《數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用教程》第5版 課件 何玉潔 第1、2章 數(shù)據(jù)庫(kù)概述、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用教程（第5版）第1章數(shù)據(jù)庫(kù)概述1.1一些基本概念1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展1.3數(shù)據(jù)獨(dú)立性1.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成概述隨著信息管理水平的不斷提高，應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大，信息已成為企業(yè)的重要財(cái)富和資源。作為管理信息的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)也得到了很大的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。飛機(jī)、火車(chē)訂票系統(tǒng)、商場(chǎng)的進(jìn)貨與銷(xiāo)售、圖書(shū)館對(duì)書(shū)籍及借閱的管理等。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)管理的最新技術(shù)主要研究?jī)?nèi)容是如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的管理，以提供可共享、安全、可靠的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)一般包含數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)處理兩部分。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)本質(zhì)上是一個(gè)用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)可以將數(shù)據(jù)庫(kù)看成是一個(gè)電子文件柜除保存數(shù)據(jù)外，還提供對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種管理和處理：安全管理數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)查詢(xún)一些基本概念數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的基本對(duì)象。文本、圖形、圖像、音頻、視頻、商品銷(xiāo)售情況等都是數(shù)據(jù)?？梢詫?shù)據(jù)定義為：數(shù)據(jù)是描述事物的符號(hào)記錄。數(shù)據(jù)有多種表現(xiàn)形式，可以經(jīng)過(guò)數(shù)字化后保存在計(jì)算機(jī)中。數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)解釋才能明確其表達(dá)的含義。20當(dāng)解釋其代表人的年齡時(shí)就是20歲。當(dāng)解釋其代表商品價(jià)格時(shí)，就是20元。數(shù)據(jù)和解釋不可分。數(shù)據(jù)的解釋是對(duì)數(shù)據(jù)的說(shuō)明。數(shù)據(jù)的含義稱(chēng)為數(shù)據(jù)的語(yǔ)義。事物的描述在日常生活中，一般直接用自然語(yǔ)言來(lái)描述事物。如描述一門(mén)課程的信息：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ)課程，4個(gè)學(xué)分，第5學(xué)期開(kāi)設(shè)。但在計(jì)算機(jī)中經(jīng)常按如下形式描述：（數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ)，4，5）記錄2023/12/2020:398數(shù)據(jù)庫(kù)（Database）是存放數(shù)據(jù)的倉(cāng)庫(kù)。永久存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備上。按一定的格式存儲(chǔ)。是有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)的集合。9數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)DatabaseManagementSystem——DBMS是一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和維護(hù)的系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)2023/12/2020:3910數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)主要功能數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與維護(hù)數(shù)據(jù)定義數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)操作事務(wù)的管理和運(yùn)行11數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（及相關(guān)實(shí)用工具）、應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員組成。2023/12/2020:39DBMS實(shí)用工具應(yīng)用程序應(yīng)用程序DBA121.3數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展文件管理方式數(shù)據(jù)庫(kù)管理13文件管理操作模式14文件管理示例應(yīng)用程序A2應(yīng)用程序A1學(xué)生基本信息管理學(xué)生選課管理學(xué)生信息文件F1課程信息文件F2學(xué)生選課信息文件F3（學(xué)號(hào)、姓名、性別、出生日期、聯(lián)系電話(huà)、所在系、專(zhuān)業(yè)、班號(hào)

）（學(xué)號(hào)、姓名、所在系、專(zhuān)業(yè)、課程號(hào)、課程名、修課類(lèi)型、修課時(shí)間、考試成績(jī)

