醫(yī)藥數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理與應(yīng)用 第1章 緒論

第一章緒論

Introduction12授課相關(guān)信息班級：2013計算機

人數(shù)：50時間：周三、周四上午

地點：2204課程名稱：數(shù)據(jù)庫原理

學分：5學分開設(shè)學期及周學時分配：春季學期，每周6學時，共15周適用專業(yè)及層次：本科計算機專業(yè)3學習目標

了解數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展史，理解數(shù)據(jù)庫相關(guān)的概念和原理，掌握關(guān)系數(shù)據(jù)語言，能夠應(yīng)用數(shù)據(jù)庫設(shè)計工具設(shè)計實現(xiàn)簡單的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)

以教師講授授為主，輔以實驗課程和實踐課程，最后要求完成大作業(yè)。4教材及參考書(1)

教材杜建強

胡孔法：醫(yī)藥數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理與應(yīng)用

中國中醫(yī)藥出版社，2014.12

5參考書薩師煊，王珊：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論(第四版)，高等教育出版社，2006.5（美）PhilipJ.Pratt，JoseJ.Adamski.陸洪毅，楊文波，程華等譯.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)基礎(chǔ).北京：機械工業(yè)出版社.1999AbrahamSilberschatz，HenryF.Korth，S.Sudarshan.楊冬青，唐世渭等譯.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念.北京：機械工業(yè)出版社.2000HectorGarcia-Molina，JeffreyD.Ullman，JenniferWidom.楊冬青，唐世渭，徐其鈞等譯.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn).北京：機械工業(yè)出版社，2001

csdn社區(qū)網(wǎng)站Oracle官方學習文檔：/pls/db112/homepage/教材及參考書(2)6課程規(guī)定不得無故缺勤。無故缺勤1次扣除1分，第二次扣除2分，第三次扣除3分，以此類推，直至零分。對于上課表現(xiàn)積極的予以獎勵。每上臺講解一次獎勵2分，上不封頂。7考核方式平時表現(xiàn)30分上課考勤及表現(xiàn)10學生自評互評5實驗5大作業(yè)10期末考試70分8內(nèi)容安排(1)

基礎(chǔ)篇第一章緒論第二章關(guān)系模型與關(guān)系代數(shù)第三章SQL語言第四章數(shù)據(jù)庫完整性與安全性

應(yīng)用篇第五章關(guān)系數(shù)據(jù)理論第六章數(shù)據(jù)庫設(shè)計第七章數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)第八章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理第九章典型的醫(yī)學數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)9內(nèi)容安排(2)

擴展篇第十章關(guān)系查詢原理及優(yōu)化第十一章并發(fā)控制第十二章數(shù)據(jù)庫技術(shù)新發(fā)展10授課內(nèi)容1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.2數(shù)據(jù)模型1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)11數(shù)據(jù)庫的地位數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生于上個世紀六十年代末，是數(shù)據(jù)管理的最新技術(shù)，是計算機科學的重要分支。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，它的出現(xiàn)極大地促進了計算機應(yīng)用向各行各業(yè)的滲透。數(shù)據(jù)庫的建設(shè)規(guī)模、數(shù)據(jù)庫信息量的大小和使用頻度已成為衡量一個國家信息化程度的重要標志。12數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展回顧（四句話）1.經(jīng)歷了三代演變層次/網(wǎng)狀系統(tǒng)、關(guān)系系統(tǒng)、新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)家族2.造就了三位圖靈獎turingaward得主C.W.Bachman、E.F.Codd和JamesGray3.發(fā)展了一門計算機基礎(chǔ)學科以數(shù)據(jù)模型和DBMS核心技術(shù)為主，內(nèi)容豐富、領(lǐng)域?qū)拸V4.形成了一個巨大的軟件產(chǎn)業(yè)

DBMS及其相關(guān)工具產(chǎn)品、應(yīng)用解決方案13三位圖靈獎得主C.W.Bachman E.F.Codd JimGray14網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫之父Charles.W.Bachman1960年為通用電氣制造了世界上第一個網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)IDS（工業(yè)界）積極推動與促成了數(shù)據(jù)庫標準的制定：DBTG報告在數(shù)據(jù)庫技術(shù)的產(chǎn)生、發(fā)展與推廣應(yīng)用方面都發(fā)揮了巨大的作用由于他在數(shù)據(jù)庫方面的杰出成就1973獲圖靈獎1983年成立自己的公司BachmanInformationSystem15關(guān)系數(shù)據(jù)庫之父：EdgarF.Codd博士

