数据库原理-精品课件ppt.ppt

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1、第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程本章要求：本章要求：1 数据库系统概述数据库系统概述4 数据库系统的组成数据库系统的组成2 2 数据模型数据模型3 3 DBSDBS的结构的结构本章内容：本章内容：1、了解数据管理的发展过程、了解数据管理的发展过程2、掌握数据库系统的基本概念和主要特点、掌握数据库系统的基本概念和主要特点3、掌握数据库系统的三级模式结构和数据库系统的组成、掌握数据库系统的三级模式结构和数据库系统的组成4、掌握实体、记录等有关概念和三种数据模型、掌握实体、记录等有关概念和三种数据模型请选择内

2、容请选择内容返回返回第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程一、基本概念一、基本概念1、数据数据：描述事务的符号记录。可用文字、图形等多种形式表：描述事务的符号记录。可用文字、图形等多种形式表示，经数字化处理后可存入计算机。示，经数字化处理后可存入计算机。2、数据库（数据库（DB）：按一定的数据模型组织、描述和存储在计算按一定的数据模型组织、描述和存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。机内的、有组织的、可共享的数据集合。3、数据库管理系统（数据库管理系统（DBMS）：位于用户和操作系统之间的一层位于用户

3、和操作系统之间的一层数据管理软件。主要功能包括：数据管理软件。主要功能包括：数据定义功能数据定义功能：DBMS提供提供DDL，用户通过它定义数据对象。用户通过它定义数据对象。数据操纵功能数据操纵功能：DBMS提供提供DML，用户通过它实现对数据库的用户通过它实现对数据库的查询、插入、删除和修改等操作。查询、插入、删除和修改等操作。1 数据库系统概述数据库系统概述第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 数据库的运行管理数据库的运行管理：DBMS对数据库的建立、运行和维护进对数据库的建立、运行和维护进行统一管理、

4、统一控制，以保证数据的安全性、完整性、并发行统一管理、统一控制，以保证数据的安全性、完整性、并发控制及故障恢复。控制及故障恢复。数据库的建立和维护功能数据库的建立和维护功能：数据库初始数据的输入、转换，：数据库初始数据的输入、转换，数据库的转储、恢复、重新组织及性能监视与分析等。数据库的转储、恢复、重新组织及性能监视与分析等。4、数据库系统（数据库系统（DBS）：计算机中引入数据库后的系统，包括计算机中引入数据库后的系统，包括 数据库数据库DB 数据库管理系统数据库管理系统DBMS 应用系统应用系统 数据库管理员数据库管理员DBA和用户和用户第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏

5、机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二、数据管理与数据处理二、数据管理与数据处理 1、数据管理数据管理：对数据收集、整理、组织、存储、维护、检索、传送等对数据收集、整理、组织、存储、维护、检索、传送等对象对象操作操作目标：在妥当的时候以妥当的形式给妥当的人提供妥当的数据。目标：在妥当的时候以妥当的形式给妥当的人提供妥当的数据。2、数据处理数据处理：对数据进行加工、计算、提炼，：对数据进行加工、计算、提炼，从而产生新的有效数据的过程从而产生新的有效数据的过程数据数据信息信息第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位

6、生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3、管理与处理的关系管理与处理的关系：管理是处理的基础管理是处理的基础 处理为管理服务处理为管理服务数据处理数据处理数据处理数据处理源数据源数据新数据新数据新数据新数据 管理和处理又可看管理和处理又可看成一个问题的两个阶成一个问题的两个阶段，故可以统一起来，段，故可以统一起来，其中心是管理其中心是管理数据管理数据管理 数据管理数据管理 第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程三、数据管理的发展阶段三、数据管理的发展阶段 人工管理阶段（人工管理阶段（50年代中期以前）年代中期以

