數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念和體系結(jié)構(gòu)

信息科學與技術(shù)學院計算機科學系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論主講教師：許速聯(lián)系方式：xusu@haut?edu?cn課程基本情況學時：54授課學時：44實驗學時：10學分：3.5課程性質(zhì)：計算機科學技術(shù)專業(yè)核心課程考試形式：期末閉卷筆試+平時成績（實驗）要求：實驗不允許抄襲、課堂保持安靜課程簡介1.數(shù)據(jù)庫技術(shù)作為數(shù)據(jù)管理的最有效的手段，它的出現(xiàn)極大地促進了計算機應用的發(fā)展，目前基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的計算機應用己成為計算機應用的主流。2.當前，數(shù)據(jù)庫技術(shù)已成為計算機領域中最重要的技術(shù)之一，是軟件學科的一個獨立分支。3.關(guān)系數(shù)據(jù)庫已取代了早期的層次數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫，成為主流數(shù)據(jù)庫，而新一代數(shù)據(jù)庫也嶄露頭角。本課件以關(guān)系數(shù)據(jù)庫為重點，比較全面系統(tǒng)地介紹了數(shù)據(jù)庫的基本概念和基本技未。課程主要內(nèi)容■第一篇基礎篇（1-5章）■第二篇設計與應用開發(fā)篇（6-8章）■第三篇系統(tǒng)篇（9-11章）引_——數(shù)據(jù)庫技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展概況1、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的概念數(shù)據(jù)庫技術(shù)是研究如何科學的組織、儲存數(shù)據(jù)和高效進行數(shù)據(jù)檢索和處理的一門學科。2、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的產(chǎn)生■1964年，美國通用電氣公司成功開發(fā)了第一個網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)IDS(IitegratedDataStore)從而奠定了網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫的基礎?！?0年代末IBM公司于也推出立第一個商業(yè)化的層次數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)IMS(InformationManagementSystem),標志著數(shù)據(jù)管理技術(shù)進入了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段?！?970美國發(fā)表了“大型共享系統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模型”的論文，首次提出了關(guān)系數(shù)椐庫模型，開創(chuàng)了數(shù)椐庫關(guān)系方法和關(guān)系理論的研究，為關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)奠定了理論基礎?！?0年代以來，幾乎所有新開發(fā)的系統(tǒng)均是關(guān)系數(shù)據(jù)庫，也是數(shù)據(jù)庫技術(shù)廣泛的應用于企業(yè)管理、情報檢索、輔助決策等方面，成為實現(xiàn)和優(yōu)化信息系統(tǒng)的基本技術(shù)。3、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的新發(fā)展當今數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個大家族，數(shù)據(jù)模型豐富多樣，新技術(shù)內(nèi)容層出不窮，應用領域也日益廣泛。數(shù)據(jù)庫技術(shù)與其它相關(guān)技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了許多新的數(shù)據(jù)庫類型。分布式處埋枝木*一數(shù)銜庫并行處璦枝木＜一一人工智能枝術(shù)?一一多媒體枝木*分布式數(shù)梅庫系統(tǒng)＞弟行數(shù)銪庫系統(tǒng)*知識庫系統(tǒng)、主動數(shù)據(jù)庫*多媒體數(shù)梅庫系統(tǒng)模糊枝木?＞模袖數(shù)銜庫系統(tǒng)4、面向應用領域的數(shù)據(jù)庫新技術(shù)EIS&DSS一4-?數(shù)據(jù)倉庫CAD/CAM/CIM—4-?工程數(shù)據(jù)庫-fcdb-JC'計劃、統(tǒng)計-戮煙厙技不4->統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫地理信息系統(tǒng)-<-?空間數(shù)據(jù)庫第1章緒論數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概念和體系結(jié)構(gòu)本章內(nèi)容■什么是數(shù)據(jù)庫？■數(shù)據(jù)庫的基本概念1.1★■為什么要用數(shù)據(jù)庫來管理數(shù)據(jù)？■數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展、數(shù)據(jù)庫的特點1.1■數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中是怎樣表達的？■數(shù)據(jù)模型1.2★

