數(shù)據(jù)庫(kù)與交通地理信息系統(tǒng)名師優(yōu)質(zhì)課賽課一等獎(jiǎng)市公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件

數(shù)據(jù)庫(kù)與交通地理信息系統(tǒng)第1頁(yè)主要內(nèi)容數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)交通地理信息系統(tǒng)第2頁(yè)此次課主要內(nèi)容數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展歷程數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)描述數(shù)據(jù)抽象過程概念模型、邏輯模型、數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)組成結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（了解）第3頁(yè)引言城市交通信息服務(wù)系統(tǒng)離不開數(shù)據(jù)采集、分析與處理,而針對(duì)數(shù)據(jù)上述操作,必定需要數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)支持。所以,能夠說數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在當(dāng)今信息服務(wù)系統(tǒng)中占有主要地位第4頁(yè)城市交通服務(wù)信息平臺(tái)主要功效數(shù)據(jù)抽取大量異構(gòu)數(shù)據(jù)必須經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、重新組織和規(guī)范化存入數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中,形成統(tǒng)一格式明細(xì)交通數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存放數(shù)據(jù)組織數(shù)據(jù)傳輸?shù)?頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展歷程1963年，美國(guó)Honeywell企業(yè)IDS（IntegratedDataStore）系統(tǒng)投入運(yùn)行，揭開了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)序幕。20世紀(jì)70年代是數(shù)據(jù)庫(kù)蓬勃發(fā)展年代，網(wǎng)狀系統(tǒng)和層次系統(tǒng)占據(jù)了整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)商用市場(chǎng)，而關(guān)系系統(tǒng)僅處于實(shí)驗(yàn)階段。20世紀(jì)80年代，關(guān)系系統(tǒng)因?yàn)槭褂煤?jiǎn)便以及硬件性能改善，逐步代替網(wǎng)狀系統(tǒng)和層次系統(tǒng)占領(lǐng)了市場(chǎng)。20世紀(jì)90年代，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)已成為數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)主流。進(jìn)入二十一世紀(jì)以后，不論是市場(chǎng)需求還是技術(shù)條件成熟，對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、Web數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)推廣和普及已成定局。第6頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)發(fā)展概況人工管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫(kù)階段高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)階段第7頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)發(fā)展概況人工管理階段

人工管理階段（上世紀(jì)50年代中期前），計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算。外部存放器只有磁帶、卡片和紙帶等次序存放設(shè)備。軟件只有匯編語(yǔ)言。數(shù)據(jù)處理方式基本上是批處理。人工管理階段數(shù)據(jù)管理有以下特點(diǎn)： ①數(shù)據(jù)不保留在計(jì)算機(jī)內(nèi)。 ②無(wú)專用軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。 ③只有程序（program）概念，沒有文件（file）概念。 ④數(shù)據(jù)面向程序。即一組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)程序。第8頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)發(fā)展概況文件系統(tǒng)階段（上世紀(jì)50年代后期至60年代中期）計(jì)算機(jī)開始用于信息管理。伴隨數(shù)據(jù)量增加，數(shù)據(jù)存放、檢索和維護(hù)問題成為緊迫需要，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)管理技術(shù)快速發(fā)展起來(lái)。此時(shí)，外部存放器已經(jīng)有磁盤、磁鼓等直接存取存放設(shè)備。軟件領(lǐng)域出現(xiàn)了高級(jí)語(yǔ)言和操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)中文件系統(tǒng)是專門管理外存數(shù)據(jù)管理軟件。數(shù)據(jù)處理方式有批處理，也有聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理。

第9頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)發(fā)展概況文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)管理有以下特點(diǎn)：①數(shù)據(jù)以“文件”形式可長(zhǎng)久保留在外部存放器磁盤上。②數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)與物理結(jié)構(gòu)有了區(qū)分，但比較簡(jiǎn)單。③文件組織已多樣化。有索引文件、鏈接文件和直接存取文件等。④數(shù)據(jù)不再屬于某個(gè)特定程序，可重復(fù)使用。⑤對(duì)數(shù)據(jù)操作以統(tǒng)計(jì)為單位。文件系統(tǒng)仍顯露出三個(gè)缺點(diǎn)：①數(shù)據(jù)冗余（redundancy）②數(shù)據(jù)不一致（inconsistency）③數(shù)據(jù)聯(lián)絡(luò)弱（poordatarelationship）

