《數(shù)據庫》第一講數(shù)據庫基礎知識ppt

1、第一講 數(shù)據庫基礎知識賀金平賀金平1-2Monday, August 02, 2021教學內容教學內容l1.1 1.1 數(shù)據庫基礎數(shù)據庫基礎1.1.1 數(shù)據和信息數(shù)據和信息1.1.2 數(shù)據處理與數(shù)據管理數(shù)據處理與數(shù)據管理l1.2 1.2 數(shù)據庫技術的發(fā)展數(shù)據庫技術的發(fā)展1.2.1 人工管理階段人工管理階段1.2.2 文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階段1.2.3 數(shù)據庫系統(tǒng)階段數(shù)據庫系統(tǒng)階段l1.3 1.3 數(shù)據模型數(shù)據模型1.3.1 數(shù)據模型概念數(shù)據模型概念1.3.2 實體聯(lián)系模型實體聯(lián)系模型1.3.3 三種常見的數(shù)據模型三種常見的數(shù)據模型l1.4 1.4 數(shù)據庫系統(tǒng)數(shù)據庫系統(tǒng)l1.5 1.5 關系模型

2、關系模型1.5.1 關系模型術語關系模型術語1.5.2 關系運算關系運算1-3Monday, August 02, 2021目標與重點目標與重點l學習目標學習目標掌握數(shù)據庫、數(shù)據庫管理系統(tǒng)、數(shù)據庫系統(tǒng)概念掌握數(shù)據庫、數(shù)據庫管理系統(tǒng)、數(shù)據庫系統(tǒng)概念掌握理解關系模型相關概念掌握理解關系模型相關概念(關系、實體、屬性、關系、實體、屬性、主鍵、外鍵等主鍵、外鍵等)掌握掌握ER圖的繪制方法圖的繪制方法掌握關系運算掌握關系運算(并、交、差，選擇、投影、聯(lián)接并、交、差，選擇、投影、聯(lián)接)l重點與難點重點與難點關系模型相關概念的理解關系模型相關概念的理解關系運算關系運算E-R圖的繪制圖的繪制1-4Monday

3、, August 02, 20211.1 1.1 數(shù)據庫概述數(shù)據庫概述l19631963年，美國年，美國HoneywellHoneywell公司的公司的IDSIDS（Integrated Data StoreIntegrated Data Store）系統(tǒng)投入運行，）系統(tǒng)投入運行，揭開了揭開了數(shù)據庫技術的序幕數(shù)據庫技術的序幕。 l2020世紀世紀7070年代是數(shù)據庫蓬勃發(fā)展的年代，年代是數(shù)據庫蓬勃發(fā)展的年代，網網狀系統(tǒng)和層次系統(tǒng)狀系統(tǒng)和層次系統(tǒng)占據了整個數(shù)據庫商用市場，占據了整個數(shù)據庫商用市場，而關系系統(tǒng)僅處于實驗階段。而關系系統(tǒng)僅處于實驗階段。 l2020世紀世紀8080年代，年代，關系系統(tǒng)

4、關系系統(tǒng)由于使用簡便以及由于使用簡便以及硬件性能的改善，逐步代替網狀系統(tǒng)和層次系硬件性能的改善，逐步代替網狀系統(tǒng)和層次系統(tǒng)統(tǒng)占領占領了了市場市場。 l2020世紀世紀9090年代，年代，關系數(shù)據庫關系數(shù)據庫已成為數(shù)據庫技已成為數(shù)據庫技術的術的主流主流。1-5Monday, August 02, 20211.1.1 1.1.1 數(shù)據和信息數(shù)據和信息l1 1信息信息信息（信息（Information）是人們頭腦中對現(xiàn)實世界中客觀事物以）是人們頭腦中對現(xiàn)實世界中客觀事物以及事物之間聯(lián)系的抽象反映，它向我們提供了關于現(xiàn)實世界及事物之間聯(lián)系的抽象反映，它向我們提供了關于現(xiàn)實世界實際存在的事物和聯(lián)系的有用

5、知識。實際存在的事物和聯(lián)系的有用知識。l2 2數(shù)據數(shù)據數(shù)據是人們用各種物理符號，把信息按一定格式記載下來的數(shù)據是人們用各種物理符號，把信息按一定格式記載下來的有意義符號組合。數(shù)據包括數(shù)據內容和數(shù)據形式有意義符號組合。數(shù)據包括數(shù)據內容和數(shù)據形式.l3 3數(shù)據與信息的關系數(shù)據與信息的關系數(shù)據是信息的具體的表示形式，信息是各種數(shù)據所包括的意數(shù)據是信息的具體的表示形式，信息是各種數(shù)據所包括的意義。義。信息可用不同的數(shù)據形式來表現(xiàn)，信息不隨數(shù)據的表現(xiàn)形式信息可用不同的數(shù)據形式來表現(xiàn)，信息不隨數(shù)據的表現(xiàn)形式而改變。如：而改變。如：1980年年10月月1日與日與1980-10-1信息和數(shù)據的關系是：數(shù)據是信

