第1章-數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)課件

第1章數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)第1章數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)第1章數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)2第1章數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)本章要點(diǎn)：計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)模型。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)方法。第1章數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)第1章數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)第1章數(shù)1第1章數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)本章要點(diǎn)：計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)模型。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)方法。2第1章數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)本章要點(diǎn)：21.1.1數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理1．?dāng)?shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)是人們用于記錄事物情況的物理符號(hào)。信息是數(shù)據(jù)中所包含的意義。信息是經(jīng)過(guò)加工處理并對(duì)人類社會(huì)實(shí)踐和生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生決策影響的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是用來(lái)表示信息的，但并非任何數(shù)據(jù)都能表示信息；信息是加工處理后的數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)所表達(dá)的內(nèi)容。信息不隨表示它的數(shù)據(jù)形式而改變，它是反映客觀現(xiàn)實(shí)世界的知識(shí)；而數(shù)據(jù)則具有任意性，用不同的數(shù)據(jù)形式可以表示同樣的信息。1.1計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)31.1.1數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理1.1計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)32．?dāng)?shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理是指將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過(guò)程，它包括對(duì)數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)、分類、計(jì)算、加工、檢索和傳輸?shù)纫幌盗谢顒?dòng)。計(jì)算機(jī)是一個(gè)具有程序執(zhí)行能力的數(shù)據(jù)處理工具，如圖所示。42．?dāng)?shù)據(jù)處理41.1.2計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展1.人工管理階段20世紀(jì)50年代中期以前，數(shù)據(jù)管理是以人工管理方式進(jìn)行的。數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)如下。(1)數(shù)據(jù)不保存(2)由應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)(3)數(shù)據(jù)有冗余，無(wú)法實(shí)現(xiàn)共享(4)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)用程序不具有獨(dú)立性51.1.2計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展52.文件管理階段20世紀(jì)50年代后期至60年代后期，計(jì)算機(jī)開(kāi)始大量用于數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)處理應(yīng)用程序利用操作系統(tǒng)的文件管理功能，將相關(guān)數(shù)據(jù)按一定的規(guī)則構(gòu)成文件，通過(guò)文件系統(tǒng)對(duì)文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存取和管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的文件管理方式。其特點(diǎn)可概括為如下兩點(diǎn)。數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)用程序有一定的獨(dú)立性62.文件管理階段6當(dāng)數(shù)據(jù)量增加、使用數(shù)據(jù)的用戶越來(lái)越多時(shí)，文件管理便不能適應(yīng)更有效地使用數(shù)據(jù)的需要了，其癥結(jié)表現(xiàn)在3個(gè)方面。(1)數(shù)據(jù)的共享性差、冗余度大，容易造成數(shù)據(jù)不一致(2)數(shù)據(jù)獨(dú)立性差(3)數(shù)據(jù)之間缺乏有機(jī)的聯(lián)系，缺乏對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一控制和管理7當(dāng)數(shù)據(jù)量增加、使用數(shù)據(jù)的用戶越來(lái)越多時(shí)，文件管理便不能適應(yīng)更3.數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段20世紀(jì)60年代后期，數(shù)據(jù)管理技術(shù)在文件管理的基礎(chǔ)上發(fā)展到數(shù)據(jù)庫(kù)管理。數(shù)據(jù)庫(kù)(Database，DB)是按一定的組織方式存儲(chǔ)起來(lái)的、相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。在數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段，由一種叫做數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DatabaseManagementSystem，DBMS)的系統(tǒng)軟件來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的控制和管理。在應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)之間保持較高的獨(dú)立性，數(shù)據(jù)具有完整性、一致性和安全性高等特點(diǎn)，并且具有充分的共享性，有效地減少了數(shù)據(jù)冗余。83.數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段84.新型數(shù)據(jù)管理技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展先后經(jīng)歷了層次數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。層次數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)可以看作第1代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)可以看作第2代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。實(shí)際應(yīng)用中涌現(xiàn)出的許多問(wèn)題，促使數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)不斷向前發(fā)展，出現(xiàn)了許多不同類型的新型數(shù)據(jù)管理技術(shù)。（1）分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（2）面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（3）多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（4）數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)（5）大數(shù)據(jù)技術(shù)94.新型數(shù)據(jù)管理技術(shù)91.2.1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)及其描述機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和有關(guān)人員組成的具有高度組織性的整體。1．計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)硬件是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的硬件資源，主要包括計(jì)算機(jī)主機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備、輸入輸出設(shè)備及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。1.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)101.2.1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成1.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)102．計(jì)算機(jī)軟件數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的軟件包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心軟件之一，它提供數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)建立和維護(hù)及通信等功能。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)必須運(yùn)行在相應(yīng)的系統(tǒng)平臺(tái)上，有操作系統(tǒng)和相關(guān)系統(tǒng)軟件的支持。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)是指系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)資源開(kāi)發(fā)出來(lái)的、面向某一類實(shí)際應(yīng)用的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。112．計(jì)算機(jī)軟件113．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)是指數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中按照一定的方式組織的、存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)設(shè)備上的、能為多個(gè)用戶共享的、與應(yīng)用程序相互獨(dú)立的相關(guān)數(shù)據(jù)集合。它不僅包括描述事物的數(shù)據(jù)本身，而且還包括相關(guān)事物之間的聯(lián)系。4．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的有關(guān)人員數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的有關(guān)人員主要有3類：最終用戶、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員和數(shù)據(jù)庫(kù)管理員(DatabaseAdministrator，DBA)。