理學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論

本章內(nèi)容數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的相關(guān)概念及組成1.2數(shù)據(jù)模型1.3常用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介1.51.11.1

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展1.1數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)新發(fā)展及新型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)1.61.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

本章主要介紹與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)有關(guān)的基本概念與術(shù)語(yǔ)。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，主要掌握數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)模型及其三要素等知識(shí)，了解數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展、常用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的新發(fā)展，重點(diǎn)掌握概念模型、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式和二級(jí)映像功能，為后面的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)誕生之初主要用于科學(xué)計(jì)算，隨著軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，具有了數(shù)據(jù)處理能力數(shù)據(jù)處理的中心問(wèn)題是數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是應(yīng)數(shù)據(jù)管理的任務(wù)而產(chǎn)生的，主要研究如何存儲(chǔ)、使用和管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷三個(gè)階段：手工管理、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理是指對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)等活動(dòng)

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展1.11.1.1數(shù)據(jù)管理技術(shù)的演變手工管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)不保存，不共享，無(wú)獨(dú)立性，無(wú)專(zhuān)用軟件管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)以文件形式長(zhǎng)期保存，由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)，程序與數(shù)據(jù)間有一定獨(dú)立性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，共享性高、冗余度低，獨(dú)立性高，有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能DBMS數(shù)據(jù)的安全性控制數(shù)據(jù)的完整性控制并發(fā)控制數(shù)據(jù)恢復(fù)1.手工管理階段簡(jiǎn)介：特點(diǎn)：數(shù)據(jù)不保存應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)不共享，冗余度大數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性

20世紀(jì)50年代中期以前，計(jì)算機(jī)硬件存儲(chǔ)設(shè)備主要有磁帶、卡片、紙帶等，還沒(méi)有磁盤(pán)等直接存取的存儲(chǔ)設(shè)備；軟件也處于初級(jí)階段，沒(méi)有操作系統(tǒng)和管理數(shù)據(jù)的工具。數(shù)據(jù)處理方式是批處理。數(shù)據(jù)的組織和管理完全靠程序員手工完成，該階段數(shù)據(jù)的管理效率很低。下頁(yè)展開(kāi)（1）不保存數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算，不要求將數(shù)據(jù)長(zhǎng)期保存，只是在每次計(jì)算時(shí)，將數(shù)據(jù)和程序輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，然后進(jìn)行計(jì)算，最后將計(jì)算結(jié)果輸出。（2）應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)需要由應(yīng)用程序管理，每個(gè)應(yīng)用程序不僅要考慮數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，還要考慮設(shè)計(jì)其物理結(jié)構(gòu)，包括數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取方法和輸入方式等，使得程序員的工作量很大。（3）數(shù)據(jù)不共享，冗余度大。每個(gè)程序都有自己的一組數(shù)據(jù)，程序與數(shù)據(jù)融為一體，相互依賴。當(dāng)多個(gè)應(yīng)用程序涉及某些相同的數(shù)據(jù)時(shí)，就勢(shì)必造成數(shù)據(jù)重復(fù)存儲(chǔ)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為數(shù)據(jù)冗余。因此，程序之間有大量的冗余數(shù)據(jù)。（4）程序與數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性。程序依賴于數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)的類(lèi)型、格式或輸入/輸出方式等邏輯結(jié)構(gòu)或物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，必須對(duì)應(yīng)用程序做相應(yīng)的修改，因而，數(shù)據(jù)與程序不具有獨(dú)立性，這也進(jìn)一步增加了程序員的工作量。2024/6/267手工管理階段，應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖

手工管理階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)間的關(guān)系2.文件系統(tǒng)階段簡(jiǎn)介：特點(diǎn)：數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)期保存由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)共享性差、冗余度大數(shù)據(jù)獨(dú)立性差

20世紀(jì)50年代后期到20世紀(jì)60年代中期，計(jì)算機(jī)得到了廣泛應(yīng)用。在硬件方面，已經(jīng)有了磁盤(pán)、磁鼓等直接存取的存儲(chǔ)設(shè)備；在軟件方面，有了操作系統(tǒng)和專(zhuān)門(mén)用于管理數(shù)據(jù)的應(yīng)用軟件，一般稱為文件系統(tǒng)。這時(shí)的計(jì)算機(jī)除了科學(xué)計(jì)算外，還被用來(lái)進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理。

下頁(yè)展開(kāi)（1）數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)期保存。數(shù)據(jù)需要長(zhǎng)期保留在外存上，以供查詢、修改、插入和刪除等操作。（2）文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)。文件系統(tǒng)把數(shù)據(jù)組織成內(nèi)部有一定結(jié)構(gòu)的記錄，并以文件的形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備上，這樣，程序只與存儲(chǔ)設(shè)備上的文件打交道，不必關(guān)心數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)（存儲(chǔ)位置、結(jié)構(gòu)等），而由文件系統(tǒng)提供的存取方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存取，從而實(shí)現(xiàn)按文件名訪問(wèn)，按記錄進(jìn)行存取的管理技術(shù)。（3）數(shù)據(jù)共享性差，冗余度大。在文件系統(tǒng)中，一個(gè)文件基本上對(duì)應(yīng)一個(gè)應(yīng)用程序，即文件仍然是面向應(yīng)用的。當(dāng)不同的應(yīng)用程序具有部分相同的數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)造成同一個(gè)數(shù)據(jù)重復(fù)存儲(chǔ)，而必須建立各自的文件，不能共享相同的數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)冗余度大，浪費(fèi)存儲(chǔ)空間。同時(shí)，相同數(shù)據(jù)的重復(fù)存儲(chǔ)、各自管理，可能造成數(shù)據(jù)的不一致性，給數(shù)據(jù)維護(hù)帶來(lái)困難。（4）數(shù)據(jù)獨(dú)立性差。文件系統(tǒng)中的文件是為某個(gè)特定應(yīng)用服務(wù)的，文件的邏輯結(jié)構(gòu)對(duì)該應(yīng)用程序是最優(yōu)的，因此，想為現(xiàn)有的數(shù)據(jù)增加一些新的應(yīng)用是很困難的，系統(tǒng)擴(kuò)充性較差。一旦數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，就必須修改應(yīng)用程序和文件結(jié)構(gòu)的定義；而如果應(yīng)用程序發(fā)生變化，如改用另一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)程序，也將引起文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的改變。2024/6/2610文件系統(tǒng)管理階段，應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖：

