《數(shù)據(jù)庫原理與應用》第1章

1、第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識1 2020世紀世紀7070年代，數(shù)據(jù)庫技術(shù)得到迅速發(fā)年代，數(shù)據(jù)庫技術(shù)得到迅速發(fā)展和推廣使用。展和推廣使用。 目前目前, ,流行的關(guān)系數(shù)據(jù)庫流行的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有：系統(tǒng)有： OracleOracle、SybaseSybase、SQL ServerSQL Server、PBPB、VBVB、Visual Visual FoxproFoxpro、 Access Access 等。等。 第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識21. 1 1. 1 數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)管理 1.1.11.1.1、信息與數(shù)據(jù)、信息與數(shù)據(jù) 1.1.21.1.2、數(shù)據(jù)處

2、理及數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)管理1. 2 1. 2 數(shù)據(jù)管理的發(fā)展數(shù)據(jù)管理的發(fā)展1. 3 1. 3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成 1.3.1 1.3.1 組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的5 5個主要部分個主要部分 1.3.2 1.3.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對軟、硬件要求數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對軟、硬件要求 1.3.3 1.3.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點1.4 1.4 使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的考慮及數(shù)據(jù)庫應用的未來使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的考慮及數(shù)據(jù)庫應用的未來 教學內(nèi)容教學內(nèi)容第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識31 1信息信息信息是人們頭腦中對現(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(guān)于現(xiàn)

3、實世界實際存在的事物和聯(lián)系的有用知識。2 2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是表示信息的各種有意義的物理符號或符號組合。3 3數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系數(shù)據(jù)是信息的具體的表示形式，信息是各種數(shù)據(jù)所包括的意義。信息可用不同的數(shù)據(jù)形式來表現(xiàn)，信息不隨數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式而改變。 1.1 1.1 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 處處 理理 及及 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 管管 理理 1.1.1 1.1.1 信息與數(shù)據(jù)信息與數(shù)據(jù)第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識4 1.1.2 1.1.2 數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)管理 人類歷史上的數(shù)據(jù)處理活動，可以追溯到遠古時代。在漫人類歷史上的數(shù)據(jù)處理活動，可以追溯到遠古時代。在漫長長的歷史進程中，數(shù)據(jù)

4、處理技術(shù)不斷得到發(fā)展，它經(jīng)歷了手工的歷史進程中，數(shù)據(jù)處理技術(shù)不斷得到發(fā)展，它經(jīng)歷了手工處理、機械處理和電子處理處理、機械處理和電子處理3 3個階段。個階段。1 1數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)的處理過程包括：數(shù)據(jù)收集、轉(zhuǎn)換、組織，數(shù)據(jù)的輸入、存儲、合并、計算、更新，數(shù)據(jù)的撿索、輸出等一系列活動。2 2數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理計算機數(shù)據(jù)管理是指計算機對數(shù)據(jù)的管理方法和手段。數(shù)據(jù)管理是指對數(shù)據(jù)的組織、分類、編碼、存儲、檢索和維護。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識5 1.2 1.2 數(shù)據(jù)管理的發(fā)展數(shù)據(jù)管理的發(fā)展 數(shù)據(jù)管理技術(shù)經(jīng)歷了人工管理階段人工管理階段、文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階段和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫管

5、理系統(tǒng)階段3個階段。 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的主要目的是有效地管理和存取大量數(shù)據(jù)資源。包括：提高數(shù)據(jù)的共享性，使多個用戶能夠同時訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)；減小數(shù)據(jù)的冗余度，以提高數(shù)據(jù)的一致性和完整性；提供數(shù)據(jù)與應用程序的獨立性，從而減少應用程序的開發(fā)和維護代價。以數(shù)據(jù)庫為中心的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，是當代數(shù)據(jù)管理的主要方式。 以數(shù)據(jù)為中心的應用系統(tǒng)的特點以數(shù)據(jù)為中心的應用系統(tǒng)的特點: 涉及的數(shù)據(jù)量大； 數(shù)據(jù)不隨程序的結(jié)束而消失； 數(shù)據(jù)可以被多個應用程序共享；第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識61.2.1 人工管理階段人工管理階段時期時期40年代中-50年代中產(chǎn)生的背景產(chǎn)生的背景應用需求科學計算硬件水平無直接存取存