123．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)121.2.2數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)體系數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)是三級(jí)模式結(jié)構(gòu)及二級(jí)映射，三級(jí)模式包括外模式、概念模式和內(nèi)模式，二級(jí)映射則分別是概念模式/內(nèi)模式的映射及外模式/概念模式的映射。這種三級(jí)模式與二級(jí)映射構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)體系，如圖所示。131.2.2數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)體系1314141．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式(1)概念模式概念模式又稱邏輯模式，或簡(jiǎn)稱為模式，對(duì)應(yīng)于概念級(jí)。它是由數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)者綜合所有用戶的數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一的觀點(diǎn)構(gòu)造的全局邏輯結(jié)構(gòu)，是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的總體描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖(全局視圖)。151．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式15(2)外模式外模式又稱子模式或用戶模式，對(duì)應(yīng)于用戶級(jí)。它是某個(gè)或某幾個(gè)用戶所看到的數(shù)據(jù)庫(kù)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。外模式是從概念模式導(dǎo)出的一個(gè)子集，包含概念模式中允許特定用戶使用的那部分?jǐn)?shù)據(jù)。16(2)外模式16(3)內(nèi)模式內(nèi)模式又稱存儲(chǔ)模式或物理模式，對(duì)應(yīng)于物理級(jí)。它是數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示或底層描述，是數(shù)據(jù)庫(kù)最低一級(jí)的邏輯描述，它描述了數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的存儲(chǔ)方式和物理結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)著實(shí)際存儲(chǔ)在外存儲(chǔ)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)庫(kù)。17(3)內(nèi)模式172．三級(jí)模式間的二級(jí)映射為了實(shí)現(xiàn)這3個(gè)抽象級(jí)別的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)在三級(jí)模式之間提供了二級(jí)映射，正是這二級(jí)映射保證了數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)具有較高的物理獨(dú)立性和邏輯獨(dú)立性。(1)概念模式/內(nèi)模式的映射(2)外模式/概念模式的映射182．三級(jí)模式間的二級(jí)映射181.2.3數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)1．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，每一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都是為某一應(yīng)用領(lǐng)域服務(wù)的，這些應(yīng)用彼此之間都有著密切的聯(lián)系。因此，在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中不僅要考慮某個(gè)應(yīng)用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，還要考慮整個(gè)組織(多個(gè)應(yīng)用)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這種數(shù)據(jù)組織方式使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化了，這就要求在描述數(shù)據(jù)時(shí)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。191.2.3數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)192．?dāng)?shù)據(jù)共享性高、冗余度低數(shù)據(jù)共享是指多個(gè)用戶或應(yīng)用程序可以訪問(wèn)同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供并發(fā)和協(xié)調(diào)機(jī)制，保證在多個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)訪問(wèn)、存取和操作數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)時(shí)，不產(chǎn)生任何沖突，從而保證數(shù)據(jù)不遭到破壞。數(shù)據(jù)冗余既浪費(fèi)存儲(chǔ)空間，又容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)不一致等問(wèn)題。202．?dāng)?shù)據(jù)共享性高、冗余度低203．具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)獨(dú)立性是指應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間相互獨(dú)立。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，因?yàn)椴捎昧藬?shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)，保證了數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的獨(dú)立性。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變時(shí)，不影響數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，這樣保證了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。在全局邏輯結(jié)構(gòu)改變時(shí)，不影響用戶的局部邏輯結(jié)構(gòu)及應(yīng)用程序，這樣就保證了數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。213．具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性214．有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供了一套有效的數(shù)據(jù)控制手段，包括數(shù)據(jù)安全性控制、數(shù)據(jù)完整性控制、數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)控制和數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)等，增強(qiáng)了多用戶環(huán)境下數(shù)據(jù)的安全性和一致性保護(hù)。224．有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能221.3.1數(shù)據(jù)模型的組成要素?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作及數(shù)據(jù)的完整性約束也被稱為數(shù)據(jù)模型的3個(gè)組成要素。1．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究數(shù)據(jù)之間的組織形式(數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu))、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)形式(數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu))及數(shù)據(jù)對(duì)象的類型等。存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)象類型的集合是數(shù)據(jù)庫(kù)的組成部分。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，通常按照其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來(lái)命名數(shù)據(jù)模型。例如，層次結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和關(guān)系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型分別命名為層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型。1.3數(shù)據(jù)模型231.3.1數(shù)據(jù)模型的組成要素1.3數(shù)據(jù)模型232．?dāng)?shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作用于描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，是指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種數(shù)據(jù)所允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則。數(shù)據(jù)庫(kù)主要有查詢和更新(包括插入、刪除和修改等)兩大類操作。數(shù)據(jù)模型必須定義這些操作的確切含義、操作符號(hào)、操作規(guī)則(如優(yōu)先級(jí))及實(shí)現(xiàn)操作的語(yǔ)言。242．?dāng)?shù)據(jù)操作243．?dāng)?shù)據(jù)的完整性約束數(shù)據(jù)的完整性約束是一組完整性規(guī)則的集合。數(shù)據(jù)模型應(yīng)該反映和規(guī)定數(shù)據(jù)必須遵守的、基本的、通用的完整性約束。此外，數(shù)據(jù)模型還應(yīng)該提供定義完整性約束條件的機(jī)制，以反映具體所涉及的數(shù)據(jù)必須遵守的、特定的語(yǔ)義約束條件。253．?dāng)?shù)據(jù)的完整性約束251.3.2數(shù)據(jù)抽象的過(guò)程數(shù)據(jù)模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行抽象和轉(zhuǎn)換的結(jié)果，這一過(guò)程如圖所示。261.3.2數(shù)據(jù)抽象的過(guò)程261．對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象計(jì)算機(jī)處理的對(duì)象是現(xiàn)實(shí)世界中的客觀事物，在對(duì)其實(shí)施處理的過(guò)程中，首先應(yīng)了解和熟悉現(xiàn)實(shí)世界，從對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的調(diào)查和觀察中抽象出大量描述客觀事物的事實(shí)，再對(duì)這些事實(shí)進(jìn)行整理、分類和規(guī)范，進(jìn)而將規(guī)范化的事實(shí)數(shù)據(jù)化，最終實(shí)現(xiàn)由數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)存儲(chǔ)和處理。