美國工程院院士原是英國人，1923生于英格蘭中部波特蘭第二次世界大戰(zhàn)時應(yīng)征入伍，在皇家空軍服役。1942-1945年間任機長，參與了許多驚心動魄的空戰(zhàn)。英國牛津大學數(shù)學專業(yè)理學士及碩士學位，畢業(yè)后到IBM公司工作從事操作系統(tǒng)和自動機理論研究年近40重返密歇根大學進修計算機與通信專業(yè)，1963年獲得碩士學位，1965年又獲得博士學位。60年代后期開始數(shù)據(jù)庫研究,1970年E.F.Codd博士提出關(guān)系模型概念(CACM,Vol.13,Vol.6,1970)1981年獲圖靈獎，84年從IBM公司退休還創(chuàng)辦了一個研究所：關(guān)系研究所（TheRelationalInstitute）和一個公司：Codd&Associations，進行關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的研發(fā)、銷售、咨詢等業(yè)務(wù)16JamesGray數(shù)據(jù)庫技術(shù)和事務(wù)處理專家

1944年生，美國加州大學伯克利分校計算機科學系博士。先后在貝爾實驗室、IBM、DEC等公司工作，研究方向轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域。由于他在數(shù)據(jù)庫和事務(wù)處理研究方面的元創(chuàng)性貢獻以及在將研究原型轉(zhuǎn)化為商業(yè)產(chǎn)品的系統(tǒng)實現(xiàn)方面的技術(shù)領(lǐng)袖地位，1998年獲獎(時任微軟研究員)17數(shù)據(jù)庫:計算機學科的核心課程我國的計算機專業(yè)、信息系統(tǒng)及其他相關(guān)專業(yè)中都開設(shè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程CC2001中將數(shù)據(jù)庫和信息檢索放在一起。日本J97的教學計劃中,將計算機相關(guān)課程劃分成不同的專業(yè)方向,數(shù)據(jù)庫是幾乎在全部教學計劃中出現(xiàn)的課程。18數(shù)據(jù)庫:一個巨大的軟件產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成一個巨大的軟件產(chǎn)業(yè)是理論成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的成功范例理論創(chuàng)立原型研制產(chǎn)品上市經(jīng)濟效益19我國數(shù)據(jù)庫技術(shù)的跋涉歷程70年代——數(shù)據(jù)庫技術(shù)被引入我國以薩師煊教授為代表的老一代專家作出了開創(chuàng)性貢獻80年代——數(shù)據(jù)庫技術(shù)廣泛普及數(shù)據(jù)庫技術(shù)廣泛進入學校、學院或教研機構(gòu)國外數(shù)據(jù)庫公司紛紛進入我國數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)大量開發(fā)90年代——騰飛中的我國數(shù)據(jù)庫技術(shù)1999年成立了數(shù)據(jù)庫專業(yè)委員會20講授內(nèi)容1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述

1.1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本概念

1.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展

1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點211.1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本概念數(shù)據(jù)(Data)數(shù)據(jù)庫(Database)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)22一、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(Data)是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象數(shù)據(jù)的定義描述事物的符號記錄數(shù)據(jù)的種類文本、圖形、圖像、音頻、視頻、病人的檔案記錄、藥物的發(fā)放情況等數(shù)據(jù)的特點數(shù)據(jù)與其語義是不可分的23數(shù)據(jù)舉例數(shù)據(jù)的含義稱為數(shù)據(jù)的語義，數(shù)據(jù)與其語義是不可分的。例如：下面一段話是用來描述一位病人（張三，男，45，60，39）除了能猜測出病人姓名是張三，性別是男外，后面三個數(shù)字很令人費解。24數(shù)據(jù)舉例姓名性別年齡體重（kg）入院體溫（℃）張三男456039……………如果將上面這段話加上一些內(nèi)容，變成下表的樣子，就一目了然了。25二、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫的定義數(shù)據(jù)庫(Database,簡稱DB)是長期儲存在計算機內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)的集合。例如建立病人數(shù)據(jù)庫。收集大量病人的數(shù)據(jù)，包括病人基本信息、病人臨床表現(xiàn)、病人檢查信息、病人診斷信息和病人治療信息等按照某種數(shù)據(jù)模型有序組織起來，存儲在計算機內(nèi)實現(xiàn)醫(yī)生和病人的數(shù)據(jù)共享。26三、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)什么是DBMS位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。是基礎(chǔ)軟件，是一個大型復(fù)雜的軟件系統(tǒng)

