信息系统的数据库技术基础.ppt

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1、第4讲信息系统的数据库技术基础（1）2 2内容n理解数据、数据库、数据模型、数据库系统的组成等基本概念3 3引言引言Charles W.BachmanCharles W.Bachman19731973年图灵奖获得者年图灵奖获得者年图灵奖获得者年图灵奖获得者Edgar F.CoddEdgar F.Codd19811981年图灵奖获得者年图灵奖获得者年图灵奖获得者年图灵奖获得者James GrayJames Gray19981998年图灵奖获得者年图灵奖获得者年图灵奖获得者年图灵奖获得者4 41.1数据管理技术的发展数据管理技术的发展1.2数据描述数据描述1.3数据模型数据模型1.4数据库系统数据

2、库系统1.5 数据库技术的发展数据库技术的发展1.1数据管理技术的发展数据管理技术的发展目录5 51.1数据管理技术的发展n1.1.1信息、数据和数据处理n1.1.2数据管理技术的发展6 6国家国家人口人口很多很多军队军队强大强大人均产值人均产值很高很高国土国土辽阔辽阔物物物物 质质质质信信信信 息息息息数数数数 据据据据人口人口5亿亿军队军队500万万人均产值人均产值2000美元美元国土面积国土面积960万万平方公里平方公里1.1.1信息、数据和数据处理7 7信信信信 息息息息：信息是经过加工后的数据；：信息是经过加工后的数据；：信息是经过加工后的数据；：信息是经过加工后的数据；信息是有一定

3、含义的数据；信息是有一定含义的数据；信息是有一定含义的数据；信息是有一定含义的数据；信息是对信息是对信息是对信息是对决策者有价值的数据。决策者有价值的数据。决策者有价值的数据。决策者有价值的数据。数数数数 据据据据：数据是一组表示客：数据是一组表示客：数据是一组表示客：数据是一组表示客观世界某种实体（人、物、观世界某种实体（人、物、观世界某种实体（人、物、观世界某种实体（人、物、事件或活动）的数量、行事件或活动）的数量、行事件或活动）的数量、行事件或活动）的数量、行动和状态的非随机的、可动和状态的非随机的、可动和状态的非随机的、可动和状态的非随机的、可鉴别的物理鉴别的物理鉴别的物理鉴别的物理符

4、号符号符号符号。1.1.1信息、数据和数据处理二者如何区分？举例说明8 8当把基本信息表示成数据后，人们就可以从已当把基本信息表示成数据后，人们就可以从已知数据出发，参照相关数据，进行加工计算，产生知数据出发，参照相关数据，进行加工计算，产生一些新的数据（新的信息）。这一过程就叫做一些新的数据（新的信息）。这一过程就叫做数据数据处理处理。数据处理的焦点在于数据处理的焦点在于如何管理好数据。1.1.1信息、数据和数据处理数据处理是指对各种形式的数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总合9 9第一阶段第一阶段 人工管理阶段人工管理阶段(2020世纪世纪世纪世纪5050年代中期以前年代中期以前

5、年代中期以前年代中期以前)产生的背景!主要用于科学计算。主要用于科学计算。!外部存储器只有磁带、卡外部存储器只有磁带、卡片和纸带，没有磁盘。片和纸带，没有磁盘。!没有操作系统和数据管理没有操作系统和数据管理软件。软件。数据管理的特点数据不保存。数据不保存。没有专用的软件对数据进行管没有专用的软件对数据进行管理，数据与程序缺乏独立性理，数据与程序缺乏独立性差。差。没有文件的概念。没有文件的概念。数据面向应用，缺乏共享性。数据面向应用，缺乏共享性。应用程序应用程序应用程序应用程序 1 1数据组数据组数据组数据组 1 11.1.2数据管理技术的发展程程序序和和数数据据紧紧密密结结合合1010第二阶段

6、第二阶段 文件系统阶段文件系统阶段(2020世纪世纪世纪世纪5050年代后期年代后期年代后期年代后期6060年代中期年代中期年代中期年代中期)产生的背景!已用于信息管理。数据结已用于信息管理。数据结构和管理技术迅速发展。构和管理技术迅速发展。!出现磁盘、磁鼓等。出现磁盘、磁鼓等。!出现高级语言和操作系统出现高级语言和操作系统(文件系统文件系统)。数据管理的特点数据可长期保存在磁盘上。数据可长期保存在磁盘上。程序与数据之间具有独立性。程序与数据之间具有独立性。文件组织形式的多样化，但文件文件组织形式的多样化，但文件之间相互独立，缺乏联系。之间相互独立，缺乏联系。数据在一定程度上可共享。数据在一定