文件系統(tǒng)管理階段應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)間的關(guān)系3.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理階段簡(jiǎn)介：特點(diǎn)：數(shù)據(jù)的冗余度小,共享性、獨(dú)立性高實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中化控制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化避免了數(shù)據(jù)的不一致性

20世紀(jì)60年代后期以來(lái)，計(jì)算機(jī)用于管理數(shù)據(jù)的規(guī)模更為龐大，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，數(shù)據(jù)量也急劇增長(zhǎng)。在計(jì)算機(jī)軟、硬件方面，已有了大容量的磁盤(pán)，硬件價(jià)格下降、軟件價(jià)格上升；在處理方式上，聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)和分布式處理的應(yīng)用更多。為滿足多用戶、多個(gè)應(yīng)用程序共享數(shù)據(jù)的需求，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，出現(xiàn)了統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的專(zhuān)門(mén)系統(tǒng)軟件，即數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem，DBMS）。2024/6/2612數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段程序與數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖

60年代末開(kāi)始，有統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的專(zhuān)門(mén)系統(tǒng)軟件－數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)管理技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重大變革，它將過(guò)去在文件系統(tǒng)中的以程序設(shè)計(jì)為核心、數(shù)據(jù)服從程序設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)管理模式改變?yōu)橐詳?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)為核心、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)退居次位的數(shù)據(jù)管理模式

數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展過(guò)程中3個(gè)重要事件（1）1968年，美國(guó)IBM公司研制、開(kāi)發(fā)出世界上第一個(gè)商品化的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)IMS（InformationManagementSystem），它是一個(gè)典型的層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。（2）1969年，美國(guó)數(shù)據(jù)系統(tǒng)語(yǔ)言協(xié)會(huì)CODASYL（ConferenceonDataSystemLanguage）下屬的數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)組DBTG（DataBaseTaskGroup）發(fā)表了一系列研究數(shù)據(jù)庫(kù)方法的DBTG報(bào)告，提出了網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型。（3）1970年，美國(guó)IBM公司SanJose研究實(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(kù)的數(shù)據(jù)關(guān)系模型》的論文，文中提出了數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系模型，定義了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念，引進(jìn)了規(guī)范化理論，奠定了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)，并一直沿用至今。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)冗余度小、共享性高，避免了數(shù)據(jù)的不一致性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化是文件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的根本區(qū)別之一。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采用一定的數(shù)據(jù)模型來(lái)組織、描述和存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)模型不僅描述數(shù)據(jù)本身的特征，還能夠描述現(xiàn)實(shí)世界中各種數(shù)據(jù)組織和數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。

數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是面向所有用戶的數(shù)據(jù)需求組織的，可以共享。因此，不同用戶、不同應(yīng)用可同時(shí)存取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，每個(gè)用戶或應(yīng)用只使用數(shù)據(jù)庫(kù)中的一部分?jǐn)?shù)據(jù)，同一數(shù)據(jù)可供多個(gè)用戶共享，從而減少了不必要的數(shù)據(jù)冗余，節(jié)省了存儲(chǔ)空間，而且也避免了數(shù)據(jù)之間的不一致性，即避免了同一數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的重復(fù)儲(chǔ)存。在此需說(shuō)明一點(diǎn)，從理論上講，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)應(yīng)該是冗余度越小越好。然而，在實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，為了提高查詢效率，在某種程度上仍然保留一些重復(fù)數(shù)據(jù)，稱為可控冗余度，由系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)冗余數(shù)據(jù)的檢查、維護(hù)工作。

1.1.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)數(shù)據(jù)獨(dú)立性高（邏輯獨(dú)立性、物理獨(dú)立性）

在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)獨(dú)立性一般分為數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性。

邏輯獨(dú)立性是指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨(dú)立的，數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，用戶的程序不需要改變。如在學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)表中，原有學(xué)號(hào)、姓名、課程號(hào)、成績(jī)字段，在學(xué)生選課后，需要增加“課程名”字段，雖然數(shù)據(jù)庫(kù)表的邏輯結(jié)構(gòu)由（學(xué)號(hào)，姓名，課程號(hào)，成績(jī)）變?yōu)椋▽W(xué)號(hào)，姓名，課程號(hào)，課程名，成績(jī)），但在學(xué)生選課基本情況的查詢中，不需要改變應(yīng)用程序，整個(gè)系統(tǒng)仍然可以正常運(yùn)行。

物理獨(dú)立性是指數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與邏輯結(jié)構(gòu)之間的相互獨(dú)立性。改變數(shù)據(jù)庫(kù)中的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)時(shí)，不影響邏輯結(jié)構(gòu)，只要不改變邏輯結(jié)構(gòu)，就不影響應(yīng)用程序。如若某個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)升級(jí)或進(jìn)行了數(shù)據(jù)庫(kù)遷移，管理系統(tǒng)一般會(huì)將以前的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)用新的存儲(chǔ)方式進(jìn)行存儲(chǔ)，但邏輯結(jié)構(gòu)是不變的，所以也不需要改變應(yīng)用程序。體現(xiàn)三個(gè)層次的獨(dú)立的關(guān)系統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理和控制功能

在數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)管理方式下，應(yīng)用程序不能直接存取數(shù)據(jù)，必須通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)這個(gè)中間接口才能訪問(wèn)數(shù)據(jù)，因此，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理和控制的。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)必須提供以下4個(gè)方面的數(shù)據(jù)控制功能：（1）數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護(hù)。（2）數(shù)據(jù)的完整性（Integrity）控制。（3）并發(fā)控制（ConcurrencyControl）。（4）數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)（Recovery）。下頁(yè)展開(kāi)數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護(hù)數(shù)據(jù)的完整性（Integrity）控制

