應(yīng)用層協(xié)議及其安全實(shí)踐

應(yīng)用層協(xié)議及其安全實(shí)踐第1頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四WhyStudyDatabases??Shiftfromcomputationtoinformationatthe“l(fā)owend”:scrambletowebspace(amess!)atthe“highend”:scientificapplicationsDatasetsincreasingindiversityandvolume.Digitallibraries,interactivevideo,HumanGenomeproject,EOSproject...needforDBMSexplodingDBMSencompassesmostofCSOS,languages,theory,“AI”,multimedia,logic?ScienceComputingProcessingControlDataProcessing(70%)第2頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四WhyStudyDBMS?WeoftenuseDBMS…….. Banking:alltransactionsAirlines:reservations,schedulesUniversities:registration,gradesSales:customers,products,purchasesOnlineretailers:ordertracking,customizedrecommendationsManufacturing:production,inventory,orders,supplychainHumanresources:employeerecords,salaries,taxdeductions

ButDBMSjustlikeablackbox.TrytoopentheblackboxDatabasefilesystem/pages/records/bytes/bitsPrinciplesofDBMSandimplementtechnologiesLearnmoreaboutDBMS第3頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四MoreopportunitiesinthejobmarketCareerdevelopmentComputerskillsBenefitsfor…第4頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四5TextBooksandReferencesRaghuRamakrishnan,DatabaseManagementSystems,McGrawHill,3rdedition,2003(textbook).R.Elmasri,S.B.Navathe,FundamentalsofDatabaseSystems,4thedition,Addison-Wesley,2004.A.Silberschatz,H.F.Korth,S.Sudarshan,DatabaseSystemConcepts,McGrawHill,4thedition,2002.薩師煊，王珊：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論(第四版)，高等教育出版社，2000.中國人民大學(xué)周立柱、馮建華等《SQLServer數(shù)據(jù)庫原理--設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》第5頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四采用直觀的方式描述所有概念，并以結(jié)構(gòu)清晰的圖示和例子代替形式化的證明。以銀行數(shù)據(jù)庫實(shí)例生動(dòng)地解釋重要概念，增強(qiáng)了本書的易讀性。專門用三章來介紹特定的商品化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Oracle、MicrosoftSQLServer和IBMDB2的細(xì)節(jié)。配有關(guān)于網(wǎng)狀模型和層次模型的聯(lián)機(jī)附錄(英文)。第6頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四1950，負(fù)責(zé)全校經(jīng)濟(jì)和管理類公共數(shù)學(xué)課的教學(xué)工作，文科數(shù)學(xué)。83年，與王珊第一版數(shù)據(jù)庫泰斗多次獎(jiǎng)項(xiàng)多次規(guī)劃教材使用學(xué)生眾多第7頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四8CourseOutlineIntroductiontoDatabaseManagementSystemsEntity-RelationshipModelTheRelationalDataModelRelationalAlgebraSQLRelationalDatabaseDesign:NormalizationMSSQLserver第8頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四9GradingAssignments 10%Experiments 40%FinalExam 60%

第9頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四Howtolearnwell?網(wǎng)絡(luò)資源精品課程網(wǎng)絡(luò)視頻第10頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四IntroductiontoDBMSWhatIsaDBMS?WhatAboutDBMSHistory?WhyUseDBMS?FunctionsofDBMS?DBMSArchitecture?第11頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四WhatIsaDBMS?Data(數(shù)據(jù))Database(數(shù)據(jù)庫)DBMS(數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))DBS(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))第12頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四DataTherepresentativeformsofinformation,includingfacts,concepts,rules,oranyotherkindofknowledge.numbers,characters,imagesorothermethodsofrecording.representvaluesthatcanbestored,processed,andtransmittedbyelectronicsystems，especiallythecomputer.第13頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四Datainstance學(xué)生檔案中的學(xué)生記錄（李明，男，1972，江蘇，計(jì)算機(jī)系，1990）數(shù)據(jù)的解釋語義：學(xué)生姓名、性別、出生年月、籍貫、所在系別、入學(xué)時(shí)間解釋：李明是個(gè)大學(xué)生，1972年出生，江蘇人，1990年考入計(jì)算機(jī)系數(shù)據(jù)的形式不能完全表達(dá)其內(nèi)容第14頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四DatabaseAverylarge,integratedcollectionofdatastoredinthecomputer.LowreductdanceShareabilityDataindependenceIntegritymanagementandcontrol第15頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四Averylarge,integratedcollectionofdatastoredinthecomputerModelsreal-worldenterprise.Entities(e.g.,students,courses)Relationships(e.g.,TarkanistakingCENG302)ADatabaseManagementSystem(DBMS)

