数据模型与数据库系统的结构37656.pptx

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1、杭州电子工业学院据库系统概论V03.09杭州电子工业学院据库系统概论V03.09本章内容关于数据库的基本概念数据模型数据库系统的结构杭州电子工业学院据库系统概论V03.09本章教学大纲：掌握数据库概念：DB、DBMS、DBS、DBA以及他们的关系了解数据管理技术的三个发展阶段（重点了解数据库系统阶段的特点）理解数据库术语：数据冗余数据模型的三个组成部分（三要素），重点是关系数据模型的三要素。数据库系统的三级模式结构与其软件体系结构杭州电子工业学院据库系统概论V03.091.1 引言什么是数据库应用系统？基本概念数据管理技术的发展（演化）数据库系统的特点杭州电子工业学院据库系统概论V03.09典

2、型的数据库应用系统 1.Mary Richards房屋粉刷房屋粉刷 Mary Richards是一个专业的房屋粉刷匠，她拥有并管理一家小公司。该公司包括她自己和另一个专业粉刷匠，在需要的时候还雇佣一些兼职的粉刷匠。Mary的业务已经进行了10年，她收费合理(既不便宜也不昂贵)，并赢得了高质量的粉刷匠的美誉；Mary的业务大部分来自请她粉刷房屋的客户的重复业务，面且总是从他们那里得到口头参照意见。另外，Mary也有一部分业务来自建筑承包商和专业的室内设计公司。单用户数据库系统单用户数据库系统 杭州电子工业学院据库系统概论V03.09 2.Treble Clef Music商店商店 Treble

3、Clef Music商店利用数据库应用程序来记录它所出租的乐器。因为在高峰期几个销售员可能同时出租乐器，所以这需要一个多用户数据库应用程序。商店经理也需要访问租赁数据库来决定什么时间采购更多的结定型号的乐器。她在做这件事情时并不想打乱租赁过程。多用多用户户数据数据库库系系统统（局域网）（局域网）杭州电子工业学院据库系统概论V03.09杭州电子工业学院据库系统概论V03.093.州执照颁发和汽车登记局州执照颁发和汽车登记局 州执照颁发和汽车登记局的，有52个进行驾驶员考试、颁发与更新驾驶员执照的中心，37个销售汽车牌照的办公室。办公室的人在办理和更新驾驶员执照前，通过数据库中驾驶员的记录查询他们

4、交通违章、事故或被逮捕的情况。这些数据用来决定驾驶执照是否可以更新，若可以更新，是否应该有所限制。类似地，汽车登记部门的工作人员通过访问数据库来确定一个汽车以前是否登记过，若登记过，是登记给谁的，是否有重大问题不能进行这次登记。州税务部门和执法部门的工作人员；因此该数据库庞大而且复杂，加有40多个数据表、并且其中的某些表包括数十万行数据。大型局域网数据大型局域网数据库应库应用系用系统统 杭州电子工业学院据库系统概论V03.094.Calvert岛预订中心岛预订中心 Calvert岛是加拿大西海岸上一个鲜为人知的美丽岛屿。为了把旅游业扩展到世界市场，Calvert岛商业厅开发了具有三种功能的站点

5、；宣传岛上的特色和娱乐机会 为后续的邮件宣传而索取并保存站点访问者的姓名和地址 索取并保存对旅馆、住房及旅游服务的要求，然后把这些要求通报给相应的商家 Internet数据库应用系统数据库应用系统杭州电子工业学院据库系统概论V03.09不同类型数据库系统的特点 杭州电子工业学院据库系统概论V03.09数据数据符号化的信息广义：数字、文字、图形、图像、声音数字化数据的语义杭州电子工业学院据库系统概论V03.09DB（Database）数据库：长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合数据集合。持久化结构化共享杭州电子工业学院据库系统概论V03.09DBMS数据库管理系统DataBase M

6、anagement System管理数据库的系统软件基本目标方便有效杭州电子工业学院据库系统概论V03.09DBMS功能数据定义（DDL）数据操纵（DML）数据控制（DCL）数据库维护杭州电子工业学院据库系统概论V03.09DBS数据库系统数据库DBMS开发工具应用软件系统人员（数据库管理员DBA、应用程序员、最终用户）杭州电子工业学院据库系统概论V03.09DBA(DataBase Administrator)协调用户和开发人员的工作参与数据库设计创建用户和授权保证数据库的正常运行维护工作杭州电子工业学院据库系统概论V03.09数据库系统组成杭州电子工业学院据库系统概论V03.09 数据管理