數(shù)據(jù)的完整性是指數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性?！粽_性：指數(shù)據(jù)的合法性。如學(xué)生表中的年齡屬性是數(shù)值型，只能含0、1、2、…、9，不能含字母或特殊符號(hào)。◆有效性：指數(shù)據(jù)是否在定義的有效范圍。如月份只能用1～12的正整數(shù)表示。◆相容性：指表示同一事實(shí)的兩個(gè)數(shù)據(jù)應(yīng)相同，不一致就是不相容。如一個(gè)人不能有兩個(gè)性別。數(shù)據(jù)的安全性保護(hù)是指保護(hù)數(shù)據(jù)以防止不合法的使用造成的數(shù)據(jù)泄密和破壞，每個(gè)用戶只能按規(guī)定對(duì)某些數(shù)據(jù)以某些方式進(jìn)行訪問(wèn)和處理。例如，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常采取用戶標(biāo)識(shí)與鑒別實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)，即每次用戶要求進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，由系統(tǒng)進(jìn)行核對(duì)，合法者才具有使用權(quán)。并發(fā)控制（ConcurrencyControl）

數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)（Recovery）

并發(fā)控制是指多個(gè)用戶同時(shí)存取或修改數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，避免因發(fā)生相互干擾而提供給用戶不正確的數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)庫(kù)受到破壞的各種技術(shù)。如多個(gè)用戶可以同時(shí)讀數(shù)據(jù)，但同一時(shí)間只能允許一個(gè)用戶寫(xiě)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)是指將數(shù)據(jù)庫(kù)從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到某一正確狀態(tài)的功能。如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件故障、軟件故障、操作員的失誤等均會(huì)影響數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的正確性，甚至造成數(shù)據(jù)庫(kù)中部分或全部數(shù)據(jù)丟失。2024/6/2619數(shù)據(jù)管理技術(shù)3個(gè)階段的比較2024/6/26201.2.1數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DBS）是引入了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)設(shè)備上合理存放的，相關(guān)聯(lián)、有結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集合。結(jié)構(gòu)化集中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)共享…...（1）數(shù)據(jù)庫(kù)首先是在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)設(shè)備上存放的，是屬于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一個(gè)術(shù)語(yǔ)。（2）數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)數(shù)據(jù)集合。（3）數(shù)據(jù)集合是有結(jié)構(gòu)的，這一點(diǎn)也是和文件系統(tǒng)相比最大的特點(diǎn)之一。（4）數(shù)據(jù)集合是相關(guān)聯(lián)的。（5）數(shù)據(jù)集合是合理存放的。因此，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織和存儲(chǔ)，可共享并具有較小的冗余度，數(shù)據(jù)之間相互聯(lián)系而又有較高的獨(dú)立性。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的相關(guān)概念及組成1.2多臺(tái)機(jī)子2024/6/2621（1）數(shù)據(jù)定義功能；（2）數(shù)據(jù)操縱；（3）數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行管理功能；（4）數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)和管理功能；（5）數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)功能；（6）通信功能。

1．DBMS的主要功能：

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是用于建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的專(zhuān)用系統(tǒng)軟件，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制，以保證數(shù)據(jù)的獨(dú)立性、安全性和完整性。

1.2.2數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)DBSDBMS數(shù)據(jù)定義查詢更新各種控制核心下頁(yè)展開(kāi)(1)數(shù)據(jù)定義功能包括定義構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的外部模式、概念模式、內(nèi)部模式，定義模式之間的映像，定義有關(guān)的約束條件等。(2)數(shù)據(jù)操縱包括對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的檢索、插入、修改和刪除等基本操作。(3)數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行進(jìn)行管理是DBMS的核心功能。所有訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作都要在這些控制程序的統(tǒng)一管理下進(jìn)行，以保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、一致性以及多用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)使用。DML有兩類(lèi):自主型宿主型獨(dú)立使用嵌入在如Fortran、Pascal、C等高級(jí)語(yǔ)言中(6)通信功能

(5)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立功能是指DBMS根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的定義，把實(shí)際的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到物理存儲(chǔ)設(shè)備上，完成實(shí)際存放數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)（目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)）的建庫(kù)工作。數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)功能主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行時(shí)記錄工作日志、監(jiān)視數(shù)據(jù)庫(kù)的性能、完成數(shù)據(jù)庫(kù)的重組和重構(gòu)功能。重組功能是指DBMS提供重組程序來(lái)重新整理零亂的數(shù)據(jù)庫(kù)，以便回收已刪除數(shù)據(jù)所占用的存儲(chǔ)空間，并把記錄從溢出區(qū)移到主數(shù)據(jù)區(qū)的自由空間中；重構(gòu)功能是指DBMS提供重構(gòu)程序來(lái)改善數(shù)據(jù)庫(kù)的性能DBMS需要提供與其他軟件系統(tǒng)進(jìn)行通信的功能。(4)DBMS要分類(lèi)組織、存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種數(shù)據(jù)，包括用戶數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)字典、存取路徑等；要確定以何種文件結(jié)構(gòu)和存取方式在存儲(chǔ)設(shè)備上組織、存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，以提高存儲(chǔ)空間利用率和存取效率。2024/6/2624(1)數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言及其翻譯處理程序

DBMS一般都提供數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言（DataDefinitionLanguage，DDL），供用戶定義數(shù)據(jù)庫(kù)的各種模式，翻譯處理程序負(fù)責(zé)將它們翻譯成相應(yīng)的內(nèi)部表示，即生成目標(biāo)模式。(2)數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言及其編譯程序

DBMS提供了數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言（DataManipulationLanguage，DML），實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索、插入、修改、刪除等基本操作。(3)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行控制程序

