第05章 数据库技术（1.ppt

《第05章 数据库技术（1.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第05章 数据库技术（1.ppt（100页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第05章章 数据库技术数据库技术（1）2 Spring,2010 Zhao-Haixia概述数据库系统概述数据库系统概述 数据模型数据模型 数据库系统结构数据库系统结构 数据库系统的组成数据库系统的组成 数据库技术的研究领域数据库技术的研究领域3 Spring,2010 Zhao-Haixia1.1数据库系统概述基本概念基本概念数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展数据库系统的特点数据库系统的特点4 Spring,2010 Zhao-Haixia1.1.1 基本概念q 数据与信息数据与信息q 数据库数据库q 数据库管理系统数据库管理系统q 数据库技术数据库技术q 数据库系统数据库系

2、统q 数据库语言数据库语言5 Spring,2010 Zhao-Haixia1.1.1.1 数据与信息现代社会的三大支柱：现代社会的三大支柱：信息信息、能源和材料科学、能源和材料科学在数据处理领域，一般把在数据处理领域，一般把信息信息理解为关于现实世理解为关于现实世界事物存在方式或运动状态的反映。界事物存在方式或运动状态的反映。例如，关于黑板的信息，是黑板存在状态的反映。例如，关于黑板的信息，是黑板存在状态的反映。黑板：黑色、矩形、长黑板：黑色、矩形、长3米、高米、高1.2米，木制。米，木制。信信息息的的特特征征：来来源源于于物物质质和和能能量量；可可感感知知、可可存存储；可加工、传递和再生；

3、重要的资源之一。储；可加工、传递和再生；重要的资源之一。6 Spring,2010 Zhao-Haixia1.1.1.1 数据与信息数据，通常指符号记录下来的，可以识别的信息。数据，通常指符号记录下来的，可以识别的信息。例如，黑板的信息，可以用一组数据例如，黑板的信息，可以用一组数据“黑色、矩黑色、矩形、形、31.2米、木材米、木材”表示。这些符号被人们赋予表示。这些符号被人们赋予了特定的语义后就具有传递信息的功能了特定的语义后就具有传递信息的功能数据定义数据定义：描述事物的符号记录称为数据：描述事物的符号记录称为数据描述事物的符号可以是数字，也可以是文字、描述事物的符号可以是数字，也可以是文

4、字、图形、图像、声音、语言等图形、图像、声音、语言等7 Spring,2010 Zhao-Haixia1.1.1.1 数据与信息352？8 Spring,2010 Zhao-Haixia1.1.1.1 数据与信息符号符号符号符号352352代表什么？代表什么？代表什么？代表什么？代表代表代表代表*的月水电费的月水电费的月水电费的月水电费代表足球比赛中一种阵型代表足球比赛中一种阵型代表足球比赛中一种阵型代表足球比赛中一种阵型代表分成比率代表分成比率代表分成比率代表分成比率结论：符号只有赋予了一定语义才能传递信息结论：符号只有赋予了一定语义才能传递信息9 Spring,2010 Zhao-Haix

5、ia1.1.1.1 数据与信息联系：联系：数据是信息的载体，或是信息的符号表示数据是信息的载体，或是信息的符号表示信息是数据的内涵，是对数据语义的解释信息是数据的内涵，是对数据语义的解释数据数据数据存储数据存储信息信息处理处理10 Spring,2010 Zhao-Haixiaq 数据与信息数据与信息q 数据库数据库q 数据库管理系统数据库管理系统q 数据库技术数据库技术q 数据库系统数据库系统q 数据库语言数据库语言1.1.1 基本概念11 Spring,2010 Zhao-Haixia1.1.1.2 数据库数数据据库库(DataBase(DataBase，DB):DB):长长期期存存储储在

6、在计计算算机机内内的的、有有组织的、可共享的数据集合组织的、可共享的数据集合特点：特点：数据按一定的数据模型组织、描述和存储数据按一定的数据模型组织、描述和存储 具有较小的冗余度具有较小的冗余度 较高的数据独立性和易扩展性较高的数据独立性和易扩展性 可为各种用户共享可为各种用户共享12 Spring,2010 Zhao-Haixia（学号，姓名，系名，年级，专业，性别，年龄）（籍贯，政治面目，家庭住址）（身高，体重，健康状况）学生记录（年代，事件）（姓名，状况，与本人关系）（课名，成绩，学分）本人状况健康记录个人履历社会关系成绩记录数据库数据组织举例13 Spring,2010 Zhao-Ha