271．對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象272．觀念世界中的概念模型概念模型的特征是按用戶需求觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，表達(dá)了數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，是系統(tǒng)用戶對(duì)整個(gè)應(yīng)用項(xiàng)目涉及的數(shù)據(jù)的全面描述。概念模型主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，它獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)時(shí)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。概念模型的表示方法很多，目前較常用的是E-R模型。282．觀念世界中的概念模型283．機(jī)器世界中的邏輯模型和物理模型在選定數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)后，就要將E-R圖表示的概念模型轉(zhuǎn)換為具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)支持的邏輯模型。通常，也把數(shù)據(jù)的邏輯模型直接稱為數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中主要的邏輯模型有層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型。物理模型是對(duì)數(shù)據(jù)最底層的抽象，用以描述數(shù)據(jù)在物理存儲(chǔ)介質(zhì)上的組織結(jié)構(gòu)，與具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和硬件有關(guān)。293．機(jī)器世界中的邏輯模型和物理模型291.3.3概念模型1．實(shí)體與實(shí)體集實(shí)體(Entity)是現(xiàn)實(shí)世界中任何可以相互區(qū)分和識(shí)別的事物，它可以是能觸及的客觀對(duì)象，還可以是抽象的事件。性質(zhì)相同的同類實(shí)體的集合稱為實(shí)體集(EntitySet)。2．屬性每個(gè)實(shí)體都具有一定的特征或性質(zhì)，這樣才能區(qū)分一個(gè)個(gè)實(shí)體。實(shí)體的特征稱為屬性(Attribute)，一個(gè)實(shí)體可用若干屬性來(lái)刻畫。能唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性或?qū)傩约Q為實(shí)體標(biāo)識(shí)符。301.3.3概念模型303．類型與值屬性和實(shí)體都有類型(Type)和值(Value)之分。屬性類型就是屬性名及其取值類型，屬性值就是屬性所取的具體值。屬性類型是個(gè)變量，屬性值是變量所取的值，而值域是變量的取值范圍。實(shí)體類型就是實(shí)體的結(jié)構(gòu)描述，通常是實(shí)體名和屬性名的集合。具有相同屬性的實(shí)體，有相同的實(shí)體類型。實(shí)體值是一個(gè)具體的實(shí)體，是屬性值的集合。313．類型與值314．實(shí)體間的聯(lián)系(1)一對(duì)一聯(lián)系如果對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中至多只有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有一對(duì)一聯(lián)系，記為1∶1。(2)一對(duì)多聯(lián)系如果對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中可以有多個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，反之，對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中至多只有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B有一對(duì)多聯(lián)系，記為1∶n。(3)多對(duì)多聯(lián)系如果對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中可以有多個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，而對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中也可以有多個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B之間有多對(duì)多聯(lián)系，記為m∶n。324．實(shí)體間的聯(lián)系325．E-R圖E-R圖是用一種直觀的圖形方式建立現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體及其聯(lián)系模型的工具，也是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的一種基本工具。E-R圖用矩形框表示現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體，用菱形框表示實(shí)體間的聯(lián)系，用橢圓形框表示實(shí)體和聯(lián)系的屬性。下圖用來(lái)表示讀者實(shí)體和圖書實(shí)體的多對(duì)多聯(lián)系模型。335．E-R圖3334341.3.4邏輯模型1．層次模型層次模型(HierarchicalModel)用樹(shù)形結(jié)構(gòu)來(lái)表示實(shí)體及其之間的聯(lián)系。根據(jù)樹(shù)形結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，建立數(shù)據(jù)的層次模型需要滿足如下兩個(gè)條件。①有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒(méi)有父結(jié)點(diǎn)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)即根結(jié)點(diǎn)。②其他結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)父結(jié)點(diǎn)。351.3.4邏輯模型352．網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型(NetworkModel)用以實(shí)體類型為結(jié)點(diǎn)的有向圖來(lái)表示各實(shí)體及其之間的聯(lián)系。其特點(diǎn)如下。①可以有一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無(wú)父結(jié)點(diǎn)。②至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)的父結(jié)點(diǎn)。362．網(wǎng)狀模型363．關(guān)系模型關(guān)系模型(RelationalModel)用二維表格來(lái)表示實(shí)體及其相互之間的聯(lián)系。在關(guān)系模型中，把實(shí)體集看成一個(gè)二維表，每一個(gè)二維表稱為一個(gè)關(guān)系。每個(gè)關(guān)系均有一個(gè)名字，稱為關(guān)系名。教師關(guān)系373．關(guān)系模型教師關(guān)系371.4.1關(guān)系模型的基本概念1．關(guān)系通常將一個(gè)沒(méi)有重復(fù)行、重復(fù)列，并且每個(gè)行列的交叉點(diǎn)只有一個(gè)基本數(shù)據(jù)的二維表格看成一個(gè)關(guān)系。二維表格包括表頭和表中的內(nèi)容，相應(yīng)地，關(guān)系包括關(guān)系模式和記錄的值，表包括表結(jié)構(gòu)(記錄類型)和表的記錄，而滿足一定條件的規(guī)范化關(guān)系的集合，就構(gòu)成了關(guān)系模型。1.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)381.4.1關(guān)系模型的基本概念1.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)38關(guān)系是一種規(guī)范化了的二維表格。在關(guān)系模型中，對(duì)關(guān)系作了種種規(guī)范性限制，關(guān)系具有以下6條性質(zhì)。①關(guān)系必須規(guī)范化，每一個(gè)屬性都必須是不可再分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。②每一列中的分量是同一類型的數(shù)據(jù)，來(lái)自同一個(gè)域。③在同一關(guān)系中不允許出現(xiàn)相同的屬性名。④關(guān)系中不允許有完全相同的元組。⑤在同一關(guān)系中元組的次序無(wú)關(guān)緊要。⑥在同一關(guān)系中屬性的次序無(wú)關(guān)緊要。39關(guān)系是一種規(guī)范化了的二維表格。在關(guān)系模型中，對(duì)關(guān)系作了種種規(guī)2.元組二維表格的每一行在關(guān)系中稱為元組(Tuple)，相當(dāng)于表的一條記錄(Record)。二維表格的一行描述了現(xiàn)實(shí)世界中的一個(gè)實(shí)體。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，行是不能重復(fù)的，即不允許兩行的全部元素完全對(duì)應(yīng)相同。402.元組403.屬性二維表格的每一列在關(guān)系中稱為屬性(Attribute)，相當(dāng)于記錄中的一個(gè)字段(Field)或數(shù)據(jù)項(xiàng)。每個(gè)屬性有一個(gè)屬性名，一個(gè)屬性在其每個(gè)元組上的值稱為屬性值，因此，一個(gè)屬性包括多個(gè)屬性值，只有在指定元組的情況下，屬性值才是確定的。同時(shí)，每個(gè)屬性有一定的取值范圍，稱為該屬性的值域。同樣，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，列是不能重復(fù)的，即關(guān)系的屬性不允許重復(fù)。屬性必須是不可再分的，即屬性是一個(gè)基本的數(shù)據(jù)項(xiàng)，不能是幾個(gè)數(shù)據(jù)的組合項(xiàng)。413.屬性414.關(guān)鍵字關(guān)系中能唯一區(qū)分、確定不同元組的單個(gè)屬性或?qū)傩越M合，稱為該關(guān)系的一個(gè)關(guān)鍵字。關(guān)鍵字又稱為鍵或碼(Key)。單個(gè)屬性組成的關(guān)鍵字稱為單關(guān)鍵字，多個(gè)屬性組合的關(guān)鍵字稱為組合關(guān)鍵字。需要強(qiáng)調(diào)的是，關(guān)鍵字的屬性值不能取“空值”，因?yàn)椤翱罩怠睙o(wú)法唯一地區(qū)分、確定元組。所謂“空值”，就是“不知道”或“不確定”的值。關(guān)系中能夠作為關(guān)鍵字的屬性或?qū)傩越M合可能不是唯一的。凡在關(guān)系中能夠唯一區(qū)分、確定不同元組的屬性或?qū)傩越M合，稱為候選關(guān)鍵字(CandidateKey)。在候選關(guān)鍵字中選定一個(gè)作為關(guān)鍵字，稱為該關(guān)系的主關(guān)鍵字或主鍵(PrimaryKey)。關(guān)系中主關(guān)鍵字是唯一的。424.關(guān)鍵字425.外部關(guān)鍵字如果關(guān)系中某個(gè)屬性或?qū)傩越M合是另一個(gè)關(guān)系的關(guān)鍵字，則稱這樣的屬性或?qū)傩越M合為本關(guān)系的外部關(guān)鍵字或外鍵(ForeignKey)。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，用外部關(guān)鍵字表示兩個(gè)表之間的聯(lián)系。435.外部關(guān)鍵字436.關(guān)系模式關(guān)系模型是由若干個(gè)關(guān)系組成的，關(guān)系用關(guān)系模式(RelationalSchema)來(lái)描述。關(guān)系模式就相當(dāng)于前面提到的實(shí)體類型，它代表了關(guān)系的結(jié)構(gòu)，也就是二維表格的框架（表頭）。對(duì)于教師關(guān)系可以表示為：教師(編號(hào)，姓名，性別，出生日期，職稱，基本工資，研究方向)446.