）15文件管理系統(tǒng)的缺點(diǎn)編寫(xiě)應(yīng)用程序不方便數(shù)據(jù)冗余不可避免應(yīng)用程序依賴(lài)性不支持對(duì)文件的并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)間聯(lián)系弱難以按用戶(hù)視圖表示數(shù)據(jù)無(wú)安全控制功能編寫(xiě)應(yīng)用程序不方便應(yīng)用程序編寫(xiě)者必須清楚地了解所用文件的邏輯及物理結(jié)構(gòu)，如文件中包含多少個(gè)字段，每個(gè)字段的數(shù)據(jù)類(lèi)型，采用何種邏輯結(jié)構(gòu)和物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。對(duì)文件的查詢(xún)、修改等處理都必須在應(yīng)用程序中編程實(shí)現(xiàn)。17數(shù)據(jù)冗余不可避免數(shù)據(jù)冗余所帶來(lái)的問(wèn)題不僅僅是存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)，更為嚴(yán)重的是造成了數(shù)據(jù)的不一致（inconsistency）。如：某學(xué)生所學(xué)的專(zhuān)業(yè)發(fā)生了變化，如果只在F1文件中進(jìn)行修改，而忘記在F3中應(yīng)做同樣的修改。則會(huì)造成同一名學(xué)生在兩個(gè)文件中的“專(zhuān)業(yè)”不一樣。18應(yīng)用程序依賴(lài)性應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)的操作依賴(lài)于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的文件的結(jié)構(gòu)。文件和記錄的結(jié)構(gòu)通常是應(yīng)用程序代碼的一部分，如C程序的struct。文件結(jié)構(gòu)的每一次修改，都將導(dǎo)致應(yīng)用程序的修改。19不支持對(duì)文件的并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)文件最初是作為程序的附屬數(shù)據(jù)出現(xiàn)的，它一般不支持多個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)對(duì)同一個(gè)文件進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。例如：某用戶(hù)打開(kāi)了一個(gè)Excel文件，當(dāng)?shù)诙€(gè)用戶(hù)在第一個(gè)用戶(hù)未關(guān)閉此文件前打開(kāi)此文件時(shí)，只能以只讀方式打開(kāi)此文件，而不能對(duì)此文件進(jìn)行修改。20數(shù)據(jù)間聯(lián)系弱文件與文件之間是彼此獨(dú)立、毫不相干的，文件之間的聯(lián)系必須通過(guò)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如F3文件中的學(xué)號(hào)、姓名等學(xué)生的基本信息必須是F1文件中已存在的（即選課學(xué)生必須是已存在的學(xué)生）數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系是實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中所要求，但文件本身不具備自動(dòng)實(shí)現(xiàn)這些聯(lián)系的功能。21難以滿(mǎn)足不同對(duì)數(shù)據(jù)用戶(hù)的需求不同的用戶(hù)關(guān)注的數(shù)據(jù)往往不同。例如，對(duì)于學(xué)生基本信息，分配學(xué)生宿舍的部門(mén)可能只關(guān)心學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名、性別和班號(hào)。教務(wù)部門(mén)可能關(guān)心的是學(xué)號(hào)、姓名、所在系、專(zhuān)業(yè)和班號(hào)。需要為每個(gè)用戶(hù)建立一個(gè)文件，這勢(shì)必造成很多的數(shù)據(jù)冗余。22無(wú)安全控制功能在文件管理方式中，很難控制某個(gè)人對(duì)文件能夠進(jìn)行的操作。如：只允許某個(gè)人查詢(xún)和修改數(shù)據(jù)，但不能刪除數(shù)據(jù)，或者對(duì)文件中的某個(gè)或者某些字段不能修改等。在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)的安全性是非常重要且不可忽視的。23數(shù)據(jù)庫(kù)管理操作模式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)24數(shù)據(jù)庫(kù)管理示例各學(xué)院程序?qū)W生基本信息管理學(xué)生有關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)教務(wù)部門(mén)程序?qū)W生選課管理數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)25數(shù)據(jù)庫(kù)管理的優(yōu)點(diǎn)相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的集合較少的數(shù)據(jù)冗余程序與數(shù)據(jù)相互獨(dú)立保證數(shù)據(jù)的安全、可靠最大限度地保證數(shù)據(jù)的正確性數(shù)據(jù)可以并發(fā)使用并能保證一致性26相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的集合數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)不是孤立的，數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間是相互關(guān)聯(lián)的。也就是說(shuō)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中不僅要能夠表示數(shù)據(jù)本身，還要能夠表示數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。學(xué)生課程學(xué)生與課程之間的聯(lián)系27較少的數(shù)據(jù)冗余 數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)被統(tǒng)一管理，合理組織，任何對(duì)數(shù)據(jù)的操作都由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)DBMS完成。DBMS28數(shù)據(jù)具有較高的獨(dú)立性數(shù)據(jù)獨(dú)立性是指數(shù)據(jù)的組織和存儲(chǔ)方法與應(yīng)用程序互不依賴(lài)、彼此獨(dú)立的特性。29保證數(shù)據(jù)的安全、可靠數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)要能夠保證數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是安全、可靠的。

