第一章 数据库概述.ppt

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1、上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页 数据库原理与应用数据库原理与应用 主讲主讲:刘正琼刘正琼 合肥工业大学计算机与信息学院合肥工业大学计算机与信息学院上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页数据库的地位数据库的地位数据库技术产生于六十年代末，是数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，数据管理的最新技术，是是计算机科学的重要分支计算机科学的重要分支,它的出现极大地促进了计算机应用向它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透。各行各业的渗透。数据库技术是数据库技术是信息系统的核心和基础，信息系统的核心和基础，是国家信息化建设的是国家信息化建设的基础设施基础设施。数据库的建设规模

2、、数据库信息量的大小和使用频度已成为数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家衡量一个国家信息化程度的重要标志。信息化程度的重要标志。上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页数据库的应用数据库的应用近年来，随着多媒体技术、空间数据库技术和计算机网络的飞速发近年来，随着多媒体技术、空间数据库技术和计算机网络的飞速发展，数据库系统的发展十分迅速，应用领域愈来愈广。展，数据库系统的发展十分迅速，应用领域愈来愈广。企事业单位、政府部门的行政管理、办公自动化；企事业单位、政府部门的行政管理、办公自动化；企业生产计划管理；企业生产计划管理；军队物资管理；军队物资管理；银行财务管理；银

3、行财务管理；铁路、民航飞机票预定系统；铁路车次调度系统；铁路、民航飞机票预定系统；铁路车次调度系统；宾馆、酒店房间预定系统；宾馆、酒店房间预定系统；百货公司订购与销售系统；百货公司订购与销售系统；医院病房、病历管理；医院病房、病历管理；学校师资、教学、学生学籍管理；图书馆管理；学校师资、教学、学生学籍管理；图书馆管理；政府部门的计划和统计系统；人口普查；政府部门的计划和统计系统；人口普查；气象预报；地震，勘探等大量数据的贮存和统计分析；气象预报；地震，勘探等大量数据的贮存和统计分析；公安部门罪犯档案管理；公安部门罪犯档案管理；地理信息系统（地理信息系统（GIS）；）；电子商务等等都离不开数据库

4、系统。电子商务等等都离不开数据库系统。上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页数据库的地位数据库的地位数据库技术产生于六十年代末，是数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，数据管理的最新技术，是是计算机科学的重要分支计算机科学的重要分支,它的出现极大地促进了计算机应用向它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透。各行各业的渗透。数据库技术是数据库技术是信息系统的核心和基础，信息系统的核心和基础，是国家信息化建设的是国家信息化建设的基础设施基础设施。数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家衡量一个国家信息化

5、程度的重要标志。信息化程度的重要标志。上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页课程性质和目的课程性质和目的本课程是计算机专业、信息管理专业的必修课程，通信类本科专业本课程是计算机专业、信息管理专业的必修课程，通信类本科专业的学科基础选修课。的学科基础选修课。本课程主要讲授数据库技术的基本理论知识，训练实际应用数据库本课程主要讲授数据库技术的基本理论知识，训练实际应用数据库系统的基本技能。系统的基本技能。通过本课程的学习，使学生通过本课程的学习，使学生掌握掌握数据库技术的基数据库技术的基本概念和理论；本概念和理论；熟练掌握关系数据库的标准语言熟练掌握关系数据库的标准语言SQL，具备数据库具备数据

6、库的基本应用能力；的基本应用能力；掌握掌握数据库应用系统的设计方法；数据库应用系统的设计方法；熟悉熟悉SQL Server关系数据库管理系统的使用；关系数据库管理系统的使用；最终目的是培养学生利用数据最终目的是培养学生利用数据库的原理知识和库的原理知识和实用工具实用工具动手开发数据库应用系统的能力。动手开发数据库应用系统的能力。上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页教材、参考书及上机环境教材、参考书及上机环境教材教材&何玉洁何玉洁:数据库原理与应用教程数据库原理与应用教程,机械工业出版社机械工业出版社 参考书参考书&王珊、陈红：数据库系统原理教程王珊、陈红：数据库系统原理教程，清华大学出版社

