《数据库整理》第1章数据库系统概述.ppt

《《数据库整理》第1章数据库系统概述.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《数据库整理》第1章数据库系统概述.ppt（62页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、数据库原理与应用李小林1 12 2第1章 数据库系统概述4 41.1 信息、数据、数据处理与数据管理1.2 数据库技术的产生、发展1.3 数据库系统的组成1.4 数据库系统的模式结构1.5 数据库系统的外部体系结构1.6 数据库管理系统（DBMS）1.7 数据模型1.8 四种数据模型1.9 数据库系统的发展1.10 数据库技术与其他相关技术的结合56 6通讯录：通讯录：图书馆：图书馆：数据库数据库数据的仓库，即数据存放的地方数据的仓库，即数据存放的地方 小数据库小数据库可用可用手工手工管理管理大型数据库大型数据库必须由必须由计算机计算机进行管理进行管理计算机三大主计算机三大主要应用领域？要应用

2、领域？科学计算科学计算过程控制过程控制数据处理数据处理70%7 7信息的特征信息的特征1.1 信息、数据、数据处理与数据管理信息、数据、数据处理与数据管理 1.1.1 数据与信息数据与信息 信息信息能源能源材料材料客观世界的三大要素客观世界的三大要素 采集并加工、传递采集并加工、传递 消息消息情报情报指令指令数据数据 信号信号 学号：学号：S1姓名：赵亦姓名：赵亦性别：女性别：女年龄：年龄：17岁岁所在系别：计算机所在系别：计算机 源于物质和能量源于物质和能量 可以感知可以感知 可存储、加工、可存储、加工、传递和再生传递和再生 8 8数据数据 数据是信息的具体表现形式数据是信息的具体表现形式数

3、据的表现形式数据的表现形式数据与信息的联系数据与信息的联系数据是信息的符号表示或载体数据是信息的符号表示或载体 信息是数据的内涵，是对数据的语义解释信息是数据的内涵，是对数据的语义解释 e.g.0.52，9.36，52，191，350S1赵亦赵亦女女17岁岁计算机计算机 数字数字文字文字图形图形图象图象声音等声音等9 91.1.2 数据处理与数据管理数据处理与数据管理 信息数据数据处理信息数据数据处理将数据转换成信息将数据转换成信息包括数据的收集、包括数据的收集、管理、加工利用管理、加工利用乃至信息输出乃至信息输出 数据的收集、数据的收集、整理、组织、整理、组织、编码、存储、编码、存储、维护、

4、检索、维护、检索、传输等操作传输等操作 数据处理数据处理 数据管理数据管理 产出产出输出结果输出结果 原料原料输入输入“数据处理数据处理”的真正含义应的真正含义应该是为了产生信息而处理该是为了产生信息而处理数据数据 因因业业务务不不同同而而不不同同需要通用、高需要通用、高效、方便的管效、方便的管理软件理软件数据库技术数据库技术10101.2 数据库技术的产生、发展数据库技术的产生、发展 人工管理阶段人工管理阶段 文件系统阶段文件系统阶段 数据库系统阶段数据库系统阶段 数据不保存，不共享，无独立性，数据不保存，不共享，无独立性，无专用软件管理数据无专用软件管理数据数据以文件形式长期保存，由文件系

5、统管理数据以文件形式长期保存，由文件系统管理数据数据，程序与数据间有一定独立性，程序与数据间有一定独立性 数据结构化数据结构化，共享性高、冗余度低，共享性高、冗余度低，独立性高独立性高，有统一的数据控制功能，有统一的数据控制功能 DBMS 数据的安全性控制数据的安全性控制 数据的完整性控制数据的完整性控制 并发控制并发控制 数据恢复数据恢复19501960数据管理的发展经历如下阶段：数据管理的发展经历如下阶段：1111人工管理阶段人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系应用程序与数据之间的对应关系应用程序应用程序1应用程序应用程序2应用程序应用程序n数据集数据集 1数据集数据集 2数据集数据集

6、 n1212文件系统阶段文件系统阶段应用程序与数据间的对应关系应用程序与数据间的对应关系文件文件系统系统文件文件1文件文件2文件文件3应用程序应用程序1应用程序应用程序2应用程序应用程序n1313数据库系统阶段数据库系统阶段应用程序与数据间的对应关系应用程序与数据间的对应关系应用程序应用程序1应用程序应用程序2应用程序应用程序n数数据据库库 数据库数据库管理系统管理系统 DBMS14141.3 数据库系统的组成数据库系统的组成 数据库系统（数据库系统（DBS）数据库数据库 计算机软件系统计算机软件系统 数据库用户数据库用户 计算机硬件系统计算机硬件系统 图图1-6 数据库系统数据库系统用户用户

