第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述

1、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述n熟練掌握：數(shù)據(jù)庫相關(guān)概念；數(shù)據(jù)庫的組成；三種數(shù)熟練掌握：數(shù)據(jù)庫相關(guān)概念；數(shù)據(jù)庫的組成；三種數(shù)據(jù)模型據(jù)模型n掌握：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展。掌握：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展。1.1數(shù)據(jù)庫的相關(guān)概念數(shù)據(jù)庫的相關(guān)概念 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和和數(shù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)據(jù)庫系統(tǒng)是與數(shù)據(jù)庫技術(shù)密切相關(guān)的是與數(shù)據(jù)庫技術(shù)密切相關(guān)的4個基個基本概念。本概念。數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)（data）是對客觀事物的符號表示，是）是對客觀事物的符號表示，是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，數(shù)數(shù)據(jù)指所有能輸入計(jì)算機(jī)并被

2、計(jì)算機(jī)程序處理的符據(jù)指所有能輸入計(jì)算機(jī)并被計(jì)算機(jī)程序處理的符號介質(zhì)的總稱。號介質(zhì)的總稱。 圖形符號、數(shù)字、字母、聲音、圖像、學(xué)生圖形符號、數(shù)字、字母、聲音、圖像、學(xué)生的檔案記錄等都是數(shù)據(jù)。例如，一個人的聯(lián)系方的檔案記錄等都是數(shù)據(jù)。例如，一個人的聯(lián)系方式包括電話、地址、郵編、單位等，這些也都是式包括電話、地址、郵編、單位等，這些也都是數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)庫（database，DB）是存儲在計(jì)算機(jī)存儲設(shè)）是存儲在計(jì)算機(jī)存儲設(shè)備上，結(jié)構(gòu)化的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。它不僅存放數(shù)據(jù)，備上，結(jié)構(gòu)化的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。它不僅存放數(shù)據(jù)，而且還存放數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。而且還存放數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)

3、據(jù)按照一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按照一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述，以文件的形式存儲在存儲介質(zhì)上，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)操作以文件的形式存儲在存儲介質(zhì)上，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)操作的對象和結(jié)果，具有較小的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立的對象和結(jié)果，具有較小的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和易擴(kuò)展性，可以被各種用戶共享。性和易擴(kuò)展性，可以被各種用戶共享。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) （database management system，DBMS）是）是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的位于用戶與操作系統(tǒng)之間的幫助用戶建立、使用和管理數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理軟幫助用戶建立、使用和管理數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理軟件，件，

4、對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制，以保證數(shù)對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制，以保證數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性。據(jù)庫的安全性和完整性。 用戶通過用戶通過DBMS訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫管理員也通過庫管理員也通過DBMS進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的維護(hù)工作。進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的維護(hù)工作。它提供多種功能，可使多個應(yīng)用程序和用戶用不它提供多種功能，可使多個應(yīng)用程序和用戶用不同的方法并發(fā)地建立、修改和詢問數(shù)據(jù)庫。同的方法并發(fā)地建立、修改和詢問數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能：1、數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)定義定義數(shù)據(jù)庫的模式、外模式和內(nèi)模式，以及它們的二級印像。定義數(shù)據(jù)庫的模式、外模式和內(nèi)模式，以及

5、它們的二級印像。2、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)操縱實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作，包括查詢、插入修改、刪除等。實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作，包括查詢、插入修改、刪除等。3、數(shù)據(jù)庫運(yùn)行管理、數(shù)據(jù)庫運(yùn)行管理對數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理是對數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理是DBMS運(yùn)行的核心部分。運(yùn)行的核心部分。DBMS通過通過對數(shù)據(jù)庫的控制以確保數(shù)據(jù)的正確有效和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的正常對數(shù)據(jù)庫的控制以確保數(shù)據(jù)的正確有效和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。運(yùn)行。DBMS對數(shù)據(jù)庫的控制主要通過四個方面實(shí)現(xiàn)：對數(shù)據(jù)庫的控制主要通過四個方面實(shí)現(xiàn)：數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的安全性控制、數(shù)據(jù)的完整性控制、多用戶環(huán)境下的并發(fā)控的安全性控制、數(shù)據(jù)的完整性控制、多用戶環(huán)境下的并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫的回復(fù)。制

6、、數(shù)據(jù)庫的回復(fù)。4、數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能、數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能包括數(shù)據(jù)庫的初始數(shù)據(jù)的裝入，數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)存、恢包括數(shù)據(jù)庫的初始數(shù)據(jù)的裝入，數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)存、恢復(fù)、重組織、系統(tǒng)性能監(jiān)視、分析等功能。復(fù)、重組織、系統(tǒng)性能監(jiān)視、分析等功能。5、數(shù)據(jù)通信接口、數(shù)據(jù)通信接口數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的組成DBMSDBMS是由許多程序組成的一個大型軟件，每個程序都有自是由許多程序組成的一個大型軟件，每個程序都有自己的功能，共同完成一個或幾個工作。己的功能，共同完成一個或幾個工作。1、語言編譯處理程序、語言編譯處理程序數(shù)據(jù)定義語言數(shù)據(jù)定義語言DDL編譯程序編譯程序 把用把用DDL編寫的各級源模式編譯成各

