數(shù)據(jù)庫原理與聯(lián)機(jī)事務(wù)分析課件

數(shù)據(jù)倉庫和決策支持系統(tǒng)主講：魯明羽大連海事大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院研究方向：智能數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘電話mail：lumingyu@數(shù)據(jù)倉庫和決策支持系統(tǒng)主講：魯明羽大連海事大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技1

第三章數(shù)據(jù)庫原理與聯(lián)機(jī)事務(wù)分析第三章數(shù)據(jù)庫原理與聯(lián)機(jī)事務(wù)分析2本章內(nèi)容數(shù)據(jù)庫基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫操作特性與聯(lián)機(jī)事務(wù)處理本章內(nèi)容數(shù)據(jù)庫基本概念3§1、數(shù)據(jù)庫基本概念1、數(shù)據(jù)及其特性數(shù)據(jù)：描述事物的符號(hào)記錄=〉有結(jié)構(gòu)的符號(hào)串?dāng)?shù)據(jù)的相關(guān)特性

（1）數(shù)據(jù)表現(xiàn)的多樣性常見形式：數(shù)字型/字符型/時(shí)間型/布爾型/…多媒體數(shù)據(jù)：圖形/圖像/聲音/視頻抽象數(shù)據(jù)：表示知識(shí)、規(guī)則及推理等的數(shù)據(jù)?！?、數(shù)據(jù)庫基本概念1、數(shù)據(jù)及其特性4§1、數(shù)據(jù)庫基本概念（2）數(shù)據(jù)的可構(gòu)造性在數(shù)據(jù)庫理論中，數(shù)據(jù)可按型（type）和值（value）兩方面進(jìn)行構(gòu)造。數(shù)據(jù)的型表示數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，可理解為數(shù)據(jù)類型，也可引申為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)模式數(shù)據(jù)的值給出了符合數(shù)據(jù)型的數(shù)據(jù)取值?！?、數(shù)據(jù)庫基本概念（2）數(shù)據(jù)的可構(gòu)造性5§1、數(shù)據(jù)庫基本概念（3）數(shù)據(jù)的揮發(fā)性和持久性（4）數(shù)據(jù)的私有性與共享性（5）數(shù)據(jù)的量：小量，大量，海量數(shù)據(jù)倉庫所依托的數(shù)據(jù)庫：海量、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、持久的、共享的數(shù)據(jù)庫§1、數(shù)據(jù)庫基本概念（3）數(shù)據(jù)的揮發(fā)性和持久性6§1、數(shù)據(jù)庫基本概念2、數(shù)據(jù)庫是長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。3、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）

是為數(shù)據(jù)庫的建立、使用和維護(hù)而配置的軟件，它建立在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制。它負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的組織、操縱及維護(hù)，并提供數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性和數(shù)據(jù)服務(wù)機(jī)制，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。§1、數(shù)據(jù)庫基本概念2、數(shù)據(jù)庫7§1、數(shù)據(jù)庫基本概念4、數(shù)據(jù)庫子語言是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的一部分，通常分為：（1）數(shù)據(jù)定義語言DDL（2）數(shù)據(jù)操縱語言DML（3）數(shù)據(jù)控制語言DCL

以上三類語言都是非過程性的，可以作為交互式命令語言運(yùn)用，也可以將語句嵌入到某些宿主語言（C、C++、Fortran等）中使用?！?、數(shù)據(jù)庫基本概念4、數(shù)據(jù)庫子語言8§1、數(shù)據(jù)庫基本概念5、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般由以下5部分組成：（1）數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)）（2）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS軟件）（3）數(shù)據(jù)庫管理員（DBA）（4）系統(tǒng)硬件平臺(tái)（計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境）（5）系統(tǒng)軟件平臺(tái)（操作系統(tǒng)，開發(fā)工具，接口軟件，中間件）

§1、數(shù)據(jù)庫基本概念5、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)9§1、數(shù)據(jù)庫基本概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）數(shù)據(jù)集成性二維表模型，三級(jí)數(shù)據(jù)模式，全局與局部的統(tǒng)一（2）數(shù)據(jù)的高共享性和低冗余性

面向多個(gè)應(yīng)用，多級(jí)數(shù)據(jù)范式（3）數(shù)據(jù)獨(dú)立性

邏輯獨(dú)立性，物理獨(dú)立性=〉兩級(jí)映像機(jī)制（4）數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理和控制