7、前）文件系统阶段（文件系统阶段（50年代中期至年代中期至60年代后期）年代后期）数据库系统阶段（数据库系统阶段（60年代后期以后）年代后期以后）第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程1、人工管理阶段（程序员管理阶段）、人工管理阶段（程序员管理阶段）特点特点：数据不保存数据不保存 程序员负责数据管理的一切工作程序员负责数据管理的一切工作 数据和程序一一对应，没有独立性和共享性数据和程序一一对应，没有独立性和共享性数据和程序的关系：数据和程序的关系：应用程序应用程序1数据数据1应用程序应用程序2数据数据2应用程序

8、应用程序n数据数据n第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 又可分为两个阶段又可分为两个阶段 （1）60年代初期出现了初等的文件系统年代初期出现了初等的文件系统主要特点：主要特点：组织方式组织方式：顺序文件：顺序文件 数据结构数据结构：物理结构：物理结构=逻辑结构逻辑结构 软件功能软件功能：仅有简单：仅有简单I/O操作操作（2）60年代中期出现了成熟的文件系统年代中期出现了成熟的文件系统主要特点：主要特点：组织方式组织方式：顺序和随机存取并用：顺序和随机存取并用 数据结构数据结构：物理结构和逻辑结构有了简单的

9、变换：物理结构和逻辑结构有了简单的变换 软件功能软件功能：软件系统提供了存取方法：软件系统提供了存取方法硬件硬件：有了大容量直接存储外存设备，如磁盘、磁鼓等：有了大容量直接存储外存设备，如磁盘、磁鼓等软件软件：有了专门的数据管理软件：有了专门的数据管理软件-文件系统文件系统处理方式处理方式：有批处理、联机实时处理等：有批处理、联机实时处理等 2、文件系统阶段、文件系统阶段基基 础础第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 三个主要缺点三个主要缺点：数据高度冗余数据高度冗余：数据基本上还是面向应用或特定用户的。：

10、数据基本上还是面向应用或特定用户的。数据共享困难数据共享困难：文件基本上是私有的，只能提供很弱的文：文件基本上是私有的，只能提供很弱的文 件级共享件级共享 数据和程序缺乏独立性数据和程序缺乏独立性：只有一定的物理独立性，：只有一定的物理独立性，完全没有逻辑独立性。完全没有逻辑独立性。应用程序应用程序1数据数据1应用程序应用程序2数据数据2应用程序应用程序n数据数据n数据与程序的关系：数据与程序的关系：存取方法存取方法操作系统负责操作系统负责第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3、数据库系统阶段数据库系统阶段

11、 文件系统不能适应大数据量、多应用共享数据的根本原因：文件系统不能适应大数据量、多应用共享数据的根本原因：数据没有集中管理数据没有集中管理 数据库方法的基本出发点：数据库方法的基本出发点：把数据统一管理、控制，共享使用把数据统一管理、控制，共享使用应用程序应用程序1应用程序应用程序2应用程序应用程序n数据与程序的关系：数据与程序的关系：DBMS数数据据库库第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（1）数据高度结构化集成，面向全组织数据高度结构化集成，面向全组织（2）数据共享性好。可为多个不同的用户共同使用数据共

12、享性好。可为多个不同的用户共同使用（3）数据冗余少，易扩充数据冗余少，易扩充（4）数据和程序的独立性高数据和程序的独立性高物理独立性物理独立性:存储结构变，逻辑结构可以不变，从存储结构变，逻辑结构可以不变，从 而应用程序也不必改变。而应用程序也不必改变。逻辑独立性逻辑独立性:总体逻辑结构变，局部逻辑结构可以总体逻辑结构变，局部逻辑结构可以 不变，从而应用程序也不必改变。不变，从而应用程序也不必改变。好处：简化应用程序的编写和维护好处：简化应用程序的编写和维护（5）数据控制统一）数据控制统一 安全性控制安全性控制：防止泄密和破坏：防止泄密和破坏 完整性控制完整性控制：正确、有效、相容：正确、有效