7、級目標(biāo)模編寫的各級源模式編譯成各級目標(biāo)模式。式。數(shù)據(jù)操縱語言數(shù)據(jù)操縱語言DML編譯程序編譯程序 將應(yīng)用程序中的將應(yīng)用程序中的DML語句轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行程序，語句轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行程序，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的檢索、插入和修改等基本操作。實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的檢索、插入和修改等基本操作。2、系統(tǒng)運(yùn)行控制程序、系統(tǒng)運(yùn)行控制程序系統(tǒng)總控程序系統(tǒng)總控程序：控制和協(xié)調(diào)各程序的活動，是運(yùn)行程：控制和協(xié)調(diào)各程序的活動，是運(yùn)行程 序的核心序的核心安全性控制程序安全性控制程序：防止未被授權(quán)的用戶存取數(shù)據(jù)庫中：防止未被授權(quán)的用戶存取數(shù)據(jù)庫中 的數(shù)據(jù)。的數(shù)據(jù)。并發(fā)控制程序并發(fā)控制程序：協(xié)調(diào)多用戶、多任務(wù)環(huán)境下各應(yīng)用程：協(xié)調(diào)多用戶、多任務(wù)環(huán)境下

8、各應(yīng)用程 序?qū)?shù)據(jù)庫的并發(fā)操作，保證數(shù)據(jù)的一致性。序?qū)?shù)據(jù)庫的并發(fā)操作，保證數(shù)據(jù)的一致性。完整性控制程序完整性控制程序：檢查完整性約束條件，確保進(jìn)入數(shù)：檢查完整性約束條件，確保進(jìn)入數(shù) 據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性。據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性。數(shù)據(jù)存取和更新程序數(shù)據(jù)存取和更新程序：實(shí)施對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的檢索、插：實(shí)施對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的檢索、插 入、修改和刪除操作。入、修改和刪除操作。通信控制程序通信控制程序：實(shí)現(xiàn)用戶程序與：實(shí)現(xiàn)用戶程序與DBMS間的通信間的通信3、系統(tǒng)建立、維護(hù)程序、系統(tǒng)建立、維護(hù)程序裝配程序裝配程序:完成初始數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)裝入。完成初始數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)裝入。重組程序重組程序：

9、當(dāng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)性能降低時，需要重：當(dāng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)性能降低時，需要重新組織數(shù)據(jù)庫，重新裝入數(shù)據(jù)。新組織數(shù)據(jù)庫，重新裝入數(shù)據(jù)。系統(tǒng)恢復(fù)程序：系統(tǒng)恢復(fù)程序：當(dāng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)受到破壞時，將當(dāng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)受到破壞時，將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)恢復(fù)到以前某個正確的狀態(tài)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)恢復(fù)到以前某個正確的狀態(tài)。4、數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)字典 是用來描述數(shù)據(jù)庫中有關(guān)信息的數(shù)據(jù)目錄，包是用來描述數(shù)據(jù)庫中有關(guān)信息的數(shù)據(jù)目錄，包括數(shù)據(jù)庫的三級模式、數(shù)據(jù)類型、用戶名和用戶括數(shù)據(jù)庫的三級模式、數(shù)據(jù)類型、用戶名和用戶權(quán)限等有關(guān)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的信息。是權(quán)限等有關(guān)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的信息。是DBMS存取數(shù)存取數(shù)據(jù)的基本依據(jù)。據(jù)的基本依據(jù)。 目前，廣泛應(yīng)用的大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫管

10、理系統(tǒng)目前，廣泛應(yīng)用的大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有：微軟的有：微軟的SQL Server、IBM的的DB2、ORACLE、SYBASE等。常用的桌面數(shù)據(jù)庫管等。常用的桌面數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有：理系統(tǒng)有：Visual Foxpro、Access等。等。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Database system，簡稱，簡稱DBS）是指）是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)。一般在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)。一般由由計(jì)算計(jì)算機(jī)硬件、數(shù)據(jù)庫集合、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、相關(guān)的軟機(jī)硬件、數(shù)據(jù)庫集合、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、相關(guān)的軟件及其開發(fā)工具和人員構(gòu)成的。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是件及其開發(fā)工具和人員構(gòu)成的。數(shù)據(jù)庫

11、管理系統(tǒng)是整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要特點(diǎn)特點(diǎn)包括：包括：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)獨(dú)立性 統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制（安全性控制安全性控制、完整性控制完整性控制、并發(fā)并發(fā)操作控制操作控制）1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展 20世紀(jì)世紀(jì)50年代初期，計(jì)算機(jī)開始應(yīng)用于年代初期，計(jì)算機(jī)開始應(yīng)用于數(shù)據(jù)管理，并逐漸得到人們的認(rèn)可。幾十年來，數(shù)據(jù)管理，并逐漸得到人們的認(rèn)可。幾十年來，數(shù)據(jù)管理技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)軟件、硬件的發(fā)展而數(shù)據(jù)管理技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)軟件、硬件的發(fā)展而不斷地發(fā)展，經(jīng)歷了不斷地發(fā)展，經(jīng)歷了人工管理人

12、工管理、文件管理系統(tǒng)文件管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)3個階段。個階段。1.人工管理階段人工管理階段(20世紀(jì)世紀(jì)50年代中期以前年代中期以前) 計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)與工程計(jì)算。由于當(dāng)計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)與工程計(jì)算。由于當(dāng)時沒有必要的軟件、硬件環(huán)境的支持，用戶只時沒有必要的軟件、硬件環(huán)境的支持，用戶只能直接在裸機(jī)上操作，采用批處理方式處理數(shù)能直接在裸機(jī)上操作，采用批處理方式處理數(shù)據(jù)。人工管理階段具有如下特點(diǎn)：據(jù)。人工管理階段具有如下特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)不保存。）數(shù)據(jù)不保存。（2）應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)。）應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)。（3）數(shù)據(jù)不能共享。）數(shù)據(jù)不能共享。（4）數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性。）數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性

