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1、数据库系统数据库系统 第二讲第二讲 数据库基础知识数据库基础知识 本本 讲讲 主主 要要 内内 容容 一、数据库的基本概念一、数据库的基本概念 二、数据管理技术及其发展二、数据管理技术及其发展 三、数据模型三、数据模型 四、数据库系统的结构四、数据库系统的结构 一、数据库的基本概念一、数据库的基本概念 什么是数据库（系统）？什么是数据库（系统）？ 数据库系统本质上是一个用计算机存储记录的系统； 电子文件柜；收集计算机数据文件的仓库或容器。 用户可进行的操作：向数据库中增加新的空文件；向 现有文件中插入数据；从文件中检索数据；更改文件 中的数据；删除文件中的数据；删除数据库中的文件 等。 一、数
2、据库的基本概念一、数据库的基本概念 为什么要使用数据库？为什么要使用数据库？ 与传统基于纸张的记录方式相比：简洁、快捷、省 力、方便、数据的集中控制（共享、减少冗余、一 致性、事务支持、完整性、安全性等）。 数据库建设的规模、信息量的大小和使用频度已成 为衡量一个国家信息化程度的重要标志。 一、数据库的基本概念一、数据库的基本概念 如何使用数据库？如何使用数据库？ 在数据库管理系统（DBMSDBMS）统一管理和控制下 使用； 最终用户：最终用户：借助应用程序访问数据库； 程序员：程序员：通过编写程序代码访问数据库； 高级用户：高级用户：借助查询工具访问数据库； 数据库管理员数据库管理员DBAD
3、BA：通过管理工具访问数据库。 一、数据库的基本概念一、数据库的基本概念 四个基本概念四个基本概念 数据(Data) 数据库(Database) 数据库管理系统(DBMS) 数据库系统(DBS) 二、数据管理技术及其发展二、数据管理技术及其发展 数据库基础知识数据库基础知识 二、数据管理技术及其发展二、数据管理技术及其发展 数据处理 计算机三大主要应用之一（科学计算、过程控制、 数据处理） 数据处理是将数据转换成信息，包括：数据的收集 、管理、加工利用、信息输出 信息 = 数据 + 数据处理 数据是信息的符号表示，信息是数据的内涵，是对 数据的语义解释 二、数据管理技术及其发展二、数据管理技术
4、及其发展 数据管理数据管理 数据管理是数据处理的中心问题，包括对数据的分 类、组织、编码、存储、检索和维护。 数据库技术是应数据管理任务的需要而产生。 数据管理技术随着计算机技术的发展而发展。 二、数据管理技术及其发展二、数据管理技术及其发展 数据管理技术发展的三个阶段数据管理技术发展的三个阶段 人工管理阶段(40年代中-50年代中) 文件系统阶段(50年代末-60年代中) 数据库系统阶段(60年代末-现在) 数据库基础知识数据库基础知识 三、数三、数 据据 模模 型型 三、数据模型三、数据模型 什么是数据模型？什么是数据模型？ 模型：对现实世界中复杂对象的抽象。例如，在军 事上用沙盘描述战场
5、实况。 数据模型：对现实世界中相关实体数据特征的抽象 。描述数据的结构和性质、数据之间的联系以及施 加在数据或数据联系上的一些限制。 三、数据模型三、数据模型 数据模型就是现实世界的模拟，应满足三方面 要求： 能比较真实地模拟现实世界； 容易为人所理解； 便于在计算机上实现。 三、数据模型三、数据模型 包括：逻辑 模型和物理 模型 三、数据模型三、数据模型 n n 概念模型概念模型 ：是按用户的观点来对数据和信息建模 ，即：信息世界的建模。 n n 逻辑模型：逻辑模型：数据库的逻辑结构，通常有一组严格 定义的、无二义性语法和语义的数据库语言。 n n 物理模型：物理模型：是对数据最低层的抽象，
6、它描述数据 在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。 三、数据模型三、数据模型 抽象过程抽象过程 - - 两级抽象两级抽象 1.将现实世界中的客观对象抽象为概念模型。 （如：E-R模型） 2.将概念模型转换为某一DBMS支持的（结构）数据模型 （如：关系模型）。 注意：从概念模型到逻辑模型的转换是由数据库设计 人员完成的，从逻辑模型到物理模型的转换是由 DBMS完成的。 三、数据模型三、数据模型 数据模型的三要素：数据模型的三要素： （1 1）数据结构）数据结构 数据库结构是对象类型的集合。（这些对象是数据库的 组成成分）。 u 两类对象： 与数据类型、内容、性质有关的对象 与数据之间联系有关的对
7、象 u 数据结构是对系统静态特性的描述。 三、数据模型三、数据模型 （2 2）数据操作）数据操作 对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许执行的操作及有 关的操作规则。（对系统动态特性的描述！） 数据操作的类型 查询 更新(包括插入、删除、修改) 数据模型对操作的定义 操作的确切含义 操作符号 操作规则（如优先级） 实现操作的语言 三、数据模型三、数据模型 （3 3）数据的完整性约束条件）数据的完整性约束条件 一组完整性规则的集合。 完整性规则：给定的数据模型中数据及其联系所具有的 制约和储存规则 用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化， 以保证数据的正确、有效、相容。 三、数据模型三
8、、数据模型 常用的数据模型常用的数据模型 概念模型概念模型（实体联系模型（实体联系模型-ER-ER模型）模型） 层次模型层次模型 网状模型网状模型 关系模型关系模型 面向对象的模型面向对象的模型 常用的数据模型常用的数据模型 1 1、概念模型、概念模型 概念模型是对信息世界的抽象表示。 概念模型的作用：概念模型的作用： 概念模型用于信息世界的建模； 是现实世界到机器世界的一个中间层次； 是数据库设计的有力工具； 数据库设计人员和用户之间进行交流的语言。 概念模型（续）概念模型（续） 对对概念模型的基本要求概念模型的基本要求 较强的语义表达能力 能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识 简单、清