第10頁(yè)第11頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)發(fā)展概況數(shù)據(jù)管理技術(shù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)階段標(biāo)志是20世紀(jì)60年代末三件大事：①1968年美國(guó)IBM企業(yè)推出層次模型IMS系統(tǒng)。②1969年美國(guó)CODASYL組織公布了DBTG匯報(bào)，總結(jié)了當(dāng)初各式各樣數(shù)據(jù)庫(kù)，提出網(wǎng)狀模型。③1970年美國(guó)IBM企業(yè)E.F.Codd連續(xù)發(fā)表論文，提出關(guān)系模型，奠定了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)理論基礎(chǔ)。

第12頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)發(fā)展概況數(shù)據(jù)庫(kù)階段數(shù)據(jù)管理含有以下特點(diǎn)：①采取數(shù)據(jù)模型表示復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。②有較高數(shù)據(jù)獨(dú)立性。③數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為用戶提供了方便用戶接口。④數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供了四方面數(shù)據(jù)控制功效：并發(fā)控制，恢復(fù)，完整性和安全性。⑤增加了系統(tǒng)靈活性。第13頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)發(fā)展概況數(shù)據(jù)庫(kù)定義：長(zhǎng)久存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織、統(tǒng)一管理相關(guān)數(shù)據(jù)集合。DB能為各種用戶共享，含有較小冗余度、數(shù)據(jù)間聯(lián)絡(luò)緊密而又有較高數(shù)據(jù)獨(dú)立性等特點(diǎn)

第14頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)發(fā)展概況數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)定義（DBMS）： 位于用戶與操作系統(tǒng)之間一層數(shù)據(jù)管理軟件，它為用戶或應(yīng)用程序提供訪問數(shù)據(jù)庫(kù)方法，包含數(shù)據(jù)庫(kù)建立、查詢、更新及各種數(shù)據(jù)控制。DBMS總是基于某種數(shù)據(jù)模型，能夠分為層次型、網(wǎng)狀型、關(guān)系型和面向?qū)ο笮偷取?/p>

第15頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)發(fā)展概況數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DatabaseSystem，DBS）：是實(shí)現(xiàn)有組織地、動(dòng)態(tài)地存放大量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、方便多用戶訪問計(jì)算機(jī)硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源組成系統(tǒng)，即采取數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)（DBT）：數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是研究數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、存放、設(shè)計(jì)、管理和使用一門軟件學(xué)科。第16頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)發(fā)展概況高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)階段20世紀(jì)80年代分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DDBS）20世紀(jì)90年代對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（ODBS）開放數(shù)據(jù)庫(kù)互聯(lián)技術(shù)（ODBC）二十一世紀(jì)初Web數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)XML數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)現(xiàn)代信息集成(DW、OLAP、DM)第17頁(yè)數(shù)據(jù)描述在數(shù)據(jù)處理中，數(shù)據(jù)描述將包括到不一樣范圍。從事物特征到計(jì)算機(jī)中詳細(xì)表示，實(shí)際上經(jīng)歷了三個(gè)階段概念設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)描述邏輯設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)描述物理設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)描述第18頁(yè)數(shù)據(jù)描述現(xiàn)實(shí)世界信息世界(概念模型)認(rèn)識(shí)抽象計(jì)算機(jī)世界(數(shù)據(jù)模型)第19頁(yè)數(shù)據(jù)描述概念設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)描述實(shí)體（entity）：客觀存在，可相互區(qū)分事物。實(shí)體集（entityset）：性質(zhì)相同同類實(shí)體集合。屬性（attribute）：實(shí)體有很多特征，每一個(gè)特征稱為屬性。每一個(gè)屬性有一個(gè)值域，其類型能夠是整數(shù)型、實(shí)數(shù)型、字符串型等。實(shí)體標(biāo)識(shí)符（identifier）：能惟一標(biāo)識(shí)實(shí)體屬性或?qū)傩约７Q為關(guān)鍵碼（key），或簡(jiǎn)稱為鍵。第20頁(yè)數(shù)據(jù)描述實(shí)體學(xué)生學(xué)號(hào)姓名性別年紀(jì)第21頁(yè)數(shù)據(jù)描述邏輯設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)描述字段（field）：標(biāo)識(shí)實(shí)體屬性命名單位，或數(shù)據(jù)項(xiàng)。是可命名最小信息單位，又稱為數(shù)據(jù)元素或初等項(xiàng)。統(tǒng)計(jì)（record）：字段有序集合。文件（file）：同一類統(tǒng)計(jì)集合稱為文件。關(guān)鍵碼（key）：能惟一標(biāo)識(shí)文件中每個(gè)統(tǒng)計(jì)字段或字段集，稱為統(tǒng)計(jì)關(guān)鍵碼（簡(jiǎn)稱為鍵）。第22頁(yè)數(shù)據(jù)描述術(shù)語(yǔ)對(duì)應(yīng)關(guān)系概念設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)