7、技术的发展人工阶段人工阶段文件系统文件系统数据库数据库特点：数据不保存、没有管理软件、没有文件概念、数据面向具体应用特点：以文件形式存放、有了文件系统、程序与数据有一定的独立性、记录为单位、数据冗余大、面向特定程序服务特点：数据是公用的、共享度高、独立性高、专用管理系统功能更强杭州电子工业学院据库系统概论V03.09数据组数据组1用户用户1用户用户2应用程序应用程序2应用程序应用程序1应用程序应用程序3应用程序应用程序n用户用户m数据组数据组2数据组数据组3数据组数据组n人工管理阶段人工管理阶段科学计算不长期保存应用程序管理数据不共享不具有数据独立性杭州电子工业学院据库系统概论V03.09文件

8、系统阶段文件系统阶段用户用户1用户用户2应用程序应用程序2应用程序应用程序1应用程序应用程序3应用程序应用程序n用户用户m数据文件数据文件2数据文件数据文件1数据文件数据文件3数据文件数据文件n文文件件系系统统持久性由文件系统管理共享性差、冗余度大数据独立性差杭州电子工业学院据库系统概论V03.09数据库系统阶段数据库系统阶段用户用户1用户用户2应用程序应用程序2应用程序应用程序1应用程序应用程序3应用程序应用程序n用户用户m数数据据库库管管理理系系统统DB储存在计算机系储存在计算机系统内的有结构的统内的有结构的数据集合数据集合专门进行数据管理的软件，功能：专门进行数据管理的软件，功能：定义数

9、据、操纵数据、完整性约束检查、定义数据、操纵数据、完整性约束检查、访问控制、并发控制、备份与恢复访问控制、并发控制、备份与恢复杭州电子工业学院据库系统概论V03.09数据库系统的优点（特点）结构化共享性好、冗余度低数据具有独立性物理逻辑DBMS统一管理和控制同种信息在同种信息在数据库中的数据库中的重复存放重复存放杭州电子工业学院据库系统概论V03.09杭州电子工业学院据库系统概论V03.091.2 数据模型数据模型现实世界数据特征的抽象用来描述数据的一组概念和定义数据库系统基于某种数据模型抽象、表示、处理数据和信息要求较好地模拟现实世界能在计算机上实现易于理解杭州电子工业学院据库系统概论V03

10、.09 数据模型的要素数据结构：数据的表示方法（数据的组织形式）表示数据的性质表示数据之间的联系数据操作：规定的可对数据执行的操作及操作规则操作符、含义、规则（优先级别）、实现操作的语言 等数据的完整性约束条件：数据模型应提供定义的手段，并在操作中自动检查系统静态特性的描述、型的描述系统动态特性的描述杭州电子工业学院据库系统概论V03.09现实世界关系数据模型的过程现实现实世界世界数据数据世界世界信息世界信息世界学生学生杭州电子工业学院据库系统概论V03.09现实世界现实世界信息世界信息世界概念模型（信息模型）数据世界数据世界DBMS支持的数据模型认识、抽象认识、抽象转转 换换逻辑数据模型事物

11、和事物特性，事物间联系杭州电子工业学院据库系统概论V03.09概念模型（与DBMS无关）现实世界到机器数据的一个中间层次用于数据库概念设计的模型面向用户，模拟现实世界，信息世界的建模反映现实世界的对象及联系（概念化结构）逻辑数据模型（与DBMS有关）反映所有数据的总体逻辑结构物理数据模型（与DBMS/OS有关）反映数据存储结构杭州电子工业学院据库系统概论V03.09概念模型中的基本术语实体实体客观存在客观存在并可相互区别可相互区别的事物例：每个学生、每个职工、学生的一次注册、马克思主义。实体集实体集同类实体的集合，如：全体教师、所有学生的注册属性属性实体的某一特性如：姓名、年龄、性别、职称注册

12、时间、宗教杭州电子工业学院据库系统概论V03.09ER模型中的基本术语码（码（Key）能唯一标识唯一标识实体的属性（或属性集合）其任一真子集任一真子集不具有此属性如：学号、系号、身份证号码。域（域（Domain）属性的取值范围取值范围，即属性的域如：学号的域：8位字符串；年龄的域：1275杭州电子工业学院据库系统概论V03.09ER模型中的基本术语实体型（实体型（Entity）用实体名及其属性名集合来描述同类实体，这种形式就是实体型如：学生（学号，姓名，性别，系号）联系（联系（Relationship）实体间的相互关联如：学生与课程间的选课联系杭州电子工业学院据库系统概论V03.09ER模型中