13、。 應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間是一應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間是一 一對應(yīng)的關(guān)系，如圖一對應(yīng)的關(guān)系，如圖所示。所示。 2.文件管理系統(tǒng)階段文件管理系統(tǒng)階段（20世紀(jì)世紀(jì)50年代中期到年代中期到20世紀(jì)世紀(jì)60年代中期）年代中期） 在文件管理方式下，人們將程序存儲到程序文件中，在文件管理方式下，人們將程序存儲到程序文件中，將處理的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)文件中。文件管理方式最大將處理的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)文件中。文件管理方式最大的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)與程序的分離，大大提高了數(shù)據(jù)處理的的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)與程序的分離，大大提高了數(shù)據(jù)處理的效率，但在使用過程中仍存在以下缺點(diǎn)：效率，但在使用過程中仍存在以下缺點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)共享性差。）數(shù)據(jù)共享性差。在文

14、件管理系統(tǒng)中，文件仍然是面在文件管理系統(tǒng)中，文件仍然是面向應(yīng)用的，當(dāng)不同的應(yīng)用程序具有部分相同的數(shù)據(jù)時，向應(yīng)用的，當(dāng)不同的應(yīng)用程序具有部分相同的數(shù)據(jù)時，也必須建立各自的文件，而不能共享數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)也必須建立各自的文件，而不能共享數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)的共享性差、冗余度高，浪費(fèi)存儲空間。的共享性差、冗余度高，浪費(fèi)存儲空間。 （2）數(shù)據(jù)的獨(dú)立性差。）數(shù)據(jù)的獨(dú)立性差。在文件管理系統(tǒng)中，一旦數(shù)據(jù)的在文件管理系統(tǒng)中，一旦數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)改變，就必須修改應(yīng)用程序；反之，一旦應(yīng)用程結(jié)構(gòu)改變，就必須修改應(yīng)用程序；反之，一旦應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)改變，也必然引起數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的改變。序的結(jié)構(gòu)改變，也必然引起數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的改變。n在文件管理系

15、統(tǒng)階段，應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)文件之間在文件管理系統(tǒng)階段，應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)文件之間的對應(yīng)關(guān)系如圖所示。的對應(yīng)關(guān)系如圖所示。3. 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)階段（20世紀(jì)世紀(jì)60年代后期）年代后期） 這個階段中程序和數(shù)據(jù)的聯(lián)系通過數(shù)據(jù)庫管這個階段中程序和數(shù)據(jù)的聯(lián)系通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（理系統(tǒng)（DBMS）來實(shí)現(xiàn)。）來實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)階段具有以下特點(diǎn)：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)階段具有以下特點(diǎn)： （1）數(shù)據(jù)的共享性高、冗余度低。）數(shù)據(jù)的共享性高、冗余度低。數(shù)據(jù)庫管理系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)從整體角度對待和描述數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不再面向特統(tǒng)從整體角度對待和描述數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不再面向特定的某個或多個應(yīng)用，而是面向整個應(yīng)用系統(tǒng)。定的某個或

16、多個應(yīng)用，而是面向整個應(yīng)用系統(tǒng)。數(shù)據(jù)冗余明顯減少，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。數(shù)據(jù)冗余明顯減少，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。 （2）數(shù)據(jù)獨(dú)立性高。）數(shù)據(jù)獨(dú)立性高。在這一管理方式下，應(yīng)用程在這一管理方式下，應(yīng)用程序不再只與一個孤立的數(shù)據(jù)文件相對應(yīng)，而是通過序不再只與一個孤立的數(shù)據(jù)文件相對應(yīng)，而是通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)邏輯文件與物理數(shù)據(jù)之間的映數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)邏輯文件與物理數(shù)據(jù)之間的映射，這樣應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)的管理和訪問不但靈活方射，這樣應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)的管理和訪問不但靈活方便，而且應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間完全獨(dú)立。便，而且應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間完全獨(dú)立。（3）數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理和控制。）數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理和控制

17、。數(shù)數(shù)據(jù)庫的共享是并發(fā)（據(jù)庫的共享是并發(fā)（concurrency）的共享，即多）的共享，即多個用戶可以同時存取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，甚至可以同個用戶可以同時存取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，甚至可以同時存取數(shù)據(jù)庫中同一個數(shù)據(jù)，而這些都由數(shù)據(jù)庫管時存取數(shù)據(jù)庫中同一個數(shù)據(jù)，而這些都由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理與控制，從而簡化了應(yīng)用程序。理系統(tǒng)統(tǒng)一管理與控制，從而簡化了應(yīng)用程序。 在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)階段，應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系如圖所示。1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)庫、硬件、軟件、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)庫、硬件、軟件、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶管理員和用戶5部分組成部分組成

