《数据库概论》PPT课件.ppt

1 11 1 数据库系统概述数据库系统概述1 12 2 数据库中的数据描述数据库中的数据描述1 13 3 数据模型数据模型1 14 4 数据库系统的结构数据库系统的结构1 15 5 数据库系统的组成数据库系统的组成第第1 1章数据库系统概论章数据库系统概论第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述211 数据库系统概述数据库技术的基本概念数据库技术的基本概念数据库技术的发展历程数据库技术的发展历程数据库系统的三个发展阶段数据库系统的三个发展阶段第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述31 1数据和信息（数据和信息（Data and InformationData and Information）2 2数据库（数据库（Database,DBDatabase,DB）3 3数据库管理系统（数据库管理系统（Database Management System,Database Management System,DBMSDBMS）4 4数据库管理员（数据库管理员（Database Administrator,DBADatabase Administrator,DBA）5 5数据库系统（数据库系统（Database System,DBSDatabase System,DBS）6 6数据库技术（数据库技术（Database Technology,DBTDatabase Technology,DBT）1 11 11 1 数据库技术的基本概念第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述41数据和信息（数据和信息（Data and Information）数据与信息有多种解释。一般而论，数据是对数据与信息有多种解释。一般而论，数据是对客观事物描述与记载的物理符号，而信息则是客观事物描述与记载的物理符号，而信息则是数据的集合、含义与解释，是事物变化、相互数据的集合、含义与解释，是事物变化、相互作用、特征的反映。作用、特征的反映。数据按运算的特性可分为数值型数据和非数值数据按运算的特性可分为数值型数据和非数值型数据。数值型数据以数字表示，可以进行算型数据。数值型数据以数字表示，可以进行算术运算；非数值型数据以字符（含数字）等来术运算；非数值型数据以字符（含数字）等来表示，不能进行算术运算。例如，字符、文字、表示，不能进行算术运算。例如，字符、文字、图表、图形、图像、声音、视频等均属于非数图表、图形、图像、声音、视频等均属于非数值型数据。值型数据。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述52数据库（数据库（Database,DB）数据库指长期存储在计算机内、有组织的、可数据库指长期存储在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数共享的数据集合。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，据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度，较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。户共享。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述63数据库管理系统（数据库管理系统（Database Management System,DBMS）指对数据库进行管理的系统软件，是用户访问指对数据库进行管理的系统软件，是用户访问数据的接口，提供用户对数据进行定义和操作数据的接口，提供用户对数据进行定义和操作的各种命令，并能保证数据的安全性、完整性、的各种命令，并能保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用以及发生故障后的系多用户对数据的并发使用以及发生故障后的系统恢复。统恢复。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述74数据库管理员（数据库管理员（Database Administrator,DBA）指负责设计、建立、管理和维护数据库以及协指负责设计、建立、管理和维护数据库以及协调用户对数据库要求的个人或工作团队调用户对数据库要求的个人或工作团队第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述85数据库系统（数据库系统（Database System,DBS）指引入了数据库后的计算机应用系统，指引入了数据库后的计算机应用系统，一般由数据库、数据库管理系统及其开发一般由数据库、数据库管理系统及其开发工具、应用系统、数据库管理员及用户等工具、应用系统、数据库管理员及用户等组成。