有效地防止數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)被非法使用或非法修改

數(shù)據(jù)遭到破壞時(shí)能立刻將數(shù)據(jù)完全恢復(fù)主動(dòng)安全被動(dòng)安全安全機(jī)制備份恢復(fù)30最大限度地保證數(shù)據(jù)的正確性保證數(shù)據(jù)正確的特性在數(shù)據(jù)庫(kù)中稱(chēng)之為數(shù)據(jù)完整性。學(xué)生的年齡200歲31數(shù)據(jù)可以并發(fā)使用

并能保證數(shù)據(jù)的一致性

在多個(gè)用戶(hù)同時(shí)使用數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，能夠保證不產(chǎn)生沖突和矛盾，保證數(shù)據(jù)的一致性和正確性。32并發(fā)操作示例10張票訂8張票：10-8=2訂4張票：10-6=4421010？331.3數(shù)據(jù)獨(dú)立性指應(yīng)用程序不會(huì)因數(shù)據(jù)的物理表示方式和訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)的改變而改變，即應(yīng)用程序不依賴(lài)于任何特定的物理表示方式和訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)，包含兩個(gè)方面：邏輯獨(dú)立性物理獨(dú)立性34物理獨(dú)立性指當(dāng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置或存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，不影響應(yīng)用程序的特性。應(yīng)用程序D:\xE:\a學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)

D:\xF:\b學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)

35邏輯獨(dú)立性指當(dāng)表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界的信息內(nèi)容發(fā)生變化時(shí)，如：增加信息刪除無(wú)用信息等不影響應(yīng)用程序的特性。應(yīng)用程序?qū)W生數(shù)據(jù)庫(kù)

學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)

36示例學(xué)號(hào)姓名性別所在系S01張三男計(jì)算機(jī)S02李四女計(jì)算機(jī)S03王五女信息S04陳六男信息學(xué)號(hào)姓名性別所在系專(zhuān)業(yè)S01張三男計(jì)算機(jī)軟件S02李四女計(jì)算機(jī)應(yīng)用S03王五女信息管理S04陳六男信息管理應(yīng)用程序?qū)W號(hào)姓名性別S01張三男S02李四女S03王五女S04陳六男37非獨(dú)立性在使用文件管理數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)用程序常常是數(shù)據(jù)依賴(lài)的，也就是說(shuō)數(shù)據(jù)的物理表示方式和有關(guān)的存取技術(shù)都要在應(yīng)用程序中考慮，而且，有關(guān)物理表示的知識(shí)和訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)直接體現(xiàn)在應(yīng)用程序的代碼中。38非獨(dú)立性示例Openfile（“D:\data\file1”）file1D:\data\file1file1F:\data\file1Openfile（“F:\data\file1”）391.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成……應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理員核心數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)的匯集，它以一定的組織形式保存在存儲(chǔ)介質(zhì)上數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是管理數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)軟件，它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的各種功能應(yīng)用程序?qū)Ｖ敢詳?shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的程序數(shù)據(jù)庫(kù)管理員負(fù)責(zé)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。41硬件由于數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)量一般都比較大，而且DBMS自身的規(guī)模也比較大（如：SQLServer2005的完整安裝大約需700MB以上的硬盤(pán)空間和至少512MB以上的內(nèi)存），必須要有足夠大的內(nèi)存，來(lái)存放操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和應(yīng)用程序，而且還要有足夠大的硬盤(pán)空間來(lái)存放數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，最好還有足夠的存放備份數(shù)據(jù)的磁帶、磁盤(pán)或光盤(pán)。42軟件數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心，是建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)軟件。支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)運(yùn)行的操作系統(tǒng)。具有數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)接口的高級(jí)語(yǔ)言及其編程環(huán)境，以便于開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序。實(shí)用工具。一般是數(shù)據(jù)庫(kù)廠(chǎng)商提供的隨數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)軟件一起發(fā)行。43人員數(shù)據(jù)庫(kù)管理員系統(tǒng)分析人員數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員應(yīng)用程序編程人員最終用戶(hù)44數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用教程（第5版）第2章數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.1數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)模型2.2概念層數(shù)據(jù)模型2.3組織層數(shù)據(jù)模型2.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2.5數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)2.1數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)模型現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)是散亂無(wú)章的，散亂的數(shù)據(jù)不利于人們對(duì)其進(jìn)行有效的管理和處理。因此，必須把現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)按照一定的格式組織起來(lái)，以方便對(duì)其進(jìn)行操作和使用。在用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)管理數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)被按照一定的格式組織起來(lái)，比如二維表結(jié)構(gòu)，以使數(shù)據(jù)能夠被更高效地管理和處理。472.1.1數(shù)據(jù)與信息描述事物的符號(hào)記錄稱(chēng)為數(shù)據(jù)。將從數(shù)據(jù)中獲得的有意義的內(nèi)容稱(chēng)為信息數(shù)據(jù)有一定的格式，這些格式的規(guī)定是數(shù)據(jù)的語(yǔ)法，而數(shù)據(jù)的含義是數(shù)據(jù)的語(yǔ)義。數(shù)據(jù)是信息存在的一種形式，只有通過(guò)解釋或處理才能成為有用的信息。48示例數(shù)據(jù)：（張三，9912101，男，1981，計(jì)算機(jī)系，應(yīng)用軟件）解釋?zhuān)簭埲?912101班的男生，1981年出生，計(jì)算機(jī)系應(yīng)用軟件專(zhuān)業(yè)。49數(shù)據(jù)信息解釋數(shù)據(jù)的靜態(tài)特征數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名、性別、出生日期數(shù)據(jù)間的聯(lián)系學(xué)生選課中的學(xué)號(hào)與學(xué)生基本信息中的學(xué)號(hào)數(shù)據(jù)取值范圍約束考試成績(jī)?cè)?～100分之間50動(dòng)態(tài)特征指對(duì)數(shù)據(jù)可以進(jìn)行的操作以及操作規(guī)則。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的操作主要有查詢(xún)數(shù)據(jù)更改數(shù)據(jù)：插入、刪除和更新一般將對(duì)數(shù)據(jù)的靜態(tài)特征和動(dòng)態(tài)特征的描述稱(chēng)為數(shù)據(jù)模型三要素512.1.2數(shù)據(jù)模型對(duì)于模型，人們并不陌生。建筑模型