isasoftwarepackagedesignedtostoreandmanagedatabases.DatabaseManagementSystem(DBMS)第16頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四OracleSQLserverSybaseMysqlDB2INFORMIXVFPDatabasemanagementsystemexamples第17頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四DataDefinitionDDL,DataDefinitionLanguageDataManipulationDML,DataManipulationLanguageOperationManagementSetupandMaintainDBMSFUNCTION第18頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四ProvideUserInterfaceProvideDataManipulationLanguageProvideDataDefinitionLanguageProvidesometoolsManagedatabaseMaintaindatabaseDBMSFUNCTION(continue)第19頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四C,VC,C++VBPOWERBUILDERDELPHIJAVAASP/JSPODBC/JDBCDatabaselanguage(DDL,DML)Developmenttoolkits/language第20頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四開放數(shù)據(jù)庫互連（ODBC）是MICROSOFT提出的數(shù)據(jù)庫訪問接口標(biāo)準(zhǔn)。開放數(shù)據(jù)庫互連定義了訪問數(shù)據(jù)庫的API一個(gè)規(guī)范，這些API獨(dú)立于不同廠商的DBMS，也獨(dú)立于具體的編程語言。OpenDatabaseConnectOracleSqlserversybaseaccessODBCAPIODBC驅(qū)動(dòng)C++VBPBJAVA第21頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四JavaDatabaseConnect(JDBC)Java數(shù)據(jù)庫連接，（JavaDatabaseConnectivity，簡稱JDBC）是Java語言中用來規(guī)范客戶端程序如何來訪問數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序接口，提供了諸如查詢和更新數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的方法。JDBC也是SunMicrosystems的商標(biāo)。它JDBC是面向關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的。第22頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四硬件操作系統(tǒng)DBMS應(yīng)用開發(fā)工具應(yīng)用系統(tǒng)第23頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四DatabaseManagementSystem(DBMS)DBMScontainsinformationaboutaparticularenterpriseCollectionofinterrelateddata--DatabaseSetofprogramstoaccessthedataAnenvironmentthatisbothconvenientandefficienttouseDatabaseapplicationsBanking:alltransactionsAirlines:reservations,schedulesUniversities:registration,gradesSales:customers,products,purchasesOnlineretailers:ordertracking,customizedrecommendationsManufacturing:production,inventory,orders,supplychainHumanresources:employeerecords,salaries,taxdeductions

Databasestouchallaspectsofourlives第24頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四DatabaseOperationsystemDBMSApplicationsystemDBAUsersDatabaseSystem(DBS)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)、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（DBA）和用戶構(gòu)成。第25頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四USERUSERUSERApplicationDBMSOSDBDBA用戶用戶用戶應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理員DevelopmentToolskits開發(fā)工具Databasesystem第26頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四DatabasesystemArchitecture

Thearchitectureofadatabasesystemsisgreatlyinfluencedbytheunderlyingcomputersystemonwhichthedatabaseisrunning:CentralizedClient-serverParallel(multi-processor)Distributed

Browser/Server第27頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四Centralized（集中式系統(tǒng)）

DBMS和應(yīng)用程序以及與用戶終端進(jìn)行通信的軟件等都運(yùn)行在一臺(tái)宿主計(jì)算機(jī)上，所有的數(shù)據(jù)處理都是在宿主計(jì)算機(jī)中進(jìn)行。宿主計(jì)算機(jī)一般是大型機(jī)、中型機(jī)或小型機(jī)。應(yīng)用程序和DBMS之間通過操作系統(tǒng)管理的共享內(nèi)存或應(yīng)用任務(wù)區(qū)來進(jìn)行通信，DBMS利用操作系統(tǒng)提供的服務(wù)來訪問數(shù)據(jù)庫。終端通常是非智能的，本身沒有處理能力。集中系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：具有集中的安全控制，以及處理大量數(shù)據(jù)和支持大量并發(fā)用戶的能力。集中系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是：購買和維持這樣的系統(tǒng)一次性投資太大,并且不適合分布處理。PC(個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng))