13、的基本术语联系的映射基数（联系的阶、连通词）联系的映射基数（联系的阶、连通词）某实体集与另一实体集相联系的实体个联系的实体个数数一对一（一对一（1:1）一对多（一对多（1:n）多对多（多对多（m:n）杭州电子工业学院据库系统概论V03.091:1一对一一对一A中的每个实体，至多至多与B中的一个实体相联系；反之亦然反之亦然。则称实体集A与实体集B有一对一的联系，记为：1:1。如：班级与正班长、系与系主任。杭州电子工业学院据库系统概论V03.091:N一对多一对多A中的每个实体，可以可以与B中的N个个（N=0)实体相联系；反之反之,A中的每个实体，至多至多与B中的一个一个实体相联系，则称实体集A与

14、实体集B有一对多的联系，记为：1:N。如：班级与学生、系与教师。杭州电子工业学院据库系统概论V03.09M:N多对多多对多A中的每个实体，可以可以与B中的N个个（N=0)实体相联系；反之亦然反之亦然,则称实体集A与实体集B有多对多的联系，记为：M:N。如：学生与课程、职工与项目。杭州电子工业学院据库系统概论V03.09概念模型的表示方法常见的概念模型：实体联系数据模型（ER模型）面向对象数据模型（OO模型）EntityRelationship Data Model 基于：现实世界有一组称为实体实体的基本对象，以及这些对象间的联系联系组成ER模型是一种语义模型语义模型，力图表达数据的意义杭州电子

15、工业学院据库系统概论V03.09ER的表示实体型B实体型A联系名实体型B实体型A联系名实体型B实体型A联系名111nmm杭州电子工业学院据库系统概论V03.09DBMS支持的数据模型具体的DBMS支持的一种数据的组织形式（数据结构）实际DBMS支持的数据模型层次模型（Hierarchical Model）20世纪60年代末到70年代初网状模型（Network Model）20世纪70年代关系模型（Relational Model）20世纪80年代至今面向对象模型（Object Oriented Model）研究开发中杭州电子工业学院据库系统概论V03.09 关系数据模型关系数据模型数据结构：关

16、系（俗称表）几个概念：学生属性(Attribute)元组(Tuple)码（Key）分量杭州电子工业学院据库系统概论V03.09Example：系（系号，系名，系主任，电话）学生（学号，姓名，性别，出生日期，系号）3个数字字符10个汉字字符2个字符男、女1930年1990年2 位年份+系号+班级号+编号域域 属性的取值范围属性的取值范围杭州电子工业学院据库系统概论V03.09关系模式中关系的六条性质：表中的每一项都必须是不可分的基本数据项属性间的顺序无所谓元组间的顺序无所谓列必须是同质的不同的列可出自同一个域任两个元组不能完全相同杭州电子工业学院据库系统概论V03.09关系数据操作集合操作路径对

17、用户透明有严密的数学理论作基础查询操作：Select存储操作：插入（Insert）、删除（Delete）、修改（Update）杭州电子工业学院据库系统概论V03.09 完整性约束：数据须符合的条件或数据之间的关系关系的三类完整性约束：实体完整性参照完整性用户自定义的完整性杭州电子工业学院据库系统概论V03.09现实世界关系数据模型的过程学生学生编号编号名字名字年龄年龄性别性别班级班级现实现实世界世界数据数据世界世界信息世界信息世界学生学生杭州电子工业学院据库系统概论V03.09事物和事物特性，事物间联系现实世界现实世界信息世界信息世界实体和实体属性，实体集 实体集间联系数据世界数据世界记录和字

18、段（表、片断、分量）认识、抽象认识、抽象转转 换换杭州电子工业学院据库系统概论V03.09三个世界中概念的对应关系：一个事物、一类事物、事务的各种特性现实世界：实体 实体集 属性、域、码概念世界：元组 关系 属性（字段）、候选码(记录)（表）主码、外部码关系数据世界：杭州电子工业学院据库系统概论V03.091.3 数据库系统的结构DBMS角度角度内部体系结构最终用户角度用户角度外部体系结构杭州电子工业学院据库系统概论V03.09数据库系统的三级模式结构外模式外模式 子模式/用户模式（一个数据库可有多个）数据安全模式模式逻辑模式是全体数据的逻辑结构和特征的描述（一个数据库只有一个）内模式内模式物

19、理数据模型的特定模式数据的存储方式、物理结构 杭州电子工业学院据库系统概论V03.09三级模式结构应用应用1应用应用2应用应用3外模式外模式A外模式外模式B模模 式式内模式内模式物理物理存储存储DBMS外模式外模式/模式映像模式映像模式模式/内模式映像内模式映像OS杭州电子工业学院据库系统概论V03.09模式模式（Schema）是数据库中全体数据在是数据库中全体数据在逻辑上的视图。以某种数据模型为基础，定义逻辑上的视图。以某种数据模型为基础，定义数据库全部数据的逻辑结构。数据库全部数据的逻辑结构。外模式外模式（External Schema）子模式，是子模式，是个别用户的数据视图。是模式的子集