7、程度上可共享。1.1.2数据管理技术的发展1111文件系统的缺陷数据冗余性(redundancy)。不一致性(inconsistency)。数据联系弱(poordatarelationship)。应用程序应用程序应用程序应用程序 1 1文文文文件件件件管管管管理理理理系系系系统统统统应用程序应用程序应用程序应用程序 n n文件文件文件文件 1 1应用程序应用程序应用程序应用程序 2 2文件文件文件文件 2 2文件文件文件文件 n n1212第三阶段第三阶段 数据库系统阶段数据库系统阶段(2020世纪世纪世纪世纪6060年代末年代末年代末年代末)产生的背景!数据量激增，文件系统已不能满足应用需求

8、。数据量激增，文件系统已不能满足应用需求。!磁盘技术取得重要进展磁盘技术取得重要进展(快速、大容量快速、大容量)。!数据管理技术的理论和实践取得重要成果。数据管理技术的理论和实践取得重要成果。19681968年年IBMIBM推出推出层次模型层次模型的的IMSIMS系统；系统；19691969年年CODASYLCODASYL发布发布DBTGDBTG报告，提出报告，提出网状模型网状模型；19701970年年IBMIBM的的E E F F CoddCodd提出提出关系模型关系模型。1.1.2数据管理技术的发展13131.1.数据结构化数据结构化数据结构化数据结构化(1)(1)数据库是存储在磁盘等外部

9、直接存取设备上的数据数据库是存储在磁盘等外部直接存取设备上的数据数据库是存储在磁盘等外部直接存取设备上的数据数据库是存储在磁盘等外部直接存取设备上的数据集合，是按一定的数据结构组织起来的。集合，是按一定的数据结构组织起来的。集合，是按一定的数据结构组织起来的。集合，是按一定的数据结构组织起来的。(2)(2)与文件系统相比，数据库中的文件是相互联系的。与文件系统相比，数据库中的文件是相互联系的。与文件系统相比，数据库中的文件是相互联系的。与文件系统相比，数据库中的文件是相互联系的。2.2.数据共享数据共享数据共享数据共享3.3.减少了数据冗余减少了数据冗余减少了数据冗余减少了数据冗余4.4.有较

10、高的数据独立性有较高的数据独立性有较高的数据独立性有较高的数据独立性5.5.提供了用户接口提供了用户接口提供了用户接口提供了用户接口应用程序应用程序应用程序应用程序AA应用程序应用程序应用程序应用程序B B应用程序应用程序应用程序应用程序C C逻辑文件逻辑文件逻辑文件逻辑文件AADBMSDBMSDBDB逻辑文件逻辑文件逻辑文件逻辑文件B B逻辑文件逻辑文件逻辑文件逻辑文件C C应用程序应用程序应用程序应用程序1 1(Delphi)(Delphi)DatabaseDatabase应用程序应用程序应用程序应用程序2 2 2 2(VB)(VB)应用程序应用程序应用程序应用程序n n(C/C+)(C/

11、C+)1.1.2数据管理技术的发展14141.1数据管理技术的发展数据管理技术的发展1.2数据描述数据描述1.3数据模型数据模型1.4数据库系统数据库系统1.5 数据库技术的发展数据库技术的发展1.2数据描述数据描述目录15151.2数据描述n1.2.1三个世界n1.2.2概念模型及其表示方法n1.2.3数据描述1616现实世界现实世界现实世界现实世界信息世界信息世界信息世界信息世界机器世界机器世界机器世界机器世界存在于人们头脑存在于人们头脑存在于人们头脑存在于人们头脑之外的客观世界之外的客观世界之外的客观世界之外的客观世界现实世界在人脑中现实世界在人脑中现实世界在人脑中现实世界在人脑中形成的

12、形成的形成的形成的概念（概念概念（概念概念（概念概念（概念模型）模型）模型）模型）人脑概念的人脑概念的人脑概念的人脑概念的数据数据数据数据化化化化，即信息以数，即信息以数，即信息以数，即信息以数据形式存储据形式存储据形式存储据形式存储1.2.1三个世界1717信息世界的相关术语信息世界的相关术语!实体实体实体实体(entity)(entity)：客观存在且可以相互区别的人、物、客观存在且可以相互区别的人、物、客观存在且可以相互区别的人、物、客观存在且可以相互区别的人、物、事件。事件。事件。事件。!属性属性属性属性(attribute)(attribute)：实体所具有的特性。实体所具有的特性。

