《數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用》課件1第1章 概論

1第1章

概論1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.3數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)21.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述本節(jié)介紹數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等內(nèi)容，并強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心組成部分。1.1.1數(shù)據(jù)庫1.數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(Data)是事物的符號(hào)表示，數(shù)據(jù)的種類有數(shù)字、文字、圖像、聲音等，可以用數(shù)字化后的二進(jìn)制形式存入計(jì)算機(jī)來進(jìn)行處理。在日常生活中人們直接用自然語言描述事務(wù)，在計(jì)算機(jī)中，就要抽出事物的特征組成一個(gè)記錄來描述，例如，一個(gè)學(xué)生記錄數(shù)據(jù)如下所示：數(shù)據(jù)的含義稱為信息，數(shù)據(jù)是信息的載體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是對(duì)數(shù)據(jù)的語義解釋。181001宋德成男1997-11-05計(jì)算機(jī)20180552數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)32.數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫(Database,DB)是長期存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)的有組織的可共享的數(shù)據(jù)集合，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲(chǔ)存，具有盡可能小的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和易擴(kuò)張性。數(shù)據(jù)庫具有以下特性：●

共享性，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)能被多個(gè)應(yīng)用程序的用戶所使用?！?/p>

獨(dú)立性，提高了數(shù)據(jù)和程序的獨(dú)立性，有專門的語言支持。●

完整性，指數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性、一致性和有效性?！?/p>

減少數(shù)據(jù)冗余。數(shù)據(jù)庫包含了以下含義：●

建立數(shù)據(jù)庫的目的是為應(yīng)用服務(wù)?！?/p>

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)介質(zhì)中。●

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，有專門理論支持。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)41.1.2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DataBaseManagementSystem,DBMS)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心組成部分，它是在操作系統(tǒng)支持下的系統(tǒng)軟件，是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的大型系統(tǒng)軟件，用戶在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的一些操作都是由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的?！?/p>

數(shù)據(jù)定義功能：提供數(shù)據(jù)定義語言定義數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫對(duì)象。●

數(shù)據(jù)操縱功能：提供數(shù)據(jù)操縱語言對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、插入、修改、刪除等操作?！?/p>

數(shù)據(jù)控制功能：提供數(shù)據(jù)控制語言進(jìn)行數(shù)據(jù)控制，即提供數(shù)據(jù)的安全性、完整性、并發(fā)控制等項(xiàng)功能●

數(shù)據(jù)庫建立維護(hù)功能：包括數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)的裝入、轉(zhuǎn)儲(chǔ)、恢復(fù)和系統(tǒng)性能監(jiān)視、分析等項(xiàng)功能。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)51.1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DatabaseSystem,DBS)是在計(jì)算機(jī)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)由數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應(yīng)用程序、用戶、數(shù)據(jù)庫管理員(DataBaseAdministrator,DBA)組成，如圖1.1所示，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位如圖1.2所示。圖1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)6圖1.2數(shù)據(jù)庫在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)分為客戶-服務(wù)器模式(C/S)和三層客戶-服務(wù)器(B/S)模式。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)71.C/S模式應(yīng)用程序直接與用戶打交道，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)不直接與用戶打交道，因此，應(yīng)用程序稱為前臺(tái)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)稱為后臺(tái)。因?yàn)閼?yīng)用程序向數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提出服務(wù)請(qǐng)求，所以稱為客戶程序(Client)，而數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)向應(yīng)用程序提供服務(wù)，所以稱為服務(wù)器程序(Server)，上述操作數(shù)據(jù)庫的模式稱為客戶-服務(wù)器模式(C/S)，如圖1.3所示。圖1.3C/S模式1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)82.B/S模式基于Web的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用采用三層客戶-服務(wù)器模式(B/S)，第一層為瀏覽器，第二層為Web服務(wù)器，第三層為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，如圖1.4所示。