7、，清华大学出版社&萨师煊、萨师煊、王珊王珊：数据库系统概论，高等教育出版社：数据库系统概论，高等教育出版社&李春葆：数据库原理与应用李春葆：数据库原理与应用习题解析，清华大学出版习题解析，清华大学出版社社&王宏主王宏主:SQL Server2000 教程教程 人民邮电出版社人民邮电出版社上机环境上机环境&SQL Server 2000上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页内容安排内容安排v 第一章：数据库技术概论第一章：数据库技术概论v 第二章：关系数据库理论第二章：关系数据库理论v 第三章：关系数据库标准语言第三章：关系数据库标准语言SQLv 第四章：数据库设计第四章：数据库设计 v 第五

8、章：数据库安全保护第五章：数据库安全保护 v 第六章：第六章：SQL Server基础与使用基础与使用上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页第一章第一章 数据库技术概论数据库技术概论1.1 数据库系统概述数据库系统概述1.2 数据模型数据模型 1.3 数据库系统结构数据库系统结构 1.4 数据库技术的研究领域数据库技术的研究领域上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.1 1.1 数据库系统概述数据库系统概述一、一、四个基本概念四个基本概念n 数据数据(Data)Data)n 数据库数据库(Database)Database)n 数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)DBMS)n 数据库

9、系统数据库系统(DBSDBS）上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.1 1.1 数据库系统概述数据库系统概述n 数据数据(Data)是数据库中存储的是数据库中存储的基本对象基本对象 n 数据的定义数据的定义:描述事物的符号记录描述事物的符号记录n 狭义：狭义：数字数字（整数、实数、浮点数（整数、实数、浮点数 ）n 广义：广义：文字、图形、图象、声音、学生档案、工作日志文字、图形、图象、声音、学生档案、工作日志等；等；n 数据的特点数据的特点:数据与其语义是密不可分的数据与其语义是密不可分的1.1.数据数据举例举例:学生学生档案中的学生记录档案中的学生记录（李明，男，（李明，男，1985，

10、江苏，计算机，江苏，计算机,2005）语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间 解释：李明是个大学生，解释：李明是个大学生，1985年出生，江苏人，年出生，江苏人，2005年考入计算机系年考入计算机系 上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.1 1.1 数据库系统概述数据库系统概述数据数据库的定的定义:数数据据库(Database,简称称DB)是是长期期储存存在在计算算机内机内、有有组织的、的、可共享可共享的的大量大量数据集合数据集合2.2.数据库数据库上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.1 1.1 数据库系统

11、概述数据库系统概述3、数据、数据库管理系管理系统 什么是什么是DBMS 数据数据库管理系管理系统（Database Management System，简称称DBMS）：）：位于用位于用户与操作系与操作系统之之间的的一一层数据管理数据管理软件（系件（系统软件）。件）。DBMS的用途的用途 科学地科学地组织和存和存储数据数据 高效地高效地获取和取和维护数据数据上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.1 1.1 数据库系统概述数据库系统概述3、数据、数据库管理系管理系统DBMS的主要功能的主要功能 数据定义功能：数据定义功能：提供数据定义语言提供数据定义语言(DDL)定义数据库中的数据对象定义

12、数据库中的数据对象数数据据操操纵纵功功能能：提提供供数数据据操操纵纵语语言言(DML)，实实现现对对数数据据库库的的基基本本操操 作作(查询、插入、删除和修改查询、插入、删除和修改)。数数据据库库的的运运行行管管理理：在在数数据据库库建建立立、运运用用和和维维护护时时对对数数据据库库进进行行统统 一一控控制制，以以保保证证数数据据的的完完整整性性、安安全全性性、并并在在 多多用用户户同同时时使使用用数数据据库库时时进进行行并并发发控控制制，且且在在 数据库系统发生故障后对系统进行数据库系统发生故障后对系统进行恢复恢复。数数据据库库的的建建立立和和维维护护功功能能(实实用用程程序序)：数数据据库

13、库数数据据批批量量装装载载、数数据据 库转储、恢复、数据库的重组织、性能监视等。库转储、恢复、数据库的重组织、性能监视等。上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.1 1.1 数据库系统概述数据库系统概述4、数据、数据库系系统n数数据据库系系统（Database System，简称称DBS）：指指在在计算算机机系系统中引入数据中引入数据库后的系后的系统n在不引起混淆的情况下常常把在不引起混淆的情况下常常把数据数据库系系统简称称为数据数据库 n数据数据库系系统的构成的构成 数据数据库 数据数据库管理系管理系统（及其开（及其开发工具）工具）应用系用系统 数据数据库管理管理员（DBA)和用户和用户