★■數(shù)據(jù)庫的體系（系統(tǒng)）結(jié)構(gòu)1.3■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.4數(shù)據(jù)庫的基本概念?數(shù)據(jù)和信息(DataandInformation)?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)基本概念-數(shù)據(jù)和信息描述事物的符號記錄稱為數(shù)據(jù)(Data，薩師煊、王珊)?？跀?shù)據(jù)有多種表現(xiàn)形式，可以是數(shù)字、文字、圖形、圖像、聲音和語言等；□數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)字化后被輸入到計算機中。對數(shù)據(jù)的解釋稱為信息(Information)?！鯏?shù)據(jù)的形式還不能表達其內(nèi)容，需要經(jīng)過解釋；□數(shù)據(jù)是信息的載體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是對數(shù)據(jù)語義的解釋?；靖拍?什么是數(shù)據(jù)庫?數(shù)據(jù)庫(Database,DB)是長期存儲在計算機內(nèi)、有組織、可共享的數(shù)據(jù)集合。典型地，這些數(shù)據(jù)描述了一個或多個相關(guān)組織的活動。□數(shù)據(jù)是持久的□數(shù)據(jù)是按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存□數(shù)據(jù)是集成的□數(shù)據(jù)是共享的基本概念-什么是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)?在數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫用戶之間有一軟件層，它通常被稱為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem,DBMS),是一個幫助用戶創(chuàng)建和管理數(shù)_應用程序集合。?@?QueryOptimizationandExecutionRelationalOperatorsFilesandAccessMethods□訪問數(shù)據(jù)庫的請求都是由DBMS來處理的；□DBMS提供了許多對數(shù)據(jù)操作的實用程序，如增加和刪除表，檢索或更新數(shù)據(jù)；□DBMS提供的基本功能為數(shù)據(jù)庫用戶屏蔽了物理層的細節(jié)。BufferManagementDiskSpaceManagement---DB基本概念-DBMS的功能P5□數(shù)據(jù)定義功能用戶一般通過數(shù)據(jù)定義語言(DDL)對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象進行定義。□數(shù)據(jù)組織、存儲和管理DBMS在存儲級確定數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)間的聯(lián)系的組織和存取方法□數(shù)據(jù)操作功能用戶一般使用數(shù)據(jù)操作語言(DML)操作數(shù)據(jù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作，如查詢、插入、刪除和修改等。I□數(shù)據(jù)庫的運行管理數(shù)據(jù)庫在建立、運行和維護時由DBMS統(tǒng)一管理、統(tǒng)一控制，以保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶數(shù)據(jù)的并發(fā)使用及發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復。□數(shù)據(jù)庫的建立和維護它包括數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)導入、導出，數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲，重組織和性能監(jiān)視、分析功能等。這些功能通常是由一些實用程序完成的。基本概念-什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)?■數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成，一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、應用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶構(gòu)成。數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)的發(fā)展階段數(shù)據(jù)管理技術(shù)經(jīng)歷了人工管理、文件管理、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三階段。