數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用

數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用課件第1頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月信息理論與技術(shù)中心移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)室：院士教授：吳偉陵林家儒田寶玉趙振剛郭莉副教授：牛凱賀志強(qiáng)龔萍林雪紅別志松許文俊李永華周炯磐第2頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月■數(shù)據(jù)庫技術(shù)是什么?一門專門的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù),主要用于數(shù)據(jù)處理.■數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用情況如何?各行各業(yè)都在廣泛使用,和我們生活的方方面面都結(jié)合得較緊.■數(shù)據(jù)庫在通信行業(yè)應(yīng)用如何?在網(wǎng)管、

計(jì)費(fèi)、客服、電子運(yùn)維、移動(dòng)通信網(wǎng)、智能網(wǎng)等中發(fā)揮著重要作用.■學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫這門課需要哪些先修課程?后面還有哪些課是基于數(shù)據(jù)庫的?嚴(yán)格地說,本課程需要離散數(shù)學(xué)、操作系統(tǒng)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)幾門課程中的部分知識(shí)為先修內(nèi)容.第3頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月參考書目

■數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)理論◆

《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》(第四版）薩師煊王珊高等教育出版社

◆《DatabaseSystemConcepts》AbrahamSilberschatZBell-Labs《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念》楊冬青唐世渭譯機(jī)械工業(yè)出版社■SQLServer數(shù)據(jù)庫使用和管理◆《Transact-SQL權(quán)威指南》中國電力出版社◆《SQLServer2005寶典》電子工業(yè)出版社■人大數(shù)據(jù)庫教學(xué)網(wǎng)站：講義下載ftp://Username:kejianPassword:kejian第4頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月考核方法

■期末考查40%■

實(shí)驗(yàn)：40%■平時(shí)隨堂小作業(yè)20%

第5頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月教學(xué)思想■結(jié)合本專業(yè)特點(diǎn)，使同學(xué)們掌握數(shù)據(jù)庫技術(shù)相應(yīng)的基本概念、理論和原理，了解當(dāng)前信息和通信領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫技術(shù)的最新應(yīng)用■掌握數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基本使用、管理和維護(hù),掌握數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本理論和方法第6頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月教學(xué)大綱■引言

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述

■關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

■SQL語言

■SQLServer2005的使用與管理

■數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論

■SQLServer2005數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在通信中的應(yīng)用第7頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月引言

■數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理

■數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展歷程及趨勢(shì)

■當(dāng)前流行的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品

第8頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理

■信息：人們對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)和反映。

■數(shù)據(jù)：用以載荷信息的物理符號(hào)。■數(shù)據(jù)處理：指對(duì)各種類型的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、管理、加工利用乃至信息輸出的演變與推導(dǎo)全過程。其中，數(shù)據(jù)管理，即數(shù)據(jù)的收集、整理、組織、存儲(chǔ)、維護(hù)、檢索、傳送等操作，是數(shù)據(jù)處理的基本環(huán)節(jié)。第9頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展

■數(shù)據(jù)庫技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)中發(fā)展最快的重要分支之一，它已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)的重要技術(shù)支柱?！鏊a(chǎn)生、發(fā)展于本世紀(jì)60、70年代，在短短的30年里，它從第一代的層次、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫技術(shù)和第二代的關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)，發(fā)展到第三代的面向新一代應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫技術(shù)。

第10頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月第一代數(shù)據(jù)庫技術(shù)

第一代數(shù)據(jù)庫技術(shù)的代表是層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng):

■1969年，IBM公司研制了基于層次模型的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)IMS（InformationManagementSystem）

■

美國數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)語言協(xié)會(huì)CODASYL(ConferenceOnDataSystemLanguage)下屬的數(shù)據(jù)庫任務(wù)組DBTG（DataBaseTaskGroup）對(duì)數(shù)據(jù)庫方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究、探討，于60年代末70年代初提出了若干報(bào)告，稱為DBTG報(bào)告。報(bào)告所提議的方法是基于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的，它是數(shù)據(jù)庫網(wǎng)狀模型的典型代表。

第11頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月第二代數(shù)據(jù)庫技術(shù)第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

■1970年IBM公司SanJose實(shí)驗(yàn)室的研究員E.F.Codd發(fā)表了題為“大型共享數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的關(guān)系模型”的論文，提出了關(guān)系數(shù)據(jù)模型，開創(chuàng)了關(guān)系數(shù)據(jù)庫方法和關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論，為關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)。

■70年代是關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論研究和原型系統(tǒng)開發(fā)的時(shí)代，其中以IBM公司SanJose實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的SystemR和Berkeley加利福尼亞大學(xué)研制的INGRES為代表。第12頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月

■經(jīng)過大量的高層次研究和開發(fā)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究取得了一系列的成績，主要包括：

◆奠定了關(guān)系模型的理論基礎(chǔ)，給出了被人們普遍接受的關(guān)系模型的規(guī)范說明◆提出了關(guān)系數(shù)據(jù)語言，如關(guān)系代數(shù)、關(guān)系演算、SQL語言、QBE等等。這些描述性語言一改以往程序設(shè)計(jì)語言和網(wǎng)狀、層次數(shù)據(jù)庫語言的面向過程的風(fēng)格，為80年代數(shù)據(jù)庫語言標(biāo)準(zhǔn)化打下了基礎(chǔ)

◆

研制了大量的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原型，攻克了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中查詢優(yōu)化、并發(fā)控制、故障恢復(fù)等一系列關(guān)鍵技術(shù)

■70年代后期，關(guān)系數(shù)據(jù)庫從實(shí)驗(yàn)室走向了社會(huì)，而80年代幾乎所有新開發(fā)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)均是關(guān)系型的。這些商用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運(yùn)行，特別是微機(jī)RDBMS的使用，使數(shù)據(jù)庫技術(shù)日益廣泛地應(yīng)用到企業(yè)管理、情報(bào)檢索、輔助決策等各個(gè)方面。

第13頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月下一代數(shù)據(jù)庫技術(shù)

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)

80年代以來，數(shù)據(jù)庫技術(shù)在商業(yè)領(lǐng)域的巨大成就刺激了其他領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)庫需求的迅速增長。例如，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造、地理信息系統(tǒng)、辦公信息系統(tǒng)和web應(yīng)用等等。這些領(lǐng)域需要的數(shù)據(jù)管理功能有相當(dāng)一部分是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫所不能滿足的，例如：

■復(fù)雜數(shù)據(jù)類型的支持。復(fù)雜數(shù)據(jù)類型包括圖像、音頻、視頻、web網(wǎng)頁、抽象數(shù)據(jù)類型、無結(jié)構(gòu)的超長數(shù)據(jù)等■復(fù)雜對(duì)象的存儲(chǔ)和處理。復(fù)雜對(duì)象不僅內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相互之間的聯(lián)系也很復(fù)雜■巨型數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)量可超過1012字節(jié)）的管理■數(shù)據(jù)、對(duì)象、知識(shí)的統(tǒng)一管理

第14頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月下一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是什么？

數(shù)據(jù)庫工作者從多方面發(fā)展了現(xiàn)行的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)技術(shù)，研究全新的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：■

