独立性，即概念模式不受内模式变化的影响。受内模式变化的影响。上一页返回单元单元3 数据模型数据模型数据库不仅要反映数据本身的内容，而且要反映数据之间的数据库不仅要反映数据本身的内容，而且要反映数据之间的联系。计算机不可能直接处理现实世界中的具体事物，所以联系。计算机不可能直接处理现实世界中的具体事物，所以人们必须事先把具体事物转换成计算机能够处理的数据。在人们必须事先把具体事物转换成计算机能够处理的数据。在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。可以说，数据模型就是现实世界的模拟。中的数据和信息。可以说，数据模型就是现实世界的模拟。根据模型应用的不同目的，可以将这些模型划分为两类，它根据模型应用的不同目的，可以将这些模型划分为两类，它们分属于两个不同的层次。第一类模型是概念模型，也称信们分属于两个不同的层次。第一类模型是概念模型，也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计。另一类模型是数据模型，主要包括网状模型、数据库设计。另一类模型是数据模型，主要包括网状模型、层次模型、关系模型等，它是按计算机系统的观点对数据建层次模型、关系模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模，主要用于模，主要用于DBMS的实现。的实现。下一页返回单元单元3 数据模型数据模型任务任务3.1实体、属性及其联系实体、属性及其联系客观存在的并且可以相互区别的事物称为实体。实体可以是客观存在的并且可以相互区别的事物称为实体。实体可以是实际事物实际事物(如一个学生、一个部门等如一个学生、一个部门等)，也可以是抽象事件，也可以是抽象事件(如借阅若干本书、一场足球比赛等如借阅若干本书、一场足球比赛等)。同类型实体的集合构。同类型实体的集合构成一个实体集。实体集中每个成员具有的描述性性质称为属成一个实体集。实体集中每个成员具有的描述性性质称为属性。例如，学生实体可以用学号、姓名、性别、出生日期等性。例如，学生实体可以用学号、姓名、性别、出生日期等属性来描述。属性来描述。实体之间的对应关系称为联系，它反映现实世界事物之间的实体之间的对应关系称为联系，它反映现实世界事物之间的相互关联。实体之间的联系有以下相互关联。实体之间的联系有以下3种类型。种类型。3.1.1一对一联系一对一联系若实体集若实体集A中的每一个实体，在实体集中的每一个实体，在实体集B中都有唯一的一个实中都有唯一的一个实体与之联系，则称实体集体与之联系，则称实体集A与实体集与实体集B具有一对一联系。例如，具有一对一联系。例如，一所学校只有一位校长，这位校长不能同时在其他学校兼职，一所学校只有一位校长，这位校长不能同时在其他学校兼职，那么学校与校长之间存在一对一的联系。那么学校与校长之间存在一对一的联系。上一页 下一页返回单元单元3 数据模型数据模型3.1.2一对多联系一对多联系若实体集若实体集A中的每一个实体，在实体集中的每一个实体，在实体集B中有多个实体与之联中有多个实体与之联系系;反之，实体集反之，实体集B中的每一个实体，在实体集中的每一个实体，在实体集A中至多有一中至多有一个实体与之联系，则称实体集个实体与之联系，则称实体集A与实体集与实体集B具有一对多联系。具有一对多联系。例如，一所学校有多名学生，而一名学生只能在一所学校里例如，一所学校有多名学生，而一名学生只能在一所学校里注册，则学校与学生之间便存在一对多的联系。注册，则学校与学生之间便存在一对多的联系。3.1.3多对多联系多对多联系若实体集若实体集A中的每一个实体，在实体集中的每一个实体，在实体集B中有多个实体与之联中有多个实体与之联系系;反之，实体集反之，实体集B中的每一个实体，在实体集中的每一个实体，在实体集A中也有多个中也有多个实体与之联系，则称实体集实体与之联系，则称实体集A与实体集与实体集B具有多对多联系。例具有多对多联系。例如，学生和课程之间存在这样的关系如，学生和课程之间存在这样的关系:一名学生可以选修多门一名学生可以选修多门课程，而一门课程可以被多名学生选修。可见，学生与课程课程，而一门课程可以被多名学生选修。可见，学生与课程之间存在多对多的联系。之间存在多对多的联系。上一页 下一页返回单元单元3 数据模型数据模型任务任务3.2数据模型的种类数据模型的种类目前，数据库领域中最常用的数据模型有目前，数据库领域中最常用的数据模型有4种，它们是种，它们是:层次模型层次模型(Hierarchical Model)。网状模型网状模型(Network Model)。关系模型关系模型(Relational Model)。面向对象模型面向对象模型(Object Oriented Model)。3.2.1层次模型层次模型层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，层次数据库层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，层次数据库管理系统采用层次模型作为数据的组织方式。层次数据库管管理系统采用层次模型作为数据的组织方式。