關(guān)系模式441.4.2關(guān)系運(yùn)算利用集合論的觀點(diǎn)，關(guān)系是元組的集合，每個(gè)元組包含的屬性數(shù)目相同，其中屬性的個(gè)數(shù)稱為元組的維數(shù)。將關(guān)系與二維表進(jìn)行比較可以看出兩者存在簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系，關(guān)系模式對(duì)應(yīng)一個(gè)二維表的表頭，而關(guān)系的一個(gè)元組就是二維表的一行。例如，職工關(guān)系R＝{(E1，張一，女)，(E2，王二，男)，(E3，李三，男)，(E3，成四，女)}，相應(yīng)的二維表格表示形式如表所示。職工關(guān)系R451.4.2關(guān)系運(yùn)算職工關(guān)系R451．傳統(tǒng)的關(guān)系運(yùn)算(1)并(Union)設(shè)R和S同為n元關(guān)系，且相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域，則R和S的并也是一個(gè)n元關(guān)系，記作R∪S。R∪S包含了所有分屬于R和S或同屬于R和S的元組。因?yàn)榧现胁辉试S有重復(fù)元素，因此，同時(shí)屬于R和S的元組在R∪S中只出現(xiàn)一次。(2)差(Difference)設(shè)R和S同為n元關(guān)系，且相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域，則R和S的差也是一個(gè)n元關(guān)系，記作R-S。R-S包含了所有屬于R但不屬于S的元組。461．傳統(tǒng)的關(guān)系運(yùn)算46(3)交(Intersection)設(shè)R和S同為n元關(guān)系，且相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域，則R和S的交也是一個(gè)n元關(guān)系，記作R∩S。R∩S包含了所有同屬于R和S的元組。實(shí)際上，交運(yùn)算可以通過(guò)差運(yùn)算的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，如A∩B＝A－(A－B)或B－(B－A)。4747(4)廣義笛卡爾積設(shè)R是一個(gè)包含m個(gè)元組的j元關(guān)系，S是一個(gè)包含n個(gè)元組的k元關(guān)系，則R和S的廣義笛卡爾積是一個(gè)包含m×n個(gè)元組的j＋k元關(guān)系，記作R×S，并定義R×S＝{(r1，r2，…，rj，s1，s2，…，sk)|(r1，r2，…，rj)∈R且{s1，s2，…，sk}∈S}即R×S的每個(gè)元組的前j個(gè)分量是R中的一個(gè)元組，而后k個(gè)分量是S中的一個(gè)元組。48(4)廣義笛卡爾積48例1-1設(shè)R＝{(a1，b1，c1)，(a1，b2，c2)，(a2，b2，c1)}，S＝{(a1，b2，c2)，(a1，b3，c2)，(a2，b2，c1)}，求R∪S，R－S，R∩S，R×S。根據(jù)運(yùn)算規(guī)則，有如下結(jié)果。R∪S＝{(a1，b1，c1)，(a1，b2，c2)，(a2，b2，c1)，(a1，b3，c2)}R－S＝{(a1，b1，c1)}R∩S＝{(a1，b2，c2)，(a2，b2，c1)}R×S＝{(a1，b1，c1，a1，b2，c2)，(a1，b1，c1，a1，b3，c2)，(a1，b1，c1，a2，b2，c1)，(a1，b2，c2，a1，b2，c2)，(a1，b2，c2，a1，b3，c2)，(a1，b2，c2，a2，b2，c1)，(a2，b2，c1，a1，b2，c2)，(a2，b2，c1，a1，b3，c2)，(a2，b2，c1，a2，b2，c1)}R×S是一個(gè)包含9個(gè)元組的6元關(guān)系。49例1-1設(shè)R＝{(a1，b1，c1)，(a1，b2，c22．專門的關(guān)系運(yùn)算(1)選擇(Selection)設(shè)R＝{(a1，a2，…，an)}是一個(gè)n元關(guān)系，F(xiàn)是關(guān)于(a1，a2，…，an)的一個(gè)條件，R中所有滿足F條件的元組組成的子關(guān)系稱為R的一個(gè)選擇，記作σF(R)，并定義σF(R)＝{(a1，a2，…，an)|(a1，a2，…，an)∈R且(a1，a2，…，an)滿足條件F}簡(jiǎn)言之，對(duì)R關(guān)系按一定規(guī)則篩選一個(gè)子集的過(guò)程就是對(duì)R施加了一次選擇運(yùn)算。502．專門的關(guān)系運(yùn)算50(2)投影(Projection)設(shè)R＝R(A1，A2，…，An)是一個(gè)n元關(guān)系，{i1，i2，…，im}是{1，2，…，n}的一個(gè)子集，并且i1<i2<…<im，定義即π(R)是R中只保留屬性的新的關(guān)系，稱π(R)是R在屬性上的一個(gè)投影，通常記作通俗地講，關(guān)系R上的投影是從R中選擇出若干屬性列組成新的關(guān)系。51(2)投影(Projection)即π(R)是R中只保留屬性(3)連接(Join)連接是從兩個(gè)關(guān)系的笛卡爾積中選取屬性間滿足一定條件的元組，記作其中A和B分別為R和S上維數(shù)相等且可比的屬性組，θ是比較運(yùn)算符。連接運(yùn)算從R和S的笛卡爾積R×S中選取(R關(guān)系)在A屬性組上的值與(S關(guān)系)在B屬性組上值滿足比較關(guān)系θ的元組。RS52(3)連接(Join)其中A和B分別為R和S上維數(shù)相等且可比連接運(yùn)算中有兩種最為重要也最為常用的連接，一種是等值連接，另一種是自然連接。θ為“＝”的連接運(yùn)算稱為等值連接，它是從關(guān)系R與S的笛卡爾積中選取A和B屬性值相等的那些元組。自然連接是一種特殊的等值連接，它要求在結(jié)果中把重復(fù)的屬性去掉。一般的連接操作是從行的角度進(jìn)行運(yùn)算，但自然連接還需要取消重復(fù)列，所以是同時(shí)從行和列的角度進(jìn)行運(yùn)算。53連接運(yùn)算中有兩種最為重要也最為常用的連接，一種是等值連接，另例1-2一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)由職工關(guān)系E和工資關(guān)系W組成，關(guān)系模式如下。E(編號(hào)，姓名，性別)W(編號(hào)，基本工資，標(biāo)準(zhǔn)津貼，業(yè)績(jī)津貼)寫出實(shí)現(xiàn)以下功能的關(guān)系運(yùn)算表達(dá)式。①查詢?nèi)w男職工的信息。②查詢?nèi)w男職工的編號(hào)和姓名。③查詢?nèi)w職工的基本工資、標(biāo)準(zhǔn)津貼和業(yè)績(jī)津貼。54例1-2一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)由職工關(guān)系E和工資關(guān)系W組成，關(guān)系1.4.3關(guān)系的完整性約束在關(guān)系模型中，數(shù)據(jù)完整性包括實(shí)體完整性(EntityIntegrity)、參照完整性(ReferentialIntegrity)及用戶自定義完整性(UserdefinedIntegrity)3種。1．實(shí)體完整性現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體是可區(qū)分的，即它們具有某種唯一性標(biāo)識(shí)。相應(yīng)地，關(guān)系模型中以主關(guān)鍵字作為唯一性標(biāo)識(shí)。實(shí)體完整性就是指關(guān)系的主屬性不能取“空值”，并且不允許兩個(gè)元組的關(guān)鍵字值相同。也就是一個(gè)二維表中沒(méi)有兩個(gè)完全相同的行，因此實(shí)體完整性也稱為行完整性。551.4.3關(guān)系的完整性約束552．參照完整性設(shè)F是關(guān)系R的一個(gè)或一組屬性，但不是關(guān)系R的關(guān)鍵字，如果F與關(guān)系S的主關(guān)鍵字Ks相對(duì)應(yīng)，則稱F是關(guān)系R的外部關(guān)鍵字，并稱關(guān)系R為參照關(guān)系(ReferencingRelation)，關(guān)系S為被參照關(guān)系(ReferencedRelation)或目標(biāo)關(guān)系(TargetRelation)。參照完整性規(guī)則就是定義外部關(guān)鍵字與主關(guān)鍵字之間的引用規(guī)則，即對(duì)于R中每個(gè)元組在F上的值必須取“空值”或等于S中某個(gè)元組的主關(guān)鍵字值。562．參照完整性563．用戶自定義完整性實(shí)體完整性和參照完整性適用于任何關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。除此之外，不同的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)根據(jù)其應(yīng)用環(huán)境的不同，往往還需要一些特殊的約束條件，用戶自定義完整性就是針對(duì)某一具體關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的約束條件，它反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語(yǔ)義要求，如規(guī)定關(guān)系中某一屬性的取值范圍。573．用戶自定義完整性571.5.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本步驟考慮數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)全過(guò)程，可以將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)分為6個(gè)階段：需求分析、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施、數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù)。1．需求分析階段需求分析的任務(wù)是通過(guò)詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實(shí)世界要處理的對(duì)象(組織、部門、行業(yè)等)，充分了解用戶單位目前的工作狀況，明確用戶的各種需求，然后在此基礎(chǔ)上確定新系統(tǒng)的功能。1.5數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)方法581.5.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本步驟1.5數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)方法2．概念設(shè)計(jì)階段將需求分析得到的用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)即概念模型的過(guò)程就是概念設(shè)計(jì)，它是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在需求分析階段所得到的應(yīng)用需求應(yīng)該首先抽象為概念模型，以便更好、更準(zhǔn)確地用某一數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)這些需求。概念模型是各種邏輯模型的共同基礎(chǔ)，它比邏輯模型更獨(dú)立于機(jī)器、更抽象，從而更加穩(wěn)定。描述概念模型的有力工具是E-R圖。592．概念設(shè)計(jì)階段593．邏輯設(shè)計(jì)階段數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)是將概念模型轉(zhuǎn)換為邏輯模型，也就是被某個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型，并對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行規(guī)范化處理。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)由一組關(guān)系模式組成，因而，從概念模型結(jié)構(gòu)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換就是將E-R圖轉(zhuǎn)化為關(guān)系模型的過(guò)程。603．邏輯設(shè)計(jì)階段604．物理設(shè)計(jì)階段數(shù)據(jù)庫(kù)在物理設(shè)備上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方法稱為數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)，它依賴于給定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。