DBMS的用途科學地組織和存儲數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護數(shù)據(jù)常用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)甲骨文公司的Oracle，微軟公司的SQLServer、Access，IBM公司的DB2，開源數(shù)據(jù)庫MySQL以及國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫達夢等。27四、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DatabaseSystem，簡稱DBS）

在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)庫數(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

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數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)操作系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫用戶程序員數(shù)據(jù)庫管理員DBA29DBMS操作系統(tǒng)硬件應(yīng)用開發(fā)工具應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的位置圖示301.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.1.1四個基本概念

1.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展

1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點31數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展什么是數(shù)據(jù)管理對數(shù)據(jù)進行分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護數(shù)據(jù)處理的中心問題數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程人工管理階段(20世紀40年代中--50年代中)文件系統(tǒng)階段(20世紀50年代末--60年代中)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段(20世紀60年代末--現(xiàn)在)32數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展(續(xù))數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展動力應(yīng)用需求的推動計算機硬件的發(fā)展（服務(wù)器，硬盤等）計算機軟件的發(fā)展（操作系統(tǒng)，應(yīng)用軟件）33一、人工管理階段時期20世紀40年代中--50年代中產(chǎn)生的背景應(yīng)用需求 科學計算 硬件水平 無直接存取存儲設(shè)備軟件水平 沒有操作系統(tǒng) 處理方式 批處理 34人工管理階段(續(xù))特點數(shù)據(jù)不保存數(shù)據(jù)由程序管理數(shù)據(jù)不共享數(shù)據(jù)沒有獨立性35應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系(人工管理階段)

應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)集1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)集2應(yīng)用程序ｎ數(shù)據(jù)集n...…...…人工管理階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系

36二、文件系統(tǒng)階段時期20世紀50年代末--60年代中產(chǎn)生的背景應(yīng)用需求 科學計算、管理 硬件水平 磁盤、磁鼓 軟件水平 有文件系統(tǒng) 處理方式 聯(lián)機實時處理、批處理

37文件系統(tǒng)階段特點數(shù)據(jù)長期保存數(shù)據(jù)由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的共享程度：共享性差、冗余度大數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu),整體無結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的獨立性差：數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變必須修改應(yīng)用程序38應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系(文件系統(tǒng)階段)應(yīng)用程序１文件１應(yīng)用程序２文件2應(yīng)用程序ｎ文件n存取方法...…...…文件系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系（通過文件提供的系統(tǒng)接口）39文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)是靠程序定義和解釋的。數(shù)據(jù)只能是定長的?？梢蚤g接實現(xiàn)數(shù)據(jù)變長要求，但訪問相應(yīng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序復(fù)雜了。文件間是獨立的，因此數(shù)據(jù)整體無結(jié)構(gòu)?？梢蚤g接實現(xiàn)數(shù)據(jù)整體的有結(jié)構(gòu)，但必須在應(yīng)用程序中對描述數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)的最小存取單位是記錄。40三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段時期20世紀60年代末以來產(chǎn)生的背景應(yīng)用背景 大規(guī)模管理 硬件背景 大容量磁盤、磁盤陣列 軟件背景 有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 處理方式 聯(lián)機實時處理,分布處理,批處理 411.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.1.1四個基本概念