DBMS提供了一些系統(tǒng)運(yùn)行控制程序，負(fù)責(zé)在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的控制與管理，主要包括系統(tǒng)總控、安全性控制、完整性檢查、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)存取和更新及通信控制程序等。(4)實(shí)用程序

DBMS通常還提供一些實(shí)用程序，主要用來(lái)建立與維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)初始裝配、數(shù)據(jù)清理、重組數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)、轉(zhuǎn)儲(chǔ)復(fù)制、跟蹤程序等。2．DBMS的組成

DBMS的工作方式DBMS存取數(shù)據(jù)的過(guò)程示意圖3．DBMS的工作模式和用戶存取數(shù)據(jù)的過(guò)程

下頁(yè)說(shuō)明DBMS對(duì)數(shù)據(jù)的存取通常需要以下幾個(gè)步驟：

（1）用戶使用某種特定的數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言向DBMS發(fā)出存取請(qǐng)求；（2）DBMS接受請(qǐng)求并將該請(qǐng)求解釋轉(zhuǎn)換成機(jī)器代碼指令；（3）DBMS依次檢查外模式、外模式/模式映象、模式、模式/內(nèi)模式映象及存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)定義；（4）DBMS對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行必要的存取操作。（5）從對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的存取操作中接受結(jié)果。（6）對(duì)得到的結(jié)果進(jìn)行必要的處理，如格式轉(zhuǎn)換等。（7）將處理的結(jié)果返回給用戶。2024/6/2627數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意圖：

數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)（DBAS）由數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及其應(yīng)用程序組成。

由3部分組成：應(yīng)用程序端、中間件和數(shù)據(jù)庫(kù)端1.2.3數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)兩種數(shù)據(jù)庫(kù)從圖中可以看出，數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)由應(yīng)用程序端、中間件和數(shù)據(jù)庫(kù)端3部分組成

中間件是應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)之間進(jìn)行交流的必需通道。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，不需要自己編寫(xiě)，但必須了解中間驅(qū)動(dòng)的運(yùn)作原理和使用方法。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)中采用的數(shù)據(jù)庫(kù)類(lèi)型和開(kāi)發(fā)環(huán)境不同，可使用的中間驅(qū)動(dòng)也可能不同。如果數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)使用服務(wù)器類(lèi)型的數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用程序必須要通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器（數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)）才能存取數(shù)據(jù)庫(kù)；如果使用的是文件類(lèi)型的數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用程序可直接存取數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)是開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的核心工作。不同的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)由于其業(yè)務(wù)要求和運(yùn)行環(huán)境不同，用于存取和管理數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序也不同，這是終端用戶使用數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)必不可少的操作界面。

2024/6/26291．計(jì)算機(jī)硬件

硬件是指存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的硬件資源：輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器等。1.2.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DBS）數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)2．計(jì)算機(jī)軟件DBMSOS應(yīng)用系統(tǒng)核心用戶終端用戶應(yīng)用程序員數(shù)據(jù)庫(kù)管理員對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)、維護(hù)和檢索非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人員使用數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和編制應(yīng)用程序負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、建立、管理和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)以及協(xié)調(diào)用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)要求的個(gè)人或工作團(tuán)隊(duì)

3．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)相關(guān)人員

系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)人員負(fù)責(zé)應(yīng)用系統(tǒng)需求分析、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的人員2024/6/2631數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)地位：2024/6/2632（1）概念模型也稱信息模型，按照用戶的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建模，強(qiáng)調(diào)其語(yǔ)義表達(dá)能力。概念模型簡(jiǎn)單、清晰、易于用戶理解，是用戶和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員之間進(jìn)行交流的語(yǔ)言和工具，用來(lái)描述某個(gè)特定組織所關(guān)心的信息結(jié)構(gòu)，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的第一層抽象。1.3.1數(shù)據(jù)模型的類(lèi)型和組成模型：現(xiàn)實(shí)世界特征的模擬和抽象數(shù)據(jù)模型是指現(xiàn)實(shí)世界事物和信息的模擬及抽象，是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，應(yīng)滿足3方面的要求：一是能比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界；二是容易理解；三是便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。

1．?dāng)?shù)據(jù)模型的類(lèi)型數(shù)據(jù)模型1.3（2）邏輯模型也稱實(shí)施模型，按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建模，有嚴(yán)格的形式化定義，包括層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型和面向?qū)ο竽Ｐ?主要用于DBMS實(shí)現(xiàn)，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的第二級(jí)抽象。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)的完整性約束層次結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)關(guān)系結(jié)構(gòu)查詢插入刪除修改更新正確有效相容2．?dāng)?shù)據(jù)模型的組成:三要素2024/6/26341．3個(gè)世界的劃分

一般需要經(jīng)歷兩個(gè)階段；一是人們必須對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的事物及其聯(lián)系進(jìn)行分析，抽象成信息世界的概念模型；二是將概念模型轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)世界的數(shù)據(jù)模型。所以數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實(shí)世界兩級(jí)抽象的結(jié)果。從圖可以看出，數(shù)據(jù)處理中，數(shù)據(jù)加工經(jīng)歷了現(xiàn)實(shí)世界、信息世界和計(jì)算機(jī)世界3個(gè)不同世界的兩級(jí)抽象和轉(zhuǎn)換。1.3.2概念模型2024/6/26352．第一級(jí)抽象

：

現(xiàn)實(shí)世界中的事物及聯(lián)系反映到人們頭腦中，經(jīng)過(guò)人們的認(rèn)識(shí)、選擇、命名、分類(lèi)之后進(jìn)入信息世界。（1）信息世界中的常用術(shù)語(yǔ)

：

①實(shí)體（Entity）②屬性（Attribute）③碼（Key）④域（Domain）⑤實(shí)體型（EntityType）⑥實(shí)體集（EntitySet）⑦聯(lián)系（Relationship）

