数据库课件2第01章_(3.4)

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1、上讲复习： 几个概念及其英文缩写 数据库(DB)Database 数据库系统(DBS)Database System 数据库管理系统(DBMS)Database Management System 数据库管理员(DBA)Database Administrator 操作系统(OS)Operational System 关系数据库(RDB)Relational Database1. 数据处理的概念及步骤2. 数据处理的核心3. 数据管理的发展阶段4. 数据库定义5. 数据库特点6. 数据库管理系统定义7. DBMS在数据库中起什么作用？DBMS由哪几部分组成？各部分的功能是什么？8. 数据库系统

2、定义9. 数据库系统的组成 为了提高数据库的独立性，数据库从逻辑上分为三 层(三级)，面向用户的用户层(外部层)、面向DBA和 程序员的概念层(概念层)和内层(内部层)，它反映了看待数据库的三种不同角度。 它们之间实际上经过两次抽象和转换：第一次，把用户的数据综合抽象成一个统一的全局数据的中间层即概念层，以实现数据的共享和减少 数据冗余。第二次，把全局的概念层抽象为计算机的数据实际存储。1.3 数据库系统的模式结构物理模型内模式用户A用户B用户D用户E外模式1（子模式1）外模式2（子模式2）概念模型（模式）DBMSOS子模式/概念模式 映射A子模式/概念模式 映射B模式/内模式映射相关概念1)

3、模式是用数据库管理系统提供的数据定义语言DDL(Data Descriptive Language)来编写的精确定义数据库结构的程序。数据库系统有以下三种模式：2)内模式（存贮模式） 它处于三级结构的内层，它既定义数据库中全部数据 的物理结构，还定义了数据的存贮方法、存取策略等 。 内模式是由一种数据定义语言内DDL来编写的。3)概念模式（模式） 它处于三级结构的中间层，它是对现实世界的一个抽象 ，是现实世界某应用环境的所有信息内容集合的表示， 它表示了数据库的整体结构。 概念模式是由一种数据定义语言概念DDL来编写的。4)外模式（子模式） 它处于三级结构的外层，是一种局部的逻辑数据结构， 用

4、户看到和使用的数据库结构。 它是概念模式的一部分，是从概念模式中抽象出来的一 个虚结构，是概念模式的一个逻辑子集。 外模式是由一种数据定义语言外DDL来编写的。5)二级映象 外模式/概念模式的映象定义了某个外模式和概念模式之间的对应关系。当概念模式改变时，DBA只需要对外模式/概念模式的映象做相应的修改，可使外模式保持不变，从而不必修改建立在外模式上的应用程序，保持了程序与数据之间的逻辑独立性。 概念模式/内模式的映象定义了数据逻辑结构和存储结构之间的对应关系。当数据库的存储结构改变了，DBA只需要对概念模式/内模式的映象做相应的修改，可使概念模式保持不变，从而不必修改应用程序，保持了程序和数

5、据之间的物理独立性。数据模型是数据库的组织形式，它决定了数据库中 数据之间联系的表达形式。三个世界的划分1.现实世界：存在于人们头脑之外的客观世界，由实 际存在的事物组成，事物之间有着错综复杂的联系 。2.信息世界：现实世界在人们头脑中的反映，现实世 界中的事物和事物特性在信息世界中分别反映为实 体和实体的属性。通常用概念模型来描述信息世界 。3.数据世界：信息世界数据化后的产物，信息世界中 的实体和属性在数据世界中分别成为记录和数据项 。通常用数据模型来描述数据世界。1.4 数据模型 数据库的核心是数据模型 信息的三个领域现实世界 观念世界 数据世界事物及联系 实体模型 数据模型事物 （抽象

6、） 实体集 （数据表示） 数据对象 性质 实体 属性 记录 字段同类记录的集合为文件A.实体：客观存在的事物在信息世界的反映。 例如：一名学生，一次演出，一次订货等 B.实体集：性质相同的同类实体的集合。 例如：所有学生，所有学校等 C. 属性：实体所具有的某一特性,一个实体可由若干属性来刻画。 例如：学生实体有姓名、性别、年龄等属性 D.属性的型：指属性名。 例如：姓名，年龄，性别 E.属性的值：指属性的具体取值。 例如：李三，18，男 F.联系：是实体集之间关系的抽象表示。例如：学生实体集与课程实体集之间存在“选课”关系。 G.实体模型：反映实体型集合及其联系的结构形式。几个基本概念几个基

7、本概念 记录：描述对象的数据-record 字段：描述属性的数据-field 数据模型：描述实体模型的数据-model 文件：同一类记录的集合-file字段记录1.4.1 概念模型 实体模型也称概念模型，是按用户的观点 对现实世界中的数据建立的。概念模型的 表示方法最常用的是实体联系模型(Entity- Relationship)，简称E-R模型。 该模型是P.P.S.Chen在1976年提出的，是用 E-R图来描述某一组织的概念模型，用图直接列出所有的实体、实体属性以及实体间 的联系。1. 关系间（表间）的联系b1 b2 b3 bna1 a2 a3 an1) 一对一联系(1:1)关系A中的一