18、。1）數(shù)據(jù)庫）數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫是一個結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集合。在一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫是一個結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集合。在一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，可以根據(jù)需要創(chuàng)建多個數(shù)據(jù)庫，并且數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)通?？梢员欢鄠€用戶所共享。需要創(chuàng)建多個數(shù)據(jù)庫，并且數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)通?？梢员欢鄠€用戶所共享。2）軟件）軟件（1）DBMS，它是為數(shù)據(jù)庫的建立、使用和維護(hù)配置的軟件。，它是為數(shù)據(jù)庫的建立、使用和維護(hù)配置的軟件。（2）支持）支持DBMS運(yùn)行的操作系統(tǒng)。運(yùn)行的操作系統(tǒng)。（3）具有與數(shù)據(jù)庫接口的高級語言及其編譯系統(tǒng)，便于開發(fā)應(yīng)用程序。）具有與數(shù)據(jù)庫接口的高級語言及其編譯系統(tǒng)，便于開發(fā)應(yīng)用程序。（4）以）以DBMS為核心的應(yīng)用開發(fā)工

19、具，它們?yōu)閿?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用提為核心的應(yīng)用開發(fā)工具，它們?yōu)閿?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用提供了良好的環(huán)境。供了良好的環(huán)境。 （5）為特定應(yīng)用環(huán)境開發(fā)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序。）為特定應(yīng)用環(huán)境開發(fā)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序。3）硬件）硬件 任何一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都需要有中央處理器、存儲器和任何一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都需要有中央處理器、存儲器和輸入輸入/輸出設(shè)備等硬件。一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要有足夠快的輸出設(shè)備等硬件。一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要有足夠快的處理器來處理這些數(shù)據(jù)，以便快速響應(yīng)用戶的數(shù)據(jù)處理和處理器來處理這些數(shù)據(jù)，以便快速響應(yīng)用戶的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)檢索請求，同時還需要有足夠容量的內(nèi)存與外存來存數(shù)據(jù)檢索請求，同時還需要有足夠容量的內(nèi)存與外

20、存來存儲大量的數(shù)據(jù)。儲大量的數(shù)據(jù)。4）數(shù)據(jù)庫管理員）數(shù)據(jù)庫管理員 數(shù)據(jù)庫管理員是對整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行全面維護(hù)和管數(shù)據(jù)庫管理員是對整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行全面維護(hù)和管理的專門人員，他們在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和應(yīng)用中理的專門人員，他們在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和應(yīng)用中起著重要的作用。起著重要的作用。5）用戶）用戶 用戶也稱最終用戶，他們可以通過應(yīng)用系統(tǒng)的用戶接用戶也稱最終用戶，他們可以通過應(yīng)用系統(tǒng)的用戶接口使用數(shù)據(jù)庫?？谑褂脭?shù)據(jù)庫。1.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)是美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)是美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（會（American Nation

21、al Standard Institute，ANSI）的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)研究小組于）的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)研究小組于1978年提出年提出的標(biāo)準(zhǔn)化的建議，將數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)劃分為的標(biāo)準(zhǔn)化的建議，將數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)劃分為3個模式：個模式：概念模式概念模式、外模式外模式和和內(nèi)模式內(nèi)模式，又稱為數(shù)據(jù)庫的三級，又稱為數(shù)據(jù)庫的三級模式結(jié)構(gòu)，使不同級別的用戶對數(shù)據(jù)庫形成不同的模式結(jié)構(gòu)，使不同級別的用戶對數(shù)據(jù)庫形成不同的視圖。視圖。 所謂視圖，是指觀察、認(rèn)識和理解數(shù)據(jù)庫的范所謂視圖，是指觀察、認(rèn)識和理解數(shù)據(jù)庫的范圍、角度和方法，是數(shù)據(jù)庫在用戶圍、角度和方法，是數(shù)據(jù)庫在用戶“眼中眼中”的反映，的反映，很顯然，不同層次的用戶所很顯然

22、，不同層次的用戶所“看到看到”的數(shù)據(jù)庫是不的數(shù)據(jù)庫是不相同的。相同的。1）概念概念模式模式 介于內(nèi)模式和外模式之間的中間層次介于內(nèi)模式和外模式之間的中間層次 概念概念模式對應(yīng)于概念級。它是對數(shù)據(jù)庫中全部數(shù)模式對應(yīng)于概念級。它是對數(shù)據(jù)庫中全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的總體描述，是據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的總體描述，是所有用戶所有用戶的公共的公共數(shù)據(jù)視圖（全局視圖），由若干個概念記錄類型組成。數(shù)據(jù)視圖（全局視圖），由若干個概念記錄類型組成。 概念模式不僅要描述概念記錄類型，還要描述記概念模式不僅要描述概念記錄類型，還要描述記錄間的聯(lián)系、操作、數(shù)據(jù)的完整性以及安全性等要求。錄間的聯(lián)系、操作、數(shù)據(jù)的完整性以及安

23、全性等要求。定義模式時不僅要定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（如數(shù)據(jù)記錄定義模式時不僅要定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（如數(shù)據(jù)記錄由哪些數(shù)據(jù)項(xiàng)構(gòu)成，數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字、類型、長度和取由哪些數(shù)據(jù)項(xiàng)構(gòu)成，數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字、類型、長度和取值范圍等），而且還要定義與數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性、完值范圍等），而且還要定義與數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性、完整性要求以及定義這些數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。整性要求以及定義這些數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。2）外模式）外模式 最接近用戶，也就是用戶所看到的數(shù)據(jù)視圖最接近用戶，也就是用戶所看到的數(shù)據(jù)視圖 外模式又稱子模式，對應(yīng)于用戶級，是對用戶用到外模式又稱子模式，對應(yīng)于用戶級，是對用戶用到的那部分?jǐn)?shù)據(jù)的描述。的那部分?jǐn)?shù)據(jù)的描述。它是某個或某幾