7、1 1用户用户2 2用户用户n n用用户户应用系统应用系统应用开发工具应用开发工具DBMSDBMS操作系统操作系统OSOS数据库数据库数据库管理员数据库管理员软软件件系系统统1515数据库数据库 数据库（数据库（DB）是存储在计算机内、有组织的、可共）是存储在计算机内、有组织的、可共享的数据集合享的数据集合 用户用户 集成性集成性，共享性，共享性 终端用户终端用户 应用程序员应用程序员 数据库管理员数据库管理员 对数据库进行存储、维护和检索对数据库进行存储、维护和检索 非计算机专业人员非计算机专业人员使用数据库使用数据库设计和编制应用程序设计和编制应用程序负责设计、建立、管理和维护数据负责设计

8、、建立、管理和维护数据库以及协调用户对数据库要求的库以及协调用户对数据库要求的个人或工作团队个人或工作团队。(DBA)1616软件（软件（Software）系统）系统 硬件（硬件（Hardware）系统）系统 硬件系统指存储和运行数据库系统的硬件设备。硬件系统指存储和运行数据库系统的硬件设备。数据库系统在整个计算数据库系统在整个计算机系统中的地位如图所示机系统中的地位如图所示DBMS OS 应用系统应用系统 软件系统：软件系统：核心核心 DBMS在操作系统支持下在操作系统支持下工作，应用程序在工作，应用程序在DBMS支持支持下才能使用数据库。下才能使用数据库。17171.4 数据库系统的模式结

9、构数据库系统的模式结构 1.4.1 数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构(从数据库管理系统的角度从数据库管理系统的角度)数据库系统内部的体系结构从逻辑上分为三级数据库系统内部的体系结构从逻辑上分为三级 学号学号 姓名姓名 性性别别年年龄龄系系别别 001101 张立张立 男男 20计算机计算机型型(type)值值(value)模式模式(schema)实例实例(instance)外模式外模式 模式模式内模式内模式 1818 图图1-8 数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构应用应用1应用应用2应用应用n外模式外模式1外模式外模式m外模式外模式/模式映象模式映象模式模式模式模

10、式/内模式映象内模式映象内模式内模式数据库数据库用户级用户级概念级概念级物理级物理级(子模式或用户模式)(逻辑模式或概念模式)(存储模式)1919内模式是整个数据库实际存储的表示内模式是整个数据库实际存储的表示模式是整个数据库实际存储的抽象表示，是对物理数模式是整个数据库实际存储的抽象表示，是对物理数据的一种抽象描述据的一种抽象描述外模式是概念模式的某一部分的抽象表示外模式是概念模式的某一部分的抽象表示，是用户，是用户与数据库的接口。与数据库的接口。DBMS完成三级数据库模式的转换，将用户对数据库完成三级数据库模式的转换，将用户对数据库的操作转化到物理级去执行。的操作转化到物理级去执行。外模式

11、外模式 模式模式内模式内模式 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述对现实某一应用环境的抽象，根据用户需求形成逻辑整体对现实某一应用环境的抽象，根据用户需求形成逻辑整体 包括定义数据的逻辑结构以及数据之间的联系等包括定义数据的逻辑结构以及数据之间的联系等数据库用户能看到并允许使用的那数据库用户能看到并允许使用的那部分局部数据的逻辑结构和特征的描述部分局部数据的逻辑结构和特征的描述 用户只能访问所对应的外模式的数据，其它数据不可见用户只能访问所对应的外模式的数据，其它数据不可见它是对数据库存储结构的描述，它是对数据库存储结构的描述，是数据在数据库内部的表示方

12、式是数据在数据库内部的表示方式 可有多个可有多个只有一个只有一个20201.4.2 数据库系统的二级映象与数据独立性数据库系统的二级映象与数据独立性 DBMS在三级模式之间提供了二级映象功能，保证在三级模式之间提供了二级映象功能，保证了数据库系统中的数据能够具有较高的了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性逻辑独立性与与物理独立性物理独立性。外模式外模式/模式映象模式映象模式模式/内模式映象内模式映象保证了数据与程序间的逻辑独立性保证了数据与程序间的逻辑独立性 确保了数据的物理独立性确保了数据的物理独立性 数据库系统的三级模式与二级映像的优点数据库系统的三级模式与二级映像的优点(p13)2

13、1211.5 数据库系统的外部体系结构数据库系统的外部体系结构(从最终用户的角度从最终用户的角度)单用户结构的数据库系统单用户结构的数据库系统 主从式结构的数据库系统主从式结构的数据库系统 分布式结构的数据库系统分布式结构的数据库系统 客户客户/服务器结构的数据库系统服务器结构的数据库系统 浏览器浏览器/服务器结构的数据库系统服务器结构的数据库系统 一台计算机，不能共享数据一台计算机，不能共享数据 大型主机带多个终端；大型主机带多个终端；主机处理，终端输出主机处理，终端输出是分布在计算机网络上的多个逻是分布在计算机网络上的多个逻辑相关的数据库的集合辑相关的数据库的集合 把把DBMS的功能与应用