面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型80年代面向?qū)ο蟮姆椒ê图夹g(shù)的出現(xiàn)，對(duì)計(jì)算機(jī)各個(gè)領(lǐng)域都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，也給面臨新挑戰(zhàn)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)帶來了機(jī)會(huì)和希望。數(shù)據(jù)庫研究人員提出了建立面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型。該模型克服了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的局限性，促進(jìn)了數(shù)據(jù)庫技術(shù)在一個(gè)新的技術(shù)基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)展.目前在市場(chǎng)上已經(jīng)有大量的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫產(chǎn)品：Versant，Objectivity，ObjectStore，GemStone等。第15頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月■XML(可擴(kuò)展標(biāo)記語言，ExtensibleMarkupLanguage)數(shù)據(jù)庫

Internet的異軍突起以及XML語言的出現(xiàn)，給數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展開辟了一片新的天地。上世紀(jì)90年代末，隨著德國軟件股份公司(SoftwareAG)推出世界上第一個(gè)“原狀XML(NativeXML)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”產(chǎn)品問世，標(biāo)志著數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。隨后，一些大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)生產(chǎn)廠家，如：Oracle、微軟公司等紛紛宣布要發(fā)展支持XML的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品,IBMDB29更聲稱是PureXML數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。第16頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月■非關(guān)系式/面向互聯(lián)網(wǎng)/鍵值/分布式數(shù)據(jù)庫云計(jì)算NoSQLGoogle（Bigtable)

第17頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月■

數(shù)據(jù)庫技術(shù)與多學(xué)科技術(shù)的有機(jī)結(jié)合傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)和多學(xué)科技術(shù)的結(jié)合，使數(shù)據(jù)庫的許多概念、技術(shù)內(nèi)容、應(yīng)用領(lǐng)域，甚至某些原理都有了重大的發(fā)展和變化，建立和實(shí)現(xiàn)了一系列新型數(shù)據(jù)庫：基于WWW的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫、嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫、多媒體數(shù)據(jù)庫、演繹數(shù)據(jù)庫、知識(shí)數(shù)據(jù)庫、工程數(shù)據(jù)庫、地理數(shù)據(jù)庫、模糊數(shù)據(jù)庫等，它們共同構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫大家族.■傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫即面向商業(yè)與事物處理的數(shù)據(jù)庫僅僅成大家族中的一員，當(dāng)然，也是最成熟的和應(yīng)用最廣泛的一員。它的核心理論、應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)方法等仍然是整個(gè)數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用開發(fā)的先導(dǎo)和基礎(chǔ)

第18頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展概況第19頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)前流行的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品

目前，商品化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是以關(guān)系數(shù)據(jù)庫為主導(dǎo)產(chǎn)品，技術(shù)比較成熟。國際國內(nèi)的主導(dǎo)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有ORACLE、SYBASE、INFORMIX、INGRES、MSSQLSERVER、DB2等■ORACLE是Oracle軟件系統(tǒng)有限公司的產(chǎn)品。Oracle成立于1977年，總部設(shè)在加利福尼亞，是世界第二大的計(jì)算機(jī)軟件供應(yīng)商，向全球百余個(gè)國家的用戶提供大量的軟件產(chǎn)品和電子化信息服務(wù)。ORACLE系列產(chǎn)品在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域一直居領(lǐng)先地位，它在全球的銷售份額約占50%。■DB2關(guān)系型數(shù)據(jù)庫家庭產(chǎn)品是IBM公司的主要產(chǎn)品。80年代初DB2的發(fā)展重點(diǎn)放在大型的主機(jī)平臺(tái),80年代中期后DB2已發(fā)展到適用于各種硬件平臺(tái)。第20頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月■MicrosoftSQLServer是微軟公司的產(chǎn)品，它建立在MicrosoftWindows操作系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，提供了一個(gè)功能強(qiáng)大的客戶/服務(wù)器平臺(tái)，是能同時(shí)支持多個(gè)并發(fā)用戶的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。2008年，微軟發(fā)布了面向企業(yè)級(jí)市場(chǎng)的高端數(shù)據(jù)庫軟件SQLServer2008?！鯯ybase是SYBASE軟件公司（已被SAP收購）的系列產(chǎn)品，SYBASE公司成立于1984年。SYBASE公司是第一個(gè)提出并推出客戶/服務(wù)器（C/S）體系結(jié)構(gòu)的高性能數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫廠商，并促進(jìn)了它的廣泛流行?！鲫P(guān)系技術(shù)公司（RelationalTechnologyInc）的INGRES數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的多項(xiàng)技術(shù)直接采用了Berkeley大學(xué)的最新研究成果，多應(yīng)用在高等學(xué)校和科研所等第21頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月■另一陣營：開放源代碼數(shù)據(jù)庫

以瑞典的MySQL為代表(08年被Sun收購，隨后Sun已被Oracle收購）：據(jù)統(tǒng)計(jì)，該軟件如今的下載量已經(jīng)超過了一億份，最新版本MySQL5.5。還有Ingres、PostgreSQL等.第22頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述

■數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)■計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)與功能

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)■數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成■數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域第23頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月概要數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)■計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)與功能

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)■數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成■數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域第24頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月DB、DBMS、DBS、DBAS■什么是數(shù)據(jù)庫（DB）■數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）

■數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)（DBAS）第25頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月什么是數(shù)據(jù)庫？■數(shù)據(jù)庫（DataBase,DB）

以一定的組織方式長期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的，為多種應(yīng)用服務(wù)的，相互有關(guān)的結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集合。即統(tǒng)一管理的相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的集合第26頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)

■DBMS是位于用戶與數(shù)據(jù)庫之間的一層數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)軟件，是數(shù)據(jù)庫的核心。它提供了一個(gè)軟件環(huán)境，使用戶能方便快速地建立、維護(hù)、檢索、存取和處理數(shù)據(jù)庫中的信息

■DBMS的組成

◆數(shù)據(jù)描述語言（DDL）及其翻譯處理程序

◆數(shù)據(jù)操縱語言（DML）及其編譯程序

◆系統(tǒng)建立維護(hù)程序第27頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月DBMS的功能用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫的所有操作以及應(yīng)用程序的執(zhí)行，都是通過DBMS進(jìn)行的，它主要有以下幾個(gè)方面的功能：

■數(shù)據(jù)庫的定義和建立■數(shù)據(jù)庫的操作■數(shù)據(jù)庫的管理■數(shù)據(jù)庫的維護(hù)

第28頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）■引入數(shù)據(jù)庫后的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，即把數(shù)據(jù)庫、有關(guān)的硬件、軟件和人員組合起來提供信息服務(wù)的系統(tǒng)?！鰪V義的DBS包括：◆數(shù)據(jù)庫（DB）

◆數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS◆支持DBMS的軟、硬件環(huán)境◆數(shù)據(jù)庫管理員DBA◆用戶及其應(yīng)用程序第29頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月一個(gè)簡化的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)環(huán)境

用戶

用戶應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫操作數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫操作操作系統(tǒng)

數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫管理員

第30頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)（DBAS）■DBAS是在DBMS支持下的一類計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，是由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和各種用戶應(yīng)用程序結(jié)合而成的。它不同于使用普通文件和由文件管理程序支持的系統(tǒng)，要包括專用或通用的DBMS■

