数据库清华版1章绪ppt课件

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1、课程名称：数据库系统概论课程名称：数据库系统概论课课 时：时：72任课教师：陈红任课教师：陈红内容安排内容安排1l基础篇基础篇第第1章：绪论章：绪论第第2章：关系数据库章：关系数据库第第3章：关系数据库标准语言章：关系数据库标准语言SQLl设计篇设计篇第第4章：关系数据库设计理论章：关系数据库设计理论第第6章：数据库设计章：数据库设计内容安排内容安排2l系统篇系统篇第第5章：数据库保护章：数据库保护第第7章：关系数据库管理系统实例章：关系数据库管理系统实例第第8章：数据库技术新进展章：数据库技术新进展第第1章章 绪论绪论1.1 引言引言1.2 数据模型数据模型1.3 数据库系统结构数据库系统结

2、构1.4 数据库管理系统数据库管理系统1.5 数据库工程与应用数据库工程与应用1.6 小结小结第第1章章 绪论绪论1.1 引言引言1.2 数据模型数据模型1.3 数据库系统结构数据库系统结构1.4 数据库管理系统数据库管理系统1.5 数据库工程与应用数据库工程与应用1.6 小结小结1.1 引言引言1.1.1 1.1.1 数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统1.1.2 1.1.2 数据库技术的生产与发展数据库技术的生产与发展1.1.3 1.1.3 数据库技术的研究领域数据库技术的研究领域1.1 引言引言1.1.1 1.1.1 数据、数据库、数据库系统、

3、数据库管理系统数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统1.1.2 1.1.2 数据库技术的生产与发展数据库技术的生产与发展1.1.3 1.1.3 数据库技术的研究领域数据库技术的研究领域数据库的地位数据库的地位数据库技术产生于六十年代末，是数据管数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支。理的最新技术，是计算机科学的重要分支。数据库技术是信息系统的核心和基础，它数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透。业的渗透。数据库的建设规模、数据库信息量的大小数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用

4、频度已成为衡量一个国家信息化程和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志。度的重要标志。一、数据一、数据l数据数据(Data)是数据库中存储的基本对象是数据库中存储的基本对象l数据的定义数据的定义描述事物的符号记录描述事物的符号记录l组成数据的符号种类组成数据的符号种类数字、字符串、日期、逻辑值、文本、图形、图象、数字、字符串、日期、逻辑值、文本、图形、图象、声音声音l数据的特点数据的特点数据与其语义是不可分的数据与其语义是不可分的数据举例数据举例l学生档案中的学生记录学生档案中的学生记录（李明，男，（李明，男，1972，江苏，计算机系，江苏，计算机系，1990）l数据的形式不能完全表达

5、其内容数据的形式不能完全表达其内容l数据的解释数据的解释语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间所在系别、入学时间解释：李明是个大学生，解释：李明是个大学生，1972年出生，男，年出生，男，江苏人，江苏人，1990年考入计算机系年考入计算机系二、数据库二、数据库l人人们们收收集集并并抽抽取取出出一一个个应应用用所所需需要要的的大大量量数数据据之之后后，应应将将其其保保存存起起来来以以供供进进一一步加工处理，进一步抽取有用信息。步加工处理，进一步抽取有用信息。l数据库的定义数据库的定义数数据据库库(Database,简简称称DB)是是长长期期

6、储储存存在在计计算机内、有组织的、可共享的数据集合。算机内、有组织的、可共享的数据集合。数据库数据库(续续)l数据库的特征数据库的特征数数据据按按一一定定的的数数据据模模型型组组织织、描描述述和和储存储存可为各种用户共享可为各种用户共享冗余度较小冗余度较小数据独立性较高数据独立性较高易扩展易扩展三、数据库管理系统三、数据库管理系统l什么是什么是DBMS数数据据库库管管理理系系统统（Database Management System，简简称称DBMS）是是位位于于用用户户与与操操作作系系统之间的一层数据管理软件。统之间的一层数据管理软件。lDBMS的用途的用途科科学学地地组组织织和和存存储储数

7、数据据、高高效效地地获获取取和和维维护护数据数据数据库管理系统数据库管理系统(续续)lDBMS的主要功能的主要功能数数据据定定义义功功能能:提提供供数数据据定定义义语语言言(DDL)，用用于定义数据库中的数据对象。于定义数据库中的数据对象。数数据据操操纵纵功功能能:提提供供数数据据操操纵纵语语言言(DML)， 用用于于操操纵纵数数据据实实现现对对数数据据库库的的基基本本操操作作(查查询询、插入、删除和修改插入、删除和修改)。数据库管理系统数据库管理系统(续续)lDBMS的主要功能的主要功能(续续)数数据据库库的的运运行行管管理理:保保证证数数据据的的安安全全性性、完完整整性性、多多用用户户对对

8、数数据据的的并并发发使使用用及及发发生生故故障障后的系统恢复后的系统恢复。数数据据库库的的建建立立和和维维护护功功能能:提提供供实实用用程程序序，完完成成数数据据库库数数据据批批量量装装载载，数数据据库库转转储储，介介质故障恢复，数据库的重组织和性能监视等质故障恢复，数据库的重组织和性能监视等四、数据库系统四、数据库系统l什么是数据库系统什么是数据库系统数数据据库库系系统统（Database System，简简称称DBS）是是指指在在计计算算机机系系统统中中引引入入数数据据库库后后的的系系统统构构成。成。在在不不引引起起混混淆淆的的情情况况下下常常常常把把数数据据库库系系统统简简称为数据库。称

9、为数据库。l数据库系统的构成数据库系统的构成由由数数据据库库、数数据据库库管管理理系系统统（及及其其开开发发工工具具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。、应用系统、数据库管理员和用户构成。数据库系统数据库系统(续续)l数据库系统构成图示数据库系统构成图示用户用户用户应用系统应用开发系统数据库管理系统操作系统数据库数据库管理员用 系应 统 数据库系统数据库系统(续续)发 工开 具用 软应 件l数据库系统在计算机系统中的位置图示数据库系统在计算机系统中的位置图示 B MD S编 统译 系作 系操 统硬件1.1 引言引言1.1.1 1.1.1 数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统数据、数据库、

10、数据库系统、数据库管理系统1.1.2 1.1.2 数据库技术的生产与发展数据库技术的生产与发展1.1.3 1.1.3 数据库技术的研究领域数据库技术的研究领域1.1.2 数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展l什么是数据管理什么是数据管理对对数数据据进进行行分分类类、组组织织、编编码码、存存储储、检检索索和维护，是数据处理的中心问题。和维护，是数据处理的中心问题。l数据管理技术的发展过程数据管理技术的发展过程人工管理阶段人工管理阶段(40年代中年代中-50年代中年代中)文件系统阶段文件系统阶段(50年代末年代末-60年代中年代中)数据库系统阶段数据库系统阶段(60年代末年代末-现在现

11、在)数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展(续续)l数据管理技术的发展动力数据管理技术的发展动力应用需求的推动应用需求的推动计算机硬件的发展计算机硬件的发展计算机软件的发展计算机软件的发展一、人工管理一、人工管理l时期时期40年代中年代中-50年代中年代中l产生的背景产生的背景应用需求应用需求科学计算科学计算硬件水平硬件水平无直接存取存储设备无直接存取存储设备软件水平软件水平没有操作系统没有操作系统处理方式处理方式批处理批处理人工管理人工管理(续续)特点特点1数据的管理者：应用程序，数据不保存。数据的管理者：应用程序，数据不保存。人工管理人工管理(续续)特点特点2数据面向的对象：某一

12、应用程序数据面向的对象：某一应用程序 应用程序与数据的对应关系图应用程序与数据的对应关系图应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集n.人工管理人工管理(续续)特点特点3数据的共享程度：无共享、冗余度极大数据的共享程度：无共享、冗余度极大数据的独立性：不独立，完全依赖于程序数据的独立性：不独立，完全依赖于程序数据的结构化：无结构数据的结构化：无结构数据控制能力：应用程序自己控制数据控制能力：应用程序自己控制二、文件系统二、文件系统l时期时期50年代末年代末-60年代中年代中l产生的背景产生的背景应用需求应用需求科学计算、管理科学计算、管理硬件水平硬件水