與大型系統(tǒng)不同，通常個(gè)人計(jì)算機(jī)（微機(jī)）上的DBMS功能和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用功能是結(jié)合在一個(gè)應(yīng)用程序中的，這類DBMS（如FoxPro、Acssce）的功能靈活，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔，運(yùn)行速度快，但這類DBMS的數(shù)據(jù)共享性、安全性、完整性等控制功能比較薄弱。第28頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四在客戶/服務(wù)器(簡記為C/S）結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)處理任務(wù)被劃分為兩部分：一部分運(yùn)行在客戶端，另一部分運(yùn)行在服務(wù)器端?？蛻舳素?fù)責(zé)應(yīng)用處理，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器完成DBMS的核心功能。這種模型中，客戶機(jī)上都必須安裝應(yīng)用程序和工具，客戶端比較龐大、負(fù)擔(dān)比較重，而且系統(tǒng)安裝、維護(hù)、升級(jí)和發(fā)布困難，從而影響效率。

Client-server(客戶/服務(wù)器系統(tǒng))第29頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四一個(gè)分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)由一個(gè)邏輯數(shù)據(jù)庫組成，整個(gè)邏輯數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在分布于網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)結(jié)點(diǎn)上的物理數(shù)據(jù)庫中。在當(dāng)今的客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，服務(wù)器的數(shù)目可以是一個(gè)或多個(gè)。當(dāng)系統(tǒng)中存在多個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器時(shí)就形成了分布系統(tǒng)。Distributed（分布式系統(tǒng)）第30頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四Distributedsystem第31頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四隨著Internet的迅速普及，出現(xiàn)了三層客戶機(jī)/服務(wù)器模型：客戶機(jī)→應(yīng)用服務(wù)器→數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。這種系統(tǒng)稱為瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，簡記為B/S）系統(tǒng)。Browser/Server（瀏覽器/服務(wù)器系統(tǒng)）第32頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四WhyWeNeedaDBMS?theincreasingofthegreatnumberofinformationresourcesKB,MB,GB,TB,PB,EB,ZB,YBTraditionaldatamanagementtechnologycannotmeettheincreasingneedsMassivebenefitsthroughdataanalysisandprocessingWeatherforecastairspaceBankandstocksmarketDBMSisthebestwaytosolvetheabovequestions第33頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四WhyUseaDBMS?Dataindependenceandefficientaccess.(數(shù)據(jù)獨(dú)立性和高效訪問)Reducedapplicationdevelopmenttime.（減少應(yīng)用程序開發(fā)時(shí)間）Dataintegrityandsecurity.（數(shù)據(jù)完整性和安全性）Uniformdataadministration.（統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理）Concurrentaccess,recoveryfromcrashes.（并發(fā)控制和災(zāi)難恢復(fù)）第34頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四DatamanagementhistoryDatamanagementthecontrolofdatahandlingoperations--suchasacquisition,analysis,translation,coding,storage,retrieval,anddistributionofdata

Development

Manualmanagement(1940s—mid1950s)Filesystemmanagement(1950s—mid1960s)Databasemanagement(1960s--)第35頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四Manualmanagement1940s-1950sFocusonscientificcomputingHardware nodirectaccessstoragedeviceSoftwaresystemnooperationsystem Dataprocessingbatchprocessing 第36頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四Filemanagement1950sandearly1960s:DataprocessingusingmagnetictapesforstorageTapesprovideonlysequentialaccessPunchedcardsforinput1960sFilesystem（Intheearlydays,databaseapplicationswerebuiltdirectlyontopoffilesystems）Demand