7、ixiaq 数据与信息数据与信息q 数据库数据库q 数据库管理系统数据库管理系统q 数据库技术数据库技术q 数据库系统数据库系统q 数据库语言数据库语言1.1.1 基本概念14 Spring,2010 Zhao-Haixia1.1.1.3 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(DataBase Management System，DBMS):是数据库系统中对数据进行管理的是数据库系统中对数据进行管理的软件系统，为用户或应用程序提供访问软件系统，为用户或应用程序提供访问DB的方的方法。法。DBMS主要功能：主要功能：数据定义功能数据定义功能 数据操纵功能数据操纵功能数据库的运

8、行管理数据库的运行管理数据库的建立和维护功能数据库的建立和维护功能 15 Spring,2010 Zhao-HaixiaThe DBMS Marketplace Relational DBMS companies-Oracle,Informix,Sybase-are among the largest software companies in the world IBM offers its relational DB2 system Microsoft offers SQL-Server,plus Microsoft Access for the cheap DBMS on the des

9、ktop Relational companies also challenged by“object-oriented DB”companies16 Spring,2010 Zhao-Haixiaq 数据与信息数据与信息q 数据库数据库q 数据库管理系统数据库管理系统q 数据库技术数据库技术q 数据库系统数据库系统q 数据库语言数据库语言1.1.1 基本概念17 Spring,2010 Zhao-Haixia1.1.1.4 数据库技术 是一门研究数据库的结构、存储、管理是一门研究数据库的结构、存储、管理和使用的软件学科和使用的软件学科 数据库技术是在操作系统的文件系统基数据库技术是在操作系统

10、的文件系统基础上发展起来的础上发展起来的 数据库不仅用到数据结构的知识，而且数据库不仅用到数据结构的知识，而且丰富了数据结构的内容丰富了数据结构的内容18 Spring,2010 Zhao-Haixiaq 数据与信息数据与信息q 数据库数据库q 数据库管理系统数据库管理系统q 数据库技术数据库技术q 数据库系统数据库系统q 数据库语言数据库语言1.1.1 基本概念19 Spring,2010 Zhao-Haixia1.1.1.5 数据库系统数据库系统数据库系统(Database System,DBS):采用了数据库技术的计采用了数据库技术的计算机系统算机系统。是实现有组织地、动态地存储大是实现

11、有组织地、动态地存储大量关联数据、方便多用户访问的量关联数据、方便多用户访问的计算机软件、硬件和数据资源组计算机软件、硬件和数据资源组成的系统成的系统数据库管理员（数据库管理员（DataBase Administrator，DBA）专门从事专门从事数据库的建立、使用和维护等工数据库的建立、使用和维护等工作的专业技术人员作的专业技术人员。20 Spring,2010 Zhao-Haixia1.1.1.5 数据库系统backback21 Spring,2010 Zhao-Haixiaq 数据与信息数据与信息q 数据库数据库q 数据库管理系统数据库管理系统q 数据库技术数据库技术q 数据库系统数据库

12、系统q 数据库语言数据库语言1.1.1 基本概念22 Spring,2010 Zhao-Haixia1.1.1.6 数据库语言 由数据定义语言（由数据定义语言（Data Definition Language，DDL）和数据操纵语言和数据操纵语言（Data Manipulation Language，DML）组成组成 为用户提供交互式使用数据库的方法为用户提供交互式使用数据库的方法23 Spring,2010 Zhao-Haixia1.1.2数据管理技术的发展 人工管理阶段文件系统阶段数 据 库 阶 段高级数据库技术阶段20世纪50年代中期21世纪20世纪90年代20世纪60年代20世纪70年

13、代20世纪80年代软件：汇编语言硬件：磁带、卡片、纸带等特点：数据面向应用、无专用软件管理数据。软件：高级语言、操作系统硬件：磁盘、磁鼓等特点：数据长期保存、数据的逻辑结构与物理结构有区别、文件组织、重复使用软件：数据库管理系统硬件：大容量、快速存取磁盘特点：数据结构化、数据共享，冗余低，易扩充、数据独立性高、数据由DBMS统一管理控制软件：分布式数据库、面向对象数据库、多媒体数据库硬件：数据通信网络、光盘特点：面向具有更复杂数据结构的应用24 Spring,2010 Zhao-Haixia文件技术的主要缺点数据冗余及潜在的数据不一致性数据冗余及潜在的数据不一致性浪费存储空间，相同的数据重复存