9、晰、易于用户理解 信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念 实体、属性、码、域、实体型、实体集、联系 信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念 (1) (1) 实体（实体（EntityEntity） 客观存在并可相互区别的事物称为实体。 可以是具体的人、事、物或抽象的概念。 (2) (2) 属性（属性（AttributeAttribute） 实体所具有的某一特性称为属性。 一个实体可以由若干个属性来刻画。 (3) (3) 码（码（KeyKey） 唯一标识实体的属性集称为码。 信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念( (续续) ) (4) (4) 域（域（DomainDomain） 属性的取值
10、范围称为该属性的域。 (5) (5) 实体型（实体型（Entity TypeEntity Type） 用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实 体型。 (6) (6) 实体集（实体集（Entity SetEntity Set） 同一类型实体的集合称为实体集。 信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念( (续续) ) (7) (7) 联系（联系（RelationshipRelationship） 现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中 反映为实体内部的联系和实体之间的联系。 实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系 实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系。 实体实体
11、- -联系方法联系方法 实体实体- -联系方法（联系方法（ E-R E-R 方法）方法） u用E-R图来描述现实世界的概念模型，亦称E-R模型。 uE-R图的表示： 实体型：用矩形表示，矩形框内写明实体名。 属性：用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接 起来。 实体型名称 学生 学生 学号姓名性别 出生 年份 系 实体实体- -联系方法（续）联系方法（续） u 联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分 别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型 （1:1、1:n或m:n） 实体型A 联系名 实体型B 1 1 1:1联系 实体型A 联系名 1 n 1:n联系 实体型A 实
12、体型B 联系名 m n m:n联系 实体型B 实体实体- -联系方法（续）联系方法（续） 一对一联系（一对一联系（1:11:1） 实例： 一个班级只有一个正班长 一个班长只在一个班中任职 定义： 如果对于实体集A中的每一个实体， 实体集B中至多有一个（也可以没有 ）实体与之联系，反之亦然，则称 实体集A与实体集B具有一对一联系 ，记为1:1 班级 班级-班长 班长 1 1 1:1联系 实体实体- -联系方法（续）联系方法（续） 一对多联系（一对多联系（1 1：n n） 实例： 一个班级中有若干名学生， 每个学生只在一个班级中学习 定义： 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中 有n个实体（
13、n0）与之联系，反之，对于实 体 集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个 实体与之联系，则称实体集A与实体集B有一对 多联系，记为1:n 班级 组成 学生 1 n 1:n联系 实体实体- -联系方法（续）联系方法（续） 多对多联系（多对多联系（m:nm:n） 实例：课程与学生之间的联系 一门课程同时有若干个学生选修 一个学生可以同时选修多门课程 定义： 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中 有n个实体（n0）与之联系，反之，对于实 体集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实 体（m0）与之联系，则称实体集A与实体B 具有多对多联系，记为m:n 课程 选修 学生 m n m:n联 系
14、实体实体- -联系方法（续）联系方法（续） 两个以上实体型之间一对多联系两个以上实体型之间一对多联系 若实体集E1，E2，.，En存在联系，对于实体集Ej（ j=1，2，.，i-1，i+1，.，n）中的给定实体，最 多只和Ei中的一个实体相联系，则我们说Ei与E1，E2 ，.，Ei-1，Ei+1，.，En之间的联系是一对多的 实体实体- -联系方法（续）联系方法（续） 实例实例1 1 课程、教师与参考书三个实体型： 一门课程可以有若干个教师讲授， 使用若干本参考书， 每一个教师只讲授一门课程， 每一本参考书只供一门课程使用。 课程 讲授 教师 1 m 两个以上实体型间1:n联系 参考书 n 实
15、体实体- -联系方法（续）联系方法（续） 实例实例2 2： 供应商、项目、零件三个实体型； 一个供应商可以供给多个项目多种零件； 每个项目可以使用多个供应商供应的零件； 每种零件可由不同供应商供给。 供应商 供应 项目 m p 两个以上实体型间 m:n联系 零件 n 实体实体- -联系方法（续）联系方法（续） 用用E-RE-R图表示某个工厂物资管理的概念模型图表示某个工厂物资管理的概念模型 实体 仓库： 仓库号、面积、电话号码 零件 ：零件号、名称、规格、单价、描述 供应商：供应商号、姓名、地址、电话号码、帐号 项目：项目号、预算、开工日期 职工：职工号、姓名、年龄、职称 实体实体- -联系方法（续）联系方法（续） 实体之间的联系如下： 一个仓库可以存放多种零件，一种零件可以存放在多个仓 库中。仓库和零件具有多对多的联系。用库存量表示某种 零件在某个仓库中的数量。 一个仓库有多个职工当仓库保管员，一个职工只能在一个 仓库工作