操縱方式，完整性，安全性，并發(fā)控制，故障恢復(fù)§1、數(shù)據(jù)庫基本概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)10§1、數(shù)據(jù)庫基本概念6、數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)特性的抽象表示，主要描述數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、定義在其上的操作以及約束條件，包括了系統(tǒng)的靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)行為和約束條件。按應(yīng)用層次，可分為三種類型：（1）概念（數(shù)據(jù)）模型

面向客觀世界和用戶，與具體的DBMS及計(jì)算機(jī)平臺(tái)無關(guān)。（2）邏輯（數(shù)據(jù)）模型

面向數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，著重于在邏輯級(jí)上描述數(shù)據(jù)特性。（3）物理（數(shù)據(jù)）模型面向數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的內(nèi)部表示?！?、數(shù)據(jù)庫基本概念6、數(shù)據(jù)模型11§1、數(shù)據(jù)庫基本概念數(shù)據(jù)模型的四個(gè)世界

數(shù)據(jù)模型可以將復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界事物及其要求反映到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫種的物理世界，其反應(yīng)過程分為四個(gè)階段：（1）現(xiàn)實(shí)世界（2）概念世界（3）信息世界（4）計(jì)算機(jī)內(nèi)部世界§1、數(shù)據(jù)庫基本概念數(shù)據(jù)模型的四個(gè)世界12§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是基于關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，也是目前最為常用、占主流地位的一種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，與數(shù)據(jù)倉庫、決策支持、數(shù)據(jù)挖掘等關(guān)系密切，在DSS中多以它為基礎(chǔ)。1970年，E.F.Codd

發(fā)表多篇論文，系統(tǒng)地提出了嚴(yán)密的關(guān)系模型理論。20世紀(jì)70年代末，IBM的SanJose實(shí)驗(yàn)室研制出關(guān)系數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚐ystemR。1976年后，相繼出現(xiàn)了許多實(shí)驗(yàn)性和商品化的關(guān)系DBMS，例如Oracle、DB2、SQLServer等等。§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是基于關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫13§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)（1）理論嚴(yán)密、完善（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（3）功能強(qiáng)（4）數(shù)據(jù)獨(dú)立性高（5）用戶使用方便§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)14§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的衡量準(zhǔn)則關(guān)系模型的奠基人E.F.Codd分別于1974年和1985年在ComputerWorld等雜志上發(fā)表文章，具體給出了全關(guān)系型的關(guān)系系統(tǒng)應(yīng)遵循的十二條基本準(zhǔn)則。從理論意義上看，這十二條準(zhǔn)則是對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)模型的具體而又深入的論述，是從理論和實(shí)際緊密結(jié)合的高度，對(duì)關(guān)系型DBMS的評(píng)述。從實(shí)際意義上看，它可以作為評(píng)價(jià)或購買關(guān)系型產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)?！?、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的衡量準(zhǔn)則15§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的衡量準(zhǔn)則準(zhǔn)則0：

關(guān)系準(zhǔn)則---一個(gè)關(guān)系型的DBMS必須能完全通過它的關(guān)系能力來管理數(shù)據(jù)庫準(zhǔn)則1：信息準(zhǔn)則--關(guān)系型DBMS的所有信息都應(yīng)在邏輯一級(jí)上用一種方法即表中的值顯式地表示準(zhǔn)則2：保證訪問準(zhǔn)則---依靠表名、主碼和列名的組合，保證能以邏輯方式訪問關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。準(zhǔn)則3：空值的系統(tǒng)化處理---全關(guān)系型的DBMS應(yīng)支持空值的概念，并用系統(tǒng)化的方式處理空值。

§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的衡量準(zhǔn)則16§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)準(zhǔn)則4：基于關(guān)系模型的動(dòng)態(tài)的聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)字典--數(shù)據(jù)庫的描述在邏輯級(jí)上應(yīng)該和普通數(shù)據(jù)采用同樣的表示方式，使得授權(quán)用戶可以使用查詢一般數(shù)據(jù)所用的關(guān)系語言來查詢數(shù)據(jù)庫的描述信息。準(zhǔn)則5：統(tǒng)一的數(shù)據(jù)子語言準(zhǔn)則---一個(gè)關(guān)系系統(tǒng)可以具有幾種語言和多種終端使用方式。但必須有一種語言，它的語句可以表示為具有嚴(yán)格語法規(guī)定的字符串，并能全面地支持：數(shù)據(jù)和視圖定義、數(shù)據(jù)操作、完整性約束、授權(quán)、事務(wù)處理等功能。