组成。有时人们常将数据库系统简称为数据库，有时人们常将数据库系统简称为数据库，它可用图表示。它可用图表示。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述96数据库技术（数据库技术（Database Technology,DBT）指研究数据库结构、存储、设计和使用的一门指研究数据库结构、存储、设计和使用的一门软件学科，是在操作系统的文件系统的基础上软件学科，是在操作系统的文件系统的基础上发展起来的。发展起来的。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述101 1人工管理阶段人工管理阶段2020世世纪纪5050年年代代中中期期以以前前，计计算算机机主主要要用用于于科科学学计计算算，数据管理处于人工管理阶段，其特点是：数据管理处于人工管理阶段，其特点是：（1 1）数数据据管管理理无无相相应应的的软软件件系系统统支支持持，要要靠靠应应用用程程序序自己管理。自己管理。（2 2）数据不共享。数据不共享。（3 3）数据不独立。数据不独立。（4 4）数据不保存。数据不保存。1 11 12 2 数据库技术的发展历程第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述11工作中的ENIAC这部机器使用了18800个真空管，长50英尺，宽30英尺，占地1500平方英尺，重达30吨（大约是一间半的教室大，六只大象重）。它的计算速度快，每秒可从事5000次的加法运算，运作了九年之久。由於吃电很凶，据传ENIAC每次一开机，整个费城西区的电灯都为之黯然失色。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述122 2文件系统阶段文件系统阶段2020世世纪纪5050年年代代后后期期至至6060年年代代中中期期，计计算算机机不不仅仅用用于于科科学学计计算算，也也大大量量用用于于企企事事业业单单位位的的管管理理，数数据据管管理理进进入入文文件件系系统统阶阶段段。这这时时，已已有有磁磁盘盘、磁磁鼓鼓等等直直接接存存取取存存储储设设备备，有有操操作作系系统统支支持持下下的的专专门门数数据据管管理理软软件件，通通常常称称文文件件系系统统。用用户户通通过过操操作作系系统统对对文文件件进进行行打打开开、读读写写、关关闭闭等等操操作作，既既可可批批处处理理，也也可可联联机机实时处理。实时处理。1 11 12 2 数据库技术的发展历程第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述13此阶段有如下特点：此阶段有如下特点：（1 1）文文件件系系统统利利用用“按按文文件件名名访访问问，按按记记录录进进行行存存取取”的的管管理理技技术术，可对文件进行修改、插入和删除操作。可对文件进行修改、插入和删除操作。（2 2）数据可长期保存，随时供用户使用。数据可长期保存，随时供用户使用。（3 3）数据共享性差。数据共享性差。（4 4）数据独立性低。数据独立性低。（5 5）数数据据无无集集中中管管理理，易易导导致致数数据据的的完完整整性性、安安全全性性得得不不到到可可靠靠保保证证，并在数据的结构、编码、输出格式等方面难以做到规范化和标准化。并在数据的结构、编码、输出格式等方面难以做到规范化和标准化。（6 6）数据无结构。数据无结构。（7 7）使用方式不灵活。使用方式不灵活。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述14 文文件件系系统统仍仍然然是是无无弹弹性性的的无无结结构构的的数数据据集集合合，即即数数据据文文件件之之间间是是孤孤立立的的，不不能能反反映映现现实实世世界界事事物物之之间间的的内内在在联系。文件系统中，应用程序与数据的关系如图所示。联系。文件系统中，应用程序与数据的关系如图所示。1 11 12 2 数据库技术的发展历程第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述153 3数据库系统阶段数据库系统阶段 20世纪60年代后期，计算机磁盘存储技术取得重大进展，大容量和快速存取的磁盘相继投入市场，为新型数据管理技术的开发提供了良好的物质基础。此外，计算机用于管理的规模不断扩大，数据量急剧增长，联机实时处理的要求日渐迫切。文件系统作为数据管理的手段已不能满足用户的需求。为了满足多用户、多应用共享数据的要求，使数据为尽可能多的应用服务，数据库技术应运而生。1 11 12 2 数据库技术的发展历程第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述166060年年代代末末期期出出现现的的对对数数据据库库技技术术有有着着奠奠基基作作用用的的三三件件大大事事，标标志志着着以以数数据库系统为基本手段的数据管理新阶段的开始。据库系统为基本手段的数据管理新阶段的开始。（1）1968年，IBM公司推出了商品化的基于层次模型的信息管理系统IMS。