13、平磁盘、磁鼓磁盘、磁鼓软件水平软件水平有文件系统有文件系统处理方式处理方式联机实时处理、批处理联机实时处理、批处理文件系统文件系统(续续)特点特点1数据的管理者：文件系统，数据可长期保存数据的管理者：文件系统，数据可长期保存应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(文件系统文件系统)特点特点2数据面向的对象：某一应用程序数据面向的对象：某一应用程序 应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系应用程序应用程序文件文件应用程序应用程序文件文件2应用程序应用程序文件文件n存取存取方法方法.文件系统文件系统(续续)特点特点3数据的共享程度：共享性差、冗余度大数据的共享程度：共享性差、冗余

14、度大文件系统文件系统(续续)特点特点4数据的结构化：记录内有结构数据的结构化：记录内有结构,整体无结构整体无结构l文件系统中数据的结构文件系统中数据的结构记录内有结构记录内有结构 学生人事记录学生人事记录数据的结构是靠程序定义和解释的。数据的结构是靠程序定义和解释的。学号学号姓名姓名性别性别系别系别年龄年龄政治政治面貌面貌家庭家庭出身出身籍贯籍贯家庭家庭成员成员奖惩奖惩情况情况文件系统文件系统(续续)数据一般是定长的。数据一般是定长的。 可以间接实现数据变长要求，但访问相应数据的应用程序复杂可以间接实现数据变长要求，但访问相应数据的应用程序复杂了。了。学生人事主记录学生人事主记录学号学号姓名姓

15、名性别性别系别系别年龄年龄政治政治面貌面貌家庭家庭出身出身籍贯籍贯家庭家庭成员成员奖惩奖惩情况情况姓名姓名与本人关系与本人关系详细情况详细情况日期日期奖惩条目奖惩条目家庭成员记录家庭成员记录奖惩情况记录奖惩情况记录文件系统文件系统(续续)900201李明李明男男计算机计算机24共青团员共青团员工人工人江苏无锡江苏无锡李义山李义山父子父子李平李平兄弟兄弟1991吴玉章奖学金吴玉章奖学金1991一等奖学金一等奖学金张玉张玉母子母子家庭成员记录家庭成员记录奖惩情况记录奖惩情况记录文件间是独立的，因此数据整体无结构。文件间是独立的，因此数据整体无结构。 间接实现数据整体的有结构也比较困难。间接实现数据

16、整体的有结构也比较困难。 数据的最小存取数据的最小存取单位单位是记录。是记录。文件系统文件系统(续续)特点特点5数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构 改变必须修改应用程序改变必须修改应用程序数据控制能力：应用程序自己控制数据控制能力：应用程序自己控制三、数据库系统三、数据库系统l时期时期60年代末以来年代末以来l产生的背景产生的背景应用背景应用背景大规模管理大规模管理硬件背景硬件背景大容量磁盘大容量磁盘软件背景软件背景有数据库管理系统有数据库管理系统处理方式处理方式联机实时处理联机实时处理,分布处理分布处理,批处批处理理数据库系统数据库系统(续续)特点特

17、点1数据的管理者：数据的管理者：DBMS数据库系统数据库系统(续续)特点特点2数据面向的对象：现实世界数据面向的对象：现实世界 应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系DBMS应用程序1应用程序2数据库数据库系统数据库系统(续续)特点特点3数据的共享程度：共享性高数据的共享程度：共享性高l数据的高共享性的好处数据的高共享性的好处降低数据的冗余度，节省存储空间降低数据的冗余度，节省存储空间避免数据间的不一致性避免数据间的不一致性使系统易于扩充使系统易于扩充数据库系统数据库系统(续续)特点特点4数据的独立性：高度的物理独立性和一数据的独立性：高度的物理独立性和一定的逻辑独立性定的逻辑独立性

18、l数据的物理独立性数据的物理独立性指指用用户户的的应应用用程程序序与与存存储储在在磁磁盘盘上上的的数数据据库库中中数数据据是是相相互互独独立立的的。当当数数据据的的物物理理存存储储改改变变了了，应用程序不用改变。应用程序不用改变。l数据的逻辑独立性数据的逻辑独立性指指用用户户的的应应用用程程序序与与数数据据库库的的逻逻辑辑结结构构是是相相互互独独立立的的。数数据据的的逻逻辑辑结结构构改改变变了了，用用户户程程序序也也可以不变。可以不变。数据库系统数据库系统(续续)特点特点5数据的结构化：整体结构化数据的结构化：整体结构化l数据结构化数据结构化整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。整体数据的结

19、构化是数据库的主要特征之一。数据库中实现的是数据的真正结构化数据库中实现的是数据的真正结构化数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释。数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释。数据可以变长。数据可以变长。数据的最小存取单位是数据项。数据的最小存取单位是数据项。数据库系统数据库系统(续续)l特点特点6 数据控制能力：由数据控制能力：由DBMS统一管理和控统一管理和控制制DBMS对数据的控制功能对数据的控制功能l数据的安全性（数据的安全性（Security）保护保护使使每每个个用用户户只只能能按按指指定定方方式式使使用用和和处处理理指指定定数数据据，保保护护数数据据以以防防止止不不合合法法

20、的的使使用用造造成成的的数据的泄密和破坏。数据的泄密和破坏。l数据的完整性（数据的完整性（Integrity）检查检查将将数数据据控控制制在在有有效效的的范范围围内内，或或保保证证数数据据之之间满足一定的关系。间满足一定的关系。DBMS对数据的控制功能（续）对数据的控制功能（续）l并发（并发（Concurrency）控制控制对对多多用用户户的的并并发发操操作作加加以以控控制制和和协协调调，防防止止相互干扰而得到错误的结果。相互干扰而得到错误的结果。l数据库恢复（数据库恢复（Recovery）将将数数据据库库从从错错误误状状态态恢恢复复到到某某一一已已知知的的正正确确状态。状态。1.1 引言引言

21、1.1.1 1.1.1 数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统1.1.2 1.1.2 数据库技术的生产与发展数据库技术的生产与发展1.1.3 1.1.3 数据库技术的研究领域数据库技术的研究领域1.1.3 1.1.3 数据库技术的研究领域数据库技术的研究领域l数据库管理系统软件的研制数据库管理系统软件的研制l数据库设计数据库设计l数据库理论数据库理论数据库管理系统软件的研制数据库管理系统软件的研制lDBMSDBMS本身本身l以以DBMSDBMS为为核核心心的的一一组组相相互互联联系系的的软软件件系系统统工具软件工具软件中间件中间件数据库设计数据库设计l

22、数据库设计方法数据库设计方法l设计工具设计工具l设计理论设计理论l数据模型和数据建模数据模型和数据建模数据库理论数据库理论l关系的规范化理论关系的规范化理论l关系数据理论关系数据理论第第1章章 绪论绪论1.1 引言引言1.2 数据模型数据模型1.3 数据库系统结构数据库系统结构1.4 数据库管理系统数据库管理系统1.5 数据库工程与应用数据库工程与应用1.6 小结小结 1.2 数据模型数据模型l 1.2.1 数据模型的要素数据模型的要素l 1.2.2 概念模型概念模型l 1.2.3 数据模型数据模型数据模型数据模型l在数据库中用数据模型这个工具来抽象、在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和

23、处理现实世界中的数据和信息。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。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟。 l数据模型应满足三方面要求数据模型应满足三方面要求能比较真实地模拟现实世界能比较真实地模拟现实世界容易为人所理解容易为人所理解便于在计算机上实现便于在计算机上实现数据模型数据模型(续续)l数据模型分成两个不同的层次数据模型分成两个不同的层次(1) 概念模型概念模型 也称信息模型，它是按也称信息模型，它是按用户用户的观点来对数据和信息建模。的观点来对数据和信息建模。 (2) 数据模型数据模型 主要包括网状模型、层次模主要包括网状模型、层次模型、关系模型等，它是按

24、型、关系模型等，它是按计算机系统计算机系统的观点的观点对数据建模。对数据建模。 数据模型数据模型(续续)l客观对象的抽象过程客观对象的抽象过程-两步抽象两步抽象现实世界中的客观对象抽象为概念模型；现实世界中的客观对象抽象为概念模型；把把概概念念模模型型转转换换为为某某一一DBMS支支持持的的数数据据模模型。型。l概概念念模模型型是是现现实实世世界界到到机机器器世世界界的的一一个个中中间间层层次。次。 1.2 数据模型数据模型l 1.2.1 数据模型的要素数据模型的要素l 1.2.2 概念模型概念模型l 1.2.3 数据模型数据模型 1.2.1 数据模型的要素数据模型的要素l数据结构数据结构 l