準(zhǔn)則6：視圖更新原則---所有理論上可更新的視圖，也應(yīng)該允許由系統(tǒng)更新?！?、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)準(zhǔn)則4：基于關(guān)系模型的動(dòng)態(tài)的聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)字典17§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的衡量準(zhǔn)則準(zhǔn)則7：高級(jí)的插入、修改和刪除操作---關(guān)系系統(tǒng)的操作對(duì)象是單一的關(guān)系。準(zhǔn)則8：數(shù)據(jù)物理獨(dú)立性---無論數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)表示或存取方法上有任何變化，應(yīng)用程序和終端活動(dòng)都保持邏輯上的不變性。準(zhǔn)則9：數(shù)據(jù)邏輯獨(dú)立性---當(dāng)對(duì)基本關(guān)系進(jìn)行理論上信息不受損害的任何改變時(shí)，應(yīng)用程序和終端活動(dòng)都保持邏輯上的不變性。

§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的衡量準(zhǔn)則18§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的衡量準(zhǔn)則準(zhǔn)則10:數(shù)據(jù)完整性的獨(dú)立性---關(guān)系數(shù)據(jù)庫的完整性約束條件必須是用數(shù)據(jù)庫語言定義并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)字典中的，而不是在應(yīng)用程序中加以定義的。準(zhǔn)則11:分布獨(dú)立性---關(guān)系型DBMS具有分布獨(dú)立性。準(zhǔn)則12:無破壞準(zhǔn)則---如果一個(gè)關(guān)系系統(tǒng)具有一個(gè)低級(jí)（指一次操作一個(gè)記錄）語言，則這個(gè)低級(jí)語言不能違背或繞過完整性原則（準(zhǔn)則10）。

§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的衡量準(zhǔn)則19圖3.1全關(guān)系系統(tǒng)的12條基本準(zhǔn)則準(zhǔn)則0：

一個(gè)關(guān)系型的DBMS必須能完全通過它的關(guān)系能力來管理數(shù)據(jù)庫

準(zhǔn)則1：

信息準(zhǔn)則準(zhǔn)則2：保證訪問準(zhǔn)則準(zhǔn)則3：空值的系統(tǒng)化處理準(zhǔn)則4：基于關(guān)系模型的動(dòng)態(tài)的聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)字典準(zhǔn)則5：統(tǒng)一的數(shù)據(jù)子語言準(zhǔn)則準(zhǔn)則6：視圖更新原則準(zhǔn)則7：高級(jí)的插入、修改和刪除操作準(zhǔn)則8：數(shù)據(jù)物理獨(dú)立性準(zhǔn)則9：數(shù)據(jù)邏輯獨(dú)立性準(zhǔn)則10:

數(shù)據(jù)完整性的獨(dú)立性準(zhǔn)則11:分布獨(dú)立性準(zhǔn)則12:無破壞準(zhǔn)則圖3.1全關(guān)系系統(tǒng)的12條基本準(zhǔn)則準(zhǔn)則0：一個(gè)關(guān)系型的D20按照E.F.Codd的思想，可以把關(guān)系系統(tǒng)分類：(a)表式系統(tǒng)（b）（最?。╆P(guān)系系統(tǒng)（c）關(guān)系完備的（d）全關(guān)系的S--結(jié)構(gòu)(Structure)；圓--表示關(guān)系數(shù)據(jù)模型={S，I，M}I--完整性(Integrity)；陰影部分--表示各類系統(tǒng)支持M--數(shù)據(jù)操縱(Manipulation)。模型的程度

圖3.2關(guān)系系統(tǒng)的分類

按照E.F.Codd的思想，可以把關(guān)系系統(tǒng)分類：(a)表式21

(1)

表式系統(tǒng)：僅支持關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不支持集合級(jí)的操作。表式系統(tǒng)不能算是一個(gè)關(guān)系系統(tǒng)。(2)