13、实体所具有的特性。实体所具有的特性。!实体和属性的型实体和属性的型实体和属性的型实体和属性的型(type)(type)与值与值与值与值(value)(value)：型是概念的内型是概念的内型是概念的内型是概念的内涵，值是概念的实例。涵，值是概念的实例。涵，值是概念的实例。涵，值是概念的实例。!实体集实体集实体集实体集(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。性质相同的同类实体的集合。性质相同的同类实体的集合。!实体标识符实体标识符实体标识符实体标识符(identifier)(identifier)：能唯一标识每个实体的属能唯一标识每个

14、实体的属能唯一标识每个实体的属能唯一标识每个实体的属性或属性集。性或属性集。性或属性集。性或属性集。!联系（联系（联系（联系（RelationshipRelationship）：）：）：）：实体内部或实体之间的联系实体内部或实体之间的联系实体内部或实体之间的联系实体内部或实体之间的联系1.2.1三个世界1818机器世界的相关术语!字段字段字段字段字段字段(field)(field)(field)：标记实体属性的符号集，又称标记实体属性的符号集，又称标记实体属性的符号集，又称标记实体属性的符号集，又称标记实体属性的符号集，又称标记实体属性的符号集，又称为数据项、数据元素、初等项等。为数据项、数据

15、元素、初等项等。为数据项、数据元素、初等项等。为数据项、数据元素、初等项等。为数据项、数据元素、初等项等。为数据项、数据元素、初等项等。字段是可以命名的最小信息单位。字段是可以命名的最小信息单位。字段是可以命名的最小信息单位。字段是可以命名的最小信息单位。字段是可以命名的最小信息单位。字段是可以命名的最小信息单位。!记录记录记录记录记录记录(record)(record)(record)：字段的有序集合。字段的有序集合。字段的有序集合。字段的有序集合。字段的有序集合。字段的有序集合。!文件文件文件文件文件文件(file)(file)(file)：同类记录的集合。同类记录的集合。同类记录的集合。

16、同类记录的集合。同类记录的集合。同类记录的集合。!关键码关键码关键码关键码关键码关键码(key)(key)(key)：能唯一标识文件中每个记录的能唯一标识文件中每个记录的能唯一标识文件中每个记录的能唯一标识文件中每个记录的能唯一标识文件中每个记录的能唯一标识文件中每个记录的字段或字段集，简称为键。字段或字段集，简称为键。字段或字段集，简称为键。字段或字段集，简称为键。字段或字段集，简称为键。字段或字段集，简称为键。1.2.1三个世界1919数据描述的两种形式(1)(1)物理描述：物理描述：物理描述：物理描述：数据在存储设备上的存数据在存储设备上的存数据在存储设备上的存数据在存储设备上的存储方式

17、。储方式。储方式。储方式。(2)(2)逻辑描述：逻辑描述：逻辑描述：逻辑描述：程序员或用户用以操作程序员或用户用以操作程序员或用户用以操作程序员或用户用以操作的数据形式，是抽象的概念化数据。的数据形式，是抽象的概念化数据。的数据形式，是抽象的概念化数据。的数据形式，是抽象的概念化数据。1.2.1三个世界20201.2.2 概念模型及其表示方法概念模型及其表示方法实体之间的联系实体之间的联系(1)(1)1:11:1：实体：实体：实体：实体A A中每个实体，实体中每个实体，实体中每个实体，实体中每个实体，实体B B中至多有一中至多有一中至多有一中至多有一个与之联系，反之亦然个与之联系，反之亦然个与

18、之联系，反之亦然个与之联系，反之亦然(2)(2)1:m1:m：实体实体实体实体A A中每个实体，实体中每个实体，实体中每个实体，实体中每个实体，实体B B中有中有中有中有mm个个个个与之联系，反之，与之联系，反之，与之联系，反之，与之联系，反之，B B中每个实体，中每个实体，中每个实体，中每个实体，A A中至多中至多中至多中至多一个与它联系一个与它联系一个与它联系一个与它联系。(3)(3)m:n m:n：实体：实体：实体：实体A A中每个实体，实体中每个实体，实体中每个实体，实体中每个实体，实体B B中有多个中有多个中有多个中有多个与之联系，反之亦然。与之联系，反之亦然。与之联系，反之亦然。与

19、之联系，反之亦然。建立模型的关键是提出实体与建立模型的关键是提出实体与实体属性，还有找出实体间的实体属性，还有找出实体间的联系联系21211.2.2 概念模型及其表示方法概念模型及其表示方法实体联系模型实体联系模型实体实体关系图关系图 E-R Diagraml实体：l属性：l联系：n一对一联系n一对多联系n多对多联系实体集实体集属性属性联系集联系集2222多对多联系图示一对多联系图示一对一联系图示1.2.2 概念模型及其表示方法概念模型及其表示方法同学们举例。23231.2.2 概念模型及其表示方法概念模型及其表示方法病区病区病人病人医生医生科室主任科室主任负责负责所属所属治疗治疗111nnm