1.1.4數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)管理是指對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)等項(xiàng)工作，數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了人工管理階段、文件系統(tǒng)階段、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段，現(xiàn)在正在向更高一級(jí)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展。圖1.4B/S模式1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)91.人工管理階段20世紀(jì)50年代中期以前，人工管理階段的數(shù)據(jù)是面向應(yīng)用程序的，一個(gè)數(shù)據(jù)集只能對(duì)應(yīng)一個(gè)程序，應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如圖1.5所示。圖1.5人工管理階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)10人工管理階段的特點(diǎn)如下：（1）數(shù)據(jù)不保存。只是在計(jì)算某一課題時(shí)將數(shù)據(jù)輸入，用完即撤走。（2）數(shù)據(jù)不共享。數(shù)據(jù)面向應(yīng)用程序，一個(gè)數(shù)據(jù)集只能對(duì)應(yīng)一個(gè)程序，即使多個(gè)不同程序用到相同數(shù)據(jù)，也得各自定義。（3）數(shù)據(jù)和程序不具有獨(dú)立性。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，必須修改相應(yīng)的應(yīng)用程序，即要修改數(shù)據(jù)必須修改程序。（4）沒有軟件系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)112.文件系統(tǒng)階段20世紀(jì)50年代后期到60年代中期，計(jì)算機(jī)不僅用于科學(xué)計(jì)算，也開始用于數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)處理的方式不僅有批處理，還有聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理。應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如圖1.6所示。圖1.6文件系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)12文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)可長期保存數(shù)據(jù)以文件的形式長期保存。（2）數(shù)據(jù)共享性差，冗余度大在文件系統(tǒng)中，一個(gè)文件基本對(duì)應(yīng)一個(gè)應(yīng)用程序，當(dāng)不同應(yīng)用程序具有相同數(shù)據(jù)時(shí)，也必須各自建立文件，而不能共享數(shù)據(jù)相同數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)冗余度大。（3）數(shù)據(jù)獨(dú)立性差當(dāng)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變時(shí)，必須修改相應(yīng)的應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)依賴于應(yīng)用程序，獨(dú)立性差。（4）由文件系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理由專門的軟件----文件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，文件系統(tǒng)把數(shù)據(jù)組織成相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)文件，可按文件名訪問，按記錄存取，程序與數(shù)據(jù)之間有一定的獨(dú)立性1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)133.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段20世紀(jì)60年代后期開始，數(shù)據(jù)管理對(duì)象的規(guī)模越來越大，應(yīng)用越來越廣泛，數(shù)據(jù)量快速增加。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，解決多用戶、多應(yīng)用共享數(shù)據(jù)的需求，數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，出現(xiàn)了統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的專門軟件----數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如圖1.7所示。圖1.7數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)14數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與文件系統(tǒng)相比較，具有以下的主要特點(diǎn)：（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化（2）數(shù)據(jù)的共享度高，冗余度?。?）有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性（4）由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為用戶與數(shù)據(jù)庫的接口，提供了數(shù)據(jù)庫定義、數(shù)據(jù)庫運(yùn)行、數(shù)據(jù)庫維護(hù)和數(shù)據(jù)安全性、完整性等控制功能。1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)151.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)內(nèi)部系統(tǒng)結(jié)構(gòu)看，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常采用三級(jí)模式結(jié)構(gòu)。1.2.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)模式(Schema)指對(duì)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)或物理結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)特征，數(shù)據(jù)約束的定義和描述，它是對(duì)數(shù)據(jù)的一種抽象，模式反映數(shù)據(jù)的本質(zhì)、核心或型的方面。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)是三級(jí)模式結(jié)構(gòu)，它包括外模式、模式和內(nèi)模式，如圖1.8所示。圖1.8數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)161.外模式外模式(ExternalSchema)又稱子模式或用戶模式，位于三級(jí)模式的最外層，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)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，同一外模式也可以為某一用戶的多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)所用，但一個(gè)應(yīng)用程序只能使用一個(gè)外模式，它是由外模式描述語言(外模式DDL)來描述和定義的。