最小關(guān)系系統(tǒng)：支持關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)支持選擇、投影和連接三種關(guān)系操作。許多微機(jī)關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如Foxbase、FoxPro等屬于這一類。

(1)

表式系統(tǒng)：(2)

最小關(guān)系系統(tǒng)：22

(4)

全關(guān)系系統(tǒng)：具備關(guān)系模型的所有特征，即不僅是關(guān)系上完備的，而且支持?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中域的概念，支持實(shí)體完整性和參照完整性。(3)

關(guān)系完備系統(tǒng)：支持關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)支持所有的關(guān)系操作。

(4)

全關(guān)系系統(tǒng)：(3)

關(guān)系完備系統(tǒng)：23§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)3、關(guān)系模型關(guān)系模型包括關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作和關(guān)系中的數(shù)據(jù)約束三部分組成。（1）關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系模型采用二維表結(jié)構(gòu)，由表框架（frame）和表元組（tuple）組成。表框架中的每個(gè)屬性稱為數(shù)據(jù)項(xiàng)，其取值范圍稱為值域。按關(guān)系模型組織的數(shù)據(jù)庫，其中的每一行稱為一個(gè)元組。元組中的每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的值稱為一個(gè)分量。§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)3、關(guān)系模型24§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)二維表滿足下列性質(zhì)：

元組個(gè)數(shù)是有限的元組各不相同元組次序無關(guān)元組分量不可再分---原子性屬性名唯一屬性次序無關(guān)屬性列中的分量具有與該屬性相同的值域§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)二維表滿足下列性質(zhì)：25§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)幾個(gè)相關(guān)術(shù)語：關(guān)系

碼候選碼主碼外碼關(guān)系子模式---用戶視圖/外模式§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)幾個(gè)相關(guān)術(shù)語：26§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（2）關(guān)系操作數(shù)據(jù)查詢數(shù)據(jù)變更：添加/刪除/修改（3）關(guān)系中的數(shù)據(jù)約束

實(shí)體完整性約束參照完整性約束用戶自定義完整性約束（4）SQL語言§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（2）關(guān)系操作27§3、數(shù)據(jù)庫操作特性與聯(lián)機(jī)事務(wù)處理1、數(shù)據(jù)庫操作特性客觀上反映了現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)際活動(dòng)過程具有原始性一般為短事務(wù)形式大量、頻繁多樣性與隨機(jī)性操作對(duì)象一般為局部數(shù)據(jù)§3、數(shù)據(jù)庫操作特性與聯(lián)機(jī)事務(wù)處理1、數(shù)據(jù)庫操作特性28§3、數(shù)據(jù)庫操作特性與聯(lián)機(jī)事務(wù)處理2、聯(lián)機(jī)事務(wù)處理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛，主要有：MIS（管理信息系統(tǒng)）ERP（企業(yè)資源規(guī)劃）CRM（客戶關(guān)系管理）IRS（信息檢索系統(tǒng)）OA（辦公自動(dòng)化系統(tǒng)）§3、數(shù)據(jù)庫操作特性與聯(lián)機(jī)事務(wù)處理2、聯(lián)機(jī)事務(wù)處理29§3、數(shù)據(jù)庫操作特性與聯(lián)機(jī)事務(wù)處理上述應(yīng)用領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)均具有數(shù)據(jù)庫操作的6大特點(diǎn)，在應(yīng)用中構(gòu)成了獨(dú)特的應(yīng)用領(lǐng)域和范疇，一般稱之為數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理或聯(lián)機(jī)事務(wù)處理（OLTP）。OLTP在DSS系統(tǒng)中的操作形式主要表現(xiàn)為非原始性、長(zhǎng)事務(wù)性、非隨機(jī)性、只讀性以及一定的主觀隨意性。§3、數(shù)據(jù)庫操作特性與聯(lián)機(jī)事務(wù)處理上述應(yīng)用領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)30數(shù)據(jù)倉庫和決策支持系統(tǒng)主講：魯明羽大連海事大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院研究方向：智能數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘電話mail：lumingyu@數(shù)據(jù)倉庫和決策支持系統(tǒng)主講：魯明羽大連海事大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技31