scientificmanagementHardware

disk、diskdrum

Softwarefilesystem

ProcessingOLAP、batchprocessing第37頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四DrawbacksofusingfilesystemsDrawbacksofusingfilesystemstostoredata:DataredundancyandinconsistencyMultiplefileformats,duplicationofinformationindifferentfilesDifficultyinaccessingdataNeedtowriteanewprogramtocarryouteachnewtaskDataisolation—multiplefilesandformatsIntegrityproblemsIntegrityconstraints(e.g.accountbalance>0)become“buried”inprogramcoderatherthanbeingstatedexplicitlyHardtoaddnewconstraintsorchangeexistingones第38頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四Drawbacksofusingfilesystems(Cont.)AtomicityofupdatesFailuresmayleavedatabaseinaninconsistentstatewithpartialupdatescarriedoutExample:TransferoffundsfromoneaccounttoanothershouldeithercompleteornothappenatallConcurrentaccessbymultipleusersConcurrentaccessedneededforperformanceUncontrolledconcurrentaccessescanleadtoinconsistenciesExample:TwopeoplereadingabalanceandupdatingitatthesametimeSecurityproblemsHardtoprovideuseraccesstosome,butnotall,dataDatabasesystemsoffersolutionstoalltheaboveproblems第39頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四HistoryofDatabaseSystemsLate1960sand1970s:HarddisksallowdirectaccesstodataNetworkandhierarchicaldatamodelsinwidespreaduseTedCodddefinestherelationaldatamodelWouldwintheACMTuringAwardforthisworkIBMResearchbeginsSystemRprototypeUCBerkeleybeginsIngresprototypeHigh-performance(fortheera)transactionprocessing第40頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四History(cont.)1980s:ResearchrelationalprototypesevolveintocommercialsystemsSQLbecomesindustrialstandardParallelanddistributeddatabasesystemsObject-orienteddatabasesystems1990s:Largedecisionsupportanddata-miningapplicationsLargemulti-terabytedatawarehousesEmergenceofWebcommerce2000s:XMLandXQuerystandardsAutomateddatabaseadministration第41頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四Database-AdvantagesReduceddataredundancy（冗余）Reducedupdatingerrorsandincreasedconsistency（一致性）Greaterdataintegrityandindependencefromapplicationsprograms（完整性和獨(dú)立性）Improveddataaccesstousersthroughuseofhostandquerylanguages（訪問能力）Improveddatasecurity（數(shù)據(jù)安全）Reduceddataentry,storage,andretrievalcosts（減少數(shù)據(jù)存取開銷）Facilitateddevelopmentofnewapplicationsprogram（為開發(fā)新程序提供便利第42頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四SummaryDBMS-howcometodayDemanddrivenbyapplicationrequirementsSoftwaredevelopmentHardwaredevelopment第43頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四1、試述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概念；2、使用數(shù)據(jù)庫有什么好處？3、試述文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的區(qū)別與聯(lián)系。4、名詞解釋：數(shù)據(jù)定義語言；數(shù)據(jù)操縱語言。5、試述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能。6、以圖書館管理系統(tǒng)為例，試述開發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序的大致步驟。Assignment第44頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四概念模型和三級(jí)模式結(jié)構(gòu)第45頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四shiftfromtherealworldtoConceptschema客觀對(duì)象的抽象過程兩步抽象現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對(duì)象抽象為概念模型；把概念模型轉(zhuǎn)換為某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。概念模型是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次。

數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型來抽象、表示和處理現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)。第46頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四DBMSArchitecturedataUserviewComputerviewDBMS-schemaanddatamodelshiftfromtherealworldtodigitalworld第47頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四Conceptschema概念模型的用途概念模型用于信息世界的建模是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的有力工具數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員和用戶之間進(jìn)行交流的語言對(duì)概念模型的基本要求較強(qiáng)的語義表達(dá)能力，能夠方便、直接地表達(dá)應(yīng)用中的各種語義知識(shí)簡單、清晰、易于用戶理解。第48頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四redundantandinconsistentflexibilitymultipledatabases第49頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四SchemasExternalschemaforuserviewsdefinestheviewofthedatapresentedtothe applicationprogramsConceptualschemaintegratesexternalschematathelogicalstructureofthedatabaseTheprimaryobjectiveofthisconceptualschemaistoprovideaconsistentdefinitionofthemeaningsandinterrelationshipofdatawhichcanbeusedtointegrate,share,andmanagetheintegrityofdata.Internalschemathatdefinesphysicalstoragestructuresdescribestheinternalformatsofthedatastoredinthedatabase第50頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四AdvantageofThreeSchemaslayeredarchitecture第51頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四ViewofDataAnarchitectureforadatabasesystem第52頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四DataIndependenceApplicationsinsulatedfromhowdataisstructuredandstored.Logicaldataindependence:Protectionfromchangesinlogicalstructureofdata.Physicaldataindependence:Protectionfromchangesinphysicalstructureofdata.