手工管理（直接書寫機器語古）D01010111110010111001001101011001101010011110000010100101001000010000000文件管理（程序管理數(shù)據(jù)）main（）{inta,b,c；fopenfj-i-）;腿庫髄（自拽理儲）select*fromSinsertdelete人工管理階段程序與數(shù)據(jù)的關(guān)系應用程序1數(shù)據(jù)組1應用程序2數(shù)據(jù)組2□O應用程序n數(shù)據(jù)組n文件系統(tǒng)階段P7■設有如下數(shù)據(jù):■則文件系統(tǒng)中應用程序與數(shù)據(jù)的使用對應方式:職工：職工號姓名單位性別年齡工齡職稱工資工資：職工號姓名職稱工齡工資房租水電教課：職工號單位姓名職稱課程名學時職員管理程序職工數(shù)據(jù)1+職員文件工資管理程序―工資數(shù)據(jù)—X―工資文件授課管理程序-_—授課數(shù)據(jù)——授課文件應用程序邏輯結(jié)構(gòu)存取方法物理文件程序與數(shù)據(jù)的關(guān)系應用程序1應用程序2OS應用程序n文件1文件2文件n文件為基礎的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的不足:■程序和數(shù)據(jù)不獨立1程序必須知道文件的結(jié)構(gòu)。■數(shù)據(jù)重復□同樣的數(shù)據(jù)可能會重復保存在不同的文件中，造成數(shù)據(jù)的不完整性■難于保證數(shù)據(jù)的完整性□修改數(shù)據(jù)引起的改變■難以提供符合用戶不同要求的信息□用戶在實際應用中所需要的信息很可能是幾個文件中的部分信息的組合、合并的結(jié)果■難于保障安全□具有相同權(quán)限的用戶都可以修改文件，文件內(nèi)的數(shù)據(jù)卻難于采取保密措施。數(shù)據(jù)庫管理階段程序與數(shù)據(jù)的對應關(guān)系職員管理程序-?局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之-—肄箱SS31-1工資管理程序局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之二DB1_1授課管理程序-局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之三數(shù)據(jù)庫方法的特點口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化□程序與數(shù)據(jù)分離以及數(shù)據(jù)獨立性□支持數(shù)據(jù)的多視圖□數(shù)據(jù)共享和多用戶事務處理□數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)自描述特點數(shù)據(jù)庫方法的特點-數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)了整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化。“整體結(jié)構(gòu)化”指在整個數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不再僅僅針對某一個應用，而是面向全組織的；不僅數(shù)據(jù)內(nèi)部是結(jié)構(gòu)化的，而且整體式結(jié)構(gòu)化的，數(shù)據(jù)之間是有聯(lián)系的。數(shù)據(jù)庫方法的特點-程序與數(shù)據(jù)分;在傳統(tǒng)的文件處理中，數(shù)據(jù)文件的結(jié)構(gòu)總是嵌入在存取它的程序中。因此，文件結(jié)構(gòu)的任何改變需要同時改變存取這一數(shù)據(jù)文件的所有程序，稱為數(shù)據(jù)依賴(Datadependence)□數(shù)據(jù)獨立性(DataIndependence)的定義是指能夠使應用程序免予隨著數(shù)據(jù)物理存儲和訪問方式的變化而變化。數(shù)據(jù)庫方法的特點-多視圖一個DBMS通常會有許多用戶，而每個用戶可能需要一個不同的數(shù)據(jù)庫的表現(xiàn)形式，或者說一個不同的數(shù)據(jù)庫視圖(view)。數(shù)據(jù)庫方法的特點-數(shù)據(jù)共享和事務處理多用戶DBMS的一個基本任務即是保證并發(fā)事務可以正確地執(zhí)行。事務(transaction)是用戶定義的一個數(shù)據(jù)庫操作序歹IJ,這些操作要么全做要么全不做，是一個不可分割的工作單位。事務的四個特性(ACID)?原子性(A)?一致性(C)?隔離性(I)?持久性(D)數(shù)據(jù)庫方法的特點-自描述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不僅包括數(shù)據(jù)庫本身，還包括了數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和約束條件的完整定義和說明。這些定義被保存在系統(tǒng)目錄(systemcatalog)中：系統(tǒng)目錄中的信息包括：每個文件的結(jié)構(gòu)信息、每個數(shù)據(jù)項的類型和存儲格式，以及加在數(shù)據(jù)上的各種約束條件。這種存儲于系統(tǒng)目錄中的信息稱為元數(shù)據(jù)(meta?data),它描述了主數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)。元數(shù)據(jù)的定義=描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫方法的特點-文件系統(tǒng)VS.