第三章數(shù)據(jù)庫原理與聯(lián)機(jī)事務(wù)分析第三章數(shù)據(jù)庫原理與聯(lián)機(jī)事務(wù)分析32本章內(nèi)容數(shù)據(jù)庫基本概念關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫操作特性與聯(lián)機(jī)事務(wù)處理本章內(nèi)容數(shù)據(jù)庫基本概念33§1、數(shù)據(jù)庫基本概念1、數(shù)據(jù)及其特性數(shù)據(jù)：描述事物的符號(hào)記錄=〉有結(jié)構(gòu)的符號(hào)串?dāng)?shù)據(jù)的相關(guān)特性

（1）數(shù)據(jù)表現(xiàn)的多樣性常見形式：數(shù)字型/字符型/時(shí)間型/布爾型/…多媒體數(shù)據(jù)：圖形/圖像/聲音/視頻抽象數(shù)據(jù)：表示知識(shí)、規(guī)則及推理等的數(shù)據(jù)?！?、數(shù)據(jù)庫基本概念1、數(shù)據(jù)及其特性34§1、數(shù)據(jù)庫基本概念（2）數(shù)據(jù)的可構(gòu)造性在數(shù)據(jù)庫理論中，數(shù)據(jù)可按型（type）和值（value）兩方面進(jìn)行構(gòu)造。數(shù)據(jù)的型表示數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，可理解為數(shù)據(jù)類型，也可引申為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)模式數(shù)據(jù)的值給出了符合數(shù)據(jù)型的數(shù)據(jù)取值?！?、數(shù)據(jù)庫基本概念（2）數(shù)據(jù)的可構(gòu)造性35§1、數(shù)據(jù)庫基本概念（3）數(shù)據(jù)的揮發(fā)性和持久性（4）數(shù)據(jù)的私有性與共享性（5）數(shù)據(jù)的量：小量，大量，海量數(shù)據(jù)倉庫所依托的數(shù)據(jù)庫：海量、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、持久的、共享的數(shù)據(jù)庫§1、數(shù)據(jù)庫基本概念（3）數(shù)據(jù)的揮發(fā)性和持久性36§1、數(shù)據(jù)庫基本概念2、數(shù)據(jù)庫是長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。3、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）

是為數(shù)據(jù)庫的建立、使用和維護(hù)而配置的軟件，它建立在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制。它負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的組織、操縱及維護(hù)，并提供數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性和數(shù)據(jù)服務(wù)機(jī)制，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。§1、數(shù)據(jù)庫基本概念2、數(shù)據(jù)庫37§1、數(shù)據(jù)庫基本概念4、數(shù)據(jù)庫子語言是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的一部分，通常分為：（1）數(shù)據(jù)定義語言DDL（2）數(shù)據(jù)操縱語言DML（3）數(shù)據(jù)控制語言DCL

以上三類語言都是非過程性的，可以作為交互式命令語言運(yùn)用，也可以將語句嵌入到某些宿主語言（C、C++、Fortran等）中使用?！?、數(shù)據(jù)庫基本概念4、數(shù)據(jù)庫子語言38§1、數(shù)據(jù)庫基本概念5、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般由以下5部分組成：（1）數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)）（2）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS軟件）（3）數(shù)據(jù)庫管理員（DBA）（4）系統(tǒng)硬件平臺(tái)（計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境）（5）系統(tǒng)軟件平臺(tái)（操作系統(tǒng)，開發(fā)工具，接口軟件，中間件）

§1、數(shù)據(jù)庫基本概念5、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)39§1、數(shù)據(jù)庫基本概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）數(shù)據(jù)集成性二維表模型，三級(jí)數(shù)據(jù)模式，全局與局部的統(tǒng)一（2）數(shù)據(jù)的高共享性和低冗余性

面向多個(gè)應(yīng)用，多級(jí)數(shù)據(jù)范式（3）數(shù)據(jù)獨(dú)立性

邏輯獨(dú)立性，物理獨(dú)立性=〉兩級(jí)映像機(jī)制（4）數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理和控制

操縱方式，完整性，安全性，并發(fā)控制，故障恢復(fù)§1、數(shù)據(jù)庫基本概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)40§1、數(shù)據(jù)庫基本概念6、數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)特性的抽象表示，主要描述數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、定義在其上的操作以及約束條件，包括了系統(tǒng)的靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)行為和約束條件。按應(yīng)用層次，可分為三種類型：（1）概念（數(shù)據(jù)）模型