层次数据库管理系统的典型代表是理系统的典型代表是IBM公司的公司的IMS(Information Managemenlt System)数据库管理系统，这是数据库管理系统，这是1968年年IBM公司推出的第一个大型的商用数据库管理系统，曾经得公司推出的第一个大型的商用数据库管理系统，曾经得到广泛的使用。到广泛的使用。上一页 下一页返回单元单元3 数据模型数据模型层次模型用树型结构来表示各类实体以及实体间的联系。现层次模型用树型结构来表示各类实体以及实体间的联系。现实世界中许多实体之间的联系本来就呈现出一种很自然的层实世界中许多实体之间的联系本来就呈现出一种很自然的层次关系，如行政机构、家族关系等。次关系，如行政机构、家族关系等。在数据库中定义满足下面两个条件的基本层次联系的集合为在数据库中定义满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型。层次模型。有且只有一个节点没有双亲节点，这个节点称为根节点。有且只有一个节点没有双亲节点，这个节点称为根节点。根以外的其他节点有且只有一个双亲节点。根以外的其他节点有且只有一个双亲节点。在层次模型中，每个节点表示一个记录类型，记录之间的联在层次模型中，每个节点表示一个记录类型，记录之间的联系用节点之间的连线系用节点之间的连线(有向边有向边)表示，这种联系是父子之间的表示，这种联系是父子之间的一对多的联系。这就使得层次数据库系统只能处理一对多的一对多的联系。这就使得层次数据库系统只能处理一对多的实体联系。实体联系。上一页 下一页返回单元单元3 数据模型数据模型3.2.2网状模型网状模型在现实世界中，事物之间的联系更多的是非层次关系的，用在现实世界中，事物之间的联系更多的是非层次关系的，用层次模型表示非树形结构是很不直接的，网状模型则可以克层次模型表示非树形结构是很不直接的，网状模型则可以克服这一弊病。服这一弊病。网状数据库管理系统采用网状模型作为数据的组织方式。网网状数据库管理系统采用网状模型作为数据的组织方式。网状数据模型的典型代表是状数据模型的典型代表是DBTG系统，亦称系统，亦称CODASYL系统。系统。在数据库中，把满足以下两个条件的基本层次联系的集合称在数据库中，把满足以下两个条件的基本层次联系的集合称为网状模型。为网状模型。允许一个以上的节点无双亲。允许一个以上的节点无双亲。一个节点可以有多于一个的双亲。一个节点可以有多于一个的双亲。网状模型是一种比层次模型更具普遍性的结构，它去掉了层网状模型是一种比层次模型更具普遍性的结构，它去掉了层次模型的两个限制，允许多个节点没有双亲节点，允许节点次模型的两个限制，允许多个节点没有双亲节点，允许节点有多个双亲节点，此外，它还允许两个节点之间有多种联系。有多个双亲节点，此外，它还允许两个节点之间有多种联系。因此网状模型可以更直接地去描述现实世界。因此网状模型可以更直接地去描述现实世界。上一页 下一页返回单元单元3 数据模型数据模型3.2.3关系模型关系模型关系模型是目前最重要的一种数据模型。关系数据库管理系关系模型是目前最重要的一种数据模型。关系数据库管理系统采用关系模型作为数据的组织方式。统采用关系模型作为数据的组织方式。关系模型与以往的模型不同，它是建立在严格的数学概念基关系模型与以往的模型不同，它是建立在严格的数学概念基础上的。在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张础上的。在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。以图书信息表二维表，它由行和列组成。以图书信息表(见见表表1-1)为例，为例，介绍关系模型中的一些术语。介绍关系模型中的一些术语。1.关系关系一个关系一个关系(Relation)对应通常说的一张表，如对应通常说的一张表，如表表1-1中的中的这张图书信息表。这张图书信息表。2.元组元组表中的一行即为一个元组表中的一行即为一个元组(Tuple)。上一页 下一页返回单元单元3 数据模型数据模型3.属性属性表中的一列即为一个属性表中的一列即为一个属性(Attribute)，给每一个属性起一，给每一个属性起一个名字即属性名。如个名字即属性名。如表表1-1有有6列，对应列，对应6个属性个属性(图书编号，图书编号，书名，作者，出版社，定价，入库日期书名，作者，出版社，定价，入库日期)。4.主码主码主码是表中的某个属性组，它可以唯一地确定一个元组，如主码是表中的某个属性组，它可以唯一地确定一个元组，如上表中的书号，可以唯一地确定一本书，也就成为本关系的上表中的书号，可以唯一地确定一本书，也就成为本关系的主码主码(Key)。5.域域域域(Domain)是属性的取值范围，如定价一般为大于是属性的取值范围，如定价一般为大于0的数的数值，书名一般为字符串的集合。值，书名一般为字符串的集合。6.分量分量分量是元组中的一个属性值。关系模型要求关系必须是规范分量是元组中的一个属性值。关系模型要求关系必须是规范化的，即要求关系必须满足一定的规范条件，这些规范条件化的，即要求关系必须满足一定的规范条件，这些规范条件中最基本的一条就是，关系的每一个分量必须是一个不可分中最基本的一条就是，关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项，也就是说，不允许表中还有表。的