飛機(jī)模型計(jì)算機(jī)中的模型是對(duì)事物、對(duì)象、過(guò)程等客觀(guān)系統(tǒng)中感興趣的內(nèi)容的模擬和抽象表達(dá)，是理解系統(tǒng)的思維工具數(shù)據(jù)模型(datamodel)也是一種模型，它是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象。52數(shù)據(jù)模型（續(xù)）數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是基于某種數(shù)據(jù)模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織的，因此，了解數(shù)據(jù)模型的基本概念是學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)的基礎(chǔ)。在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)模型用于表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界中的對(duì)象，即將現(xiàn)實(shí)世界中雜亂的信息用一種規(guī)范的、形象化的方式表達(dá)出來(lái)。53數(shù)據(jù)模型（續(xù)）數(shù)據(jù)模型即要面向現(xiàn)實(shí)世界，又要面向機(jī)器世界，因此需滿(mǎn)足三個(gè)要求:能夠真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界;容易被人們理解;能夠方便地在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。54數(shù)據(jù)模型（續(xù)）數(shù)據(jù)模型實(shí)際上是模型化數(shù)據(jù)和信息的工具。根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的，可以將模型分為兩大類(lèi)：概念層數(shù)據(jù)模型（概念模型），從數(shù)據(jù)的語(yǔ)義視角來(lái)抽取模型，是按用戶(hù)的觀(guān)點(diǎn)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行建模。組織層數(shù)據(jù)模型（組織模型）。從數(shù)據(jù)的組織層次來(lái)描述數(shù)據(jù)。552.2概念層數(shù)據(jù)模型從數(shù)據(jù)的應(yīng)用語(yǔ)義視角來(lái)抽取現(xiàn)實(shí)世界中有價(jià)值的數(shù)據(jù)并按用戶(hù)的觀(guān)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模。主要用在數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)階段，與具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)無(wú)關(guān)，與具體的實(shí)現(xiàn)方式無(wú)關(guān)。56組織層數(shù)據(jù)模型從數(shù)據(jù)的組織方式來(lái)描述數(shù)據(jù)。主要有：層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型對(duì)象-關(guān)系模型是從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀(guān)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模與所使用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)有關(guān)。57轉(zhuǎn)換現(xiàn)實(shí)世界信息世界：概念模型機(jī)器世界：具體DBMS支持的數(shù)據(jù)模型人的認(rèn)識(shí)抽象現(xiàn)實(shí)世界客觀(guān)事物的抽象過(guò)程2.2概念層數(shù)據(jù)模型概念層次模型實(shí)際上是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次。概念層次模型：抽象現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中有應(yīng)用價(jià)值的元素及其關(guān)聯(lián)，反映現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中有應(yīng)用價(jià)值的信息結(jié)構(gòu)，不依賴(lài)于數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)。概念模型用于信息世界的建模，是現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的第一層抽象。是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員和用戶(hù)之間進(jìn)行交流的工具。是面向用戶(hù)、面向現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)模型，是與DBMS無(wú)關(guān)。常用的概念模型：實(shí)體-聯(lián)系模型、語(yǔ)義對(duì)象模型