面向客觀世界和用戶，與具體的DBMS及計(jì)算機(jī)平臺(tái)無關(guān)。（2）邏輯（數(shù)據(jù)）模型

面向數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，著重于在邏輯級(jí)上描述數(shù)據(jù)特性。（3）物理（數(shù)據(jù)）模型面向數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的內(nèi)部表示?！?、數(shù)據(jù)庫基本概念6、數(shù)據(jù)模型41§1、數(shù)據(jù)庫基本概念數(shù)據(jù)模型的四個(gè)世界

數(shù)據(jù)模型可以將復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界事物及其要求反映到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫種的物理世界，其反應(yīng)過程分為四個(gè)階段：（1）現(xiàn)實(shí)世界（2）概念世界（3）信息世界（4）計(jì)算機(jī)內(nèi)部世界§1、數(shù)據(jù)庫基本概念數(shù)據(jù)模型的四個(gè)世界42§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是基于關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，也是目前最為常用、占主流地位的一種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，與數(shù)據(jù)倉庫、決策支持、數(shù)據(jù)挖掘等關(guān)系密切，在DSS中多以它為基礎(chǔ)。1970年，E.F.Codd

發(fā)表多篇論文，系統(tǒng)地提出了嚴(yán)密的關(guān)系模型理論。20世紀(jì)70年代末，IBM的SanJose實(shí)驗(yàn)室研制出關(guān)系數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚐ystemR。1976年后，相繼出現(xiàn)了許多實(shí)驗(yàn)性和商品化的關(guān)系DBMS，例如Oracle、DB2、SQLServer等等?！?、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是基于關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫43§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)（1）理論嚴(yán)密、完善（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（3）功能強(qiáng)（4）數(shù)據(jù)獨(dú)立性高（5）用戶使用方便§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)44§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的衡量準(zhǔn)則關(guān)系模型的奠基人E.F.Codd分別于1974年和1985年在ComputerWorld等雜志上發(fā)表文章，具體給出了全關(guān)系型的關(guān)系系統(tǒng)應(yīng)遵循的十二條基本準(zhǔn)則。從理論意義上看，這十二條準(zhǔn)則是對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)模型的具體而又深入的論述，是從理論和實(shí)際緊密結(jié)合的高度，對(duì)關(guān)系型DBMS的評(píng)述。從實(shí)際意義上看，它可以作為評(píng)價(jià)或購買關(guān)系型產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)?！?、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的衡量準(zhǔn)則45§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的衡量準(zhǔn)則準(zhǔn)則0：

關(guān)系準(zhǔn)則---一個(gè)關(guān)系型的DBMS必須能完全通過它的關(guān)系能力來管理數(shù)據(jù)庫準(zhǔn)則1：信息準(zhǔn)則--關(guān)系型DBMS的所有信息都應(yīng)在邏輯一級(jí)上用一種方法即表中的值顯式地表示準(zhǔn)則2：保證訪問準(zhǔn)則---依靠表名、主碼和列名的組合，保證能以邏輯方式訪問關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。準(zhǔn)則3：空值的系統(tǒng)化處理---全關(guān)系型的DBMS應(yīng)支持空值的概念，并用系統(tǒng)化的方式處理空值。

§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的衡量準(zhǔn)則46§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)準(zhǔn)則4：基于關(guān)系模型的動(dòng)態(tài)的聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)字典--數(shù)據(jù)庫的描述在邏輯級(jí)上應(yīng)該和普通數(shù)據(jù)采用同樣的表示方式，使得授權(quán)用戶可以使用查詢一般數(shù)據(jù)所用的關(guān)系語言來查詢數(shù)據(jù)庫的描述信息。準(zhǔn)則5：統(tǒng)一的數(shù)據(jù)子語言準(zhǔn)則---一個(gè)關(guān)系系統(tǒng)可以具有幾種語言和多種終端使用方式。但必須有一種語言，它的語句可以表示為具有嚴(yán)格語法規(guī)定的字符串，并能全面地支持：數(shù)據(jù)和視圖定義、數(shù)據(jù)操作、完整性約束、授權(quán)、事務(wù)處理等功能。