為一個(gè)給定的邏輯模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用要求的物理結(jié)構(gòu)的過(guò)程，就是數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)。614．物理設(shè)計(jì)階段615．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段完成數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)之后，就要用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言和其他實(shí)用程序?qū)?shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)結(jié)果嚴(yán)格地描述出來(lái)，成為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)可以接收的源代碼，再經(jīng)過(guò)調(diào)試產(chǎn)生目標(biāo)代碼，然后就可以組織數(shù)據(jù)入庫(kù)了，這就是數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段。數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段包括兩項(xiàng)重要的工作，一是數(shù)據(jù)的載入，二是應(yīng)用程序的編碼和調(diào)試。625．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施階段626．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù)階段數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)試運(yùn)行合格后，數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)工作就基本完成，即可投入正式運(yùn)行了。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)、調(diào)整、修改等維護(hù)工作是一個(gè)長(zhǎng)期的任務(wù)，也是設(shè)計(jì)工作的繼續(xù)和提高。在數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行階段，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)常性的維護(hù)工作主要是由數(shù)據(jù)庫(kù)管理員完成的，它包括數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)、數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性與完整性控制、數(shù)據(jù)庫(kù)性能的分析和改造、數(shù)據(jù)庫(kù)的重組織與重構(gòu)造。636．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和維護(hù)階段631.5.2概念模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)化(1)1∶1聯(lián)系的轉(zhuǎn)換若實(shí)體間的聯(lián)系是1∶1聯(lián)系，只要在兩個(gè)實(shí)體類型轉(zhuǎn)換成的兩個(gè)關(guān)系模式中的任意一個(gè)關(guān)系模式中增加另一關(guān)系模式的關(guān)鍵屬性和聯(lián)系的屬性即可。641.5.2概念模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)化64(2)1∶n聯(lián)系的轉(zhuǎn)化若實(shí)體間的聯(lián)系是1∶n聯(lián)系，則需要在n方實(shí)體的關(guān)系模式中增加1方實(shí)體類型的關(guān)鍵屬性和聯(lián)系的屬性，1方的關(guān)鍵屬性作為外部關(guān)鍵屬性處理。65(2)1∶n聯(lián)系的轉(zhuǎn)化65(3)m∶n聯(lián)系的轉(zhuǎn)化若實(shí)體間的聯(lián)系是m∶n聯(lián)系，則除對(duì)兩個(gè)實(shí)體分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換外，還要為聯(lián)系類型單獨(dú)建立一個(gè)關(guān)系模式，其屬性為兩方實(shí)體類型的關(guān)鍵屬性加上聯(lián)系的屬性，其關(guān)鍵屬性是兩方實(shí)體關(guān)鍵屬性的組合。66(3)m∶n聯(lián)系的轉(zhuǎn)化661.5.3數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)實(shí)例某大學(xué)教學(xué)管理系統(tǒng)的E-R圖如圖所示。671.5.3數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)實(shí)例67將5個(gè)實(shí)體及2個(gè)m∶n聯(lián)系轉(zhuǎn)化成7個(gè)關(guān)系模式，具體結(jié)構(gòu)如下。學(xué)生(學(xué)號(hào)，姓名，性別，出生日期，專業(yè)名稱)課程(課程編號(hào)，課程名稱，學(xué)分)選課(學(xué)號(hào)，課程編號(hào)，平時(shí)成績(jī)，考試成績(jī)，總評(píng)成績(jī))教師(教師編號(hào)，姓名，性別，職稱，學(xué)院名稱)授課(教師編號(hào)，課程編號(hào)，評(píng)價(jià)等級(jí))學(xué)院(學(xué)院名稱，網(wǎng)址，教師人數(shù))專業(yè)(專業(yè)名稱，成立年份，專業(yè)簡(jiǎn)介)68將5個(gè)實(shí)體及2個(gè)m∶n聯(lián)系轉(zhuǎn)化成7個(gè)關(guān)系模式，具體結(jié)構(gòu)如下。謝謝！謝謝！69第1章數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)第1章數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)第1章數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)2第1章數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)本章要點(diǎn)：計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)模型。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)方法。第1章數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)第1章數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)第1章數(shù)70第1章數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)本章要點(diǎn)：計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)模型。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)方法。71第1章數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)本章要點(diǎn)：21.1.1數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理1．?dāng)?shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)是人們用于記錄事物情況的物理符號(hào)。信息是數(shù)據(jù)中所包含的意義。信息是經(jīng)過(guò)加工處理并對(duì)人類社會(huì)實(shí)踐和生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生決策影響的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是用來(lái)表示信息的，但并非任何數(shù)據(jù)都能表示信息；信息是加工處理后的數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)所表達(dá)的內(nèi)容。信息不隨表示它的數(shù)據(jù)形式而改變，它是反映客觀現(xiàn)實(shí)世界的知識(shí)；而數(shù)據(jù)則具有任意性，用不同的數(shù)據(jù)形式可以表示同樣的信息。1.1計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)721.1.1數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理1.1計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)32．?dāng)?shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理是指將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過(guò)程，它包括對(duì)數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)、分類、計(jì)算、加工、檢索和傳輸?shù)纫幌盗谢顒?dòng)。計(jì)算機(jī)是一個(gè)具有程序執(zhí)行能力的數(shù)據(jù)處理工具，如圖所示。732．?dāng)?shù)據(jù)處理41.1.2計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展1.人工管理階段20世紀(jì)50年代中期以前，數(shù)據(jù)管理是以人工管理方式進(jìn)行的。數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)如下。(1)數(shù)據(jù)不保存(2)由應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)(3)數(shù)據(jù)有冗余，無(wú)法實(shí)現(xiàn)共享(4)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)用程序不具有獨(dú)立性741.1.2計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展52.文件管理階段20世紀(jì)50年代后期至60年代后期，計(jì)算機(jī)開(kāi)始大量用于數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)處理應(yīng)用程序利用操作系統(tǒng)的文件管理功能，將相關(guān)數(shù)據(jù)按一定的規(guī)則構(gòu)成文件，通過(guò)文件系統(tǒng)對(duì)文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存取和管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的文件管理方式。其特點(diǎn)可概括為如下兩點(diǎn)。數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)用程序有一定的獨(dú)立性752.文件管理階段6當(dāng)數(shù)據(jù)量增加、使用數(shù)據(jù)的用戶越來(lái)越多時(shí)，文件管理便不能適應(yīng)更有效地使用數(shù)據(jù)的需要了，其癥結(jié)表現(xiàn)在3個(gè)方面。(1)數(shù)據(jù)的共享性差、冗余度大，容易造成數(shù)據(jù)不一致(2)數(shù)據(jù)獨(dú)立性差(3)數(shù)據(jù)之間缺乏有機(jī)的聯(lián)系，缺乏對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一控制和管理76當(dāng)數(shù)據(jù)量增加、使用數(shù)據(jù)的用戶越來(lái)越多時(shí)，文件管理便不能適應(yīng)更3.數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段20世紀(jì)60年代后期，數(shù)據(jù)管理技術(shù)在文件管理的基礎(chǔ)上發(fā)展到數(shù)據(jù)庫(kù)管理。