OneofthemostimportantbenefitsofusingaDBMS!第53頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四LevelsofAbstractionManyexternalschemata,singleconceptual(logical)

schema

andphysicalschema.Externalschematadescribehowusersseethedata.ConceptualschemadefineslogicalstructurePhysicalschemadescribesthefilesandindexesused.

SchemasaredefinedusingDDL;dataismodified/queriedusingDML.PhysicalSchemaConceptualSchemaExternalSchema1ExternalSchema3ExternalSchema2第54頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四LevelsofAbstractionAmajorpurposeofadatabasesystemistoprovideuserswithanabstractviewofthedata.Thesystemhidescertaindetailsofhowthedataarestoredandmaintained.Physicallevel:describeshowarecord(e.g.,customer)isstored.Logicallevel:describeswhatdataarestoredindatabase,andtherelationshipsamongthedata. typecustomer=record

customer_id:string;

customer_name:string;

customer_street:string;

customer_city:integer;end;Viewlevel:applicationprogramshidedetailsofdatatypes.Viewscanalsohideinformation(suchasanemployee’ssalary)forsecuritypurposes.第55頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四InstancesandSchemasSimilartotypesandvariablesinprogramminglanguagesSchema–thelogicalstructureofthedatabaseExample:ThedatabaseconsistsofinformationaboutasetofcustomersandaccountsandtherelationshipbetweenthemAnalogoustotypeinformationofavariableinaprogramPhysicalschema:databasedesignatthephysicallevelLogicalschema:databasedesignatthelogicallevelInstance–theactualcontentofthedatabaseataparticularpointintimeAnalogoustothevalueofavariablePhysicalDataIndependence–theabilitytomodifythephysicalschemawithoutchangingthelogicalschemaApplicationsdependonthelogicalschemaIngeneral,theinterfacesbetweenthevariouslevelsandcomponentsshouldbewelldefinedsothatchangesinsomepartsdonotseriouslyinfluenceothers.第56頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四StructureofaDBMSAtypicalDBMShasalayeredarchitecture.Thisisoneofseveralpossiblearchitectures;eachsystemhasitsownvariations.QueryOptimizationandExecutionRelationalOperatorsFilesandAccessMethodsBufferManagementDiskSpaceManagementDBTheselayersmustconsiderconcurrencycontrolandrecovery第57頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四StructureofaDBMS第58頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四Howdataisorganizedinthedatabase?DataModels第59頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四DataModelsAdatamodel

isacollectionofconceptsfordescribingdata.Aschema

isadescriptionofaparticularcollectionofdata,usingthegivendatamodel.requirement能比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界容易為人所理解便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)Therelationalmodelofdata

isthemostwidelyusedmodeltoday.Mainconcept:

relation,basicallyatablewithrowsandcolumns.Everyrelationhasaschema,whichdescribesthecolumns,orfields.第60頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四DataModelsTypeEntity-Relationshipdatamodel(mainlyfordatabasedesign)RelationalmodelObject-baseddatamodels(Object-orientedandObject-relational)Semistructureddatamodel(XML)Otheroldermodels:NetworkmodelHierarchicalmodel第61頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四SummaryConceptmodelExternalschemaConceptschemaInternalschemaDatamodelRelationalmodel第62頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四Conceptschema概念模型的用途概念模型用于信息世界的建模是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的有力工具數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員和用戶之間進(jìn)行交流的語言對(duì)概念模型的基本要求較強(qiáng)的語義表達(dá)能力，能夠方便、直接地表達(dá)應(yīng)用中的各種語義知識(shí)簡單、清晰、易于用戶理解。第63頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四definitions實(shí)體（Entity）“thing”orobject屬性（Attribute）Propertyof(theentitiesof)anentityset.Attributesaresimplevalues,egersorcharacterstrings.實(shí)體型（EntityType）aclassofentitieswiththesameattributes實(shí)體集（EntitySet）同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集第64頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四ExampleEntitysetBeershastwoattributes,nameandmanf(manufacturer).EachBeersentityhasvaluesforthesetwoattributes,e.g.(Bud,Anheuser-Busch)Beersnamemanf第65頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四definitions(conti.)碼（Key）唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性集稱為碼。域（Domain）屬性的取值范圍稱為該屬性的域。第66頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四definitions(conti.)聯(lián)系（Relationship）

