数据库系统概述补充知识幻灯片.ppt
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1、数据库系统概述补充知识数据库系统概论-绪论1第1页,共84页,编辑于2022年,星期六第一节 数据库系统概述n一、基本概念n1、数据(Data):描述事物的符号记录称为数据。(王彤,9098135,女,1980,江苏,计算机系,1998)n2、数据库(DataBase):这个词起源于20世纪50年代,当时美国为了战争的需要,把各种情报集中在一起,存储在计算机里,成为Information Base或DataBase。n指长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。第2页,共84页,编辑于2022年,星期六3、数据库管理系统(DBMS):是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。主要功能
2、:(1)数据定义功能(DDL数据定义语言)(2)数据操纵功能(DML数据操纵语言)(3)数据库的运行管理 (4)数据库的建立和维护功能第3页,共84页,编辑于2022年,星期六数据库系统概述基本概念n4、数据库系统(DBS):指在计算机系统中引入数据库后的系统,一般由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员和用户构成。数据库系统图应用系统用户用户应用开发工具数据库管理系统操作系统数据库数据库管理员第4页,共84页,编辑于2022年,星期六二、数据库技术的产生和发展n1、人工管理阶段n2、文件管理阶段n3、数据库系统阶段第5页,共84页,编辑于2022年,星期六数据库阶段数据库数据库应用程
3、序应用程序1 1应用程序应用程序2 2应用程序应用程序n n数据库数据库管理系统管理系统DBMSDBMS第6页,共84页,编辑于2022年,星期六第二节 数据模型n定义:是现实世界数据特征的抽象。n分类:据模型应用的不同目的,模型分为两类:概念模型和数据模型。n数据模型应满足的条件:n能比较真实的模拟现实世界n容易为人所理解n便于在计算机上实现第7页,共84页,编辑于2022年,星期六逻辑数据和物理数据n数据的描述形式n物理描述n是指数据在存储设备上的存储方式,物理数据是实际存储在存储设备上的数据n物理联系,物理结构、物理文件、物理记录等术语,都是描述物理数据的细节n逻辑描述n是指程序员或用户
4、用来操作的数据形式,是抽象的概念n逻辑联系、逻辑结构、逻辑文件、逻辑记录等术语,都是用户观点的数据描述第8页,共84页,编辑于2022年,星期六逻辑数据和物理数据n逻辑数据与物理数据之间的关系n用户看到的数据结构和数据与存储器中的数据结构和数据可能完全不同n应用数据管理软件把逻辑数据转换成物理数据,或把物理数据转换成逻辑数据第9页,共84页,编辑于2022年,星期六概念模型、数据模型n概念模型:也称信息模型,是按用户的观点来对数据和信息建模,是现实世界到信息世界的第一层抽象,是用户和数据库设计人员交流的语言,主要用于数据库设计。n数据模型:是按计算机的观点对数据建模,是现实世界数据特征的抽象。
5、主要包括层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型。主要用于DBMS的实现。第10页,共84页,编辑于2022年,星期六一、概念模型的基本概念n概念模型:是现实世界到机器世界的中间层次。n信息世界中的基本概念:n实体(Entity):客观存在并相互区别的事物。n属性(Attribute):实体所具有的某一特征。n码(Key):唯一标识实体的属性集。n域(Domain):属性的取值范围为该属性的域。n实体型(Entity Type):用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体,称为实体型。n实体集(Entity Set):同型实体的集合。n联系(Relationship)第11页,共84页,编辑
6、于2022年,星期六二、概念模型的表示方法(1)n概念模型的表示方法:最著名的方法是1976年由P.P.Chen 提出的实体-联系方法(E-R方法)。n实体型:用矩形表示,框内写明实体名。n属性:用椭圆表示,并用无向边和相应实体相连。例:n联系:用菱形表示,框内写明联系名,并用无向边和有关实体相连,边旁标明联系的类型。例:学号学生学习学生课程第12页,共84页,编辑于2022年,星期六概念模型的表示方法(2)n两个实体之间的联系类型:n一对一:如果对于实体集A中的每一个实体,实体集B中至多有一个实体与之联系,反之亦然。n一对多:如果对于实体集A中的每一个实体,实体集B中有n个实体(n0)与之联