14、程序分开；的功能与应用程序分开；管理数据的节点称为服务器管理数据的节点称为服务器应用应用DBMS的节点称为客户机的节点称为客户机 将客户端运行的应用程序转移到将客户端运行的应用程序转移到应用服务器上应用服务器上，充当了客户机和，充当了客户机和数据库服务器的中介数据库服务器的中介 2222DBS1.6 数据库管理系统（数据库管理系统（DBMS）1.6.1 DBMS的主要功能的主要功能数据定义功能数据定义功能(数据定义语言：DDL)定义数据的模式、外模式和内模式三级模式结构定义数据的模式、外模式和内模式三级模式结构 定义模式定义模式/内模式和外模式内模式和外模式/模式二级映象模式二级映象 定义有关

15、的约束条件定义有关的约束条件 DBMS核心核心数据定义数据定义查询查询更新更新各种控制各种控制 2323数据操纵功能数据操纵功能(数据操纵语言：DML)数据库的基本操作：检索、更新（包括插入、修改、数据库的基本操作：检索、更新（包括插入、修改、删除）等。删除）等。DML有两类有两类:自主型自主型宿主型宿主型数据库运行管理功能数据库运行管理功能 对数据库运行的管理是对数据库运行的管理是DBMS运行的核心部分。运行的核心部分。DBMS对数据库的控制主要通过四个方面实现：数据对数据库的控制主要通过四个方面实现：数据的安全性控制、数据的完整性控制、多用户环境下的的安全性控制、数据的完整性控制、多用户环

16、境下的并发控制和数据库的恢复。并发控制和数据库的恢复。独立使用独立使用嵌入在如嵌入在如Fortran、Pascal、C等高级语言中等高级语言中2424数据库的建立和维护功能数据库的建立和维护功能 数据库的建立包括数据库的初始数据的装入与数据转数据库的建立包括数据库的初始数据的装入与数据转换等。换等。数据库的维护包括数据库的转储、恢复、重组织与重数据库的维护包括数据库的转储、恢复、重组织与重构造、系统性能监视与分析等。构造、系统性能监视与分析等。数据通信接口数据通信接口 DBMS提供与其它软件系统进行通信功能，实现用户提供与其它软件系统进行通信功能，实现用户程序与程序与DBMS、DBMS之间、之

17、间、DBMS与文件系统通信。与文件系统通信。数据组织、存储和管理数据组织、存储和管理 供供DBMS负责对数据库中存放的各种数据：数据字典、负责对数据库中存放的各种数据：数据字典、用户数据、存取路径等的组织，存储和管理工作，确定用户数据、存取路径等的组织，存储和管理工作，确定以何种文件结构和方式物理的组织数据，以提高效率。以何种文件结构和方式物理的组织数据，以提高效率。25251.6.2 DBMS的组成的组成 语言编译处理程序语言编译处理程序 系统运行控制程序系统运行控制程序 系统建立、维护程序系统建立、维护程序 数据字典数据字典 数据定义语言数据定义语言DDL编译程序编译程序 数据操纵语言数据

18、操纵语言DML编译程序编译程序 系统总控程序系统总控程序 安全性控制程序安全性控制程序 完整性控制程序完整性控制程序 并发控制程序并发控制程序 数据存取和更新程序数据存取和更新程序 通信控制程序通信控制程序 装配程序装配程序 重组程序重组程序 系统恢复程序系统恢复程序 描述数据库中有关信息的数据目录描述数据库中有关信息的数据目录如：三级模式、数据类型、用户名、用户权限等如：三级模式、数据类型、用户名、用户权限等 26261.6.3 DBMS的数据存取的过程的数据存取的过程 DBMS对数据的存取通常需要以下几个步骤：对数据的存取通常需要以下几个步骤：（1）用户使用某种特定的数据操作语言向）用户使

19、用某种特定的数据操作语言向DBMS发出存发出存取请求；取请求；（2）DBMS接受请求并将该请求解释转换成机器代码指接受请求并将该请求解释转换成机器代码指指令；指令；（3）DBMS依次检查外模式、外模式依次检查外模式、外模式/模式映象、模式、模式映象、模式、模式模式/内模式映象及存储结构定义；内模式映象及存储结构定义；（4）DBMS对存储数据库执行必要的存取操作。对存储数据库执行必要的存取操作。（5）从对数据库的存取操作中接受结果。）从对数据库的存取操作中接受结果。（6）对得到的结果进行必要的处理，如格式转换等。）对得到的结果进行必要的处理，如格式转换等。（7）将处理的结果返回给用户。）将处理的