數(shù)據(jù)庫文件方式的問題：數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點：數(shù)據(jù)的冗余和不一致數(shù)據(jù)訪問困難數(shù)據(jù)依賴完整性問題原子性問題并發(fā)訪問異常安全性問題數(shù)據(jù)共享減少冗余避免不一致提供事務支持保持完整性數(shù)據(jù)獨立性增強安全性提供恢復機制加強標準化縮短應用開發(fā)時間數(shù)據(jù)庫方法的特點-什么時候不使I用DBMS?盡管使用DBMS有很多優(yōu)勢，但是DBMS系統(tǒng)需要額外的開銷，如投資、性能、維護等。因此，在某些情況下使用傳統(tǒng)的文件處理方式可能會更加合適?！鯏?shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)庫應用程序比較簡單，易于定義并且一般不會發(fā)生變化；□某些程序?qū)崟r性強，而DBMS的代價過高不能滿足；□不需要多用戶存取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)模型在數(shù)據(jù)庫中我們是用數(shù)據(jù)模型這個工具來抽象、表示和處理現(xiàn)實世界中的實體以及實體之間的聯(lián)系。簡單地說，數(shù)據(jù)模型就是現(xiàn)實世界的模擬，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫均是基于某種數(shù)據(jù)模型的，數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫的核心?！鯏?shù)據(jù)模型的定義數(shù)據(jù)模型三要素數(shù)據(jù)模型的分類□模式、實例和數(shù)據(jù)庫狀態(tài)數(shù)據(jù)模型-數(shù)據(jù)模型定義數(shù)據(jù)庫方法的一個基本特征是：它通過隱藏大多數(shù)數(shù)據(jù)庫用戶并不要求的數(shù)據(jù)存儲細節(jié)，而提供某些層次上的數(shù)據(jù)抽象。數(shù)據(jù)模型(dataModel)是一個可用于描述數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的概念集合，它提供了為獲得數(shù)據(jù)抽象所必需的工具。(R?Elmasri,S.B.Navathe,2002)數(shù)據(jù)模型-數(shù)據(jù)模型三要素數(shù)據(jù)模型是嚴格定義的一組概念的集合，這些概念精確地描述了系統(tǒng)的靜態(tài)特征（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）、動態(tài)特征（數(shù)據(jù)操作）和完整性約束條件。（1廠數(shù)指對象和對象間聯(lián)系的表達和實現(xiàn)；□數(shù)據(jù)本身：類型、內(nèi)容、性質(zhì)。例如關(guān)系模型中的域、屬性、關(guān)系等?？赹據(jù)i間聯(lián)系，數(shù)據(jù)之間是如何相互關(guān)聯(lián)的，例如關(guān)系模型中的主碼外碼聯(lián)系等。（2）數(shù)據(jù)操作，對數(shù)據(jù)庫中對象的實例允許執(zhí)行的操作集合，主要指檢索和更新（插入、刪除、修改）兩類操作。（3）數(shù)據(jù)完整性約束，完整性規(guī)則的集合，規(guī)定數(shù)據(jù)庫狀態(tài)及狀態(tài)變化所應滿足的條件，以保證數(shù)據(jù)的正確性和相容性。數(shù)據(jù)模型-數(shù)據(jù)模型的分類高層或概念數(shù)據(jù)模型(High-levelorconceptualdatamodal)提供的概念是按用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模，主要用于數(shù)據(jù)庫的設計，例如實體?聯(lián)系模型。底層或物理數(shù)據(jù)模型(low-levelorphysicaldatamodal)提供的概念描述的是數(shù)據(jù)在計算機中實際存儲的方式。在這兩層之間的是可表示或可實現(xiàn)的或邏輯數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)模型(representationalorimplementationorlogicaldatamodel)，

它們提供的概念能夠被最終用戶所理解，同時也不會與數(shù)據(jù)在計算機中實際的組織形式相差太遠。模型分類-物理和邏輯數(shù)據(jù)模型塊間間隔物璦記果布颺SW記錄布局軟件轉(zhuǎn)換記錄H記錄Q物理數(shù)據(jù)模型提供的概念一般面向計算機專家的，通過諸如記錄格式、記錄順序和存取路徑等表示信息，描述數(shù)據(jù)在計算機中如何被存儲。（第8章）邏輯數(shù)據(jù)模型隱藏了一些數(shù)據(jù)存儲的細節(jié)，但可以在計算機中直接實現(xiàn)，例如關(guān)系數(shù)據(jù)模型。應用S序員模型分類-數(shù)據(jù)庫的建模過程現(xiàn)世世界信息世界數(shù)據(jù)庫世界Ep津模模型轉(zhuǎn)換■■國觸數(shù)醐型zboa（第2章）概念數(shù)據(jù)模型（第1章）0邏輯數(shù)據(jù)模型（第5章）概念模型概念模型用于信息世界的建模。概念模型不依賴于某一個DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。