準(zhǔn)則6：視圖更新原則---所有理論上可更新的視圖，也應(yīng)該允許由系統(tǒng)更新?！?、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)準(zhǔn)則4：基于關(guān)系模型的動(dòng)態(tài)的聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)字典47§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的衡量準(zhǔn)則準(zhǔn)則7：高級(jí)的插入、修改和刪除操作---關(guān)系系統(tǒng)的操作對(duì)象是單一的關(guān)系。準(zhǔn)則8：數(shù)據(jù)物理獨(dú)立性---無論數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)表示或存取方法上有任何變化，應(yīng)用程序和終端活動(dòng)都保持邏輯上的不變性。準(zhǔn)則9：數(shù)據(jù)邏輯獨(dú)立性---當(dāng)對(duì)基本關(guān)系進(jìn)行理論上信息不受損害的任何改變時(shí)，應(yīng)用程序和終端活動(dòng)都保持邏輯上的不變性。

§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的衡量準(zhǔn)則48§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的衡量準(zhǔn)則準(zhǔn)則10:數(shù)據(jù)完整性的獨(dú)立性---關(guān)系數(shù)據(jù)庫的完整性約束條件必須是用數(shù)據(jù)庫語言定義并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)字典中的，而不是在應(yīng)用程序中加以定義的。準(zhǔn)則11:分布獨(dú)立性---關(guān)系型DBMS具有分布獨(dú)立性。準(zhǔn)則12:無破壞準(zhǔn)則---如果一個(gè)關(guān)系系統(tǒng)具有一個(gè)低級(jí)（指一次操作一個(gè)記錄）語言，則這個(gè)低級(jí)語言不能違背或繞過完整性原則（準(zhǔn)則10）。

§2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的衡量準(zhǔn)則49圖3.1全關(guān)系系統(tǒng)的12條基本準(zhǔn)則準(zhǔn)則0：

一個(gè)關(guān)系型的DBMS必須能完全通過它的關(guān)系能力來管理數(shù)據(jù)庫

準(zhǔn)則1：

信息準(zhǔn)則準(zhǔn)則2：保證訪問準(zhǔn)則準(zhǔn)則3：空值的系統(tǒng)化處理準(zhǔn)則4：基于關(guān)系模型的動(dòng)態(tài)的聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)字典準(zhǔn)則5：統(tǒng)一的數(shù)據(jù)子語言準(zhǔn)則準(zhǔn)則6：視圖更新原則準(zhǔn)則7：高級(jí)的插入、修改和刪除操作準(zhǔn)則8：數(shù)據(jù)物理獨(dú)立性準(zhǔn)則9：數(shù)據(jù)邏輯獨(dú)立性準(zhǔn)則10:

數(shù)據(jù)完整性的獨(dú)立性準(zhǔn)則11:分布獨(dú)立性準(zhǔn)則12:無破壞準(zhǔn)則圖3.1全關(guān)系系統(tǒng)的12條基本準(zhǔn)則準(zhǔn)則0：一個(gè)關(guān)系型的D50按照E.F.Codd的思想，可以把關(guān)系系統(tǒng)分類：(a)表式系統(tǒng)（b）（最?。╆P(guān)系系統(tǒng)（c）關(guān)系完備的（d）全關(guān)系的S--結(jié)構(gòu)(Structure)；圓--表示關(guān)系數(shù)據(jù)模型={S，I，M}I--完整性(Integrity)；陰影部分--表示各類系統(tǒng)支持M--數(shù)據(jù)操縱(Manipulation)。模型的程度

圖3.2關(guān)系系統(tǒng)的分類

按照E.F.Codd的思想，可以把關(guān)系系統(tǒng)分類：(a)表式51

(1)

表式系統(tǒng)：僅支持關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不支持集合級(jí)的操作。表式系統(tǒng)不能算是一個(gè)關(guān)系系統(tǒng)。(2)

最小關(guān)系系統(tǒng)：支持關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)支持選擇、投影和連接三種關(guān)系操作。許多微機(jī)關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如Foxbase、FoxPro等屬于這一類。

(1)

表式系統(tǒng)：(2)

最小關(guān)系系統(tǒng)：52

(4)

全關(guān)系系統(tǒng)：具備關(guān)系模型的所有特征，即不僅是關(guān)系上完備的，而且支持?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中域的概念，支持實(shí)體完整性和參照完整性