24、個用戶所看到的數(shù)它是某個或某幾個用戶所看到的數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)視圖，與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。據(jù)庫的數(shù)據(jù)視圖，與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。外外模式由若干個外部記錄類型組成。用戶使用數(shù)據(jù)操縱語模式由若干個外部記錄類型組成。用戶使用數(shù)據(jù)操縱語言言對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，實(shí)際上是對外模式的外部記錄進(jìn)行操對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，實(shí)際上是對外模式的外部記錄進(jìn)行操作。作。 一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外模式。如果不同的用戶在應(yīng)一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外模式。如果不同的用戶在應(yīng)用需求、數(shù)據(jù)的方式、對數(shù)據(jù)保密的要求等方面存在差異，用需求、數(shù)據(jù)的方式、對數(shù)據(jù)保密的要求等方面存在差異，則他們的外模式描述就是不同的。外模式是概念模式的

25、子則他們的外模式描述就是不同的。外模式是概念模式的子集，也稱子模式或用戶模式。集，也稱子模式或用戶模式。3）內(nèi)模式 最接近物理存儲，也就是數(shù)據(jù)的物理存儲方式最接近物理存儲，也就是數(shù)據(jù)的物理存儲方式 內(nèi)模式又稱存儲模式，對應(yīng)于物理級，它是數(shù)據(jù)庫中內(nèi)模式又稱存儲模式，對應(yīng)于物理級，它是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示或底層描述，是數(shù)據(jù)庫最低一級的邏全體數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示或底層描述，是數(shù)據(jù)庫最低一級的邏輯描述，輯描述，它描述了數(shù)據(jù)在存儲介質(zhì)上的存儲方式和物理結(jié)它描述了數(shù)據(jù)在存儲介質(zhì)上的存儲方式和物理結(jié)構(gòu)，對應(yīng)著實(shí)際存儲在外存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)庫。構(gòu)，對應(yīng)著實(shí)際存儲在外存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)庫。 在一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，只有

26、唯一的數(shù)據(jù)庫。在一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，只有唯一的數(shù)據(jù)庫。 因而作因而作為定義、描述數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)的內(nèi)模式和定義、描述數(shù)據(jù)為定義、描述數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)的內(nèi)模式和定義、描述數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)的庫邏輯結(jié)構(gòu)的概念概念模式，也是唯一的。但建立在數(shù)據(jù)庫系模式，也是唯一的。但建立在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之上的應(yīng)用則是非常廣泛、多樣的，所以對應(yīng)的外模式統(tǒng)之上的應(yīng)用則是非常廣泛、多樣的，所以對應(yīng)的外模式不是唯一的，也不可能是唯一的。不是唯一的，也不可能是唯一的。 因此，概念模式描述的是數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，外模式涉及的是數(shù)據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)，即用戶可以直接接觸到的數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，而內(nèi)模式更多的是由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。三級模式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

27、三級模式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：保證了數(shù)據(jù)的獨(dú)立性；保證了數(shù)據(jù)的獨(dú)立性；將內(nèi)模式和概念模式分開，保證了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性；將外模式和概念將內(nèi)模式和概念模式分開，保證了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性；將外模式和概念模式分開，保證了數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。模式分開，保證了數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。簡化了用戶接口；簡化了用戶接口；按照外模式編寫應(yīng)用程序或輸入命令，而不需要了解數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的存儲按照外模式編寫應(yīng)用程序或輸入命令，而不需要了解數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的存儲結(jié)構(gòu)，方便用戶使用系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)，方便用戶使用系統(tǒng)。有利于數(shù)據(jù)共享；有利于數(shù)據(jù)共享；在不同的外模式下可有多個用戶共享系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，減少了數(shù)據(jù)冗余。在不同的外模式下可有多個用戶共享系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，減少

28、了數(shù)據(jù)冗余。利于數(shù)據(jù)的安全保密。利于數(shù)據(jù)的安全保密。在外模式下根據(jù)要求進(jìn)行操作，只能對限定的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，保證了其在外模式下根據(jù)要求進(jìn)行操作，只能對限定的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，保證了其他數(shù)據(jù)的安全。他數(shù)據(jù)的安全。2、三級模式間的映射三級模式間的映射 數(shù)據(jù)庫的三級模式是數(shù)據(jù)庫在3個級別（層次）上的抽象，使用戶能夠邏輯地、抽象地處理數(shù)據(jù)而不必關(guān)心數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的物理表示和存儲。 實(shí)際上，對于一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)而言，物理級數(shù)據(jù)庫是客觀存在的，它是進(jìn)行數(shù)據(jù)庫操作的基礎(chǔ)，概念級數(shù)據(jù)庫不過是物理級數(shù)據(jù)庫的一種邏輯的、抽象的描述（即模式），用戶級數(shù)據(jù)庫則是用戶與數(shù)據(jù)庫的接口，它是概念級數(shù)據(jù)庫的一個子集（外模式）。 因此

29、，為了實(shí)現(xiàn)三個抽象層次的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在這三級模式中提供了映射機(jī)制，即：外模式/概念模式映射概念模式/內(nèi)模式映射 用戶應(yīng)用程序根據(jù)用戶應(yīng)用程序根據(jù)外模式外模式進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，通過進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，通過外外模式模式/概念概念模式模式映射，定義和建立某個外模式與模式映射，定義和建立某個外模式與模式間的對應(yīng)關(guān)系，將外模式與模式聯(lián)系起來，當(dāng)模式發(fā)間的對應(yīng)關(guān)系，將外模式與模式聯(lián)系起來，當(dāng)模式發(fā)生改變時，只要改變其映射，就可以使外模式保持不生改變時，只要改變其映射，就可以使外模式保持不變，對應(yīng)的應(yīng)用程序也可保持不變；變，對應(yīng)的應(yīng)用程序也可保持不變； 另一方面，通過另一方面，通過概念概念模式模式/內(nèi)模式映