（2）1969年，美国数据系统语言协会（Conference On Data System Language,CODASYL）的数据库任务组（Database Task Group,DBTG）发布了一系列研究数据库方法的DBTG报告，奠定了网状数据模型的基础。（3）1970年，IBM公司的研究人员连续发表文章，提出了关系模型，奠定了关系数据库管理系统的基础，一直沿用至今。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述17 数数据据库库管管理理系系统统克克服服了了文文件件管管理理方方式式的的缺缺陷陷，提提高高了了数数据据的的一一致致性性、完完整整性性，减减少少了了数数据据冗冗余余。数数据据库库系系统统阶段，应用程序与数据间的关系如图所示。阶段，应用程序与数据间的关系如图所示。1 11 12 2 数据库技术的发展历程第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述18数据库系统的主要特点是：数据库系统的主要特点是：（1）采采用用数数据据模模型型实实现现数数据据的的结结构构化化、数数据据的的存存取取方方式式灵灵活。活。（2）数据共享性好，冗余度低。数据共享性好，冗余度低。（3）数据独立性高。数据独立性高。（4）提提供供了了完完整整的的数数据据管管理理与与控控制制功功能能，包包括括并并发发性性、完完整性、可恢复性、安全性和审计性等。整性、可恢复性、安全性和审计性等。1 11 12 2 数据库技术的发展历程第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述191 11 13 3 数据库系统的三个发展阶段自自20世纪世纪60年代末以来，数据库系统经历了三个发展阶段。年代末以来，数据库系统经历了三个发展阶段。1.第一代数据库系统第一代数据库系统 20世纪世纪70年代，普遍流行的网状型和层次型数据库系统是第一代年代，普遍流行的网状型和层次型数据库系统是第一代数据库系统。数据库系统。1970年，提出的关系数据模型受到了普遍关注，引起了广泛的研究。年，提出的关系数据模型受到了普遍关注，引起了广泛的研究。有代表性的成果是：有代表性的成果是：1976年年IBM公司推出的公司推出的System R和加州大学伯和加州大学伯克利分校的克利分校的Ingres关系数据库系统。其后，关系数据库系统。其后，IBM公司在公司在System R的的基础上先后推出了基础上先后推出了SQL/DS（1982）和）和DB2（1985）两个关系数据）两个关系数据库系统。商品化的库系统。商品化的Ingres也由也由Ingres公司在公司在1981年完成。年完成。Oracle公公司司1979年推出了关系数据库年推出了关系数据库Oracle（），这被认为是第一次实现了（），这被认为是第一次实现了使用使用SQL语言的商品化关系数据库软件。语言的商品化关系数据库软件。由上可见，整个由上可见，整个20世纪世纪70年代，数据库理论和技术有了突破性的进年代，数据库理论和技术有了突破性的进展。展。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述201 11 13 3 数据库系统的三个发展阶段2.第二代数据库系统第二代数据库系统20世纪世纪80年代出现了以关系数据库为代表的第二代数据库年代出现了以关系数据库为代表的第二代数据库系统。系统。20世纪世纪80年代是数据库技术得到全面发展并逐步走年代是数据库技术得到全面发展并逐步走向成熟的年代。其中值得一提的有如下几点。向成熟的年代。其中值得一提的有如下几点。（1）关系数据库系统的发展促进了数据库系统的小型化。）关系数据库系统的发展促进了数据库系统的小型化。（2）随着数据库技术的发展和计算机网络的广泛使用，分）随着数据库技术的发展和计算机网络的广泛使用，分布式处理系统，特别是分布式数据库系统在布式处理系统，特别是分布式数据库系统在20世纪世纪80年代年代得到了很大发展。得到了很大发展。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述211 11 13 3 数据库系统的三个发展阶段（3）随着信息化的推进，特别是一些新的应用领域提出了新）随着信息化的推进，特别是一些新的应用领域提出了新的要求，如计算机集成制造系统（的要求，如计算机集成制造系统（CIMS）、地理信息系统）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（）、全球定位系统（GPS）、人类基因库、卫星遥感信）、人类基因库、卫星遥感信息处理等需要存储和管理超常规数据库容量的巨额数据，而息处理等需要存储和管理超常规数据库容量的巨额数据，而已有的层次、网状、关系数据库均表现出不同程度的局限性。已有的层次、网状、关系数据库均表现出不同程度的局限性。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述221 11 13 3 数据库系统的三个发展阶段3.