6、儲設(shè)備軟件水平?jīng)]有操作系統(tǒng)處理方式批處理第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識7特點數(shù)據(jù)的管理者：應用程序，數(shù)據(jù)不保存。數(shù)據(jù)面向的對象：某一應用程序 數(shù)據(jù)的共享程度：無共享、冗余度極大數(shù)據(jù)的獨立性：不獨立，完全依賴于程序數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：無結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)控制能力：應用程序自己控制1.2.1 人工管理階段人工管理階段第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識8應用程序應用程序數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集應用程序應用程序數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集應用程序應用程序數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集n.應用程序與數(shù)據(jù)的對應關(guān)系應用程序與數(shù)據(jù)的對應關(guān)系(人工管理人工管理)1.2.1 人工管理階段人工管理階段第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識91.2.2

7、 文件管理階段文件管理階段時期50年代末-60年代中產(chǎn)生的背景應用需求科學計算、管理硬件水平磁盤、磁鼓軟件水平有文件系統(tǒng)處理方式聯(lián)機實時處理、批處理第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識10特點：特點：數(shù)據(jù)的管理者：文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可長期保存數(shù)據(jù)面向的對象：某一應用程序 數(shù)據(jù)的共享程度：共享性差、冗余度大數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu),整體無結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的獨立性：獨立性差，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變必須修改應用程序數(shù)據(jù)控制能力：應用程序自己控制1.2.2 文件管理階段文件管理階段第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識111.2.2 文件管理階段文件管理階段F1包含的信息：包含的信息：學號姓名性別出生日期

8、所在系專業(yè)所在班特長家庭住址09001王兵男87.8數(shù)學數(shù)學09-1體育醫(yī)院課程號課程名授課學期學分課程性質(zhì)s003高代32基礎(chǔ)F2包含的信息：包含的信息：F3包含的信息：包含的信息：學號姓名所在系專業(yè)課程號課程名修課類型修課時間考試成績09001王兵數(shù)學數(shù)學S003高代基礎(chǔ)08.385字段或列字段或列記錄記錄第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識12編寫應用程序不方便數(shù)據(jù)冗余不可避免對應用程序的依賴性比較強不支持對數(shù)據(jù)文件的并發(fā)訪問數(shù)據(jù)間聯(lián)系薄弱難以按不同用戶的需要表示數(shù)據(jù)無安全控制功能1.2.2 文件管理階段文件管理階段文件管理數(shù)據(jù)有如下缺點：文件管理數(shù)據(jù)有如下缺點：第一章第一章 數(shù)據(jù)

9、庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識131.2.3 數(shù)據(jù)庫管理階段數(shù)據(jù)庫管理階段時期60年代末以來產(chǎn)生的背景應用背景大規(guī)模數(shù)據(jù)管理硬件背景大容量磁盤軟件背景有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)處理方式聯(lián)機實時處理,分布處理,批處理第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識141.2.3 數(shù)據(jù)庫管理階段數(shù)據(jù)庫管理階段特點特點數(shù)據(jù)的管理者：DBMS數(shù)據(jù)面向的對象：現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)的共享程度：共享性高數(shù)據(jù)的獨立性：高度的物理獨立性和一定的 邏輯獨立性數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：整體結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)控制能力：由DBMS統(tǒng)一管理和控制第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識151. 3 1. 3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成 1 1數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫是某

10、一組織或某一單位各種應用所需要保存和處理的數(shù)據(jù)的集合,數(shù)據(jù)按照某一數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)化地存放在數(shù)據(jù)庫中,完全地或部分地消除了數(shù)據(jù)的冗余。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)能為用戶共享。 2 2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS） 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System）, 是一種負責數(shù)據(jù)庫的定義、建立、操作、管理和維護的系統(tǒng)管理軟件。它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(jù)庫的各種請求。 1.3.1 1.3.1 組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的5 5個主要部個主要部分分第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識16 3 3數(shù)據(jù)庫管理員數(shù)據(jù)庫管理員（Database

11、 Administrator, DBADatabase Administrator, DBA） 數(shù)據(jù)庫管理員是大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一個工作小組。主要負責數(shù)據(jù)庫設(shè)計、建立、管理和維護數(shù)據(jù)庫，協(xié)調(diào)各用戶對數(shù)據(jù)庫的要求等。 4 4用戶用戶 用戶是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的服務對象，是使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)者，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的用戶可以有兩類：終端用戶、應用程序員。 5 5應用系統(tǒng)應用系統(tǒng) 應用系統(tǒng)是指在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的軟件平臺上，結(jié)合各領(lǐng)域的應用需求開發(fā)的軟件產(chǎn)品。1. 3 1. 3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成 1.2.1 1.2.1 組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的5 5個主要部個主要部分分第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)