實(shí)體………統(tǒng)計(jì)

屬性………字段（數(shù)據(jù)項(xiàng)）

實(shí)體集………文件

實(shí)體標(biāo)識(shí)………關(guān)鍵碼第23頁(yè)數(shù)據(jù)描述物理設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)描述位（Bit，比特）：一個(gè)二進(jìn)制位稱為“位”。字節(jié)（Byte）：8比特為一個(gè)字節(jié)，可存放一個(gè)字符所對(duì)應(yīng)ASCII碼。字（Word）：若干個(gè)字節(jié)組成一個(gè)字。一個(gè)字所含二進(jìn)制位位數(shù)稱為字長(zhǎng)。塊（Block）：又稱為物理塊或物理統(tǒng)計(jì)。塊是內(nèi)存和外存交換信息最小單位，每塊大小，通常為210~214字節(jié)。桶（Bucket）：外存邏輯單位，一個(gè)桶可包含一個(gè)物理塊或多個(gè)在空間上不一定連續(xù)物理塊。卷（Volume）：一個(gè)輸入輸出設(shè)備所能裝載全部有用信息，稱為“卷”。

第24頁(yè)數(shù)據(jù)描述數(shù)據(jù)聯(lián)絡(luò)描述聯(lián)絡(luò)（relationship）?，F(xiàn)實(shí)世界中事物內(nèi)部以及事物之間是有聯(lián)絡(luò)，在概念模型中反應(yīng)為實(shí)體內(nèi)部聯(lián)絡(luò)和實(shí)體之間聯(lián)絡(luò)。實(shí)體內(nèi)部聯(lián)絡(luò)通常是指組成實(shí)體各屬性之間聯(lián)絡(luò)，而實(shí)體之間聯(lián)絡(luò)通常是指不一樣實(shí)體集之間聯(lián)絡(luò)。

二元聯(lián)絡(luò)有以下三種類型：①一對(duì)一聯(lián)絡(luò)：假如實(shí)體集E1中每個(gè)實(shí)體至多和實(shí)體集E2中一個(gè)實(shí)體有聯(lián)絡(luò)，反之亦然，記為“1:1”。②一對(duì)多聯(lián)絡(luò)：假如實(shí)體集E1中每個(gè)實(shí)體能夠與實(shí)體集E2中任意個(gè)（零個(gè)或多個(gè)）實(shí)體間有聯(lián)絡(luò)，而E2中每個(gè)實(shí)體至多和E1中一個(gè)實(shí)體有聯(lián)絡(luò)，記為“1:N”。③多對(duì)多聯(lián)絡(luò)：假如實(shí)體集E1中每個(gè)實(shí)體能夠與實(shí)體集E2中任意個(gè)（零個(gè)或多個(gè)）實(shí)體有聯(lián)絡(luò)，反之亦然，記為“M:N”。第25頁(yè)數(shù)據(jù)描述請(qǐng)指出以下聯(lián)絡(luò)類型一個(gè)學(xué)校只有一個(gè)校長(zhǎng)，一個(gè)校長(zhǎng)只能管理一個(gè)學(xué)校。

學(xué)校一個(gè)系有多個(gè)專業(yè)，而一個(gè)專業(yè)只屬于一個(gè)系。

一個(gè)學(xué)生能夠選修多門課程，一門課程能夠被多名學(xué)生選修。

第26頁(yè)數(shù)據(jù)描述第27頁(yè)數(shù)據(jù)抽象過程

模型（model）：對(duì)現(xiàn)實(shí)世界抽象。數(shù)據(jù)模型：描述數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和語(yǔ)義，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象。從現(xiàn)實(shí)世界信息到數(shù)據(jù)庫(kù)存放數(shù)據(jù)以及用戶使用數(shù)據(jù)是一個(gè)逐步抽象過程。依據(jù)數(shù)據(jù)抽象級(jí)別定義了四種模型：概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型、外部數(shù)據(jù)模型和內(nèi)部數(shù)據(jù)模型。普通，在提及時(shí)省略“數(shù)據(jù)”兩字。第28頁(yè)數(shù)據(jù)抽象過程表示用戶需求觀點(diǎn)數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)模型，稱為“概念模型”。表示計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)觀點(diǎn)DB全局邏輯結(jié)構(gòu)模型，稱為“邏輯模型”。表示用戶使用觀點(diǎn)DB局部邏輯結(jié)構(gòu)模型，稱為“外部模型”。表示DB物理結(jié)構(gòu)模型，稱為“內(nèi)部模型”。第29頁(yè)第30頁(yè)數(shù)據(jù)抽象過程數(shù)據(jù)抽象過程，詳細(xì)步驟以下：第1步：依據(jù)用戶需求，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型，這是一個(gè)“綜合”過程。第2步：依據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)則，把概念模型轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯模型，這是一個(gè)“轉(zhuǎn)換”過程。第3步：依據(jù)用戶業(yè)務(wù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)不一樣外部模型，給程序員使用。第4步：數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)時(shí)，要依據(jù)邏輯模型設(shè)計(jì)其內(nèi)部模型。普通，上述第1步稱為DB概念設(shè)計(jì)，第2、3步稱為DB邏輯設(shè)計(jì)，第4步稱為DB物理設(shè)計(jì)。第31頁(yè)概念模型