14、上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页 数据数据库系系统统构成构成使用应用系统的人员使用应用系统的人员 针对用户需求开发的软件系统针对用户需求开发的软件系统 如：学生管理系统如：学生管理系统开发应用系统的各种工具开发应用系统的各种工具如：如：VC、VB、Delphi、Java数据管理软件数据管理软件如：如：Oracle、SQL Server用于管理系统资源的软件用于管理系统资源的软件如：如：Windows、Unix、Linux 数据库数据库应用系统应用系统应应用用开开发发工工具具 操操 作作 系系统统 数数据据库库管管理理系系统统 数据库管理员数据库管理员用户用户用户用户用户用户负责管理和维

15、护数据库的工作人员负责管理和维护数据库的工作人员上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页（1 1）DBADBA应参与数据库和应用系统的设计，决定数据库的结应参与数据库和应用系统的设计，决定数据库的结 构和内容；构和内容；（2 2）DBADBA负责定义数据的安全性和完整性，负责分配用户对负责定义数据的安全性和完整性，负责分配用户对 数据库的使用权限和口令管理；数据库的使用权限和口令管理；（3 3）DBADBA负责监视和控制数据库系统的运行，负责系统的维负责监视和控制数据库系统的运行，负责系统的维 护和数据恢复工作。护和数据恢复工作。(4)(4)作为一个中介和用户交互。作为一个中介和用户交互。特别

16、对于大型数据库系统，特别对于大型数据库系统，DBADBA极为重要。对于常见的微极为重要。对于常见的微机数据库系统，通常只有一个用户，常常不设机数据库系统，通常只有一个用户，常常不设DBADBA，DBADBA的职的职责由应用程序员或终端用户代替。责由应用程序员或终端用户代替。数据库管理员数据库管理员(DBA)职责职责上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.1 1.1 数据库系统概述数据库系统概述数据管理是指对数据的数据管理是指对数据的组织、分类、编码、存储、检索和维护组织、分类、编码、存储、检索和维护。数据管理技术的发展过程数据管理技术的发展过程人工管理阶段人工管理阶段文件系统阶段文件系统阶

17、段数据库系统阶段数据库系统阶段二、数据管理技术的发展二、数据管理技术的发展上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页这一阶段计算机主要用于这一阶段计算机主要用于科学计算科学计算。硬件中的外存只有卡片、纸带、磁带，没有磁盘等直接存取设备。硬件中的外存只有卡片、纸带、磁带，没有磁盘等直接存取设备。软件只有汇编语言，没有操作系统和管理数据的软件。软件只有汇编语言，没有操作系统和管理数据的软件。特点特点：(1)数据不保存数据不保存(2)系统没有专用的软件对数据进行管理系统没有专用的软件对数据进行管理(3)数据不共享数据不共享1.人工管理阶段人工管理阶段(50(50年代中期以前年代中期以前)(4)数据不具

18、有独立性数据不具有独立性 程序依赖于数据，如果数据的类型、格式、程序依赖于数据，如果数据的类型、格式、或输入输出方式等逻辑结构或物理结构发生变或输入输出方式等逻辑结构或物理结构发生变化，必须对应用程序做出相应的修改。化，必须对应用程序做出相应的修改。应用程序应用程序数据组数据组应用程序应用程序数据组数据组应用程序应用程序数据组数据组n.上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页2.文件系统阶段（文件系统阶段（50年代后期至年代后期至60年代中期）年代中期）这一阶段，计算机不仅用于科学计算，还大量用这一阶段，计算机不仅用于科学计算，还大量用于信息管理。于信息管理。硬件有了磁盘、磁鼓等直接存储设备。

19、硬件有了磁盘、磁鼓等直接存储设备。在软件方面，出现了高级语言和操作系统。在软件方面，出现了高级语言和操作系统。操作系统中有了专门管理数据的软件，一般称为操作系统中有了专门管理数据的软件，一般称为 文件系统。文件系统。特点特点:（1 1）数据以文件形式长期保存数据以文件形式长期保存 （2 2）数据）数据由文件系统统一管理由文件系统统一管理 （3 3）应用程序直接访问数据文件应用程序直接访问数据文件 （4）数据的存取基本上以记录为单位）数据的存取基本上以记录为单位.应用程序应用程序1 1数据文件数据文件1 1应用程序应用程序n n数据文件数据文件n n文件文件系统系统上一页上一页下一页下一页返回首