1.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展

1.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點421.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點數(shù)據(jù)整體結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低數(shù)據(jù)獨立性高數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制43數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一整體結(jié)構(gòu)化不再僅僅針對某一個應(yīng)用，而是面向全組織不僅數(shù)據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)化，整體是結(jié)構(gòu)化的，數(shù)據(jù)之間具有聯(lián)系數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)的是數(shù)據(jù)的真正結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)用數(shù)據(jù)模型描述，無需程序定義和解釋數(shù)據(jù)可以變長數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化44例如，以文件系統(tǒng)管理醫(yī)院的數(shù)據(jù)，存在管理病人、醫(yī)生和診療總費用的三個文件數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)化45記錄之間的聯(lián)系可以通過完整性約束來實現(xiàn)面向整個組織的多個應(yīng)用46數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)從整體角度看待和描述數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)面向整個系統(tǒng)，可以被多個用戶、多個應(yīng)用共享使用。數(shù)據(jù)共享的好處減少數(shù)據(jù)冗余，節(jié)約存儲空間避免數(shù)據(jù)之間的不相容性與不一致性使系統(tǒng)易于擴充47數(shù)據(jù)獨立性高物理獨立性指用戶的應(yīng)用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是相互獨立的。當數(shù)據(jù)的物理存儲改變了，應(yīng)用程序不用改變。邏輯獨立性指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨立的。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程序也可以不變。數(shù)據(jù)獨立性是由DBMS的二級映像功能來保證的48數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制DBMS提供的數(shù)據(jù)控制功能(1)數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護保護數(shù)據(jù)，以防止不合法的使用造成的數(shù)據(jù)的泄密和破壞。(2)數(shù)據(jù)的完整性（Integrity）檢查將數(shù)據(jù)控制在有效的范圍內(nèi)，或保證數(shù)據(jù)之間滿足一定的關(guān)系。(3)并發(fā)（Concurrency）控制對多用戶的并發(fā)操作加以控制和協(xié)調(diào)，防止相互干擾而得到錯誤的結(jié)果。(4)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)（Recovery）將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)。49應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))DBMS應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)庫…數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系(板書對比)

50小結(jié):數(shù)據(jù)庫是長期存儲在計算機內(nèi)有組織的大量的數(shù)據(jù)集合.它可以供各種用戶共享,具有最小冗余和較高數(shù)據(jù)獨立性.DBMS在數(shù)據(jù)庫建立、運用和維護時對數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一控制，以保證數(shù)據(jù)的完整性、安全性，并在多用戶同時使用數(shù)據(jù)庫時進行并發(fā)控制，在發(fā)生故障后對數(shù)據(jù)庫進行恢復(fù)。51授課內(nèi)容1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.2數(shù)據(jù)模型1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)521.2數(shù)據(jù)模型1.2.1數(shù)據(jù)模型概述

1.2.2E-R模型1.2.3層次模型

1.2.4網(wǎng)狀模型

1.2.5關(guān)系模型

1.2.6面向?qū)ο竽Ｐ?.2.7XML模型53數(shù)據(jù)模型在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個工具來抽象、表示和處理現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)和信息。通俗地講數(shù)據(jù)模型就是現(xiàn)實世界的模擬。數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足三方面要求能比較真實地模擬現(xiàn)實世界容易為人所理解便于在計算機上實現(xiàn)54

1.2.1數(shù)據(jù)模型概述

數(shù)據(jù)模型分為三類

(1)概念模型也稱信息模型，它是按用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模，用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計。(2)邏輯模型邏輯模型主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ偷龋从嬎銠C系統(tǒng)的觀點對數(shù)據(jù)建模，用于DBMS實現(xiàn)。(3)物理模型物理模型是對數(shù)據(jù)最底層的抽象，描述數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部的表示方式和存取方法，在磁盤或磁帶上的存儲方式和存取方法。55三類數(shù)據(jù)模型(續(xù))客觀對象的抽象過程兩步抽象現(xiàn)實世界中的客觀對象抽象為概念模型；把概念模型轉(zhuǎn)換為某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。56三類數(shù)據(jù)模型(續(xù))DBMS支持的數(shù)據(jù)模型概念模型認識抽象信息世界機器世界現(xiàn)實世界中客觀對象的抽象過程現(xiàn)實世界現(xiàn)實世界概念模型數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員完成邏輯模型物理模型由DBMS完成概念模型邏輯模型數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員完成57

數(shù)據(jù)模型的組成要素數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作完整性約束條件58

一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述數(shù)據(jù)庫的組成對象，以及對象之間的聯(lián)系描述的內(nèi)容與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對象與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述59

二、數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作對數(shù)據(jù)庫中各種對象(型)的實例(值)允許執(zhí)行的操作及有關(guān)的操作規(guī)則數(shù)據(jù)操作的類型查詢更新(包括插入、刪除、修改)60

數(shù)據(jù)操作(續(xù))數(shù)據(jù)模型對操作的定義操作的確切含義操作符號操作規(guī)則（如優(yōu)先級）實現(xiàn)操作的語言數(shù)據(jù)操作是對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述請舉例說明61三、數(shù)據(jù)的完整性約束條件數(shù)據(jù)的完整性約束條件一組完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則：給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和儲存規(guī)則用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容。62