30、射內(nèi)模式映射，定義建，定義建立數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（模式）與存儲結(jié)構(gòu)（內(nèi)模式）間立數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（模式）與存儲結(jié)構(gòu)（內(nèi)模式）間的對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，只需改的對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，只需改變模式變模式/內(nèi)模式映射，就能保持模式不變，因此應(yīng)用內(nèi)模式映射，就能保持模式不變，因此應(yīng)用程序也可以保持不變。程序也可以保持不變。 數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)的集合，它不僅要反映數(shù)據(jù)本身的內(nèi)容，而且要反映數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。由于計(jì)算機(jī)不可能直接處理現(xiàn)實(shí)世界中的具體事物，人們必須事先把具體事物轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)據(jù)，這種具有聯(lián)系性的相關(guān)數(shù)據(jù)總是按照一定的組織關(guān)系排列，從而構(gòu)成一定的結(jié)構(gòu)，對這種結(jié)構(gòu)的描

31、述就是數(shù)據(jù)模型。 在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個工具來抽象、表示和處理現(xiàn)實(shí)世界的模擬。數(shù)據(jù)模型包括數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)部分、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的操作部分和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的約束條件。1.5數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型所描述的內(nèi)容包括三個部分：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)約束。 1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):數(shù)據(jù)模型中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要描述數(shù)據(jù)的類型、內(nèi)容、性質(zhì)以及數(shù)據(jù)間的聯(lián)系等。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)操作和約束都建立在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上。不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有不同的操作和約束。 2）數(shù)據(jù)操作:數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)操作主要描述在相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的操作類型和操作方式。 3）數(shù)據(jù)約束：數(shù)據(jù)模型中的數(shù)據(jù)約束主要描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)數(shù)據(jù)間的語法、詞義聯(lián)系、他們之間的制約

32、和依存關(guān)系，以及數(shù)據(jù)動態(tài)變化的規(guī)則，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效和相容。 不同的數(shù)據(jù)模型實(shí)際上是提供給用戶模型化數(shù)據(jù)和信息的不同工具。根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的，可將模型劃分為兩類，它們分屬于兩個不同的層次。 第一層模型是概念層模型，習(xí)慣稱為概念模型，它是按照用戶的觀點(diǎn)來對數(shù)據(jù)和信息建模，主要用于數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)。 另一層模型是組織層數(shù)據(jù)模型，簡稱數(shù)據(jù)模型，它是按照計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)建模，主要用于數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)，分為關(guān)系數(shù)據(jù)庫、層次數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫，其中，關(guān)系數(shù)據(jù)庫是目前最重要的一種數(shù)據(jù)庫。20世紀(jì)80年代以來，計(jì)算機(jī)廠商推出的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)大多采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 為了把現(xiàn)實(shí)中的具體事物抽象、組織為某

33、一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型，人們首先將現(xiàn)實(shí)世界抽象為信息世界，然后將信息世界轉(zhuǎn)換為機(jī)器世界。也就是說，首先把現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對象抽象為某一信息結(jié)構(gòu)，即用概念模型描述數(shù)據(jù)，然后再把概念模型轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)上某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型，這一過程如圖所示。1.概念模型概念模型1）概念模型中的名詞術(shù)語（1）實(shí)體?？陀^存在并且相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。實(shí)體可以是實(shí)際的事物，例如，一名學(xué)生、一位教師；實(shí)體也可以是抽象的事件，例如，一場比賽、一次選課。（2）實(shí)體集。具有相同類型及相同性質(zhì)（或?qū)傩裕┑膶?shí)體集合稱為實(shí)體集。例如，某所學(xué)校的所有學(xué)生的集合是學(xué)生實(shí)體集，所有教師也是實(shí)體集。（3）實(shí)體的屬性。描述實(shí)體的特性稱

34、為屬性。一個實(shí)體可以由若干個屬性來刻畫，例如，學(xué)生實(shí)體可以由學(xué)號、姓名、性別、年齡、院系等屬性描述。（4）屬性值。將屬性的具體取值稱為屬性值。（5）域。屬性值的取值范圍稱為改屬性的域。2）實(shí)體之間的聯(lián)系 聯(lián)系：就是實(shí)體與實(shí)體之間的聯(lián)系。 （1）一對一的聯(lián)系（11）。班長和班級之間是一對一的聯(lián)系，一個班級只能有一名正班長，而每一名班長只能在一個班級任職。（2）一對多的聯(lián)系（1n）。系和學(xué)生之間具有一對多聯(lián)系，一個系有若干名學(xué)生，而每一名學(xué)生只能在一個系中學(xué)習(xí)。（3）多對多的聯(lián)系（mn）。學(xué)生和課程之間具有多對多的聯(lián)系，一名學(xué)生可以選修多門課程，而每一門課程又可以被多名學(xué)生選修。3）實(shí)體聯(lián)系圖：）