DBAS中的應(yīng)用程序可以分為：

◆功能程序：完成特定的操作要求，如修改、查詢、打印等

◆控制程序：顯示功能清單（菜單），接受用戶選擇，并調(diào)用相應(yīng)的程序來完成用戶的操作意向第31頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月概要■數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)與功能

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)■數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成■數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域第32頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月本節(jié)重點(diǎn)數(shù)據(jù)庫VS文件系統(tǒng)理解數(shù)據(jù)庫技術(shù)的特點(diǎn)和根本出發(fā)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫外部體系結(jié)構(gòu)的變化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三層內(nèi)部結(jié)構(gòu)第33頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展

■人工管理階段

■文件管理階段

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段

第34頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月人工管理階段

■數(shù)據(jù)不保存

■數(shù)據(jù)與程序不具有獨(dú)立性

■只有程序沒有文件的概念

■數(shù)據(jù)面向應(yīng)用程序代碼數(shù)據(jù)第35頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月文件管理階段文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中主要用來管理輔助存儲(chǔ)器上的數(shù)據(jù)的子系統(tǒng)

■數(shù)據(jù)可長期保存在磁盤上

■數(shù)據(jù)的存取以記錄為單位

■文件系統(tǒng)提供了多種文件結(jié)構(gòu)和存取方法，對(duì)文件的記錄可順序訪問和隨機(jī)訪問

■文件的形式多樣化

■程序與數(shù)據(jù)之間有了一定的獨(dú)立性，但又緊密相關(guān)

■數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和輸入輸出格式仍由程序員在程序中定義和管理應(yīng)用程序數(shù)據(jù)文件應(yīng)用程序數(shù)據(jù)文件應(yīng)用程序數(shù)據(jù)文件存取方法第36頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月文件系統(tǒng)的缺陷■數(shù)據(jù)共享性差，冗余度大不同的應(yīng)用程序獨(dú)立地定義和處理自己的文件，相同的數(shù)據(jù)集合在不同的應(yīng)用程序中使用時(shí)，經(jīng)常需要重復(fù)定義、重復(fù)存儲(chǔ)■數(shù)據(jù)不一致

相同數(shù)據(jù)的重復(fù)存儲(chǔ)，單獨(dú)管理，給數(shù)據(jù)的修改和維護(hù)帶來了困難，容易造成數(shù)據(jù)不一致

■數(shù)據(jù)獨(dú)立性差

文件與應(yīng)用程序聯(lián)系緊密，當(dāng)文件的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)，必須修改應(yīng)用程序，包括修改記錄結(jié)構(gòu)的定義和應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)處理部分

■數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化程度低

文件之間是孤立的，從整體上看是無結(jié)構(gòu)、無聯(lián)系的第37頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月概要■數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)■計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)與功能

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)■數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成■數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域第38頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)與功能

■做到了以數(shù)據(jù)為中心■為數(shù)據(jù)處理提供了一種更完善、高級(jí)的管理方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一、集中、獨(dú)立的管理.

■主要優(yōu)點(diǎn)：

◆數(shù)據(jù)集成

◆數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化

◆控制數(shù)據(jù)冗余

◆數(shù)據(jù)的獨(dú)立性

◆數(shù)據(jù)的共享性高

◆統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能第39頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月■數(shù)據(jù)集成

數(shù)據(jù)集成是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要目的，通過數(shù)據(jù)集成來統(tǒng)一計(jì)劃與協(xié)調(diào)遍及各相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的信息資源，這樣可使數(shù)據(jù)得到最大程度的共享，而冗余最少。下圖所示的表明了一個(gè)集成的人事工資信息系統(tǒng)，其中的人事工資數(shù)據(jù)庫由所有相關(guān)應(yīng)用共享。工資發(fā)放系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理軟件勞資人事數(shù)據(jù)庫人力資源管理系統(tǒng)薪酬管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)第40頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月■控制數(shù)據(jù)冗余

在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)階段，我們只要充分考慮所有用戶的數(shù)據(jù)管理需求，將所有數(shù)據(jù)集成為單一的邏輯結(jié)構(gòu)，而且每一數(shù)據(jù)項(xiàng)值可以理想地只存儲(chǔ)一次，即可避免數(shù)據(jù)冗余。然而，我們并不認(rèn)為所有的冗余都可以或應(yīng)該消除，有時(shí)，由于應(yīng)用業(yè)務(wù)或技術(shù)上的原因，如數(shù)據(jù)合法性檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)存取效率等方面的需要，同一數(shù)據(jù)可能在數(shù)據(jù)庫中保持多個(gè)副本。但是，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，冗余是受控的。

■數(shù)據(jù)一致性

通過消除或控制數(shù)據(jù)冗余，可以在一定范圍內(nèi)避免數(shù)據(jù)的不一致性.當(dāng)發(fā)生更新時(shí)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)本身可以通過更新所有其他副本來自動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)的一致性。

第41頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月■數(shù)據(jù)的獨(dú)立性指數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序之間不存在相互依賴關(guān)系

◆數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性:指當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（或稱物理結(jié)構(gòu)）改變時(shí)，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)不變，則用戶編寫的應(yīng)用程序不變。

◆數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性:指當(dāng)數(shù)據(jù)的總體邏輯結(jié)構(gòu)改變時(shí)，應(yīng)用程序可以不變。

■統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能

◆數(shù)據(jù)的完整性

◆安全性保護(hù)

◆并發(fā)控制

◆故障發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)

◆可修改和可擴(kuò)充性

第42頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月概要■數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)■計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)與功能

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)■數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成■數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域第43頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

可以從多角度來考察、描述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)■從數(shù)據(jù)庫最終實(shí)現(xiàn)角度看，即數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部的體系結(jié)構(gòu)■從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)角度看，即數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，通常是采用三級(jí)模式結(jié)構(gòu)第44頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部的體系結(jié)構(gòu)可分為：◆