14、储浪费存储空间，相同的数据重复存储修改困难，容易造成数据的不一致性修改困难，容易造成数据的不一致性数据和程序缺乏独立性数据和程序缺乏独立性文件结构的设计依赖于应用程序，系统很难扩充文件结构的设计依赖于应用程序，系统很难扩充数据的逻辑结构改变，必须修改应用程序，反之亦然数据的逻辑结构改变，必须修改应用程序，反之亦然缺乏对数据操作进行控制的方法缺乏对数据操作进行控制的方法安全性、完整性、并发控制和恢复机制安全性、完整性、并发控制和恢复机制25 Spring,2010 Zhao-Haixia集中式数据库的缺点 随着数据量的增加，系统相当庞大，操随着数据量的增加，系统相当庞大，操作复杂，开销大作复杂，

15、开销大 数据集中存储，大量通信都通过主机，数据集中存储，大量通信都通过主机，造成拥挤和瓶颈造成拥挤和瓶颈26 Spring,2010 Zhao-Haixia1.1.3 数据库系统的特点数据结构化数据结构化层次模型层次模型 网状模型、关系模型等网状模型、关系模型等数据共享性高数据共享性高降低数据的冗余度，节省存储空间降低数据的冗余度，节省存储空间避免数据间的不一致性，系统易于扩充避免数据间的不一致性，系统易于扩充数据独立性高数据独立性高数据与程序的无关性，逻辑独立性和物理独立性数据与程序的无关性，逻辑独立性和物理独立性数据由数据由DBMS统一管理和控制统一管理和控制安全性控制、完整性控制、并发控

16、制、安全性控制、完整性控制、并发控制、DB恢复恢复27 Spring,2010 Zhao-Haixia1.2 数据模型数据模型的定义及构成数据模型的定义及构成概念模型概念模型常用数据模型常用数据模型层次模型层次模型网状模型网状模型关系模型关系模型28 Spring,2010 Zhao-Haixia1.2.1 数据模型的定义数据模型数据模型(Data Models)是数据库中用于提供信息表示和操作手段是数据库中用于提供信息表示和操作手段的形式框架，它是将现实世界转换为数据的形式框架，它是将现实世界转换为数据世界的桥梁世界的桥梁用于描述数据库的结构和语义用于描述数据库的结构和语义表示实体类型以及实

17、体间联系的模型表示实体类型以及实体间联系的模型严格定义的概念集合，是数据库的基础严格定义的概念集合，是数据库的基础29 Spring,2010 Zhao-Haixia1.2.1 数据模型的定义概念模型（信息模型）概念模型（信息模型）按用户的观点对数据和信息建模，它完全不涉及信息在计算按用户的观点对数据和信息建模，它完全不涉及信息在计算机中的表示问题机中的表示问题强调语义表达能力，易于为用户理解。是用户与数据库设计强调语义表达能力，易于为用户理解。是用户与数据库设计人员之间交流的语言。如实体联系模型（人员之间交流的语言。如实体联系模型（E-R模型）模型）数据模型（结构数据模型）数据模型（结构数据

18、模型）按计算机系统的观点对数据建模，它与具体计算机系统密切按计算机系统的观点对数据建模，它与具体计算机系统密切相关，直接面向数据库中数据的逻辑结构相关，直接面向数据库中数据的逻辑结构强调形式化定义，同时配有定义、操作的语言，便于机器实强调形式化定义，同时配有定义、操作的语言，便于机器实现。如层次、网状、关系、面向对象等现。如层次、网状、关系、面向对象等30 Spring,2010 Zhao-Haixia数据模型解释事物特性现实世界信息世界机器世界计算机现实世界现实世界存存在在于于人人们们头头脑脑之之外外的的客客观观世世界界信息世界信息世界现现实实世世界界在在人人们们头头脑脑中中的的反反映映，人

19、们把它用文字和符号记载下来人们把它用文字和符号记载下来机器世界机器世界信信息息世世界界的的信信息息在在机机器器世世界界中中以数据形式存储以数据形式存储31 Spring,2010 Zhao-Haixia数据模型解释现实世界信息世界信息世界 概念模型概念模型（不依赖（不依赖computercomputer）机器世界机器世界DBMSDBMS支持的数据模型支持的数据模型认识、抽象、命名、分类转换32 Spring,2010 Zhao-Haixia认识抽象认识抽象现实世界现实世界信息世界信息世界转换转换机器世界机器世界人：名字为人：名字为Bill Gates,Bill Gates,年龄年龄38,38,