數(shù)據(jù)庫(kù)(Database，DB)是按一定的組織方式存儲(chǔ)起來(lái)的、相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。在數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段，由一種叫做數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DatabaseManagementSystem，DBMS)的系統(tǒng)軟件來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的控制和管理。在應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)之間保持較高的獨(dú)立性，數(shù)據(jù)具有完整性、一致性和安全性高等特點(diǎn)，并且具有充分的共享性，有效地減少了數(shù)據(jù)冗余。773.數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段84.新型數(shù)據(jù)管理技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展先后經(jīng)歷了層次數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。層次數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)可以看作第1代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)可以看作第2代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。實(shí)際應(yīng)用中涌現(xiàn)出的許多問(wèn)題，促使數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)不斷向前發(fā)展，出現(xiàn)了許多不同類型的新型數(shù)據(jù)管理技術(shù)。（1）分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（2）面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（3）多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（4）數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)（5）大數(shù)據(jù)技術(shù)784.新型數(shù)據(jù)管理技術(shù)91.2.1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)及其描述機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和有關(guān)人員組成的具有高度組織性的整體。1．計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)硬件是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的硬件資源，主要包括計(jì)算機(jī)主機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備、輸入輸出設(shè)備及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。1.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)791.2.1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成1.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)102．計(jì)算機(jī)軟件數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的軟件包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心軟件之一，它提供數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)建立和維護(hù)及通信等功能。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)必須運(yùn)行在相應(yīng)的系統(tǒng)平臺(tái)上，有操作系統(tǒng)和相關(guān)系統(tǒng)軟件的支持。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)是指系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)資源開(kāi)發(fā)出來(lái)的、面向某一類實(shí)際應(yīng)用的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。802．計(jì)算機(jī)軟件113．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)是指數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中按照一定的方式組織的、存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)設(shè)備上的、能為多個(gè)用戶共享的、與應(yīng)用程序相互獨(dú)立的相關(guān)數(shù)據(jù)集合。它不僅包括描述事物的數(shù)據(jù)本身，而且還包括相關(guān)事物之間的聯(lián)系。4．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的有關(guān)人員數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的有關(guān)人員主要有3類：最終用戶、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員和數(shù)據(jù)庫(kù)管理員(DatabaseAdministrator，DBA)。813．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)121.2.2數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)體系數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)是三級(jí)模式結(jié)構(gòu)及二級(jí)映射，三級(jí)模式包括外模式、概念模式和內(nèi)模式，二級(jí)映射則分別是概念模式/內(nèi)模式的映射及外模式/概念模式的映射。這種三級(jí)模式與二級(jí)映射構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)體系，如圖所示。821.2.2數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)體系1383141．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式(1)概念模式概念模式又稱邏輯模式，或簡(jiǎn)稱為模式，對(duì)應(yīng)于概念級(jí)。它是由數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)者綜合所有用戶的數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一的觀點(diǎn)構(gòu)造的全局邏輯結(jié)構(gòu)，是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的總體描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖(全局視圖)。841．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式15(2)外模式外模式又稱子模式或用戶模式，對(duì)應(yīng)于用戶級(jí)。它是某個(gè)或某幾個(gè)用戶所看到的數(shù)據(jù)庫(kù)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。外模式是從概念模式導(dǎo)出的一個(gè)子集，包含概念模式中允許特定用戶使用的那部分?jǐn)?shù)據(jù)。85(2)外模式16(3)內(nèi)模式內(nèi)模式又稱存儲(chǔ)模式或物理模式，對(duì)應(yīng)于物理級(jí)。它是數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示或底層描述，是數(shù)據(jù)庫(kù)最低一級(jí)的邏輯描述，它描述了數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的存儲(chǔ)方式和物理結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)著實(shí)際存儲(chǔ)在外存儲(chǔ)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)庫(kù)。86(3)內(nèi)模式172．三級(jí)模式間的二級(jí)映射為了實(shí)現(xiàn)這3個(gè)抽象級(jí)別的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)在三級(jí)模式之間提供了二級(jí)映射，正是這二級(jí)映射保證了數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)具有較高的物理獨(dú)立性和邏輯獨(dú)立性。(1)概念模式/內(nèi)模式的映射(2)外模式/概念模式的映射872．三級(jí)模式間的二級(jí)映射181.2.3數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)1．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，每一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都是為某一應(yīng)用領(lǐng)域服務(wù)的，這些應(yīng)用彼此之間都有著密切的聯(lián)系。因此，在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中不僅要考慮某個(gè)應(yīng)用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，還要考慮整個(gè)組織(多個(gè)應(yīng)用)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這種數(shù)據(jù)組織方式使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化了，這就要求在描述數(shù)據(jù)時(shí)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。881.2.3數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)192．?dāng)?shù)據(jù)共享性高、冗余度低數(shù)據(jù)共享是指多個(gè)用戶或應(yīng)用程序可以訪問(wèn)同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供并發(fā)和協(xié)調(diào)機(jī)制，保證在多個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)訪問(wèn)、存取和操作數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)時(shí)，不產(chǎn)生任何沖突，從而保證數(shù)據(jù)不遭到破壞。數(shù)據(jù)冗余既浪費(fèi)存儲(chǔ)空間，又容易產(chǎn)生數(shù)據(jù)不一致等問(wèn)題。892．?dāng)?shù)據(jù)共享性高、冗余度低203．具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)獨(dú)立性是指應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間相互獨(dú)立。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，因?yàn)椴捎昧藬?shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)，保證了數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的獨(dú)立性。