集中式DBS(CentralizedDBS)◆

分布式DBS(DistributedDBS)◆

并行式DBS(ParallelDBS)◆

客戶機(jī)/服務(wù)器式DBS（Client/ServerDBS,記為C/SDBS）

◆

瀏覽器/WEB服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（B/W/D）結(jié)構(gòu)的DBS第45頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月單用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)整個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(應(yīng)用程序、DBMS、數(shù)據(jù))裝在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，為一個(gè)用戶獨(dú)占，不同機(jī)器之間不能共享數(shù)據(jù)。早期的最簡單的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第46頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月主從式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)終端的多用戶結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，包括應(yīng)用程序、DBMS、數(shù)據(jù)，都集中存放在主機(jī)上，所有處理任務(wù)都由主機(jī)來完成各個(gè)用戶通過主機(jī)的終端并發(fā)地存取數(shù)據(jù)庫，共享數(shù)據(jù)資源第47頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月主從式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主機(jī)終端第48頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月主從式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(續(xù)）優(yōu)點(diǎn)易于管理、控制與維護(hù)。缺點(diǎn)當(dāng)終端用戶數(shù)目增加到一定程度后，主機(jī)的任務(wù)會(huì)過分繁重，成為瓶頸，從而使系統(tǒng)性能下降。系統(tǒng)的可靠性依賴主機(jī),當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)都不能使用。第49頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月分布式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)在邏輯上是一個(gè)整體，但物理地分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同結(jié)點(diǎn)上。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都可以獨(dú)立處理本地?cái)?shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行局部應(yīng)用同時(shí)也可以同時(shí)存取和處理多個(gè)異地?cái)?shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行全局應(yīng)用第50頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月分布式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（續(xù)）優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)了地理上分散的公司、團(tuán)體和組織對(duì)于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的需求。缺點(diǎn)數(shù)據(jù)的分布存放給數(shù)據(jù)的處理、管理與維護(hù)帶來困難。當(dāng)用戶需要經(jīng)常訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)效率會(huì)明顯地受到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹萍s。第51頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月客戶／服務(wù)器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)把DBMS功能和應(yīng)用分開網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)（些）結(jié)點(diǎn)上的計(jì)算機(jī)專門用于執(zhí)行DBMS功能，稱為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，簡稱服務(wù)器其他結(jié)點(diǎn)上的計(jì)算機(jī)安裝DBMS的外圍應(yīng)用開發(fā)工具，用戶的應(yīng)用系統(tǒng)，稱為客戶機(jī)第52頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)——C/S式DBS數(shù)據(jù)庫DBMS數(shù)據(jù)庫訪問接口數(shù)據(jù)庫訪問接口數(shù)據(jù)庫訪問接口應(yīng)用程序應(yīng)用程序應(yīng)用程序LAN第53頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月客戶／服務(wù)器數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的種類集中的服務(wù)器結(jié)構(gòu)一臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，多臺(tái)客戶機(jī)分布的服務(wù)器結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)中有多臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器分布的服務(wù)器結(jié)構(gòu)是客戶／服務(wù)器與分布式數(shù)據(jù)庫的結(jié)合第54頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月客戶／服務(wù)器結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)顯著減少了數(shù)據(jù)傳輸量數(shù)據(jù)庫更加開放客戶與服務(wù)器一般都能在多種不同的硬件和軟件平臺(tái)上運(yùn)行可以使用不同廠商的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)工具第55頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月客戶／服務(wù)器結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)“胖客戶”問題：系統(tǒng)安裝復(fù)雜，工作量大。應(yīng)用維護(hù)困難，難于保密，造成安全性差。相同的應(yīng)用程序要重復(fù)安裝在每一臺(tái)客戶機(jī)上，從系統(tǒng)總體來看，大大浪費(fèi)了系統(tǒng)資源。

系統(tǒng)規(guī)模達(dá)到數(shù)百數(shù)千臺(tái)客戶機(jī)，它們的硬件配置、操作系統(tǒng)又常常不同，要為每一個(gè)客戶機(jī)安裝應(yīng)用程序和相應(yīng)的工具模塊，其安裝維護(hù)代價(jià)便不可接受了。第56頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月瀏覽器/應(yīng)用服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫

的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)客戶端：瀏覽器軟件、用戶界面瀏覽器的界面統(tǒng)一，廣大用戶容易掌握大大減少了培訓(xùn)時(shí)間與費(fèi)用。服務(wù)器端分為兩部分：Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等大大減少了系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)代價(jià),能夠支持?jǐn)?shù)萬甚至更多的用戶.第57頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)——B/W/D式DBS數(shù)據(jù)庫WebServer瀏覽器瀏覽器瀏覽器數(shù)據(jù)訪問頁面數(shù)據(jù)訪問頁面數(shù)據(jù)訪問頁面Internet/Intranet/ExtranetDBMS第58頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)

■實(shí)際的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)雖然種類很多，但在體系結(jié)構(gòu)上都具有相同特征：即采用三級(jí)模式結(jié)構(gòu)并提供兩級(jí)映象（抽象）功能■三級(jí)模式結(jié)構(gòu)是指：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由外模式、概念模式和內(nèi)模式構(gòu)成的

■兩級(jí)抽象是指：概念級(jí)抽象把數(shù)據(jù)庫的外模式抽象為數(shù)據(jù)庫的概念模式；物理級(jí)抽象把數(shù)據(jù)庫的概念模式抽象為數(shù)據(jù)庫的內(nèi)模式

三級(jí)模式和兩種數(shù)據(jù)抽象的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖所示

第59頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)第60頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月1．模式（Schema）模式（也稱邏輯模式）數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)模式第61頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月模式的地位：是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層與數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境無關(guān)與具體的應(yīng)用程序、開發(fā)工具及高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言無關(guān)模式的定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字、類型、取值范圍等）數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性、完整性要求第62頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月2.外模式（ExternalSchema）外模式（也稱子模式或用戶模式）數(shù)據(jù)庫用戶（包括應(yīng)用程序員和最終用戶）使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示第63頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月外模式（續(xù)）外模式的地位：介于模式與應(yīng)用之間--模式與外模式的關(guān)系：一對(duì)多外模式通常是模式的子集一個(gè)數(shù)據(jù)庫可以有多個(gè)外模式。反映了不同的用戶的應(yīng)用需求、看待數(shù)據(jù)的方式、對(duì)數(shù)據(jù)保密的要求對(duì)模式中同一數(shù)據(jù)，在外模式中的結(jié)構(gòu)、類型、長度、保密級(jí)別等都可以不同第64頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月外模式（續(xù)）--外模式與應(yīng)用的關(guān)系：一對(duì)多同一外模式也可以為某一用戶的多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)所使用，但一個(gè)應(yīng)用程序只能使用一個(gè)外模式。外模式的用途--保證數(shù)據(jù)庫安全性的一個(gè)有力措施。--每個(gè)用戶只能看見和訪問所對(duì)應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)第65頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月3．內(nèi)模式（InternalSchema）內(nèi)模式（也稱存儲(chǔ)模式）是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式記錄的存儲(chǔ)方式（順序存儲(chǔ)，按照B樹結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，按hash方法存儲(chǔ)）索引的定義、組織方式數(shù)據(jù)是否壓縮存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)是否加密數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄結(jié)構(gòu)的規(guī)定所使用的設(shè)備特征一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)內(nèi)模式。第66頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月二級(jí)映象三級(jí)模式是對(duì)數(shù)據(jù)的三個(gè)抽象級(jí)別二級(jí)映象在DBMS內(nèi)部實(shí)現(xiàn)這三個(gè)抽象層次的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換第67頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月外模式／模式映象外模式／模式映象把數(shù)據(jù)庫的外模式抽象為數(shù)據(jù)庫的邏輯模式。數(shù)據(jù)庫的邏輯模式綜合了外模式中所有視圖，反映了所有數(shù)據(jù)庫用戶所關(guān)心的現(xiàn)實(shí)世界的抽象，形成了數(shù)據(jù)庫的整體邏輯結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫定義機(jī)構(gòu)提供了概念抽象的工具，可以用來定義概念數(shù)據(jù)庫模式的邏輯結(jié)構(gòu)。