25、数据操作数据操作 l数据的约束条件数据的约束条件 1. 数据结构数据结构l什么是数据结构什么是数据结构对象类型的集合对象类型的集合l两类对象两类对象与数据类型、内容、性质有关的对象与数据类型、内容、性质有关的对象与数据之间联系有关的对象与数据之间联系有关的对象l数据结构是对系统静态特性的描述数据结构是对系统静态特性的描述 2.数据操作数据操作 l数据操作数据操作对对数数据据库库中中各各种种对对象象（型型）的的实实例例（值值）允允许执行的许执行的操作操作及有关的及有关的操作规则操作规则l数据操作的类型数据操作的类型检索检索更新（包括插入、删除、修改）更新（包括插入、删除、修改） 数据操作数据操作

26、(续续) l数据模型对操作的定义数据模型对操作的定义操作的确切含义操作的确切含义操作符号操作符号操作规则（如优先级）操作规则（如优先级）实现操作的语言实现操作的语言l数据操作是对系统动态特性的描述。数据操作是对系统动态特性的描述。 3.数据的约束条件数据的约束条件 l数据的约束条件数据的约束条件一组完整性规则的集合。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。保证

27、数据的正确、有效、相容。 数据的约束条件数据的约束条件(续续)l数据模型对约束条件的定义数据模型对约束条件的定义反映和规定本反映和规定本数据模型数据模型必须遵守的基本的通必须遵守的基本的通用的完整性约束条件。例如在关系模型中，用的完整性约束条件。例如在关系模型中，任何关系必须满足实体完整性和参照完整性任何关系必须满足实体完整性和参照完整性两个条件。两个条件。提提供供定定义义完完整整性性约约束束条条件件的的机机制制，以以反反映映具具体体应应用用所所涉涉及及的的数数据据必必须须遵遵守守的的特特定定的的语语义义约束条件。约束条件。 1.2 数据模型数据模型l 1.2.1 数据模型的要素数据模型的要素

28、l 1.2.2 概念模型概念模型l 1.2.3 数据模型数据模型 1.2.2 概念模型概念模型l1. 概念模型概念模型l2. 信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念l3. 概念模型的表示方法概念模型的表示方法1. 概念模型概念模型l概念模型的用途概念模型的用途概念模型用于信息世界的建模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数据库设计人员和用户之间进行交流的语言l对概念模型的基本要求对概念模型的基本要求较较强强的的语语义义表表达达能能力力，能能够够方方便便、

29、直直接接地地表表达应用中的各种语义知识达应用中的各种语义知识简单、清晰、易于用户理解简单、清晰、易于用户理解2. 信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念l (1) 实体（实体（Entity） 客观存在并可相互区别的事物称为实体。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。可以是具体的人、事、物或抽象的概念。l(2) 属性（属性（Attribute） 实体所具有的某一特性称为属性。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。一个实体可以由若干个属性来刻画。 l(3) 码（码（Key） 唯一标识实体的属性集称为码。唯一标识实体的属性集称为码。 信息世

30、界中的基本概念信息世界中的基本概念(续续)l(4) 域（域（Domain） 属性的取值范围称为该属性的域。属性的取值范围称为该属性的域。 l(5) 实体型（实体型（Entity Type） 用用实实体体名名及及其其属属性性名名集集合合来来抽抽象象和和刻刻画画同同类类实体称为实体型。实体称为实体型。 l(6) 实体集（实体集（Entity Set） 同型实体的集合称为实体集。同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)l(7) 联系（联系（Relationship） 现现实实世世界界中中事事物物内内部部以以及及事事物物之之间间的的联联系系在在信信息息世世界中反映为

31、实体内部的联系和实体之间的联系。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：组成实体的各属性之间的联系实体内部的联系：组成实体的各属性之间的联系实体之间的联系：不同实体集之间的联系实体之间的联系：不同实体集之间的联系三类实体型间联系三类实体型间联系 一对一联系（一对一联系（1:1） 一对多联系（一对多联系（1:n） 多对多联系（多对多联系（m:n） 两个实体型间的联系两个实体型间的联系 l一对一联系一对一联系 如如果果对对于于实实体体集集A中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集B中中至至多多有有一一个个实实体体与与之之联联系系，反反之之亦亦然然，则则称称实实体体集集A与与实实

32、体体集集B具具有有一一对对一一联联系系。记为记为1:1。 实例实例 班班级级与与班班长长之之间间的的联联系系：一一个个班班级级只只有有一一个个正正班班长，而一个班长只在一个班中任职长，而一个班长只在一个班中任职两个实体型间的联系两个实体型间的联系 (续续)l一对多联系一对多联系如如果果对对于于实实体体集集A中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集B中中有有n个个实实体体（n0）与与之之联联系系，反反之之，对对于于实实体体集集B中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集A中中至至多多只只有有一一个个实实体体与与之之联联系系，则则称称实实体体集集A与与实体实体B有一对多联系。记为有一对多联系。记

33、为1:n实例实例 班班级级与与学学生生之之间间的的联联系系：一一个个班班级级中中有有若若干干名名学学生，而每个学生只在一个班级中学习生，而每个学生只在一个班级中学习两个实体型间的联系两个实体型间的联系 (续续)l多对多联系（多对多联系（m:n）如如果果对对于于实实体体集集A中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集B中中有有n个个实实体体（n0）与与之之联联系系，反反之之，对对于于实实体体集集B中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集A中中也也有有m个个实实体体（m0）与与之之联联系系，则则称称实实体体集集A与实体与实体B具有多对多联系。记为具有多对多联系。记为m:n实例实例 课课程程与与学

34、学生生之之间间的的联联系系：一一门门课课程程同同时时有有若若干干个个学生选修，而一个学生可以同时选修多门课程学生选修，而一个学生可以同时选修多门课程联系的表示方法示例联系的表示方法示例班级班级班级班级-班长班长班长班长111:1联系联系课程课程选修选修学生学生mnm:n联系联系班级班级组成组成学生学生1n1:n联系联系实体型间联系实体型间联系 (续续)l三类联系之间的关系三类联系之间的关系m:n联系联系1:1联系联系1:n联系联系特特例例特特例例特特例例多个实体型间的联系多个实体型间的联系l多个实体型之间的联系多个实体型之间的联系一对一联系一对一联系一对多联系一对多联系多对多联系多对多联系多个

35、实体型间的联系多个实体型间的联系(续续)l多个实体型间的一对多联系多个实体型间的一对多联系若实体集若实体集E1，E2，.，En存在联系，对于存在联系，对于实体集实体集Ej（j=1，2，.，i-1，i+1，.，n）中的给定实体，最多只和中的给定实体，最多只和Ei中的一个实中的一个实体相联系，则我们说体相联系，则我们说Ei与与E1，E2，.，Ei-1，Ei+1，.，En之间的联系是一对多的。之间的联系是一对多的。多个实体型间的联系多个实体型间的联系(续续)l多个实体型间的一对多联系多个实体型间的一对多联系(续续)实例实例 对于课程、教师与参考书三个实体型，如果一门对于课程、教师与参考书三个实体型，

36、如果一门课程可以有若干个教师讲授，使用若干本参考书，课程可以有若干个教师讲授，使用若干本参考书，而每一个教师只讲授一门课程，每一本参考书只而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，则课程与教师、参考书之间的供一门课程使用，则课程与教师、参考书之间的联系是一对多的联系是一对多的l多个实体型间的一对一联系多个实体型间的一对一联系l多个实体型间的多对多联系多个实体型间的多对多联系联系的表示方法示例联系的表示方法示例(续续)职工职工领导领导1n同一实体型内同一实体型内部的部的1:n联系联系课程课程讲授讲授教师教师1m多个实体型间的多个实体型间的1:n联系联系参考书参考书n同一实体集内各

37、实体间的联系同一实体集内各实体间的联系l一对多联系一对多联系实例实例 职工实体集内部具有领导与被领导的联系，即职工实体集内部具有领导与被领导的联系，即某一职工（干部）某一职工（干部）“领导领导”若干名职工，而一个若干名职工，而一个职工仅被另外一个职工直接领导，因此这是一对职工仅被另外一个职工直接领导，因此这是一对多的联系多的联系l一对一联系一对一联系l多对多联系多对多联系3. 概念模型的表示方法概念模型的表示方法l概念模型的表示方法很多概念模型的表示方法很多l实体联系方法实体联系方法(E-R方法方法)是最为常用的概念模型表示方法。是最为常用的概念模型表示方法。用用E-R图来描述现实世界的概念模