20、男性男性 .记录：记录：Bill Gates 38 Male .Bill Gates 38 Male .概念模型数据模型33 Spring,2010 Zhao-Haixia数据模型构成1.数据结构数据结构对实体类型和实体间联系的表对实体类型和实体间联系的表达和实现，描述系统的静态特性；达和实现，描述系统的静态特性；2.数据操作数据操作在数据结构之上允许执行的操在数据结构之上允许执行的操作集合，包括对数据库的检索和更新（插作集合，包括对数据库的检索和更新（插入、删除、修改）操作，描述系统的动态入、删除、修改）操作，描述系统的动态特性；特性；3.数据完整性约束数据完整性约束数据及其联系所具有的数据

21、及其联系所具有的制约和依赖规则，以保证数据库中数据的制约和依赖规则，以保证数据库中数据的正确性、有效性和相容性。正确性、有效性和相容性。34 Spring,2010 Zhao-Haixia1.2 数据模型数据模型的定义及构成数据模型的定义及构成概念模型概念模型常用数据模型常用数据模型层次模型层次模型网状模型网状模型关系模型关系模型35 Spring,2010 Zhao-Haixia1.2.2概念模型q信息世界的基本术语信息世界的基本术语q机器世界的基本术语（补充）机器世界的基本术语（补充）q概念模型的表示方法（实体概念模型的表示方法（实体-联系模型、联系模型、E-R模型）模型）36 Sprin

22、g,2010 Zhao-Haixia1.2.2.1 信息世界的基本术语信息世界的基本术语（1 1）实体）实体(Entity)(Entity)客观存在并可相互区别的事物客观存在并可相互区别的事物实体可以是具体的人、事、物，也可以是抽象实体可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念或联系的概念或联系（2 2）属性）属性(Attribute)(Attribute)实体所具有的某一特性实体所具有的某一特性 一个实体可以有若干个属性来刻画一个实体可以有若干个属性来刻画例：学生实体可以由学号、姓名、性别、出生年份、例：学生实体可以由学号、姓名、性别、出生年份、系、入学时间等属性组成，这些属性组合起来表征系

23、、入学时间等属性组成，这些属性组合起来表征了一个学生了一个学生37 Spring,2010 Zhao-Haixia1.2.2.1 信息世界的基本术语信息世界的基本术语（3 3）码）码(Key)(Key)能唯一标识每个实体的属性或属性集，亦称实体标识能唯一标识每个实体的属性或属性集，亦称实体标识符，或键。符，或键。例：学生的学号。例：学生的学号。（4 4）域（）域（DomainDomain）属性的取值范围）属性的取值范围 例：性别域为（男，女）例：性别域为（男，女）（5 5）实体集）实体集(Entity Set)(Entity Set)性质相同的同类实体的集合性质相同的同类实体的集合。例：全体学

24、生就是一个实体集。例：全体学生就是一个实体集。（6 6）实体型：具有相同属性的同类实体的类型。实体型：具有相同属性的同类实体的类型。（7）联系）联系38 Spring,2010 Zhao-Haixia 实体的联系在现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的，在现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的，这些联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间这些联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系。的联系。实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系。实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系。两个实体型之间的联系可以分为三类：两个实体型之间的联系可以分为三类：一对一联系（

25、一对一联系（1:11:1）一对多联系（一对多联系（1:n1:n）多对多联系（多对多联系（m:nm:n）39 Spring,2010 Zhao-Haixia实体的联系 如果对于实体集如果对于实体集A A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B B中至多有中至多有（也可能没有）一个实体与之联系，反之亦然，则称实体（也可能没有）一个实体与之联系，反之亦然，则称实体集集A A与实体集与实体集B B具有一对一联系。记为具有一对一联系。记为1:11:1。例：在学校里，一个班级只有一个正班长，而一个班例：在学校里，一个班级只有一个正班长，而一个班长只在一个班中任职，则班级与班长之间具有一对一联系。长只