6、息的載體，它是信息的具體信息和數(shù)據的關系是：數(shù)據是信息的載體，它是信息的具體表現(xiàn)形式。表現(xiàn)形式。1-6Monday, August 02, 20211.1.2 1.1.2 數(shù)據處理與數(shù)據管理數(shù)據處理與數(shù)據管理l1 1數(shù)據處理數(shù)據處理信息處理（信息處理（Information Process）也稱為數(shù)據處）也稱為數(shù)據處理，它是利用計算機對各種類型的數(shù)據進行處理，理，它是利用計算機對各種類型的數(shù)據進行處理，從而得到有用信息的過程。信息是數(shù)據處理的結果。從而得到有用信息的過程。信息是數(shù)據處理的結果。數(shù)據的處理過程包括：數(shù)據收集、轉換、組織，數(shù)數(shù)據的處理過程包括：數(shù)據收集、轉換、組織，數(shù)據的輸入、存儲

7、、合并、計算、更新，數(shù)據的檢索、據的輸入、存儲、合并、計算、更新，數(shù)據的檢索、輸出等一系列活動。輸出等一系列活動。l2 2數(shù)據管理數(shù)據管理計算機數(shù)據管理是指計算機對數(shù)據的管理方法和手計算機數(shù)據管理是指計算機對數(shù)據的管理方法和手段。段。數(shù)據管理是指對數(shù)據的組織、分類、編碼、存儲、數(shù)據管理是指對數(shù)據的組織、分類、編碼、存儲、檢索和維護，是數(shù)據處理的中心問題。檢索和維護，是數(shù)據處理的中心問題。1-7Monday, August 02, 20211.2 1.2 數(shù)據庫技術的發(fā)展數(shù)據庫技術的發(fā)展l數(shù)據管理經歷了四個階段數(shù)據管理經歷了四個階段人工管理人工管理文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)數(shù)據庫系統(tǒng)數(shù)據庫系統(tǒng)高級數(shù)據庫系

8、統(tǒng)高級數(shù)據庫系統(tǒng)1-8Monday, August 02, 20211.2.1 1.2.1 人工管理階段人工管理階段l在在2020世紀世紀5050年代中期以前年代中期以前計算機主要用于科學計算。計算機主要用于科學計算。硬件狀況沒有磁盤等直接存取的存儲設備；硬件狀況沒有磁盤等直接存取的存儲設備；軟件狀況是，沒有操作系統(tǒng)，軟件狀況是，沒有操作系統(tǒng)，沒有管理數(shù)據的軟件；數(shù)據處理方式是批處理。沒有管理數(shù)據的軟件；數(shù)據處理方式是批處理。l人工管理階段的數(shù)據管理有下列特點：人工管理階段的數(shù)據管理有下列特點：數(shù)據不保存在計算機內。數(shù)據不保存在計算機內。 沒有專用的軟件對數(shù)據進行管理。沒有專用的軟件對數(shù)據進行

9、管理。 只有程序（只有程序（program）的概念，沒有文件（）的概念，沒有文件（file）的概念。數(shù)據的組織方式必須由程序員自行設計與的概念。數(shù)據的組織方式必須由程序員自行設計與安排。安排。數(shù)據面向程序。即一組數(shù)據對應一個程序。數(shù)據面向程序。即一組數(shù)據對應一個程序。1-9Monday, August 02, 20211.2.2 1.2.2 文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階段l2020世紀世紀5050年代后期到年代后期到6060年代中期年代中期計算機不僅用于科學計算，而且還大量用于管理。計算機不僅用于科學計算，而且還大量用于管理。硬件上已有了磁盤、磁鼓等直接存取的存儲設備；硬件上已有了磁盤、磁鼓等直接存

10、取的存儲設備；軟件方面，操作系統(tǒng)中已經有了專門的數(shù)據管理軟件，一般軟件方面，操作系統(tǒng)中已經有了專門的數(shù)據管理軟件，一般稱為文件系統(tǒng)；稱為文件系統(tǒng)；處理方式上不僅有了文件批處理，而且能夠聯(lián)機實時處理。處理方式上不僅有了文件批處理，而且能夠聯(lián)機實時處理。l傳統(tǒng)的文件管理階段問題傳統(tǒng)的文件管理階段問題1.數(shù)據冗余性數(shù)據冗余性(Data redundancy)2.數(shù)據不一致性數(shù)據不一致性(Data inconsistency)3.數(shù)據聯(lián)系弱數(shù)據聯(lián)系弱(Data poor relationship)4.數(shù)據安全性差數(shù)據安全性差(Data poor security)5.缺乏靈活性缺乏靈活性(Lack o

11、f flexibility)1-10Monday, August 02, 20211.2.3 1.2.3 數(shù)據庫系統(tǒng)階段數(shù)據庫系統(tǒng)階段l2020世紀世紀6060年代后期以來，計算機用于年代后期以來，計算機用于管理的規(guī)模更為龐大，以文件系統(tǒng)作為管理的規(guī)模更為龐大，以文件系統(tǒng)作為數(shù)據管理手段已經不能滿足應用的需求數(shù)據管理手段已經不能滿足應用的需求l為解決多用戶、多應用共享數(shù)據的需求，為解決多用戶、多應用共享數(shù)據的需求，使數(shù)據為盡可能多的應用服務，出現(xiàn)了使數(shù)據為盡可能多的應用服務，出現(xiàn)了數(shù)據庫技術和統(tǒng)一管理數(shù)據的專門軟件數(shù)據庫技術和統(tǒng)一管理數(shù)據的專門軟件系統(tǒng)系統(tǒng)數(shù)據庫管理系統(tǒng)。數(shù)據庫管理系統(tǒng)。1-1