20、结果返回给用户。2727应用程序应用程序数据库数据库DBMS数据请求数据请求处理结果处理结果低层指令低层指令结果结果 图图1-11 DBMS的工作方式的工作方式应用程序应用程序系统缓冲区系统缓冲区DBMS操作系统操作系统外模式外模式模式模式内模式内模式数据库数据库图图1-12 DBMS存取数据的过程示意图存取数据的过程示意图28281.7 数据模型数据模型 数据模型是数据库的框架数据模型是数据库的框架数据模型是数据库系统的核心和基础，数据模型是数据库系统的核心和基础，各种各种DBMS软件都是基于某种数据模型实现的。软件都是基于某种数据模型实现的。1.7.2 三个世界的划分及其有关概念三个世界的

21、划分及其有关概念三个世界的划分三个世界的划分 首先将现实世界的事物及联系抽象成信息世界的信息首先将现实世界的事物及联系抽象成信息世界的信息模型模型 然后再抽象成计算机世界的数据模型然后再抽象成计算机世界的数据模型 数据加工经历了数据加工经历了现实世界、信息世界和计算机世界三现实世界、信息世界和计算机世界三个不同的世界，经历了两级抽象和转换个不同的世界，经历了两级抽象和转换 组织方式组织方式表达方式表达方式存取路径存取路径 数据及其数据及其联系联系 计算机无法直接处理现实世界中某一应用环境的具体事物及其联系，为了使用数据库技计算机无法直接处理现实世界中某一应用环境的具体事物及其联系，为了使用数据

22、库技术，就要通过数据模型将其模拟为计算机能够处理的数据及联系。术，就要通过数据模型将其模拟为计算机能够处理的数据及联系。2929现实世界现实世界概念模型概念模型认识抽象认识抽象DBMS支持的支持的数据模型数据模型信息世界信息世界计算机世界计算机世界现实世界现实世界图图1-13 数据处理的抽象和转换过程数据处理的抽象和转换过程转换转换3030现实世界现实世界 现实世界即客观存在的世界现实世界即客观存在的世界 人们总是选用感兴趣的最能表征该事物的若干特征来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描述该事物(如，使用学号、姓名、等描述学生如，使用学号、姓名、等描述学生)信息世界及其有

23、关基本概念信息世界及其有关基本概念 实体实体(Entity)客观存在并且可以相互区别的客观存在并且可以相互区别的“事物事物”称为实体称为实体 实体可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的事件实体可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的事件 属性属性(Attribute)实体所具有的某一特性称为属性实体所具有的某一特性称为属性 型型值值属性名属性名具体值具体值3131实体型实体型(Entity type)具有相同属性的实体必然具有共同的特征具有相同属性的实体必然具有共同的特征 (描述同类实体描述同类实体)实体集实体集(Entity set)同型实体的集合称为实体集同型实体的集合称为实体集，如所有的学

24、生，所有的课程等。如所有的学生，所有的课程等。键键(Key)能惟一标识一个实体的属性或属性集称为实体的键能惟一标识一个实体的属性或属性集称为实体的键 域域(Domain)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 学生（学号，姓名，年龄，性别，系）学生（学号，姓名，年龄，性别，系）(一个实体的所有型的集合一个实体的所有型的集合)3232联系联系(Relationship)实体型内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系实体型内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系 实体型之间的联系通常是指不同实体集之间的联系实体型之间的联系通常是指不同实体集之间的联系 两个实体型之间的联系

25、有如下三种类型两个实体型之间的联系有如下三种类型：图图1-14 不同实体集实体之间的联系不同实体集实体之间的联系ABABAB(a)一对一联系一对一联系 (b)一对多联系一对多联系 (c)多对多联系多对多联系 3333实体实体属性属性键键联系联系(m:n)域域(男，女男，女)实体型实体型图：信息世界中，表示实体及其联系的概念模型图：信息世界中，表示实体及其联系的概念模型3434计算机世界及其有关基本概念计算机世界及其有关基本概念 字段（字段（Field）标记实体属性的命名单位称为字段标记实体属性的命名单位称为字段(也称为数据项也称为数据项)。(字段的命名往往和属性名相同字段的命名往往和属性名相同

