數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論：第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)緒論3

1、1模型：是現(xiàn)實世界事物特征的模擬與抽象。數(shù)據(jù)模型：用來抽象、表示和處理現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)和信息，是現(xiàn)實世界的模擬。用來描述數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)進行的操作。1.數(shù)據(jù)的三個世界數(shù)據(jù)模型現(xiàn)實世界人的認識抽象信息世界：概念模型機器世界：具體DBMS支持的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換（專業(yè)人員）概念世界機器世界22.兩類數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型要求：a.能比較真實地模擬現(xiàn)實世界b.容易為人們所理解c.便于在計算機上實現(xiàn)第一類：概念模型，也稱信息模型，是按照用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模。第二類：邏輯模型和物理模型層次模型(Hierarchical Mode) 網(wǎng)狀模型(Network Model) 關(guān)系模型(Relational Mo

2、del)33. 數(shù)據(jù)模型的組成要素 數(shù)據(jù)模型可以嚴格定義成一組概念的集合。這些概念精確地描述了系統(tǒng)的靜態(tài)特性、動態(tài)特性和完整性約束條件。因此，數(shù)據(jù)模型通常有三部分組成。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)操作 數(shù)據(jù)的完整性約束4數(shù)據(jù)模型2.常用的數(shù)據(jù)模型 層次模型(Hierarchical Mode) 網(wǎng)狀模型(Network Model) 關(guān)系模型(Relational Model) 面向?qū)ο竽Ｐ?Object Oriented Model) 其中關(guān)系模型是目前最重要的一種數(shù)據(jù)模型 非關(guān)系模型5層次模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中出現(xiàn)最早的數(shù)據(jù)模型，層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用樹型結(jié)構(gòu)表達實體以及實體之間的關(guān)系。層次模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上層

3、結(jié)點和下層結(jié)點之間只能是1：n的關(guān)系。查詢路徑比較唯一，但是由于上層結(jié)點與下層結(jié)點間只以是1：n的關(guān)系，所以對于m：n的關(guān)系很難表示。層次模型R1R2R4R3R5根結(jié)點葉結(jié)點葉結(jié)點葉結(jié)點兄弟結(jié)點兄弟結(jié)點圖：層次模型的示例R表示一條記錄6在現(xiàn)實世界中事物之間更多的是非層次的關(guān)系，網(wǎng)狀模型是用有向圖結(jié)構(gòu)來表示實體以及實體間的聯(lián)系。網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有向邊兩端的結(jié)點只能是1：n的聯(lián)系，所以m：n的關(guān)系可以看成是兩個1：n關(guān)系的組合。由于查詢路徑不唯一，所以設(shè)計人員需要考慮最短路徑問題。網(wǎng)狀模型圖：層次模型的示例R表示一條記錄、L表示聯(lián)系名R1R2R3L1L2R1R2L1L2R1R2R3R5R4L1L

4、2L3L4L57關(guān)系模型是目前最重要的一種數(shù)據(jù)模型。關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用二維表格來表示實體以及實體之間的聯(lián)系。1. 關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：一張二維表，有行和列組成。關(guān)系模型學(xué)號姓名性別年齡系別入學(xué)時間20090001張三女19計算機系2009-920090002李四男20計算機系2009-920100003王五男18管理系2010-9圖：關(guān)系模型的示例82. 關(guān)系模型的基本術(shù)語關(guān)系：一個關(guān)系對應(yīng)一張表，如學(xué)生表。 關(guān)系名：表名。關(guān)系模式：對關(guān)系的描述，一般表示為： 關(guān)系名（屬性1，屬性2，屬性n）元組：表中的一行即為一個元組。分量：元組中的一個屬性值。屬性：表中的一列即為一個屬性。9域（Domai

5、n）：屬性的取值范圍，如大學(xué)生年齡屬性的域是（1438），性別的域是（男，女），院系的域是一個學(xué)校所有院系的集合。10例： 學(xué)生(學(xué)號、姓名、年齡、性別、系別名稱） 課程（課程號、課程名、學(xué)分） 學(xué)生選課（學(xué)號、課程號、成績）主碼（Key）：表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個元組，在屬性組合中去掉一個屬性就不能唯一表示一個元組。學(xué)生表中的學(xué)號，可以唯一確定一個學(xué)生，也就成為本關(guān)系的主碼（或主鍵）。 外碼：當(dāng)關(guān)系中的某個屬性或?qū)傩越M合雖然不是該關(guān)系的關(guān)鍵字或只是關(guān)鍵字的一部分,但卻是另一個關(guān)系的關(guān)鍵字,稱該屬性或?qū)傩越M合為這個關(guān)系的外碼（或外鍵）。113. 關(guān)系模型的優(yōu)缺點關(guān)系模型是建立在嚴格