12、庫基礎(chǔ)知識17 1 1硬件平臺硬件平臺（1）要有足夠大的內(nèi)存。（2）要有足夠大的外存，存放數(shù)據(jù)庫的大量數(shù)據(jù)。 （3）要具有較高的通信能力，以提高數(shù)據(jù)傳送率。2 2軟件軟件（1）要有適合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)功能要求的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件。 （2）要有支持數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。（3）高級語言及編譯系統(tǒng)。（4）開發(fā)工具。1.3.2 1.3.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對軟、硬件要求數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對軟、硬件要求第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識18 1 1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)面向全組織中整體數(shù)據(jù)，不再面向某個應用。系統(tǒng)易于擴充，容易增加新應用。 2 2數(shù)據(jù)的共享性好，冗余度低，易擴充。數(shù)據(jù)的共享性好，冗余度低

13、，易擴充。 數(shù)據(jù)庫中的整體數(shù)據(jù)可以被多個用戶，多種應用共享使用；數(shù)據(jù)共享。 3 3數(shù)據(jù)獨立性高數(shù)據(jù)獨立性高 數(shù)據(jù)和程序的獨立，把數(shù)據(jù)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。 4 4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 有效地提供了數(shù)據(jù)的安全性保護、數(shù)據(jù)的完整性檢查、并發(fā)控制和數(shù)據(jù)庫恢復等功能。 1.3.3 1.3.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識19 數(shù)據(jù)獨立性高，數(shù)據(jù)獨立性高， 即數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)即數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu) 和邏輯結(jié)構(gòu)發(fā)生改和邏輯結(jié)構(gòu)發(fā)生改 變，應用程序不必變，應用程序不必 修改

14、，這是修改，這是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫 系統(tǒng)系統(tǒng)的重要特點，的重要特點， 以你之見，應當如以你之見，應當如 何做到何做到第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識201.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)角度看，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常采用三級模式結(jié)構(gòu)。這是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)內(nèi)部的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。從數(shù)據(jù)庫最終用戶角度看，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為集中式結(jié)構(gòu)（又可有單用戶結(jié)構(gòu)、主從式結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、客戶服務器結(jié)構(gòu)、瀏覽器服務器結(jié)構(gòu)和并行結(jié)構(gòu)。這是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部的體系結(jié)構(gòu)。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識21 1.4.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中模式的概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中模式的概念在數(shù)據(jù)模型中有 “型”（Type）和 “值”

15、（Value）的概念。型是指對某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說明；描述事物的符號記錄值是型的一個具體賦值。數(shù)據(jù)（Data）是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識22 1.4.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中模式的概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中模式的概念模式模式 （Schema），也稱概念模式或邏輯模式。），也稱概念模式或邏輯模式。 是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，僅涉及到型的描述，不涉及到具體的值。模式的一個具體值稱為模式的一個實例（ Instance）。同一個模式可以有很多實例，它反映的是數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系，所以是相對穩(wěn)定的；而實例反映的是數(shù)據(jù)庫某一時刻的狀態(tài)，所以是相對變動的。第一章第一

16、章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識231概念模式概念模式概念模式也稱模式或邏輯模式（概念模式也稱模式或邏輯模式（Schema）是數(shù)據(jù)庫中全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖數(shù)據(jù)視圖。它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層，既不涉及數(shù)據(jù)的物理存儲細節(jié)和硬件環(huán)境，也與具體的應用程序和開發(fā)工具無關(guān)。一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式模式。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識241概念模式概念模式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、安全性等要求。但是概念模式不涉及到存儲結(jié)構(gòu)、訪問技術(shù)等細節(jié)。只有這樣，概念模式才算做到了“物理數(shù)據(jù)獨立性” 。描述概念模式的數(shù)據(jù)

17、定義語言稱為“模式DDL”（schema data definition language）。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識252 2外外模式模式外模式也稱用戶模式或子模式（外模式也稱用戶模式或子模式（External External Schema)Schema)，它是數(shù)據(jù)庫用戶（包括應用程序員和最終用戶）能夠看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是數(shù)據(jù)庫用戶的用戶的數(shù)據(jù)視圖數(shù)據(jù)視圖，是與某一應用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。它由若干個外部記錄類型組成。用戶使用數(shù)據(jù)操縱語言DML（data manipulation language）對數(shù)據(jù)庫進行操作，實際上是對外模式的外部記錄進行