20、页返回首页缺点缺点:(1)数据冗余度大数据冗余度大各各数数据据文文件件之之间间没没有有有有机机的的联联系系，一一个个文文件件基基本本上上对对应应于于一一个个应应用用程程序，数据不能共享。序，数据不能共享。(2)数据独立性低数据独立性低数数据据和和程程序序相相互互依依赖赖，一一旦旦改改变变数数据据的的逻逻辑辑结结构构，必必须须修修改改相相应应的的应应用程序。用程序。而而应应用用程程序序发发生生变变化化，如如改改用用另另一一种种程程序序设设计计语语言言来来编编写写程程序序，也也需需修改数据结构。修改数据结构。(3)数据一致性差数据一致性差由于相同数据的重复存储、各自管理，在进行更新操作时，容易造成

21、由于相同数据的重复存储、各自管理，在进行更新操作时，容易造成数据的不一致性。数据的不一致性。2.文件系统阶段（文件系统阶段（50年代后期至年代后期至60年代中期）年代中期）上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页补贴补贴系别系别姓名姓名学号学号住址住址系别系别性别性别姓名姓名学号学号学位学位学分学分系别系别姓名姓名学号学号学位学位出身出身年龄年龄系别系别性别性别姓名姓名学号学号2.文件系统阶段文件系统阶段上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页3.3.数据库系统阶段（数据库系统阶段（6060年代末开始）年代末开始）l60年代后期，计算机应用于管理的规模更加庞大，数据量急剧增加；年代后期，计算机

22、应用于管理的规模更加庞大，数据量急剧增加；l硬件方面出现了大容量磁盘，使计算机联机存取大量数据成为可能；硬件方面出现了大容量磁盘，使计算机联机存取大量数据成为可能；l文件系统的数据管理方法已无法适应开发应用系统的的需要。文件系统的数据管理方法已无法适应开发应用系统的的需要。l为解决多用户、多个应用程序共享数据的需求，出现了统一管理数据为解决多用户、多个应用程序共享数据的需求，出现了统一管理数据的专门软件系统，即的专门软件系统，即数据库管理系统。数据库管理系统。DBMS应用程序1应用程序2数据库l 应用程序与数据的用程序与数据的对应关系关系：上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页(2)数据结构

23、化数据结构化 这是数据是数据库系系统与文件系与文件系统的根本区的根本区别。数据的数据的结构用构用数据模型数据模型描述，无需程序定描述，无需程序定义和解和解释。数据的最小存取数据的最小存取单位是位是数据数据项。3.3.数据库系统阶段（数据库系统阶段（6060年代末开始）年代末开始）(1)数据共享性高、冗余少数据共享性高、冗余少这这是是数数据据库库系系统统阶阶段段的的最最大大改改进进，数数据据不不再再面面向向某某个个应应用用程程序序而而是面向整个系统，当前所有用户可同时存取库中的数据。是面向整个系统，当前所有用户可同时存取库中的数据。这这样样便便减减少少了了不不必必要要的的数数据据冗冗余余，节节约

24、约存存储储空空间间，同同时时也也避避免免了了数据之间的不相容性与不一致性。数据之间的不相容性与不一致性。数据库系统管理数据的特点如下：数据库系统管理数据的特点如下：上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页学号姓名性别系别年龄住址出身学位学分补贴数据库系统的特点数据库系统的特点上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页(2)数据结构化数据结构化 这是数据是数据库系系统与文件系与文件系统的根本区的根本区别。数据的数据的结构用构用数据模型数据模型描述，无需程序定描述，无需程序定义和解和解释。数据的最小存取数据的最小存取单位是位是数据数据项。3.3.数据库系统阶段（数据库系统阶段（6060年代末开始）年

25、代末开始）(1)数据共享性高、冗余少数据共享性高、冗余少这这是是数数据据库库系系统统阶阶段段的的最最大大改改进进，数数据据不不再再面面向向某某个个应应用用程程序序而而是面向整个系统，当前所有用户可同时存取库中的数据。是面向整个系统，当前所有用户可同时存取库中的数据。这这样样便便减减少少了了不不必必要要的的数数据据冗冗余余，节节约约存存储储空空间间，同同时时也也避避免免了了数据之间的不相容性与不一致性。数据之间的不相容性与不一致性。数据库系统管理数据的特点如下：数据库系统管理数据的特点如下：上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页例：要建立学生成绩管理系统，系统包含如下数据，并例：要建立学生成绩