數(shù)據(jù)的完整性約束條件(續(xù))數(shù)據(jù)模型對完整性約束條件的定義反映和規(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。例如在關(guān)系模型中，任何關(guān)系必須滿足實體完整性和參照完整性兩個條件。提供定義完整性約束條件的機制，以反映具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須遵守的特定的語義約束條件。631.2數(shù)據(jù)模型

1.2.1數(shù)據(jù)模型概述

1.2.2E-R模型1.2.3層次模型

1.2.4網(wǎng)狀模型

1.2.5關(guān)系模型

1.2.6面向?qū)ο竽Ｐ?.2.7XML模型641.2.2E-R模型信息世界中的基本概念兩個實體型之間的聯(lián)系兩個以上實體型之間的聯(lián)系單個實體型內(nèi)的聯(lián)系概念模型的一種表示方法一個實例65概念模型概念模型的用途概念模型用于信息世界的建模是現(xiàn)實世界到機器世界的一個中間層次是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的有力工具數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員和用戶之間進行交流的語言對概念模型的基本要求較強的語義表達能力能夠方便、直接地表達應(yīng)用中的各種語義知識簡單、清晰、易于用戶理解E-R模型概念模型的表示方法較多，其中最為著名的是P.P.S.Chen于1976年提出的實體聯(lián)系方法（Entity-RelationshipApproach）。該方法采用E-R圖（Entity-Relationship）來描述概念模型，E-R方法也稱為E-R模型。6667一、信息世界中的基本概念(1)實體（Entity）

客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體?？梢允蔷唧w的人、事、物或抽象的概念。(2)屬性（Attribute）實體所具有的某一特性稱為屬性。一個實體可以由若干個屬性來刻畫。

(3)碼（Key）唯一標識實體的屬性集稱為碼。68信息世界中的基本概念(續(xù))(4)域（Domain）屬性的取值范圍稱為該屬性的域。(5)實體型（EntityType）用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體稱為實體型(6)實體集（EntitySet）同一類型實體的集合稱為實體集69信息世界中的基本概念(續(xù))(7)聯(lián)系（Relationship）

現(xiàn)實世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界中反映為實體內(nèi)部的聯(lián)系和實體之間的聯(lián)系。實體內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實體的各屬性之間的聯(lián)系實體之間的聯(lián)系通常是指不同實體集之間的聯(lián)系70二、兩個實體型之間的聯(lián)系實體型A聯(lián)系名實體型B111:1聯(lián)系實體型A聯(lián)系名1n1:n聯(lián)系實體型A實體型B聯(lián)系名mnm:n聯(lián)系實體型B用圖形來表示兩個實體型之間的這三類聯(lián)系

71二、兩個實體型之間的聯(lián)系（續(xù)）

一對一聯(lián)系（1:1）實例一個科室只有一個科主任一個科主任只在一個科室中任職定義：如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中至多有一個（也可以沒有）實體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實體集A與實體集B具有一對一聯(lián)系，記為1:1

科室管理科主任111:1聯(lián)系72兩個實體型之間的聯(lián)系(續(xù))一對多聯(lián)系（1：n）實例一個科室中有若干名醫(yī)生，每個醫(yī)生只在一個科室中工作定義：如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中至多只有一個實體與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B有一對多聯(lián)系，記為1:n科室組成醫(yī)生1n1:n聯(lián)系73兩個實體型之間的聯(lián)系(續(xù))多對多聯(lián)系（m:n）實例醫(yī)生與病人之間的聯(lián)系：一個醫(yī)生可以給多個病人看病一個病人可以找多個醫(yī)生看病定義：如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中也有m個實體（m≥0）與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體B具有多對多聯(lián)系，記為m:n醫(yī)生就診病人mnm:n聯(lián)系74三、兩個以上實體型之間的聯(lián)系兩個以上實體型之間一對多聯(lián)系若實體集E1，E2，...，En存在聯(lián)系，對于實體集Ej（j=1，2，...，i-1，i+1，...，n）中的給定實體，最多只和Ei中的一個實體相聯(lián)系，則我們說Ei與E1，E2，...，Ei-1，Ei+1，...，En之間的聯(lián)系是一對多的75兩個以上實體型之間的聯(lián)系(續(xù))實例

課程、教師與參考書三個實體型一門課程可以有若干個教師講授，使用若干本參考書，每一個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講授教師1m兩個以上實體型間1:n聯(lián)系參考書n76兩個以上實體型之間的聯(lián)系(續(xù))多個實體型間的一對一聯(lián)系兩個以上實體型間的多對多聯(lián)系實例