26、在一个班中任职，则班级与班长之间具有一对一联系。例：飞机座位和乘客。例：飞机座位和乘客。一对一联系（一对一联系（1:11:1）40 Spring,2010 Zhao-Haixia实体的联系 如果对于实体集如果对于实体集A A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B B中有中有n n个实个实体（体（n0n0）与之联系，反之，对于实体集）与之联系，反之，对于实体集B B中的每一个实体，中的每一个实体，实体集实体集B B中至多只有（也可能没有）一个实体与之联系，则中至多只有（也可能没有）一个实体与之联系，则称实体集称实体集A A与实体集与实体集B B有一对多联系。记为有一对多联系。记为1:n1

27、:n。例：一个班级中有若干名学生，而每个学生只在一个班例：一个班级中有若干名学生，而每个学生只在一个班级中学习，则班级与学生之间具有一对多联系。级中学习，则班级与学生之间具有一对多联系。一对多联系（一对多联系（1:n1:n）41 Spring,2010 Zhao-Haixia实体的联系 如果对于实体集如果对于实体集A A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B B中有中有n n个实个实体（体（n0n0）与之联系，反之，对于实体集）与之联系，反之，对于实体集B B中的每一个实体，中的每一个实体，实体集实体集A A中也有中也有m m个实体（个实体（m0m0）与之联系，则称实体集）与之联系，则

28、称实体集A A与与实体集实体集B B具有多对多联系。记为具有多对多联系。记为m:nm:n 例：一门课程同时有若干个学生选修，而一个学生可例：一门课程同时有若干个学生选修，而一个学生可以同时选修多门课程，则课程与学生之间具有多对多联系以同时选修多门课程，则课程与学生之间具有多对多联系 一对一联系是一对多联系的特例，而一对多联系又是一对一联系是一对多联系的特例，而一对多联系又是多对多联系的特例多对多联系的特例多对多联系（多对多联系（m:nm:n）42 Spring,2010 Zhao-Haixia1.2.2.2 机器世界的基本术语机器世界的基本术语（1）字段）字段(Field)标记实体属性的命名单

29、位称为字段，或数据项。标记实体属性的命名单位称为字段，或数据项。是可以命名的最小信息单位，亦称数据元素、初等项。是可以命名的最小信息单位，亦称数据元素、初等项。字段命名往往与属性名相同。字段命名往往与属性名相同。例：学生有学号、姓名例：学生有学号、姓名等字段。等字段。（2）记录）记录(Record)一般一个记录描述一个实体，所以记录又可以定义为一般一个记录描述一个实体，所以记录又可以定义为能完整描述一个实体的字段集。能完整描述一个实体的字段集。例：学生记录例：学生记录 （学号，姓名，年龄，性别）。（学号，姓名，年龄，性别）。43 Spring,2010 Zhao-Haixia1.2.2.2 机

30、器世界的基本术语机器世界的基本术语（3）文件）文件(File)文件是描述实体集的，定义为描述一个实体集的所有文件是描述实体集的，定义为描述一个实体集的所有记录集记录集。即同一类纪录的汇集。即同一类纪录的汇集。例：所有的学生记录例：所有的学生记录学生文件学生文件。（4）码）码(Key)能唯一标识文件中每个记录的字段或字段集能唯一标识文件中每个记录的字段或字段集,也称作键。也称作键。例：学生的学号可以作为学生记录的键。例：学生的学号可以作为学生记录的键。44 Spring,2010 Zhao-Haixia机器世界和信息世界的术语对应关系信息世界信息世界机器世界机器世界实体实体记录记录属性属性字段（

31、数据项）字段（数据项）实体集实体集文件文件实体键实体键记录键记录键45 Spring,2010 Zhao-Haixia 类型和值类型和值实体实体实体类型：学生实体类型：学生实体值：实体值：张三张三属性属性属性类型：学号，姓名属性类型：学号，姓名属性值：属性值：3567，张三，张三记录记录记录类型：学生（学号，姓名，性别）记录类型：学生（学号，姓名，性别）记录值：记录值：张三（张三（3567，张三，男），张三，男）46 Spring,2010 Zhao-Haixia1.2.2.3 实体联系模型（ER模型）ER模型模型(Entity Relationship Model)是是P.P.S.Chen于

