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文檔簡介

1、 7/7 信息與數(shù)據(jù)的概念通俗講,信息是經(jīng)過加工處理并對人類社會實踐和生產(chǎn)活動產(chǎn)生決策影響的數(shù)據(jù)。它是現(xiàn)實世界各種事物的特征、形態(tài)以及不同事物間的聯(lián)系等在人腦里的抽象反映。數(shù)據(jù)是記錄現(xiàn)實世界的信息的符號。二者既有區(qū)別,又有聯(lián)系。數(shù)據(jù)是信息的載體,信息依賴數(shù)據(jù)表達(dá)。但并非任何數(shù)據(jù)都能表示信息,它是加工處理后的數(shù)據(jù);信息不隨表示它的數(shù)據(jù)形式而改變,而數(shù)據(jù)則具有任意性,可用不同形式表示同樣的信息。信息世界中的基本概念 :實體(Entity):客觀存在的,可以相互區(qū)別的事物稱為實體。實體集(Entity Set):性質(zhì)相同的同類實體組成的集合,稱為實體集。屬性(Attribute):實體有很多的特征,

2、如果我們把我們感興趣的每一個特征抽取出來,每個特征稱為屬性。 碼(Key):能唯一標(biāo)識每個實體的屬性或?qū)傩约?,稱為碼。機(jī)器世界中數(shù)據(jù)描述的常用概念:字段(Field):表示屬性的命名單位稱為字段或數(shù)據(jù)項。它是可以命名的最小信息單位。字段的定義包括字段名、字段類型、字段長度等。記錄(Record):字段的有序集合稱為記錄,一般對應(yīng)信息世界中的一個實體,如描述圖書的由有序的字段集組成(圖書編號,單價,出版社)。 文件(File):同類的記錄匯集成文件。文件是描述實體集的。例如,所有圖書記錄組成了一個圖書文件。 關(guān)鍵字(Key):能唯一標(biāo)識文件中每個記錄的字段或字段集,稱為記錄的關(guān)鍵字。例如圖書的圖

3、書編號可以作為圖書記錄的關(guān)鍵字,學(xué)生的學(xué)號可以作為學(xué)生記錄的關(guān)鍵字。信息世界機(jī)器世界實體記錄屬性字段實體集文件碼關(guān)鍵字?jǐn)?shù)據(jù)是記錄現(xiàn)實世界的信息并可以識別的符號,是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象 數(shù)據(jù)的定義描述事物的符號記錄數(shù)據(jù)的種類文字、圖形、圖象、聲音等數(shù)據(jù)的特點(diǎn)數(shù)據(jù)與其語義是不可分的數(shù)據(jù)庫的定義數(shù)據(jù)庫是長期儲存在計算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合數(shù)據(jù)庫的特征:數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存可為各種用戶共享冗余度較小數(shù)據(jù)獨(dú)立性較高易擴(kuò)展什么是DBMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(Database Management System,簡稱DBMS)是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。DBMS的用途科

4、學(xué)地組織和存儲數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護(hù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)定義功能提供數(shù)據(jù)定義語言(DDL)定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)操縱功能:提供數(shù)據(jù)操縱語言(DML)操縱數(shù)據(jù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作 (查詢、插入、刪除和修改)數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù)數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能(實用程序)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)批量裝載數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲介質(zhì)故障恢復(fù)數(shù)據(jù)庫的重組織性能監(jiān)視等數(shù)據(jù)庫管理員是控制數(shù)據(jù)整體結(jié)構(gòu)的一組人員,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的正常運(yùn)行,承擔(dān)創(chuàng)建、監(jiān)控和維護(hù)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的責(zé)任 DBA的主要任務(wù):為用戶授予數(shù)據(jù)庫的存取權(quán)限統(tǒng)籌和監(jiān)控數(shù)據(jù)庫的使用情況獲得必需的軟件和硬件資源什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)

5、庫系統(tǒng)(Database System,簡稱DBS)是指在計算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成。在不引起混淆的情況下常常把數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡稱為數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(及其開發(fā)工具)、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員(和用戶)構(gòu)成。人工管理特點(diǎn)數(shù)據(jù)不保存應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)不共享數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性文件系統(tǒng)特點(diǎn):數(shù)據(jù)可以長期保存由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)共享性差、冗余度大數(shù)據(jù)的獨(dú)立性差數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)特點(diǎn):數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化(文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)最小單位是:記錄;而數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中能細(xì)化到數(shù)據(jù)項文件系統(tǒng)中,記錄內(nèi)部有了某些結(jié)構(gòu),但記錄之間沒有聯(lián)系;數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不僅要描述數(shù)據(jù)本身,還要描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系)數(shù)據(jù)的共享性高