26、管理系统，系统包含如下数据，并 分别对应三个文件。分别对应三个文件。学生（学号、姓名、性别、系别、年龄）学生（学号、姓名、性别、系别、年龄）课程（课程号、课程名）课程（课程号、课程名）成绩（学号、课程号、成绩）成绩（学号、课程号、成绩）若采用文件处理方式，因为文件系统只表示记录内若采用文件处理方式，因为文件系统只表示记录内部的联系，而不涉及不同文件记录之间的联系，要想查部的联系，而不涉及不同文件记录之间的联系，要想查找某个学生的学号、姓名、所选课程的名称和成绩，必找某个学生的学号、姓名、所选课程的名称和成绩，必须编写一段不很简单的程序来实现。须编写一段不很简单的程序来实现。而采用数据库方式，数

27、据库系统不仅描述数据本身，而采用数据库方式，数据库系统不仅描述数据本身，还描述数据之间的联系，上述查询可以非常容易地联机还描述数据之间的联系，上述查询可以非常容易地联机查到。查到。3.数据库系统阶段（数据库系统阶段（60年代末开始）年代末开始）上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页3.3.数据库系统阶段（数据库系统阶段（6060年代末开始）年代末开始）(3)数据独立性高数据独立性高l数据的独立性是指数据的独立性是指逻辑独立性和物理独立性逻辑独立性和物理独立性。l数据的逻辑独立性数据的逻辑独立性是指用户的应用程序与数据的逻辑结构是相互是指用户的应用程序与数据的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结

28、构改变了，用户程序也可以不变。独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。例如，增加一些列，或改变列的顺序等，应用程序可以不必改变例如，增加一些列，或改变列的顺序等，应用程序可以不必改变l数据的物理独立性数据的物理独立性是指当数据的存储结构改变时，应用程序也不是指当数据的存储结构改变时，应用程序也不必改变。必改变。例如，改变存储设备和增加新的存储设备，或改变数据的存储组例如，改变存储设备和增加新的存储设备，或改变数据的存储组织方式，如从顺序存储改为链表存储，应用程序不必改变。织方式，如从顺序存储改为链表存储，应用程序不必改变。上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页3.3.数据库系统阶段

29、（数据库系统阶段（6060年代末开始）年代末开始）(4)由由DBMS进行统一的数据控制功能进行统一的数据控制功能 A)数据的安全性（数据的安全性（security）控制：控制：防止不合法使用数据造成数据的防止不合法使用数据造成数据的泄露和破坏，保证数据的安全和机密；泄露和破坏，保证数据的安全和机密；B)数据的完整性数据的完整性(integrity)控制：控制：系统通过设置一些完整性规则以系统通过设置一些完整性规则以确保数据的正确性、有效性和相容性。确保数据的正确性、有效性和相容性。C)并发（并发（concurrency）控制：控制：多用户同时存取或修改数据库时，防多用户同时存取或修改数据库时，

30、防止相互干扰而提供给用户不正确的数据，并使数据库受到破坏。止相互干扰而提供给用户不正确的数据，并使数据库受到破坏。D)数据恢复（数据恢复（recovery）：）：当数据库被破坏或数据不可靠时，系当数据库被破坏或数据不可靠时，系 统有能力将数据库从错误状态恢复到最近某一时刻的正确状态。统有能力将数据库从错误状态恢复到最近某一时刻的正确状态。正确性正确性是指数据的合法性，如年龄属于数值型数据，只能含是指数据的合法性，如年龄属于数值型数据，只能含0,1,9，不能含字母或特殊符号；，不能含字母或特殊符号；有效性有效性是指数据是否在其定义的有效范围，如月份只能用是指数据是否在其定义的有效范围，如月份只能

31、用112之之间的正整数表示；间的正整数表示；相容性相容性是指表示同一事实的两个数据应相同，如一个人不能有两个性别。是指表示同一事实的两个数据应相同，如一个人不能有两个性别。上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.2 数据模型数据模型n数据模型：用来数据模型：用来抽象、表示和处理抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息的工现实世界中的数据和信息的工具。具。通俗地讲通俗地讲数据模型就是现实世界数据的模拟数据模型就是现实世界数据的模拟。n数据模型数据模型应满足三方面要求足三方面要求:n能比能比较真真实地模地模拟现实世界世界 n容容易易为人所人所理解理解 n便于在便于在计算机上算机上实现 上一页上一