38、型。图来描述现实世界的概念模型。E-R方法也称为方法也称为E-R模型。模型。E-R图图l实体型实体型用矩形表示，矩形框内写明实体名。用矩形表示，矩形框内写明实体名。学生学生教师教师E-R图图(续续)l属性属性用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来体连接起来学生学生学号学号年龄年龄性别性别姓名姓名E-R图图(续续)l联系联系联系本身联系本身：用菱形表示，菱形框内写明联系：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，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（同时在无向边旁标上联系的类型（1:1、1:n或

39、或m:n）联系的表示方法联系的表示方法实体型实体型1联系名联系名实体型实体型2111:1联系联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型2mnm:n联系联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型21n1:n联系联系联系的表示方法联系的表示方法(续续)实体型实体型1联系名联系名mn同一实体型内同一实体型内部的部的m:n联系联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型21m多个实体型间的多个实体型间的1:n联系联系实体型实体型3n联系的表示方法示例联系的表示方法示例班级班级班级班级-班长班长班长班长111:1联系联系课程课程选修选修学生学生mnm:n联系联系班级班级组成组成学生学生1n1:n联系联系联

40、系的表示方法示例联系的表示方法示例(续续)职工职工领导领导1n同一实体型内同一实体型内部的部的1:n联系联系课程课程讲授讲授教师教师1m多个实体型间的多个实体型间的1:n联系联系参考书参考书nE-R图图(续续)l联系联系联系的属性联系的属性：联系本身也是一种实体型，也：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。些属性也要用无向边与该联系连接起来。 联系属性的表示方法联系属性的表示方法课程课程选修选修学生学生mn成绩成绩E-R图实例图实例:某个工厂物资管理的概念模型某个工厂物资管理的概念模型l物资管理

41、涉及的实体：物资管理涉及的实体：仓库仓库: 属性有仓库号、面积、电话号码。属性有仓库号、面积、电话号码。零件零件: 属性有零件号、名称、规格、单价、属性有零件号、名称、规格、单价、描述。描述。供应商供应商: 属性有供应商号、姓名、地址、电属性有供应商号、姓名、地址、电话号码、账号。话号码、账号。项目项目: 属性有项目号、预算、开工日期。属性有项目号、预算、开工日期。职工职工: 属性有职工号、姓名、年龄、职称。属性有职工号、姓名、年龄、职称。E-R图实例图实例(续续)l实体之间的联系实体之间的联系 一个仓库可以存放多种零件，一种零件可以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。用库

42、存量来表示某种零存放在多个仓库中。用库存量来表示某种零件在某个仓库中的数量。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。工只能在一个仓库工作。职工之间具有领导职工之间具有领导-被领导关系。即仓库主被领导关系。即仓库主任领导若干保管员。任领导若干保管员。一个供应商可以供给若干项目多种零件，每一个供应商可以供给若干项目多种零件，每个项目可以使用不同供应商供应的零件，每个项目可以使用不同供应商供应的零件，每种零件可由不同供应商供给。种零件可由不同供应商供给。 1.2 数据模型数据模型l 1.2.1 数据模型的要素数据模型的要

43、素l 1.2.2 概念模型概念模型l 1.2.3 数据模型数据模型1.2.3 数据模型数据模型l一、层次数据模型一、层次数据模型l二、网状数据模型二、网状数据模型l三、关系数据模型三、关系数据模型 1.2.3 数据模型数据模型l非关系模型非关系模型种类种类层次模型（层次模型（Hierarchical Model）网状模型网状模型(Network Model )数据结构：以数据结构：以基本层次联系基本层次联系为基本单位为基本单位基基本本层层次次联联系系：两两个个记记录录以以及及它它们们之之间间的的一一对对多多（包括一对一（包括一对一)的联系的联系数据模型数据模型(续续)l关系模型关系模型(Rel

44、ational Model) 数据结构：数据结构：表表l面向对象模型面向对象模型(Object Oriented Model）数据结构：数据结构：对象对象1.2.3 数据模型数据模型l一、层次数据模型一、层次数据模型l二、网状数据模型二、网状数据模型l三、关系数据模型三、关系数据模型层次模型层次模型l1. 层次数据模型的数据结构层次数据模型的数据结构 l2. 层次数据模型的数据操纵层次数据模型的数据操纵l3. 层次数据模型的完整性约束层次数据模型的完整性约束 l4. 层次数据模型的存储结构层次数据模型的存储结构 l5. 层次数据模型的优缺点层次数据模型的优缺点 l6. 典型的层次数据库系统典型

45、的层次数据库系统1. 层次数据模型的数据结构层次数据模型的数据结构l层次模型层次模型 满满足足下下面面两两个个条条件件的的基基本本层层次次联联系系的的集集合合为为层次模型。层次模型。1. 有有且且只只有有一一个个结结点点没没有有双双亲亲结结点点，这这个个结结点称为根结点点称为根结点2. 根以外的其它结点有且只有一个双亲结点根以外的其它结点有且只有一个双亲结点l层次模型中的几个术语层次模型中的几个术语根结点，双亲结点，兄弟结点根结点，双亲结点，兄弟结点，叶结点叶结点层次数据模型的数据结构层次数据模型的数据结构(续）续） 1 根结点根结点 2 兄弟结点兄弟结点 3 叶结点叶结点 4 兄弟结点兄弟结

46、点 5 叶结点叶结点 叶结点叶结点层次数据模型的数据结构层次数据模型的数据结构(续）续）l表示方法表示方法实实体体型型：用用记记录录类类型型描描述述。每每个个结结点点表表示示一一个记录类型。个记录类型。属属性性：用用字字段段描描述述。每每个个记记录录类类型型可可包包含含若若干个字段。干个字段。联联系系：用用结结点点之之间间的的连连线线表表示示记记录录（类类）型型之间的一对多的联系。之间的一对多的联系。层次数据模型的数据结构层次数据模型的数据结构(续）续）l特点特点结点的双亲是唯一的结点的双亲是唯一的只能直接处理一对多的实体联系只能直接处理一对多的实体联系每每个个记记录录类类型型定定义义一一个个

47、排排序序字字段段，也也称称为为码码字段字段任任何何记记录录值值只只有有按按其其路路径径查查看看时时，才才能能显显出出它的全部意义它的全部意义没没有有一一个个子子女女记记录录值值能能够够脱脱离离双双亲亲记记录录值值而而独立存在独立存在层次数据模型的数据结构层次数据模型的数据结构(续）续）l多对多联系在层次模型中的表示多对多联系在层次模型中的表示用层次模型间接表示多对多联系用层次模型间接表示多对多联系表示方法表示方法将多对多联系分解成一对多联系将多对多联系分解成一对多联系分解方法分解方法冗余结点法冗余结点法虚拟结点法虚拟结点法2. 层次模型的数据操纵层次模型的数据操纵l 查询查询l 插入插入l 删

48、除删除l 更新更新3. 层次模型的完整性约束层次模型的完整性约束l无相应的双亲结点值就不能插入子女结无相应的双亲结点值就不能插入子女结点值点值l如果删除双亲结点值，则相应的子女结如果删除双亲结点值，则相应的子女结点值也被同时删除点值也被同时删除l更新操作时，应更新所有相应记录，以更新操作时，应更新所有相应记录，以保证数据的一致性保证数据的一致性4.层次数据模型的存储结构层次数据模型的存储结构l邻接法邻接法按照层次树前序遍历的顺序把所有记录值依次邻接按照层次树前序遍历的顺序把所有记录值依次邻接存放，即通过物理空间的位置相邻来实现层次顺序。存放，即通过物理空间的位置相邻来实现层次顺序。l链接法链接