2.模式模式(Schema)又稱概念模式，也稱邏輯模式，位于三級(jí)模式的中間層，對(duì)應(yīng)于概念級(jí)，它是由數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)者綜合所有用戶的數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一觀點(diǎn)構(gòu)造的全局邏輯結(jié)構(gòu)，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖(全局視圖)。一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)模式，它是由模式描述語言(模式DDL)來描述和定義的。1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)173,內(nèi)模式內(nèi)模式(InternalSchema)又稱為存儲(chǔ)模式，位于三級(jí)模式的底層，對(duì)應(yīng)于物理級(jí)，它是數(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。一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)內(nèi)模式，它是由內(nèi)模式描述語言(內(nèi)模式DDL)來描述和定義的。1.2.2數(shù)據(jù)庫的二級(jí)映像功能和數(shù)據(jù)獨(dú)立性為了能夠在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)這三個(gè)抽象層次的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在這三級(jí)模式之間提供了兩級(jí)映象：外模式/模式映象，模式/內(nèi)模式映象。1.外模式/模式映象模式描述的是數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，外模式描述的是數(shù)據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都有一個(gè)外模式/模式映象，它定義了該外模式與模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)18當(dāng)模式改變時(shí)，由數(shù)據(jù)庫管理員對(duì)各個(gè)外模式/模式映象作相應(yīng)改變，可以使外模式保持不變。應(yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨(dú)立性，簡稱為數(shù)據(jù)邏輯獨(dú)立性。2.模式/內(nèi)模式映象數(shù)據(jù)庫中只有一個(gè)模式，也只有一個(gè)內(nèi)模式，所以模式/內(nèi)模式映象是唯一的，它定義了數(shù)據(jù)庫全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變了，由數(shù)據(jù)庫管理員對(duì)模式/內(nèi)模式映象作相應(yīng)改變，可以使模式保持不變，從而應(yīng)用程序也不必改變。保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨(dú)立性，簡稱為數(shù)據(jù)物理獨(dú)立性。在數(shù)據(jù)庫的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)庫模式即全局邏輯結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)庫的中心與關(guān)鍵，它獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫的其他層次。1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)19數(shù)據(jù)庫的內(nèi)模式依賴于它的全局邏輯結(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。數(shù)據(jù)庫的外模式面向具體的應(yīng)用程序，它定義在邏輯模式之上，但獨(dú)立于內(nèi)模式和存儲(chǔ)設(shè)備。數(shù)據(jù)庫的二級(jí)映象保證了數(shù)據(jù)庫外模式的穩(wěn)定性，從而根本上保證了應(yīng)用程序的穩(wěn)定性，使得數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有較高的數(shù)據(jù)與程序的獨(dú)立性。數(shù)據(jù)庫的三級(jí)模式與二級(jí)映象使得數(shù)據(jù)的定義和描述可以從應(yīng)用程序中分離出去。1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)201.2.3數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的工作過程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)控制的數(shù)據(jù)操作過程基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)與二級(jí)映象功能，下面通過讀取一個(gè)用戶記錄的過程反映數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的工作過程，如圖1.9所示。圖1.9應(yīng)用程序從數(shù)據(jù)庫中讀取一條記錄的過程1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)21（1）應(yīng)用程序A向DBMS發(fā)出從數(shù)據(jù)庫中讀用戶數(shù)據(jù)記錄的命令；（2）DBMS對(duì)該命令進(jìn)行語法檢查、語義檢查，并調(diào)用應(yīng)用程序A對(duì)應(yīng)的子模式，檢查A的存取權(quán)限，決定是否執(zhí)行該命令。如果拒絕執(zhí)行，則轉(zhuǎn)（10）向用戶返回錯(cuò)誤信息（3）在決定執(zhí)行該命令后，DBMS調(diào)用模式，依據(jù)子模式/模式映象的定義，確定應(yīng)讀入模式中的哪些記錄；（4）DBMS調(diào)用內(nèi)模式，依據(jù)模式/內(nèi)模式映象的定義，決定應(yīng)從哪個(gè)文件、用什么存取方式、讀入哪個(gè)或哪些物理記錄；（5）DBMS向操作系統(tǒng)發(fā)出執(zhí)行讀取所需物理記錄的命令；（6）操作系統(tǒng)執(zhí)行從物理文件中讀數(shù)據(jù)的有關(guān)操作；（7）操作系統(tǒng)將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)區(qū)送至系統(tǒng)緩沖區(qū)；1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)22（8）DBMS依據(jù)內(nèi)模式/模式、模式/子模式映象的定義(僅為模式/內(nèi)模式、子模式/模式映象的反方向，并不是另一種新映象)，導(dǎo)出應(yīng)用程序A所要讀取的記錄格式；（9）DBMS將數(shù)據(jù)記錄從系統(tǒng)緩沖區(qū)傳送到應(yīng)用程序A的用戶工作區(qū)；（10）DBMS向應(yīng)用程序A返回命令執(zhí)行情況的狀態(tài)信息。以上為DBMS一次讀用戶數(shù)據(jù)記錄的過程，DBMS向數(shù)據(jù)庫寫一個(gè)用戶數(shù)據(jù)記錄的過程與此類似，只是過程基本相反而已。由DBMS控制的用戶數(shù)據(jù)的存取操作，就是由很多讀或?qū)懙幕具^程組合完成的。1.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)231.3數(shù)據(jù)模型模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中某個(gè)對(duì)象特征的模擬和抽象，數(shù)據(jù)模型(DataModel)是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象，它是用來描述數(shù)據(jù)、組織數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。