新一代数据库系统新一代数据库系统20世纪世纪80年代末，年代末，90年代初以来，开发新一代数据库技术成年代初以来，开发新一代数据库技术成为数据库研究的热点课题。为数据库研究的热点课题。随着技术的进步，人们对数据库系统的功能提出了许多新的随着技术的进步，人们对数据库系统的功能提出了许多新的期望和要求，除处理常规数据外，还要对图形、图像、声音、期望和要求，除处理常规数据外，还要对图形、图像、声音、视频等多媒体数据、时态数据、空间数据、知识信息以及各视频等多媒体数据、时态数据、空间数据、知识信息以及各种复杂对象等非常规数据提供有效的数据处理功能。为了解种复杂对象等非常规数据提供有效的数据处理功能。为了解决这些问题，人们提出了许多新概念、新思想和新方法，以决这些问题，人们提出了许多新概念、新思想和新方法，以及一些新的数据模型和新的数据库管理系统的体系结构。本及一些新的数据模型和新的数据库管理系统的体系结构。本书将在第书将在第10章至第章至第13章讲述这些问题。章讲述这些问题。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述23 信息的三个世界信息的三个世界 概念设计中的数据描述概念设计中的数据描述 逻辑设计中的数据描述逻辑设计中的数据描述 1.2.4 1.2.4 物理数据描述物理数据描述数据库中的数据描述第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述24信息三个世界的内容及其联系可用图表示信息三个世界的内容及其联系可用图表示。1 12 21 1 信息的三个世界信息的三个世界第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述251 1现实世界现实世界 现实世界即客观存在的世界。事物及其联系就处在这个世界之中。事物都有一些特征或性质。人们总是选用感兴趣的最能表征该事物的若干特征来描述该事物。以物资为例，常选用物资名、型号规格、计量单位、价格等来描述一种物资的特征，有了这些特征，就能区分不同的物资。1 12 21 1 信息的三个世界信息的三个世界第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述262 2信息世界信息世界 信息世界是现实世界中的事物及其联系在人们头脑中的反映，经过人们头脑的分析、归纳、抽象，形成信息。对这些信息进行记录、整理、归类和格式化后，它们就构成了信息世界。为了正确直观地反映客观事物及其联系，有必要对所研究的信息世界建立一个抽象的模型，称之为信息模型或概念模型，它是对现实世界的第一层抽象。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述273 3机器世界机器世界 机器世界是信息世界中信息的数据化，即将信息用字符和数值表示，便于计算机识别和处理。在机器世界中，用数据模型或称逻辑模型来描述现实世界，它是对现实世界的第二层抽象，因此更为严格和抽象。这类模型有严格的形式化定义，以便于在计算机系统中实现。它通常有一组严格定义的无二义性的语法和语义的数据库语言，人们可以用这种语言来定义、操作数据库中的数据。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述28 数据库的概念设计是根据用户的需求设计数据库的概念结构。通常，数据库设计人员和用户都要参与这一活动。因此，对数据的描述应简单、清晰、易于用户理解。1 12 22 2 概念设计中的数据描述概念设计中的数据描述第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述291 1实实体体（EntityEntity）客客观观存存在在并并可可相相互互区区别别的的事事物物称称为为实实体体，现现实实世世界界由由各各种种各各样样的的实实体体组组成成。实实体体可可以以是是具具体体的的人人、事事、物物，也也可可以以是是抽抽象象的的概概念念或或联联系系。例例如如，一一个个职职工工、一一个个部部门门、一一种种物物资资、仓仓库库的的一一次次订订货货、文文化化艺艺术术、职职工工与与部部门门的的关关系系（即即某某个个职职工工在在某某部部门门工工作作）等等等等都都是是实体。实体。2 2属属性性（AttributeAttribute）实实体体所所具具有有的的某某一一特特性性称称为为属属性性。一一个个实实体体常常具具有有多多个个属属性性，但但在在数数据据库库设设计计中中只只选选择择数数据据管理所需要的属性，而不是全部属性。管理所需要的属性，而不是全部属性。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述303 3实实体体标标识识符符（IdentifierIdentifier）能能惟惟一一标标识识实实体体的的属属性性或或属属性性集集，称称为为实实体体的的标标识识符符，也也称称为为关关键键码码（KeyKey）、关关键键字字，或简称为码、键等。