数据库 第1章(2)讲述

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1、第一章 绪论 1.1 数据库系统概述 1.2 数据模型 1.3 数据库系统结构 1.4 数据库系统的组成 1.5 小结 1.2 数据模型 1.2.1 两类数据模型 1.2.2 数据模型的组成要素 1.2.3 概念模型 1.2.4 常用数据模型 1.2.5 层次模型 1.2.6 网状模型 1.2.7 关系模型 1.2.7 关系模型 1. 关系数据模型的数据结构 2. 关系数据模型的操纵 3. 关系数据模型的完整性约束 4. 关系数据模型的存储结构 5. 关系数据模型的优缺点 6. 典型的关系数据库系统 关系模型 v最重要的一种数据模型。也是目前主要采用 的数据模型 v1970年由美国IBM公司S

2、an Jose研究室的研 究员E.F.Codd提出 v本课程的重点 关系数据模型的数据结构 v在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二 维表，它由行和列组成。 关系模型的基本概念 关系（Relation） 一个关系对应通常说的一张表。 元组（Tuple） 表中的一行即为一个元组。 属性（Attribute） 表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即 属性名。 关系模型的基本概念 码（Key） 表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。 域（Domain） 属性的取值范围。 分量 元组中的一个属性值。 关系模式 对关系的描述 关系名（属性1，属性2，属性n） 学生（学号，姓名，年龄

3、，性别，系，年级） 关系数据模型的数据结构(续) v实体及实体间的联系的表示方法 实体型：直接用关系（表）表示。 属性：用属性名表示。 一对一联系：隐含在实体对应的关系中。 一对多联系：隐含在实体对应的关系中。 多对多联系：直接用关系表示。 关系数据模型的数据结构(续) 例1 学生、系，系与学生之间的一对多联系： 学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级） 系 (系号，系名，办公地点) 例2 系、系主任，系与系主任间的一对一联系 系 (系号，系名，办公地点) 系主任（职工号，年龄，性别，系号） 关系数据模型的数据结构(续) 例3 学生、课程，学生与课程之间的多对多联系： 学生（学号，姓名，年龄

4、，性别，系号，年级） 课程（课程号，课程名，学分） 选修（学号，课程号，成绩） 关系数据模型的数据结构(续) v关系必须是规范化的，满足一定的规范条件 最基本的规范条件：关系的每一个分量必须是一个不 可分的数据项。 2.关系模型的数据操纵 v查询、插入、删除、修改 v数据操作是集合操作，操作对象和操作结果 都是关系，即若干元组的集合 v存取路径对用户隐蔽，用户只要指出“干什么 ”，不必详细说明“怎么干” 3.关系模型的完整性约束 v实体完整性 v参照完整性 v用户定义的完整性 4.关系数据模型的存储结构 v表以文件形式存储 v有的DBMS一个表对应一个操作系统文件 v有的DBMS自己设计文件结

5、构 5.关系模型的优缺点 v优点 建立在严格的数学概念的基础上 概念单一。数据结构简单、清晰，用户易懂易用 v实体和各类联系都用关系来表示。 v对数据的检索结果也是关系。 关系模型的存取路径对用户透明 v具有更高的数据独立性，更好的安全保密性 v简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作 关系模型的优缺点（续） v缺点 存取路径对用户透明导致查询效率往往不如非 关系数据模型 为提高性能，必须对用户的查询请求进行优化 增加了开发数据库管理系统的难度 6. 典型的关系数据库系统 ORACLE SQL Server SYBASE DB/2 第一章 绪论 1.1 数据库系统概述 1.2 数据模型 1.3

6、 数据库系统结构 1.4 数据库系统的组成 1.5 小结 1.3 数据库系统结构 一、数据库系统外部的体系结构 从数据库最终用户角度看 二、数据库系统内部的模式结构 从数据库管理系统角度看 一、数据库系统外部的体系结构 v单用户结构 v主从式结构 v分布式结构 v客户/服务器结构 v浏览器/应用服务器/数据库服务器结构 v.单用户结构：整个数据库系统(应用程序、DBMS、数据)装在一台计 算机上，为一个用户独占，不同机器之间不能共享数据。 v.主从式结构：一个主机带多个终端的多用户结构，所有处理任务都 由主机来完成，各个用户通过主机的终端并发地存取数据库，共享数 据资源。 v.分布式结构：数据

7、库中的数据在逻辑上是一个整体，但物理地分布 在计算机网络的不同结点上。 v.客户服务器结构：把DBMS功能和应用分开。网络中某个结点上的 计算机专门用于执行DBMS功能，称为数据库服务器。其他结点上的计 算机安装用户的应用系统，称为客户机 v.浏览器/应用服务器/数据库服务器结构：客户端装有浏览器软件， 服务器端分为两部分：Web服务器、应用服务器和数据库服务器 二、 数据库系统的模式结构 v数据库系统模式的概念 v数据库系统的三级模式结构 v数据库的二级映象功能与数据独立性 v小结 数据库系统模式的概念 v“型” 和“值” 的概念 型（Type） 对某一类数据的结构和属性的说明 值（Valu