49、法用指引元来反映数据之间的层次联系用指引元来反映数据之间的层次联系子女兄弟链接法子女兄弟链接法 P18层次序列链接法层次序列链接法 P18D02R01E2101E1709E3501R02R03E1101E3102S63871S63874S638765. 层次模型的优缺点层次模型的优缺点l优点优点层层次次数数据据模模型型简简单单，对对具具有有一一对对多多的的层层次次关关系的部门描述自然、直观，容易理解系的部门描述自然、直观，容易理解性能优于关系模型，不低于网状模型性能优于关系模型，不低于网状模型层次数据模型提供了良好的完整性支持层次数据模型提供了良好的完整性支持层次模型的优缺点（续）层次模型的优

50、缺点（续）l缺点缺点多对多联系表示不自然多对多联系表示不自然对插入和删除操作的限制多对插入和删除操作的限制多查询子女结点必须通过双亲结点查询子女结点必须通过双亲结点层次命令趋于程序化层次命令趋于程序化6. 典型的层次数据库系统典型的层次数据库系统lIMS数据库管理系统数据库管理系统第一个大型商用第一个大型商用DBMS1968年推出年推出IBM公司研制公司研制1.2.3 数据模型数据模型l一、层次数据模型一、层次数据模型l二、网状数据模型二、网状数据模型l三、关系数据模型三、关系数据模型网状模型网状模型l1. 网状数据模型的数据结构网状数据模型的数据结构 l2. 网状数据模型的数据操纵网状数据模

51、型的数据操纵l3. 网状数据模型的完整性约束网状数据模型的完整性约束 l4. 网状数据模型的存储结构网状数据模型的存储结构 l5. 网状数据模型的优缺点网状数据模型的优缺点l6. 典型的网状数据库系统典型的网状数据库系统1.网状数据模型的数据结构网状数据模型的数据结构l网状模型网状模型 满满足足下下面面两两个个条条件件的的基基本本层层次次联联系系的的集集合合为为网状模型。网状模型。1. 允许一个以上的结点无双亲；允许一个以上的结点无双亲；2. 一个结点可以有多于一个的双亲。一个结点可以有多于一个的双亲。网状数据模型的数据结构网状数据模型的数据结构(续）续）l表示方法（与层次数据模型相同）表示方

52、法（与层次数据模型相同）实实体体型型：用用记记录录类类型型描描述述。每每个个结结点点表表示示一一个记录类型。个记录类型。属属性性：用用字字段段描描述述。每每个个记记录录类类型型可可包包含含若若干个字段。干个字段。联联系系：用用结结点点之之间间的的连连线线表表示示记记录录（类类）型型之间的一对多的父子联系。之间的一对多的父子联系。网状数据模型的数据结构网状数据模型的数据结构(续）续）l特点特点只能直接处理一对多的实体联系只能直接处理一对多的实体联系每每个个记记录录类类型型定定义义一一个个排排序序字字段段，也也称称为为码码字段字段任任何何记记录录值值只只有有按按其其路路径径查查看看时时，才才能能显

53、显出出它的全部意义它的全部意义网状数据模型的数据结构网状数据模型的数据结构(续）续）l网状模型与层次模型的区别网状模型与层次模型的区别网状模型允许多个结点没有双亲结点网状模型允许多个结点没有双亲结点网状模型允许结点有多个双亲结点网状模型允许结点有多个双亲结点网状模型允许两个结点之间有多种联系（复网状模型允许两个结点之间有多种联系（复合联系）合联系）网状模型可以更直接地去描述现实世界网状模型可以更直接地去描述现实世界层次模型实际上是网状模型的一个特例层次模型实际上是网状模型的一个特例网状数据模型的数据结构网状数据模型的数据结构(续）续） 1 2 R3 L1 L2 R1 R1 R2R2 L3L3

54、L1 L2 L1 L2 R3R3 L4L4 R4 R4 R5R5 网状数据模型的数据结构网状数据模型的数据结构(续）续） 1 L1 L2 R2网状数据模型的数据结构网状数据模型的数据结构(续）续）学生宿舍学生宿舍学生学生教研室教研室系系教师教师网状数据模型的数据结构网状数据模型的数据结构(续）续）父亲父亲人人独生子女独生子女树树种种植植砍砍伐伐养养育育赡赡养养网状数据模型的数据结构网状数据模型的数据结构(续）续）父父亲亲关关系系男人男人网状数据模型的数据结构网状数据模型的数据结构(续）续）l多对多联系在网状模型中的表示多对多联系在网状模型中的表示用网状模型间接表示多对多联系用网状模型间接表示多

55、对多联系表示方法表示方法将多对多联系将多对多联系直接直接分解成一对多联系分解成一对多联系2. 网状模型的数据操纵网状模型的数据操纵l查询查询l插入插入l删除删除l更新更新3. 网状数据模型的完整性约束网状数据模型的完整性约束 l完整性约束条件不严格完整性约束条件不严格允许插入尚未确定双亲结点值的子女结点值允许插入尚未确定双亲结点值的子女结点值允许只删除双亲结点值允许只删除双亲结点值网状数据模型的完整性约束网状数据模型的完整性约束(续续)l具体的网状数据库系统（如具体的网状数据库系统（如DBTG）对数对数据操纵加了一些限制，提供了一定的完整据操纵加了一些限制，提供了一定的完整性约束。性约束。码码

56、属籍类别属籍类别加入类别加入类别(自动的，手工的自动的，手工的)移出类别移出类别(固定的，必须的，随意的固定的，必须的，随意的)4.网状数据模型的存储结构网状数据模型的存储结构l关键关键实现记录之间的联系实现记录之间的联系l常用方法常用方法单向链接单向链接双向链接双向链接环状链接环状链接向首链接向首链接例：例：P295.网状模型的优缺点网状模型的优缺点l优点优点能能够够更更为为直直接接地地描描述述现现实实世世界界，如如一一个个结结点点可以有多个双亲可以有多个双亲具有良好的性能，存取效率较高具有良好的性能，存取效率较高网状模型的优缺点（续）网状模型的优缺点（续）l缺点缺点结结构构比比较较复复杂杂

57、，而而且且随随着着应应用用环环境境的的扩扩大大，数数据据库库的的结结构构就就变变得得越越来来越越复复杂杂，不不利利于于最最终用户掌握终用户掌握DDL、DML语言复杂，用户不容易使用语言复杂，用户不容易使用6. 典型的网状数据库系统典型的网状数据库系统lDBTG系统，亦称系统，亦称CODASYL系统系统由由DBTG提出的一个系统方案提出的一个系统方案奠定了数据库系统的基本概念、方法和技术奠定了数据库系统的基本概念、方法和技术70年代推出年代推出l实际系统实际系统Cullinet Software Inc.公司的公司的 IDMSUnivac公司的公司的 DMS1100Honeywell公司的公司的

58、IDS/2HP公司的公司的IMAGE1.2.3 数据模型数据模型l一、层次数据模型一、层次数据模型l二、网状数据模型二、网状数据模型l三、关系数据模型三、关系数据模型关系模型关系模型l1. 关系数据模型的数据结构关系数据模型的数据结构 l2. 关系数据模型的操纵关系数据模型的操纵l3. 关系数据模型的完整性约束关系数据模型的完整性约束 l4. 关系数据模型的存储结构关系数据模型的存储结构 l5. 关系数据模型的优缺点关系数据模型的优缺点l6. 典型的关系数据库系统典型的关系数据库系统 关系模型关系模型l最最重重要要的的一一种种数数据据模模型型。也也是是目目前前主主要要采用的数据模型采用的数据模

59、型l1970年年由由美美国国IBM公公司司San Jose研研究究室室的的研究员研究员E.F.Codd提出提出l本课程的重点本课程的重点1.关系数据模型的数据结构关系数据模型的数据结构l关系模型的基本数据结构关系模型的基本数据结构l关系模型的基本概念关系模型的基本概念l实体及实体间的联系的表示方法实体及实体间的联系的表示方法l关系必须是规范化的关系必须是规范化的关系数据模型的数据结构关系数据模型的数据结构(续续)l关系模型的基本数据结构关系模型的基本数据结构在在用用户户观观点点下下，关关系系模模型型中中数数据据的的逻逻辑辑结结构构是一张二维表，它由行和列组成。是一张二维表，它由行和列组成。 关

60、系数据模型的数据结构关系数据模型的数据结构(续）续）l关系模型的基本概念关系模型的基本概念关系（关系（Relation）：）：一个关系对应通常说的一张表。一个关系对应通常说的一张表。元组（元组（Tuple）表中的一行即为一个元组。表中的一行即为一个元组。属性（属性（Attribute）表表中中的的一一列列即即为为一一个个属属性性，给给每每一一个个属属性性起起一一个个名称即属性名。名称即属性名。关系数据模型的数据结构关系数据模型的数据结构(续）续）l关系模型的基本概念（续）关系模型的基本概念（续）主码（主码（Key）表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元