12、1Monday, August 02, 2021（1 1）標志文件管理數(shù)據階段向現(xiàn)代數(shù)據庫管理系統(tǒng)階）標志文件管理數(shù)據階段向現(xiàn)代數(shù)據庫管理系統(tǒng)階段轉變的三件大事段轉變的三件大事l1.1.19681968年年,IBM,IBM（International Business International Business Machine,Machine,國際商用機器）公司推出了商品化的國際商用機器）公司推出了商品化的基于基于層次模型層次模型的的IMSIMS系統(tǒng)系統(tǒng)l2.2.19691969年年, ,美國美國CODASYL(Conference On CODASYL(Conference On Data

13、 System Language,Data System Language,數(shù)據系統(tǒng)語言協(xié)商數(shù)據系統(tǒng)語言協(xié)商會會) )組織下屬的組織下屬的DBTG(DataBase Task DBTG(DataBase Task Group,Group,數(shù)據庫任務組數(shù)據庫任務組) )發(fā)布了一系列研究數(shù)據庫發(fā)布了一系列研究數(shù)據庫方法的方法的DBTGDBTG報告報告, ,奠定了奠定了網狀數(shù)據模型網狀數(shù)據模型基礎基礎l3.3.19701970年年,IBM,IBM公司研究人員公司研究人員E.F.CoddE.F.Codd提出了提出了關系模型關系模型，奠定了關系型數(shù)據庫管理系統(tǒng)基礎，奠定了關系型數(shù)據庫管理系統(tǒng)基礎1-12

14、Monday, August 02, 2021（2 2）現(xiàn)代的數(shù)據庫管理系統(tǒng)階段特點）現(xiàn)代的數(shù)據庫管理系統(tǒng)階段特點l1.1.使用復雜的數(shù)據模型表示結構使用復雜的數(shù)據模型表示結構l2.2.具有很高的數(shù)據獨立性具有很高的數(shù)據獨立性l3.3.為用戶提供了方便的接口為用戶提供了方便的接口(SQL)(SQL)l4.4.提供了完整的數(shù)據控制功能提供了完整的數(shù)據控制功能l5.5.提高了系統(tǒng)的靈活性提高了系統(tǒng)的靈活性1-13Monday, August 02, 20211.2.4 1.2.4 高級數(shù)據庫技術階段高級數(shù)據庫技術階段l(1) (1) 分布式數(shù)據庫系統(tǒng)分布式數(shù)據庫系統(tǒng)l(2) (2) 對象數(shù)據庫系統(tǒng)

15、對象數(shù)據庫系統(tǒng)1-14Monday, August 02, 20211.3 1.3 數(shù)據模型（數(shù)據模型（Data ModelData Model）l1.3.1 1.3.1 數(shù)據模型概念數(shù)據模型概念l數(shù)據模型數(shù)據模型：能表示實體類型及實體間聯(lián)系的模：能表示實體類型及實體間聯(lián)系的模型稱為型稱為“數(shù)據模型數(shù)據模型”。用來表示信息世界中的。用來表示信息世界中的實體及其聯(lián)系在數(shù)據世界中的抽象描述，它描實體及其聯(lián)系在數(shù)據世界中的抽象描述，它描述的是數(shù)據的邏輯結構。述的是數(shù)據的邏輯結構。l邏輯數(shù)據模型邏輯數(shù)據模型包含三個部分：包含三個部分：數(shù)據結構數(shù)據結構是指對實體類型和實體間聯(lián)系的表達和實是指對實體類型和

16、實體間聯(lián)系的表達和實現(xiàn)；現(xiàn)；數(shù)據操作數(shù)據操作是指對數(shù)據庫的檢索和更新（包括插入、是指對數(shù)據庫的檢索和更新（包括插入、刪除和修改）兩類操作；刪除和修改）兩類操作；數(shù)據完整性約束數(shù)據完整性約束給出數(shù)據及其聯(lián)系應具有的制約和給出數(shù)據及其聯(lián)系應具有的制約和依賴規(guī)則。依賴規(guī)則。1-15Monday, August 02, 20211.3.2 1.3.2 實體聯(lián)系模型（實體聯(lián)系模型（ERER模型）模型）l1 1實體聯(lián)系模型實體聯(lián)系模型實體聯(lián)系模型為數(shù)據庫建模提供了實體聯(lián)系模型為數(shù)據庫建模提供了3個基個基本的語義概念：實體（本的語義概念：實體（Entity）、聯(lián)系）、聯(lián)系（Relationship）、屬性（

17、）、屬性（Attributes）。）。l2 2實體實體：具有相同屬性或特征的客觀：具有相同屬性或特征的客觀現(xiàn)實和抽象事物的集合。該集合中的一現(xiàn)實和抽象事物的集合。該集合中的一個元組就是該實體的一個實例個元組就是該實體的一個實例(instance)(instance)l3 3屬性屬性：表示一類客觀現(xiàn)實或抽象事：表示一類客觀現(xiàn)實或抽象事物的一種特征或性質。物的一種特征或性質。 1-16Monday, August 02, 2021E E- -R R模型模型l4 4實體型實體型屬性值的集合表示一個實體，而屬性的集屬性值的集合表示一個實體，而屬性的集合表示一種實體的類型，稱為實體型。合表示一種實體的類