26、)记录（记录（Record）字段的有序集合称为记录。通常一个记录描述一个实体。如，字段的有序集合称为记录。通常一个记录描述一个实体。如，一个学生（一个学生（990001，张立，张立，20，男，计算机）为一个记录。，男，计算机）为一个记录。文件（文件（File）同一类记录的集合称为文件。所有学生的记录组成了一个学同一类记录的集合称为文件。所有学生的记录组成了一个学生文件。生文件。关键字（关键字（Key）能惟一标识文件中每个记录的字段或字段集，称为记录的关能惟一标识文件中每个记录的字段或字段集，称为记录的关键字键字。3535字段字段记录记录关键字关键字学生文件学生文件图：计算机世界中，表现逻辑结构

27、的概念模型图：计算机世界中，表现逻辑结构的概念模型联系联系3636图图1-15 三个世界各术语的对应关系三个世界各术语的对应关系现实世界现实世界信息世界信息世界 计算机世界计算机世界事物总体事物总体实体集实体集 文件文件事物个体事物个体实体实体 记录记录特征特征属性属性 字段字段事物间联系事物间联系实体模型实体模型 数据模型数据模型37371.7.3 数据模型的分类数据模型的分类 概念模型概念模型(即信息模型即信息模型)它是按用户的观点对数据和信息建模它是按用户的观点对数据和信息建模 用来描述某个特定组织所关心的信息结构用来描述某个特定组织所关心的信息结构 概念模型属于信息世界中的模型，概念模

28、型属于信息世界中的模型，用户与用户与DB设计人员交流的工具。设计人员交流的工具。逻辑模型（或称数据模型）和物理模型逻辑模型（或称数据模型）和物理模型 逻辑模型是属于计算机世界中的模型，任何一个逻辑模型是属于计算机世界中的模型，任何一个DBMS都是根据某种逻辑模型有针对性的设计出来的。都是根据某种逻辑模型有针对性的设计出来的。逻辑模型主要包括层次模型、网状模型、关系模型、逻辑模型主要包括层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型等面向对象模型等物理模型描述数据在磁盘或磁带上的存储方式和存取物理模型描述数据在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法方法 E-R模型模型 根据模型应用的不同目的，可将这些模型

29、划分为两类，分属于不同的抽象级别。根据模型应用的不同目的，可将这些模型划分为两类，分属于不同的抽象级别。38381.7.4 实体联系模型及实体联系模型及E-R图图 E-R图的基本成分图的基本成分：学生学生学号学号选修选修（a）实体）实体（b）属性）属性（c）联系）联系1:11:nm:n E-R图的基本思想就是分别用矩形框、椭圆形框和菱形框表示实体图的基本思想就是分别用矩形框、椭圆形框和菱形框表示实体型、属性和联系，使用无向边将属性与其相应的实体连接起来，并将联型、属性和联系，使用无向边将属性与其相应的实体连接起来，并将联系分别和有关实体相连接，注明联系类型。系分别和有关实体相连接，注明联系类型

30、。3939E-R图的几种基本形式：图的几种基本形式：两个实体之间的联系两个实体之间的联系系主任系主任成绩成绩领导领导系系学生学生属于属于系系学生学生选修选修课程课程111nnm4040两个以上实体间的联系两个以上实体间的联系 数量数量供应商供应商供应供应零件零件nm项目项目n领导领导职工职工1n 同一实体集内部各实体同一实体集内部各实体之间的联系之间的联系 4141建立一个图书馆数据库的实体联系模型对每个借阅者保存记录：读者号，姓名，地址，性别，年龄，单位对每本书保存记录：书名，作者，出版社对每一本被借出的书保存：读者号、借出日期、应还日期、归还日期42421.7.5 数据模型的组成要素数据模

31、型的组成要素 数据结构数据结构 数据操作数据操作 数据的完整性约束数据的完整性约束 层次结构层次结构网状结构网状结构关系结构关系结构 查询查询插入插入删除删除 修改修改更新更新 正确正确有效有效相容相容 数据模型是现实世界中的事物及其联系的一种模拟和抽象表示，是一种形式化描述数据、数据模型是现实世界中的事物及其联系的一种模拟和抽象表示，是一种形式化描述数据、数据间联系以及语义约束规则的方法。通常由以下三个要素组成。数据间联系以及语义约束规则的方法。通常由以下三个要素组成。43431.8 四种数据模型四种数据模型 1.8.1 层次模型层次模型 层次模型的数据结构层次模型的数据结构 无双亲，根节点

32、无双亲，根节点 根以外的其他结点有且仅根以外的其他结点有且仅有一个双亲结点；有一个双亲结点；父子结点之间的联系是一父子结点之间的联系是一对多（对多（1:n）的联系）的联系。4444具有四个记录型：具有四个记录型：D，R，S，TS与与T是叶结点，它们没有子女结点是叶结点，它们没有子女结点 由由D到到R，R到到T，由，由D到到S均是一对多的关系均是一对多的关系 4545层次模型的数据操纵与数据完整性约束层次模型的数据操纵与数据完整性约束进行插入操作时，如果没有相应的双亲结点值就不能进行插入操作时，如果没有相应的双亲结点值就不能插入子女结点值插入子女结点值。进行删除操作时，如果删除双亲结点值，则相应