32、页下一页下一页返回首页返回首页1.2 数据模型数据模型n数据模型分成两个不同的数据模型分成两个不同的层次次:概念模型概念模型（概念层数据模型（概念层数据模型 ，也称也称信息模型信息模型）：它是按用：它是按用户的的观点来点来 对数据和信息建模。数据和信息建模。数据模型数据模型（组织层数据模型）：（组织层数据模型）：它是按它是按计算机系算机系统的的观点点对数据建模数据建模，主要用于，主要用于DBMS的实现的实现。n 抽象过程抽象过程-两步抽象两步抽象 现实世界中的客观对象抽象为现实世界中的客观对象抽象为概念模型；概念模型；把概念模型转换为某一把概念模型转换为某一DBMSDBMS支持的支持的数据模型

33、。数据模型。上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.2.1 数据模型数据模型的组成要素的组成要素v数据结构数据结构是所研究的对象类型的集合，它是刻画一个数据模型性质最重要的方面。是所研究的对象类型的集合，它是刻画一个数据模型性质最重要的方面。数据结构是对数据结构是对系统静态特性系统静态特性的描述的描述v数据操作数据操作对数据库中数据允许执行的对数据库中数据允许执行的操作操作及有关的及有关的操作规则操作规则对数据库中数据的对数据库中数据的操作主要有操作主要有查询和更改（查询和更改（包括插入、修改、删除）包括插入、修改、删除）数据操作是对数据操作是对系统动态特性系统动态特性的描述的描述v数据的

34、约束条件数据的约束条件数据及其联系应该满足的条件限制数据及其联系应该满足的条件限制数据模型通常由数据模型通常由数据结构、数据操作和数据的约束条件数据结构、数据操作和数据的约束条件三个要素组成。三个要素组成。上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.2.2 概念概念模型模型 1.概念模型的用途概念模型的用途 n 概念模型用于信息世界的建模概念模型用于信息世界的建模 n 是是现实世界到机器世界的一个中世界到机器世界的一个中间层次次 n 是数据是数据库设计的有力工具的有力工具 n 数据数据库设计人人员和用和用户之之间进行交流的行交流的语言言 2.对概念模型的基本要求概念模型的基本要求 较强的的语义

35、表表达达能能力力，能能够方方便便、直直接接地地表表达达应用用中中的的各各种种语义知知识，简单、清晰、易于用、清晰、易于用户理解理解。上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.2.2 概念概念模型模型3.信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(1)实体体（Entity）: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。可可以以是是具具体体的的人人、事、物或抽象的概念。事、物或抽象的概念。如一个学生、一份合同、一种材料等。如一个学生、一份合同、一种材料等。(2)实体集实体集(Entity Set):性质相同的同型实体的集合。如一班学生。性质相同的同型实体的集合。如一班学生

36、。(3)属性（属性（Attribute）:实体所具有的某一特性称体所具有的某一特性称为属性。属性。一个一个实体可以由若干个属性来体可以由若干个属性来描述描述。(4)码（Key）:唯唯一一标识实体体的的属属性性集集称称为码。码码可可以以由由一一个个或或多多个个属属性性组组成成。例如学号是学生实体的码。例如学号是学生实体的码。(5)域（域（DomainDomain）:属性的取值范围称为该属性的域。属性的取值范围称为该属性的域。(6)(6)实实体体型型（Entity Entity TypeType）:用用实实体体名名及及其其属属性性名名集集合合来来抽抽象象和和刻刻画画同类实体称为实体型。如学生（学号

37、，姓名，性别，出生年月，系）同类实体称为实体型。如学生（学号，姓名，性别，出生年月，系）上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.2.2 概念概念模型模型(7)联系系（Relationship）n n实体内部的联系实体内部的联系实体内部的联系实体内部的联系：组成实体的各属性之间的联系。：组成实体的各属性之间的联系。：组成实体的各属性之间的联系。：组成实体的各属性之间的联系。n n实体之间的联系实体之间的联系实体之间的联系实体之间的联系：不同实体集之间的联系。不同实体集之间的联系。一对一的联系，记为 11 一对多的联系，记为 1n多对多的联系，记为 mn上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页

38、1.2.2 概念概念模型模型n一一对一一联系系:实体集 E1实实体集 E2体集 E2实体集 A实体集 B如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，中的每一个实体，实体集实体集B中至多有一个实体与之联中至多有一个实体与之联系，系，反之亦然，反之亦然，则称实体集则称实体集A与实体集与实体集B具有一对一联系。记为具有一对一联系。记为1:1。实例 班级与班长之间的联系：班级与班长之间的联系：一个班级只有一个正班长一个班级只有一个正班长 一个班长只在一个班中任职一个班长只在一个班中任职上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.2.2 概念概念模型模型n一一对多多联系系:实体集 A实体集 B如果对于