7、系,反之,对于实体集B中的每一个实体,实体集A中至多只有1个实体与之联系。n多对多:如果对于实体集A中的每一个实体,实体集B中有n个实体(n0)与之联系,反之,对于实体集B中的每一个实体,实体集A中也有m个实体(m0)与之联系。第13页,共84页,编辑于2022年,星期六E1E2乘客座位实体集E1实体集E2图1.8 一对一联系 实体间的联系一对一联系第14页,共84页,编辑于2022年,星期六实体间的联系一对多联系E1E2工人车间实体集E1实体集E2图1.9 一对多联系第15页,共84页,编辑于2022年,星期六 实体间的联系多对多联系E1E2课程学生实体集E1实体集E2图1.10 多对多联系
8、第16页,共84页,编辑于2022年,星期六概念模型的表示方法(3)n两个实体型之间联系的表示方法 1 1 m 1 n n 1:1 1:n m:n班级任职班长班级学生包括学生课程选修第17页,共84页,编辑于2022年,星期六概念模型的表示方法(4)n两个以上实体型之间也存在着一对一、一对多、多对多联系。表示方法:1 m m n n p 供应商零件供应项目课程讲授教师参考书第18页,共84页,编辑于2022年,星期六概念模型的表示方法(5)n同一实体集内的各实体之间也可存在一对一、一对多、多对多的联系。表示方法:1 n 1 1职工领导职工婚姻第19页,共84页,编辑于2022年,星期六概念模型
9、的表示方法(6)仓库仓库号面积电话号零件零件号名称规格单价描述供应商供应商号姓名地址电话号码账号职工号职工姓名年龄职称项目项目号预算开工日期第20页,共84页,编辑于2022年,星期六概念模型的表示方法(7)n实体及其联系图 1 n m m 1 n n p n供应商项目供应量供应库存量零件仓库存放职工工作领导第21页,共84页,编辑于2022年,星期六概念模型的表示方法(8)n完整E-R图 1 n m m 1 n n p n职工号姓名年龄职称供应商项目零件仓库职工供应量库存量供应存放工作领导仓库号面积电话号零件号名称规格单价描述项目号预算开工日期供应商号姓名地址电话号码账号第22页,共84页,
10、编辑于2022年,星期六三、数据模型的组成要素n数据结构:是所研究的对象类型的集合。是对系统静态特性的描述。n数据操作:是指对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许执行的操作的集合。是对系统动态特性的描述。n数据的约束条件:是一组完整性规则的集合。第23页,共84页,编辑于2022年,星期六n举例(学校系的教课模型)系 教研室 课程教师 数据模型 系 教研室 课程教师 数据模型的一个值系号 系名 系主任名室号 室名 室主任名课程号 课程名 学时数 任课教师姓名 年龄 职称 办公室 研究方向 3 计算机 张强301 结构 王明302 应用 李红303 软件 刘伟C001 网络 36 赵辉C002
11、 通信原理 54 李红C003 数据库 52 王岩张英 30 讲师 303 网络周华 44 教授 303 密码第24页,共84页,编辑于2022年,星期六四、最常用的数据模型n层次摸型n网状模型n关系模型第25页,共84页,编辑于2022年,星期六层次模型的数据结构n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。(一对多联系)n有且只有一个结点没有双亲结点,称为根结点。n根以外的其他结点有且只有一个双亲结点。n在层次模型中,每个结点表示一个记录类型,记录之间的联系用结点之间的连线(有向边)表示。第26页,共84页,编辑于2022年,星期六多对多联系在层次模型中的表示n冗余结点法:两个实
12、体的多对多联系通过增设两个冗余结点将其转换成两个一对多联系。n优点是结构清晰,允许结点改变存储位置。n缺点是需要额外占用存储空间,有潜在的不一致性 m 1 1 n m mS-C学号 姓名 成绩课程号 课程名课程号 课程名学号 姓名 成绩学号 姓名 成绩课程号 课程名第27页,共84页,编辑于2022年,星期六多对多联系在层次模型中的表示n虚拟结点法:将冗余结点转换为虚拟结点,虚拟结点是一个指引元,指向所替代的结点。n 优点是减少对存储空间的浪费,避免产生潜在的不一致性。n 缺点是结点改变存储位置可能引起虚拟结点中指针的修改。课程号 课程名学号 姓名 成绩v.sv.c第28页,共84页,编辑于2
13、022年,星期六层次模型的数据操纵与完整性约束n进行插入操作时,没有相应的双亲结点值就不能插入子女结点的值。n进行删除操作时,如删除双亲结点值,则相应的子女结点值也被同时删除。n进行修改操作时,应修改所有相应记录。第29页,共84页,编辑于2022年,星期六层次模型的存储结构n邻接法:按照层次树前序穿越的顺序把所有记录值依次邻接的存放,通过物理空间的位置来体现层次关系。n链接法:用指引元来反映数据之间的层次关系。n孩子兄弟链接法n层次序列链接法 第30页,共84页,编辑于2022年,星期六层次模型的特点n层次模型的优点:n层次数据模型本身比较简单。n对实体间的联系固定。n提供了良好的完整性支持