概念模型特點(diǎn)以下所述：（1）概念模型表示了數(shù)據(jù)整體邏輯結(jié)構(gòu)，它是系統(tǒng)用戶對(duì)整個(gè)應(yīng)用項(xiàng)目包括數(shù)據(jù)全方面描述。（2）概念模型是從用戶需求觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)數(shù)據(jù)建模。（3）概念模型獨(dú)立于硬件和軟件。硬件獨(dú)立意味著概念模型不依賴于硬件設(shè)備，軟件獨(dú)立意味著該模型不依賴于實(shí)現(xiàn)時(shí)DBMS軟件。（4）概念模型是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員與用戶之間進(jìn)行交流工具。第32頁(yè)概念模型

ER模型是P.P.Chen于1976年提出。ER模型直接從現(xiàn)實(shí)世界中抽象出實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)絡(luò)，然后用實(shí)體聯(lián)絡(luò)圖（ER圖）表示數(shù)據(jù)模型。設(shè)計(jì)ER圖方法稱為ER方法。ER圖是直接表示概念模型有力工具。

第33頁(yè)概念模型第34頁(yè)概念模型第35頁(yè)概念模型ER模型兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)：一是簡(jiǎn)單，輕易了解，真實(shí)地反應(yīng)用戶需求；二是與計(jì)算機(jī)無(wú)關(guān)，用戶輕易接收。ER模型已成為軟件工程一個(gè)主要設(shè)計(jì)方法。不過ER模型只能說明實(shí)體間語(yǔ)義聯(lián)絡(luò)，還不能深入說明詳細(xì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，碰到實(shí)際問題總是先設(shè)計(jì)一個(gè)ER模型，然后再把ER模型轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模型，譬如關(guān)系模型。第36頁(yè)邏輯模型在選定DBMS軟件后，需要將概念模型按照選定DBMS特點(diǎn)轉(zhuǎn)換成邏輯模型。邏輯模型含有以下特點(diǎn)：（1）邏輯模型表示了DB整體邏輯結(jié)構(gòu)，是設(shè)計(jì)人員對(duì)整個(gè)應(yīng)用項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)全方面描述。（2）邏輯模型是從數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)數(shù)據(jù)建模。（3）邏輯模型獨(dú)立于硬件，依賴于軟件（DBMS）。（4）邏輯模型是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員與應(yīng)用程序員之間交流工具。第37頁(yè)數(shù)據(jù)模型在數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束三部分組成，是數(shù)據(jù)模型三要素。這三者準(zhǔn)確地描述了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)靜態(tài)特征、動(dòng)態(tài)特征和完整性約束條件。第38頁(yè)數(shù)據(jù)模型慣用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有：

層次

網(wǎng)狀

關(guān)系

對(duì)象通常按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型來(lái)命名數(shù)據(jù)模型：

層次結(jié)構(gòu)命名為層次模型

網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)命名為網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型和層次模型稱為非關(guān)系模型。