anassociationbetweentwoormoreentitiesthatisofparticularinterest現(xiàn)實(shí)世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界中反映為實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體之間的聯(lián)系。實(shí)體型間聯(lián)系兩個(gè)實(shí)體型一對(duì)一聯(lián)系（1:1）三個(gè)實(shí)體型一對(duì)多聯(lián)系（1:n）一個(gè)實(shí)體型多對(duì)多聯(lián)系（m:n）

第67頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系一對(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。

實(shí)例班級(jí)與班長之間的聯(lián)系：一個(gè)班級(jí)只有一個(gè)正班長一個(gè)班長只在一個(gè)班中任職第68頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù))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中有n個(gè)實(shí)體（n≥0）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實(shí)例班級(jí)與學(xué)生之間的聯(lián)系：一個(gè)班級(jí)中有若干名學(xué)生，每個(gè)學(xué)生只在一個(gè)班級(jí)中學(xué)習(xí)第69頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù))多對(duì)多聯(lián)系（m:n）如果對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有n個(gè)實(shí)體（n≥0）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中也有m個(gè)實(shí)體（m≥0）與之聯(lián)系，則稱實(shí)體集A與實(shí)體B具有多對(duì)多聯(lián)系。記為m:n實(shí)例課程與學(xué)生之間的聯(lián)系：一門課程同時(shí)有若干個(gè)學(xué)生選修一個(gè)學(xué)生可以同時(shí)選修多門課程第70頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四多個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù))多個(gè)實(shí)體型間的一對(duì)多聯(lián)系若實(shí)體集E1，E2，...，En存在聯(lián)系，對(duì)于實(shí)體集Ej（j=1，2，...，i-1，i+1，...，n）中的給定實(shí)體，最多只和Ei中的一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，則我們說Ei與E1，E2，...，Ei-1，Ei+1，...，En之間的聯(lián)系是一對(duì)多的。第71頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四多個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù))實(shí)例

課程、教師與參考書三個(gè)實(shí)體型如果一門課程可以有若干個(gè)教師講授，使用若干本參考書，每一個(gè)教師只講授一門課程，每一本參考書只供一門課程使用課程與教師、參考書之間的聯(lián)系是一對(duì)多的多個(gè)實(shí)體型間的一對(duì)一聯(lián)系多個(gè)實(shí)體型間的多對(duì)多聯(lián)系第72頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四DegreesofrelationshipManWomanCustomerOrderCourseSubjectOne-to-one(1:1)One-to-many(1:n)Many-to-many(n:m)NOTE:Everymanytomanyrelationshipconsistsoftwoonetomanyrelationshipsworkinginoppositedirections第73頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四概念模型的表示方法概念模型的表示方法很多實(shí)體－聯(lián)系方法(E-R方法)用E-R圖來描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型E-R方法也稱為E-R模型第74頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四WhyuseERDiagrams?