6、,冗余度低,容易擴(kuò)充 (數(shù)據(jù)可以被多個用戶、多個應(yīng)用同時使用冗余度是指同一數(shù)據(jù)被重復(fù)存儲的程度。數(shù)據(jù)共享和減少冗余還能避免數(shù)據(jù)之間的不一致性易于擴(kuò)充,因為面向整個系統(tǒng),適應(yīng)不同用戶的需求)數(shù)據(jù)獨(dú)立性高 (物理獨(dú)立性指用戶的應(yīng)用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是相互獨(dú)立的。當(dāng)數(shù)據(jù)的物理存儲改變了,應(yīng)用程序不用改變。邏輯獨(dú)立性指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨(dú)立的。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了,用戶程序也可以不變。)數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制(數(shù)據(jù)的安全性(Security)保護(hù)數(shù)據(jù)的完整性(Integrity)檢查數(shù)據(jù)完整性:數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性。并發(fā)(Concurrency)控制數(shù)據(jù)

7、庫恢復(fù)(Recovery)在數(shù)據(jù)庫中用模型這個工具來抽象、表示和處理現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)和信息,通俗地講數(shù)據(jù)庫模型就是現(xiàn)實世界的模擬。數(shù)據(jù)庫模型應(yīng)滿足三方面要求1能比較真實地模擬現(xiàn)實世界2容易為人所理解3便于在計算機(jī)上實現(xiàn)根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的,可將數(shù)據(jù)庫模型分成兩類。1概念模型:也稱信息模型,它是按用戶的觀點(diǎn)來對數(shù)據(jù)和信息建模。 2數(shù)據(jù)模型:主要包括層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型等,它是按計算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對數(shù)據(jù)建模。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)信息世界中的基本概念 :實體(Entity):客觀存在的,可以相互區(qū)別的事物稱為實體。屬性(Attribute):實體有很多的特征,如果我們把我們感興趣

8、的每一個特征抽取出來,每個特征稱為屬性。與屬性相關(guān)的概念有:碼(Key):能唯一標(biāo)識每個實體的屬性或?qū)傩约Q為碼。域(Domain):屬性的取值范圍稱為該屬性的域。實體型(Entity Type):用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體。實體集(Entity Set):具有相同實體型的實體組成的集合,稱為實體集聯(lián)系(Relationship): 1對1聯(lián)系、1對多聯(lián)系、多對多聯(lián)系E-R方法(Entity-Relationship Approach): 表示概念模型的實體-聯(lián)系方法該方法用E-R圖來描述現(xiàn)實世界的概念模型。E-R圖提供了表示實體型、屬性和聯(lián)系的方法。實體型:用矩形表示,矩形

9、框內(nèi)寫明實體名。屬性:用橢圓形表示,并用無向邊將其與相應(yīng)的實體連接起來。聯(lián)系:用菱形表示,菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名,并用無向邊分別與有關(guān)實體連接起來,同時在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型(1:1、1:n或m:n)。注意的是:聯(lián)系本身也是一種實體型,也可以有屬性。如果一個聯(lián)系具有屬性,則這些屬性也要用無向邊與該聯(lián)系連接起來。數(shù)據(jù)模型由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束三部分組成。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):即所研究的對象類型的集合。是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述。數(shù)據(jù)操作:即對數(shù)據(jù)庫中各種對象(型)的實例(值)允許執(zhí)行的操作及有關(guān)的操作規(guī)則。分檢索和更新(包括插入、刪除、修改)兩類。是對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述。數(shù)據(jù)完整性約束即一組完整性規(guī)則的

10、集合。完整性規(guī)則用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化,以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。反映和規(guī)定本數(shù)據(jù)模型必須遵守的基本的通用的完整性約束條件。例如在關(guān)系模型中,任何關(guān)系必須滿足實體完整性和參照完整性兩個條件。常用的數(shù)據(jù)模型層次模型(Hierarchical Model)網(wǎng)狀模型(Network Model )數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):以基本層次聯(lián)系為單位基本層次聯(lián)系:兩個記錄以及它們之間的一對多(包括一對一)的聯(lián)系關(guān)系模型(Relational Model) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):表面向?qū)ο竽P?Object Oriented Model)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):對象關(guān)系模型的基本概念關(guān)系(Relation):一個關(guān)系對應(yīng)通

11、常說的一張表。元組(Tuple):表中的一行即為一個元組。屬性(Attribute):表中的一列即為一個屬性,給每一個屬性起一個名稱即屬性名。碼(Key):表中的某個屬性組,它可以唯一確定一個元組。域(Domain):屬性的取值范圍。分量:元組中的一個屬性值。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)例如:學(xué)生(學(xué)號,姓名,年齡,性別,系,年級數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)1模式(Schema)模式(也稱邏輯模式)數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式模式的地位:是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層與數(shù)據(jù)的物理存儲細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境、具體的應(yīng)用程序、開發(fā)工具及高級