第68頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月模式／內(nèi)模式映象

模式／內(nèi)模式映象把數(shù)據(jù)庫的概念模式進(jìn)一步抽象成為數(shù)據(jù)庫的內(nèi)模式。數(shù)據(jù)庫的內(nèi)模式描述了數(shù)據(jù)如何在物理存儲(chǔ)設(shè)備上存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)定義語言的物理數(shù)據(jù)庫定義機(jī)構(gòu)提供了物理抽象的工具，可以用來定義數(shù)據(jù)庫的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。第69頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月視圖

DBMS把不同用戶的觀點(diǎn)抽象為多個(gè)邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。每個(gè)邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為一個(gè)視圖（或用戶視圖），描述了每個(gè)用戶所關(guān)心的數(shù)據(jù)。所有視圖的集合形成了數(shù)據(jù)庫的外模式（或子模式）。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)定義語言的視圖定義機(jī)構(gòu)提供了進(jìn)行視圖抽象的工具，可以用來定義視圖的邏輯結(jié)構(gòu)。

第70頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)獨(dú)立性

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供的兩種數(shù)據(jù)映象能力和三級(jí)數(shù)據(jù)庫模式實(shí)現(xiàn)了兩種數(shù)據(jù)獨(dú)立性。

兩種數(shù)據(jù)獨(dú)立性的本質(zhì)是把數(shù)據(jù)定義從應(yīng)用程序中分離出來。應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)存取由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)完成從而減少了編制程序的工作量，減少了應(yīng)用程序的維護(hù)和修改

值得注意的是，實(shí)際數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性不能保證直接建立在數(shù)據(jù)庫概念模式上的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的獨(dú)立。當(dāng)數(shù)據(jù)庫的概念模式改變時(shí)，這些應(yīng)用程序仍然需要修改。從這種意義上講，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供的邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性是不完備的

第71頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)模式是數(shù)據(jù)庫的中心與關(guān)鍵獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫的其它層次設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫模式結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)首先確定數(shù)據(jù)庫的邏輯模式第72頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)（續(xù)）內(nèi)模式依賴于全局邏輯結(jié)構(gòu)，但獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫的用戶視圖即外模式，也獨(dú)立于具體的存儲(chǔ)設(shè)備。它將全局邏輯結(jié)構(gòu)中所定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系按照一定的物理存儲(chǔ)策略進(jìn)行組織，以達(dá)到較好的時(shí)間與空間效率。第73頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)（續(xù)）外模式面向具體的應(yīng)用程序，定義在邏輯模式之上，但獨(dú)立于存儲(chǔ)模式和存儲(chǔ)設(shè)備設(shè)計(jì)外模式時(shí)應(yīng)充分考慮到應(yīng)用的擴(kuò)充性。當(dāng)應(yīng)用需求發(fā)生較大變化，相應(yīng)外模式不能滿足其視圖要求時(shí)，該外模式就得做相應(yīng)改動(dòng)第74頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)（續(xù)）應(yīng)用程序在外模式描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上編制的，它依賴于特定的外模式，與數(shù)據(jù)庫的模式和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)獨(dú)立。不同的應(yīng)用程序有時(shí)可以共用同一個(gè)外模式。第75頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)（續(xù)）二級(jí)映象

-保證了數(shù)據(jù)庫外模式的穩(wěn)定性，從而從底層保證了應(yīng)用程序的穩(wěn)定性，除非應(yīng)用需求本身發(fā)生變化，否則應(yīng)用程序一般不需要修改。-數(shù)據(jù)與程序之間的獨(dú)立性，使得數(shù)據(jù)的定義和描述可以從應(yīng)用程序中分離出去。第76頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月ThankYou!第77頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫技術(shù)及應(yīng)用北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院龔萍pgong@第78頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月本節(jié)課要解決的問題■掌握一個(gè)工具，在設(shè)計(jì)一個(gè)龐大的應(yīng)用系統(tǒng)時(shí),逐步理清各種對(duì)象及它們之間錯(cuò)綜復(fù)雜的聯(lián)系,從而清晰地得到計(jì)算機(jī)最終要處理的數(shù)據(jù)■開始在SQLServer2005中,認(rèn)識(shí)、了解實(shí)際的關(guān)系數(shù)據(jù)庫,從而理解對(duì)應(yīng)的概念■數(shù)據(jù)庫(一個(gè)軟件及其理論基礎(chǔ))是如何來反映、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界的對(duì)象的,是從幾個(gè)方面(或部分)來全面考慮的???第79頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月概要■數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)■計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)與功能

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成■數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域第80頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型■數(shù)據(jù)模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象，是數(shù)據(jù)間的一個(gè)整體邏輯結(jié)構(gòu)圖■計(jì)算機(jī)反映現(xiàn)實(shí)世界的過程及術(shù)語現(xiàn)實(shí)世界-------->信息世界----------->計(jì)算機(jī)世界

（概念模型）

（數(shù)據(jù)模型）

個(gè)體

實(shí)體(Entity)記錄(Record)或元組

特征

屬性(Attribute)字段(Field)

關(guān)聯(lián)

關(guān)系(Relation)數(shù)據(jù)模型(DataModel)

集合

實(shí)體集(EntitySet)文件(File)

第81頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)模型要素

數(shù)據(jù)模型是描述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)聯(lián)系、數(shù)據(jù)的語義和完整性約束的概念集合，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:■數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

◆數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是所研究的對(duì)象的類型的集合，這些對(duì)象是數(shù)據(jù)庫的組成部分。包括兩類：一類是與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容有關(guān)的對(duì)象，一類是與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對(duì)象?！?/p>

數(shù)據(jù)操作

◆數(shù)據(jù)操作是指對(duì)數(shù)據(jù)模型中各種對(duì)象型的實(shí)例所允許執(zhí)行的所有操作的集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則。數(shù)據(jù)模型要定義這些操作的確切含義、操作符號(hào)、操作規(guī)則如操作優(yōu)先級(jí)別以及實(shí)現(xiàn)操作的語言.

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述，數(shù)據(jù)操作是對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的描述

第82頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月

■數(shù)據(jù)的完整性約束條件

◆數(shù)據(jù)的完整性約束條件是完整性規(guī)則的集合包括:數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(guī)則?！魯?shù)據(jù)模型既反映和規(guī)定本數(shù)據(jù)模型必須遵守的基本的通用的完整性約束條件,還應(yīng)具備定義特定完整性約束條件的機(jī)制.在實(shí)際數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，人們（主要是DBA）用DBMS提供的數(shù)據(jù)描述語言DDL，按照該DBMS支持的某種數(shù)據(jù)模型的要求來描述系統(tǒng)的概念模型

第83頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月兩類數(shù)據(jù)模型根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的，可以將數(shù)據(jù)模型劃分為不同層次的兩類：

■概念模型：是按用戶的觀點(diǎn)來對(duì)數(shù)據(jù)和信息建模，主要應(yīng)用在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)階段

■數(shù)據(jù)模型：主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型等，它是按計(jì)算機(jī)觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建模，主要用于基本DBMS的實(shí)現(xiàn)