20、24241.2.2 概念模型及其表示方法概念模型及其表示方法实体集内部的联系实体集内部的联系同一实体集内的各实体也具有三种联系同一实体集内的各实体也具有三种联系1:11:mm:n 已婚公民婚姻11职工经理1n零件组装mn25251.2.2 概念模型及其表示方法概念模型及其表示方法三个实体集之间的联系三个实体集之间的联系三个实体集间的联系有时候可以简化三个实体集间的联系有时候可以简化销售商品顾客收银员mnp2626ER设计例n某企业集团有若干工厂，每个工厂生产多种产品，且每种产品可以在多个工厂生产，每个工厂按照固定的计划数量生产产品；每个工厂聘用多名职工，且每名职工只能在一个工厂工作，工厂聘用职

21、工有聘期和工资。工厂的属性有工厂编号、厂名、地址，产品的属性有产品编号、产品名、规格，职工的属性有职工号、姓名。n根据上述语义画出E-R图，在ER图中需注明实体的属性、联系的类型及实体的标识符。2727工厂工厂编号厂名地址产品产品编号产品名名规格职工职工编号姓名工资生产聘用计划数量聘期mmmn n nn n n1 1 12828课堂练习：根据下面给出的教学管理环境，请画出概念模型（E-R图）？（1）已知教学管理系统存在实体对象：学生、教师与课程。（2）各个实体实体包含以下属性。学生学生：学号、姓名、性别、班级、出生日期、籍贯、政治面貌、宿舍号、所属专业、特长等。教师教师：教工号、姓名、性别、职

22、称、工作时间、学历、政治面貌、联系电话、所属专业、照片等。课程课程：课程编号、课程名称、学分、课时数（3）实体间存在以下联系联系：一个学生可以选修选修多门课程，一门课程可以有多名学生选修选修，学生选修的课程要给出成绩成绩。一位教师可以教授教授多门课程，一门课程可有多个老师担任担任。课后作业：收集一张中百仓储销售小票，分析销售活动中涉课后作业：收集一张中百仓储销售小票，分析销售活动中涉及的实体及其属性，实体间的联系。及的实体及其属性，实体间的联系。思考与练习2929物理存储中的数据描述!位位位位(bit)(bit)：一个二进制位。一个二进制位。一个二进制位。一个二进制位。!字节字节字节字节(by

23、te)(byte)：8 8个比特。个比特。个比特。个比特。!字字字字(word)(word)：计算机内部一次可以处理的二进制位数。计算机内部一次可以处理的二进制位数。计算机内部一次可以处理的二进制位数。计算机内部一次可以处理的二进制位数。!块块块块(block)(block)：内存和外存交换信息的最小单位。内存和外存交换信息的最小单位。内存和外存交换信息的最小单位。内存和外存交换信息的最小单位。!卷卷卷卷(volume)(volume)：一台一台一台一台I/OI/O设备所能装载的全部有用信息。设备所能装载的全部有用信息。设备所能装载的全部有用信息。设备所能装载的全部有用信息。1.2.3数据描述

24、30301.1数据管理技术的发展数据管理技术的发展1.2数据描述数据描述1.3数据模型数据模型1.4数据库系统数据库系统1.5 数据库技术的发展数据库技术的发展1.3数据模型数据模型目录31311.3数据模型n1.3.1数据模型的概念n1.3.2结构数据模型按计算机观点对数据建模的方法32321.数据模型是数据模型是客观事物及其联系的数据描述。客观事物及其联系的数据描述。(1)(1)数据的描述数据的描述数据的描述数据的描述(2)(2)数据联系的描述数据联系的描述数据联系的描述数据联系的描述!包含哪些包含哪些包含哪些包含哪些记录类型记录类型记录类型记录类型，并对这些记录类型进行，并对这些记录类型

25、进行，并对这些记录类型进行，并对这些记录类型进行命名；同时指明各记录项又由哪些命名；同时指明各记录项又由哪些命名；同时指明各记录项又由哪些命名；同时指明各记录项又由哪些数据项数据项数据项数据项构构构构成，每个数据项的成，每个数据项的成，每个数据项的成，每个数据项的数据类型和取值范围数据类型和取值范围数据类型和取值范围数据类型和取值范围等。等。等。等。!这些内容是这些内容是这些内容是这些内容是数据完整性数据完整性数据完整性数据完整性约束所必须的。约束所必须的。约束所必须的。约束所必须的。!指明各个不同记录类型间所存在的联系和联系指明各个不同记录类型间所存在的联系和联系指明各个不同记录类型间所存在