18、操作。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識262 2外外模式模式 外模式是保證數(shù)據(jù)庫安全性的一個有力措施。每個用戶只能看見和訪問所對應的外模式中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中的其余數(shù)據(jù)是不可見的。描述外模式的數(shù)據(jù)定義語言稱為“外模式DDL”。有了外模式后，程序員不必關(guān)心概念模式，只與外模式發(fā)生聯(lián)系，按外模式的結(jié)構(gòu)存儲和操縱數(shù)據(jù)。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識273 3內(nèi)模式內(nèi)模式內(nèi)模式也稱存儲模式內(nèi)模式也稱存儲模式 (Internal Schema)(Internal Schema)，是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式。例如：記錄的存儲方式是順序存儲、B樹結(jié)構(gòu)存儲、

19、hash方法存儲；索引和文件的組織方式；數(shù)據(jù)是否壓縮存儲，是否加密，數(shù)據(jù)的記錄結(jié)構(gòu)。需要說明的是，內(nèi)部記錄并不涉及物理記錄，也不設(shè)計到設(shè)備的約束。比內(nèi)模式更接近于物理存儲和訪問的那些軟件機制，是操作系統(tǒng)的一部分(即文件系統(tǒng))。描述內(nèi)模式的數(shù)據(jù)定義語言稱為“內(nèi)模式DDL”。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識28 1.4.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中模式的概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中模式的概念總之，數(shù)據(jù)按外模式的描述提供給用戶，按內(nèi)模式的描述存儲在磁盤上，而概念模式提供了連接這兩級模式的相對穩(wěn)定的中間中間層，并使得兩級的任意一級的改變都不受另一級的牽制。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識29 1.2.2 數(shù)

20、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)由于不同的數(shù)據(jù)模型，使用不同的數(shù)據(jù)庫語言，建立在不同的操作系統(tǒng)上，數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)也不相同，但體系結(jié)構(gòu)基本上都具有相同的特征，采用 “三級模式和兩級映射 ” 。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由外模式、模式和內(nèi)模式三級構(gòu)成。如圖1-4所示。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識30 用戶用戶A1 用戶用戶A2 用戶用戶A3 用戶用戶B1 用戶用戶B2 圖圖1-4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 概念視圖概念視圖 外部視圖外部視圖B 外部視圖外部視圖A 主語言主語言DML 主語言主語言DML 主語言主語言DML 主語言主語言DML 主

21、語言主語言DML數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫(內(nèi)部視圖內(nèi)部視圖)數(shù)據(jù)庫管數(shù)據(jù)庫管理 系 統(tǒng)理 系 統(tǒng)DBMS 概念模式概念模式 / 內(nèi)模式映象內(nèi)模式映象 外模式外模式 / 概念模式概念模式 外模式外模式 / 概念模式概念模式 映象映象A 映象映象B內(nèi)模式內(nèi)模式由數(shù)據(jù)庫由數(shù)據(jù)庫管理員建管理員建立和維護立和維護概念模式概念模式外模式外模式1.4.2 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)第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識311.4.3 數(shù)據(jù)庫的二級映像與數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)庫的二級映像與數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)庫的二級映像數(shù)據(jù)庫的二級映像數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式是數(shù)據(jù)的三個抽象級別，它把數(shù)據(jù)的具體組織留給DBMS

22、管理，使用戶能邏輯地、抽象地處理數(shù)據(jù)，而不必關(guān)心數(shù)據(jù)在計算機中的具體表示方式與存儲方式。為了能夠在內(nèi)部實現(xiàn)這三個抽象層次的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在三級模式之間提供了兩級映象：模式內(nèi)模式內(nèi)模式映象、外模式模式映象模式映象、外模式模式映象。正因為這兩級映射保證了數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)具有較高的邏輯獨立性和物理獨立性。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識321.4.3 數(shù)據(jù)庫的二級映像與數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)庫的二級映像與數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)庫的二級映像數(shù)據(jù)庫的二級映像模式內(nèi)模式的映像：該映像存在于概念級和內(nèi)部級之間，實現(xiàn)了概念模式到內(nèi)模式之間的相互轉(zhuǎn)換。外模式模式的映像：該映像存在于外部級和概念級之間，實現(xiàn)了外模