61、组。域（域（Domain）属性的取值范围。属性的取值范围。分量分量元组中的一个属性值。元组中的一个属性值。关系数据模型的数据结构关系数据模型的数据结构(续）续）l关系模型的基本概念（续）关系模型的基本概念（续）关系模式关系模式对关系的描述对关系的描述表示方法表示方法 关系名（属性关系名（属性1，属性，属性2，属性，属性n） 例如：例如： 学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级）学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级）关系数据模型的数据结构关系数据模型的数据结构(续）续）l实体及实体间的联系的表示方法实体及实体间的联系的表示方法实体型实体型：直接用关系（表）表示。：直接用关系（表）表示。属性属性

62、：用属性名表示。：用属性名表示。一对一联系一对一联系：隐含在实体对应的关系中。：隐含在实体对应的关系中。一对多联系一对多联系：隐含在实体对应的关系中。：隐含在实体对应的关系中。多对多联系多对多联系：直接用关系表示。：直接用关系表示。关系数据模型的数据结构关系数据模型的数据结构(续）续）例例1学生、系、系与学生之间的一对多联系：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）学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级）系系 (系号，系名，办公地点系号，系名，办公地点)例例2系、系主任、系与系主任间的一对一联系系、系主任、系与系主任间的一对一联系关系数据模型的数据结构关

63、系数据模型的数据结构(续）续）例例3学生、课程、学生与课程之间的多对多联系：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）学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级）课程（课程号，课程名，学分）课程（课程号，课程名，学分）选修（学号，课程号，成绩）选修（学号，课程号，成绩）关系数据模型的数据结构关系数据模型的数据结构(续）续）l关关系系必必须须是是规规范范化化的的，即即必必须须满满足足一一定定的规范条件的规范条件最最基基本本的的规规范范条条件件：关关系系的的每每一一个个分分量量必必须须是一个不可分的数据项。是一个不可分的数据项。 2.关系模型的数据操纵关系模

64、型的数据操纵l查询、插入、删除、更新查询、插入、删除、更新l数数据据操操作作是是集集合合操操作作，操操作作对对象象和和操操作作结果都是关系，即若干元组的集合结果都是关系，即若干元组的集合l存存取取路路径径对对用用户户隐隐蔽蔽，用用户户只只要要指指出出“干什么干什么”，不必详细说明，不必详细说明“怎么干怎么干”3.关系模型的完整性约束关系模型的完整性约束l实体完整性实体完整性l参照完整性参照完整性l用户定义的完整性用户定义的完整性4.关系数据模型的存储结构关系数据模型的存储结构l表以文件形式存储表以文件形式存储l有有的的DBMS一一个个表表对对应应一一个个操操作作系系统统文文件，有的件，有的DB

65、MS自己设计文件结构自己设计文件结构5.关系模型的优缺点关系模型的优缺点l优点优点建立在严格的数学概念的基础上建立在严格的数学概念的基础上概概念念单单一一。数数据据结结构构简简单单、清清晰晰，用用户户易易懂懂易用易用实体和各类联系都用关系来表示。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。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）关系模型的优缺点（续）l缺点缺点存存取

66、取路路径径对对用用户户透透明明导导致致查查询询效效率率往往往往不不如如非关系数据模型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典型的关系数据库系统ORACLESYBASEDB/2SQL ServerINFORMIXCOBASEPBASEEasyBaseKingBase小金灵小金灵DM/4OpenBase第第1章章 绪论绪论1.1 引言引言1.2 数据模型数据模型1.3 数据库系统结构数据库系统结构1.4 数据库管理系统数据库管理系统1.5 数据库工程与应用数

67、据库工程与应用1.6 小结小结1.3 数据库系统结构数据库系统结构l1.3.1数据库系统的模式结构数据库系统的模式结构 从数据库管理系统角度看从数据库管理系统角度看l1.3.2数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构从数据库最终用户角度看从数据库最终用户角度看1.3 数据库系统结构数据库系统结构l1.3.1数据库系统的模式结构数据库系统的模式结构 从数据库管理系统角度看从数据库管理系统角度看l1.3.2数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构从数据库最终用户角度看从数据库最终用户角度看1.3.1 数据库系统的模式结构数据库系统的模式结构l数据库系统模式的概念数据库系统模式的概念l数据库系统的三

68、级模式结构数据库系统的三级模式结构l数据库的二级映象功能与数据独立性数据库的二级映象功能与数据独立性l小结小结1.3.1 数据库系统的模式结构数据库系统的模式结构l数据库系统模式的概念数据库系统模式的概念l数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构l数据库的二级映象功能与数据独立性数据库的二级映象功能与数据独立性l小结小结数据库系统模式的概念数据库系统模式的概念l“型型” 和和“值值” 的概念的概念型型（Type）对某一类数据的结构和属性的说明对某一类数据的结构和属性的说明值值（Value）是型的一个具体赋值是型的一个具体赋值例如：学生记录例如：学生记录记录型：记录型： （学号，姓名，性

69、别，系别，年龄，籍贯）（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）该记录型的一个记录值：该记录型的一个记录值： （900201，李明，男，计算机，李明，男，计算机，22，江苏），江苏）数据库系统模式的概念（续）数据库系统模式的概念（续）l模式的概念模式的概念模式（模式（Schema）数据库逻辑结构和特征的描述数据库逻辑结构和特征的描述是型的描述是型的描述反映的是数据的结构及其联系反映的是数据的结构及其联系模式是相对稳定的模式是相对稳定的数据库系统模式的概念（续）数据库系统模式的概念（续）l模式的概念（续）模式的概念（续）模式的一个实例（模式的一个实例（Instance）模式的一个具体值模式的一个具体

70、值反映数据库某一时刻的状态反映数据库某一时刻的状态同一个模式可以有很多实例同一个模式可以有很多实例实例随数据库中的数据的更新而变动实例随数据库中的数据的更新而变动1.3.1 数据库系统的模式结构数据库系统的模式结构l数据库系统模式的概念数据库系统模式的概念l数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构l数据库的二级映象功能与数据独立性数据库的二级映象功能与数据独立性l小结小结数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构数据库数据库1模式（模式（Schema）l模式（也称逻辑模式）模式（也称逻辑模式）数据库中数据库中全体数据全体数据的逻辑结构和特征的描述的逻辑结构和特征的描述所有用户的所

71、有用户的公共公共数据视图，综合了所有用户的需求数据视图，综合了所有用户的需求l一个数据库只有一个模式一个数据库只有一个模式l模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层与数据的物理存储细节和硬件环境无关与数据的物理存储细节和硬件环境无关与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关l模式的定义模式的定义数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等）数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等）数据之间的联系数据之间的联系数据有关的安全性、完整性要求数据有关的安全性、完整性要求2. 外模式（外模式（Exte

72、rnal Schema）l外模式（也称子模式或用户模式）外模式（也称子模式或用户模式）数数据据库库用用户户（包包括括应应用用程程序序员员和和最最终终用用户户）使用的使用的局部局部数据的逻辑结构和特征的描述数据的逻辑结构和特征的描述数数据据库库用用户户的的数数据据视视图图，是是与与某某一一应应用用有有关关的数据的逻辑表示的数据的逻辑表示外模式（续外模式（续）l外模式的地位：介于模式与应用之间外模式的地位：介于模式与应用之间模式与外模式的关系：一对多模式与外模式的关系：一对多外模式通常是模式的子集外模式通常是模式的子集一一个个数数据据库库可可以以有有多多个个外外模模式式。反反映映了了不不同同的的用

73、用户户的的应用需求、看待数据的方式、对数据保密的要求应用需求、看待数据的方式、对数据保密的要求对对模模式式中中同同一一数数据据，在在外外模模式式中中的的结结构构、类类型型、长长度度、保密级别等都可以不同保密级别等都可以不同外模式与应用的关系：一对多外模式与应用的关系：一对多同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所使用，同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所使用，但一个应用程序只能使用一个外模式。但一个应用程序只能使用一个外模式。外模式（续）外模式（续）l外模式的用途外模式的用途保保证证数数据据库库安安全全性性的的一一个个有有力力措措施施。每每个个用用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据