例如，学号是学生实体的标识符。或简称为码、键等。例如，学号是学生实体的标识符。4 4域域（DomainDomain）属属性性的的取取值值范范围围称称为为该该属属性性的的域域。例例如如，属性性别的域为（男，女）。属性性别的域为（男，女）。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述315 5实实体体型型（Entity Entity TypeType）具具有有相相同同属属性性的的实实体体，一一定定具具有有共共同同的的特特征征和和性性质质。用用实实体体名名及及其其属属性性集集合合描描述述的的同同类类实实体体，称称为为实实体体型型。例例如如，学学生生（学学号号，姓姓名名，年年龄龄，性性别别，专专业业）就是一个实体型。就是一个实体型。6 6实实体体集集（Entity Entity SetSet）同同型型实实体体的的集集合合称称为为实实体体集集（Entity SetEntity Set）。例如，全班学生就是一个实体集。）。例如，全班学生就是一个实体集。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述327联系（联系（Relationship）现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的这这些些联联系系在在信信息息世世界界中中反反映映为为实实体体内内部部的的联联系系和和实实体体之之间间的的联联系系。一一个个实实体体内内部部的的联联系系指指组组成成实实体体的的各各属属性性之之间间的的联联系系，而而实实体体间间的联系指实体之间的相互关联。的联系指实体之间的相互关联。如如果果参参与与联联系系的的实实体体集集数数目目为为n，则则称称这这种种联联系系为为n元元联联系系。例例如如，有有一一元元联联系系、二二元元联联系系、三三元元联联系系等等。我我们们来来讨讨论论这这几几类类联联系。系。1 12 22 2 概念设计中的数据描述概念设计中的数据描述第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述33（1）二二元元联联系系。只只有有两两个个实实体体集集参参与与的的联联系系称称二二元元联联系系，它是现实世界中大量存在的联系，可分为以下三类。它是现实世界中大量存在的联系，可分为以下三类。一一对对一一联联系系（1：1）如如果果对对于于实实体体集集A中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集B中中至至多多有有一一个个实实体体与与之之联联系系，反反之之亦亦然然，则则称称实实体体集集A与与实实体体集集B具具有有一一对对一一联联系系，记记为为1：1。例例如如，国国家家与与国家主席或总统是一对一的关系。国家主席或总统是一对一的关系。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述34一一对对多多联联系系（1：N）如如果果对对于于实实体体集集A中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集B中中有有N（N0）个个实实体体与与之之联联系系，而而对对于于实实体体集集B中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集A中中至至多多只只有有一一个个实实体体与与之之联联系系，则则称称实实体体集集A与与实实体体集集B具具有有一一对对多多联联系系，记记为为1：N。例例如如，一一个个仓仓库库有有多多种种物物资资，而而一一种种物物资资假假定定只只存存在在一一个个仓仓库库内内，则仓库与物资具有一对多联系。则仓库与物资具有一对多联系。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述35多多对对多多联联系系（M：N）如如果果对对于于实实体体集集A中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集B中中有有N（N0）个个实实体体与与之之联联系系，而而对对于于实实体体集集B中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集A中中也也有有M（M0）个个实实体体与与之之联联系系，则则称称实实体体集集A与与实实体体集集B具具有有多多对对多多的的联联系系，记记为为M：N。例例如如，一一个个仓仓库库管管理理员员可可以以管管理理多多种种物物资资，而而一一种种物物资资可可以以被被多多个个仓仓库库管管理理员员管管理理（假假定定三三班班倒倒），则则仓仓库库管管理理员员与与物物资资具有多对多联系。具有多对多联系。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述36（2 2）多元联系。）多元联系。参与联系的实体集个数参与联系的实体集个数33时，称为多时，称为多元联系。