18、型，稱為實體型。l5 5實體聯(lián)系實體聯(lián)系實體聯(lián)系是指實體類型之間的聯(lián)系，它反實體聯(lián)系是指實體類型之間的聯(lián)系，它反映了實體類型之間的某種關聯(lián)。映了實體類型之間的某種關聯(lián)。l6 6二元實體（型）間聯(lián)系的種類：二元實體（型）間聯(lián)系的種類：一對一聯(lián)系一對一聯(lián)系(1:1) 一對多聯(lián)系一對多聯(lián)系(1:n)多對多聯(lián)系多對多聯(lián)系(m:n) 1-17Monday, August 02, 2021二元聯(lián)系中的聯(lián)系類型二元聯(lián)系中的聯(lián)系類型1-18Monday, August 02, 2021二元聯(lián)系中的多對多聯(lián)系二元聯(lián)系中的多對多聯(lián)系1-19Monday, August 02, 2021實體聯(lián)系模型實體聯(lián)系模型lE

19、-RE-R方法：方法：“實體實體- -聯(lián)系方法聯(lián)系方法”（Entity-Relationship Entity-Relationship ApproachApproach），它是描述現(xiàn)實世界概念結構模型的有效方法，），它是描述現(xiàn)實世界概念結構模型的有效方法，是是一種用來在數(shù)據庫設計過程中表示數(shù)據庫系統(tǒng)結構的方法。一種用來在數(shù)據庫設計過程中表示數(shù)據庫系統(tǒng)結構的方法。用用E-RE-R方法建立的概念結構模型稱為方法建立的概念結構模型稱為E-RE-R模型，或稱為模型，或稱為E-RE-R圖。圖。lERER圖：（圖：（Entity RelationshipEntity Relationship）實體聯(lián)系圖

20、，是一種可視）實體聯(lián)系圖，是一種可視化的圖形方法，它基于對現(xiàn)實世界的一種認識，即客觀現(xiàn)實世化的圖形方法，它基于對現(xiàn)實世界的一種認識，即客觀現(xiàn)實世界由一組稱為實體的基本對象和這些對象之間的聯(lián)系組成，是界由一組稱為實體的基本對象和這些對象之間的聯(lián)系組成，是一種語義模型，使用圖型模型盡力地表達數(shù)據的意義一種語義模型，使用圖型模型盡力地表達數(shù)據的意義lE-RE-R圖基本成分包含實體、屬性和聯(lián)系。圖基本成分包含實體、屬性和聯(lián)系。lE-RE-R圖的基本思想就是分別用矩形框、橢圓形框和菱形框表示圖的基本思想就是分別用矩形框、橢圓形框和菱形框表示實體、屬性和聯(lián)系，使用無向邊將屬性與其相應的實體連接起實體、屬性

21、和聯(lián)系，使用無向邊將屬性與其相應的實體連接起來，并將聯(lián)系分別和有關實體相連接，注明聯(lián)系類型。來，并將聯(lián)系分別和有關實體相連接，注明聯(lián)系類型。1-20Monday, August 02, 2021E-RE-R圖的三種元素圖的三種元素E-RE-R圖的三種基本元素及其圖形的表示方法圖的三種基本元素及其圖形的表示方法實體實體屬性屬性聯(lián)系集聯(lián)系集線段線段1-21Monday, August 02, 2021E-RE-R圖的繪制步驟圖的繪制步驟l首先確定實體類型首先確定實體類型l確定聯(lián)系類型（確定聯(lián)系類型（1 1：1 1，1 1：NN，MM：NN）l把實體類型和聯(lián)系類型組合成把實體類型和聯(lián)系類型組合成E-

22、RE-R圖。圖。l確定實體類型和聯(lián)系類型的屬性。確定實體類型和聯(lián)系類型的屬性。 l確定實體類型的鍵，在確定實體類型的鍵，在E-RE-R圖中屬于鍵圖中屬于鍵的屬性名下畫一條橫線。的屬性名下畫一條橫線。 1-22Monday, August 02, 2021二元實體聯(lián)系種類二元實體聯(lián)系種類兩個實體之間的聯(lián)系學生選修成績課程系主任領導系學生屬于系11n1mn1-23Monday, August 02, 2021學生與課程聯(lián)系的學生與課程聯(lián)系的E-RE-R圖圖學生與課程聯(lián)系的完整學生與課程聯(lián)系的完整E-RE-R圖圖課程名學生學號姓名性別出生日期系別課程課程號學分n成績m選修1-24Monday, Au

23、gust 02, 2021圖書借閱圖書借閱E-RE-R圖圖圖書管理實體聯(lián)系圖圖書信息書號書名出版社作者借書證號單價讀者信息姓名地址性別借書NM借書日期歸還日期1-25Monday, August 02, 2021E-RE-R圖設計原則圖設計原則l真實性原則真實性原則l避免冗余原則避免冗余原則l簡單性原則簡單性原則l合適性原則：用實體集還是屬性合適性原則：用實體集還是屬性l合適性原則：用實體集還是聯(lián)系集。合適性原則：用實體集還是聯(lián)系集。原則：當描述發(fā)生在實體集之間的原則：當描述發(fā)生在實體集之間的行為時，最好采用聯(lián)系集。行為時，最好采用聯(lián)系集。1-26Monday, August 02, 2021