概念模型可以轉(zhuǎn)換為計算機上某一DBMS支持的特定數(shù)據(jù)模型。D具有較強的語義表達能力，應用中的各種語義知識現(xiàn)實世認識抽象信息世界概念模型機器世界數(shù)據(jù)模型(DBMS)能夠方便、直接地表達2)應該簡單、清晰、易于用戶理解，是用戶與數(shù)據(jù)庫設計人員之間進行交流的語言一、信息世界中的基本概念(1)實體(Entity)(2)屬性(Attribute)例：Student(Sno,Sname,Sex,Age)(3)碼(Key)(4)域(Domain)(5)實體型(EntityType)(6)實體值(EntityValue)(7)實體集(EntitySet)三個世界的轉(zhuǎn)換:現(xiàn)實世界事物特性信息世界實體集實體屬性唯一特征鍵機器世界文件記錄字段關(guān)鍵字（8）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。①②③一對一聯(lián)系（1:1）一對多聯(lián)系（l：n）。多對多聯(lián)系（m:n）注意：實體型之間的一對一、一對多、多對多聯(lián)系不僅存在于兩個實體型之間，也存在于兩個以上的實體型之間。同一個實體集內(nèi)的各實體之間也可以存在一■對一、一對多、多對多的。P16定義二、表示概念模型的實體一聯(lián)系方法w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的實體連接起來.聯(lián)系：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、l:n或m:n）。注意的是，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。兩個實體性之間的三類聯(lián)系聯(lián)系屬性的表示方法設備零件_工程多個實體型之間的聯(lián)系請思考：一個醫(yī)生可以給多個病人看病開多張?zhí)幏?，一個病人每次只能有一個醫(yī)生看病，一個處方只能有一個醫(yī)生開出。職工學生零件111門nm一個實體型之間的聯(lián)系例：學校有若干個系，每個系又有若干教師和學生；每個教師可以擔任多門課程并參加多個項目；每個學生可以同時選修多門課程。請設計某學校的教學管理的ER模型。解：某學校教學管理的ER模型應有五個實體：系、教師、學生、項目、課程（1）設計各實體的屬性如下：系（系號，系名，系主任）教師（教師號，教師名，職稱）學生（學號，姓名，性別，年齡）項目（項目號，名稱，負責人）課程（課程號，課程名，學分）思考:1.設有商店和顧客，其中商店有：店號、店名、地址；顧客有：客號、客名、電話?，F(xiàn)有以下語義:1)一個商店客可有多個顧客；2)一個顧客可到多個商店購物；3)一個顧客一天內(nèi)只能到一個商店購物一次。作業(yè):P3811、12、13邏輯數(shù)據(jù)模型-數(shù)據(jù)模型的發(fā)展反映了數(shù)據(jù)庫的發(fā)展商務數(shù)據(jù)處理應用（查詢要求，集成的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)共享）,文件系統(tǒng)IDBMS技術(shù)商務數(shù)據(jù)處理迅速發(fā)展，普及（簡單結(jié)構(gòu)，非過程化查詢）層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫1-關(guān)系數(shù)據(jù)理論數(shù)據(jù)庫應用領域擴大，新應用領域，傳統(tǒng)應用新需求（復雜對象，對象的復雜行為）關(guān)系數(shù)據(jù)庫I面向?qū)ο蠹夹g(shù)對象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫對象數(shù)據(jù)庫邏輯數(shù)據(jù)模型-層次數(shù)據(jù)模型定義：用樹型(層次)結(jié)構(gòu)表示實體類型及實體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為層次模型(HierarchicalModel)。1.層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束3.層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)4.層次數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點一、層次模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1.層次模型的幾個術(shù)語□根結(jié)點，雙親結(jié)點，兄弟結(jié)點，葉結(jié)點E2.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3.表示方法實體型：用記錄類型描述。每個結(jié)點表示一個記錄類型。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)型之間的一對多的聯(lián)系系D02計算機信息樓學生教員陳芝網(wǎng)絡安全E1101E3102張豪網(wǎng)絡管理數(shù)據(jù)庫R01數(shù)據(jù)系統(tǒng)R02絡R03研究S63871文繼榮AS63874劉華~CS63876AE2102王大明|數(shù)據(jù)庫E1709馮寧數(shù)據(jù)倉庫E3501孟勇|并行數(shù)據(jù)庫?特點結(jié)點的雙親是唯一的必只能直接處理一對多的實體聯(lián)系4每個記錄類型定義一個排序字段，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2.多對多聯(lián)系在層次模型中的表示P22用層次模型表示多對多聯(lián)系，必須首先將其分解成一對多聯(lián)系。分解方法有兩種:冗余結(jié)點法和虛擬結(jié)點法O1：