8、条记录至多与关系B中的一条记录相对应，反之亦然。AB例如：公司与总经理 ，旅客与车票等 a1 a2 anb1 b2 bn2)一对多联系(1:m)关系A中的一条记 录与关系B中的多条记 录相对应， 而关系B中的一条记录至多与关系 A中的一条记录相对应。例如：学校对系，班 级对学生，公司对职 员等AB3)多对多联系(n:m)关系A中的一条记 录与关系B中的多条记录相对应， 反之，关 系B中的一条记录与关 系A中的多条记录相对应。例如：学生与课程， 教师与学生，商店与 商品等ABa1 a2 anb1 b2 bn2. E-R图 用矩形框表示实体集， 框内写上实体名。学 生 用椭圆形框表示属性，属性名写

9、在框内，属性与实 体集之间用无向边连接。学 号 用菱形框表示实体集之间的联系，框内写上联系名 。选 课 用线段分别与有关实体集相连，在线段边上标上联 系的种类（1:1，1:n或m:n），若实体集之间联系也 具有属性，则把属性和菱形边也用线段连接。例如： 用E-R图表示教师学生课程的实体模型， 假设：1)学生实体有属性：学号、姓名、年龄、性别和系名2)教师实体有属性：教师编号、教师名、年龄和职称3)课程实体有属性：课程号、课程名和学时数4)学生实体与课程实体的联系为：选课，每选一门课有一个成绩。5)教师实体与课程实体的联系为：讲课。 E-R模型具有以下两个优点： 1)接近人们的思维，容易理解 2

10、)与计算机无关，用户容易接受学生选修属于课程专业mnm1成绩E-R图课程名课时数学分是否必修课程号专业名学制专业代号姓名性别专业系名年级学号图书作者写作出版社类别页数ISBN书名姓名出生地身份证号定稿时间价格包含实体集“图书”和“作者”的ER图nm1.4.2 数据模型 是反映实体及实体间联系的数据组织的结构和形式。 它的好坏直接影响数据库的性能。它的设计方法决定 着数据库的设计方法。 数据模型由数据结构、数据操作、完整性约束三部分 组成。 当前数据库系统所支持的主要数据模型是： 层次模型（hierarchical model） 树形结构 网状模型（network model） 网状结构 关系模

11、型（relational model） 二维表格 面向对象模型（object-oriented model）面向 对象技术与数据库技术相结合的产物 分别按上述四类数据模型设计和实现的数据库为:层次 数据库、网状数据库、关系数据库和面向对象数据库 。层次模型 层次分明、结构清晰 只能反映实体间的一对多的联系 在计算机中难以实现 网状模型 表达能力强，能反映实体间的三种联系 在概念上、结构上和使用上都比较复杂，而且对计算 机的硬件环境要求较高。S1S2S6S3S4S5S7S8S9R1R2R3R4人才管理中心北京市国有企业界科研机构高等院校广东省黑龙江省上海市专业分类地区分布人才编号地区编号地区名称

12、人才编号专业编号专业名称专门人才 自然情况人才编号姓名年龄姓名学历专业名称专门人才 专业特长职称姓名专业名称特殊成就成就关系模型A.定义：是用二维表格结构来表示实体集和实体集之间的联系的模型。B.特点 描述的一致性 可以直接表示多对多的联系 关系是规范化的 有很强的数据表达能力和坚实的数学基础学号 姓名 性别 专业代号 990101 章三 男 102001 990102 李辉 男 102001990103 黄化 女 102002 字段记录关系学生关系名每个二维表又可称为关系，表名为关系名，表中每一 行称为一条记录，每一列称为字段。例如某地区专门人才基本情况表20 21 19 20女 男 男 女

13、甲 乙 丙 丁信息管理 软件工程 计算机 国际贸易高等院校 高等院校 高等院校 高等院校年龄性别姓名专业部门面向对象模型 是将语义模型（如E-R模型）和面向对象程序设计方法结合起来提出了面向对象的数据模型。 是用面向对象的观点来描述现实世界实体（对象）的逻辑组织、对象间限制、联系等的模型。 对象：是自然界中具有相同属性，服从相同规则的事物的抽象。每个对象都有一个唯一的标识符，把对象的数据和操作封装在一起。 类：共享同一属性集合和方法集合的所有对象组合在一起，构成一个类，类的属性定义域可以是任意的类，因此类有嵌套结构。几种术语的区别关系属性元组 是数学领域中的术语二维表 列 行 是日常用语数据文

14、件数据项数据记录 是计算机领域中的术语实体集 属性实体是信息世界的术语1.4.3 关系模型1. 关系模式 关系模式就是关系的框架，它是对关系结构的描述。 关系模式包括关系名、属性名、属性的数据类型，属 性宽度、属性值约束等，最后需指明每个关系的主键 。 一般用下面最简单的式子表示关系模式：R (A1, A2, A3 An)其中，R为关系名， A1, A2, A3 An为属性名例如：职工(职工号, 姓名, 年龄, 部门编码)选课(学号, 课程号, 成绩)2. 关键字：二维表中不允许出现相同的记录 超关键字（总存在） 能唯一确定记录的一个列或几个列的组 全体字段必然是超关键字（原因：无相同记录） 单一关键字（学号）和合成关键字（学号+姓名） 侯选关键字： 最小列集，不含有多余属性的超键 至少一个（肯定也是超关键字）（学号、编号、学号 +编号） 主关键字： 是选出的侯选关键字 唯一值，不空职工号 姓名 年龄 部门编号00101 王铃 3500100102 李枚 3000300103 章辉 2800200104 程清 36001 部门编号 部门名称001生产002销售003财务004人事关系B(职工表)关系A(部门表)F外部关键字：当一张二维表（A）的主关键字 被包含到另一张二维表（B）中时，A表的主 关键字称为B表的外部关键字。