13、、相容 并发控制并发控制：多用户并发操作的协调控制多用户并发操作的协调控制 故障恢复：故障恢复：发生故障时，将数据库恢复到正确状态发生故障时，将数据库恢复到正确状态主主 要要 优优 点点第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4、各个阶段的比较各个阶段的比较：从四个方面从四个方面 人工管理人工管理 文件系统文件系统 数据库系统数据库系统谁管理数据谁管理数据面向谁面向谁共享性共享性数据独立性数据独立性程序员程序员特定应用特定应用不能不能没有没有操作系统提供存取方法操作系统提供存取方法系统集中管理系统集中管理基本上

14、是特定用户基本上是特定用户共享很弱共享很弱面向系统面向系统充分共享充分共享一定的物理独立性一定的物理独立性较高的独立性较高的独立性 文件系统和数据库系统的本质区别文件系统和数据库系统的本质区别：内部内部：数据库的数据是结构化的，有联系的：数据库的数据是结构化的，有联系的 文件系统的各记录无联系文件系统的各记录无联系外部外部：数据库系统是共享的：数据库系统是共享的 文件系统基本上是面向特定用户的文件系统基本上是面向特定用户的第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2 2 数据模型数据模型数据处理的抽象过程（涉及三

15、个领域）数据处理的抽象过程（涉及三个领域）建立概念模型 建立数据模型 （便于用户和DB设计人员交流）（便于机器实现）一、概念模型(信息模型）把现实世界中的客观对象抽象成的某种信息结构，主要用于数据库设计。独立于具体的计算机系统 独立于具体的DBMS支持的数据模型现实世界现实世界 =信息世界信息世界抽象=机器世界（数据世界）机器世界（数据世界）转换2023/5/713数据库系统数据库系统第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程实体实体：客观存在并可相互区分的事物。实体集实体集：性质相同的同类实体的集合。属性属性：

16、实体具有的某一特性。实体标识符实体标识符：能将一个实体与其它实体区分开来的一个 或一组属性。信息世界记录记录 实体（抽象表示）文件文件 实体集字段或数据项字段或数据项 属性关键字关键字 实体标识符。唯一地标识一个记录。又称码、键。数据世界1、实体与记录第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2、型与值 在DBS中，每一个对象广义上讲都有型与值之分：型型是对象的结构或特性描述，值值是一个具体的对象实例。类似于程序设计语言中数据类型数据类型与数据值数据值的概念。（1）实体型：对实体固有特性或结构的描述。用实体名及其

17、属性名集合来抽象和刻画。如 汽车（车牌号，车型，车主）实体值：实体型的一个实例，即一个具体的实体。如 （豫A00001，丰田，张三）（2）记录型：记录格式。记录值：一个具体的记录。第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程如：车牌号名称车主豫A00001丰田张三（3）几点说明 区分型与值的实质 DBS中讨论的重点是型 通常只说实体、记录，含义根据上下文自明3、实体间的联系 实体内部的联系实体内部的联系（属性间的联系）：反映在数据上就是记录内部数据项间的联系 实体之间的联系实体之间的联系：反映在数据上就是记录之间的

18、联系第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（1）1对对1联系（联系（1：1）：）：两个实体集中的每一个实体至多和另一个实体集中的一个实体有联系。如如 国家国家 部长部长 学员队学员队 学员学员（2）1对多联系（对多联系（1：n）：）：若实体集A中的每个实体与实体集B中0个或多个实体有联系，而B中每个实体至多与A中的一个实体有联系，则称从A到B为1对多的联系。如如 国家国家 总统总统 学员队学员队 队长队长实体之间的联系可归结为三类：（3）多对多联系（多对多联系（m：n）：）：两个实体集中的每一个实体都和另一个

19、实体集中0个或多个实体有联系。如如 学员学员 课程课程第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程DBS的核心问题之一：如何表示和处理实体及实体间的联系。4、概念模型的表示方法之一：实体实体联系方法联系方法（Entity-Relationship Approach）用ER图（Entity-Relationship Diagram）描述：实体型：用长方形表示 联系 ：用菱形表示 属性 ：用椭圆形表示 框内写上相应的名称 用无向边连接：实体与其属性联系与其属性联系与有关实体，并标上联系类型并标上联系类型实体名实体名联系