20、。用外模个别用户的数据视图。是模式的子集。用外模式式DDL给出的用以定义一个用户数据视图的全给出的用以定义一个用户数据视图的全部语句称为此用户的外模式。部语句称为此用户的外模式。内模式内模式（Internal Schema）存储模式，不存储模式，不仅定义了数据库中全部数据的物理结构，还定仅定义了数据库中全部数据的物理结构，还定义了数据的存储方法、存取策略等。使用内模义了数据的存储方法、存取策略等。使用内模式式DDL。三级模式杭州电子工业学院据库系统概论V03.09映射与数据独立性外模式/模式映射映射 数据的数据的逻辑独立性逻辑独立性模式/内模式映射映射 数据的数据的物理独立性物理独立性杭州电子

21、工业学院据库系统概论V03.09二级映像二级映像外模式外模式/模式映像模式映像 外模式与模式之间的转换外模式与模式之间的转换 逻辑独立性逻辑独立性模式模式/内模式映像内模式映像 模式与内模式之间的转换模式与内模式之间的转换 物理独立性物理独立性一个数据库系统，只有一个模式，一个内模式，但一个数据库系统，只有一个模式，一个内模式，但可以有多个外模式，所以一个数据库系统的模式可以有多个外模式，所以一个数据库系统的模式/内内模式映像唯一，外模式模式映像唯一，外模式/模式映像不唯一模式映像不唯一数据库管理系统数据库管理系统（DBMS）负责数据库的负责数据库的统一管理和控制，负责维护、安全性和完整性，统

22、一管理和控制，负责维护、安全性和完整性，是数据库系统的关键部分。需要是数据库系统的关键部分。需要OS的支持。的支持。杭州电子工业学院据库系统概论V03.09面向用户的数据库系统体系结构 远程 终端 小型机或大型机ModemModem集中式平台（Mainframe-Teminal）：20年代80年代流行 本地终端 远程 终端 小型机或大型机杭州电子工业学院据库系统概论V03.09文件服务器模式（F/W模式），或微机局域网模式，80年代流行。发送回服务器修改过的数据文件 发送给用户的数据文件 User1 User2DBMSDBAS杭州电子工业学院据库系统概论V03.09客户/服务器模式（C/S）9

23、0年代流行 操作要求（查询、存储等）返回操作结果DBMSDBAS杭州电子工业学院据库系统概论V03.09在C/S 模式中，异构型数据库之间的数据如何实现共享？应用1应用2SQL ServerDBFoxproDBOracleDBODBC杭州电子工业学院据库系统概论V03.09RDBMS分类：PC型：Dbase foxbase foxpro VFP、Paradax、Access等大型（服务器型）：MS SQL Server、Oracle、Sybase、DB2、Informix等等。数据管理、开发应用程序界面数据管理、开发应用程序界面的功能兼而有之的功能兼而有之非常专业于数据管理，非常专业于数据管理

24、，不涉及用户界面不涉及用户界面杭州电子工业学院据库系统概论V03.09上一课内容回顾：上一课内容回顾：几个概念：DB、DBMS、DBS、DBADBMS的功能与文件系统相比，DBS的特点DBS面向数据的三级模式结构DBS面向用户的软件体系结构（C/S、B/S）杭州电子工业学院据库系统概论V03.09思考题数据库的发展经历了哪几个阶段？数据库系统包括哪些组成部分？数据库系统的结构是什么样的？物理独立性和逻辑独立性是指什么？关系有哪些性质？杭州电子工业学院据库系统概论V03.09用C语言读取数据文件的例子：#include#include Void main()char name20;int rol

25、lno,age;FILE*fp;fp=fopen(“c:student.dat”,”r”);while(!feof(fp)fscanf(fp,”%d%s%d”,&rollno,&name,&age);printf(“nRoll No.:%d”,rollno);printf(“nName:%s”,name);printf(“nAge:%d”,age);fclose(fp)返回杭州电子工业学院据库系统概论V03.09一个层次模型的例子系班级教研室学生教师计算机系张海青李红9801班9901班李四四王守江0001班0101班软件教研室硬件教研室卢保成李守田罗成方清芳双亲结点子女结点/双亲结点子女结点

26、返回杭州电子工业学院据库系统概论V03.09数据文件：Student.dat1001 张三 男 1967/03/01 副教授 2001/10/10 1992/08/01n1002 李双双 女 1978/08/09 讲师 2002/10/30 1999/07/25n1003 王三 男 1973/08/09 讲师 2000/10/30 1995/07/25n1010 贾六 男 1958/08/09 教授 1995/10/30 1980/07/25n1011 钱美丽 女 1968/08/09 副教授 2002/10/30 1995/07/25n杭州电子工业学院据库系统概论V03.09演讲完毕，谢谢观看！