實(shí)體-聯(lián)系模型實(shí)體屬性聯(lián)系

實(shí)體具有公共性質(zhì)的可相互區(qū)分的現(xiàn)實(shí)世界對(duì)象的集合?？梢允蔷唧w的事物，也可以是抽象的概念或聯(lián)系具體的事物：學(xué)生、課程、職工抽象的聯(lián)系：學(xué)生選課實(shí)體的表示方式在E-R圖中用矩形框表示實(shí)體，把實(shí)體名寫(xiě)在框內(nèi)，比如學(xué)生實(shí)體可以表示為：學(xué)生屬性實(shí)體所具有的特征或性質(zhì)。身高年齡性別體重……聯(lián)系聯(lián)系是數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)集合，是客觀(guān)存在的應(yīng)用語(yǔ)義鏈。實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系：一個(gè)實(shí)體內(nèi)屬性之間的聯(lián)系。職工實(shí)體內(nèi)部的職工號(hào)和此職工的部門(mén)經(jīng)理號(hào)實(shí)體之間的聯(lián)系：不同實(shí)體之間的聯(lián)系。課程實(shí)體和學(xué)生實(shí)體之間存在選課聯(lián)系。聯(lián)系的表示方式

實(shí)體之間的聯(lián)系用菱形框表示，框內(nèi)寫(xiě)上聯(lián)系名，并用連線(xiàn)與有關(guān)的實(shí)體相連。聯(lián)系名實(shí)體1實(shí)體2聯(lián)系的種類(lèi)一對(duì)一聯(lián)系(1:1)一對(duì)多聯(lián)系(1:n)多對(duì)多聯(lián)系(m:n)一對(duì)一聯(lián)系（實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系）

如果實(shí)體A中的每個(gè)實(shí)例在實(shí)體B中至多有一個(gè)（也可以沒(méi)有）實(shí)例與之關(guān)聯(lián)，反之亦然，則稱(chēng)實(shí)體A與實(shí)體B具有一對(duì)一聯(lián)系，記作：1:1。一對(duì)一聯(lián)系(1:1)一對(duì)一聯(lián)系的例子

部門(mén)和正經(jīng)理（假設(shè)一個(gè)部門(mén)只有一個(gè)正經(jīng)理，一個(gè)人只當(dāng)一個(gè)部門(mén)的經(jīng)理）、系和正系主任（假設(shè)一個(gè)系只有一個(gè)正主任，一個(gè)人只當(dāng)一個(gè)系的主任）都是一對(duì)一聯(lián)系。

管理經(jīng)理部門(mén)11一對(duì)多的聯(lián)系

如果實(shí)體A與實(shí)體B之間存在聯(lián)系，并且對(duì)于實(shí)體A中的一個(gè)實(shí)例，實(shí)體B中有多個(gè)實(shí)例與之對(duì)應(yīng)；而對(duì)實(shí)體B中的任意一個(gè)實(shí)例，在實(shí)體A中都只有一個(gè)實(shí)例與之對(duì)應(yīng)，則稱(chēng)實(shí)體A到實(shí)體B的聯(lián)系是一對(duì)多的，記為1:n。