2024/6/2636信息世界常用術(shù)語(yǔ)實(shí)體型實(shí)體值域鍵(碼)信息世界常用術(shù)語(yǔ)聯(lián)系

實(shí)體型內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實(shí)體的各屬性之間的聯(lián)系實(shí)體型之間的聯(lián)系通常是指不同實(shí)體集之間的聯(lián)系

2024/6/2638（2）實(shí)體型之間的聯(lián)系

：

實(shí)體型之間的聯(lián)系通常可分為如下3種：①一對(duì)一聯(lián)系（1∶1）②一對(duì)多聯(lián)系（1∶n）③多對(duì)多聯(lián)系（m∶n）2024/6/2639（3）概念模型的表示方法

P.P.S.Chen于1976年提出的實(shí)體-聯(lián)系（E-R）圖方法。E-R方法也稱為E-R模型。E-R圖的基本成分有：

①實(shí)體型：矩形，矩形框內(nèi)寫(xiě)明實(shí)體名。

②屬性：橢圓形，并用無(wú)向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來(lái)。

③聯(lián)系：菱形，菱形框內(nèi)寫(xiě)明聯(lián)系名，并用無(wú)向邊分別與有關(guān)實(shí)體型連接起來(lái)，同時(shí)在無(wú)向邊上標(biāo)明聯(lián)系的類(lèi)型（1∶1、1∶n、m∶n）。學(xué)生實(shí)體及其屬性

學(xué)生與課程之間的m∶n聯(lián)系

2024/6/26403．第二級(jí)抽象：

計(jì)算機(jī)世界中常用下列術(shù)語(yǔ)

：

信息世界中的實(shí)體經(jīng)過(guò)加工、編碼抽象到計(jì)算機(jī)世界中，稱為數(shù)據(jù)，即信息數(shù)據(jù)化。

（1）記錄（Record）（2）字段（Field）或數(shù)據(jù)項(xiàng)（3）文件（File）（4）關(guān)鍵字（KeyWord）

字段（Field）記錄文件關(guān)鍵字如學(xué)生學(xué)號(hào)2024/6/2642三個(gè)世界各術(shù)語(yǔ)的對(duì)應(yīng)關(guān)系在計(jì)算機(jī)世界中，信息模型抽象為數(shù)據(jù)模型，實(shí)體型內(nèi)部的聯(lián)系抽象為同一記錄內(nèi)部各字段間的聯(lián)系，實(shí)體型之間的聯(lián)系抽象為記錄與記錄之間的聯(lián)系2024/6/26數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域最常用的數(shù)據(jù)模型主要有3種高校中專(zhuān)業(yè)的組織機(jī)構(gòu)層次關(guān)系1.3.3常用的模型1．層次模型層次模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)無(wú)雙親，根節(jié)點(diǎn)根以外的其他結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)；父子結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系是一對(duì)多（1:n）的聯(lián)系。

層次模型的特點(diǎn)是記錄之間的聯(lián)系通過(guò)指針來(lái)實(shí)現(xiàn)，常用的實(shí)現(xiàn)方法有鄰接法和鏈接法。

鄰接法是用連續(xù)的物理順序表示記錄之間聯(lián)系的方法，在該方法中，由根記錄開(kāi)始存放，按照自頂向下、自左至右的順序存儲(chǔ)記錄；鏈接法是一種采用指針實(shí)現(xiàn)記錄間聯(lián)系的方法，它用指針按層次順序把各記錄鏈接起來(lái)，而各記錄存儲(chǔ)時(shí)不一定按層次順序。具有五個(gè)記錄型：專(zhuān)業(yè)、教研室、班級(jí)、教師、學(xué)生教師與學(xué)生是葉結(jié)點(diǎn)，它們沒(méi)有子女結(jié)點(diǎn)由專(zhuān)業(yè)到教研室、專(zhuān)業(yè)到班級(jí)、教研室到教師、班級(jí)到學(xué)生都是1∶n的聯(lián)系。樹(shù)---》森林（1）執(zhí)行插入操作時(shí)，不能插入無(wú)雙親的子結(jié)點(diǎn)。如新來(lái)的教師未分配教研室則無(wú)法插入到數(shù)據(jù)庫(kù)中。（2）執(zhí)行刪除操作時(shí)，如果刪除雙親結(jié)點(diǎn)，則其子女結(jié)點(diǎn)也會(huì)被一起刪除。如刪除某個(gè)教研室，則它的所有教師也會(huì)被刪除。（3）執(zhí)行更新操作時(shí)，應(yīng)更新所有相應(yīng)的記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性。

層次模型的數(shù)據(jù)操縱與數(shù)據(jù)完整性約束層次模型的優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，層次分明查詢效率高提供良好的數(shù)據(jù)完整性支持不能直接表示多對(duì)多聯(lián)系插入和刪除數(shù)據(jù)限制太多查詢子女結(jié)點(diǎn)必須通過(guò)雙親結(jié)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)層次數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（續(xù)）圖1.20層次數(shù)據(jù)庫(kù)及其實(shí)例…A1A2C8C6C4B6C9C2B4C14C7C5C3B1A1圖1.21鄰接法按鄰接法存放圖1.20（b）中以根記錄A1為首的層次記錄實(shí)例集按鄰接法存放圖1.20（b）中以根記錄A1為首的層次記錄實(shí)例集

子女-兄弟鏈接法每個(gè)記錄設(shè)兩類(lèi)指針，分別指向最左邊的子女（每個(gè)記錄型對(duì)應(yīng)一個(gè)）和最近的兄弟層次序列鏈接法按樹(shù)的前序穿越順序鏈接各記錄值2024/6/2649網(wǎng)狀模型示例2．網(wǎng)狀模型

網(wǎng)狀模型是采用有向圖結(jié)構(gòu)表示記錄型與記錄型之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。

每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄型，每個(gè)記錄型可包含若干個(gè)字段，記錄型描述的是實(shí)體。結(jié)點(diǎn)間的帶箭頭的連線（或有向邊）表示記錄型間的1：n的父子聯(lián)系。網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀模型的特點(diǎn)：有一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親結(jié)點(diǎn)。允許結(jié)點(diǎn)有多個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)。允許兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間有多種聯(lián)系（復(fù)合聯(lián)系）。