74、户只能看见和访问所对应的外模式中的数据保证数据独立性的一个有力措施。保证数据独立性的一个有力措施。3内模式（内模式（Internal Schema）l内模式（也称存储模式内模式（也称存储模式）是数据物理结构和存储方式的描述是数据物理结构和存储方式的描述是数据在数据库内部的表示方式是数据在数据库内部的表示方式记记录录的的存存储储方方式式（顺顺序序存存储储，按按照照B树树结结构构存存储储，按按hash方法存储）方法存储）索引的组织方式索引的组织方式数据是否压缩存储数据是否压缩存储数据是否加密数据是否加密数据存储记录结构的规定数据存储记录结构的规定l一个数据库只有一个内模式一个数据库只有一个内模式1

75、.3.1 数据库系统的模式结构数据库系统的模式结构l数据库系统模式的概念数据库系统模式的概念l数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构l数据库的二级映象功能与数据独立性数据库的二级映象功能与数据独立性l小结小结三级模式与二级映象三级模式与二级映象l三级模式是对数据的三个抽象级别三级模式是对数据的三个抽象级别l二二级级映映象象在在DBMS内内部部实实现现这这三三个个抽抽象象层次的联系和转换层次的联系和转换二级映象功能二级映象功能l1外模式模式映象外模式模式映象l2模式内模式映象模式内模式映象1外模式模式映象外模式模式映象l什么是外模式模式映象什么是外模式模式映象定义外模式与模式之间的对应

76、关系定义外模式与模式之间的对应关系每一个外模式都对应一个外模式模式映象每一个外模式都对应一个外模式模式映象映象定义通常包含在各自外模式的描述中映象定义通常包含在各自外模式的描述中外模式模式映象（续）外模式模式映象（续）l外外模模式式模模式式映映象象的的用用途途：保保证证数数据据的的逻辑独立性逻辑独立性当当模模式式改改变变时时，数数据据库库管管理理员员修修改改有有关关的的外外模式模式映象，使外模式保持不变模式模式映象，使外模式保持不变应应用用程程序序是是依依据据数数据据的的外外模模式式编编写写的的，从从而而应应用用程程序序不不必必修修改改，保保证证了了数数据据与与程程序序的的逻逻辑独立性，简称数

77、据的逻辑独立性。辑独立性，简称数据的逻辑独立性。2模式内模式映象模式内模式映象l什么是模式内模式映象什么是模式内模式映象模模式式内内模模式式映映象象定定义义了了数数据据全全局局逻逻辑辑结结构构与与存存储储结结构构之之间间的的对对应应关关系系。例例如如，说说明明逻逻辑记录和字段在内部是如何表示的辑记录和字段在内部是如何表示的数据库中模式内模式映象是唯一的数据库中模式内模式映象是唯一的该映象定义通常包含在模式描述中该映象定义通常包含在模式描述中模式内模式映象（续）模式内模式映象（续）l模模式式内内模模式式映映象象的的用用途途：保保证证数数据据的的物理独立性物理独立性当当数数据据库库的的存存储储结结

78、构构改改变变了了（例例如如选选用用了了另另一一种种存存储储结结构构），数数据据库库管管理理员员修修改改模模式式内模式映象，使模式保持不变内模式映象，使模式保持不变应应用用程程序序不不受受影影响响。保保证证了了数数据据与与程程序序的的物物理独立性，简称数据的物理独立性。理独立性，简称数据的物理独立性。1.3.1 数据库系统的模式结构数据库系统的模式结构l数据库系统模式的概念数据库系统模式的概念l数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构l数据库的二级映象功能与数据独立性数据库的二级映象功能与数据独立性l小结小结小结小结数据库数据库小结（续）小结（续）l模式模式是数据库的中心与关键是数据库的

79、中心与关键独立于数据库的其它层次独立于数据库的其它层次设设计计数数据据库库模模式式结结构构时时应应首首先先确确定定数数据据库库的的逻辑模式逻辑模式小结（续）小结（续）l内模式内模式依依赖赖于于全全局局逻逻辑辑结结构构，但但独独立立于于数数据据库库的的用用户视图即外模式，也独立于具体的存储设备。户视图即外模式，也独立于具体的存储设备。它它将将全全局局逻逻辑辑结结构构中中所所定定义义的的数数据据结结构构及及其其联联系系按按照照一一定定的的物物理理存存储储策策略略进进行行组组织织，以以达到较好的时间与空间效率。达到较好的时间与空间效率。小结（续）小结（续）l外模式外模式面面向向具具体体的的应应用用程

80、程序序，定定义义在在逻逻辑辑模模式式之之上上，但独立于存储模式和存储设备但独立于存储模式和存储设备设设计计外外模模式式时时应应充充分分考考虑虑到到应应用用的的扩扩充充性性。当当应应用用需需求求发发生生较较大大变变化化，相相应应外外模模式式不不能能满满足足其其视视图图要要求求时时，该该外外模模式式就就得得做做相相应应改改动动小结（续）小结（续）l应用程序应用程序在在外外模模式式描描述述的的数数据据结结构构上上编编制制的的，它它依依赖赖于于特特定定的的外外模模式式，与与数数据据库库的的模模式式和和存存储储结结构独立。构独立。不同的应用程序有时可以共用同一个外模式。不同的应用程序有时可以共用同一个外

81、模式。小结（续）小结（续）l二级映象二级映象保保证证了了数数据据库库外外模模式式的的稳稳定定性性，从从而而从从底底层层保保证证了了应应用用程程序序的的稳稳定定性性，除除非非应应用用需需求求本本身发生变化，否则应用程序一般不需要修改。身发生变化，否则应用程序一般不需要修改。数数据据与与程程序序之之间间的的独独立立性性，使使得得数数据据的的定定义义和描述可以从应用程序中分离出去。和描述可以从应用程序中分离出去。l数据库特点与数据库的模式结构数据库特点与数据库的模式结构1.3 数据库系统结构数据库系统结构l1.3.1数据库系统内部的模式结构数据库系统内部的模式结构 从数据库管理系统角度看从数据库管理

82、系统角度看l1.3.2数据库系统外部的体系结构数据库系统外部的体系结构从数据库最终用户角度看从数据库最终用户角度看1.3.2数据库系统外部的体系结构数据库系统外部的体系结构l单用户结构单用户结构l主从式结构主从式结构l分布式结构分布式结构l客户服务器结构客户服务器结构1. 单用户数据库系统单用户数据库系统l整整个个数数据据库库系系统统( (应应用用程程序序、DBMSDBMS、数数据据) )都都装装在在一一台台计计算算机机上上，为为一一个个用用户户独独占占，不同机器之间不能共享数据。不同机器之间不能共享数据。l早期的最简单的数据库系统早期的最简单的数据库系统2. 2. 主从式结构的数据库系统主从

83、式结构的数据库系统l一个主机带多个终端的多用户结构一个主机带多个终端的多用户结构数数据据库库系系统统，包包括括应应用用程程序序、DBMSDBMS、数数据据，都都集集中中存存放放在在主主机机上上，所所有有处处理理任任务务都都由由主主机来完成机来完成各各个个用用户户通通过过主主机机的的终终端端并并发发地地存存取取数数据据库库，共享数据资源。共享数据资源。主从式结构的数据库系统主从式结构的数据库系统( (续）续）l优点优点简单，数据易于管理与维护。简单，数据易于管理与维护。l缺点缺点当当终终端端用用户户数数目目增增加加到到一一定定程程度度后后，主主机机的的任任务务会会过过分分繁繁重重，成成为为瓶瓶颈

84、颈，从从而而使使系系统统性性能大幅度下降。能大幅度下降。系系统统的的可可靠靠性性不不高高, ,当当主主机机出出现现故故障障时时，整整个系统都不能使用。个系统都不能使用。3. 3. 分布式结构的数据库系统分布式结构的数据库系统l数数据据库库中中的的数数据据在在逻逻辑辑上上是是一一个个整整体体，但但物物理理地地分分布布在在计计算算机机网网络络的的不不同同结结点点上。上。网网络络中中的的每每个个结结点点都都可可以以独独立立处处理理本本地地数数据据库中的数据，执行局部应用库中的数据，执行局部应用同同时时也也可可以以同同时时存存取取和和处处理理多多个个异异地地数数据据库库中的数据，执行全局应用中的数据，