第39頁(yè)第40頁(yè)數(shù)據(jù)模型用樹型(層次)結(jié)構(gòu)表示實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)絡(luò)數(shù)據(jù)模型稱層次模型（HierarchicalModel）。樹結(jié)點(diǎn)是統(tǒng)計(jì)類型，每個(gè)非根結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)父結(jié)點(diǎn)，上一層統(tǒng)計(jì)類型和下一層統(tǒng)計(jì)類型之間聯(lián)絡(luò)是1：N聯(lián)絡(luò)。層次模型數(shù)據(jù)庫(kù)最大優(yōu)勢(shì)在于處理層次型數(shù)據(jù)效率比較高，不過，對(duì)于非層次式數(shù)據(jù)效率較低。另外，這種數(shù)據(jù)庫(kù)也較復(fù)雜。第41頁(yè)數(shù)據(jù)模型第42頁(yè)數(shù)據(jù)模型用有向圖結(jié)構(gòu)表示實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)絡(luò)數(shù)據(jù)模型稱為網(wǎng)狀模型(NetworkModel)。有向圖中結(jié)點(diǎn)是統(tǒng)計(jì)類型，箭頭表示從箭尾統(tǒng)計(jì)類型到箭頭統(tǒng)計(jì)類型間聯(lián)絡(luò)是N:1聯(lián)絡(luò)。網(wǎng)狀模型查找算法較層次模型要復(fù)雜一些，它是按結(jié)點(diǎn)內(nèi)保留導(dǎo)航信息來(lái)實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在幾乎沒有些人使用網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)了，但這種數(shù)據(jù)庫(kù)在數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展史上有著極為主要地位。第43頁(yè)數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，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。關(guān)系模型(RelationalModel)主要特征是采取二維表格形式來(lái)描述實(shí)體集，使得實(shí)體描述和實(shí)體間聯(lián)絡(luò)描述成為單一結(jié)構(gòu)類型→關(guān)系表示。對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)描述稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式,關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式是若干個(gè)關(guān)系模式集合。關(guān)系模式相當(dāng)于前面提到統(tǒng)計(jì)類型，它實(shí)例稱為關(guān)系，每個(gè)關(guān)系實(shí)際上是一張二維表格。第44頁(yè)數(shù)據(jù)模型與前兩種模型相比，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。關(guān)系模型和層次、網(wǎng)狀模型最大差異是用碼而不是用指針導(dǎo)航數(shù)據(jù)，其表格簡(jiǎn)單，用戶只需用簡(jiǎn)單查詢語(yǔ)句就能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，并不包括存放結(jié)構(gòu)、訪問技術(shù)等細(xì)節(jié)。第45頁(yè)

數(shù)據(jù)庫(kù)理論5．1．1數(shù)據(jù)模型解放路食品店解放路262號(hào)李國(guó)基85222211桃園商場(chǎng)桃園路5號(hào)張山65226611香香瓜果店北大街21號(hào)王宏85123311白塔干鮮果店西大街56號(hào)宋亮22233211北大街食品店北大街162號(hào)林青青88555511情誼雜品店西大街511號(hào)李光明33456711光華商店?yáng)|大街35號(hào)何重慶83046711路寶商店?yáng)|大街001號(hào)秦淮江88889911

店名地址經(jīng)辦人電話各實(shí)體關(guān)于屬性經(jīng)辦人值文件結(jié)構(gòu)（實(shí)體屬性集）統(tǒng)計(jì)（白塔干鮮果店

）文件SHOP(實(shí)體商店集合）數(shù)據(jù)項(xiàng)（單個(gè)屬性值）第46頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)1．三級(jí)模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)分為三級(jí)：外部級(jí)、概念級(jí)和內(nèi)部級(jí)。亦稱為三級(jí)模式結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)抽象三個(gè)級(jí)別。數(shù)據(jù)視圖(DataView)

：從某個(gè)角度看到數(shù)據(jù)特征。第47頁(yè)圖5.1三級(jí)模式結(jié)構(gòu)。外部級(jí)用戶局部邏輯結(jié)構(gòu)概念級(jí)內(nèi)部級(jí)（單個(gè)用戶視圖）（全局視圖）（存放視圖）數(shù)據(jù)庫(kù)整體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)物理結(jié)構(gòu)外部級(jí)最靠近用戶，是單個(gè)用戶所能看到數(shù)據(jù)特征，單個(gè)用戶使用數(shù)據(jù)視圖描述稱為外模式。概念級(jí)包括到全部用戶數(shù)據(jù)定義，也就是全局性數(shù)據(jù)視圖，全局?jǐn)?shù)據(jù)視圖描述稱概念模式內(nèi)部級(jí)最靠近于物理存放設(shè)備，包括到物理數(shù)據(jù)存放結(jié)構(gòu)，物理存放數(shù)據(jù)視圖描述稱為內(nèi)模式第48頁(yè)圖5.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)（三級(jí)模式）主語(yǔ)言＋DML主語(yǔ)言＋DML主語(yǔ)言＋DML主語(yǔ)言＋DML主語(yǔ)言＋DML用戶A1

用戶A2

用戶B1

用戶B2

用戶B3外模式A外模式B外模式/模式映象A外模式/模式映象B概念模式模式/內(nèi)模式映象內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)OS由數(shù)據(jù)庫(kù)管理員建立和維護(hù)第49頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)和兩級(jí)映象