providesaglobalquickreferencetoanorganization’sdatastructures.canbeusedindividuallytodesignanInformationSystem’s(IS)datastructurecanbeusedwithDataFlowDiagramstoprovideamorecomprehensiveISlogicaldesign.第75頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四ERDDevelopmentProcessIdentifytheentitiesDeterminetheattributesforeachentitySelecttheprimarykeyforeachentityEstablishtherelationshipsbetweentheentitiesDrawanentitymodelTesttherelationshipsandthekeys第76頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四Identifytheentities實(shí)體型用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名。Entityset=rectangle.學(xué)生教師第77頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四Determinetheattributesforeachentity屬性用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來Attribute=oval,withalinetotherectanglerepresentingitsentityset.學(xué)生學(xué)號(hào)年齡性別姓名第78頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四KeyAttributesCertainattributesidentifyparticularfactswithinanentity,theseareknownasKEYattributes.ThedifferenttypesofKEYattributeare:PrimaryKeyCompositePrimaryKeyForeignKey第79頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四KeyDefinitionsPrimaryKey:Oneattributewhosevaluecanuniquelyidentifyacompleterecord(onerowofdata)withinanentity.CompositePrimaryKeyAprimarykeythatconsistsoftwoormoreattributewithinanentity.ForeignKeyAcopyofaprimarykeythatexistsinanotherentityforthepurposeofformingarelationshipbetweentheentitiesinvolved.第80頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四EstablishtherelationshipsbetweentheentitiesArelationshipconnectstwoormoreentitysets.Itisrepresentedbyadiamond,withlinestoeachoftheentitysetsinvolved.第81頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四E-R圖(續(xù))聯(lián)系聯(lián)系本身：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(shí)體連接起來，同時(shí)在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或m:n）聯(lián)系的屬性：聯(lián)系本身也是一種實(shí)體型，也可以有屬性。如果一個(gè)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

第82頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四聯(lián)系的表示方法實(shí)體型1聯(lián)系名實(shí)體型2111:1聯(lián)系實(shí)體型1聯(lián)系名實(shí)體型2mnm:n聯(lián)系實(shí)體型1聯(lián)系名實(shí)體型21n1:n聯(lián)系第83頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四聯(lián)系的表示方法(續(xù))實(shí)體型1聯(lián)系名mn同一實(shí)體型內(nèi)部的m:n聯(lián)系實(shí)體型1聯(lián)系名實(shí)體型21m多個(gè)實(shí)體型間的1:n聯(lián)系實(shí)體型3n第84頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四聯(lián)系的表示方法示例班級(jí)班級(jí)-班長班長111:1聯(lián)系課程選修學(xué)生mnm:n聯(lián)系班級(jí)組成學(xué)生1n1:n聯(lián)系第85頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四聯(lián)系的表示方法示例(續(xù))職工領(lǐng)導(dǎo)1n同一實(shí)體型內(nèi)部的1:n聯(lián)系課程講授教師1m多個(gè)實(shí)體型間的1:n聯(lián)系參考書n第86頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四聯(lián)系屬性的表示方法課程選修學(xué)生mn成績第87頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四ERDDevelopmentforaBeerBar？第88頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四ExampleDrinkersaddrnameBeersmanfnameBarsnamelicenseaddrNote:license=beer,full,noneSellsBarssellsomebeers.LikesDrinkerslikesomebeers.FrequentsDrinkersfrequentsomebars.第89頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四ERDDevelopmentforalibrary？第90頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四同一實(shí)體集內(nèi)各實(shí)體間的聯(lián)系一對(duì)多聯(lián)系實(shí)例

職工實(shí)體集內(nèi)部具有領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)系某一職工（干部）“領(lǐng)導(dǎo)”若干名職工一個(gè)職工僅被另外一個(gè)職工直接領(lǐng)導(dǎo)這是一對(duì)多的聯(lián)系一對(duì)一聯(lián)系多對(duì)多聯(lián)系第91頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四DataModelsAcollectionoftoolsfordescribingDataDatarelationshipsDatasemanticsDataconstraints第92頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四DataModelsTypeRelationalmodelEntity-Relationshipdatamodel(mainlyfordatabasedesign)Object-baseddatamodels(Object-orientedandObject-relational)Semi-structureddatamodel(XML)Otheroldermodels:NetworkmodelHierarchicalmodel第93頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四RelationalModelArelationaldatabaseisbasedontherelationalmodelandusesacollectionoftablestorepresentbothdataandrelationshipsamongthosedata.ExampleoftabulardataintherelationalmodelAttributes第94頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四InstanceofStudentsRelationStudents(sid:string,name:string,login:string, age:integer,gpa:real)sid name login age gpa53666 Jones jones@cs 18 3.453688 Smith smith@ee 18 3.253650 Smith smith@math 19 3.8第95頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四ASampleRelationalDatabase第96頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四Example:UniversityDatabaseConceptualschema:

Students(sid:string,name:string,login:string, age:integer,gpa:real)Courses(cid:string,cname:string,credits:integer)Enrolled(sid:string,cid:string,grade:string)Physicalschema:Relationsstoredasunorderedfiles.IndexonfirstcolumnofStudents.ExternalSchema(View):

Course_info(cid:string,enrollment:integer)第97頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四DataManipulationLanguage(DML)Languageforaccessingandmanipulatingthedataorganizedbytheappropriatedatamodel.DMLalsoknownasquerylanguageRetrievalofinformationstoredinthedatabaseInsertionofnewinformationintothedatabseDeletionofinformationfromthedatabaseModificationofinformationstoredinthedatabaseTwoclassesoflanguagesProcedural–userspecifieswhatdataisrequiredandhowtogetthosedataDeclarative(nonprocedural)–userspecifieswhatdataisrequiredwithoutspecifyinghowtogetthosedataSQListhemostwidelyusedquerylanguage第98頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四DataDefinitionLanguage(DDL)SpecificationnotationfordefiningthedatabaseschemaExample: createtable

account(

account-number

char(10),

balance

integer)DDLcompilergeneratesasetoftablesstoredinadatadictionaryDatadictionarycontainsmetadata（元數(shù)據(jù)）(i.e.,dataaboutdata)DatabaseschemaDatastorageanddefinitionlanguageSpecifiesthestoragestructureandaccessmethodsusedIntegrityconstraintsDomainconstraintsReferentialintegrity(referencesconstraintinSQL)AssertionsAuthorization第99頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四SQLSQL:widelyusednon-procedurallanguageExample:Findthenameofthecustomerwithcustomer_id192-83-7465

select customer.customer_name

from customer

where customer.customer_id=‘192-83-7465’Example:Findthebalancesofallaccountsheldbythecustomerwithcustomer_id192-83-7465

select account.balance

from depositor,account

where depositor.customer_id=‘192-83-7465’and

depositor.account_number=account.account_numberApplicationprogramsgenerallyaccessdatabasesthroughoneofLanguageextensionstoallowembeddedSQLApplicationprograminterface(API)(e.g.,ODBC/JDBC)whichallowSQLqueriestobesenttoadatabase第100頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四DatabaseDesignTheprocessofdesigningthegeneralstructureofthedatabase:LogicalDesign

–Decidingonthedatabaseschema.Databasedesignrequiresthatwefinda“good”collectionofrelationschemas.Businessdecision

–

Whatattributesshouldwerecordinthedatabase?ComputerSciencedecision

–Whatrelationschemasshouldwehaveandhowshouldtheattributesbedistributedamongthevariousrelationschemas?PhysicalDesign

–Decidingonthephysicallayoutofthedatabase第101頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四TheEntity-RelationshipModelModelsanenterpriseasacollectionofentities

andrelationshipsEntity:a“thing”or“object”intheenterprisethatisdistinguishablefromotherobjectsDescribedbyasetofattributesRelationship:anassociationamongseveralentitiesRepresenteddiagrammaticallybyanentity-relationshipdiagram:第102頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四Object-RelationalDataModelsExtendtherelationaldatamodelbyincludingobjectorientationandconstructstodealwithaddeddatatypes.Allowattributesoftuplestohavecomplextypes,includingnon-atomicvaluessuchasnestedrelations.Preserverelationalfoundations,inparticularthedeclarativeaccesstodata,whileextendingmodelingpower.Provideupwardcompatibilitywithexistingrelationallanguages.第103頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四XML:ExtensibleMarkupLanguageDefinedbytheWWWConsortium(W3C)OriginallyintendedasadocumentmarkuplanguagenotadatabaselanguageTheabilitytospecifynewtags,andtocreatenestedtagstructuresmadeXMLagreatwaytoexchangedata,notjustdocumentsXMLhasbecomethebasisforallnewgenerationdatainterchangeformats.Awidevarietyoftoolsisavailableforparsing,browsingandqueryingXMLdocuments/data第104頁，共114頁，2023年，2月20日，星期四StorageManagementStoragemanagerisaprogrammodulethatprovidestheinterfacebetweenthelow-leveldat