供應(yīng)商、項目、零件三個實體型一個供應(yīng)商可以供給多個項目多種零件每個項目可以使用多個供應(yīng)商供應(yīng)的零件每種零件可由不同供應(yīng)商供給供應(yīng)商供應(yīng)項目mp兩個以上實體型間m:n聯(lián)系零件n77四、單個實體型內(nèi)的聯(lián)系一對多聯(lián)系實例

醫(yī)生實體型內(nèi)部具有領(lǐng)導與被領(lǐng)導的聯(lián)系某一醫(yī)生（干部）“領(lǐng)導”若干名醫(yī)生一個醫(yī)生僅被另外一個醫(yī)生直接領(lǐng)導這是一對多的聯(lián)系一對一聯(lián)系

請舉例醫(yī)生領(lǐng)導1n單個實體型內(nèi)部1:n聯(lián)系78單個實體型內(nèi)的聯(lián)系實體型1聯(lián)系名mn單個實體型內(nèi)的m:n聯(lián)系多對多聯(lián)系請舉例79五、概念模型的一種表示方法實體－聯(lián)系方法(E-R方法)用E-R圖來描述現(xiàn)實世界的概念模型E-R方法也稱為E-R模型80E-R圖實體型用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實體名。屬性用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實體連接起來醫(yī)生病人醫(yī)生醫(yī)生ID科室職稱姓名81E-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)實體連接起來，同時在無向邊旁標上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或m:n）82聯(lián)系的表示方法實體型A聯(lián)系名實體型B111:1聯(lián)系實體型A聯(lián)系名1n1:n聯(lián)系實體型A實體型B聯(lián)系名mnm:n聯(lián)系實體型B83聯(lián)系的屬性醫(yī)生就診病人mn就診總費用聯(lián)系的屬性：聯(lián)系本身也是一種實體型，也可以有屬性。如果一個聯(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

84六、一個實例用E-R圖表示某個工廠物資管理的概念模型實體倉庫：倉庫號、面積、電話號碼零件：零件號、名稱、規(guī)格、單價、描述供應(yīng)商：供應(yīng)商號、姓名、地址、電話號碼、帳號項目：項目號、預(yù)算、開工日期職工：職工號、姓名、年齡、職稱85一個實例實體之間的聯(lián)系如下：

(1)一個倉庫可以存放多種零件，一種零件可以存放在多個倉庫中。倉庫和零件具有多對多的聯(lián)系。用庫存量來表示某種零件在某個倉庫中的數(shù)量。(2)一個倉庫有多個職工當倉庫保管員，一個職工只能在一個倉庫工作，倉庫和職工之間是一對多的聯(lián)系。職工實體型中具有一對多的聯(lián)系(3)職工之間具有領(lǐng)導-被領(lǐng)導關(guān)系。即倉庫主任領(lǐng)導若干保管員。(4)供應(yīng)商、項目和零件三者之間具有多對多的聯(lián)系86一個實例871.2數(shù)據(jù)模型

1.2.1數(shù)據(jù)模型概述

1.2.2E-R模型

1.2.3層次模型

1.2.4網(wǎng)狀模型

1.2.5關(guān)系模型

1.2.6面向?qū)ο竽Ｐ?.2.7XML模型881.2.3層次模型層次模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中最早出現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的典型代表是IBM公司的IMS（InformationManagementSystem）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)層次模型用樹形結(jié)構(gòu)來表示各類實體以及實體間的聯(lián)系

89一、層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層次模型

滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為層次模型1.有且只有一個結(jié)點沒有雙親結(jié)點，這個結(jié)點稱為根結(jié)點2.根以外的其它結(jié)點有且只有一個雙親結(jié)點層次模型中的幾個術(shù)語根結(jié)點，雙親結(jié)點，兄弟結(jié)點，葉結(jié)點90層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù))

Ｒ1

根結(jié)點

Ｒ2

兄弟結(jié)點

Ｒ3

葉結(jié)點

Ｒ4

兄弟結(jié)點

Ｒ5

葉結(jié)點

葉結(jié)點圖1.16一個層次模型的示例91層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù))層次模型的特點：結(jié)點的雙親是唯一的只能直接處理一對多的實體聯(lián)系每個記錄類型可以定義一個排序字段，也稱為碼字段任何記錄值只有按其路徑查看時，才能顯出它的全部意義沒有一個子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨立存在92層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(續(xù))