8、e） 是型的一个具体赋值 例如：学生记录 记录型： （学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯） 该记录型的一个记录值： （900201，李明，男，计算机，22，江苏） 数据库系统模式的概念（续） v模式（Schema） 数据库逻辑结构和特征的描述 是型的描述 反映的是数据的结构及其联系 模式是相对稳定的 v模式的一个实例（Instance） 模式的一个具体值 反映数据库某一时刻的状态 同一个模式可以有很多实例 实例随数据库中的数据的更新而变动 二、数据库系统的模式结构 v数据库系统模式的概念 v数据库系统的三级模式结构 v数据库的二级映象功能与数据独立性 v小结 数据库系统的三级模式结构 1模式（

9、Schema） v模式（也称逻辑模式） 所有用户的公共数据视图，综合了所有用户的 需求 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述 v一个数据库只有一个模式 2. 外模式（External Schema） v外模式（也称子模式或用户模式） 数据库用户（包括应用程序员和最终用户）使用的局 部数据的逻辑结构和特征的描述 数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的 逻辑表示 3内模式（Internal Schema） v内模式（也称存储模式） 是数据物理结构和存储方式的描述 是数据在数据库内部的表示方式 v一个数据库只有一个内模式 二、数据库系统的模式结构 v数据库系统模式的概念 v数据库系统的三级

10、模式结构 v数据库的二级映象功能与数据独立性 三级模式与二级映象 v三级模式是对数据的三个抽象级别 v二级映象在DBMS内部实现这三个抽象层次 的联系和转换 数据库系统的三级模式结构 1外模式模式映象 v定义外模式与模式之间的对应关系 v每一个外模式都对应一个外模式模式映象 v映象定义通常包含在各自外模式的描述中 外模式模式映象的用途 保证数据的逻辑独立性 当模式改变时，数据库管理员修改有关的外模式 模式映象，使外模式保持不变 应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用 程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性 ，简称数据的逻辑独立性。 2模式内模式映象 v模式内模式映象定义了数据全局逻辑结

11、构与 存储结构之间的对应关系。例如，说明逻辑记 录和字段在内部是如何表示的 v数据库中模式内模式映象是唯一的 v该映象定义通常包含在模式描述中 模式内模式映象的用途 保证数据的物理独立性 当数据库的存储结构改变了（例如选用了另一种 存储结构），数据库管理员修改模式内模式映 象，使模式保持不变 应用程序不受影响。保证了数据与程序的物理独 立性，简称数据的物理独立性。 第一章 绪论 1.1 数据库系统概述 1.2 数据模型 1.3 数据库系统结构 1.4 数据库系统的组成 1.5 小结 1.4 数据库系统的组成 v数据库 v数据库管理系统（及其开发工具） v应用系统 v数据库管理员 v用户 二、软

12、件 vDBMS v操作系统 v与数据库接口的高级语言及其编译系统 v以DBMS为核心的应用开发工具 v为特定应用环境开发的数据库应用系统 三、人员 v数据库管理员 v系统分析员 v数据库设计人员 v应用程序员 v最终用户 1. 数据库管理员(DBA) v决定数据库中的信息内容和结构 v决定数据库的存储结构和存取策略 v定义数据的安全性要求和完整性约束 条件 数据库管理员(续) v监控数据库的使用和运行 周期性转储数据库 v数据文件 v日志文件 系统故障恢复 介质故障恢复 监视审计文件 数据库管理员(续) v数据库的改进和重组 性能监控和调优 数据重组 v数据库重构 2. 系统分析员 v负责应用

13、系统的需求分析和规范说明 v与用户及DBA协商，确定系统的硬软件配置 v参与数据库系统的概要设计 3. 数据库设计人员 v参加用户需求调查和系统分析 v确定数据库中的数据 v设计数据库各级模式 4. 应用程序员 v设计和编写应用系统的程序模块 v进行调试和安装 5. 用户 v偶然用户 企业或组织机构的高中级管理人员 v简单用户 银行的职员、机票预定人员、旅馆总台服务员 用户（续） v复杂用户 工程师、科学家、经济学家、科技工作者等 直接使用数据库语言访问数据库，甚至能够基于 数据库管理系统的API编制自己的应用程序 第一章 绪论 1.1 数据库系统概述 1.2 数据模型 1.3 数据库系统结构

14、 1.4 数据库系统的组成 1.5 小结 小结 v数据库系统概述 数据库的基本概念 数据管理的发展过程 v数据模型 数据模型的三要素 概念模型， E-R 模型 三种主要数据模型 小结(续) v数据库系统的结构 数据库系统三级模式结构 数据库系统的体系结构 v数据库系统的组成 要求：画出E-R图，并在图上注明属性、联系的类型 v设某商业集团数据库中有3个实体集，一是“商店”实体集，属性有商店 编号、商店名、地址等；二是“商品”实体集，属性有商品号、商品名、 规格、单价等；三是“职工”实体集，属性有职工编号、姓名、性别、业 绩等。 商店与商品间存在“销售”关系，每个商店可销售多种商品，每种商品也 可以放在多个商店销售，每个商店销售一种商品，有月销售量；商店与 职工间存在“聘用”关系，每个商店有许多职工，每个职工只能在一个商 店工作，商店聘用职工有聘期和月薪。 要求：画出E-R图，并在图上注明属性、联系的类型 v某工厂生产若干产品，每种产品由不同的零件组成，有的零 件可用在不同的产品上，这些零件由不同的原材料制成，不 同零件所用的材料可以相同。这些零件按所属的不同产品分 别放在仓库中，原材料按照类别放在若干仓库中。请用E-R 图画出此工厂产品、零件、材料、仓库的概念模型。 An Introduction to Database System 下课了。 休息一会儿。