（1）概念模式概念模式是數(shù)據(jù)庫(kù)中全部數(shù)據(jù)整體邏輯結(jié)構(gòu)描述。它由若干個(gè)概念統(tǒng)計(jì)類型組成，還包含統(tǒng)計(jì)間聯(lián)絡(luò)、數(shù)據(jù)完整性安全性等要求。數(shù)據(jù)按外模式描述提供給用戶，按內(nèi)模式描述存放在磁盤中，而概念模式提供了連接這兩級(jí)相對(duì)穩(wěn)定中間點(diǎn)，并使得兩級(jí)中任何一級(jí)改變都不受另一級(jí)牽制。概念模式不包括存放結(jié)構(gòu)、訪問技術(shù)等細(xì)節(jié)，所以，概念模式含有物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性特點(diǎn)。概念模式簡(jiǎn)稱為模式。第50頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)（2）外模式外模式是用戶與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)接口，是用戶用到那部分?jǐn)?shù)據(jù)描述。外模式由若干個(gè)外部統(tǒng)計(jì)類型組成。用戶使用數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言(DML)語(yǔ)句對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，實(shí)際上是對(duì)外模式外部統(tǒng)計(jì)進(jìn)行操作。（3）內(nèi)模式內(nèi)模式是數(shù)據(jù)庫(kù)在物理存放方面描述，定義全部?jī)?nèi)部統(tǒng)計(jì)類型、索引和文件組織方式，以及數(shù)據(jù)控制方面細(xì)節(jié)。第51頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)（4）模式／內(nèi)模式映象模式／內(nèi)模式映象存在于概念級(jí)和內(nèi)部級(jí)之間，用于定義概念模式和內(nèi)模式之間對(duì)應(yīng)性。因?yàn)檫@兩級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能不一致，即統(tǒng)計(jì)類型、字段類型命名和組成可能不—樣，所以需要這個(gè)映象說明概念統(tǒng)計(jì)和內(nèi)部統(tǒng)計(jì)之間對(duì)應(yīng)性。模式／內(nèi)模式映象普通是放在內(nèi)模式中描述。第52頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)5）外模式／模式映象外模式／模式映象存在于外部級(jí)和概念級(jí)之間，用于定義外模式和概念模式之間對(duì)應(yīng)性。外模式／模式映象普通是放在外模式中描述。第53頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)兩級(jí)數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)獨(dú)立性是指應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間相互獨(dú)立，不受影響。因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采取三級(jí)模式結(jié)構(gòu)，所以系統(tǒng)含有數(shù)據(jù)獨(dú)立性特點(diǎn)。第54頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)（1）物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性對(duì)內(nèi)模式修改盡可能不影響概念模式，稱數(shù)據(jù)庫(kù)到達(dá)物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性(簡(jiǎn)稱物理獨(dú)立性)。假如要修改數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)模式，即數(shù)據(jù)庫(kù)物理結(jié)構(gòu)有所改變，只需要對(duì)模式／內(nèi)模式映象做對(duì)應(yīng)修改。（2）邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性對(duì)概念模式修改盡可能不影響外模式和應(yīng)用程序，稱數(shù)據(jù)庫(kù)到達(dá)邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性(簡(jiǎn)稱邏輯獨(dú)立性)。假如要修改數(shù)據(jù)庫(kù)概念模式，比如增加統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)類型，只需要對(duì)外模式／模式映象做對(duì)應(yīng)修改。第55頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)三級(jí)模式結(jié)構(gòu)不足：三級(jí)模式結(jié)構(gòu)使數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)到達(dá)了高度數(shù)據(jù)獨(dú)立性。不過它給系統(tǒng)增加了額外開銷。（1）要在系統(tǒng)中保留三級(jí)結(jié)構(gòu)、兩級(jí)映象內(nèi)容，并進(jìn)行管理；（2）用戶與數(shù)據(jù)庫(kù)之間數(shù)據(jù)傳輸要在三級(jí)結(jié)構(gòu)中往返轉(zhuǎn)換，增加了時(shí)間開銷。第56頁(yè)第57頁(yè)關(guān)系模型關(guān)系模型概述關(guān)系模型利用數(shù)學(xué)方法研究數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和定義對(duì)數(shù)據(jù)操作；基于關(guān)系模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)含有模型簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)獨(dú)立性高、有較為堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)等特點(diǎn)。關(guān)系是有應(yīng)用語(yǔ)義二維表，表中每一行是描述事物或事物一部分狀態(tài)數(shù)據(jù)，表中每一列描述事物某個(gè)特征。第58頁(yè)職員表職員號(hào)姓名部門性別年紀(jì)身份證號(hào)碼