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變時(shí)，不影響數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，這樣保證了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。在全局邏輯結(jié)構(gòu)改變時(shí)，不影響用戶的局部邏輯結(jié)構(gòu)及應(yīng)用程序，這樣就保證了數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。903．具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性214．有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供了一套有效的數(shù)據(jù)控制手段，包括數(shù)據(jù)安全性控制、數(shù)據(jù)完整性控制、數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)控制和數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)等，增強(qiáng)了多用戶環(huán)境下數(shù)據(jù)的安全性和一致性保護(hù)。914．有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能221.3.1數(shù)據(jù)模型的組成要素?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作及數(shù)據(jù)的完整性約束也被稱為數(shù)據(jù)模型的3個(gè)組成要素。1．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究數(shù)據(jù)之間的組織形式(數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu))、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)形式(數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu))及數(shù)據(jù)對(duì)象的類型等。存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)象類型的集合是數(shù)據(jù)庫(kù)的組成部分。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，通常按照其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來(lái)命名數(shù)據(jù)模型。例如，層次結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和關(guān)系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型分別命名為層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型。1.3數(shù)據(jù)模型921.3.1數(shù)據(jù)模型的組成要素1.3數(shù)據(jù)模型232．?dāng)?shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作用于描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，是指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種數(shù)據(jù)所允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則。數(shù)據(jù)庫(kù)主要有查詢和更新(包括插入、刪除和修改等)兩大類操作。數(shù)據(jù)模型必須定義這些操作的確切含義、操作符號(hào)、操作規(guī)則(如優(yōu)先級(jí))及實(shí)現(xiàn)操作的語(yǔ)言。932．?dāng)?shù)據(jù)操作243．?dāng)?shù)據(jù)的完整性約束數(shù)據(jù)的完整性約束是一組完整性規(guī)則的集合。數(shù)據(jù)模型應(yīng)該反映和規(guī)定數(shù)據(jù)必須遵守的、基本的、通用的完整性約束。此外，數(shù)據(jù)模型還應(yīng)該提供定義完整性約束條件的機(jī)制，以反映具體所涉及的數(shù)據(jù)必須遵守的、特定的語(yǔ)義約束條件。943．?dāng)?shù)據(jù)的完整性約束251.3.2數(shù)據(jù)抽象的過(guò)程數(shù)據(jù)模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行抽象和轉(zhuǎn)換的結(jié)果，這一過(guò)程如圖所示。951.3.2數(shù)據(jù)抽象的過(guò)程261．對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象計(jì)算機(jī)處理的對(duì)象是現(xiàn)實(shí)世界中的客觀事物，在對(duì)其實(shí)施處理的過(guò)程中，首先應(yīng)了解和熟悉現(xiàn)實(shí)世界，從對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的調(diào)查和觀察中抽象出大量描述客觀事物的事實(shí)，再對(duì)這些事實(shí)進(jìn)行整理、分類和規(guī)范，進(jìn)而將規(guī)范化的事實(shí)數(shù)據(jù)化，最終實(shí)現(xiàn)由數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)存儲(chǔ)和處理。961．對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象272．觀念世界中的概念模型概念模型的特征是按用戶需求觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，表達(dá)了數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，是系統(tǒng)用戶對(duì)整個(gè)應(yīng)用項(xiàng)目涉及的數(shù)據(jù)的全面描述。概念模型主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，它獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)時(shí)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。概念模型的表示方法很多，目前較常用的是E-R模型。972．觀念世界中的概念模型283．機(jī)器世界中的邏輯模型和物理模型在選定數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)后，就要將E-R圖表示的概念模型轉(zhuǎn)換為具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)支持的邏輯模型。通常，也把數(shù)據(jù)的邏輯模型直接稱為數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中主要的邏輯模型有層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型。物理模型是對(duì)數(shù)據(jù)最底層的抽象，用以描述數(shù)據(jù)在物理存儲(chǔ)介質(zhì)上的組織結(jié)構(gòu)，與具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和硬件有關(guān)。983．機(jī)器世界中的邏輯模型和物理模型291.3.3概念模型1．實(shí)體與實(shí)體集實(shí)體(Entity)是現(xiàn)實(shí)世界中任何可以相互區(qū)分和識(shí)別的事物，它可以是能觸及的客觀對(duì)象，還可以是抽象的事件。性質(zhì)相同的同類實(shí)體的集合稱為實(shí)體集(EntitySet)。2．屬性每個(gè)實(shí)體都具有一定的特征或性質(zhì)，這樣才能區(qū)分一個(gè)個(gè)實(shí)體。實(shí)體的特征稱為屬性(Attribute)，一個(gè)實(shí)體可用若干屬性來(lái)刻畫。能唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性或?qū)傩约Q為實(shí)體標(biāo)識(shí)符。991.3.3概念模型303．類型與值屬性和實(shí)體都有類型(Type)和值(Value)之分。屬性類型就是屬性名及其取值類型，屬性值就是屬性所取的具體值。屬性類型是個(gè)變量，屬性值是變量所取的值，而值域是變量的取值范圍。實(shí)體類型就是實(shí)體的結(jié)構(gòu)描述，通常是實(shí)體名和屬性名的集合。具有相同屬性的實(shí)體，有相同的實(shí)體類型。實(shí)體值是一個(gè)具體的實(shí)體，是屬性值的集合。1003．類型與值314．實(shí)體間的聯(lián)系(1)一對(duì)一聯(lián)系如果對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中至多只有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B具有一對(duì)一聯(lián)系，記為1∶1。(2)一對(duì)多聯(lián)系如果對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中可以有多個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，反之，對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中至多只有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B有一對(duì)多聯(lián)系，記為1∶n。(3)多對(duì)多聯(lián)系如果對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中可以有多個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，而對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中也可以有多個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體集B之間有多對(duì)多聯(lián)系，記為m∶n。1014．實(shí)體間的聯(lián)系325．E-R圖E-R圖是用一種直觀的圖形方式建立現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體及其聯(lián)系模型的工具，也是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的一種基本工具。E-R圖用矩形框表示現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體，用菱形框表示實(shí)體間的聯(lián)系，用橢圓形框表示實(shí)體和聯(lián)系的屬性。下圖用來(lái)表示讀者實(shí)體和圖書實(shí)體的多對(duì)多聯(lián)系模型。1025．E-R圖33103341.3.4邏輯模型1．層次模型層次模型(HierarchicalModel)用樹(shù)形結(jié)構(gòu)來(lái)表示實(shí)體及其之間的聯(lián)系。根據(jù)樹(shù)形結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，建立數(shù)據(jù)的層次模型需要滿足如下兩個(gè)條件。①有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒(méi)有父結(jié)點(diǎn)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)即根結(jié)點(diǎn)。②其他結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)父結(jié)點(diǎn)。1041.3.4邏輯模型352．網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型(NetworkModel)用以實(shí)體類型為結(jié)點(diǎn)的有向圖來(lái)表示各實(shí)體及其之間的聯(lián)系。