多元联系可区分为元联系。多元联系可区分为1 1：1 1、1 1：N N和和M M：N N。例如，顾客、商店和商品之间。例如，顾客、商店和商品之间的的“购物购物”联系就是三元联系，而且属于联系就是三元联系，而且属于M M：N N联系。又如工厂物资管理系统中，联系。又如工厂物资管理系统中，领领料料单单位位、仓仓库库和和物物资资之之间间的的“领领用用”关关系系也也是是三三元元联联系系，而而且且也也属属于于M M：N N关关系系，当当然然这这里里要要假假定定一一个个工工厂厂有有多多个个仓仓库库，而而一一个个仓仓库库存存有有多种不同物资。这个联系可用图表示。多种不同物资。这个联系可用图表示。1 12 22 2 概念设计中的数据描述概念设计中的数据描述第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述37（3）一元联系。）一元联系。指同一实体集内两部指同一实体集内两部分实体之间的联系，又称自反联系，分实体之间的联系，又称自反联系，也可分为也可分为1：1、1：N和和M：N三种。三种。例如，例如，“人人”这个实体集中，为了描这个实体集中，为了描述丈夫和妻子之间的关系，可用述丈夫和妻子之间的关系，可用1：1表表示示。“职职工工”实实体体集集中中，为为了了描描述述领领导导与与被被领领导导的的关关系系，可可用用1：N联联系系表表示示。又又如如“零零件件”实实体体集集中中，零零件件的的组组合合关关系系可可用用M：N表表示示。因因为为一一个个零零件件可可以以由由若若干干个个子子零零件件组组成成，而而一一个个零零件件又又可可以以是是其其他他零零件件的的子子零零件件。零零件件与与子子零零件也是相对的，随需要而定。这个联系可用图表示。件也是相对的，随需要而定。这个联系可用图表示。1 12 22 2 概念设计中的数据描述概念设计中的数据描述第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述38数数据据库库的的逻逻辑辑设设计计是是根根据据概概念念设设计计所所得得到到概概念念结结构构或或概概念念模模型型来来设设计计数数据据库库的的逻逻辑辑结结构构，也也即即DBMS所所支支持的数据模型持的数据模型正正如如前前面面所所指指出出的的一一样样，实实体体联联系系模模型型是是目目前前较较流流行行的的一一种种概概念念模模型型，而而层层次次、网网状状、关关系系模模型型则则是是DBMS所支持的数据模型所支持的数据模型逻逻辑辑设设计计中中的的数数据据描描述述与与前前述述信信息息的的机机器器世世界界相相对对应应，主要术语有字段、记录、文件等。主要术语有字段、记录、文件等。1 12 23 3 逻辑设计中的数据描述逻辑设计中的数据描述第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述391 1字字段段（FieldField）标标记记实实体体属属性性的的命命名名单单位位称称为为字字段段，或或称称域域、数数据据项项、数数据据元元素素、初初等等项项、基基本本项项等等。字字段段名名往往与属性同名。往往与属性同名。2 2记记录录（RecordRecord）字字段段的的有有序序集集合合称称为为记记录录。通通常常用用一一个个记记录录描描述述一一个个实实体体，故故记记录录也也可可以以定定义义为为能能完完整整地地描描述一个实体的字段集。述一个实体的字段集。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述403 3文文件件（FileFile）同同一一类类记记录录的的集集合合称称为为文文件件。文文件件是是用来描述实体集的。用来描述实体集的。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述414 4关关键键字字（KeyKey）能能惟惟一一标标识识文文件件中中每每个个记记录录的的字字段段或或字字段段集集，称称为为记记录录的的关关键键字字，或或简简称称键键。例例如如，上上述述课课程程文文件件中中，课课程程编编号号可可以以惟惟一一标标识识每每一一个个课课程程记记录录，故故它它即即为为课课程程记录的关键字。记录的关键字。5 5记记录录型型（Record Record TypeType）相相应应于于概概念念设设计计中中的的实实体体型型称为记录型。称为记录型。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述421 1位位（BitBit）一一个个二二进进制制位位称称为为“位位”，或或比比特特。一一位位只只能能取取0 0或或1 1两两个个状状态态之之一一。例例如如，字字母母A A的的ASCIIASCII码为七位：码为七位：10000011000001。2 2字字节节（ByteByte）8 8个个比比特特称称为为一一个个字字节节，可可以以存存放放一一个个字字符符所所对对应应的的ASCIIASCII码码，而而存存储储一一个个汉汉字常要两个字节。字常要两个字节。