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1、数据库系统计算机科学引论1An Introduction to Database System数据库n数据库就是一大堆数据n数据的创建、插入、删除n数据的快速访问n数据的存储、访问控制nAn Introduction to Database System数据库的重要性n数据库非常重要n1.数据非常重要n经营管理、产品开发、工资福利、科学研究n数据中隐藏了大量的知识n2.对数据的管理和使用有很大的共同点n可以设计一个比较通用的软件来帮助这些应用管 理其相关的数据An Introduction to Database System四个基本概念n数据(Data)n数据库(Database)n数据库管
2、理系统(DBMS)n数据库系统(DBS)An Introduction to Database System数据n数据(Data)是数据库中存储的基本对 象n数据的定义n描述事物的符号记录n数据的种类n文字、图形、图象、声音n数据的特点n数据与其语义是不可分的n没有语义的数据是没有用处的An Introduction to Database System数据举例n学生档案中的学生记录 （李明，男，1972，江苏，计算机系，1990）n数据的形式不能完全表达其内容n数据的解释n语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所 在系别、入学时间n解释：李明是个大学生，1972年出生，江苏人 ，1990年考
3、入计算机系An Introduction to Database System数据库n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n数据库的定义n数据库(Database,简称DB)是长期储存在 计算机内、有组织的、可共享的大量数据集 合An Introduction to Database System数据库管理系统n什么是DBMSn专门管理数据的软件nDBMS的用途n科学地组织和存储数据、高效地获取和 维护数据n上层程序可以不再关心数据的管理问题n大量程序有类似的数据管理要求An Introduction to Database S
4、ystem数据库系统n数据库系统(DBS: Database System)n物理上：DBS=DB+DBMS+计算机n逻辑上：用户看到的是其中存储的数 据库n在不引起混淆的情况下常常把数据库 系统简称为数据库。n因为我们只关心这个 An Introduction to Database System数据管理中的问题n1.数据的语义和结构n数据库中必须同时存储数据和其语义n没有语义的数据是没有用处的nDDL：Data Definition Languagen定义数据的结构的语言n计算机尚不能真正理解数据的语义尚没有真正的语 义定义语言n适合计算机使用，但人难以理解n概念模型An Introduc
5、tion to Database System概念模型n概念模型的用途n概念模型用于信息世界的建模n是现实世界到机器世界的一个中间层次n是数据库设计的有力工具n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n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n简单、清晰、易于用户理解。An Introduction to Database System信息世界中的基本概念n实体(Entity): 客观存在并可相互区别的事物n可以是具体的人、事、物或抽象的概念n实体型(Entity Type)：实体的类型n实体集(Entity Set)：同型实体的集合n属性(Attrib
6、ute): 实体所具有的某一特性n例：人的生日、性别、身高。n地址是人的属性吗？n地址是一个属性，但是否是人的属性依赖于所使用的信息 模型(如一个人只能有一个地址，则地址可以是人的属性)n域(Domain)：属性的取值范围An Introduction to Database System信息世界中的基本概念n键(Key) : 唯一标识实体的属性集称为键。 n例：身份证号码n人名？n联系(Relation)：实体和实体之间的关系n联系也可以有属性n联系类型n1:1，1:n，m:nAn Introduction to Database SystemE-R图n实体型n用矩形表示，矩形框内写明实体名
7、。学生教师An Introduction to Database SystemE-R图(续)n属性n用椭圆形表示，并用无向边将其与相应 的实体连接起来学生学号年龄性别姓名An Introduction to Database SystemE-R图(续)n联系n联系本身：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） 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 An Introduction to Database System联系的表示方法示例班级班级
8、-班长班长111:1联系课程选修学生mnm:n联系班级组成学生1n1:n联系An Introduction to Database System联系的表示方法示例(续)职工领导1n同一实体型内 部的1:n联系课程讲授教师1m多个实体型间的1:n联系参考书nAn Introduction to Database System联系属性的表示方法课程选修学生mn成绩An Introduction to Database System数据模型n概念模型是给人使用的n计算机难以直接使用n数据模型n计算机用于抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息的模型An Introduction to Database