39、实体集如果对于实体集A中的每一个实体中的每一个实体,实体集实体集B中有中有n个实体（个实体（n0）与之联系，反之，对于实体集与之联系，反之，对于实体集B中中的每一个实体，实体集的每一个实体，实体集A中至多只中至多只有一个实体与之联系，则称有一个实体与之联系，则称实体实体集集A与实体集与实体集B有一对多联系，记有一对多联系，记为为1:n 实例实例 班级与学生之间的联系：班级与学生之间的联系：一个班级中有若干名学生，一个班级中有若干名学生，每个学生只在一个班级中学习每个学生只在一个班级中学习上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.2.2 概念概念模型模型n多多对多多联系（系（m:n）:实体集

40、A实体集 B如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实中的每一个实体，实体集体集B中有中有n个实体（个实体（n0）与之联系与之联系,反之，对于实体集反之，对于实体集B中的每一个实体中的每一个实体,实体集实体集A中也有中也有m个实体（个实体（m0）与之联系，与之联系，则称实体集则称实体集A与实体与实体B具有具有多对多联系。记为多对多联系。记为m:n实例实例 课程与学生之间的联系：课程与学生之间的联系：一门课程同时有若干个学生选修一门课程同时有若干个学生选修 一个学生可以同时选修多门课程一个学生可以同时选修多门课程上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.2.2 1.2.2 概念模型概念模

41、型4.概念模型的表示方法概念模型的表示方法 表示概念模型最常用的方法是表示概念模型最常用的方法是1976年由年由P.P.S.Chen 提出的提出的实体联系方法实体联系方法(即即E-R方法方法)。E-R方法用方法用E-R图图来表示概念模型。用来表示概念模型。用E-R图表示的概念模型独立图表示的概念模型独立于具体的于具体的DBMS所支持的数据模型，是各种数据模型的共同基础。所支持的数据模型，是各种数据模型的共同基础。实体名实体名实体名实体名属性名属性名属性名属性名E-R图提供了表示实体、属性和联系的方法图提供了表示实体、属性和联系的方法实体：矩形框实体：矩形框表示属性：椭圆形属性：椭圆形(或圆角矩

42、形或圆角矩形)表示联系：菱形联系：菱形表示联系名联系名联系名联系名实体与属性之间，实体型与联系之间及实体与属性之间，实体型与联系之间及联系与属性之间用联系与属性之间用无向无向边连接起来接起来，同同时在无向在无向边旁旁标上上联系的系的类型（型（1:1、1:n或或m:n）n n课课课课 程程程程成成成成 绩绩绩绩选选选选 修修修修 mm学号学号学号学号姓名姓名姓名姓名学学学学 生生生生课程号课程号课程名课程名学分学分属性名属性名属性名属性名上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页例：用例：用E-RE-R图表示实体及其联系。图表示实体及其联系。学生学生：学号、姓名、性别、入学分：学号、姓名、性别、入

43、学分班级班级：班级号、所属院：班级号、所属院课程课程：课程号、课程名、学分：课程号、课程名、学分教师教师：教工号、姓名、职称：教工号、姓名、职称学生学生学号姓名性别入学分班级班级所属院班级号教师教师职称教工号姓名课程课程学分课程号课程名实体的表实体的表示示1.2.2 概念概念模型模型上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页E-RE-RE-RE-R图图图图实体间实体间实体间实体间联系的联系的联系的联系的表示表示表示表示组成组成nm课程讲授讲授教师选修选修n1学生班级成绩mn课程号学号姓名性别入学分所属院班级号教师教师职称教工号 姓名学分课程名nm课程讲授讲授n1班级组成组成成绩mn学生选修选修上

44、一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.2.3 1.2.3 数据模型（组织层数据模型）数据模型（组织层数据模型）数据模型的好坏，直接影响数据库的性能。数据模型的好坏，直接影响数据库的性能。数据模型的选择，是设计数据库的一项首要任务。数据模型的选择，是设计数据库的一项首要任务。目前最常用的数据模型有目前最常用的数据模型有u层次模型（层次模型（Hierarchical Model）u网状模型（网状模型（Network Model）u关系模型（关系模型（Relational Model）这三种数据模型的根本区别在于数据结构不同，即数据之间联系的表示这三种数据模型的根本区别在于数据结构不同，即数据之