A

B

C

D

F

網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束

插入數(shù)據(jù)時(shí)，允許插入尚未確定雙親結(jié)點(diǎn)值的子女結(jié)點(diǎn)值。刪除數(shù)據(jù)時(shí)，允許只刪除雙親結(jié)點(diǎn)值。修改數(shù)據(jù)時(shí)，只需更新指定記錄即可。網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點(diǎn)可表示實(shí)體間的多種復(fù)雜聯(lián)系具有良好的性能和存儲(chǔ)效率數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言、數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言復(fù)雜用戶需要了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)2024/6/2651關(guān)系模型用關(guān)系（即規(guī)范的二維表）來(lái)表示各類(lèi)實(shí)體以及實(shí)體間的聯(lián)系。如學(xué)生基本信息表：

Sno學(xué)號(hào)Sn姓名Sex性別Age年齡Bp籍貫Dno部門(mén)號(hào)100101姜珊女18湖南1100102李思女17江蘇2100103孫浩男21江蘇3100104周強(qiáng)男20新疆4100105李斌男19河南1100106黃琪男21湖北23．關(guān)系模型小型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：Foxpro、Access大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：Oracle、SQLServer、Informix、Sybase屬性域：屬性的取值范圍，（男，女）元組關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束

關(guān)系模型中的數(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。關(guān)系模型把對(duì)數(shù)據(jù)的存取路徑隱蔽起來(lái)，用戶只要指出“干什么”，而不必詳細(xì)說(shuō)明“怎么干”，從而大大地提高了數(shù)據(jù)的獨(dú)立性，提高了用戶操作效率。關(guān)系模型的完整性約束條件包括實(shí)體完整性、參照完整性和用戶自定義完整性。關(guān)系模型的優(yōu)缺點(diǎn)有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)理論根據(jù)用關(guān)系描述實(shí)體間的聯(lián)系具有更高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性、更好的安全保密性優(yōu)點(diǎn)查詢效率不如非關(guān)系模型缺點(diǎn)例p192024/6/2653（1）對(duì)象與封裝性（Encapsulation）面向?qū)ο蟮哪Ｐ椭?，每個(gè)概念實(shí)體都可以模型化為對(duì)象。如多邊形地圖上的一個(gè)結(jié)點(diǎn)、一條弧段、一條河流、一個(gè)區(qū)域或一個(gè)省都可看成對(duì)象。一個(gè)對(duì)象由描述該對(duì)象狀態(tài)的一組數(shù)據(jù)和表達(dá)其行為的一組操作（方法）組成。例如，河流的坐標(biāo)數(shù)據(jù)描述了其位置和形狀，而河流的變遷則表達(dá)了它的行為。由此可見(jiàn)，對(duì)象是數(shù)據(jù)和行為的統(tǒng)一體。一個(gè)對(duì)象Object可定義成一個(gè)三元組：Object=(ID,S,M)其中，ID為對(duì)象標(biāo)識(shí)；S為對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)，可以直接是一個(gè)屬性值，也可以是另外一組對(duì)象的集合；M為方法集。對(duì)象的行為是對(duì)象狀態(tài)上操作的方法集，面向?qū)ο竽Ｐ桶褜?duì)象的狀態(tài)、行為封裝為一體。4．面向?qū)ο竽Ｐ蛯?duì)象是現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體的模型化。對(duì)象標(biāo)識(shí)獨(dú)立于對(duì)象的內(nèi)容和存儲(chǔ)位置，是一種邏輯標(biāo)識(shí)符，通常由系統(tǒng)產(chǎn)生，它在整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)是惟一的。兩個(gè)對(duì)象即使內(nèi)部狀態(tài)值和方法都相同，如標(biāo)識(shí)符不同，仍認(rèn)為是兩個(gè)相等而不同的對(duì)象。每個(gè)對(duì)象都包含一組屬性和一組方法。對(duì)象屬性方法對(duì)象屬性方法……（1）對(duì)象與封裝性4．面向?qū)ο竽Ｐ停?）類(lèi)和繼承

具有同樣屬性和方法集的所有對(duì)象構(gòu)成了一個(gè)對(duì)象類(lèi)，一個(gè)對(duì)象是某一類(lèi)的實(shí)例。類(lèi)的屬性域可以是基本數(shù)據(jù)類(lèi)型（如整型、實(shí)型、字符型等），也可以是類(lèi)。類(lèi)的表示具有層次性和繼承性。對(duì)象類(lèi)型值面向?qū)ο竽Ｐ偷膬?yōu)缺點(diǎn)能完整地描述現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有豐富的表達(dá)能力優(yōu)點(diǎn)模型相對(duì)比較復(fù)雜缺點(diǎn)涉及的知識(shí)比較多因此，面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)尚未達(dá)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的普及程度！2024/6/26571.4.1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)三級(jí)模式結(jié)構(gòu)：外模式（子模式）、模式模式（邏輯模式）和內(nèi)模式。

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)：

1.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)內(nèi)模式是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際存儲(chǔ)的表示模式是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際存儲(chǔ)的抽象表示外模式是概念模式的某一部分的抽象表示全部是概念模式外模式模式內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述數(shù)據(jù)庫(kù)用戶能看到并允許使用的那部分局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述它是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式可有多個(gè)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)2024/6/2659數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式是對(duì)數(shù)據(jù)的3個(gè)不同層次進(jìn)行抽象，DBMS在三級(jí)模式之間提供了二級(jí)映像。

1.4.2二級(jí)映像功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性外模式/模式映象模式/內(nèi)模式映象保證了數(shù)據(jù)與程序間的邏輯獨(dú)立性確保了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性DBMS在三級(jí)模式之間提供了二級(jí)映象功能，保證了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能夠具有較高的邏輯獨(dú)立性與物理獨(dú)立性。p222024/6/2660（1）簡(jiǎn)介：

