数据库系统概论第一章 绪论(2)

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1、数据库系统概论第一章 绪论主要内容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1.2 数据模型n数据模型：对现实世界数据特征的抽象，用 来抽象、表示和处理现实世界。n通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟1.2 数据模型 1.2.1 两类数据模型n 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n两类数据模型 概念模型 数据模型n数据模型分成两个不同的层次(1) 概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模。 (2) DBMS支持的数据模型 从逻辑模型角度看，主要包括层次模型、网状模型、关系模型、面向对象

2、模型、对象关系模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模。 真实易理解真实计算机上实现物理模型现实世界概念模型DBMS支持的数据模型信息世界机器世界认识 抽象现实世界中客观对象的抽象过程：n数据结构 n数据操作 n数据的约束条件 1.2 数据模型 1.2.2 数据模型的组成要素1. 数据结构n什么是数据结构 对象类型的集合n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象n数据结构是对系统静态特性的描述n数据结构是刻画一个数据模型性质最重要的方面根据数据结构的类型来命名数据模型n非关系模型 层次模型（Hierarchical Model）网状模型(Network Model

3、)n关系模型(Relational Model) 数据结构：关系n面向对象模型(Object Oriented Model） 数据结构：对象2.数据操作 n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n数据操作的类型检索更新（包括插入、删除、修改）n数据操作是对系统动态特性的描述。3.数据的约束条件 n数据的约束条件一组完整性规则的集合。完整性规则是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。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1.2 数据模型 1.2

4、.3 概念模型1. 概念模型n概念模型的用途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n对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、清晰、易于用户理解。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 。 例如：一个学生、学生的一次选课 (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，例如： （20071001，李明，男，1988，江苏，

5、计算机系，2007 ） (3) 码（Key）：唯一标识实体的属性集称为码。 是属性组可能不唯一（候选码、主码 ）没有多余属性语义范畴 (4) 域（Domain）：属性的取值范围称为该属性的域 ，体现为类型和取值范围。(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。例如，一个具体的学生如下：（20071001，李明，男，1988，江苏，计算机系，2007）学生这种类型实体型如下：学生（学号，姓名，性别，出生年份，籍贯，所属系，入学年份） (6) 实体集（Entity Set）：同型实体的集合称为实体集。(7) 联系（Relationship）:现实

6、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。根据联系所涉及实体型的数量进行划分： 两个实体型多个实体型 一个实体型一对一联系（1:1） 一对多联系（1:n） 多对多联系（m:n）两个实体型间的联系 n一对一联系 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 班级与班长之间的联系： 一个班级只有一个正班长； 一个班的正班长只在该班中任正班 长职务。1：1联系实 体 集 A实 体 集 Bn一对多联系 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（n

7、0）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 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。1：n联系实 体 集 A实 体 集 Bn多对多联系（m:n） 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。 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。m：n联系实

8、体 集 A实 体 集 B3. 概念模型的表示方法n概念模型的表示方法很多n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n实体型 用矩形表示，矩形框内写明实体名。学生课程E-R图(续)n属性 用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体型连接 起来 学生学号籍贯性别姓名出生年份入学年份所属系课程课程号 类型课程名学分E-R图(续)n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

9、实体型21n1:n联系学生学号籍贯性别 姓名出生年份入学年份所属系课程课程号 类型课程名学分学习mn学生学号籍贯性别 姓名出生年份入学年份所属系课程课程号 类型课程名学分学习mn成绩n联系的属性：联系本 身也是一种实体型，也 可以有属性。如果一个 联系具有属性，则这些 属性也要用无向边与该 联系连接起来 。课堂习题：根据描述画出学校管理的E-R图。 涉及的实体型有： 学生：属性有学号、姓名、性别、专业、出生日期。 课程：属性有课程号、课程名、课程类别、学分。 学院：属性有学院编号、学院名称、办公室电话。 教职工：属性有教职工编号、姓名、职称、参加工作 日期。这些实体之间的联系如下： 一个学生可

10、以选修多门课程，一门课程可以由多个学 生选修。 一个学生只能属于一个学院，一个学院包括若干学生 。 一个教职工只能属于一个学院，一个学院包括若干教 职工。 一个学院只有一个正院长，一个正院长只能在一个学 院任正院长职务。多个实体型间的联系n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

11、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课程与其他实体型间的联系参考书多个实体型间的联系(续)课程讲授教师1m教师与其他实体型间的联系参考书实例课程、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。多个实体型间的联系(续)参考书与其他实体型间的联系实例课程、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。课程讲授教师1m参考书n多个实体型间的联系(习题)习题供应商、项目与零

12、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pm多个实体型间的联系零件n同一实体集内不同角色间的联系n一对多联系n一对一联系n多对多联系职工领导领导 1N 下属同一实体型内部的 1:n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。E-R图实例：某工厂物资管理E-R图：P17-P19。1. 数据结构 2. 数据操纵3. 完整性约束 4. 存储结构 5. 优缺点6. 典型的关系数据库系统7. E-R模型向关系模型

13、的转换1.2 数据模型 1.2.7 关系模型关系模型n最重要的一种数据模型。也是目前主要采用的数据模型。n1970年由美国IBM公司San Jose研究室的研究员E.F.Codd提出。n本课程的重点1、关系数据模型的数据结构 n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。每个属性都是原子类型。元组（Tuple）表中的一行即为一个元组。关系是元组的集合，元组可以交换顺序。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；一个关系中，属性名唯一。属性可以交换顺序。码（Key

14、） 表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。 例如，学生登记表的码为学号。 注意：码是一个属性组；当有多个属性组都可以唯 一确定一个元组时，选择其中一个做主码。请分析 成绩表 的码域（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） 例，学生登记表（学号，姓名，年龄，性别， 系名，年级）n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。例1 学生、系、系与学生之间的一对多联系：学生（学号，姓名，

15、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 下图中工资和扣除是可分的数据项 ,不符合关系模型要求 职工号姓名职 称工 资扣 除实 发基 本津 贴职务房 租水 电86051陈 平讲 师13051200501601122283一个工资表(表中有表)实例 术语对比关系术语一般表格的术语 关系名

16、表名关系模式表头（表格的描述） 关系（一张）二维表 元组记录或行 属性列 属性名列名 属性值列值 分量一条记录中的一个列值 非规范关系表中有表（大表中嵌有小表 ）2.关系模型的数据操纵n查询、插入、删除、更新n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n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n实体完整性n参照完整性n用户定义的完整性实体完整性:主码中的属性不 能取空值，主码取值不能重。 影响插入、修改操作。实体完整性:n在关系模型中实体及实体间的联系都是用关系来描述的，因此可能存在着关系与关系间的引用。例1 学生实体、专业实体学生（学号，姓名，性别，专业号，年龄）专业（专业号，专业名）主码主码v学生关系引用了专业关系的主码“专业号”。v 学生关系中的“专业号”值必