26、的联系和联系指明各个不同记录类型间所存在的联系和联系方式。方式。方式。方式。!联系本身是一种特殊类型的记录。联系本身是一种特殊类型的记录。联系本身是一种特殊类型的记录。联系本身是一种特殊类型的记录。1.3.1数据模型的概念按计算机观点对数据建模的方法33332.数据模型的数学描述数据模型的数学描述(1)DM(Data Model)：数据模型数据模型(2)R(Record)：记录类型的集合记录类型的集合(3)L(reLationship)：不同记录类型联系的不同记录类型联系的集合集合DM=R,L DM=R,L 1.3.1数据模型的概念34341.1.1.层次模型层次模型层次模型层次模型(hier

27、archical model)(hierarchical model)（略）（略）（略）（略）(1)(1)(1)用用用用用用树形结构树形结构树形结构树形结构树形结构树形结构来表示实体及其联系的模型就称为来表示实体及其联系的模型就称为来表示实体及其联系的模型就称为来表示实体及其联系的模型就称为来表示实体及其联系的模型就称为来表示实体及其联系的模型就称为层次模型层次模型层次模型层次模型层次模型层次模型。(2)(2)(2)层次模型的特点层次模型的特点层次模型的特点层次模型的特点层次模型的特点层次模型的特点系别系别系别系别系别系别教师教师教师教师教师教师-教学教学教学教学教学教学有且仅有一个结点无父结

28、点有且仅有一个结点无父结点有且仅有一个结点无父结点有且仅有一个结点无父结点有且仅有一个结点无父结点有且仅有一个结点无父结点(即根结点即根结点即根结点即根结点即根结点即根结点)。根以外的其他结点都有且只能有一个父结点。根以外的其他结点都有且只能有一个父结点。根以外的其他结点都有且只能有一个父结点。根以外的其他结点都有且只能有一个父结点。根以外的其他结点都有且只能有一个父结点。根以外的其他结点都有且只能有一个父结点。在层次数据库中查找记录，必须指定在层次数据库中查找记录，必须指定在层次数据库中查找记录，必须指定在层次数据库中查找记录，必须指定在层次数据库中查找记录，必须指定在层次数据库中查找记录，

29、必须指定存取路径存取路径存取路径存取路径存取路径存取路径。存取路径存取路径存取路径存取路径：从根结点开始沿途所经过的路径。：从根结点开始沿途所经过的路径。：从根结点开始沿途所经过的路径。：从根结点开始沿途所经过的路径。学生学生学生学生工资工资工资工资科研科研科研科研教学教学教学教学教师教师教师教师系别系别系别系别结点：结点：结点：结点：结点：结点：表示实体，记录型表示实体，记录型表示实体，记录型表示实体，记录型表示实体，记录型表示实体，记录型连线：连线：连线：连线：连线：连线：表示实体间的关系表示实体间的关系表示实体间的关系表示实体间的关系表示实体间的关系表示实体间的关系1.3.2结构数据模型

30、3535(3)(3)(3)层次模型的优点（略）层次模型的优点（略）层次模型的优点（略）层次模型的优点（略）层次模型的优点（略）层次模型的优点（略）数据模型比较简单，操作方便。数据模型比较简单，操作方便。数据模型比较简单，操作方便。数据模型比较简单，操作方便。数据模型比较简单，操作方便。数据模型比较简单，操作方便。对于实体间联系是固定的且预先定义好的应对于实体间联系是固定的且预先定义好的应对于实体间联系是固定的且预先定义好的应对于实体间联系是固定的且预先定义好的应对于实体间联系是固定的且预先定义好的应对于实体间联系是固定的且预先定义好的应用系统，性能较高。用系统，性能较高。用系统，性能较高。用系

31、统，性能较高。用系统，性能较高。用系统，性能较高。提供良好的完整性支持。提供良好的完整性支持。提供良好的完整性支持。提供良好的完整性支持。提供良好的完整性支持。提供良好的完整性支持。(4)(4)(4)层次模型的缺点层次模型的缺点层次模型的缺点层次模型的缺点层次模型的缺点层次模型的缺点（略）（略）（略）（略）!不适合于表示非层次性的联系。不适合于表示非层次性的联系。不适合于表示非层次性的联系。不适合于表示非层次性的联系。不适合于表示非层次性的联系。不适合于表示非层次性的联系。!对插入和删除操作的限制比较多。对插入和删除操作的限制比较多。对插入和删除操作的限制比较多。对插入和删除操作的限制比较多。