第84頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月概念模型

實(shí)體（Entity）：實(shí)際上就是一些名詞，是一個(gè)人、地點(diǎn)、事物或者事件。屬性（Attribute）：是指實(shí)體的特性，如學(xué)生實(shí)體的姓名、性別域（Domain）：屬性的取值范圍稱為該屬性的域碼或鍵（Key）：是能唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)實(shí)體的屬性或?qū)傩越M實(shí)體集（EntitySet）：同類型實(shí)體的集合關(guān)系（Relation）：意味著實(shí)體之間的聯(lián)系，關(guān)系有一對(duì)一、一對(duì)多關(guān)系和多對(duì)多關(guān)系第85頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月■實(shí)體之間的聯(lián)系方式◆一對(duì)一

例：部門——經(jīng)理、班級(jí)——班長◆一對(duì)多（多對(duì)一）例：部門——職工、班級(jí)——學(xué)生◆多對(duì)多

例：訂單——貨物、學(xué)生——課程第86頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月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)(Entity-RelationshipApproach)，是PeterChen于1976年提出的，即用E-R圖來描述某一組織的概念模型■E-R方法也稱為E-R模型第87頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月E-R圖■實(shí)體型用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名。學(xué)生教師第88頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月E-R圖(續(xù))■屬性用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來學(xué)生學(xué)號(hào)年齡性別姓名第89頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月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90頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月聯(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91頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月聯(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92頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月聯(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93頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月聯(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94頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月聯(lián)系屬性的表示方法課程選修學(xué)生mn成績第95頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月E-R圖實(shí)例P38課后作業(yè)－12：第96頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月P38課后作業(yè)－13：第97頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月■E-R圖實(shí)例：

P19-P20

某工廠物資管理E-R圖第98頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月包括班級(jí)學(xué)生1N班級(jí)（班號(hào)，班主任，系）學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，班號(hào)）E-R圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式（示例一）１:N班主任系班號(hào)學(xué)號(hào)姓名班號(hào)性別第99頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月M:N學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，班號(hào)）課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)分）選課（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績）選課學(xué)生課程MN成績

E-R圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式（示例二）M:N第100頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月

常用數(shù)據(jù)模型■非關(guān)系模型層次模型（HierarchicalModel）網(wǎng)狀模型(NetworkModel)■非關(guān)系模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：以基本層次聯(lián)系為基本單位

基本層次聯(lián)系：兩個(gè)記錄以及它們之間的一對(duì)多（包括一對(duì)一)的聯(lián)系第101頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月常用數(shù)據(jù)模型(續(xù))■關(guān)系模型(RelationalModel)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：表■面向?qū)ο竽Ｐ?ObjectOrientedModel）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：對(duì)象第102頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月層次模型

■用樹形或森林結(jié)構(gòu)來表示實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的模型叫層次數(shù)據(jù)模型■實(shí)體用獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)(記錄)表示，實(shí)體間的聯(lián)系（僅限于一對(duì)多）用記錄間指針表示■較嚴(yán)格地說，層次數(shù)據(jù)模型指滿足下列條件的基本層次聯(lián)系的集合

◆有且僅有一個(gè)節(jié)點(diǎn)無父節(jié)點(diǎn)，此節(jié)點(diǎn)即根節(jié)點(diǎn)

◆根節(jié)點(diǎn)以外的其他節(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)

■層次模型中的幾個(gè)術(shù)語◆根節(jié)點(diǎn)，雙親節(jié)點(diǎn)，兄弟節(jié)點(diǎn)，葉節(jié)點(diǎn)第103頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）

Ｒ1

根節(jié)點(diǎn)

Ｒ2

兄弟節(jié)點(diǎn)

Ｒ3

葉節(jié)點(diǎn)

Ｒ4

兄弟節(jié)點(diǎn)

Ｒ5

葉節(jié)點(diǎn)

葉節(jié)點(diǎn)第104頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）■表示方法◆實(shí)體型：用記錄類型描述。每個(gè)節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型?！魧傩裕河米侄蚊枋?。每個(gè)記錄類型可包含若干個(gè)字段?！袈?lián)系：用節(jié)點(diǎn)之間的連線表示記錄（類）型之間的

一對(duì)多的聯(lián)系實(shí)例：教員-學(xué)生數(shù)據(jù)模型（P21）第105頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）■特點(diǎn)節(jié)點(diǎn)的雙親是唯一的只能直接處理一對(duì)多的實(shí)體聯(lián)系每個(gè)記錄類型定義一個(gè)排序字段，也稱為碼字段任何記錄值只有按其路徑查看時(shí)，才能顯出它的全部意義沒有一個(gè)子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨(dú)立存在第106頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）■多對(duì)多聯(lián)系在層次模型中的表示用層次模型間接表示多對(duì)多聯(lián)系方法將多對(duì)多聯(lián)系分解成一對(duì)多聯(lián)系分解方法冗余節(jié)點(diǎn)法虛擬節(jié)點(diǎn)法第107頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月層次模型的數(shù)據(jù)操縱查詢插入刪除更新第108頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月層次模型的完整性約束■無相應(yīng)的雙親節(jié)點(diǎn)值就不能插入子女節(jié)點(diǎn)值■如果刪除雙親節(jié)點(diǎn)值，則相應(yīng)的子女節(jié)點(diǎn)值也被同時(shí)刪除■更新操作時(shí)，應(yīng)更新所有相應(yīng)記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性第109頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月層次數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)■鄰接法按照層次樹前序遍歷的順序把所有記錄值依次鄰接存放，即通過物理空間的位置相鄰來實(shí)現(xiàn)層次順序■鏈接法用指引元來反映數(shù)據(jù)之間的層次聯(lián)系子女－兄弟鏈接法P26層次序列鏈接法P26第110頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月層次模型的優(yōu)缺點(diǎn)■優(yōu)點(diǎn)層次數(shù)據(jù)模型簡單，對(duì)具有一對(duì)多的層次關(guān)系的部門描述自然、直觀，容易理解性能優(yōu)于關(guān)系模型，不低于網(wǎng)狀模型層次數(shù)據(jù)模型提供了良好的完整性支持■缺點(diǎn)多對(duì)多聯(lián)系表示不自然對(duì)插入和刪除操作的限制多查詢子女節(jié)點(diǎn)必須通過雙親節(jié)點(diǎn)層次命令趨于程序化第111頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)狀模型■網(wǎng)狀模型滿足下面幾個(gè)條件的基本層次聯(lián)系的集合為網(wǎng)狀模型?！粼试S一個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)無雙親；◆一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)的雙親；◆允許兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間有多種聯(lián)系關(guān)系。第112頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

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第113頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）■表示方法（與層次數(shù)據(jù)模型相同）◆實(shí)體型：用記錄類型描述。每個(gè)節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型?！魧傩裕河米侄蚊枋觥Ｃ總€(gè)記錄類型可包含若干個(gè)字段?！袈?lián)系：用節(jié)點(diǎn)之間的連線表示記錄（類）型之間的一對(duì)多的父子聯(lián)系。第114頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）■特點(diǎn)只能直接處理一對(duì)多的實(shí)體聯(lián)系每個(gè)記錄類型定義一個(gè)排序字段，也稱為碼字段任何記錄值只有按其路徑查看時(shí)，才能顯出它的全部意義第115頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）■網(wǎng)狀模型與層次模型的區(qū)別網(wǎng)狀模型允許多個(gè)節(jié)點(diǎn)沒有雙親節(jié)點(diǎn)網(wǎng)狀模型允許節(jié)點(diǎn)有多個(gè)雙親節(jié)點(diǎn)網(wǎng)狀模型允許兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間有多種聯(lián)系（復(fù)合聯(lián)系）網(wǎng)狀模型可以更直接地去描述現(xiàn)實(shí)世界層次模型實(shí)際上是網(wǎng)狀模型的一個(gè)特例第116頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）