35、實(shí)體聯(lián)系圖： E-R圖圖 實(shí)體聯(lián)系方法簡單、實(shí)用，通常使用它的工具-E-R圖來描述現(xiàn)實(shí)世界的信息結(jié)構(gòu)，并將所描述的結(jié)果稱為E-R模型。E-R模型可以轉(zhuǎn)換為DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型。E-R圖有4個要素：（1）矩形：表示實(shí)體，矩形框內(nèi)標(biāo)注實(shí)體名稱（2）橢圓：表示實(shí)體和聯(lián)系所具有的屬性，橢圓內(nèi)標(biāo)注屬性的名稱。（3）菱形框：表示實(shí)體之間的聯(lián)系，菱形框內(nèi)標(biāo)注聯(lián)系的名稱。（4）連線：用來連接實(shí)體與實(shí)體所具有的屬性、聯(lián)系與聯(lián)系所具有的屬性，以及實(shí)體與聯(lián)系。 下面用E-R圖來表示學(xué)校教師授課情況的概念模型，如圖所示，教師屬性有系部、姓名；課目屬性有編號、名稱；學(xué)生屬性有學(xué)號、姓名、年齡及班級。 2.數(shù)據(jù)模型數(shù)

36、據(jù)模型 概念模型是人們對現(xiàn)實(shí)世界事物之間各種聯(lián)系的概念模型是人們對現(xiàn)實(shí)世界事物之間各種聯(lián)系的一種抽象表示，它只描述了實(shí)體的存在及其聯(lián)系，而一種抽象表示，它只描述了實(shí)體的存在及其聯(lián)系，而不能指出如何實(shí)現(xiàn)各種聯(lián)系。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為了能很好不能指出如何實(shí)現(xiàn)各種聯(lián)系。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為了能很好地支持概念模型，必須要采用具體的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)，地支持概念模型，必須要采用具體的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)，這就是組織層數(shù)據(jù)模型，亦稱數(shù)據(jù)模型。這就是組織層數(shù)據(jù)模型，亦稱數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)模型是概念模型的數(shù)據(jù)化。概念模型的數(shù)據(jù)化。任何一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都是基任何一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)都是基于某種數(shù)據(jù)模型的。數(shù)據(jù)模型主要用于數(shù)據(jù)庫管理系于

37、某種數(shù)據(jù)模型的。數(shù)據(jù)模型主要用于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（統(tǒng)（DBMSDBMS）的實(shí)現(xiàn)。）的實(shí)現(xiàn)。 目前常用的數(shù)據(jù)模型有目前常用的數(shù)據(jù)模型有3 3種：種：層次模型層次模型、網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型和和關(guān)系模型關(guān)系模型。與之相對應(yīng)，數(shù)據(jù)庫也分為。與之相對應(yīng)，數(shù)據(jù)庫也分為3 3種基本類種基本類型：層次數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫。型：層次數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫。1）層次模型）層次模型 層次模型是用樹形結(jié)構(gòu)來表示實(shí)體與實(shí)體之間的聯(lián)系層次模型是用樹形結(jié)構(gòu)來表示實(shí)體與實(shí)體之間的聯(lián)系的。層次模型適合描述現(xiàn)實(shí)世界原本具有層次關(guān)系的系統(tǒng)，的。層次模型適合描述現(xiàn)實(shí)世界原本具有層次關(guān)系的系統(tǒng)，例如，企業(yè)、學(xué)校、機(jī)關(guān)及家族

38、等。在這種模型中，記錄例如，企業(yè)、學(xué)校、機(jī)關(guān)及家族等。在這種模型中，記錄類型為結(jié)點(diǎn)，由根結(jié)點(diǎn)、父結(jié)點(diǎn)和子結(jié)點(diǎn)構(gòu)成。類型為結(jié)點(diǎn)，由根結(jié)點(diǎn)、父結(jié)點(diǎn)和子結(jié)點(diǎn)構(gòu)成。 層次模型像一棵倒置的樹，根結(jié)點(diǎn)在上，層次最高，層次模型像一棵倒置的樹，根結(jié)點(diǎn)在上，層次最高，子結(jié)點(diǎn)在下，逐層排列。子結(jié)點(diǎn)在下，逐層排列。其主要其主要特征特征是：有且只有一個無是：有且只有一個無雙親的根結(jié)點(diǎn)；根結(jié)點(diǎn)以外的子結(jié)點(diǎn)，向上僅有一個父結(jié)雙親的根結(jié)點(diǎn)；根結(jié)點(diǎn)以外的子結(jié)點(diǎn)，向上僅有一個父結(jié)點(diǎn)，向下可以有若干個子結(jié)點(diǎn)，表示的是一個父結(jié)點(diǎn)對應(yīng)點(diǎn)，向下可以有若干個子結(jié)點(diǎn)，表示的是一個父結(jié)點(diǎn)對應(yīng)于多個子結(jié)點(diǎn)，而一個子結(jié)點(diǎn)于多個子結(jié)點(diǎn)，而一個子結(jié)