醫(yī)生病人層次數(shù)據(jù)庫模型

根結(jié)點葉結(jié)點葉結(jié)點醫(yī)院編號醫(yī)院醫(yī)院名稱地址科室編號科室科室名稱科室地點病人ID病人姓名職業(yè)醫(yī)生工號醫(yī)生姓名職稱93層次模型的優(yōu)缺點優(yōu)點層次模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡單清晰

查詢效率高，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多對多聯(lián)系表示不自然對插入和刪除操作的限制多，應(yīng)用程序的編寫比較復(fù)雜

查詢子女結(jié)點必須通過雙親結(jié)點941.2數(shù)據(jù)模型

1.2.1數(shù)據(jù)模型概述

1.2.2E-R模型1.2.3層次模型

1.2.4網(wǎng)狀模型

1.2.5關(guān)系模型

1.2.6面向?qū)ο竽Ｐ?.2.7XML模型951.2.4網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用網(wǎng)狀模型作為數(shù)據(jù)的組織方式典型代表是DBTG系統(tǒng)：亦稱CODASYL系統(tǒng)70年代由DBTG提出的一個系統(tǒng)方案奠定了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念、方法和技術(shù)實際系統(tǒng)CullinetSoftwareInc.公司的IDMSUnivac公司的DMS1100Honeywell公司的IDS/2HP公司的IMAGE961.網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀模型滿足下面兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合：1.允許一個以上的結(jié)點無雙親；2.一個結(jié)點可以有多于一個的雙親。97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)實體型：用記錄類型描述每個結(jié)點表示一個記錄類型（實體）屬性：用字段描述每個記錄類型可包含若干個字段聯(lián)系：用結(jié)點之間的連線表示記錄類型（實體）之間的一對多的父子聯(lián)系98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)狀模型允許多個結(jié)點沒有雙親結(jié)點網(wǎng)狀模型允許結(jié)點有多個雙親結(jié)點網(wǎng)狀模型允許兩個結(jié)點之間有多種聯(lián)系（復(fù)合聯(lián)系）網(wǎng)狀模型可以更直接地去描述現(xiàn)實世界層次模型實際上是網(wǎng)狀模型的一個特例99網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）網(wǎng)狀模型中子女結(jié)點與雙親結(jié)點的聯(lián)系可以不唯一要為每個聯(lián)系命名，并指出與該聯(lián)系有關(guān)的雙親記錄和子女記錄

R1與R3之間的聯(lián)系L1R2與R3之間的聯(lián)系L2

100網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）網(wǎng)狀模型的例子

101網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點優(yōu)點能夠更為直接地描述現(xiàn)實世界，如一個結(jié)點可以有多個雙親具有良好的性能，存取效率較高缺點結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴大，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1021.2數(shù)據(jù)模型

1.2.1數(shù)據(jù)模型概述

1.2.2E-R模型1.2.3層次模型

1.2.4網(wǎng)狀模型

1.2.5關(guān)系模型

1.2.6面向?qū)ο竽Ｐ?.2.7XML模型1031.2.5關(guān)系模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用關(guān)系模型作為數(shù)據(jù)的組織方式1970年美國IBM公司SanJose研究室的研究員E.F.Codd首次提出了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的關(guān)系模型計算機廠商新推出的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)幾乎都支持關(guān)系模型

104一、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在用戶觀點下，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，它由行和列組成。醫(yī)生登記表屬性元組醫(yī)生ID姓名職稱科室助手198005王丹主任醫(yī)師內(nèi)科201303200115劉秀主治醫(yī)師五官科201315201303張景實習醫(yī)生內(nèi)科

198526李燦主任醫(yī)師呼吸科201312201312朱誠實習醫(yī)生呼吸科

201315汪力實習醫(yī)生五官科

105關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）關(guān)系（Relation）一個關(guān)系對應(yīng)通常說的一張表元組（Tuple）表中的一行即為一個元組屬性（Attribute）表中的一列即為一個屬性，給每一個屬性起一個名稱即屬性名106關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）主碼（Key）表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個元組。域（Domain）屬性的取值范圍。分量元組中的一個屬性值。關(guān)系模式對關(guān)系的描述關(guān)系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）醫(yī)生（醫(yī)生ID、姓名、職稱、科室、助手）107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：關(guān)系的每一個分量必須是一個不可分的數(shù)據(jù)項,不允許表中還有表