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第117頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）

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R2第118頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）學(xué)生宿舍學(xué)生教研室系教師第119頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）父母人子女樹種植砍伐養(yǎng)育贍養(yǎng)第120頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）■多對(duì)多聯(lián)系在網(wǎng)狀模型中的表示用網(wǎng)狀模型間接表示多對(duì)多聯(lián)系方法將多對(duì)多聯(lián)系直接分解成一對(duì)多聯(lián)系第121頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)操縱查詢插入刪除更新第122頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的完整性約束網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（如DBTG）對(duì)數(shù)據(jù)操縱加了一些限制，提供了一定的完整性約束碼雙親節(jié)點(diǎn)與子女節(jié)點(diǎn)之間是一對(duì)多聯(lián)系允許插入尚未確定雙親節(jié)點(diǎn)值的子女節(jié)點(diǎn)值允許只刪除雙親節(jié)點(diǎn)值第123頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)記錄之間的聯(lián)系常用方法單向鏈接雙向鏈接環(huán)狀鏈接向首鏈接例：P29第124頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)能夠更為直接地描述現(xiàn)實(shí)世界，如一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)雙親具有良好的性能，存取效率較高缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)就變得越來越復(fù)雜，不利于最終用戶掌握DDL、DML語言復(fù)雜，用戶不容易使用第125頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系模型■用二維表來表示實(shí)體集之間關(guān)系以及實(shí)體集屬性之間關(guān)系的形式模型。第126頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系模型的基本概念關(guān)系（Relation）一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)通常說的一張表。元組（Tuple）表中的一行即為一個(gè)元組。屬性（Attribute）表中的一列即為一個(gè)屬性，給每一個(gè)屬性起一個(gè)名稱即屬性名。第127頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系模型的基本概念主碼（Key）表中的某個(gè)屬性組，它可以唯一確定一個(gè)元組。域（Domain）屬性的取值范圍。分量元組中的一個(gè)屬性值。關(guān)系模式對(duì)關(guān)系的描述關(guān)系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系，年級(jí)）第128頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系的表示方法實(shí)體型：直接用關(guān)系（表）表示。屬性：用屬性名表示。一對(duì)一聯(lián)系：隱含在實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系中。一對(duì)多聯(lián)系：隱含在實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系中。多對(duì)多聯(lián)系：直接用關(guān)系表示。第129頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）例1學(xué)生、系、系與學(xué)生之間的一對(duì)多聯(lián)系：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系號(hào)，年級(jí)）系(系號(hào)，系名，辦公地點(diǎn))例2系、系主任、系與系主任間的一對(duì)一聯(lián)系系(系號(hào)，系名，系主任)第130頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）例3，學(xué)生、課程、學(xué)生與課程之間的多對(duì)多聯(lián)系：

學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系號(hào)，年級(jí)）課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)分）選修（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績）第131頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù)）關(guān)系必須是規(guī)范化的，滿足一定的規(guī)范條件最基本的規(guī)范條件(1NF)：關(guān)系的每一個(gè)分量必須是一個(gè)不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。第132頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操縱查詢、插入、刪除、更新數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對(duì)象和操作結(jié)果都是關(guān)系，即若干元組的集合存取路徑對(duì)用戶隱蔽，用戶只要指出“干什么”，不必詳細(xì)說明“怎么干”第133頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系模型的完整性約束實(shí)體完整性參照完整性用戶定義的完整性第134頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)表以文件形式存儲(chǔ)有的DBMS一個(gè)表對(duì)應(yīng)一個(gè)操作系統(tǒng)文件有的DBMS自己設(shè)計(jì)文件結(jié)構(gòu)第135頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系模型的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)上概念單一。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、清晰，用戶易懂易用實(shí)體和各類聯(lián)系都用關(guān)系來表示對(duì)數(shù)據(jù)的檢索結(jié)果也是關(guān)系關(guān)系模型的存取路徑對(duì)用戶透明具有更高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，更好的安全保密性簡化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫開發(fā)建立的工作第136頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系模型的優(yōu)缺點(diǎn)（續(xù)）缺點(diǎn)存取路徑對(duì)用戶透明導(dǎo)致查詢效率往往不如非關(guān)系數(shù)據(jù)模型為提高性能，必須對(duì)用戶的查詢請(qǐng)求進(jìn)行優(yōu)化增加了開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的難度第137頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月概要■數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)■計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)與功能

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)■

數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成

■數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域第138頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成■硬件平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫足夠大的內(nèi)存，足夠大的存儲(chǔ)介質(zhì)，足夠強(qiáng)的通信能力■軟件

DBMS，OS，高級(jí)語言及其編譯系統(tǒng)，應(yīng)用開發(fā)工具■人員

◆DBA：模式定義，模式和物理組織的修改，對(duì)數(shù)據(jù)庫訪問的授權(quán)，完整性約束的說明，數(shù)據(jù)庫的監(jiān)控和運(yùn)行等

◆其他人員：數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、分析員，應(yīng)用程序員，用戶第139頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫管理員(DBA)決定數(shù)據(jù)庫中的信息內(nèi)容和結(jié)構(gòu)決定數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取策略定義數(shù)據(jù)的安全性要求和完整性約束條件監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫的使用和運(yùn)行周期性轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)故障恢復(fù)介質(zhì)故障恢復(fù)監(jiān)視審計(jì)文件數(shù)據(jù)庫的改進(jìn)和重組性能監(jiān)控和調(diào)優(yōu)數(shù)據(jù)重組第140頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月系統(tǒng)分析員負(fù)責(zé)應(yīng)用系統(tǒng)的需求分析和規(guī)范說明與用戶及DBA協(xié)商，確定系統(tǒng)的硬軟件配置參與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概要設(shè)計(jì)第141頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員參加用戶需求調(diào)查和系統(tǒng)分析確定數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫各級(jí)模式第142頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用程序員設(shè)計(jì)和編寫應(yīng)用系統(tǒng)的程序模塊進(jìn)行調(diào)試和安裝第143頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月概要■數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)■計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)與功能

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)■

數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型

■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域第144頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域

■DBMS的研制

■數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)■數(shù)據(jù)庫理論第145頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)據(jù)庫技術(shù)及應(yīng)用北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院龔萍pgong@第146頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月