1 12 24 4 物理数据描述物理数据描述第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述433 3字字（WordWord）若若干干个个字字节节组组成成一一个个字字。一一个个字字所所含含的的二二进进制制位位的的位位数数称称为为字字长长。各各种种计计算算机机的的字字长长不不同同，如如有有8 8位位、1616位位、3232位等。位等。4 4块块（BlockBlock）块块又又称称物物理理块块或或物物理理记记录录，它它是是内内存存和和外外存存交交换换信信息息的的最最小小单单位位。每每块块常常包包含含若若干干个个逻逻辑辑记记录录，块块的的大大小小通通常常为为2 21010221414字节。字节。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述445 5桶桶（BucketBucket）桶桶是是外外存存的的逻逻辑辑单单位位，一一桶桶可可以以包包含含一一个个物物理理块块或或多多个个在在空空间间上上不不一一定连续的物理块。定连续的物理块。6 6卷卷（VolumeVolume）一一个个输输入入/输输出出设设备备所所能能装装载载的的全全部部有有用用信信息息，称称为为卷卷。例例如如，磁磁带带机机的的一一盘盘磁磁带带就就是是一一卷卷，磁磁盘盘的的一一个个盘盘组组也也是是一卷。一卷。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述45数据模型的组成及其分类数据模型的组成及其分类概念模型概念模型逻辑模型逻辑模型 数据模型数据模型第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述46数据模型的组成及其分类1数据模型的组成数据模型的组成数据模型是现实世界中的事物间联系的一种模拟和抽象表数据模型是现实世界中的事物间联系的一种模拟和抽象表示，是一种形式化描述数据、数据间联系以及有关语义约示，是一种形式化描述数据、数据间联系以及有关语义约束规则的方法。束规则的方法。数据库专家认为，一个基本数据模型是一组规则，这些规数据库专家认为，一个基本数据模型是一组规则，这些规则规定数据结构如何组织以及允许进行何种操作。所以，则规定数据结构如何组织以及允许进行何种操作。所以，一个数据库的数据模型常由数据结构、数据操作和数据的一个数据库的数据模型常由数据结构、数据操作和数据的约束条件三部分组成。约束条件三部分组成。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述47（1）数据结构数据结构 数据结构或数据组织结构，是指数据对象的集合，它描述数数据结构或数据组织结构，是指数据对象的集合，它描述数据对象的类型、内容、属性，以及数据对象之间的联系，也据对象的类型、内容、属性，以及数据对象之间的联系，也即描述了数据库的静态特性，是数据模型中最基础的部分。即描述了数据库的静态特性，是数据模型中最基础的部分。不同的数据模型采用不同的数据结构。不同的数据模型采用不同的数据结构。举例：实体联系模型中，数据对象用实体、属性和联系来描举例：实体联系模型中，数据对象用实体、属性和联系来描述，以述，以E-R图来组织；在关系模型中，用字段、记录、关系图来组织；在关系模型中，用字段、记录、关系等来描述数据对象，以关系结构的形式进行数据组织等来描述数据对象，以关系结构的形式进行数据组织第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述48（2）数数据据操操作作数数据据操操作作是是指指对对数数据据库库的的数数据据允允许许执执行行的的操操作作的的集集合合，包包括括操操作作及及有有关关的的操操作作规规则则，描描述述了了数数据据库库的的动动态态特特性性。数数据据库库主主要要由由检检索索（即即查查询询）和和更更新新（含含插插入入、删删除除和和修修改改）两两类类操操作作。数数据据模模型型应应对对其其详详细细定定义义，包包括括这这些些操操作作的的确确切切含含义义、操操作作符符号号、操操作作规规则及其实现语言。则及其实现语言。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述49（3）数据的完整性约束数据的完整性约束 数据的完整性约束是数据完整性规则的集合，它是对数据数据的完整性约束是数据完整性规则的集合，它是对数据以及数据之间关系的制约和依存关系规则，用以保证数据以及数据之间关系的制约和依存关系规则，用以保证数据的完整性和一致性。的完整性和一致性。数据模型应反映和规定其必须遵守的完整性约束条件。数据模型应反映和规定其必须遵守的完整性约束条件。