下圖中工資和扣除是可分的數(shù)據(jù)項,不符合關(guān)系模型要求圖

一個工資表(表中有表)實例醫(yī)生ID姓名職稱應(yīng)發(fā)工資扣除實發(fā)工資基本工資薪級工資績效工資水費電費2004081李明住院醫(yī)師8604803600801604700………………………108關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（續(xù)）關(guān)系術(shù)語一般表格的術(shù)語關(guān)系名表名關(guān)系模式表頭（表格的描述）關(guān)系（一張）二維表元組記錄或行屬性列屬性名列名屬性值列值分量一條記錄中的一個列值非規(guī)范關(guān)系表中有表（大表中嵌有小表）表1.2術(shù)語對比109二、關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對象和操作結(jié)果都是關(guān)系查詢插入刪除更新數(shù)據(jù)操作是集合操作，操作對象和操作結(jié)果都是關(guān)系，即若干元組的集合存取路徑對用戶隱蔽，用戶只要指出“干什么”，不必詳細說明“怎么干”110關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束（續(xù)）關(guān)系的完整性約束條件實體完整性參照完整性用戶定義的完整性111關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點優(yōu)點建立在嚴格的數(shù)學概念的基礎(chǔ)上概念單一實體和各類聯(lián)系都用關(guān)系來表示對數(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用戶透明具有更高的數(shù)據(jù)獨立性，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112關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點（續(xù)）缺點存取路徑對用戶透明導致查詢效率往往不如非關(guān)系數(shù)據(jù)模型為提高性能，必須對用戶的查詢請求進行優(yōu)化增加了開發(fā)DBMS的難度1.2.6面向?qū)ο竽Ｐ蛷?fù)雜數(shù)據(jù)管理的需求不斷增長文獻管理系統(tǒng)中的大文本，醫(yī)學診斷產(chǎn)生的CT、核磁共振圖像，股票交易市場的時間序列數(shù)據(jù)等等。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型（Object-OrientedDataModel，簡稱OO模型）應(yīng)運而生。113面向?qū)ο竽Ｐ偷臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對象：對象是由一組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和在這組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的操作的程序代碼封裝起來的基本單位。對象可描述客觀世界中實際或抽象的事物，例如一個病人、一個醫(yī)生、一種疾病、一種藥品等，每個對象都包含一定的屬性集合和方法集合。類：共享同樣屬性和方法集的所有對象構(gòu)成了一個類，一個對象是某一類的一個實例。現(xiàn)實世界中，一個對象總是存在一些與之相似的對象。例如，病人之間有些共同的特征，醫(yī)生之間也有些共同的特征，可以將病人（或醫(yī)生）的共同特征抽取出來表示成病人（或醫(yī)生）類。114面向?qū)ο竽Ｐ偷臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)封裝：封裝用于把數(shù)據(jù)和操作包圍起來，對數(shù)據(jù)的訪問只能通過已定義的接口來完成。每一個對象是其狀態(tài)和行為的封裝，狀態(tài)是對象一系列屬性值的集合，而行為是在對象狀態(tài)上操作的集合。繼承：繼承常用于類的層次模型，它提供了一種表達共性的方法。定義一個新類，可以從現(xiàn)有的類中派生出來，稱為類繼承。例如，可以定義一個類“病人”，在此基礎(chǔ)上派生出兩個新的類：“心血管病人”和“糖尿病人”，“心血管病人”和“糖尿病人”繼承了“病人”類的屬性和方法，同時又可以有各自特殊的屬性和方法。115面向?qū)ο竽Ｐ偷奶攸c面向?qū)ο竽Ｐ湍軌蚯逦乇硎緩?fù)雜對象支持用戶自定義的數(shù)據(jù)類型支持用戶自定義的運算和函數(shù)滿足了許多新的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用需求1161.2.7XML模型XML（eXtendedMarkupLanguage）是一種可擴展的標記語言，用戶通過自定義的標記來描述文檔的結(jié)構(gòu)。XML是W3C（WorldWideWebConsortium）在1998年制定的一項標準，是標準通用標記語言SGML[ISO8879]（theStandardGeneralizedMarkupLanguage）的一個子集XML已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換的標準。117一個XML文檔118<?xmlversion=“1.0”encoding=”UTF-8”standalone=”no”?><pub><library>BeijingLibrary</library><bookISBN=”019583-1”><title>MedicalDatabaseSystemConcept</title><authorid=”001”><name>AbrahamSilberscha