32、对插入和删除操作的限制比较多。对插入和删除操作的限制比较多。!由于层次顺序的严格和复杂，程序编写比较复杂。由于层次顺序的严格和复杂，程序编写比较复杂。由于层次顺序的严格和复杂，程序编写比较复杂。由于层次顺序的严格和复杂，程序编写比较复杂。由于层次顺序的严格和复杂，程序编写比较复杂。由于层次顺序的严格和复杂，程序编写比较复杂。1.3.2结构数据模型36362.2.2.网状模型网状模型网状模型网状模型(network model)(network model)(1)(1)用有向图结构表示实体及其联系的数据模型用有向图结构表示实体及其联系的数据模型用有向图结构表示实体及其联系的数据模型用有向图结构表

33、示实体及其联系的数据模型用有向图结构表示实体及其联系的数据模型用有向图结构表示实体及其联系的数据模型就称为就称为就称为就称为就称为就称为网状模型网状模型网状模型网状模型网状模型网状模型。(2)(2)网状模型的特点网状模型的特点网状模型的特点网状模型的特点网状模型的特点网状模型的特点 有一个以上结点无父结点。有一个以上结点无父结点。有一个以上结点无父结点。有一个以上结点无父结点。有一个以上结点无父结点。有一个以上结点无父结点。至少有一个结点有多于一个父结点至少有一个结点有多于一个父结点至少有一个结点有多于一个父结点至少有一个结点有多于一个父结点至少有一个结点有多于一个父结点至少有一个结点有多于一

34、个父结点。ABCABCABCD1.3.2结构数据模型3737(3)(3)(3)网次模型的优点（略）网次模型的优点（略）网次模型的优点（略）网次模型的优点（略）网次模型的优点（略）网次模型的优点（略）能够更为直接地描述现实世界。能够更为直接地描述现实世界。能够更为直接地描述现实世界。能够更为直接地描述现实世界。具有良好的性能，存取效率较高。具有良好的性能，存取效率较高。具有良好的性能，存取效率较高。具有良好的性能，存取效率较高。(4)(4)(4)网次模型的缺点网次模型的缺点网次模型的缺点网次模型的缺点网次模型的缺点网次模型的缺点（略）（略）（略）（略）!DDLDDL语言极其复杂。语言极其复杂。语

35、言极其复杂。语言极其复杂。!编写应用程序比较复杂，程序员必须编写应用程序比较复杂，程序员必须编写应用程序比较复杂，程序员必须编写应用程序比较复杂，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。熟悉数据库的逻辑结构。熟悉数据库的逻辑结构。1.3.2结构数据模型3838(1)(1)关系模型就是用若干个关系模型就是用若干个关系模型就是用若干个关系模型就是用若干个二维表二维表二维表二维表来表示实体及其联系的。来表示实体及其联系的。来表示实体及其联系的。来表示实体及其联系的。R(A1,A2,A3,Ai,)关系模关系模关系模关系模式名式名式名式名属性名属性名属性名属性名RA1A2A3Ai关系模式关

36、系模式关系模式关系模式RR 实体的描述。实体的描述。实体的描述。实体的描述。实体间联系的描述。实体间联系的描述。实体间联系的描述。实体间联系的描述。记录记录记录记录属性属性属性属性3.3.3.关系模型关系模型关系模型关系模型(relational model)(relational model)？1.3.2结构数据模型3939考查考查考查考查“教师教师教师教师”、“学生学生学生学生”和和和和“课程课程课程课程”三个实体。三个实体。三个实体。三个实体。a.a.描述实体的三个关系模式：描述实体的三个关系模式：描述实体的三个关系模式：描述实体的三个关系模式：教师教师教师教师(工号工号工号工号#,#,

37、姓名姓名姓名姓名,职称职称职称职称)学生学生学生学生(学号学号学号学号#,#,姓名姓名姓名姓名,性别性别性别性别,年龄年龄年龄年龄)课程课程课程课程(课程号课程号课程号课程号#,#,课程名课程名课程名课程名,学时数，开课时间学时数，开课时间学时数，开课时间学时数，开课时间)(2)(2)如果不同实体间确实存在着某种自然联系的话，那么一如果不同实体间确实存在着某种自然联系的话，那么一如果不同实体间确实存在着某种自然联系的话，那么一如果不同实体间确实存在着某种自然联系的话，那么一定可以在相应的关系中通过定可以在相应的关系中通过定可以在相应的关系中通过定可以在相应的关系中通过属性的安排属性的安排属性的