其特點(diǎn)如下。①可以有一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無(wú)父結(jié)點(diǎn)。②至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)的父結(jié)點(diǎn)。1052．網(wǎng)狀模型363．關(guān)系模型關(guān)系模型(RelationalModel)用二維表格來(lái)表示實(shí)體及其相互之間的聯(lián)系。在關(guān)系模型中，把實(shí)體集看成一個(gè)二維表，每一個(gè)二維表稱為一個(gè)關(guān)系。每個(gè)關(guān)系均有一個(gè)名字，稱為關(guān)系名。教師關(guān)系1063．關(guān)系模型教師關(guān)系371.4.1關(guān)系模型的基本概念1．關(guān)系通常將一個(gè)沒(méi)有重復(fù)行、重復(fù)列，并且每個(gè)行列的交叉點(diǎn)只有一個(gè)基本數(shù)據(jù)的二維表格看成一個(gè)關(guān)系。二維表格包括表頭和表中的內(nèi)容，相應(yīng)地，關(guān)系包括關(guān)系模式和記錄的值，表包括表結(jié)構(gòu)(記錄類型)和表的記錄，而滿足一定條件的規(guī)范化關(guān)系的集合，就構(gòu)成了關(guān)系模型。1.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)1071.4.1關(guān)系模型的基本概念1.4關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)38關(guān)系是一種規(guī)范化了的二維表格。在關(guān)系模型中，對(duì)關(guān)系作了種種規(guī)范性限制，關(guān)系具有以下6條性質(zhì)。①關(guān)系必須規(guī)范化，每一個(gè)屬性都必須是不可再分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。②每一列中的分量是同一類型的數(shù)據(jù)，來(lái)自同一個(gè)域。③在同一關(guān)系中不允許出現(xiàn)相同的屬性名。④關(guān)系中不允許有完全相同的元組。⑤在同一關(guān)系中元組的次序無(wú)關(guān)緊要。⑥在同一關(guān)系中屬性的次序無(wú)關(guān)緊要。108關(guān)系是一種規(guī)范化了的二維表格。在關(guān)系模型中，對(duì)關(guān)系作了種種規(guī)2.元組二維表格的每一行在關(guān)系中稱為元組(Tuple)，相當(dāng)于表的一條記錄(Record)。二維表格的一行描述了現(xiàn)實(shí)世界中的一個(gè)實(shí)體。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，行是不能重復(fù)的，即不允許兩行的全部元素完全對(duì)應(yīng)相同。1092.元組403.屬性二維表格的每一列在關(guān)系中稱為屬性(Attribute)，相當(dāng)于記錄中的一個(gè)字段(Field)或數(shù)據(jù)項(xiàng)。每個(gè)屬性有一個(gè)屬性名，一個(gè)屬性在其每個(gè)元組上的值稱為屬性值，因此，一個(gè)屬性包括多個(gè)屬性值，只有在指定元組的情況下，屬性值才是確定的。同時(shí)，每個(gè)屬性有一定的取值范圍，稱為該屬性的值域。同樣，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，列是不能重復(fù)的，即關(guān)系的屬性不允許重復(fù)。屬性必須是不可再分的，即屬性是一個(gè)基本的數(shù)據(jù)項(xiàng)，不能是幾個(gè)數(shù)據(jù)的組合項(xiàng)。1103.屬性414.關(guān)鍵字關(guān)系中能唯一區(qū)分、確定不同元組的單個(gè)屬性或?qū)傩越M合，稱為該關(guān)系的一個(gè)關(guān)鍵字。關(guān)鍵字又稱為鍵或碼(Key)。單個(gè)屬性組成的關(guān)鍵字稱為單關(guān)鍵字，多個(gè)屬性組合的關(guān)鍵字稱為組合關(guān)鍵字。需要強(qiáng)調(diào)的是，關(guān)鍵字的屬性值不能取“空值”，因?yàn)椤翱罩怠睙o(wú)法唯一地區(qū)分、確定元組。所謂“空值”，就是“不知道”或“不確定”的值。關(guān)系中能夠作為關(guān)鍵字的屬性或?qū)傩越M合可能不是唯一的。凡在關(guān)系中能夠唯一區(qū)分、確定不同元組的屬性或?qū)傩越M合，稱為候選關(guān)鍵字(CandidateKey)。在候選關(guān)鍵字中選定一個(gè)作為關(guān)鍵字，稱為該關(guān)系的主關(guān)鍵字或主鍵(PrimaryKey)。關(guān)系中主關(guān)鍵字是唯一的。1114.關(guān)鍵字425.外部關(guān)鍵字如果關(guān)系中某個(gè)屬性或?qū)傩越M合是另一個(gè)關(guān)系的關(guān)鍵字，則稱這樣的屬性或?qū)傩越M合為本關(guān)系的外部關(guān)鍵字或外鍵(ForeignKey)。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，用外部關(guān)鍵字表示兩個(gè)表之間的聯(lián)系。1125.外部關(guān)鍵字436.關(guān)系模式關(guān)系模型是由若干個(gè)關(guān)系組成的，關(guān)系用關(guān)系模式(RelationalSchema)來(lái)描述。關(guān)系模式就相當(dāng)于前面提到的實(shí)體類型，它代表了關(guān)系的結(jié)構(gòu)，也就是二維表格的框架（表頭）。對(duì)于教師關(guān)系可以表示為：教師(編號(hào)，姓名，性別，出生日期，職稱，基本工資，研究方向)1136.關(guān)系模式441.4.2關(guān)系運(yùn)算利用集合論的觀點(diǎn)，關(guān)系是元組的集合，每個(gè)元組包含的屬性數(shù)目相同，其中屬性的個(gè)數(shù)稱為元組的維數(shù)。將關(guān)系與二維表進(jìn)行比較可以看出兩者存在簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系，關(guān)系模式對(duì)應(yīng)一個(gè)二維表的表頭，而關(guān)系的一個(gè)元組就是二維表的一行。例如，職工關(guān)系R＝{(E1，張一，女)，(E2，王二，男)，(E3，李三，男)，(E3，成四，女)}，相應(yīng)的二維表格表示形式如表所示。職工關(guān)系R1141.4.2關(guān)系運(yùn)算職工關(guān)系R451．傳統(tǒng)的關(guān)系運(yùn)算(1)并(Union)設(shè)R和S同為n元關(guān)系，且相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域，則R和S的并也是一個(gè)n元關(guān)系，記作R∪S。R∪S包含了所有分屬于R和S或同屬于R和S的元組。因?yàn)榧现胁辉试S有重復(fù)元素，因此，同時(shí)屬于R和S的元組在R∪S中只出現(xiàn)一次。(2)差(Difference)設(shè)R和S同為n元關(guān)系，且相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域，則R和S的差也是一個(gè)n元關(guān)系，記作R-S。R-S包含了所有屬于R但不屬于S的元組。1151．傳統(tǒng)的關(guān)系運(yùn)算46(3)交(Intersection)設(shè)R和S同為n元關(guān)系，且相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域，則R和S的交也是一個(gè)n元關(guān)系，記作R∩S。R∩S包含了所有同屬于R和S的元組。實(shí)際上，交運(yùn)算可以通過(guò)差運(yùn)算的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，如A∩B＝A－(A－B)或B－(B－A)。11647(4)廣義笛卡爾積設(shè)R是一個(gè)包含m個(gè)元組的j元關(guān)系，S是一個(gè)包含n個(gè)元組的k元關(guān)系，則R和S的廣義笛卡爾積是一個(gè)包含m×n個(gè)元組的j＋k元關(guān)系，記作R×S，并定義R×S＝{(r1，r2，…，rj，s1，s2，…，sk)|(r1，r2，…，rj)∈R且{s1，s2，…，sk}∈S}即R×S的每個(gè)元組的前j個(gè)分量是R中的一個(gè)元組，而后k個(gè)分量是S中的一個(gè)元組。117(4)廣義笛卡爾積48例1-1設(shè)R＝{(a1，b1，c1)，(a1，b2，c2)，(a2，b2，c1)}，S＝{(a1，b2，c2)，(a1，b3，c2)，(a2，b2，c1)}，求R∪S，R－S，R∩S，R×S。根據(jù)運(yùn)算規(guī)則，有如下結(jié)果。R∪S＝{(a1，b1，c1)，(a1，b2，c2)，(a2，b2，c1)，(a1，b3，c2)}R－S＝{(a1，b1，c1)}R∩S＝{(a1，b2，c2)，(a2，b2，c1)}R×S＝{(a1，b1，c1，a1，b2，c2)，(a1，b1，c1，a1，b3，c2)，(a1，b1，c1，a2，b2，c1)，(a1，b2，c2，a1，b2，c2)，(a1，b2，c2，a1，b3，c2)，(a1，b2，c2，a2，b2，c1)，(a2，b2，c1，a1，b2，c2)，(a2，b2，c1，a1，b3，c2)，(a2，b2，c1，a2，b2，c1)}R×S是一個(gè)包含9個(gè)元組的6元關(guān)系。118例1-1設(shè)R＝{(a1，b1，c1)，(a1，b2，c22．專門的關(guān)系運(yùn)算(1)選擇(Selection)設(shè)R＝{(a1，a2，…，an)}是一個(gè)n元關(guān)系，F(xiàn)是關(guān)于(a1，a2，…，an)的一個(gè)條件，R中所有滿足F條件的元組組成的子關(guān)系稱為R的一個(gè)選擇，記作σF(R)，并定義σF(R)＝{(a1，a2，…，an)|(a1，a2，…，an)∈R且(a1，a2，…，an)滿足條件F}簡(jiǎn)言之，對(duì)R關(guān)系按一定規(guī)則篩選一個(gè)子集的過(guò)程就是對(duì)R施加了一次選擇運(yùn)算。1192．專門的關(guān)系運(yùn)算50(2)投影(Projection)設(shè)R＝R(A1，A2，…，An)是一個(gè)n元關(guān)系，{i1，i2，…，im}是{1，2，…，n}的一個(gè)子集，并且i1<i2<…<im，定義即π(R)是R中只保留屬性的新的關(guān)系，稱π(R)是R在屬性上的一個(gè)投影，通常記作通俗地講，關(guān)系R上的投影是從R中選擇出若干屬性列組成新的關(guān)系。120(2)投影(Projection)即π(R)是R中只保留屬性(3)連接(Join)連接是從兩個(gè)關(guān)系的笛卡爾積中選取屬性間滿足一定條件的元組，記作其中A和B分別為R和S上維數(shù)相等且可比的屬性組，θ是比較運(yùn)算符。連接運(yùn)算從R和S的笛卡爾積R×S中選取(R關(guān)系)在A屬性組上的值與(S關(guān)系)在B屬性組上值滿足比較關(guān)系θ的元組。RS121(3)連接(Join)其中A和B分別為R和S上維數(shù)相等且可比連接運(yùn)算中有兩種最為重要也最為常用的連接，一種是等值連接，另一種是自然連接。θ為“＝”的連接運(yùn)算稱為等值連接，它是從關(guān)系R與S的笛卡爾積中選取A和B屬性值相等的那些元組。自然連接是一種特殊的等值連接，它要求在結(jié)果中把重復(fù)的屬性去掉。一般的連接操作是從行的角度進(jìn)行運(yùn)算，但自然連接還需要取消重復(fù)列，所以是同時(shí)從行和列的角度進(jìn)行運(yùn)算。122連接運(yùn)算中有兩種最為重要也最為常用的連接，一種是等值連接，另例1-2一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)由職工關(guān)系E和工資關(guān)系W組成，關(guān)系模式如下。E(編號(hào)，姓名，性別)W(編號(hào)，基本工資，標(biāo)準(zhǔn)津貼，業(yè)績(jī)津貼)寫出實(shí)現(xiàn)以下功能的關(guān)系運(yùn)算表達(dá)式。①查詢?nèi)w男職工的信息。②查詢?nèi)w男職工的編號(hào)和姓名。③查詢?nèi)w職工的基本工資、標(biāo)準(zhǔn)津貼和業(yè)績(jī)津貼。123例1-2一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)由職工關(guān)系E和工資關(guān)系W組成，關(guān)系1.4.3關(guān)系的完整性約束在關(guān)系模型中，數(shù)