33、的子进行删除操作时，如果删除双亲结点值，则相应的子女结点值也被同时删除。女结点值也被同时删除。修改操作时，应修改所有相应的记录，以保证数据的修改操作时，应修改所有相应的记录，以保证数据的一致性。一致性。层次模型的优缺点层次模型的优缺点结构简单，层次分明结构简单，层次分明 查询效率高查询效率高 提供良好的数据完整性支持提供良好的数据完整性支持 不能直接表示多对多联系不能直接表示多对多联系 插入和删除数据限制太多插入和删除数据限制太多 查询子女结点必须通过双亲结点查询子女结点必须通过双亲结点 优点优点缺点缺点46461.8.2 网状模型 网状模型的数据结构网状模型的数据结构 网状模型是采用有向图结

34、构表示记录型与记录型之间网状模型是采用有向图结构表示记录型与记录型之间联系的数据模型联系的数据模型。每个结点表示一个记录型，每个记录型可包含若干个字段，每个结点表示一个记录型，每个记录型可包含若干个字段，记录型描述的是实体。记录型描述的是实体。结点间的带箭头的连线（或有向边）表示记录型间的结点间的带箭头的连线（或有向边）表示记录型间的1：n的父子联系。的父子联系。网状模型的特点：网状模型的特点：有一个以上的结点没有双亲结点。有一个以上的结点没有双亲结点。允许结点有多个双亲结点。允许结点有多个双亲结点。允许两个结点之间有多种联系（复合联系）允许两个结点之间有多种联系（复合联系）。4747网状模型

35、的数据操纵与完整性约束网状模型的数据操纵与完整性约束 插入数据时，允许插入尚未确定双亲结点值的子女结插入数据时，允许插入尚未确定双亲结点值的子女结点值。点值。删除数据时，允许只删除双亲结点值。删除数据时，允许只删除双亲结点值。修改数据时，只需更新指定记录即可。修改数据时，只需更新指定记录即可。网状模型的优缺点网状模型的优缺点 可表示实体间的多种复杂联系可表示实体间的多种复杂联系 具有良好的性能和存储效率具有良好的性能和存储效率 数据结构复杂数据结构复杂 数据定义语言、数据操纵语言复杂数据定义语言、数据操纵语言复杂 用户需要了解系统结构的细节用户需要了解系统结构的细节 优点优点缺点缺点48481

36、.8.3 关系模型关系模型 关系模型的数据结构及有关概念关系模型的数据结构及有关概念 小型数据库系统：小型数据库系统：Foxpro、Access 大型数据库系统：大型数据库系统：Oracle、SQL Server、Informix、Sybase 关系关系二维表二维表SNO学号学号SN姓名姓名SEX性别性别AGE年龄年龄DEPT系别系别S1赵亦赵亦女女17计算机计算机S2钱尔钱尔男男18信息信息S3孙珊孙珊女女20信息信息S4李思李思男男21自动化自动化S5周武周武男男19计算机计算机S6吴丽吴丽女女20自动化自动化元组元组属性属性域：域：属性的取值范围，属性的取值范围，（男，女）（男，女）发展

37、较晚，已成为目前应用最为广泛的数据库系统。发展较晚，已成为目前应用最为广泛的数据库系统。关系模型的数据结构是一张规范化的二维表，由表名、表头和表体三部分构成。关系模型的数据结构是一张规范化的二维表，由表名、表头和表体三部分构成。属性名属性名4949分量分量每一行对应的列的属性值，即为元组中的一个属性值。每一行对应的列的属性值，即为元组中的一个属性值。关键字（关键字（Key）可惟一标识一个元组的属性或属性集，也称为关系键或主可惟一标识一个元组的属性或属性集，也称为关系键或主码，如码，如S表中学号可以惟一确定一个学生，为学生关系的主表中学号可以惟一确定一个学生，为学生关系的主码。码。关系模式关系模

38、式关系模式是对关系的描述，是关系模型的关系模式是对关系的描述，是关系模型的“型型”。一般表示为：关系名（属性一般表示为：关系名（属性1，属性，属性2，属性属性n）如：学生（学号，姓名，性别，年龄，系别）如：学生（学号，姓名，性别，年龄，系别）关系实例关系实例关系实例是关系模式的关系实例是关系模式的“值值”，是关系的数据，相当于二，是关系的数据，相当于二维表中的数据维表中的数据。5050关系模型的数据操纵与完整性约束关系模型的数据操纵与完整性约束 关系模型中的数据操作是集合操作，操作对象和操作关系模型中的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。结果都是关系，即若干元组的