38、安排属性的安排使之发生联系。使之发生联系。使之发生联系。使之发生联系。1.3.2结构数据模型学生学生学生学生课程课程课程课程年龄年龄年龄年龄学号学号学号学号姓名姓名姓名姓名性别性别性别性别职称职称职称职称课程名课程名课程名课程名学时数学时数学时数学时数成绩成绩成绩成绩学习学习学习学习mmn n教师教师教师教师工号工号工号工号姓名姓名姓名姓名课程号课程号课程号课程号任课任课任课任课mmn n开课时间开课时间4040b.b.用关系表示实体集间的联系。用关系表示实体集间的联系。用关系表示实体集间的联系。用关系表示实体集间的联系。工号姓名职称0510 刘广讲师0514 任威副教授0520 陆力助教学号

39、姓名性别年龄101袁敏女19102李强男20103张伟男20104孙正女21课程号课程名学时开课时间1011数学15008-09（1）1012物理9008-09（1）1031英语20008-09（1）101210111011课程号052005140510工号学号课程号成绩1011011791011012801011013871021011731021012811.3.2结构数据模型授课（工号，课程号）学习（学号，课程号，成绩）41411.1数据管理技术的发展数据管理技术的发展1.2数据描述数据描述1.3数据模型数据模型1.4数据库系统数据库系统1.5 数据库技术的发展数据库技术的发展1.4数据

40、库系统数据库系统目录42421.4数据库系统n数据库管理系统的功能43431.1.数据库定义功能数据库定义功能数据库定义功能数据库定义功能提供数据描述语言提供数据描述语言提供数据描述语言提供数据描述语言DDL(Data Description Language)DDL(Data Description Language)来来来来定义内模式、模式和外模式。一般存放在数据字典中。定义内模式、模式和外模式。一般存放在数据字典中。定义内模式、模式和外模式。一般存放在数据字典中。定义内模式、模式和外模式。一般存放在数据字典中。2 2、数据库操纵功能、数据库操纵功能、数据库操纵功能、数据库操纵功能提供数据

41、操纵语言提供数据操纵语言提供数据操纵语言提供数据操纵语言DML(Data Manipulation Language)DML(Data Manipulation Language)实现对数据库的操作：检索和更新实现对数据库的操作：检索和更新实现对数据库的操作：检索和更新实现对数据库的操作：检索和更新(插入、删除和修改插入、删除和修改插入、删除和修改插入、删除和修改)。3 3、数据字典、数据字典、数据字典、数据字典(Data Dictionary(Data Dictionary，DD)DD)DDDD管理着数据库三级结构的定义。管理着数据库三级结构的定义。管理着数据库三级结构的定义。管理着数据库三

42、级结构的定义。DBMS的功能44444、数据库的运行管理功能、数据库的运行管理功能(1)数据安全性控制数据安全性控制 身份鉴别、口令、存取权限及数据加密等。身份鉴别、口令、存取权限及数据加密等。(2)数据完整性控制数据完整性控制 即数据的正确性和有效性，由数据字典保存各即数据的正确性和有效性，由数据字典保存各数据项的类型、值域和关键字等，对数据的语义和数值范围加数据项的类型、值域和关键字等，对数据的语义和数值范围加以约束。以约束。(3)故障恢复故障恢复(4)并发控制并发控制 网络环境和多用户环境。网络环境和多用户环境。5.数据库维护功能数据库维护功能数据库数据初始装入、数据库转储、数据库重组及

43、系统工作日数据库数据初始装入、数据库转储、数据库重组及系统工作日志等。志等。DBMS的主要功能4545DBMS的主要功能46461.1数据管理技术的发展数据管理技术的发展1.2数据描述数据描述1.3数据模型数据模型1.4数据库系统数据库系统1.5 数据库技术的发展数据库技术的发展1.5数据库技术的发展数据库技术的发展目录4747数据库系统数据库系统数据库系统数据库系统分布式数据库分布式数据库分布式数据库分布式数据库演绎数据演绎数据演绎数据演绎数据库库库库面向对象面向对象面向对象面向对象数据库数据库数据库数据库并行数据并行数据并行数据并行数据库库库库多媒体数据库多媒体数据库多媒体数据库多媒体数据