24、1.3.3 1.3.3 三種常見的數(shù)據模型三種常見的數(shù)據模型l（1 1）結構型（層次型）結構型（層次型Hierarchical Hierarchical DatabaseDatabase）：樹狀結構）：樹狀結構l用樹形結構表示各類實體以及實體間的聯(lián)系。層次用樹形結構表示各類實體以及實體間的聯(lián)系。層次模型數(shù)據庫系統(tǒng)的典型代表是模型數(shù)據庫系統(tǒng)的典型代表是IBMIBM公司的公司的IMSIMS（Information Management SystemsInformation Management Systems）數(shù)）數(shù)據庫管理系統(tǒng)。在數(shù)據庫中，對滿足以下兩個條件據庫管理系統(tǒng)。在數(shù)據庫中，對滿足以下兩

25、個條件的數(shù)據模型稱為層次模型。的數(shù)據模型稱為層次模型。（1）有且僅有一個節(jié)點無雙親，這個節(jié)點稱為）有且僅有一個節(jié)點無雙親，這個節(jié)點稱為“根節(jié)點根節(jié)點”。（2）其他節(jié)點有且僅有一個雙親。）其他節(jié)點有且僅有一個雙親。l優(yōu)點：數(shù)據結構類似于金字塔，不同層次間的關優(yōu)點：數(shù)據結構類似于金字塔，不同層次間的關聯(lián)性直接簡單聯(lián)性直接簡單l缺點：數(shù)據縱向發(fā)展，橫向關系難以建立缺點：數(shù)據縱向發(fā)展，橫向關系難以建立1-27Monday, August 02, 2021結構型（層次型結構型（層次型Hierarchical DatabaseHierarchical Database）：）：樹狀結構樹狀結構施施研究室施先

26、生孫小小盧拉拉F174SQL Server$500孫小小盧拉拉專長操作系統(tǒng)硬件技術網絡技術專長網頁設計操作系統(tǒng)數(shù)據庫作者出版物1-28Monday, August 02, 2021（2 2）網絡型（網狀型）網絡型（網狀型Network Network DatabaseDatabase） l將每條記錄當成一個節(jié)點，節(jié)點與節(jié)點之間可將每條記錄當成一個節(jié)點，節(jié)點與節(jié)點之間可以建立關聯(lián)，形成一個復雜的網狀結構。以建立關聯(lián)，形成一個復雜的網狀結構。l網狀數(shù)據模型的典型代表是網狀數(shù)據模型的典型代表是DBTGDBTG系統(tǒng)，也系統(tǒng)，也稱稱CODASYLCODASYL系統(tǒng)。系統(tǒng)。l在數(shù)據庫中，對滿足以下兩個條件

27、的數(shù)據模型在數(shù)據庫中，對滿足以下兩個條件的數(shù)據模型稱為網狀模型：稱為網狀模型：（1）允許一個以上的節(jié)點無雙親。）允許一個以上的節(jié)點無雙親。（2）一個節(jié)點可以有多于一個的雙親。）一個節(jié)點可以有多于一個的雙親。l優(yōu)點：避免數(shù)據重復性優(yōu)點：避免數(shù)據重復性l缺點：關聯(lián)性復雜缺點：關聯(lián)性復雜1-29Monday, August 02, 2021（2 2）網絡型（網狀型）網絡型（網狀型Network Network DatabaseDatabase）孫小小F480Linux應用620F174Windows98系統(tǒng)秘笈490F339HomePage制作高手480標標出版公司旗旗出版公司1-30Monday,

28、 August 02, 2021（3 3）關系型（）關系型（Relational DatabaseRelational Database）l關系模型中基本數(shù)據邏輯結構是一張二維表關系模型中基本數(shù)據邏輯結構是一張二維表l用二維表結構來表示實體以及實體之間聯(lián)系的用二維表結構來表示實體以及實體之間聯(lián)系的模型稱為模型稱為關系模型關系模型。l在關系模型中：在關系模型中：通常把二維表稱為通常把二維表稱為關系關系一個表的結構稱為一個表的結構稱為關系模式關系模式表中的每一行稱為一個表中的每一行稱為一個元組元組，相當于通常的一個記，相當于通常的一個記錄（值）錄（值）每一列稱為一個每一列稱為一個屬性屬性，相當于記

29、錄中的一個數(shù)據項，相當于記錄中的一個數(shù)據項由若干個關系模式（相當于記錄型）組成的集合，由若干個關系模式（相當于記錄型）組成的集合，就是一個關系模型。就是一個關系模型。 1-31Monday, August 02, 2021關系數(shù)據庫關系數(shù)據庫學生信息表學號姓名性別出生年月99070470JimMale1980.1099070471MikeMale1981.199070468MarryFemale1979.2學生成績表學號課程編號成績99070470A01019099070471B01028099070468A01017099070468C00018699070470B0102751-32Mon