32、于1976年提出的年提出的ER模型直接从现实世界中抽象出实体类型及实体间模型直接从现实世界中抽象出实体类型及实体间联系，然后用联系，然后用ER图表示图表示ER图中的四个基本成分图中的四个基本成分矩形框，表示实体类型矩形框，表示实体类型菱形框，表示联系类型菱形框，表示联系类型椭圆形框，表示实体类型和联系类型的属性椭圆形框，表示实体类型和联系类型的属性(下划线表示键下划线表示键)直线，联系类型与其涉及的实体类型之间以直线连接，并直线，联系类型与其涉及的实体类型之间以直线连接，并在直线端部标上联系的种类在直线端部标上联系的种类(1:1,1:N,M:N)47 Spring,2010 Zhao-Haix

33、iaER图示例(学校课程管理)学生学号姓名性别年龄班级编号专业课程课程号 课程名学分教师编号姓名性别年龄职称参考书书号书名摘要价格实体及其属性48 Spring,2010 Zhao-HaixiaER图示例(学校课程管理)学生班级课程教师参考书成绩讲授选修组成领导1mnmn1n1n实体及其联系49 Spring,2010 Zhao-HaixiaE-R模型设计举例为仓库管理设计一个为仓库管理设计一个ER模型。该仓库主模型。该仓库主要管理零件的入库、出库和采购等事项。要管理零件的入库、出库和采购等事项。仓库根据需要向供应商订购零件，而许仓库根据需要向供应商订购零件，而许多工程项目需要仓库供应零件。多

34、工程项目需要仓库供应零件。50 Spring,2010 Zhao-HaixiaE-R模型设计举例建立建立ER图的过程如下：图的过程如下：确定实体类型确定实体类型工程项目工程项目PROJECT,零件零件PART,供应商供应商SUPPLIER确定联系类型确定联系类型PROJECT和和PART之间是之间是M:N联系，定义为联系，定义为P-PPART和和SUPPLIER之间也是之间也是M:N联系，定义为联系，定义为P-S把实体类型和联系类型组合成把实体类型和联系类型组合成ER图图确定实体类型和联系类型的属性确定实体类型和联系类型的属性确定实体类型的键，在属于键的属性名下划一确定实体类型的键，在属于键的

35、属性名下划一横线。横线。51 Spring,2010 Zhao-HaixiaE-R模型设计举例PROJECTPARTSUPPLIERP-PP-SJ#JNAMEDATETOTALQUANTITYP#PNAMECOLORWEIGHTS#SNAMESADDRMNMN52 Spring,2010 Zhao-Haixia多于两个实体型之间的联系如果规定某个工程项目指定需要某个供如果规定某个工程项目指定需要某个供应商的零件，应商的零件，ER图则变为：图则变为：PROJECTPARTSUPPLIERP-P-SMNP53 Spring,2010 Zhao-Haixia同一实体型之间的联系零件之间的组合关系，可

36、用下图表示：零件之间的组合关系，可用下图表示：PARTSUBPARTMN54 Spring,2010 Zhao-HaixiaER模型的优点接近于人的思维，容易理解接近于人的思维，容易理解与计算机无关，用户容易接受与计算机无关，用户容易接受 在实际问题中，一般总是先设计一个在实际问题中，一般总是先设计一个ER模模型，然后再把型，然后再把ER模型转换成计算机能实现的数模型转换成计算机能实现的数据模型据模型55 Spring,2010 Zhao-Haixia1.2 数据模型数据模型的定义及构成数据模型的定义及构成概念模型概念模型常用数据模型常用数据模型层次模型层次模型网状模型网状模型关系模型关系模型

37、56 Spring,2010 Zhao-Haixia1.2.3常用数据模型q非关系模型非关系模型F层次模型（层次模型（Hierarchical ModelHierarchical Model）F网状模型网状模型(Network Model)(Network Model)数据结构：以基本层次联系为基本单位基本层次联系：基本层次联系：两个记录及它们之间两个记录及它们之间1 1：n n（包括（包括1 1：1 1）的联系）的联系q关系模型关系模型q面向对象模型面向对象模型57 Spring,2010 Zhao-Haixia基本层次联系 RiRjLij双亲子女1：n（包括1：1）联系名58 Spring

38、,2010 Zhao-Haixia1.2 数据模型数据模型的定义及构成数据模型的定义及构成概念模型概念模型常用数据模型常用数据模型层次模型层次模型网状模型网状模型关系模型关系模型59 Spring,2010 Zhao-Haixia1.2.4 层次模型层次模型层次模型(Hierarchical Model)的数据结构的数据结构F用树形结构来表示实体及其联系的模型叫层用树形结构来表示实体及其联系的模型叫层次模型次模型F在树形结构中，树的结点是记录类型，非根在树形结构中，树的结点是记录类型，非根结点有且只有一个双亲结点有且只有一个双亲F上一层记录类型与下一层记录类型的联系是上一层记录类型与下一层记录