2113程曉清銷售部男326101037203064052116劉英財(cái)務(wù)部女34610103700508506

2135李小剛管理部男306101037406095072138蔣民采購(gòu)部男436101036108184062141王國(guó)洋銷售部男41610103630910407關(guān)系(表)能夠看成是由行和列交叉組成二維表格，它表示是一個(gè)實(shí)體集合一行稱為一個(gè)元組，用來(lái)表示實(shí)體集中一個(gè)實(shí)體列稱為屬性，給每一列起一個(gè)名稱即屬性名，表中屬性名不能相同列取值范圍稱為域，同列含有相同域，不一樣列可有相同域。比如，性別取值范圍是{男，女}，職員編號(hào)和年紀(jì)取值范圍為整數(shù)域。第59頁(yè)關(guān)系模型關(guān)系是二維表格，嚴(yán)格地說是一個(gè)規(guī)范化了二維表格，含有以下性質(zhì)：（1）屬性值是原子，不可分解。（2）沒有重復(fù)元組。（3）沒有行序。（4）理論上沒有列序，為方便，使用時(shí)有列序。第60頁(yè)關(guān)系模型關(guān)鍵碼和表之間聯(lián)絡(luò)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，關(guān)鍵碼(簡(jiǎn)稱鍵)是關(guān)系模型一個(gè)主要概念。通常鍵由一個(gè)或幾個(gè)屬性組成，有以下幾個(gè)鍵：(1)超鍵在一個(gè)關(guān)系中，能惟一標(biāo)識(shí)元組屬性或?qū)傩约Q為關(guān)系超鍵。(2)候選鍵假如一個(gè)屬性集能惟一標(biāo)識(shí)元組，且又不含有多出屬性，那么這個(gè)屬性集稱為關(guān)系候選鍵。第61頁(yè)關(guān)系模型(3)主鍵（也稱主碼、主關(guān)鍵字）若一個(gè)關(guān)系中有多個(gè)候選鍵，則選其中一個(gè)為關(guān)系主鍵。用主鍵實(shí)現(xiàn)關(guān)系定義中“表中任意兩行(元組)不能相同”約束。包含在任何一個(gè)候選鍵中屬性稱為主屬性(PrimaryAttribute)；不包含在任何候選鍵中屬性稱為非主屬性(NonprimaryAttribute)或非鍵屬性(Non-keyAttribute)。第62頁(yè)職員表職員號(hào)姓名部門性別年紀(jì)身份證號(hào)碼

2113程曉清銷售部男326101037203064052116劉英財(cái)務(wù)部女34610103700508506

2135李小剛管理部男306101037406095072138蔣民采購(gòu)部男436101036108184062141王國(guó)洋銷售部男41610103630910407職員號(hào)+部門屬于超鍵職員號(hào)屬于侯選鍵第63頁(yè)

“課程”關(guān)系課程號(hào)課程名講課課時(shí)講課學(xué)期J001數(shù)據(jù)庫(kù) 72 6J003 C程序設(shè)計(jì)54 2Z004 操作系統(tǒng) 725Z006 編譯原理72 6X001 數(shù)值分析 54 3課程關(guān)系表結(jié)構(gòu)為：課程(課程號(hào)、課程名、講課課時(shí)、講課學(xué)期)稱之為關(guān)系模式。課程關(guān)系表中有5個(gè)元組(5行)四個(gè)屬性(4列)候選碼是“課程號(hào)”和“課程名”主碼是“課程號(hào)”或“課程名”。第64頁(yè)

“選課”關(guān)系學(xué)號(hào)課程學(xué)分100 人工智能 3125文化學(xué) 2150 市場(chǎng)營(yíng)銷學(xué)2175 人工智能 3190 文化學(xué) 2假定每個(gè)學(xué)生一次只能選修一門課程，則學(xué)號(hào)可作為主碼。第65頁(yè)主關(guān)鍵字為兩個(gè)屬性關(guān)系

數(shù)據(jù)庫(kù)理論假定每個(gè)學(xué)生可修多門課程，學(xué)號(hào)不能惟一標(biāo)識(shí)一行，這時(shí)主碼需要是多個(gè)屬性組合，如（學(xué)號(hào)，課程）。

學(xué)號(hào)課程學(xué)分100人工智能 3100市場(chǎng)營(yíng)銷學(xué)2100文化學(xué)2125市場(chǎng)營(yíng)銷學(xué)2125法律4150人工智能3第66頁(yè)（4）外鍵若一個(gè)關(guān)系R中包含有另一個(gè)關(guān)系S主鍵所對(duì)應(yīng)屬性組F，則稱F為R外鍵。比如，職員關(guān)系和部門關(guān)系分別為：

職員(職員編號(hào)，姓名，部門編號(hào)，性別，年紀(jì)，身份證號(hào)碼)部門(部門編號(hào)，部門名稱，部門經(jīng)理)

職員編號(hào)為主鍵

部門編號(hào)為主鍵部門編號(hào)為外鍵

表與表之間聯(lián)絡(luò)是經(jīng)過公共屬性實(shí)現(xiàn)。公共屬性是一個(gè)表主鍵和另一個(gè)表外鍵第67頁(yè)