39、點(diǎn)是是只能對應(yīng)于一個父結(jié)點(diǎn)的只能對應(yīng)于一個父結(jié)點(diǎn)的一對多一對多的聯(lián)系。的聯(lián)系。 層次模型只能直接表示一對多（包括一對一）層次模型只能直接表示一對多（包括一對一）聯(lián)系，而無法直接表示實(shí)體間的多對多聯(lián)系，但卻聯(lián)系，而無法直接表示實(shí)體間的多對多聯(lián)系，但卻簡單、直觀、處理方便、算法規(guī)范，如圖所示。簡單、直觀、處理方便、算法規(guī)范，如圖所示。 2）網(wǎng)狀模型）網(wǎng)狀模型 網(wǎng)狀模型用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示實(shí)體與實(shí)體之間的網(wǎng)狀模型用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示實(shí)體與實(shí)體之間的聯(lián)系。網(wǎng)狀模型允許結(jié)點(diǎn)有多于一個的父結(jié)點(diǎn)，聯(lián)系。網(wǎng)狀模型允許結(jié)點(diǎn)有多于一個的父結(jié)點(diǎn)，也可以有一個以上的結(jié)點(diǎn)沒有父結(jié)點(diǎn)，適合用于也可以有一個以上的結(jié)點(diǎn)沒有父結(jié)點(diǎn)，適合用

40、于表示表示多對多的聯(lián)系多對多的聯(lián)系。 網(wǎng)狀模型是層次模型的擴(kuò)展，表示多個從屬關(guān)網(wǎng)狀模型是層次模型的擴(kuò)展，表示多個從屬關(guān)系的層次結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)一種交叉關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。系的層次結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)一種交叉關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其主要其主要特征特征是：允許有一個以上的結(jié)點(diǎn)無雙親結(jié)是：允許有一個以上的結(jié)點(diǎn)無雙親結(jié)點(diǎn)，至少有一個結(jié)點(diǎn)有多于一個的雙親結(jié)點(diǎn)。點(diǎn)，至少有一個結(jié)點(diǎn)有多于一個的雙親結(jié)點(diǎn)。 網(wǎng)狀模型在概念上、結(jié)構(gòu)上都比較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)的算法也難以規(guī)范化，但這種數(shù)據(jù)模型可以表示較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如圖所示。 3）關(guān)系關(guān)系模型模型 是通過二維表來表示實(shí)體以及實(shí)體之間的聯(lián)系是通過二維表來表示實(shí)體以及實(shí)體之間的聯(lián)系。在這種。在這種

41、模型中，一個二維表就是一個關(guān)系，二維表不僅能夠描述模型中，一個二維表就是一個關(guān)系，二維表不僅能夠描述實(shí)體本身，而且還能反映實(shí)體之間的聯(lián)系。實(shí)體本身，而且還能反映實(shí)體之間的聯(lián)系。 但并不是所有的二維表都是關(guān)系模型，只有具有下列但并不是所有的二維表都是關(guān)系模型，只有具有下列特點(diǎn)的二維表才是關(guān)系模型：特點(diǎn)的二維表才是關(guān)系模型：（1 1）表格中的每一列都是不可再分的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)。）表格中的每一列都是不可再分的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)。（2 2）每列的名字不同，同一列的數(shù)據(jù)類型相同。）每列的名字不同，同一列的數(shù)據(jù)類型相同。（3 3）行的順序無關(guān)緊要。）行的順序無關(guān)緊要。（4 4）列的順序無關(guān)緊要。）列的順序無關(guān)緊要。（

42、5 5）關(guān)系中不允許有完全相同的兩行存在。）關(guān)系中不允許有完全相同的兩行存在。 通常將關(guān)系模型稱為關(guān)系或表，將關(guān)系中的行稱為元通常將關(guān)系模型稱為關(guān)系或表，將關(guān)系中的行稱為元組（或記錄）。將關(guān)系中的列稱為屬性組（或記錄）。將關(guān)系中的列稱為屬性,(,(或字段）?；蜃侄危?。關(guān)系模型的基本術(shù)語關(guān)系模型的基本術(shù)語 在關(guān)系模型中，無論是實(shí)體還是實(shí)體之間在關(guān)系模型中，無論是實(shí)體還是實(shí)體之間的聯(lián)系均由關(guān)系（表）來表示。的聯(lián)系均由關(guān)系（表）來表示。1.關(guān)系與表關(guān)系與表 關(guān)系（關(guān)系（relationrelation）是滿足一定條件的二維表，用來表示）是滿足一定條件的二維表，用來表示概念世界中的實(shí)體和實(shí)體之間的聯(lián)系

43、，二維表名就是關(guān)系名。概念世界中的實(shí)體和實(shí)體之間的聯(lián)系，二維表名就是關(guān)系名。但并非任何一個二維表都是一個關(guān)系但并非任何一個二維表都是一個關(guān)系，確定二維表是一個關(guān)確定二維表是一個關(guān)系應(yīng)具有以下幾個特征：系應(yīng)具有以下幾個特征： （1 1）表中沒有組合的列，也就是說每一列都是不可再分的。）表中沒有組合的列，也就是說每一列都是不可再分的。（2 2）表中每一列的所有數(shù)據(jù)都屬于同一種類型。）表中每一列的所有數(shù)據(jù)都屬于同一種類型。（3 3）表中各列都指定了一個不同的名字。）表中各列都指定了一個不同的名字。（4 4）表中沒有數(shù)據(jù)完全相同的行。）表中沒有數(shù)據(jù)完全相同的行。（5 5）表中行之間位置順序的調(diào)換和列之間位置的調(diào)換不影響）表中行之間位置順序的調(diào)換和列之間位置的調(diào)換不影響它們所表示的信息內(nèi)容。它們所表示的信息內(nèi)容。只有具有上述性質(zhì)的二維表，才稱為一個關(guān)系。這種二維表稱只有具有上述性質(zhì)的二維表，才稱為一個關(guān)系。這種二維表稱為規(guī)范化的二維表。為規(guī)范化的二維表。2.屬性及值域?qū)?/p>