39、类型的联系是1:N联系联系典型代表是典型代表是IBM公司的公司的IMS系统系统60 Spring,2010 Zhao-Haixia层次数据模型示例教学管理教学管理61 Spring,2010 Zhao-Haixia层次数据库实例D9计算机计算机王平王平D2机械系机械系张风张风S22 材料材料S21 机制机制S92 系统结构系统结构S91 软件软件080 许超许超教授教授077 正刚正刚 副教授副教授076 刘同刘同讲师讲师070 杨岭杨岭教授教授109 秦涛秦涛教授教授082 戴月戴月 副教授副教授045 高风高风讲师讲师832583178306834083218316c26.c24.c25.

40、c22.系专业学生教师62 Spring,2010 Zhao-HaixiaM：N联系在层次模型中的表示层次模型不能直接表示层次模型不能直接表示M：N的联系的联系间接表示的方法：将多对多的联系分解间接表示的方法：将多对多的联系分解成一对多的联系成一对多的联系分解方法：冗余节点法和虚拟节点法分解方法：冗余节点法和虚拟节点法 P24 图图1.2063 Spring,2010 Zhao-Haixia层次模型的数据操作与完整性约束层次模型的数据操作与完整性约束q检索检索q插入插入 没有相应的双亲结点值就不能插没有相应的双亲结点值就不能插入子女结点值入子女结点值q删除删除 删除双亲结点值，相应的子删除双亲

41、结点值，相应的子女结点女结点 值也被同时删除值也被同时删除q修改修改 修改所有相应记录，保持数据一修改所有相应记录，保持数据一致性致性64 Spring,2010 Zhao-Haixia层次模型的存储结构层次模型的存储结构邻接法邻接法按照层次树前序遍历的顺序把所有记录值依次邻接存按照层次树前序遍历的顺序把所有记录值依次邻接存放，即通过物理空间的位置相邻来体现层次顺序放，即通过物理空间的位置相邻来体现层次顺序链接法链接法用指引元来反映数据之间的层次联系用指引元来反映数据之间的层次联系子女子女-兄弟链接法兄弟链接法层次序列链接法（树的前序遍历）层次序列链接法（树的前序遍历）65 Spring,20

42、10 Zhao-Haixia层次模型的特点F在层次式数据库中查找记录，必须指定在层次式数据库中查找记录，必须指定存取路径，随机查找效率低存取路径，随机查找效率低F不能直接支持不能直接支持M：N的联系的联系F插入删除操作限制多，带来良好的完整插入删除操作限制多，带来良好的完整性支持性支持66 Spring,2010 Zhao-Haixia1.2 数据模型数据模型的定义及构成数据模型的定义及构成概念模型概念模型常用数据模型常用数据模型层次模型层次模型网状模型网状模型关系模型关系模型67 Spring,2010 Zhao-Haixia1.2.5 网状模型(Network Model)网状模型的数据结

43、构网状模型的数据结构用有向图结构表示实体及实体间联系的数据模型用有向图结构表示实体及实体间联系的数据模型网状数据模型的典型代表是网状数据模型的典型代表是DBTG系统，流行于系统，流行于20世世纪纪70年代年代学号姓名 年龄 性别课程号 名称学号课程号成绩学生 s课程 c学生成绩单 s-sc课程成绩单 c-sc学生选课 sc68 Spring,2010 Zhao-Haixia网状数据库实例S1 C1 AS1 C2 AS2 C1 AS2 C3 AS3 C1 AS3 C2 AS4 C1 AS4 C2 AS4 C3 AS1 S2 S3 S4 C1 C2 C3 69 Spring,2010 Zhao-H

44、aixia 网状模型的数据约束支持记录键的概念支持记录键的概念保证一个联系中双亲记录和子女记录间保证一个联系中双亲记录和子女记录间是是1：N的联系的联系可以支持双亲记录和子女记录之间的某可以支持双亲记录和子女记录之间的某些约束条件些约束条件如学如学生选课记录值必须是数据库中存在某一生选课记录值必须是数据库中存在某一学生某一门课的选课记录学生某一门课的选课记录70 Spring,2010 Zhao-Haixia链接法链接法单向链接单向链接双向链接双向链接环状链接环状链接向首链接向首链接指引元阵列法指引元阵列法二进制阵列法二进制阵列法索引法索引法 网状数据模型的存储结构71 Spring,2010