關(guān)系模型允許定義三種完整性約束，即是實(shí)體完整性約束、參考完整性和用戶定義完整性約束。

實(shí)體完整性關(guān)系完整性完整性約束參考完整性用戶定義完整性(應(yīng)用領(lǐng)域需求)關(guān)系完整性約束第68頁(yè)因?yàn)槊總€(gè)關(guān)系主鍵是惟一決定元組，故實(shí)體完整性約束要求關(guān)系主鍵不能為空值，組成主鍵全部屬性都不能取空值。

關(guān)系完整性約束第69頁(yè)比如，有以下“學(xué)生”關(guān)系：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生日期）其中學(xué)號(hào)是主鍵，所以，學(xué)號(hào)不能為空值。比如，有以下“修課成績(jī)”關(guān)系：修課成績(jī)（年度，學(xué)期，學(xué)號(hào)，課程代碼，課程類別，成績(jī)性質(zhì)，成績(jī)）其中年度、學(xué)期、學(xué)號(hào)和課程代碼四個(gè)屬性共同組成主鍵，所以，年度、學(xué)期、學(xué)號(hào)和課程代碼都不能為空值。關(guān)系完整性約束第70頁(yè)參考完整性約束是關(guān)系之間相關(guān)聯(lián)基本約束，它不允許關(guān)系引用不存在元組，即在關(guān)系中外鍵取值只能是關(guān)聯(lián)關(guān)系中某個(gè)主鍵值或者為空值。關(guān)系完整性約束第71頁(yè)比如：學(xué)系代碼是“學(xué)系”關(guān)系主鍵、“專業(yè)”關(guān)系外鍵?！皩I(yè)”關(guān)系中學(xué)系代碼必須是“學(xué)系”關(guān)系中一個(gè)存在值或者為空值。第72頁(yè)用戶定義完整性約束是針對(duì)詳細(xì)數(shù)據(jù)環(huán)境與應(yīng)用環(huán)境由用戶詳細(xì)設(shè)置約束，它反應(yīng)了詳細(xì)應(yīng)用中數(shù)據(jù)語(yǔ)義要求，它作用就是要確保數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)正確性。比如，限定某屬性取值范圍，學(xué)生成績(jī)?nèi)≈当仨氃赱0，100]范圍。關(guān)系完整性約束第73頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常是指數(shù)據(jù)庫(kù)和對(duì)應(yīng)軟硬件系統(tǒng)。主要由數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶、軟件和硬件四部分組成。1數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)包含兩部分：物理數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)描述（數(shù)據(jù)字典）它能夠供用戶共享，含有盡可能小冗余度和較高數(shù)據(jù)獨(dú)立性第74頁(yè)2軟件(Software)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)存取、維護(hù)和管理軟件系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem，簡(jiǎn)稱DBMS）數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用開發(fā)工具支持DBMS運(yùn)行操作系統(tǒng)3硬件（Hardware）存放和運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)硬件設(shè)備。包含CPU、內(nèi)存、大容量存放設(shè)備、外部設(shè)備等。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成第75頁(yè)4用戶用戶是指使用數(shù)據(jù)庫(kù)人，即對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)存放、維護(hù)和檢索等操作。用戶分為三類：1.第一類用戶，終端用戶（EndUser）主要是使用數(shù)據(jù)庫(kù)各級(jí)管理人員、工程技術(shù)人員、科研人員，普通為非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員；2.第二類用戶，應(yīng)用程序員（ApplicationProgrammer）負(fù)責(zé)為終端用戶設(shè)計(jì)和編制應(yīng)用程序，方便終端用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存取操作。3.第三類用戶，數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（DadabaseAdministrator，簡(jiǎn)稱DBA）DBA是指全方面負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)“管理、維護(hù)和正常使用”人員數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成第76頁(yè)編譯系統(tǒng)OS硬件應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具DBMS數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖如圖由上圖看出：

DBMS在操作系統(tǒng)（OS）支持下工作，應(yīng)用程序在DBMS支持下才能使用數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成第77頁(yè)主流數(shù)據(jù)庫(kù)介紹當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)市場(chǎng)，主流數(shù)據(jù)庫(kù)包含：Oracle、SyBase、DB2、SQLServer、MySQL等。Oracle：開發(fā)商為美國(guó)甲骨文企業(yè)（Oracle）。Sybase：開發(fā)商為Sybase企業(yè)。DB2：開發(fā)商為IBM。SQLServer：開發(fā)商為微軟。MySQL：由原MySQL企業(yè)開發(fā)。第