6、的數(shù)學(xué)概念基礎(chǔ)上。關(guān)系模型的概念單一，無論實體還是實體之間的聯(lián)系都用關(guān)系表示，對數(shù)據(jù)的檢索結(jié)果也是關(guān)系。關(guān)系模型的存取路徑對用戶透明。 關(guān)系模型查詢效率不高。12面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫支持面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型（簡稱OO模型）面向?qū)ο?object-oriented)=對象(objects)+類(class)面向?qū)ο竽Ｐ蛯ο螅菏乾F(xiàn)實世界中的實體模型化，與記錄的概念相仿。對象把狀態(tài)和行為（方法）封裝在一起。類：將屬性集和方法集相同的所有對象組合在一起，就構(gòu)成一個類13第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)緒論1.1 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理1.2 數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1.3 數(shù)據(jù)模型1.4 數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)14在數(shù)據(jù)模型中有“型”和“值”的

7、概念。型是指對某一數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說明，值是型的一個具體值。例如，學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，年齡，系別）這是型，而（009871212，李明，男，20，計算機系）這是值。15數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)16（1）模式：也稱邏輯模式，是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，也是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。模式是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)在邏輯上的視圖。一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式，它既不涉及存儲細節(jié)，也不涉及應(yīng)用程序及程序設(shè)計語言。例如：數(shù)據(jù)記錄由哪些數(shù)據(jù)項組成，數(shù)據(jù)項的名字、類型、取值范圍等，而且要定義數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，定義與數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性、完整性要求。17（2）外模式：外模式又稱子模式或用戶模式，是模式的子集，是數(shù)

8、據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)，也是數(shù)據(jù)庫用戶看到的數(shù)據(jù)視圖。一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外模式，每一個外模式都是為不同的用戶建立的數(shù)據(jù)視圖。外模式是保證數(shù)據(jù)庫安全的一個有力措施，每個用戶只能看到和訪問所對應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫中的其余數(shù)據(jù)是不可見的。18（3）內(nèi)模式： 內(nèi)模式也稱存儲模式，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)部表示，即數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲方式描述。一個數(shù)據(jù)庫只有一個內(nèi)模式。例如：記錄的存儲方式是升序還是降序存儲；數(shù)據(jù)是否壓縮是否加密；是按定長還是可變長度存儲。19數(shù)據(jù)庫的二級映像（1）外模式/模式映象 所謂外模式/模式映象，就是存在外模式與模式之間的某種對應(yīng)關(guān)系，這些映象定義通常包含在外模式的描述中。外模式/模

9、式映象保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。（2）模式/內(nèi)模式映象 所謂模式/內(nèi)模式映象，就是數(shù)據(jù)庫全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。模式/內(nèi)模式映象保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的物理獨立性。 2021二級數(shù)據(jù)獨立性 (1)保證數(shù)據(jù)的邏輯獨立性當(dāng)模式改變時，數(shù)據(jù)庫管理員修改有關(guān)的外模式模式映象，使外模式保持不變應(yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，從而應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。 22二級數(shù)據(jù)獨立性 (2)保證數(shù)據(jù)的物理獨立性當(dāng)數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)改變了（例如選用了另一種存儲結(jié)構(gòu)），數(shù)據(jù)庫管理員修改模式內(nèi)模式映象，使模式保持不變應(yīng)用

10、程序不受影響。保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的物理獨立性。23小結(jié)了解：數(shù)據(jù)管理的產(chǎn)生和發(fā)展的歷史過程。掌握：概念模型的基本概念和主要建模方法 E-R方法、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式和兩層 映像的體系結(jié)構(gòu)。舉一反三： E-R方法描述現(xiàn)實世界的概念模型。難點：需要掌握數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的大量基本概念，此 外，數(shù)據(jù)模型以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 也是本章的難點。24課堂練習(xí)1在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)中，用來描述數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)和特性的是（ ）。 A外模式 B內(nèi)模式 C存儲模式 D模式2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)為三級模式兩級映象， 其中三級模式由內(nèi)到外分別是_、 _和_。253數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供了兩層映像保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的獨立性。_是通過外模式/模式映像來實現(xiàn)的。物理獨立性是通過_來實現(xiàn)的。4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獨立性體現(xiàn)在（ ）。 A不會因為數(shù)據(jù)的變化而影響到應(yīng)用程序。 B不會因為數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的變化而影響應(yīng)用程序。 C不會因為存儲策略的變化而影響存儲結(jié)構(gòu)。 D不會因為某些存儲結(jié)構(gòu)的變化而影響其他的存儲結(jié)構(gòu)。26一個科室有多個病房、多個醫(yī)生，一個病房只能屬于一個科室，一個醫(yī)生只屬于一個科室，但一個醫(yī)生可負責(zé)多個病人的診治，一個病人的醫(yī)生只有一