23、式到概念模式之間的相互轉(zhuǎn)換。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識33 1.4.3 數(shù)據(jù)庫的二級映像與數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)庫的二級映像與數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)的獨立性是指數(shù)據(jù)與程序獨立，將數(shù)據(jù)的定義從程序中分離出去，由DBMS 負責數(shù)據(jù)的存儲、管理，從而簡化應用程序，大大減少應用程序編制的工作量。數(shù)據(jù)的獨立性是由DBMS 的二級二級映像功能來保證的。數(shù)據(jù)的獨立性包括數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的物理獨立性物理獨立性和數(shù)據(jù)的和數(shù)據(jù)的邏輯獨立性邏輯獨立性。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識34 1.4.3 數(shù)據(jù)庫的二級映像與數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)庫的二級映像與數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)的物理獨立性數(shù)據(jù)的物理獨立性：是指當數(shù)據(jù)庫

24、的內(nèi)模式發(fā)生改變時，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)不變。由于應用程序處理的只是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，這樣物理獨立性可以保證，當數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)改變了，應用程序不用改變。但為了保證應用程序能夠正確執(zhí)行，需要修改概念模式內(nèi)模式之間的映像。數(shù)據(jù)的邏輯獨立性數(shù)據(jù)的邏輯獨立性：是指用戶的應用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨立的。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后，用戶程序可以不用修改。但是，為了保證應用程序能夠正確執(zhí)行，需要修改外模式概念模式之間的映像。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識35數(shù)據(jù)是否需要持久保存數(shù)據(jù)是否有結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)之間是否有聯(lián)系數(shù)據(jù)之間是否有約束數(shù)據(jù)的使用情況1.4 1.4 使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的考慮及數(shù)據(jù)庫應用的未使用數(shù)

25、據(jù)庫系統(tǒng)的考慮及數(shù)據(jù)庫應用的未來來1. 1. 使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的考使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的考慮慮第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識36當今應用領(lǐng)域：當今應用領(lǐng)域： 醫(yī)學監(jiān)控、醫(yī)學診斷、輔助設(shè)計、 輔助制造、輔助工程、能源管理、 圖書管理、航空系統(tǒng)、天氣預報、 交通預定、旅館預訂未來應用領(lǐng)域：未來應用領(lǐng)域： 分布式數(shù)據(jù)庫、多媒體數(shù)據(jù)庫、工程數(shù)據(jù)庫、 科學與統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫1.5 1.5 使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的考慮及數(shù)據(jù)庫應用的未來使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的考慮及數(shù)據(jù)庫應用的未來1. 1. 數(shù)據(jù)應用的未來數(shù)據(jù)應用的未來第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識37第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識381.2.2

26、文件管理階段文件管理階段例如：例如： 應用程序應用程序A1應用程序應用程序A2學生基本信息管理學生基本信息管理學生選課管理學生選課管理學生信息學生信息文件文件F1課程信息課程信息文件文件F2學生選課信息學生選課信息文件文件F3文件管理文件管理系統(tǒng)系統(tǒng)應用程序與數(shù)據(jù)的對應關(guān)系應用程序與數(shù)據(jù)的對應關(guān)系(文件系統(tǒng)文件系統(tǒng))：第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識391.2.2 文件管理階段文件管理階段文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)：文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)：記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)是靠程序定義和解釋的。數(shù)據(jù)只能是定長的?？梢蚤g接實現(xiàn)數(shù)據(jù)變長要求，但訪問相應數(shù)據(jù)的應可以間接實現(xiàn)數(shù)據(jù)變長要求，但訪問相應數(shù)據(jù)的應用程序復雜了。用程序復雜了。文件間是獨立的，因此數(shù)據(jù)整體無結(jié)構(gòu)。可以間接實現(xiàn)數(shù)據(jù)整體的有結(jié)構(gòu)，但必須在應用程可以間接實現(xiàn)數(shù)據(jù)整體的有結(jié)構(gòu)，但必須在應用程序中對描述數(shù)據(jù)間的聯(lián)系序中對描述數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)的最小存取單位是記錄。第一章第一章 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識401.2.3 數(shù)據(jù)庫管理階段數(shù)據(jù)庫管理階段應用程序與數(shù)據(jù)的對應關(guān)系應用程序與數(shù)據(jù)的對應關(guān)系(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)