39、集合。关系模型把对数据的存取路径隐蔽起来，用户只要指关系模型把对数据的存取路径隐蔽起来，用户只要指出出“干什么干什么”，而不必详细说明，而不必详细说明“怎么干怎么干”，从而大，从而大大地提高了数据的独立性，提高了用户操作效率。大地提高了数据的独立性，提高了用户操作效率。关系模型的优缺点关系模型的优缺点 有严格的数学理论根据有严格的数学理论根据 用关系描述实体以及用关系描述实体以及联系联系 具有更高的数据独立性、具有更高的数据独立性、更好的安全保密性更好的安全保密性 优点优点查询效率不如非关系模型查询效率不如非关系模型 缺点缺点51511.8.4 面向对象模型面向对象模型 对象和对象标识对象和对

40、象标识对象对象是现实世界中实体的模型化。是现实世界中实体的模型化。对象标识对象标识独立于对象的内容和存储位置，是一种逻辑独立于对象的内容和存储位置，是一种逻辑标识符，通常由系统产生，它在整个系统范围内是惟标识符，通常由系统产生，它在整个系统范围内是惟一的。一的。两个对象即使内部状态值和方法都相同，如标识符不两个对象即使内部状态值和方法都相同，如标识符不同，仍认为是两个相等而不同的对象。同，仍认为是两个相等而不同的对象。每个对象都包含一组属性和一组方法。每个对象都包含一组属性和一组方法。一个学生一个学生一门课程一门课程一次考试记录一次考试记录对象对象属性属性方法方法对象对象属性属性方法方法525

41、2类（类（Class）和继承（）和继承（Inheritance）具有同样属性和方法集的所有对象构成了一个对象类具有同样属性和方法集的所有对象构成了一个对象类，一个对象是某一类的实例，一个对象是某一类的实例。类的属性域可以是基本数据类型（如整型、实型、字类的属性域可以是基本数据类型（如整型、实型、字符型等），也可以是类符型等），也可以是类。类的表示具有层次性和继承性。类的表示具有层次性和继承性。对已有类进行扩充细化形成新类，产生层次结构。对已有类进行扩充细化形成新类，产生层次结构。单重继承、多重继承（类的层次变为网络结构）单重继承、多重继承（类的层次变为网络结构）对象对象类类型型值值5353面向

42、对象模型的优缺点面向对象模型的优缺点能完整地描述现实世界的数据结构能完整地描述现实世界的数据结构具有丰富的表达能力具有丰富的表达能力优点优点模型相对比较复杂模型相对比较复杂缺点缺点涉及的知识比较多涉及的知识比较多因此，面向对象数据库尚未达到关系数据库的普及程度！因此，面向对象数据库尚未达到关系数据库的普及程度！54541.9 数据库系统的发展 关系数据模型关系数据模型 格式化数据模型格式化数据模型（层次数据模型和（层次数据模型和网状数据模型）网状数据模型）面向对象的数据模型面向对象的数据模型 1.支持三级模式的体系结构；支持三级模式的体系结构；2.用存取路径来表示数据之间的联系；用存取路径来表

43、示数据之间的联系；3.独立的数据定义语言；独立的数据定义语言；4.导航的数据操纵语言。导航的数据操纵语言。1.概念单一，实体以及实体之间的联系都概念单一，实体以及实体之间的联系都用关系来表示；用关系来表示；2.以关系代数为基础，形式化基础好；以关系代数为基础，形式化基础好；3.数据独立性强，数据的物理存取路径对数据独立性强，数据的物理存取路径对用户隐蔽；用户隐蔽；4.关系数据库语言是非过程化的，大大降关系数据库语言是非过程化的，大大降低了用户编程的难度。低了用户编程的难度。1.支持面向对象的数据模型；支持面向对象的数据模型；2.保持或继承第二代数据库系统的优点；保持或继承第二代数据库系统的优点

44、；3.具有开放性。具有开放性。第第一一代代第第二二代代第第三三代代传统数据库传统数据库缺点：缺点：1.面向机器的语法数据模型；面向机器的语法数据模型；2.数据类型简单、固定数据类型简单、固定；3.结构与行为完全分离结构与行为完全分离；4.被动响应被动响应；5.事务处理能力较差。事务处理能力较差。数据模型是数据库系统的核心，数据模型的发展经历三个阶段，对应数据库技术的三个阶段。数据模型是数据库系统的核心，数据模型的发展经历三个阶段，对应数据库技术的三个阶段。55551.10 数据库技术与其他相关技术的结合 数据库技术与分布处理技术相结合，出现了数据库技术与分布处理技术相结合，出现了分布式数据库分