Oracle是和DB2同期發(fā)展起來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品，也是第二個(gè)采用SQL的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品。1977年，拉里·艾里森和BobMiner、EdOates一起創(chuàng)建了一家軟件開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)發(fā)當(dāng)時(shí)新型的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)——關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，并將第一個(gè)產(chǎn)品命名為“Oracle”，意為“智慧之源”、“神諭”，我國(guó)業(yè)內(nèi)稱之為“甲骨文”。1978年，軟件開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室更名為關(guān)系型軟件公司。1982年，關(guān)系型軟件公司更名為Oracle系統(tǒng)公司（OracleSystemCorporation），以其產(chǎn)品的名稱Oracle來(lái)命名。1．Oracle

：

目前有許多DBMS產(chǎn)品，有DB2、Oracle、MicrosoftSQLServer、SybaseSQLServer、Informix、MySQL等。

常用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介1.51987年，Oracle的年收入達(dá)到了1.31億美元，成為世界上最大的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)軟件公司。1999年，Oracle正式發(fā)布世界上第一個(gè)支持Internet的數(shù)據(jù)庫(kù)——Oracle

8i。2000年，Oracle推出業(yè)界第一款完整、集成的電子商務(wù)應(yīng)用產(chǎn)品套件（E-BusinessSuite），并通過(guò)實(shí)際應(yīng)用使其成功開(kāi)展電子商務(wù)服務(wù)。2001年，發(fā)布新一代完整的、簡(jiǎn)單的電子商務(wù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的平臺(tái)產(chǎn)品Oracle

9i。目前Oracle已經(jīng)發(fā)布了11gR2版本。（2）Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)特點(diǎn)：①聯(lián)機(jī)事務(wù)處理-查詢密集的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)：高效、可靠、安全；②較高的并行查詢優(yōu)化能力；③表掃描的異步預(yù)讀；④高性能的空間管理能力；⑤允許多表視圖上非模糊更新操作；⑥支持多線程客戶應(yīng)用程序；⑦先進(jìn)的文件處理；⑧多媒體技術(shù)和面向?qū)ο蠹夹g(shù)的支持；⑨支持并行數(shù)據(jù)庫(kù)和透明的分布式查詢處理；⑩對(duì)Java的支持2024/6/2662（1）簡(jiǎn)介

：2．DB2

：IBM

1986年，System/38V7發(fā)布，首次配置查詢優(yōu)化器，能對(duì)應(yīng)用的存取計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化。1987年，DB2完成了到OS/2的擴(kuò)展，進(jìn)入微機(jī)領(lǐng)域。1988年，發(fā)布SQL/400，為AS/400服務(wù)器提供SQL支持。1992年，IDUG大會(huì)在瑞士召開(kāi)，DB2應(yīng)用開(kāi)始全球化。DB2forOS2V1和DB2forRS/6000V1推出，這是第一次在Intel和UNIX平臺(tái)上推出DB2產(chǎn)品。1994年，AIX平臺(tái)上的DB2開(kāi)始支持對(duì)象型數(shù)據(jù)。1995年，DB2開(kāi)始支持WindowsNT、UNIX等多個(gè)平臺(tái)。1996年，DB2正式更名為DB2通用數(shù)據(jù)庫(kù)。2000年，DB2支持XML擴(kuò)展。(適合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目蓴U(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言)2002—2003年，DB2V8.1出現(xiàn)。2007年，DB2V9出現(xiàn)，它是一個(gè)混合模式（關(guān)系型、層次型）數(shù)據(jù)庫(kù)，既有關(guān)系模型，又直接支持XML的層次模型。（2）DB2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)

：①提供對(duì)象關(guān)系特征；②提供通用數(shù)據(jù)類(lèi)型和通用應(yīng)用的支持、聯(lián)機(jī)事務(wù)處理、聯(lián)機(jī)分析處理；③通用數(shù)據(jù)訪問(wèn)功能和對(duì)Java的支持；④DB2UniversalDatabase支持基于內(nèi)容的文本搜索、圖像、視頻、語(yǔ)言和指紋類(lèi)型等；⑤OLAP和多維分析；⑥良好的優(yōu)化器；⑦良好的可伸縮性。OLAP聯(lián)機(jī)分析處理：是共享多維信息的、針對(duì)特定問(wèn)題的聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)訪問(wèn)和分析的快速軟件技術(shù)。2024/6/2664(1)簡(jiǎn)介

:3．MicrosoftSQLServer

：

MicrosoftSQLServer是微軟推出的一款數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品。1995年推出了自己的MicrosoftSQLServer6.0。1998年推出了轟動(dòng)一時(shí)的MicrosoftSQLServer7.0。2000年，微軟推出了MicrosoftSQLServer2000。2005年，微軟“審時(shí)度勢(shì)”地推出了MicrosoftSQLServer2005。2008年發(fā)布了新一代的MicrosoftSQLServer2008。(2)SQLServer的特點(diǎn)

：①SQLServer是客戶機(jī)/服務(wù)器關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（RDBMS）；②支持分布式數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)；③SQLServer與WindowsNT/2000完全集成；④SQLServer與MicrosoftBackOffice服務(wù)器類(lèi)集成；⑤多線程體系結(jié)構(gòu)。2024/6/2665(1)簡(jiǎn)介

：4．MySQL

：

MySQL是一個(gè)小型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，由瑞典的MySQLAB公司開(kāi)發(fā)。由于MySQL是開(kāi)源的，是PHP和Java開(kāi)發(fā)人員首選的數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)搭檔，目前Internet上流行的網(wǎng)站構(gòu)架方式是LAMP（Linux+Apache+MySQL+PHP），即使用Linux作為操作系統(tǒng)，Apache作為Web服務(wù)器，MySQL作為數(shù)據(jù)庫(kù)，PHP作為服務(wù)器端腳本解釋器。MySQL目前還很難用于支撐大業(yè)務(wù)量的系統(tǒng)，主要還是用來(lái)運(yùn)行非核心業(yè)務(wù)；同時(shí)，MySQL在國(guó)內(nèi)沒(méi)有足夠的技術(shù)支持力量，對(duì)MySQL的技術(shù)支持工作是由ISV或者系統(tǒng)集成商來(lái)承擔(dān)，這也導(dǎo)致部分客戶對(duì)MySQL比較抵制，更傾向于使用有更強(qiáng)技術(shù)支持力量的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品。（2）MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)