20、名联系名实体名实体名属性名属性名属性名属性名属性名属性名1n第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程说明：说明：联系也必须命名联系也必须命名 多个实体之间也可以有联系多个实体之间也可以有联系 联系也可以有属性联系也可以有属性学员领导1n供应量单个实体之间也可以有联系单个实体之间也可以有联系项 目供应商零 件供应pmn第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程例：某工厂物资管理例：某工厂物资管理E-R图（图（P20）供应商供应商供应

21、商号供应商号姓名姓名地址地址帐号帐号电话号码电话号码项项 目目项目号项目号预算预算开工日期开工日期 仓仓 库库仓库号仓库号面面 积积电话号电话号 职职 工工职工号职工号 姓名姓名 年龄年龄 职称职称零零 件件零件号零件号 名称名称 规格规格 单价单价 描描 述述库存库存库存量库存量mn工作工作1n领导领导1n供应供应供应量供应量mnp第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二、数据模型二、数据模型 是对现实世界进行抽象的工具，它按计算机系统的观点对是对现实世界进行抽象的工具，它按计算机系统的观点对数据建模，用于

22、提供数据库系统中信息表示和操作手段的形式数据建模，用于提供数据库系统中信息表示和操作手段的形式框架，主要用于框架，主要用于DBMS的实现，是数据库系统的核心和基础。的实现，是数据库系统的核心和基础。1、常用的数据模型、常用的数据模型 层次模型层次模型 网状模型网状模型 关系模型关系模型 面向对象模型面向对象模型称作非关系模型，是下称作非关系模型，是下列基本层次联系的集合列基本层次联系的集合Ri，Rj是实体型（记录型）是实体型（记录型）Lij是从是从Ri到到Rj的的1：1或或1：n联系联系 Ri Rj Lij第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位

23、生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2、数据模型、数据模型 的的 三要素三要素形式化描述形式化描述数据数据、数据之间的联系数据之间的联系以及以及数据操作数据操作和有关的和有关的语义语义约束规则约束规则的方法的方法数据结构数据结构数据操作数据操作完整性约束完整性约束如何保证数据的如何保证数据的约束条件得到满足约束条件得到满足如如 何何 实实 现现查、增、删、改查、增、删、改如何表示如何表示实体及联系实体及联系（难点是表示联系）（难点是表示联系）根据现实世界实体间联系的特征根据现实世界实体间联系的特征用四种不同的方法进行抽象用四种不同的方法进行抽象层次模型层次模型网状模型网状模型关系模型关系模型面

24、向对象模型面向对象模型(因此，是按照数据结构因此，是按照数据结构的类型来命名数据模型）的类型来命名数据模型）（动态动态）（静态静态）第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3、层次模型 根据一个单位的组织结构直观地得出学院 部 系 处 学员队教研室教员学员方框表示一个实体型方框表示一个实体型 （结点）（结点）线表示联系线表示联系 （边）（边）（1）定义：）定义：用树形结构来表示实体以及实体间联系的模型用树形结构来表示实体以及实体间联系的模型。其特征是：（其特征是：（a）有且仅有一个结点无双亲（根结点）；有且仅有

25、一个结点无双亲（根结点）；（b）其它结点有且仅有一个双亲。其它结点有且仅有一个双亲。第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（2）说明：）说明：（a）树中实体间联系只能是从父到子的树中实体间联系只能是从父到子的1:1或或1:n联系，联系，对对m:n联系，须使用辅助手段转换成多个联系，须使用辅助手段转换成多个1:n联系，联系，但不易掌握但不易掌握 （b）简单直观，结构清晰，运行效率高，但编程复杂简单直观，结构清晰，运行效率高，但编程复杂 4、网状模型、网状模型 （1）定义：）定义：用图结构来表示实体以及实体间联系