44、库数据仓库数据仓库数据仓库数据仓库其他数据库其他数据库其他数据库其他数据库1.5数据库技术的发展4848思考题1.DBMS的功能有哪些？主要由哪几部分组成。2.试举三个实例，要求实体之间分别具有1:1,1:n,n:m的联系。第4讲信息系统的数据库技术基础（2）5050内容n1、关系模型与关系数据库n2、数据库设计的过程51511、关系模型与关系数据库n1.1关系概念性质n1.2完整性约束n1.3关系模型的形式定义52521.1关系概念性质n表有什么特点？n对该表可以进行什么操作？学号姓名性别出生日期籍贯身高20060121姚明男1980-09-12上海22620060122刘翔男1983-07

45、-13上海18920060123李宇春女1984-03-10成都17401班学生名单表名表头数据（描述表）（行为）53531.1关系概念性质n表的特点表有表名表由两部分构成，一个表头表头和若干行数据数据从垂直方向看表有若干列，每列都有列名同一列的值取自同一个定义域每一行的数据代表一个学生的信息，同样每一个学生在表中也具有一行54541.1关系概念性质n二维表的操作填表。将每个学生的数据填写进表格。修改。改正表中的错误数据。删除。去掉一个学生的数据。查询。在表中按某些条件查找满足条件的学生。55551.1关系概念性质n关系是规范化的二维表。01班学生名单表名表头数据学生（学号，姓名，性别，出生日

46、期，籍贯，身高）学生（学号，姓名，性别，出生日期，籍贯，身高）关系名关系模式关系实例学号姓名性别出生日期籍贯身高20060121姚明男1980-09-12上海22620060122刘翔男1983-07-13上海18920060123李宇春女1984-03-10成都1741.元组：表中的一行称为一个元组元组：表中的一行称为一个元组2.属性：表中的一列成为属性属性：表中的一列成为属性5656 关系模式实际上就是关系框架。关系模式实际上就是关系框架。如：设关系名表为如：设关系名表为REL，其属性为，其属性为A1,A2,An，则关系模式为：，则关系模式为：REL(A1,A2,An)。3.关系模式关系模

47、式一个关系的属性名表称为一个关系的属性名表称为关系模式关系模式。5757关系的性质n1.列是同质的(homogeneous)，即每一列中的分量是同一类型的数据，来自同一个域n2.不同的列可出自同一个域，每一列为属性，不同的属性用不同的属性名n3.列的顺序是无关紧要的5858关系的性质n4.任意两个元组（行）不能完全相同，不能有重复的元组n5.元组（行）的次序可以任意交换n6.分量必须取原子值，不可再分。5959分量是原子的分量是原子的课程名称课程名称课程名称课程名称学时数学时数学时数学时数讲课讲课讲课讲课 实验实验实验实验微机原理微机原理微机原理微机原理65651515数据库技术数据库技术数据

48、库技术数据库技术28282020课程名称课程名称课程名称课程名称讲课讲课讲课讲课学时学时学时学时实验实验实验实验学时学时学时学时微机原理微机原理微机原理微机原理65651515数据库技术数据库技术数据库技术数据库技术28282020关系的性质60601.1.域域域域(1)域必须命名。域必须命名。D1=D1=张平张平张平张平,李力李力李力李力,王义王义王义王义，表示某些姓名的集合；，表示某些姓名的集合；，表示某些姓名的集合；，表示某些姓名的集合；D2=D2=男男男男,女女女女 ，表示性别的集合；，表示性别的集合；，表示性别的集合；，表示性别的集合；D3=18,19,20 D3=18,19,20，

49、表示年龄的集合。，表示年龄的集合。，表示年龄的集合。，表示年龄的集合。(2)域中数据的个数称为域中数据的个数称为域的基数域的基数。定义：域是定义：域是值的集合值的集合。补充定义61611.2完整性约束n实体完整性规则(entityintegrityrule)在组成主键的属性上不允许出现空值在组成主键的属性上不允许出现空值学号姓名 性别 出生日期 籍贯 身高20060121 姚明 男1980-09-12上海 226刘翔 男1983-07-13上海 18920060123 李宇春女1984-03-10成都 174主键主键错错62621.2完整性约束n参照完整性规则(referenceintegri

50、tyrule)不允许引用不存在的元组课号课名学分01管理学202经济学203数据库2学生表学号课号成绩200601018020060202822006020486课程表学号姓名性别200601姚明男200602刘翔男成绩表成绩表该课号不存在，该课号不存在，错误！错误！外键外键63631.2完整性约束n参照完整性规则(referenceintegrityrule)外键：设外键：设F是关系是关系R的一个或一组属性，但不是的一个或一组属性，但不是R的主键的主键，另有关系，另有关系S，S的主键为的主键为Ks，若，若F与与Ks对应，则称对应，则称F是是R的外键。的外键。参照完整性规则：参照完整性规则：F