：①使用C和C++編寫(xiě)，并使用了多種編譯器進(jìn)行測(cè)試，保證源代碼的可移植性；②支持Windows等多種操作系統(tǒng)；③為多種編程語(yǔ)言提供了API(應(yīng)用程序接口)；④支持多線程，充分利用CPU資源；⑤優(yōu)化的SQL查詢算法，有效地提高查詢速度；⑥既能夠作為一個(gè)單獨(dú)的應(yīng)用程序應(yīng)用在客戶端服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，也能夠作為一個(gè)庫(kù)而嵌入到其他軟件中提供多語(yǔ)言支持；⑦提供TCP/IP、ODBC和JDBC等多種數(shù)據(jù)庫(kù)連接途徑；⑧提供用于管理、檢查、優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)操作的管理工具。(OpenDatabaseConnectivity，開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)互連)（JavaDataBaseConnectivity,java數(shù)據(jù)庫(kù)連接2024/6/2667（1）簡(jiǎn)介：Access是一種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，是MicrosoftOffice的組成部分之一。Access1.0誕生于20世紀(jì)90年代初期，目前Access2003及更高版本已經(jīng)得到廣泛使用。Access應(yīng)用廣泛，能操作其他數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，包括許多流行的數(shù)據(jù)庫(kù)（如Dbase、Paradox、FoxPro）和服務(wù)器、小型機(jī)及大型機(jī)上的許多SQL數(shù)據(jù)庫(kù)。此外，Access還提供Windows操作系統(tǒng)的高級(jí)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)系統(tǒng)（VBA）。5．Access

：

(2)Access數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)

：①存儲(chǔ)方式單一；②支持面向?qū)ο?；③界面友好、易操作；④集成環(huán)境、處理多種數(shù)據(jù)信息；⑤Access支持ODBC，利用數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)頁(yè)對(duì)象生成HTML文件，輕松構(gòu)建Internet/Intranet的應(yīng)用。關(guān)系數(shù)據(jù)模型層次數(shù)據(jù)模型和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型

面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型支持三級(jí)模式的體系結(jié)構(gòu)；用存取路徑來(lái)表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；獨(dú)立的數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言；導(dǎo)航的數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言。概念單一，實(shí)體以及實(shí)體之間的聯(lián)系都用關(guān)系來(lái)表示；以關(guān)系代數(shù)為基礎(chǔ)，形式化基礎(chǔ)好；數(shù)據(jù)獨(dú)立性強(qiáng)，數(shù)據(jù)的物理存取路徑對(duì)用戶隱蔽；關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言是非過(guò)程化的，大大降低了用戶編程的難度。支持面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型；保持或繼承第二代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)；具有開(kāi)放性。第一代第二代第三代傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)缺點(diǎn)：面向機(jī)器的語(yǔ)法數(shù)據(jù)模型；數(shù)據(jù)類(lèi)型簡(jiǎn)單、固定；結(jié)構(gòu)與行為完全分離；被動(dòng)響應(yīng)；事務(wù)處理能力較差。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)新發(fā)展及新型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)1.62024/6/2669數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與其他學(xué)科的內(nèi)容相結(jié)合，出現(xiàn)了各種新型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：并行數(shù)據(jù)庫(kù)、主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)等。

1.6.2新型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

：

1．并行數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與并行計(jì)算技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。并行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的目標(biāo)是高性能（HighPerformance）和高可用性（HighAvailability），即通過(guò)多個(gè)處理節(jié)點(diǎn)并行執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)，提高整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的性能和可用性。2．主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的定義:

實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域中，主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在緊急情況下能夠根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的當(dāng)前狀態(tài)，主動(dòng)、適時(shí)地作出反應(yīng)，執(zhí)行某些操作，向用戶提供某些信息。主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn):系統(tǒng)提供一個(gè)“自動(dòng)監(jiān)視”機(jī)構(gòu)，它主動(dòng)地不時(shí)地檢查著這些規(guī)則中包含的各種事件是否已經(jīng)發(fā)生，一旦某事件被發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)就主動(dòng)觸發(fā)執(zhí)行相應(yīng)的If-Then規(guī)則（或規(guī)則組）。

3．工程數(shù)據(jù)庫(kù)一種能存儲(chǔ)和管理各種工程圖形，并能為工程設(shè)計(jì)提供各種服務(wù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。它適用于CAD/CAM（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助管理）、CIM（計(jì)算機(jī)集成制造）等通稱為CAX的工程應(yīng)用領(lǐng)域。4．空間數(shù)據(jù)庫(kù)以描述空間位置和點(diǎn)、線、面、體特征的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的位置數(shù)據(jù)及描述這些特征的性能的屬性數(shù)據(jù)為對(duì)象的數(shù)據(jù)庫(kù)。其中位置數(shù)據(jù)為空間數(shù)據(jù)，屬性數(shù)據(jù)為非空間數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)是用于表示空間物體的位置、形狀、大小和分布特征等信息的數(shù)據(jù)，描述所有二維、三維和多維分布的關(guān)于區(qū)域的信息，它不僅具有表示物體本身的空間位置及狀態(tài)的信息，還具有表示物體的空間關(guān)系的信息?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)的目的是利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)、管理和檢索，供各空間數(shù)據(jù)庫(kù)用戶使用。目前，空間數(shù)據(jù)庫(kù)的研究主要集中于空間關(guān)系與數(shù)據(jù)結(jié)