26、的模型用图结构来表示实体以及实体间联系的模型。其特征是：任一结点都可以无双亲或有一个以上的双亲。其特征是：任一结点都可以无双亲或有一个以上的双亲。例教员学校班级学生课程第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（2）优：）优：可表示可表示m:n的联系，运行效率高的联系，运行效率高 缺：过于复杂，实现困难缺：过于复杂，实现困难（3）说明）说明 （a）即使对网状模型，即使对网状模型，具体在计算机上实现时，具体在计算机上实现时，m:n 的的联系仍需分解成若干个联系仍需分解成若干个1:n的联系的联系。（因此，网状模型的图

27、。（因此，网状模型的图结构实质上是有向图），如结构实质上是有向图），如学学 生生课课 程程选课选课mn课程成绩单课程成绩单学生成绩单学生成绩单学号学号 姓名姓名 年龄年龄 性别性别课程号课程号 名称名称学号学号 课程号课程号 得分得分第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（b）网状模型中允许两结点间有多条边，网状模型中允许两结点间有多条边，层次模型则不允许层次模型则不允许5、关系模型、关系模型 层次、网状模型基本上是面向专业人员的，使用极不方便层次、网状模型基本上是面向专业人员的，使用极不方便 问题：寻找一种

28、能面向一般用户的数据模型问题：寻找一种能面向一般用户的数据模型？（1）定义：）定义：用二维表（关系）来描述实体及实体间联系的模用二维表（关系）来描述实体及实体间联系的模型型。（2）示例）示例零零 件件供应商供应商供应供应mn 设 备 工 人 使用保养第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程供应商供应商S S1 张三 北京 S2 李四 郑州S#SNAME SADDR零件零件P P1 电机 2000 P2 螺丝 2P#PNAME PRICE（联系）供应（联系）供应SP S1 P1 200 S1 P3 22S#P#Q

29、TY关系：关系：对应一张表，对应一张表，每表起一个名称即关系名每表起一个名称即关系名元组：元组：表中的一行表中的一行属性：属性：表中一列，表中一列，每列起一个名称即属性名每列起一个名称即属性名主码：主码：唯一确定一个元组的属唯一确定一个元组的属 性组性组域：域：属性的取值范围属性的取值范围第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（3）关系模式：对关系的描述，一般表示为：）关系模式：对关系的描述，一般表示为：关系名（属性关系名（属性1，属性，属性2，属性，属性n）（4）优点：）优点：无论实体还是实体之间的联系都用

30、统一的数据结构无论实体还是实体之间的联系都用统一的数据结构（二维表、关系）来表示，可方便地表示（二维表、关系）来表示，可方便地表示m:n联系，因此概联系，因此概念简单，用户易懂易用念简单，用户易懂易用 如：如：可表示为：可表示为：学生（学号，姓名，性别，系和年级）学生（学号，姓名，性别，系和年级）课程（课程号，课程名，学分）课程（课程号，课程名，学分）选修（学号，课程号，成绩）选修（学号，课程号，成绩）学生学生选修选修课程课程mn 表格中行、列次序无关表格中行、列次序无关 有坚实的理论基础（关系理论）有坚实的理论基础（关系理论）第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相

31、对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 存取路径对用户透明，用户只需指出存取路径对用户透明，用户只需指出“做什么做什么”，不，不需说明需说明“怎么做怎么做”，因此数据独立性更高，因此数据独立性更高 缺点：缺点：由于存取路径对用户透明，查询效率不够高，必由于存取路径对用户透明，查询效率不够高，必须对查询请求进行优化。须对查询请求进行优化。说明：说明：关系必须规范化，关系的每个分量必须是一个不可分的关系必须规范化，关系的每个分量必须是一个不可分的数据项，不允许表中套表。规范化理论将在后续章节讲解。数据项，不允许表中套表。规范化理论将在后续章节讲解。（5）关系模型与非关系模型的比

32、较）关系模型与非关系模型的比较 统一统一 不统一不统一均为关系均为关系实体及实体间联系实体及实体间联系采用的数据结构采用的数据结构操作方式操作方式存取路径存取路径关系模型关系模型 非关系模型非关系模型对用户透明对用户透明 对用户不透明对用户不透明一次一集合一次一集合 一次一记录一次一记录第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程三级模式三级模式（外模式、模式、内模式）（外模式、模式、内模式）两级映象两级映象（外模式（外模式/模式，模式模式，模式/内模式映象）内模式映象）一、一、DBS的三级模式结构的三级模式结构