1.3.1兩類數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型需要滿足三方面的要求：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)。在開發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)需要使用不同的數(shù)據(jù)模型，它們是概念模型、邏輯模型、物理模型，根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的，按不同的層次可將它們分為兩類，第一類是概念模型，第二類是邏輯模型、物理模型。第一類中的概念模型，按用戶的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)和信息建模，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的第一層抽象，又稱信息模型，它通過各種概念來描述現(xiàn)實(shí)世界的事物以及事物之間的聯(lián)系，主要用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)24第二類中的邏輯模型，按計(jì)算機(jī)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建模，是概念模型的數(shù)據(jù)化，是事物以及事物之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)描述，提供了表示和組織數(shù)據(jù)的方法，主要的邏輯模型有層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型、對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)模型和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型等。第二類中的物理模型，是對(duì)數(shù)據(jù)最底層的抽象，它描述數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部的表示方式和存取方法，如數(shù)據(jù)在磁盤上的存儲(chǔ)方式和存取方法，是面向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的，由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)。為了把現(xiàn)實(shí)世界的具體的事物抽象、組織為某一數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)模型，需要經(jīng)歷了一個(gè)逐級(jí)抽象的過程，將現(xiàn)實(shí)世界抽象為信息世界，然后將信息世界轉(zhuǎn)換為機(jī)器世界，即首先將現(xiàn)實(shí)世界的客觀對(duì)象抽象為某一種信息結(jié)構(gòu)，這種信息結(jié)構(gòu)不依賴于具體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不是某一個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)模型，而是概念級(jí)的模型，然后，將概念模型轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)上某一個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)模型，如圖1.10所示。1.3數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)25圖1.10現(xiàn)實(shí)世界客觀事物的抽象過程從概念模型到邏輯模型的轉(zhuǎn)換由數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員完成，從邏輯模型到物理模型的轉(zhuǎn)換主要由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)完成1.3數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)261.3.2數(shù)據(jù)模型組成要素?cái)?shù)據(jù)模型(DataModel)是現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象，一般由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)完整性約束三部分組成。1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性，是所研究的對(duì)象類型的集合，數(shù)據(jù)模型按其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型等。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所研究的對(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、性質(zhì)有關(guān)的對(duì)象，例如關(guān)系模型中的域、屬性等，另一類是與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對(duì)象，例如關(guān)系模型中反映聯(lián)系的關(guān)系等。2.數(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)庫中各種對(duì)象及對(duì)象的實(shí)例允許執(zhí)行的操作的集合，包括對(duì)象的創(chuàng)建、修改和刪除，對(duì)對(duì)象實(shí)例的檢索、插入、刪除、修改及其它有關(guān)操作等。1.3數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)273.數(shù)據(jù)完整性約束數(shù)據(jù)完整性約束是一組完整性約束規(guī)則的集合，完整性約束規(guī)則是給定數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存的規(guī)則。數(shù)據(jù)模型三要素在數(shù)據(jù)庫中都是嚴(yán)格定義的一組概念的集合，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是表結(jié)構(gòu)定義及其它數(shù)據(jù)庫對(duì)象定義的命令集，數(shù)據(jù)操作是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)操作(操作命令、語法規(guī)定、參數(shù)說明等)命令集，數(shù)據(jù)完整性約束是各關(guān)系表約束的定義及操作約束規(guī)則等的集合。1.3.3層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實(shí)世界的模擬，它是按計(jì)算機(jī)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建立模型，包含數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)完整性三要素，數(shù)據(jù)模型有層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型。1.3數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用教程(Oracle12c版)281.層次模型用樹狀層次結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)，樹狀結(jié)構(gòu)每一個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型，記錄類型之間的聯(lián)系是一對(duì)多的聯(lián)系。層次模型有且僅有一個(gè)根結(jié)點(diǎn)，位于樹狀結(jié)構(gòu)頂部，其它結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)父結(jié)點(diǎn)。某大學(xué)按層