45、布式数据库；数据库技术与人工智能技术相结合，出现了数据库技术与人工智能技术相结合，出现了演绎数据库演绎数据库、主动数据库主动数据库和和知识库知识库等；等；数据库技术与多媒体技术相结合，出现了数据库技术与多媒体技术相结合，出现了多媒体数据库多媒体数据库。1.10.1 分布式数据库分布式数据库集中式系统和分布式系统集中式系统和分布式系统 集集中中式式数数据据库库就就是是集集中中在在一一个个中中心心场场地地的的电电子子计计算算机机上上，以以统统一一处理方式所支持的数据库。处理方式所支持的数据库。集中控制处理效率高，可靠性好；集中控制处理效率高，可靠性好；数据冗余少，数据独立性高；数据冗余少，数据独立

46、性高；易于支持复杂的物理结构去获得对数据的有效访问。易于支持复杂的物理结构去获得对数据的有效访问。缺点：无法共享、系统庞大复杂、存储容量有限缺点：无法共享、系统庞大复杂、存储容量有限分散式数据库系统分散式数据库系统5656分散式数据库系统分散式数据库系统 由于计算机网络技术的发展，才有可能把并排分散在各处的数由于计算机网络技术的发展，才有可能把并排分散在各处的数据库系统通过网络通信技术连接起来据库系统通过网络通信技术连接起来分布式数据库系统分布式数据库系统5757分布式数据库的定义分布式数据库的定义 分布式数据库是一组结构化的数据集合，它们在分布式数据库是一组结构化的数据集合，它们在逻辑逻辑上

47、上属于同一系统而在属于同一系统而在物理上物理上分布在计算机网络的不同分布在计算机网络的不同结点上。结点上。分布式数据库的特点分布式数据库的特点 自治与共享自治与共享 冗余的控制冗余的控制 分布事务执行的复杂性分布事务执行的复杂性 数据的独立性数据的独立性 数据冗余的透明性数据冗余的透明性 数据分布透明性数据分布透明性 物理数据透明性物理数据透明性 逻辑数据透明性逻辑数据透明性 58581.10.2 主动数据库主动数据库 主动数据库的定义主动数据库的定义 在实际应用领域中，主动数据库系统在紧急情况下能在实际应用领域中，主动数据库系统在紧急情况下能够根据数据库的当前状态，主动、适时地作出反应，够根

48、据数据库的当前状态，主动、适时地作出反应，执行某些操作，向用户提供某些信息。执行某些操作，向用户提供某些信息。主动数据库的实现主动数据库的实现 系统提供一个系统提供一个“自动监视自动监视”机构，它主动地不时地检机构，它主动地不时地检查着这些规则中包含的各种事件是否已经发生，一旦查着这些规则中包含的各种事件是否已经发生，一旦某事件被发现，系统就主动触发执行相应的某事件被发现，系统就主动触发执行相应的If-Then规则（或规则组）。规则（或规则组）。5959格式化数据：格式化数据：非格式化数据：非格式化数据：1.10.3 多媒体数据库多媒体数据库 多媒体数据库目前有三种结构多媒体数据库目前有三种结

49、构 第一种结构：由单独一个多媒体数据库管理系统来管理不同媒体的第一种结构：由单独一个多媒体数据库管理系统来管理不同媒体的数据库以及对象空间。数据库以及对象空间。第二种结构：主辅第二种结构：主辅DBMS体系结构体系结构。每个媒体数据库对应一个辅。每个媒体数据库对应一个辅DBMS管理，另外有一个主管理，另外有一个主DBMS来一体化所有的辅来一体化所有的辅DBMS。第三种结构：协作第三种结构：协作DBMS体系结构。每个媒体数据库对应一个体系结构。每个媒体数据库对应一个DBMS，称为成员，称为成员DBMS，由外部软件模型统一通信、查询、修改。，由外部软件模型统一通信、查询、修改。文本文本声音声音图形图

50、形视频视频图像图像字符字符数字数字多多媒媒体体数数据据 多媒体数据库系统能多媒体数据库系统能够有效实现对格式化和非够有效实现对格式化和非格式化的多媒体数据进行格式化的多媒体数据进行存储、管理和操纵。存储、管理和操纵。60601.10.4 数据库技术的研究领域数据库技术的研究领域 数据库管理系统软件的研制数据库管理系统软件的研制 数据库设计数据库设计 数据库理论数据库理论 提高系统的性能和提高用户的生产率。提高系统的性能和提高用户的生产率。在在 DBMS 的支持下，按照应用的要求，为的支持下，按照应用的要求，为某一部门或组织设计一个结构合理、使用方某一部门或组织设计一个结构合理、使用方便、效率较