33、1、模式模式（Schema）：）：又称又称逻辑模式逻辑模式。DB的全局逻辑结构的全局逻辑结构。即即DB中全体数据的逻辑结构和特征的描述。中全体数据的逻辑结构和特征的描述。说明说明 模式只涉及到型的描述，不涉及具体的值（实例），反映的是模式只涉及到型的描述，不涉及具体的值（实例），反映的是数据的结构及其联系数据的结构及其联系 模式不涉及物理存储细节和硬件环境，也与应用程序无关模式不涉及物理存储细节和硬件环境，也与应用程序无关 模式承上启下，是模式承上启下，是DB设计的关键设计的关键 DBS提供模式提供模式DDL（Data Definition Language）来定义模式来定义模式（描述（描述D

34、B结构）结构）3 3 DBSDBS的结构的结构第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 模式定义的任务模式定义的任务 （概念模型（概念模型 模式）模式）定义全局逻辑结构（构成记录的属性名、类型、宽度等）定义全局逻辑结构（构成记录的属性名、类型、宽度等）定义有关的安全性、完整性要求定义有关的安全性、完整性要求 定义记录间的联系定义记录间的联系 一个数据库只有一个模式一个数据库只有一个模式2、外模式外模式：又称：又称子模式子模式或或用户模式用户模式。DB的局部逻辑结构的局部逻辑结构。即与某一应用有关的数据的一个逻辑

35、表示。即与某一应用有关的数据的一个逻辑表示。说明说明:外模式是某个用户的数据视图，外模式是某个用户的数据视图，模式是所有用户的公共数据视图模式是所有用户的公共数据视图；一个一个DB只能有一个模式，但可以有多个外模式；只能有一个模式，但可以有多个外模式；外模式通常是模式的子集，但可以在结构、类型、长度等方外模式通常是模式的子集，但可以在结构、类型、长度等方面有差异；面有差异；DBS提供外模式提供外模式DDL。第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3、内模式内模式：又称：又称存储模式存储模式。数据的物理结构和存储

36、方式的描述数据的物理结构和存储方式的描述。即即DB中数据的内部表示方式。中数据的内部表示方式。说明：说明：一个数据库只有一个内模式一个数据库只有一个内模式 DBS提供内模式提供内模式DDL；内模式定义的任务内模式定义的任务记录存储格式记录存储格式，索引组织方式索引组织方式，数据是否压缩数据是否压缩、是否加密等是否加密等。4、两级映象及其作用、两级映象及其作用 （1）外模式外模式/模式映象模式映象：定义外模式和模式间的对应关系。：定义外模式和模式间的对应关系。对应同一个模式可以有多个外模式，对每个外模式都有一个外对应同一个模式可以有多个外模式，对每个外模式都有一个外模式模式/模式映象。模式映象。

37、作用作用：模式变，可修改映象使外模式保持不变，从而应用程：模式变，可修改映象使外模式保持不变，从而应用程序不必修改，保证了程序和数据的逻辑独立性。序不必修改，保证了程序和数据的逻辑独立性。第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 （2）模式模式/内模式映象内模式映象：定义：定义DB全局逻辑结构和存储结构间的全局逻辑结构和存储结构间的对应关系。一个数据库只有一个模式，也只有一个内模式，因此对应关系。一个数据库只有一个模式，也只有一个内模式，因此模式模式/内模式的映象也是唯一的。内模式的映象也是唯一的。作用作用：存

38、储结构变，可修改映象使逻辑结构（模式）保持不变，：存储结构变，可修改映象使逻辑结构（模式）保持不变，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的物理独立性。从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的物理独立性。第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4 数据库系统的组成数据库系统的组成1、数据库数据库：一个或多个数据库：一个或多个数据库 数据库的四要素：用户数据、元数据、索引和应用元数据数据库的四要素：用户数据、元数据、索引和应用元数据2、软件软件 操作系统；支持操作系统；支持DBMS的运行的运行 数据库管理系统数据