30、day, August 02, 20211.3.4 1.3.4 數(shù)據庫系統(tǒng)的網絡架構數(shù)據庫系統(tǒng)的網絡架構l（1 1）單機架構）單機架構l同一臺計算機包辦所有數(shù)據庫系統(tǒng)的工作，包括保存、同一臺計算機包辦所有數(shù)據庫系統(tǒng)的工作，包括保存、處理、管理及使用數(shù)據庫系統(tǒng)。如：處理、管理及使用數(shù)據庫系統(tǒng)。如：AccessAccess、FoxProFoxProl（2 2）大型主機）大型主機/ /終端架構終端架構l同一臺大型主機負責存儲及處理龐大的數(shù)據，用戶通同一臺大型主機負責存儲及處理龐大的數(shù)據，用戶通過終端與大型主機聯(lián)機，以存取數(shù)據庫的內容過終端與大型主機聯(lián)機，以存取數(shù)據庫的內容l（3 3）主從式架構（）主

31、從式架構（C/SC/S）l客戶端計算機處理部分工作，分散數(shù)據庫服務器負荷客戶端計算機處理部分工作，分散數(shù)據庫服務器負荷l（4 4）分布式架構）分布式架構l數(shù)據存儲在數(shù)臺數(shù)據庫服務器上，存取效率高數(shù)據存儲在數(shù)臺數(shù)據庫服務器上，存取效率高1-33Monday, August 02, 20211.4 1.4 數(shù)據庫系統(tǒng)數(shù)據庫系統(tǒng)l1.4.1 1.4.1 數(shù)據庫系統(tǒng)三級模式結構數(shù)據庫系統(tǒng)三級模式結構1-34Monday, August 02, 2021(1)(1)數(shù)據庫的三級抽象術語數(shù)據庫的三級抽象術語 數(shù)據模型數(shù)據模型用數(shù)據定義語言用數(shù)據定義語言描述的稱呼描述的稱呼DBTG報告報告中的稱呼中的稱呼外

32、部級外部級外模型外模型外模式外模式子模式子模式概念級概念級概念模型概念模型概念模式概念模式模式模式內部級內部級內模型內模型內模式內模式物理模式物理模式1-35Monday, August 02, 2021(2)(2)三級體系結構三級體系結構1-36Monday, August 02, 2021(3)(3)體系結構中的五個要素體系結構中的五個要素l概念模式（概念模式（conceptnal schemaconceptnal schema）是數(shù)據庫）是數(shù)據庫中全部數(shù)據的整體邏輯結構的描述。中全部數(shù)據的整體邏輯結構的描述。 l外模式（外模式（external schemaexternal schema

33、）是用戶與數(shù)據庫）是用戶與數(shù)據庫系統(tǒng)的接口，是用戶用到的那部分數(shù)據的描述。系統(tǒng)的接口，是用戶用到的那部分數(shù)據的描述。 l內模式（內模式（internal schemainternal schema）是數(shù)據庫在物理）是數(shù)據庫在物理存儲方面的描述，定義所有內部記錄類型、索引存儲方面的描述，定義所有內部記錄類型、索引和文件的組織方式，以及數(shù)據控制方面的細節(jié)。和文件的組織方式，以及數(shù)據控制方面的細節(jié)。 l模式內模式映象存在于概念級和內部級之間，模式內模式映象存在于概念級和內部級之間，用于定義概念模式和內模式之間的對應性。用于定義概念模式和內模式之間的對應性。 l外模式模式映象存在于外部級和概念級之間，

34、外模式模式映象存在于外部級和概念級之間，用于定義外模式和概念模式之間的對應性。用于定義外模式和概念模式之間的對應性。1-37Monday, August 02, 2021(4) (4) 兩級數(shù)據獨立性兩級數(shù)據獨立性l數(shù)據獨立性（數(shù)據獨立性（data independencedata independence）是指應用程序和數(shù)據庫的數(shù)據結構之間是指應用程序和數(shù)據庫的數(shù)據結構之間相互獨立，不受影響。相互獨立，不受影響。l數(shù)據獨立性分成物理數(shù)據獨立性和邏輯數(shù)據獨立性分成物理數(shù)據獨立性和邏輯數(shù)據獨立性兩個級別。數(shù)據獨立性兩個級別。1-38Monday, August 02, 20211.4.2 1.4

35、.2 數(shù)據庫系統(tǒng)組成數(shù)據庫系統(tǒng)組成l數(shù)據庫系統(tǒng)數(shù)據庫系統(tǒng)(Database System(Database System，簡記為，簡記為DBS) DBS) ：DBSDBS是實現(xiàn)有組織地、動態(tài)地存儲是實現(xiàn)有組織地、動態(tài)地存儲大量關聯(lián)數(shù)據、方便多用戶訪問的計算機硬件、大量關聯(lián)數(shù)據、方便多用戶訪問的計算機硬件、軟件和數(shù)據資源組成的系統(tǒng)，即它是采用數(shù)據軟件和數(shù)據資源組成的系統(tǒng)，即它是采用數(shù)據庫技術的計算機系統(tǒng)。庫技術的計算機系統(tǒng)。l數(shù)據庫系統(tǒng)指在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據庫后構數(shù)據庫系統(tǒng)指在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據庫后構成的系統(tǒng)，一般由數(shù)據庫、數(shù)據庫管理系統(tǒng)成的系統(tǒng)，一般由數(shù)據庫、數(shù)據庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）