m1:ItL二、層次數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束層次數(shù)據(jù)模型的操縱主要有查詢、插入、刪除和更新。進行插入、刪除、更缺操作時要滿足層次模型的完整性約束條件。進行插入操作時，如果沒有相應的雙親結(jié)點值就不能插入子女結(jié)點值。進行刪除操作時，如果刪除雙親結(jié)點值，則相應的子妥結(jié)點植4岐同時刪除。進行更新操作時，應更新所有相應記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性。三、層次數(shù)據(jù)模型的存儲結(jié)構(gòu)鄰接法：按照層次樹前序穿越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。Ui層次數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點優(yōu)點：1.數(shù)據(jù)模型比較簡單，操作簡單。2.對于實體間聯(lián)系是固定的，且預先定義好的應用系統(tǒng)，性能較高。3.提供良好的完整性支持。缺點：1.不適合于表示非層次性的聯(lián)系。2.對插入和刪除操作的限制比較多。3.查詢子女結(jié)點必須通過雙親結(jié)點。4.由于結(jié)構(gòu)嚴密，層次命令趨于程序化。邏輯數(shù)據(jù)模型-網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型定義：用有向圖（網(wǎng)絡）結(jié)構(gòu)表示實體類型及實體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為網(wǎng)狀模型（NetworkModel）o網(wǎng)狀模型的優(yōu)點：（1）快速的數(shù)據(jù)訪問（2）便于復雜數(shù)據(jù)庫的建模網(wǎng)狀模型的缺點：（1）結(jié)構(gòu)復雜，并不便于修改（2）其DDL（數(shù)據(jù)定義語言），DML（數(shù)據(jù)操作語言）語言復雜、用戶不容易使用（3）用戶必須掌握數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)實例：1969年，美國數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)語言研究會CODASYL下屬的數(shù)據(jù)庫任務組DBTG對數(shù)據(jù)庫方法進行了研究、探討，并提出了若干報告，稱為DBTG報告。在報告中第一次提出了網(wǎng)狀模型。20世紀70年代的DBMS產(chǎn)品大部分是網(wǎng)狀系統(tǒng)。邏輯數(shù)據(jù)模型-關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型是建立在嚴格的數(shù)學概念的基礎上的。在用戶的觀點下，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，由行和列組成。-般木語宇段關(guān)系（或?qū)嵗╆P(guān)系模型術(shù)語…尿性學號/姓名性別出生年月000150391翟叫男00015040安甚文.里<3^0150411蔣林里00015042＞祥坤/…男-00015043\w男記錄類型（表定義）????關(guān)系模式記錄1元組1!'i記錄2元組2，表元組3卜記錄4元組4記錄5元組5字段謂關(guān)系模式的術(shù)通塚性值關(guān)系數(shù)據(jù)模型-數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系(Relation):一個關(guān)系對應通常所說的一張表。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。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(Component):元組中的一個屬性值。關(guān)系模式(RelationSchema):對關(guān)系的描述，一般表示為：關(guān)系名(屬性1、屬性2、一-、屬性n)關(guān)系模型-實體及實體間的聯(lián)系的表示方法％□實體型：直接用關(guān)系（表）表示?！鯇傩裕河脤傩悦硎??！跻粚σ宦?lián)系：隱含在實體對應的關(guān)系中?！跻粚Χ嗦?lián)系：隱含在實體對應的關(guān)系中。□多對多聯(lián)系：直接用關(guān)系表示。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，即不能出現(xiàn)“表中表”。例1.學生、系、系與學生之間的一對多聯(lián)系：學生（學號，姓名，年齡，性別，年級，系號）系（系號，系名，辦公地點）例2.系、系主任、系與系主任間的一對一聯(lián)系系（系號，系名，辦公地點，系主任）例3.學生、課程、學生與課程之間的多對多聯(lián)系:學生（學號，姓名，年齡，性別，系號，年級）課程（課程號，課程名，學分）選修（學號，課程號，成績）關(guān)系數(shù)據(jù)模型-數(shù)據(jù)操作＞關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操作主要包括查詢、插入、刪除和修改數(shù)據(jù)。