45、间联系的表示方式不同。方式不同。u层次模型用层次模型用“树结构树结构”来表示数据之间的联系；来表示数据之间的联系；u网状模型是用网状模型是用“图结构图结构”来表示数据之间的联系；来表示数据之间的联系；u关系模型是用关系模型是用“二维表二维表”来表示数据之间的联系。来表示数据之间的联系。随着面向对象的方法和技术在计算机各个领域的发展随着面向对象的方法和技术在计算机各个领域的发展,出现了一种新的出现了一种新的数据模型数据模型面向对象的数据模型面向对象的数据模型 上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页结点结点(记录记录)是实体，树枝是联系。结点间是一对多联系。是实体，树枝是联系。结点间是一对多联系

46、。特点特点：有且仅有且仅有一个根结点，其记录值与下属结点有一个根结点，其记录值与下属结点1:n1:n联系。联系。其它结点与一个父结点、多个子结点相联系。其它结点与一个父结点、多个子结点相联系。查询、访问从根结点开始，按父子关系依次访问。查询、访问从根结点开始，按父子关系依次访问。只能反应一对多的关系，不能多对多的关系。只能反应一对多的关系，不能多对多的关系。1.层次模型（树形）层次模型（树形）电话地址校长校名室号处长处名系主任系名系号院主任院名院号室号科长科名职务姓名工号室主任室名室号职称姓名工号班主任班长编号入学分姓名学号学校行政机构的层次模型1.2.3 1.2.3 数据模型数据模型上一页上

47、一页下一页下一页返回首页返回首页网状模型的特点网状模型的特点1.1.允许一个以上的结点无双亲；允许一个以上的结点无双亲；2.2.一个结点可以有多于一个的双亲一个结点可以有多于一个的双亲 2.网状模型（用图形结构）网状模型（用图形结构）学生选学生选学生选学生选课的网课的网课的网课的网状模型状模型状模型状模型学分时数课名课号职称性别姓名工号班级性别姓名学号分数课名学号1.2.3 1.2.3 数据模型数据模型网状模型的优缺点：网状模型的优缺点：网状模型的优点是记录之间联系通过网状模型的优点是记录之间联系通过指针指针实现，实现，M:NM:N联系也容易实现（一个联系也容易实现（一个M:NM:N联系联系可

48、拆成两个可拆成两个1:1:N N联系），查询效率较高。联系），查询效率较高。网状模型的缺点是结构比较复杂，而且随网状模型的缺点是结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库的结构就变得着应用环境的扩大，数据库的结构就变得越来越复杂，不利于最终用户掌握。越来越复杂，不利于最终用户掌握。DDLDDL、DMLDML语言复杂，用户不容易使用语言复杂，用户不容易使用上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.2.3 1.2.3 数据模型数据模型 定义：定义：用用关系关系（二维表格）二维表格）来表示实体及实体之间联系的模型称为关系模型。来表示实体及实体之间联系的模型称为关系模型。3.3.关系模型关系模型l

49、最重要的一种数据模型最重要的一种数据模型,也是目前主要采用的数据模型也是目前主要采用的数据模型l 1970年由美国年由美国IBM公司公司San Jose研究室的研究员研究室的研究员E.F.Codd提出提出 学号姓名性别出生日期所在系0211101陆 利男05/12/81计算机0211102胡大力男01/09/82计算机0221101李一凡女03/29/81信息管理0221102唐 玲女09/08/80信息管理上一页上一页下一页下一页返回首页返回首页1.2.3 1.2.3 数据模型数据模型(1)关系模型的数据结构关系模型的数据结构 在在用用户户观观点点下下，关关系系模模型型中中数数据据的的逻逻辑

50、辑结结构构是是一一张张二二维维表表，它它由由行行和列组成。和列组成。基本概念基本概念:l关系（关系（Relation）:一个关系一个关系对应通常通常说的一的一张表表l元元组（记录（记录）:表中的一行表中的一行l属性属性（字段）（字段）：表中的一列表中的一列，给每一个属性名称即属性名每一个属性名称即属性名l分量分量：元元组中的一个属性中的一个属性值，分量为最小单位，不可分分量为最小单位，不可分l主主码（Key）：表中的某个属性表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元，它可以唯一确定一个元组。l域（域（Domain）：属性的取属性的取值范范围。l关系模式关系模式：对关系的描述关系的描述 一般表示为：