36、、應用系統(tǒng)、數(shù)據庫管理員（及其開發(fā)工具）、應用系統(tǒng)、數(shù)據庫管理員和用戶構成。和用戶構成。l狹義的數(shù)據庫系統(tǒng)由數(shù)據庫、數(shù)據庫管理系統(tǒng)狹義的數(shù)據庫系統(tǒng)由數(shù)據庫、數(shù)據庫管理系統(tǒng)組成組成1-39Monday, August 02, 2021一、數(shù)據庫系統(tǒng)的組成一、數(shù)據庫系統(tǒng)的組成l1 1數(shù)據庫數(shù)據庫 數(shù)據庫數(shù)據庫是與應用彼此獨立的、以一定的組織方式存是與應用彼此獨立的、以一定的組織方式存儲在一起的、彼此相互關聯(lián)的、具有較少冗余的、儲在一起的、彼此相互關聯(lián)的、具有較少冗余的、能被多個用戶共享的數(shù)據集合。能被多個用戶共享的數(shù)據集合。l 2 2數(shù)據庫管理系統(tǒng)（數(shù)據庫管理系統(tǒng)（DBMSDBMS）數(shù)據庫管理系統(tǒng)

37、（數(shù)據庫管理系統(tǒng)（Database Management System）, 是一種負責數(shù)據庫的定義、建立、操作、是一種負責數(shù)據庫的定義、建立、操作、管理和維護的系統(tǒng)管理軟件。管理和維護的系統(tǒng)管理軟件。DBMS位于用戶和操作系統(tǒng)之間，負責處理用戶和位于用戶和操作系統(tǒng)之間，負責處理用戶和應用程序存取、操縱數(shù)據庫的各種請求。應用程序存取、操縱數(shù)據庫的各種請求。 1-40Monday, August 02, 2021數(shù)據庫管理系統(tǒng)的功能數(shù)據庫管理系統(tǒng)的功能l數(shù)據定義：定義并管理各種類型的數(shù)據項數(shù)據定義：定義并管理各種類型的數(shù)據項l數(shù)據處理：數(shù)據庫存取能力（增加、刪除、修改和查數(shù)據處理：數(shù)據庫存取能力（

38、增加、刪除、修改和查詢）詢）l數(shù)據安全：創(chuàng)建用戶賬號、相應的口令及設置權限數(shù)據安全：創(chuàng)建用戶賬號、相應的口令及設置權限l數(shù)據備份：提供準確、方便的備份功能數(shù)據備份：提供準確、方便的備份功能l常用的大型常用的大型DBMSDBMS：SQL ServerSQL Server、OracleOracle、SybaseSybase、InformixInformix、DB2DB2lDBMSDBMS是位于用戶與操作系統(tǒng)（是位于用戶與操作系統(tǒng)（OSOS）之間的一層數(shù)）之間的一層數(shù)據管理軟件，它為用戶或應用程序提供訪問據管理軟件，它為用戶或應用程序提供訪問DBDB的方的方法，包括法，包括DBDB的建立、查詢、更新

39、及各種數(shù)據控制。的建立、查詢、更新及各種數(shù)據控制。DBMSDBMS總是基于某種數(shù)據模型，可以分為層次型、網總是基于某種數(shù)據模型，可以分為層次型、網狀型、關系型和面向對象型等。狀型、關系型和面向對象型等。1-41Monday, August 02, 2021DBMSDBMS的工作模式的工作模式1-42Monday, August 02, 2021數(shù)據庫系統(tǒng)的組成數(shù)據庫系統(tǒng)的組成l 3 3數(shù)據庫管理員（數(shù)據庫管理員（Database Database Administrator, DBAAdministrator, DBA） 數(shù)據庫管理員是大型數(shù)據庫系統(tǒng)的一個工作小組。數(shù)據庫管理員是大型數(shù)據庫系統(tǒng)

40、的一個工作小組。主要負責數(shù)據庫設計、建立、管理和維護數(shù)據庫，主要負責數(shù)據庫設計、建立、管理和維護數(shù)據庫，協(xié)調各用戶對數(shù)據庫的要求等。協(xié)調各用戶對數(shù)據庫的要求等。l 4 4用戶用戶用戶是數(shù)據庫系統(tǒng)的服務對象，是使用數(shù)據庫系統(tǒng)用戶是數(shù)據庫系統(tǒng)的服務對象，是使用數(shù)據庫系統(tǒng)者者數(shù)據庫系統(tǒng)的用戶可以有兩類：終端用戶、應用程數(shù)據庫系統(tǒng)的用戶可以有兩類：終端用戶、應用程序員。序員。l 5 5數(shù)據庫應用系統(tǒng)數(shù)據庫應用系統(tǒng)應用系統(tǒng)是指在數(shù)據庫管理系統(tǒng)提供的軟件平臺上，應用系統(tǒng)是指在數(shù)據庫管理系統(tǒng)提供的軟件平臺上，結合各領域的應用需求開發(fā)的軟件產品。結合各領域的應用需求開發(fā)的軟件產品。1-43Monday, Au

41、gust 02, 2021二、數(shù)據庫系統(tǒng)的特點二、數(shù)據庫系統(tǒng)的特點l1 1數(shù)據的共享性好，冗余度低，易擴充。數(shù)據的共享性好，冗余度低，易擴充。數(shù)據庫中的整體數(shù)據可以被多個用戶，多種應用共享使用；數(shù)據庫中的整體數(shù)據可以被多個用戶，多種應用共享使用；數(shù)據共享。數(shù)據共享。2 2采用特定的數(shù)據模型采用特定的數(shù)據模型數(shù)據庫中的數(shù)據是有結構的。數(shù)據庫系統(tǒng)不僅可以表示事物數(shù)據庫中的數(shù)據是有結構的。數(shù)據庫系統(tǒng)不僅可以表示事物內部各數(shù)據項之間的聯(lián)系，而且可以表示事物與事物之間的內部各數(shù)據項之間的聯(lián)系，而且可以表示事物與事物之間的聯(lián)系。聯(lián)系。l3 3具有較高的數(shù)據獨立性具有較高的數(shù)據獨立性數(shù)據和程序的獨立，把數(shù)據