12、程序設(shè)計語言無關(guān)模式的定義包括:數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系、數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性、完整性要求2.外模式(也稱子模式或用戶模式)數(shù)據(jù)庫用戶(包括應(yīng)用程序員和最終用戶)使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖,是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示通常是模式的子集,一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外模式外模式的地位:介于模式與應(yīng)用之間模式與外模式的關(guān)系:一對多外模式與應(yīng)用的關(guān)系:一對多外模式的用途:保證數(shù)據(jù)庫安全性的一個有力措施。3內(nèi)模式(也稱存儲模式)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(順序存儲,按照B樹結(jié)構(gòu)存儲,按hash方法存儲)索引的組織方式數(shù)據(jù)

13、是否壓縮存儲數(shù)據(jù)是否加密數(shù)據(jù)存儲記錄結(jié)構(gòu)的規(guī)定一個數(shù)據(jù)庫只有一個內(nèi)模式二級映象定義個數(shù)描述位置作用外模式/模式映象定義該外模式與模式之間的對應(yīng)關(guān)系對應(yīng)每個外模式,都有一個通常包含在各自的外模式的描述中保證數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨(dú)立性模式/內(nèi)模式映象定義模式與內(nèi)模式之間的對應(yīng)關(guān)系唯一通常包含在內(nèi)模式的描述中保證數(shù)據(jù)與程序的物理獨(dú)立性數(shù)據(jù)庫是一個單位、組織需要管理的全部相關(guān)數(shù)據(jù)的集合,并以一定的組織形式存于存儲介質(zhì)上包括兩部分內(nèi)容:按照一定的數(shù)據(jù)模型組織并實際存儲的所有應(yīng)用需要的工作數(shù)據(jù),它們存放在物理數(shù)據(jù)庫中。存放在數(shù)據(jù)字典(Data Dictionary)中各級模式的描述信息,主要包括所有數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)

14、名、意義、描述定義、存儲格式、完整性約束、使用權(quán)限等信息。第二章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫域是一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合,又稱值域(用D表示)笛卡爾積定義:給定一組域(集合)D1,D2,Dn,這些域中可以有相同的。 D1,D2,Dn的笛卡爾積為: D1D2Dn(d1,d2,dn)diDi,i1,2,n所有域的所有取值的一個組合不能重復(fù)元組(Tuple)笛卡爾積中每一個元素(d1,d2,dn)叫作一個n元組(n-tuple)或簡稱元組。 分量(Component)笛卡爾積元組(d1,d2,dn)中的每一個值di叫作一個分量。基數(shù)(Cardinal number)若Di(i1,2,n)為有限集,其基數(shù)為mi

15、(i1,2,n),則D1D2Dn的基數(shù)5 元組:關(guān)系中的每一行稱為一個元組6 屬性:關(guān)系中的每一列稱為屬性7 屬性組:關(guān)系中多個屬性的組合8 碼:唯一標(biāo)識一個元組的屬性或?qū)傩越M碼是由語義決定的碼具有最小性9 候選碼:每一碼都被稱為候選碼10 主碼:選一個候選碼作為區(qū)分實體的標(biāo)志11 主屬性:所有候選碼的屬性都稱為主屬性12 非主屬性:不包含在任何候選碼中的屬性13 數(shù)據(jù)冗余:指數(shù)據(jù)之間的重復(fù),也即同一數(shù)據(jù)在一個關(guān)系中出現(xiàn)多次關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是支持關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。關(guān)系數(shù)據(jù)模型簡稱為關(guān)系模型,由關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作和關(guān)系完整性約束三部分組成。關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是關(guān)系,在用戶看來,其邏輯結(jié)構(gòu)是

16、一張二維表。關(guān)系有以下特性:每一列中的分量都來自同一個域不同的列可出自同一個域,稱其中每一列為一個屬性,不同的屬性要給予不同的屬性名列的順序無所謂,次序可以任意交換任意兩個元組不能完全相同,即任何兩行不能完全相同行的順序無所謂,可任意交換每個分量必須是不可再分的數(shù)據(jù)項關(guān)系可分為三種類型:基本關(guān)系(通常又為基本表或基表)、查詢表和視圖表。 數(shù)據(jù)完整性分為三類:實體完整性、參照完整性、用戶定義的完整性。約束是實現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性的重要方法,關(guān)系模型允許定義三類完整性約束:實體完整性約束、參照完整性約束和用戶定義的完整性約束。其中實體完整性和參照完整性是關(guān)系模型必須滿足的約束條件。 實體完整性規(guī)則是針對基本關(guān)系而言的具有唯一性標(biāo)識關(guān)系模型中以主碼作為唯一性標(biāo)識主屬性不能取空值參照完整性約束 是指在兩個關(guān)系之間指定的,用于維持兩個關(guān)系的元組之間的一致性的。通俗地說,參照完整性約束規(guī)定的是一個關(guān)系中的元組引用另一個關(guān)系時,它引用的必須是那個關(guān)系中已經(jīng)存在的元組。外碼(外關(guān)鍵字)的定義:設(shè)F是基本關(guān)系R的一個或一組屬性,但不是關(guān)系R的碼,如果F與基本關(guān)系S的主碼Ks相對應(yīng),則稱F是基本關(guān)系R的外碼,并稱基本關(guān)系R為參照

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