有部門(mén)和職工兩個(gè)實(shí)體，并且有語(yǔ)義：一個(gè)部門(mén)可以有多名職工，但是一個(gè)職工只在一個(gè)部門(mén)工作。則部門(mén)和職工之間的聯(lián)系是一對(duì)多的，我們把這種聯(lián)系命名為工作。一對(duì)多聯(lián)系的例子工作部門(mén)職工1n多對(duì)多的聯(lián)系

如果實(shí)體A與實(shí)體B之間存在聯(lián)系，并且對(duì)于實(shí)體A中的一個(gè)實(shí)例，實(shí)體B中有多個(gè)實(shí)例與之對(duì)應(yīng)；而對(duì)實(shí)體B中的一個(gè)實(shí)例，在實(shí)體A中也有多個(gè)實(shí)例與之對(duì)應(yīng)，則稱(chēng)實(shí)體A到實(shí)體B的聯(lián)系是多對(duì)多的，記為m:n。多對(duì)多聯(lián)系的例子

有學(xué)生和課程兩個(gè)實(shí)體，并且有語(yǔ)義：一個(gè)學(xué)生可以修多門(mén)課程，一門(mén)課程可以被多個(gè)學(xué)生修。那么學(xué)生和課程之間的聯(lián)系就是多對(duì)多的，我們把這種聯(lián)系命名為選課。學(xué)生課程選課mn關(guān)聯(lián)多個(gè)實(shí)體的聯(lián)系顧客購(gòu)買(mǎi)商品：每個(gè)顧客可以從多個(gè)售貨員那里購(gòu)買(mǎi)商品，并且可以購(gòu)買(mǎi)多種商品；每個(gè)售貨員可以向多名顧客銷(xiāo)售商品，并且可以銷(xiāo)售多種商品；每種商品可由多個(gè)售貨員銷(xiāo)售，并且可以銷(xiāo)售給多名顧客。

mnp顧客商品售貨員銷(xiāo)售兩個(gè)圖不等價(jià)74mnp顧客商品售貨員銷(xiāo)售×2.3組織層數(shù)據(jù)模型2.3.1關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.3.2關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操作2.3.3關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)完整性約束關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)把數(shù)據(jù)看成是二維表中的元素，而這個(gè)二維表就是關(guān)系用關(guān)系（表格數(shù)據(jù)）表示實(shí)體和實(shí)體之間聯(lián)系的模型稱(chēng)為關(guān)系數(shù)據(jù)模型示例：學(xué)生基本信息表學(xué)號(hào)姓名性別年齡所在系9512101李勇男19計(jì)算機(jī)系9512102劉晨男20計(jì)算機(jī)系9512103王敏女20計(jì)算機(jī)系9521101張立男22信息系9521102吳賓女21信息系一些基本術(shù)語(yǔ)關(guān)系：關(guān)系就是二維表。并滿(mǎn)足如下性質(zhì)：關(guān)系表中的每一列都是不可再分的基本屬性；表中的行、列次序并不重要。學(xué)號(hào)姓名性別年齡所在系出生日期年月日9512101李勇男19計(jì)算機(jī)系1984469512102劉晨男20計(jì)算機(jī)系198412159512103王敏女20計(jì)算機(jī)系19838219521101張立男22信息系198363不是基本屬性不是關(guān)系表一些基本術(shù)語(yǔ)（續(xù)）元組：表中的每一行稱(chēng)作是一個(gè)元組，它相當(dāng)于一個(gè)記錄值。屬性：表中的每一列是一個(gè)屬性值的集合，列可以命名，稱(chēng)為屬性名。

主碼：表中用于惟一地確定一個(gè)元組的一個(gè)屬性或最小的屬性組。域：屬性的取值范圍。如性別的域?yàn)?（‘男’,‘女’）主碼示例學(xué)生基本信息表：（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，所在系）學(xué)生修課信息表：（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）一些基本術(shù)語(yǔ)（續(xù)）關(guān)系模式：二維表的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為關(guān)系模式，即，關(guān)系模式是二維表的表框架或表頭結(jié)構(gòu)。關(guān)系模式一般表示為：

關(guān)系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）例如，學(xué)生關(guān)系模式為：

學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，所在系）各概念之間的關(guān)系81關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作

關(guān)系模型的操作對(duì)象是集合（也就是關(guān)系）。非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中典型的操作是一次一行或一次一個(gè)記錄。因此，集合處理能力是關(guān)系系統(tǒng)區(qū)別于其他系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)操作主要包括四種：查詢(xún)、插入、刪除和修改數(shù)據(jù)。關(guān)系模型的數(shù)據(jù)完整性約束