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述502数据模型分类数据模型分类 数数据据模模型型按按应应用用层层次次不不同同可可分分为为两两类类：一一类类是是概概念念数数据据模模型型，也也称称概概念念模模型型或或信信息息模模型型，也也有有文文献献称称为为基基于于对对象象的逻辑模型（的逻辑模型（Object-Based Logical ModelsObject-Based Logical Models）另另一一类类是是逻逻辑辑数数据据模模型型，又又称称结结构构数数据据模模型型或或逻逻辑辑模模型型，也也 有有 文文 献献 称称 为为 基基 于于 记记 录录 的的 逻逻 辑辑 模模 型型（Record-Based Record-Based Logical ModelsLogical Models）。）。数据模型的组成及其分类第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述51概念模型是一种面向客观世界、面向用户的模型，是一种独立于计算机系统的数据模型，完全不涉及数据在计算机中的表示，只是用来描述某个特定组织所关心的信息结构，即按用户的观点对数据和信息建模，用于数据库的逻辑设计。1 13 32 2 概念模型概念模型第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述52概念模型的表示方法较多，其中最常用的是于1976年提出的实体-联系方法（Entity-Relationship Approach）。该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型，E-R方法也称为E-R模型。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述531 1E-RE-R图图的的基基本本成成份份及及其其表表示示 E-RE-R图图的的基基本本成成份份实实体体、属属性性和和联联系系已已在在上一节介绍，这里仅介绍其表示方法。上一节介绍，这里仅介绍其表示方法。（1 1）实体型：实体型：用矩形表示，矩形框内标明实体名。用矩形表示，矩形框内标明实体名。（2 2）属性：属性：用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体相连。用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体相连。（3 3）联联系系：用用菱菱形形表表示示，菱菱形形框框内内标标出出联联系系名名，并并用用无无向向边边与与有有关关实实体相连，同时在无向边旁标上联系的类型，即体相连，同时在无向边旁标上联系的类型，即1:11:1或或1:1:N N或或M:NM:N。1 13 32 2 概念模型概念模型图1.7 学生选修课程的E-R图第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述542 2E-RE-R图的设计过程图的设计过程数据库设计将在第数据库设计将在第5章介绍，这里仅介绍章介绍，这里仅介绍E-R图的设计过程。图的设计过程。E-R图的设计一般先设计局部图的设计一般先设计局部E-R图，然后将局部图，然后将局部E-R图综图综合成系统的总体合成系统的总体E-R图，并且进行优化。图，并且进行优化。1 13 32 2 概念模型概念模型第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述55为了清晰起见，我们介绍一个较简单的为了清晰起见，我们介绍一个较简单的E-R图的设计过图的设计过程，只设计一个局部程，只设计一个局部E-R图。图。E-RE-R图的设计一般先设计局图的设计一般先设计局部部E-RE-R图，然后将局部图，然后将局部E-RE-R图综合成系统的总体图综合成系统的总体E-RE-R图，图，并且进行优化。并且进行优化。（1）示例一：仓库管理）示例一：仓库管理E-R图设计图设计第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述56仓库管理是工厂物资管理系统中的一个子系统，本书中的仓库管理是工厂物资管理系统中的一个子系统，本书中的大部分示例均以此为根据介绍，它是我们已开发的一个实大部分示例均以此为根据介绍，它是我们已开发的一个实际系统。际系统。由系统分析可知，物资管理系统主要包括计划管理、采购由系统分析可知，物资管理系统主要包括计划管理、采购管理、仓库管理、综合管理、核算管理、统计分析、系统管理、仓库管理、综合管理、核算管理、统计分析、系统初始化管理等子系统。限于篇幅，仅以仓库管理为例介绍。初始化管理等子系统。限于篇幅，仅以仓库管理为例介绍。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述57确定实体型确定实体型仓库管理主要有三个实体型：仓库（仓库情况表）、物资仓库管理主要有三个实体型：仓库（仓库情况表）、物资（物资编码表）、用料单位（单位编码表）。（物资编码表）、用料单位（单位编码表）。确定实体型的属性及其标识符（标识符用下划线标出）确定实体型的属性及其标识符（标识符用下划线标出）仓库（仓库（仓库编码仓库编码，仓库名称），仓库名称）物资（物资（物资编码物资编码，物资名称，型号规格，计量单位，价格），物资名称，