＞數(shù)椐操作是集合操作，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（透明），用戶只要指出“干什么”，不必詳細說明“怎么干”關(guān)系數(shù)據(jù)模型-完整性約束□實體完整性□操作完整性□用戶定義的完整性關(guān)系模型-存儲結(jié)構(gòu)□表以文件形式存儲。□有的DBMS—個表對應一個操作系統(tǒng)文件□有的DBMS自己設計文件結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)模型-優(yōu)缺點關(guān)系模型的優(yōu)點：1）關(guān)系模型是建立在嚴格的數(shù)學概念的基礎上的；2）關(guān)系模型的概念單一。無論實體還是實體之間的聯(lián)系都用關(guān)系表示。對數(shù)椐的檢索結(jié)果也是關(guān)系（即表）。所以其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、清晰、用戶易懂易用；3）關(guān)系模型的存儲路徑對用戶透明，從而具有更高的數(shù)椐獨立性、更好的安全保密性，也減輕了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫開發(fā)建立的工作。關(guān)系模型的缺點：查詢效率不如非關(guān)系數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)模型-模式、實例＞模式(Schema)是數(shù)椐庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。＞模式的一個具體值稱為模式的一個實例(Instance)o＞模式反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系，同一個模式可以有很多實例，模式是相對穩(wěn)定的；而實例反映的是數(shù)椐庫某一時刻的狀態(tài)，是相對變動的。數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)■三層模式體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)獨立性（內(nèi)部結(jié)構(gòu)）■客戶機/服務器體系結(jié)構(gòu)（外部結(jié)構(gòu)、用戶觀點）1972年，ANSI/SPARCDBMS研究組提出的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的\^體系結(jié)構(gòu)，一個重要的目標是將用戶應用與物理數(shù)據(jù)庫分離。外層外模式/模式映象概念層外模式,|外模式2概念模式外模式3模式/內(nèi)模式映象內(nèi)層內(nèi)模式三層模式體系結(jié)構(gòu)示意圖三層模式體系結(jié)構(gòu)-內(nèi)模式內(nèi)模式（或存儲模式）是最接近物理存儲，是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)椐庫內(nèi)部的表示方法。＞一個數(shù)據(jù)庫只有一個內(nèi)模式。＞內(nèi)模式使用物理數(shù)據(jù)模型，并描述數(shù)據(jù)庫的存取路徑和數(shù)據(jù)存儲的全部細節(jié)。＞描述內(nèi)模式的數(shù)據(jù)定義語言稱為“內(nèi)模式DDL”。三層模式體系結(jié)構(gòu)?概念模式概念模式（模式、邏輯模式）是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。＞概念模式是整個組織的數(shù)據(jù)視圖，表示數(shù)據(jù)庫中的全部數(shù)據(jù)內(nèi)容，因此一個數(shù)據(jù)庫只有一個概念模式。＞概念模式隱藏了物理存儲結(jié)構(gòu)的細節(jié)，并注重于描述表、數(shù)據(jù)類型、聯(lián)系、用戶操作和約束。概念模式使用邏輯數(shù)據(jù)模型。＞描述概念模式的數(shù)據(jù)定義語言稱為“模式DDL”。三層模式體系結(jié)構(gòu)-外模式外模式（子模式、用戶模式）是數(shù)據(jù)庫用戶能夠看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表現(xiàn)。＞外模式就是單個用戶的數(shù)據(jù)視圖，因此一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外模式。＞每個外模式都可以描述某個特定的用戶組所使用的那一部分數(shù)據(jù)庫，同時還可以對這個用戶組隱藏數(shù)椐庫的其它部分，是概念模式的子集，外模式使用概念數(shù)據(jù)模型或邏輯數(shù)據(jù)模型。＞用戶使用DML（數(shù)據(jù)庫操作語言）對外部記錄進行操作。＞描述外模式的數(shù)椐定義語言稱為“外模式DDL”。數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)-映象和數(shù)據(jù)獨立性□這三層模式僅僅是對數(shù)據(jù)的描述，而數(shù)據(jù)只存在于物理層；□每個用戶組只關(guān)心自己的外模式；□DBMS必須把外模式中的用戶請求轉(zhuǎn)換成概念模式中的請求，然后再把這個請求轉(zhuǎn)換成內(nèi)模式中的請求，并根據(jù)這一請求在物理層上進行處理；□如杲請求是一個數(shù)據(jù)庫的檢索請求，那么數(shù)據(jù)會先從物理層中抽取出來