實(shí)體完整性參照完整性用戶(hù)定義的完整性實(shí)體完整性實(shí)體完整性是保證關(guān)系中的每個(gè)元組都是可識(shí)別的和惟一的。

而且表中不允許存在如下的記錄：無(wú)主碼值的記錄主碼值相同的記錄參照完整性用于描述實(shí)體之間的聯(lián)系。參照完整性一般是指多個(gè)實(shí)體（表）之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

一般用外碼實(shí)現(xiàn)。外碼：取作本表（子表）屬性之一的外表（父表，主表）主碼。主碼值先在主表中生成，后在子表中引用外碼引用例1學(xué)生班屬于(學(xué)號(hào),姓名,班號(hào),…)（班號(hào)，專(zhuān)業(yè)，人數(shù),…）外碼引用例2學(xué)生課程修課（學(xué)號(hào)，姓名，…）（課程號(hào)，課程名,…）(學(xué)號(hào),課程號(hào),成績(jī),…)參照完整性規(guī)則參照完整性規(guī)則就是定義外碼與主碼之間的引用規(guī)則。對(duì)于外碼，一般應(yīng)符合如下要求：或者值為空；或者等于其所應(yīng)用的關(guān)系中的某個(gè)元組的主碼值。外碼性質(zhì)外碼可以有重復(fù)值。例：如下兩個(gè)關(guān)系模式表示：職工（職工號(hào)，職工名，部門(mén)號(hào)，工資級(jí)別）部門(mén)（部門(mén)號(hào)，部門(mén)名）如果某新來(lái)職工還沒(méi)有被分配到具體的部門(mén)，則其“部門(mén)號(hào)”就為空值；如果職工已經(jīng)被分配到了某個(gè)部門(mén)，則其部門(mén)號(hào)就有了確定的值（非空值）。外碼用戶(hù)定義的完整性也稱(chēng)為域完整性或語(yǔ)義完整性。按應(yīng)用語(yǔ)義，屬性數(shù)據(jù)有：類(lèi)型與長(zhǎng)度限制：方便計(jì)算機(jī)操作取值范圍限制：防止屬性值與應(yīng)用語(yǔ)義矛盾語(yǔ)義許可取值范圍約束例：

成績(jī)?nèi)0..100],{優(yōu)、良、中、及格、不及格}2.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

2.4.1三級(jí)模式結(jié)構(gòu)

2.4.2模式映象與數(shù)據(jù)獨(dú)立性三級(jí)模式結(jié)構(gòu)外模式2外模式n外模式1概念模式內(nèi)模式…(單個(gè)用戶(hù)視圖)(公共用戶(hù)視圖)(存儲(chǔ)視圖)概念模式是關(guān)系的。外模式也是關(guān)系的或接近關(guān)系的，其內(nèi)容來(lái)自概念模式，它最接近用戶(hù)。內(nèi)模式不是關(guān)系的，它是數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)方式。外模式也稱(chēng)為用戶(hù)模式、子模式。

用戶(hù)對(duì)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中感興趣整體的局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述。是DB整體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的子集或局部重構(gòu)。用外模式定義語(yǔ)言表達(dá)。例，對(duì)RDB，定義視圖結(jié)構(gòu)。是保證數(shù)據(jù)庫(kù)安全的一個(gè)措施。示例1——子集96學(xué)

號(hào)姓

名年

齡性

別所

在

系0611101李勇21男計(jì)算機(jī)系0611102劉晨20男計(jì)算機(jī)系0611103王敏20女計(jì)算機(jī)系0621101張立20男信息管理系0621102吳賓19女信息管理系學(xué)

號(hào)姓

名性

別0611101李勇男0611102劉晨男0611103王敏女0621101張立男0621102吳賓女學(xué)生模式外模式學(xué)

號(hào)06111010611102061110306211010621102姓

名李勇劉晨王敏張立吳賓性

別男男女男女示例2——重構(gòu)學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，所在系）課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)分）選課（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）97學(xué)生（姓名，課程名，成績(jī)）姓名課程名成績(jī)示例3——安全性職工表（職工號(hào)，姓名，所在部門(mén)，基本工資，職務(wù)工資，獎(jiǎng)勵(lì)工資）98