9、 System常用数据模型n非关系模型n层次模型（Hierarchical Model）n网状模型(Network Model )n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An Introduction to Database System常用数据模型(续)n关系模型(Relational Model) n数据结构：表n面向对象模型(Object Oriented Model）n数据结构：对象An Introduction to Database System层次数据模型的数据结构1 根结点2 兄弟结点 3 叶结点4 兄弟结点 5叶结点
10、叶结点An Introduction to Database System层次模型的优缺点n优点n层次数据模型简单，对具有一对多的层次关系 的部门描述自然、直观，容易理解n性能优于关系模型，不低于网状模型n层次数据模型提供了良好的完整性支持n缺点n多对多联系表示不自然n对插入和删除操作的限制多n查询子女结点必须通过双亲结点n层次命令趋于程序化An Introduction to Database System典型的层次数据库系统IMS数据库管理系统n第一个大型商用DBMSn1968年推出nIBM公司研制An Introduction to Database System网状数据模型的数据结构1
11、 2R3L1 L2R1 R2L3L1 L2 R3L4R4 R5An Introduction to Database System网状模型的优缺点n优点n能够更为直接地描述现实世界，如一个结点可 以有多个双亲n具有良好的性能，存取效率较高n缺点n结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库的结构就变得越来越复杂，不利于最终用户掌握nDDL、DML语言复杂，用户不容易使用An Introduction to Database System典型的网状数据库系统nDBTG系统，亦称CODASYL系统n由DBTG提出的一个系统方案n奠定了数据库系统的基本概念、方法和技术n70年代推出n实际系统nCul
12、linet Software Inc.公司的 IDMSnUnivac公司的 DMS1100nHoneywell公司的IDS/2nHP公司的IMAGE An Introduction to Database System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本科数据库课程的重点An Introduction to Database System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。An Introduction to Database Sys
13、tem关系模型的基本概念n关系（Relation）一个关系对应通常说的一张表。n元组（Tuple）表中的一行即为一个元组。n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。An Introduction to Database System关系模型的基本概念n主码（Key）表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。n域（Domain）属性的取值范围。n分量 元组中的一个属性值。n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）An Introduction to Database System关系模型的优缺点n优
14、点n建立在严格的数学概念的基础上n概念单一。数据结构简单、清晰，用户易懂易 用n实体和各类联系都用关系来表示。n对数据的检索结果也是关系。n关系模型的存取路径对用户透明n具有更高的数据独立性，更好的安全保密性n简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作An Introduction to Database System关系模型的优缺点（续）n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An Introduction to Database System典型的关系数据库系统nORACLEnSYBASEnINFORMI
15、XnDB/2nCOBASEnPBASEnEasyBasenDM/2nOpenBaseAn Introduction to Database System数据库系统结构n数据库的存储和应用的矛盾n存储：数据的独立性、修改的方便性n尽可能减少冗余：任何一份数据只存储一次n使用：数据的易用性、信息的完整性n可能包含冗余：为方便使用把同一份数据复制到 各处An Introduction to Database System数据库系统结构n数据库的存储和应用的矛盾n例：学生数据库n学生有属性：姓名、系、年级n学生可选多门课程大学语文生活导论大量冗余信息An Introduction to Databas
16、e System数据库系统结构n数据库的存储和应用的矛盾n用不同的模式来满足存储和应用的各自 需求n数据库系统内部的模式结构n从数据库管理系统角度看n数据库系统外部的体系结构n从数据库最终用户角度看An Introduction to Database System数据库系统模式的概念n“型” 和“值” 的概念n型（Type） 对某一类数据的结构和属性的说明n值（Value） 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 ） An Introduction to Database System数据库系统模式的概念（续）n模式（Schema）n数据库逻辑结构和特征的描述n是型的描述n反映的是数据的结构及其联系n模式是相对稳定的n模式的一个实例（Instance）n模式的一个具体值n反映数据库某一时刻的状态n