14、。n层次模型的缺点:n只能表示1:N的联系。n对插入和删除操作的限制较多。n查询子女结点必须通过双亲结点。n由于结构严密,层次命令趋于程序化。第31页,共84页,编辑于2022年,星期六网状模型的数据结构n网状模型:典型代表DBTG系统。满足下面两个条件的基本层次联系集合称为网状模型:n允许一个以上的结点无双亲;n一个结点可以由多于一个的双亲。使 维 S-SC C-SC 用 护工人设备学号 姓名 系别课程号 课程名 分数学号 课程号 成绩第32页,共84页,编辑于2022年,星期六网状数据模型的数据结构 1 2 R3 L1 L2 R1 R1 R2R2 L3L3 L1 L2 L1 L2 R3R3
15、 L4L4 R4 R4 R5R5 第33页,共84页,编辑于2022年,星期六网状数据模型的数据结构(续)学生宿舍学生宿舍学生学生教研室教研室系系教师教师第34页,共84页,编辑于2022年,星期六网状数据模型的数据结构(续)父母父母人人子女子女树树种种植植砍砍伐伐养养育育赡赡养养第35页,共84页,编辑于2022年,星期六网状模型的操纵、完整性、存储结构n网状数据模型的操纵与完整性约束n支持记录码的概念n保证一个联系中双亲记录和子女记录之间是一对多的联系n可以支持双亲记录和子女记录之间的某些约束条件n网状数据模型的存储结构:链接法第36页,共84页,编辑于2022年,星期六网状数据模型的数据
16、结构(续)多对多联系在网状模型中的表示n用网状模型用网状模型间接间接表示多对多联系表示多对多联系n方法方法 将多对多联系将多对多联系直接直接分解成一对多联系分解成一对多联系第37页,共84页,编辑于2022年,星期六网状数据模型的特点n网状数据模型的优点:n能够更为直接的描述现实世界n具有良好的性能,存取效率较高n网状数据模型的缺点:n结构比较复杂。不利于最终用户使用n其DDL、DML语言复杂,用户不宜使用第38页,共84页,编辑于2022年,星期六层次模型和网状模型的区别n网状模型中子女结点与双亲结点的联系不唯一,因此需要为每个联系命名。n网状模型允许复合链,即两个结点之间有两种以上的联系。
17、第39页,共84页,编辑于2022年,星期六典型的网状数据库系统nDBTG系统,亦称CODASYL系统n由由DBTG提出的一个系统方案提出的一个系统方案n奠定了数据库系统的基本概念、方法和技术奠定了数据库系统的基本概念、方法和技术n70年代推出年代推出n实际系统nCullinet Software Inc.公司的公司的 IDMSnUnivac公司的公司的 DMS1100nHoneywell公司的公司的IDS/2nHP公司的公司的IMAGE第40页,共84页,编辑于2022年,星期六关系模型的数据结构n关系模型:1970年IBM研究员E.F,Codd提出.是建立在严格的数学概念的基础上的。在用户
18、观点下,其逻辑结构为一张二维表。学号姓名年龄性别系名年级95004王小明19男社科系9595006张大鹏20男计算机9595008李小宇18女管理系95第41页,共84页,编辑于2022年,星期六关系模型的数据结构n关系模型的基本概念n关系(Relation):一个关系对应一张二维表n元组(Tuple):二维表中的一行n属性(Attribute):二维表中的一列n主码(Key):能够唯一标识元组的属性组n域(Domain):属性的取值范围n分量:元组中的一个属性值n关系模式:关系名(属性1,属性2,属性n)n注:关系的每一个分量必须是一不可分的数据项第42页,共84页,编辑于2022年,星期六
19、关系数据模型的数据结构(续)例学生、课程、学生与课程之间的多对多联系:学生(学号,姓名,年龄,性别,系号,年级)学生(学号,姓名,年龄,性别,系号,年级)课程(课程号,课程名,学分)课程(课程号,课程名,学分)选修(学号,课程号,成绩)选修(学号,课程号,成绩)第43页,共84页,编辑于2022年,星期六关系数据模型的数据结构(续)n关系必须是规范化的,满足一定的规范条件最基本的规范条件:关系的每一个分量必须是一个不最基本的规范条件:关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项。可分的数据项。第44页,共84页,编辑于2022年,星期六关系模型的操纵、完整性、存储结构n关系数据模型的操纵与完整性约
20、束n操作主要包括查询、插入删除和修改数据。n完整性约束条件包括实体完整性、参照完整性和用户定义完整性。n关系模型的存储结构:实体及实体间的联系都用表来表示。表以文件形式存储。第45页,共84页,编辑于2022年,星期六关系模型的数据操纵n查询、插入、删除、更新n数据操作是集合操作,操作对象和操作结果都是关系,即若干元组的集合n存取路径对用户隐蔽,用户只要指出“干什么”,不必详细说明“怎么干”第46页,共84页,编辑于2022年,星期六关系模型的特点n关系模型的优点:n关系模型是建立在严格数学概念的基础上的;n关系模型的概念单一;n关系模型的存取路径对用户透明,具有更高的数据独立性和安全保密性,
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