工程数据库课件

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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 数据库技术的研究领域 1.6 小结一、数据 数据(Data)是数据库中存储的基本对象 信息与数据之间存在着固有的联系：数据是 信息的符号表示或称为载体；信息则是数据 的内涵，是对数据语义的解释 数据的定义 描述事物的符号记录 数据的种类 文字、图形、图象、声音 数据的特点 数据与其语义是不可分的二、数据库（举例）二、数据库(续) 人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数 据之后，应将其保存起来以供进一步加工处 理，进一步抽取有用信息 数据库的定义数据库(Database,简称DB)是长

2、期储存在计算机内、有组织的、可共享的数据集合二、数据库(续) 数据库的特征数据按一定的数据模型组织、描述和储存可为各种用户共享冗余度较小数据独立性较高易扩展三、数据库管理系统 什么是DBMS数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。 为用户或应用程序提供访问DB的方法基于不同的数据模型，可以分为层次型、网 状型、关系型和面向对象型等。 DBMS的用途 科学地组织和存储数据、高效地获取和维护 数据四、数据库系统 什么是数据库系统数据库系统（Database System，简称DBS）是实现有组织地、动态地存储大

3、量关联数据、方便多用户访问 的计算机硬件、软件和数据资源组成的系统，即它是采 用数据库技术的计算机系统。在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数 据库。 数据库系统的构成由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应 用系统、数据库管理员（和用户）构成。数据库系统(续) 数据库系统构成图示 参看教材page_5 图1.1数据库操作系统数据库管理系统应用系统应用开发工具用户 用户 用户数据库管理员图1.1 数据库系统1.1.3 数据管理技术的产生和发展 什么是数据管理对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题 数据管理技术的发展过程人工管理阶段(40年代中-50年代中)

4、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)二、文件系统 时期 50年代末-60年代中 产生的背景 应用需求科学计算、管理 硬件水平磁盘、磁鼓 软件水平有文件系统 处理方式联机实时处理、批处理应用程序与数据的对应关系(文件系统)应用程序文件应用程序文件2应用程序文件n存取 方法.三、数据库系统 数据管理技术进入数据库阶段的标志是20世纪60年 代末的三件大事： 1968年美国IBM公司推出层次模型的IMS系统 。 1969年美国CODASYL组织发布了DBTG报告，总结了当 时各式各样的数据库，提出网状模型。 1970年美国IBM公司的E.F.Codd 连续发表论文

5、，提 出关系模型，奠定了关系数据库的理论基础。 产生的背景 应用背景大规模管理 硬件背景大容量磁盘 软件背景有数据库管理系统 处理方式联机实时处理,分布处理,批处 理 数据库阶段信息处理方式的演变 高级数据库技术阶段（一） 分布式数据库系统主要有下面三个特点 数据库的数据物理上分布在各个场地，但逻 辑上是一个整体。 每个场地既可以执行局部应用（访问本地DB ），也可以执行全局应用（访问异地DB）。 各地的计算机由数据通信网络相联系。本地 计算机单独不能胜任的处理任务，可以通过 通信网络取得其它DB和计算机的支持。 应用程序与数据的对应关系(数据库系统)DBMS应用程序1应用程序2数据库第一章

6、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 数据库技术的研究领域 1.6 小结数据模型 在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟 数据模型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1.2 数据模型1.2.1 数据模型的组成要素1.2.2 概念模型1.2.3 常用数据模型1.2.4 层次模型1.2.5 网状模型1.2.6 关系模型1.2.1 数据模型的组成要素 数据结构（静态特性） 数据操作（动态特性） 数据的完整性约束条件 1.2.2 概念模

7、型1. 概念模型2. 信息世界中的基本概念3. 概念模型的表示方法2. 信息世界中的基本概念(1) 实体（Entity） 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) 属性（Attribute） 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) 码（Key） 唯一标识实体的属性集称为码。 信息世界中的基本概念(续)(4) 域（Domain） 属性的取值范围称为该属性的域。 (5) 实体型（Entity 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) 实体集（Entity Set） 同型实体的集合称为实体集信息世界

8、中的基本概念(续)(7) 联系（Relationship） 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型间联系 两个实体型 一对一联系（1:1） 三个实体型 一对多联系（1:n） 一个实体型 多对多联系（m:n） 两个实体型间的联系实体型1联系名实体型2111:1联系实体型1联系名实体型2mnm:n联系实体型1联系名实体型21n1:n联系两个实体型间的联系 一对一联系 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。 实例（乘客与座位）班级与班长之间的联系：一个班级只有一

9、个正班长一个班长只在一个班中任职两个实体型间的联系 (续) 一对多联系如果对于实体集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 实例（车间与工人） 班级与学生之间的联系： 一个班级中有若干名学生， 每个学生只在一个班级中学习两个实体型间的联系 (续) 多对多联系（m:n）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

10、: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多个实体型间的联系(续) 多个实体型间的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。多个实体型间的联系(续)实例课程、教师与参考书三个实体型如果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与教师、参考书之间的联系是一对 多的 多个实体型间的一对一联系 多个实体

11、型间的多对多联系同一实体集内各实体间的联系 一对多联系 实例职工实体集内部具有领导与被领导的联 系 某一职工（干部）“领导”若干名职工一个职工仅被另外一个职工直接领导 这是一对多的联系 一对一联系 多对多联系3. 概念模型的表示方法 概念模型的表示方法很多 实体联系方法(E-R方法) 用E-R图来描述现实世界的概念模型 E-R方法也称为E-R模型E-R图(续)完整的E-R图1.2.3 常用数据模型 非关系模型层次模型（Hierarchical Model）网状模型(Network Model )数据结构：以基本层次联系为基本单位基本层次联系：两个记录以及它们之间的一对多（包括一对一)的联系常用

12、数据模型(续) 关系模型(Relational Model) 数据结构：表 面向对象模型(Object Oriented Model）数据结构：对象关系模型 最重要的一种数据模型。也是目前主要采用的数据模型 1970年由美国IBM公司San Jose研究室的研究员E.F.Codd提出 本课程的重点关系数据模型的数据结构 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

13、念主码（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，性别，系，年级）关系数据模型的数据结构(续） 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

14、的一对一联 系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，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）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，不允许表中还有表。2.关系模型的数据操纵 查询、插入、删除、更新 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 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”5.关系模型的优缺点 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

15、易懂 易用 实体和各类联系都用关系来表示。 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具有更高的数据独立性，更好的安全保密性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） 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（ RDBMS） ORACLE Oracle软件系统有限公司的产品. Oracle成立于1977年,总部 设在加利福尼亚,是一家世界性的计算机软件供应商,向全球百余个国 家的用户提供大量的软件产品和电子化信息服务. ORACLE系列产品 在数据库领域一直居领先地位,它在我国的销售份额占50%以上.它现 在发展到了Oracle 8I系列 SYBASE System和Database相结合的含义. SYBASE公司是第一个提 出并推出客户/服务器(C/S)体系结构的高性能数据库服务器的数据库 厂商,并促进了它的广泛流行.1999年SYBASE公司率先在我国市场上 发布企业门户(Enterprise Portal, EP)技术 INFORMIX 是关系数据库系统公司(Relational Database S