45、 Zhao-Haixia记录之间的联系通过指针实现，记录之间的联系通过指针实现，M:N联联系也容易实现，系也容易实现，查询效率较高查询效率较高应用程序的编写比较复杂，程序员必须应用程序的编写比较复杂，程序员必须熟悉数据库的逻辑结构熟悉数据库的逻辑结构 网状数据模型的特点72 Spring,2010 Zhao-Haixia1.2 数据模型数据模型的定义及构成数据模型的定义及构成概念模型概念模型常用数据模型常用数据模型层次模型层次模型网状模型网状模型关系模型关系模型73 Spring,2010 Zhao-Haixia1.2.6 关系模型关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表关系模型中数据的逻辑结构是

46、一张二维表？怎样用关系表示实体及其联系（举例）怎样用关系表示实体及其联系（举例）关系必须是规范化的关系必须是规范化的属性必须不可再分属性必须不可再分-必须满足！必须满足！对关系的操作结果是一新关系对关系的操作结果是一新关系74 Spring,2010 Zhao-Haixia关系模型术语关系关系元组元组属性属性主码主码域域分量：元组中的一个属性值分量：元组中的一个属性值关系模式关系模式关系名（属性关系名（属性1，属性，属性2，属性，属性n）75 Spring,2010 Zhao-Haixia关系模型的操纵与约束数据操作数据操作主要操作包括：查询、插入、删除和修改主要操作包括：查询、插入、删除和修

47、改数据操作是集合一级操作，操作对象和操作结果都数据操作是集合一级操作，操作对象和操作结果都是关系是关系存取路径向用户隐蔽存取路径向用户隐蔽完整性约束完整性约束数据操作必须满足实体完整性、参照完整性和用户数据操作必须满足实体完整性、参照完整性和用户定义完整性（第二章详述）定义完整性（第二章详述）76 Spring,2010 Zhao-Haixia关系模型的存储结构实体及实体间的联系都用表来表示实体及实体间的联系都用表来表示在数据库的物理组织中，表以文件形式在数据库的物理组织中，表以文件形式存储存储典型典型DBMSDBMS产品：产品：DB2DB2，OracleOracle，SybaseSybase

48、，InformixInformix，FoxproFoxpro，AccessAccess77 Spring,2010 Zhao-Haixia关系模型的特点单一简单的结构单一简单的结构有较好的数据独立性有较好的数据独立性数学化的模型数学化的模型用用键键而不是用而不是用指针指针导航数据导航数据SQL语言为国际标准语言为国际标准存取路径对用户透明，查询效率不如非存取路径对用户透明，查询效率不如非关系模型，需优化查询，难度增加关系模型，需优化查询，难度增加78 Spring,2010 Zhao-Haixia1.3 数据库系统结构数据库系统结构数据库系统模式的概念数据库系统模式的概念数据库系统的三级模式结

49、构数据库系统的三级模式结构数据库的二级映象功能与数据独立性数据库的二级映象功能与数据独立性79 Spring,2010 Zhao-Haixia1.3.1数据库系统模式的概念“型型”和和“值值”的概念的概念F型型（Type）：对对某某一一类类数数据据的的结结构构和和属属性性的的说明说明F值（值（Value）：是型的一个具体赋值）：是型的一个具体赋值记录型：（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）记录型：（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）记录值：（记录值：（900201，李明，男，计算机，李明，男，计算机，22，江苏），江苏）80 Spring,2010 Zhao-Haixia模式（Schema

50、）模式（模式（Schema）F数数据据库库中中全全体体数数据据的的逻逻辑辑结结构构和和特特征征的描述的描述F是型的描述是型的描述F反反映映数数据据的的结结构构及及其联系其联系F模式是相对稳定的模式是相对稳定的模式的一个实例模式的一个实例（Instance）F模式的一个具体值模式的一个具体值F反映数据库某一时刻的状反映数据库某一时刻的状态态F同一个模式可以有很多实同一个模式可以有很多实例例F实例随数据库中的数据的实例随数据库中的数据的更新而变动更新而变动81 Spring,2010 Zhao-Haixia1.3 数据库系统结构数据库系统结构数据库系统模式的概念数据库系统模式的概念数据库系统的三级