第二章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫

◆關(guān)系數(shù)據(jù)模型概述◆關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)◆關(guān)系的完整性規(guī)則◆關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)操作第147頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月周1上午3、4，下午7、8周2下午7、8節(jié)前3班空，后周3下午5、6節(jié)前3班周4下午前3個(gè)班空，后3有課？戴金148頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系數(shù)據(jù)庫簡介系統(tǒng)而嚴(yán)格地提出關(guān)系模型的是美國IBM公司的E.F.Codd1970年提出關(guān)系數(shù)據(jù)模型E.F.Codd,“ARelationalModelofDataforLargeSharedDataBanks”,《CommunicationoftheACM》,1970之后，提出了關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算的概念1972年提出了關(guān)系的第一、第二、第三范式1974年提出了關(guān)系的BC范式第149頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系數(shù)據(jù)庫簡介關(guān)系數(shù)據(jù)庫應(yīng)用數(shù)學(xué)方法來處理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)80年代后，關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)成為最重要、最流行的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第150頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月概要

關(guān)系數(shù)據(jù)模型概述◆關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)◆關(guān)系的完整性規(guī)則◆關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)操作第151頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系模型關(guān)系模型是由以下三部分組成：

◆關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——關(guān)系，二維表

◆關(guān)系操作——集合操作，高度非過程化◆完整性約束——三類約束第152頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月概要

◆關(guān)系數(shù)據(jù)模型概述關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)◆關(guān)系的完整性規(guī)則◆關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)操作第153頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系模型建立在集合代數(shù)的基礎(chǔ)上關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念關(guān)系關(guān)系模式關(guān)系數(shù)據(jù)庫第154頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系⒈域（Domain）2.笛卡爾積（CartesianProduct）3.關(guān)系（Relation）第155頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月域（Domain）域是一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合:整數(shù)實(shí)數(shù)介于某個(gè)取值范圍的整數(shù)指定長度的字符串集合{‘是’，‘否’}介于某個(gè)取值范圍的日期新一代數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的類型則更復(fù)雜第156頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月笛卡爾積（CartesianProduct）給定一組集合D1,D2,……，Dn,則稱

D1D2……Dn={(d1,d2,……,dn)/diDi,i=1,2,……n}為這組集合的笛卡爾積例：D1={a1,a2}D2={b1,b2,b3}

D1D2={(a1,b1),(a1,b2),(a1,b3),(a2,b1),(a2,b2),(a2,b3)}所有域的所有取值的一個(gè)組合不能重復(fù)第157頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月笛卡爾積（續(xù))例給出三個(gè)域：

D1=SUPERVISOR={張清玫，劉逸}

D2=SPECIALITY={計(jì)算機(jī)專業(yè)，信息專業(yè)}

D3=POSTGRADUATE={李勇，劉晨，王敏}則D1，D2，D3的笛卡爾積為：D1×D2×D3＝｛(張清玫，計(jì)算機(jī)專業(yè)，李勇)，(張清玫，計(jì)算機(jī)專業(yè)，劉晨)，(張清玫，計(jì)算機(jī)專業(yè)，王敏)，(張清玫，信息專業(yè)，李勇)，(張清玫，信息專業(yè)，劉晨)，(張清玫，信息專業(yè)，王敏)，(劉逸，計(jì)算機(jī)專業(yè)，李勇)，(劉逸，計(jì)算機(jī)專業(yè)，劉晨)，(劉逸，計(jì)算機(jī)專業(yè)，王敏)，(劉逸，信息專業(yè)，李勇)，(劉逸，信息專業(yè)，劉晨)，(劉逸，信息專業(yè)，王敏)｝第158頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月笛卡爾積（續(xù))元組（Tuple）笛卡爾積中每一個(gè)元素（d1，d2，…，dn）叫作一個(gè)n元組（n-tuple）或簡稱元組。

分量（Component）笛卡爾積元素（d1，d2，…，dn）中的每一個(gè)值di叫作一個(gè)分量。

第159頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月笛卡爾積（續(xù))基數(shù)（Cardinalnumber）若Di（i＝1，2，…，n）為有限集，其基數(shù)為mi（i＝1，2，…，n），則D1×D2×…×Dn的基數(shù)M為：在上例中，基數(shù)：2×2×3＝12，即D1×D2×D3共有2×2×3＝12個(gè)元組第160頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月笛卡爾積（續(xù))笛卡爾積的表示方法笛卡爾積可表示為一個(gè)二維表。表中的每行對(duì)應(yīng)一個(gè)元組，表中的每列對(duì)應(yīng)一個(gè)域。在上例中，12個(gè)元組可列成一張二維表第161頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月

第162頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系的數(shù)學(xué)描述設(shè)以D1,D2,……,Dn表示關(guān)系模型

R(A1，A2，……，An)的屬性域，

則D=D1D2……Dn表示該關(guān)系中所有可能出現(xiàn)的元組,

關(guān)系R通常是笛卡爾積D的子集.

因此，關(guān)系可以描述為：關(guān)系模型所有屬性域的笛卡爾積的一個(gè)子集

n

稱為關(guān)系的目或度第163頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系（續(xù)）注意：◆關(guān)系是笛卡爾積的有限子集。無限關(guān)系在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中是無意義的?！粲捎诘芽柗e不滿足交換律，即(d1，d2，…，dn)≠(d2，d1，…，dn)

但關(guān)系實(shí)際滿足交換律，即(d1，d2，…，di，dj，…，dn）=（d1，d2，…，dj，di

，…，dn）（i，j=1，2，…，n）

解決方法：為關(guān)系的每個(gè)列附加一個(gè)屬性名以取消關(guān)系元組的有序性第164頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系（續(xù)）例在表2.1的笛卡爾積中取出有實(shí)際意義的元組來構(gòu)造關(guān)系關(guān)系：SAP(SUPERVISOR，SPECIALITY，POSTGRADUATE)假設(shè)：導(dǎo)師與專業(yè)：1:1，導(dǎo)師與研究生：1:n于是：SAP關(guān)系可以包含三個(gè)元組｛(張清玫，信息專業(yè)，李勇)，

(張清玫，信息專業(yè)，劉晨)，(劉逸，信息專業(yè)，王敏)}

第165頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系模型術(shù)語（一）◆關(guān)系(Relation)：就是含有有限個(gè)不同的行的二維表◆元組(Tuple)：就是二維表中的一行,即表中的記錄

◆屬性(Attribute)：就是為二維表中的一列起的一個(gè)名字，用類型和值表征

◆域(Domain)：每個(gè)屬性取值的變化范圍第166頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系模型術(shù)語（二）◆鍵(Key，又稱碼):

能夠唯一標(biāo)識(shí)元組的屬性或?qū)傩越M，稱為關(guān)系模式的鍵。

例如:學(xué)生關(guān)系中的“學(xué)號(hào)”，課程關(guān)系中的“課程號(hào)”等◆候選鍵（CandidateKey）：如果一個(gè)屬性集能唯一標(biāo)識(shí)元組，且又不含有多余屬性，那么這個(gè)屬性集稱為候選鍵。

◆主鍵（PrimaryKey）：關(guān)系模式中用戶正在使用的候選鍵第167頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)系的性質(zhì)◆同一個(gè)列中的分量定是來自同一個(gè)域◆不同列可來自同一個(gè)域◆列、行的順序可以交換◆任意兩個(gè)元組不能完全相同◆每一個(gè)分量必須取原子值，即分量值不可再分，也不能有多值第168頁，課件共366頁，創(chuàng)作于2023年2月三類關(guān)系基本關(guān)系（基本表或基表）實(shí)