39、库管理系统 DBMS（DataBase Management System）：）：操纵和管理数据库的大型软件系统，是数据库系统的核心操纵和管理数据库的大型软件系统，是数据库系统的核心 数据库应用开发工具等辅助软件数据库应用开发工具等辅助软件 具有数据库接口的高级语言与编译系统，如具有数据库接口的高级语言与编译系统，如C、C+等等 某个数据库应用系统某个数据库应用系统一、数据库系统（一、数据库系统（DataBase System，DBS）的组成的组成 广义上讲，广义上讲，DBS就是就是计算机系统中引进数据库后的构成计算机系统中引进数据库后的构成。有下面四部分：有下面四部分：第一章 绪 论病原体侵

40、入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3、人员人员 用户用户 应用程序员应用程序员 数据库管理员数据库管理员DBA（使用）（使用）（开发）（开发）（管理）（管理）DBA（Data Base dministrator）的职责的职责：决定数据库的内容和逻辑结构、存储结构决定数据库的内容和逻辑结构、存储结构 确定数据的安全性要求和完整性约束条件确定数据的安全性要求和完整性约束条件 监控数据库的使用和运行，维护数据库监控数据库的使用和运行，维护数据库 决定数据库的存储结构和存储策略决定数据库的存储结构和存储策略 负责数据库的改进和重组重构

41、负责数据库的改进和重组重构4、硬件硬件 计算机及有关设备，要求有足够大的内、外存储容量及较计算机及有关设备，要求有足够大的内、外存储容量及较高的处理速度。高的处理速度。第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程数据库系统图示：数据库系统图示：用户用户1用户用户2用户用户n应用程序应用程序1应用程序应用程序m辅助软件辅助软件 DBMS 操作系统操作系统数据库数据库数据库数据库DBA负责负责 应用应用程序员程序员 第一章 绪 论病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不

42、同程度的病理生理过程二、二、数据库系统研究的对象数据库系统研究的对象 如何高效巧妙地进行数据管理，而又如何高效巧妙地进行数据管理，而又花费最少花费最少如：占用空间少如：占用空间少 查询快查询快 维护方便等维护方便等三个主要研究领域三个主要研究领域：DBMS及其辅助软件及其辅助软件 数据库设计数据库设计 数据库理论数据库理论作业：作业：3，5，7，12，13，20，22第二章 关系数据库病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程本章要求：本章要求：本章内容：本章内容：请选择内容请选择内容返回返回1、掌握关系、关系模式、关系数据库

43、等基本概念、掌握关系、关系模式、关系数据库等基本概念2、掌握关系的三类完整性的含义、掌握关系的三类完整性的含义3、掌握关系代数运算、掌握关系代数运算1 关系模型的基本概念关系模型的基本概念2 RDBS的数据操纵语言：关系代数的数据操纵语言：关系代数3 RDBS的数据操纵语言：关系演算语言的数据操纵语言：关系演算语言2023/5/738数据库系统数据库系统第二章 关系数据库病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 层次、网状数据库层次、网状数据库是面向专业人员的，使用很不方便。是面向专业人员的，使用很不方便。程序员必须经过良好

44、的培训，对所使用的系统有深入的了程序员必须经过良好的培训，对所使用的系统有深入的了解才能用好系统。解才能用好系统。关系数据库关系数据库就是要解决这一问题，使它成为面向用户就是要解决这一问题，使它成为面向用户的系统。的系统。关系数据库是应用数学方法来处理数据的。它具有结关系数据库是应用数学方法来处理数据的。它具有结构简单、理论基础坚实、数据独立性高以及提供非过程性构简单、理论基础坚实、数据独立性高以及提供非过程性语言等优点。语言等优点。1 关系模型的基本概念关系模型的基本概念2023/5/739数据库系统数据库系统第二章 关系数据库病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且