42、的定義從程序中分離出來，簡化數(shù)據和程序的獨立，把數(shù)據的定義從程序中分離出來，簡化了應用程序的編制，大大減少程序維護的工作量。了應用程序的編制，大大減少程序維護的工作量。l4 4有統(tǒng)一的數(shù)據控制功能有統(tǒng)一的數(shù)據控制功能有效地提供了數(shù)據的安全性保護、數(shù)據的完整性檢查、并發(fā)有效地提供了數(shù)據的安全性保護、數(shù)據的完整性檢查、并發(fā)控制和數(shù)據庫恢復等功能?？刂坪蛿?shù)據庫恢復等功能。 1-44Monday, August 02, 2021三、數(shù)據庫系統(tǒng)的結構三、數(shù)據庫系統(tǒng)的結構1-45Monday, August 02, 20211.5 1.5 關系模型關系模型l1.5.1 1.5.1 關系術語關系術語l(1)

43、 (1) 關系模式關系模式(Relational Scheme)(Relational Scheme)：它由一個關：它由一個關系名以及它所有的屬性名構成。它對應二維表的表頭，系名以及它所有的屬性名構成。它對應二維表的表頭，是二維表的構成框架（邏輯結構）。其格式為是二維表的構成框架（邏輯結構）。其格式為: : 關系名（屬性名關系名（屬性名1 ,屬性名屬性名2 ，屬性名，屬性名n）在在SQL Server中對應的表結構為中對應的表結構為: 表名（字段名表名（字段名1，字段名，字段名2，字段名，字段名n）l(2) (2) 關系關系(Relation)(Relation)：表示多個實體之間的相互關聯(lián)，

44、：表示多個實體之間的相互關聯(lián)，每一張表稱為該關系模式的一個具體關系。它包括：每一張表稱為該關系模式的一個具體關系。它包括：關系名，表的結構和表的數(shù)據（元組）。關系名，表的結構和表的數(shù)據（元組）。l(3) (3) 聯(lián)系集：實體集之間的聯(lián)系聯(lián)系集：實體集之間的聯(lián)系二元聯(lián)系集：兩個實體集之間的聯(lián)系集二元聯(lián)系集：兩個實體集之間的聯(lián)系集1-46Monday, August 02, 2021關系術語關系術語l(4) (4) 實體集（實體集（entity setentity set）：性質相同的同類）：性質相同的同類實體的集合，稱為實體集。實體的集合，稱為實體集。l(5) (5) 元組（元組（TupleTu

45、ple）：二維表的一行稱為關系）：二維表的一行稱為關系的一個元組，對應一個實體的數(shù)據。的一個元組，對應一個實體的數(shù)據。l(6) (6) 屬性（屬性（AttributesAttributes）：二維表中的）：二維表中的每一列稱為關系的一個屬性。每一列稱為關系的一個屬性。l(7) (7) 域（域（DomainDomain）: :屬性所對應的取值屬性所對應的取值變化范圍叫屬性的域變化范圍叫屬性的域 1-47Monday, August 02, 2021關系術語關系術語l(8) (8) 實體標識符（實體標識符（identifieridentifier）：能惟一標識實體的）：能惟一標識實體的屬性或屬性集

46、，稱為實體標識符。有時也稱為關鍵碼屬性或屬性集，稱為實體標識符。有時也稱為關鍵碼（keykey），或簡稱為鍵。），或簡稱為鍵。l(9) (9) 主關鍵字（主關鍵字（Primary KeyPrimary Key）：能唯一標識關系）：能唯一標識關系中不同元組的屬性或屬性組稱為該關系的候選關鍵字。中不同元組的屬性或屬性組稱為該關系的候選關鍵字。被選用的候選關鍵字稱為主關鍵字。被選用的候選關鍵字稱為主關鍵字。l(10) (10) 外部關鍵字（外部關鍵字（Foreign KeyForeign Key）：如果關系）：如果關系R R的的某一（些）屬性某一（些）屬性A A不是不是R R的候選關鍵字，而是另一關

47、的候選關鍵字，而是另一關系系S S的候選關鍵字，則稱的候選關鍵字，則稱A A為為R R的外來關鍵字。的外來關鍵字。1-48Monday, August 02, 2021二、關系的特點二、關系的特點l1 1關系必須規(guī)范化，分量必須取原子值關系必須規(guī)范化，分量必須取原子值l2 2不同的列允許出自同一個域不同的列允許出自同一個域l3 3列的順序無所謂列的順序無所謂l4 4任意兩個元組不能完全相同任意兩個元組不能完全相同l5 5行的順序無所謂行的順序無所謂1-49Monday, August 02, 2021實際關系模型實際關系模型關系關系StudInfo(StudInfo(StudNoStudNo,StudNa,StudName,StudSex,StudBirthDame,S