45、在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程一、关系的数学定义一、关系的数学定义 1、域域（Domain）:值的集合。它们具有相同的数据类型，值的集合。它们具有相同的数据类型，语义上通常指某一对象的取值范围。语义上通常指某一对象的取值范围。例如：全体整数，0到100之间的整数，长度不超过10的字符串集合2、笛卡尔积笛卡尔积（Cartesian Product）：设）：设D1、D2、Dn是是n个域个域,则它们的笛卡尔积为则它们的笛卡尔积为D1 D2 Dn=(d1，d2，dn)|di Di，i=1,2,n 其中每一个元素称为一个其中每一个元素称为一个n元组元组(n-tuple),简称简称元组元组

46、;元组中的每个值元组中的每个值di称为一个称为一个分量分量(component).2023/5/740数据库系统数据库系统第二章 关系数据库病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程笛卡尔积可以写成一个二维表笛卡尔积可以写成一个二维表例如：例如：设设 D1=张三，李四张三，李四，D2=数学，语文数学，语文，D3=优，良优，良则则D1D2D3可用二维表表示为：可用二维表表示为：张三张三 数学数学 优优张三张三 数学数学 良良张三张三 语文语文 优优张三张三 语文语文 良良李四李四 数学数学 优优李四李四 数学数学 良良李四李四

47、语文语文 优优李四李四 语文语文 良良3、关系关系（Relation）笛卡尔积笛卡尔积D1 D2 Dn的子集合，的子集合，记作记作 R（D1，D2，Dn）关系名关系名n为关系的目或度为关系的目或度2023/5/741数据库系统数据库系统第二章 关系数据库病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程4、说明、说明 关系是一个二维表。关系是一个二维表。每行对应一个元组。每行对应一个元组。每列可起一个名字，称为属性。属性的取值范围为一个每列可起一个名字，称为属性。属性的取值范围为一个域，元组中的一个属性值是一个分量。域，元组中的一个属

48、性值是一个分量。5、关系的性质、关系的性质 列是同质的，即每列中的数据必须来自同一个域列是同质的，即每列中的数据必须来自同一个域 每一列必须是不可再分的数据项（不允许表中套表，即每一列必须是不可再分的数据项（不允许表中套表，即满足第一范式）满足第一范式）不能有相同的行不能有相同的行 行、列次序无关行、列次序无关2023/5/742数据库系统数据库系统第二章 关系数据库病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二、关系模型二、关系模型 三部分：关系数据结构、关系操作集合、关系的完整性三部分：关系数据结构、关系操作集合、关系的完整

49、性（一）数据结构（一）数据结构 1、单一的数据结构：关系（二维表）、单一的数据结构：关系（二维表）不论是实体还是实体间的联系都用关系表示不论是实体还是实体间的联系都用关系表示。实体值实体值 关系的元组，在关系数据库中通常称为关系的元组，在关系数据库中通常称为记录记录 属性值属性值 元组的分量，在关系数据库中通常称为元组的分量，在关系数据库中通常称为字段字段 关键字（码）：唯一标识一个元组的属性组关键字（码）：唯一标识一个元组的属性组 关键字可以有多个，统称关键字可以有多个，统称候选关键字候选关键字。在使用时，通。在使用时，通常选定一个作为常选定一个作为主关键字主关键字。主关键字的诸属性称为。主

50、关键字的诸属性称为主属主属性性，其它为，其它为非主属性非主属性。2023/5/743数据库系统数据库系统第二章 关系数据库病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程关系数据库模式关系数据库模式：对关系数据库的描述，包括域：对关系数据库的描述，包括域的定义及在域上定义的所有关系模式。的定义及在域上定义的所有关系模式。关系数据库关系数据库：所有实体及实体间联系的关系的集：所有实体及实体间联系的关系的集合。是某时刻所有关系模式对应的关系的集合。合。是某时刻所有关系模式对应的关系的集合。2、关系模式：、关系模式：关系的描述关系的描述。