85、执行全局应用分布式结构的数据库系统（续）分布式结构的数据库系统（续）l优点优点适适应应了了地地理理上上分分散散的的公公司司、团团体体和和组组织织对对于于数据库应用的需求。数据库应用的需求。l缺点缺点数数据据的的分分布布存存放放给给数数据据的的处处理理、管管理理与与维维护护带来困难。带来困难。当当用用户户需需要要经经常常访访问问远远程程数数据据时时，系系统统效效率率会明显地受到网络交通的制约。会明显地受到网络交通的制约。4 4客户服务器结构的数据库系统客户服务器结构的数据库系统l把把DBMSDBMS功能和应用分开功能和应用分开网网络络中中某某个个（些些）结结点点上上的的计计算算机机专专门门用用于

86、于执执行行DBMSDBMS功功能能，称称为为数数据据库库服服务务器器，简简称称服服务器务器其其他他结结点点上上的的计计算算机机安安装装DBMSDBMS的的外外围围应应用用开开发工具，支持用户的应用，称为客户机发工具，支持用户的应用，称为客户机客户服务器结构的数据库系统（续）客户服务器结构的数据库系统（续）l客户服务器数据库系统的种类客户服务器数据库系统的种类集中的服务器结构集中的服务器结构在在网网络络中中仅仅有有一一台台数数据据库库服服务务器器，而而客客户户机机是是多多台台分布的服务器结构分布的服务器结构在网络中有多台数据库服务器在网络中有多台数据库服务器分分布布的的服服务务器器结结构构是是客

87、客户户服服务务器器与与分分布布式式数数据据库的结合库的结合客户服务器结构的数据库系统（续）客户服务器结构的数据库系统（续）l优点优点客客户户端端的的用用户户请请求求被被传传送送到到数数据据库库服服务务器器，数数据据库库服服务务器器进进行行处处理理后后，只只将将结结果果返返回回给给用户，从而显著减少了数据传输量用户，从而显著减少了数据传输量数据库更加开放数据库更加开放客客户户与与服服务务器器一一般般都都能能在在多多种种不不同同的的硬硬件件和和软软件件平台上运行平台上运行可以使用不同厂商的数据库应用开发工具可以使用不同厂商的数据库应用开发工具应应用用程程序序具具有有更更强强的的可可移移植植性性，同

88、同时时也也可可以以减减少少软件维护开销软件维护开销客户服务器结构的数据库系统（续）客户服务器结构的数据库系统（续）l缺点缺点在在集集中中的的服服务务器器结结构构中中，一一个个数数据据库库服服务务器器要要为为众众多多的的客客户户服服务务，往往往往容容易易成成为为瓶瓶颈颈，制约系统的性能（与主从式结构相似）制约系统的性能（与主从式结构相似）在在分分布布的的服服务务器器结结构构中中数数据据分分布布在在不不同同的的服服务务器器给给数数据据的的处处理理、管管理理与与维维护护带带来来困困难难（与分布式结构相似）（与分布式结构相似）第第1章章 绪论绪论1.1 引言引言1.2 数据模型数据模型1.3 数据库系

89、统结构数据库系统结构1.4 数据库管理系统数据库管理系统1.5 数据库工程与应用数据库工程与应用1.6 小结小结1.4 数据库管理系统数据库管理系统l1.4.1 数据库管理系统的功能与组成数据库管理系统的功能与组成l1.4.2 数据库管理系统的工作过程数据库管理系统的工作过程l1.4.3 数据库管理系统的实现方法数据库管理系统的实现方法1.4 数据库管理系统数据库管理系统l1.4.1 数据库管理系统的功能与组成数据库管理系统的功能与组成l1.4.2 数据库管理系统的工作过程数据库管理系统的工作过程l1.4.3 数据库管理系统的实现方法数据库管理系统的实现方法1.4.1 数据库管理系统的功能与组

90、成数据库管理系统的功能与组成l1. 数据定义数据定义l2. 数据操纵数据操纵l3. 数据库运行管理数据库运行管理l4. 数据组织、存储和管理数据组织、存储和管理l5. 数据库的建立和维护数据库的建立和维护l6. 数据通信接口数据通信接口1. 数据定义数据定义l定义构成数据库结构的模式、存储模式定义构成数据库结构的模式、存储模式和外模式和外模式l定义各个外模式与模式之间的映射定义各个外模式与模式之间的映射l定义模式与存储模式之间的映射定义模式与存储模式之间的映射l定义有关的约束条件定义有关的约束条件2. 数据操纵数据操纵l检索检索l插入插入l修改修改l删除删除3. 数据库运行管理数据库运行管理l

91、对数据库的运行管理是对数据库的运行管理是DBMS运行时的运行时的核心部分，包括对数据库进行并发控制、核心部分，包括对数据库进行并发控制、安全性检查、完整性约束条件的检查和安全性检查、完整性约束条件的检查和执行、数据库的内部维护等。执行、数据库的内部维护等。l所有访问数据库的操作都要在这些控制所有访问数据库的操作都要在这些控制程序的统一管理下进行，以保证数据的程序的统一管理下进行，以保证数据的安全性、完整性、一致性以及多用户对安全性、完整性、一致性以及多用户对数据库的并发使用。数据库的并发使用。4. 数据组织、存储和管理数据组织、存储和管理l数据库中需要存放多种数据，如数据字数据库中需要存放多种

92、数据，如数据字典、用户数据、存取路径等。典、用户数据、存取路径等。lDBMS负责分门别类地组织、存储和管负责分门别类地组织、存储和管理这些数据，确定以何种文件结构和存理这些数据，确定以何种文件结构和存取方式物理地组织这些数据，如何实现取方式物理地组织这些数据，如何实现数据之间的联系，以便提高存储空间利数据之间的联系，以便提高存储空间利用率以及提高随机查找、顺序查找、增、用率以及提高随机查找、顺序查找、增、删、改等操作的时间效率。删、改等操作的时间效率。5. 数据库的建立和维护数据库的建立和维护l建立数据库包括数据库初始数据的输入建立数据库包括数据库初始数据的输入与数据转换等。与数据转换等。l维

93、护数据库包括数据库的转储与恢复、维护数据库包括数据库的转储与恢复、数据库的重组织与重构造、性能的监视数据库的重组织与重构造、性能的监视与分析等。与分析等。6. 数据通信接口数据通信接口lDBMS需要提供与其他软件系统进行通需要提供与其他软件系统进行通信的功能信的功能lDBMS组成组成数据定义的语言及其翻译处理程序数据定义的语言及其翻译处理程序数据操纵语言及其编译（或解释）程序数据操纵语言及其编译（或解释）程序数据库运行控制程序数据库运行控制程序使用程序使用程序1.4 数据库管理系统数据库管理系统l1.4.1 数据库管理系统的功能与组成数据库管理系统的功能与组成l1.4.2 数据库管理系统的工作

94、过程数据库管理系统的工作过程l1.4.3 数据库管理系统的实现方法数据库管理系统的实现方法1.4.2 数据库管理系统的工作过程数据库管理系统的工作过程l存取数据库中数据时，应用程序、存取数据库中数据时，应用程序、DBMS、操作系统、硬件等几个方面协、操作系统、硬件等几个方面协同工作。同工作。l这是一个较为复杂的过程，其中这是一个较为复杂的过程，其中DBMS起关键作用起关键作用1.4.2 数据库管理系统的工作过程（续）数据库管理系统的工作过程（续）l应用程序（用户）从数据库中读取数据的步骤：应用程序（用户）从数据库中读取数据的步骤：应用程序应用程序A向向DBMS发出从数据库读数据记录的命发出从数

95、据库读数据记录的命令令DBMS对该命令进行语法检查、语义检查，并调用对该命令进行语法检查、语义检查，并调用应用程序应用程序A对应的子模式，检查对应的子模式，检查A的存取权限，决定的存取权限，决定是否执行该命令。如果拒绝执行，则向用户返回错是否执行该命令。如果拒绝执行，则向用户返回错误信息误信息在决定执行该命令后，在决定执行该命令后，DBMS调用模式，依据模式调用模式，依据模式/模式映象的定义，确定应读入模式中的哪些记录模式映象的定义，确定应读入模式中的哪些记录1.4.2 数据库管理系统的工作过程（续）数据库管理系统的工作过程（续）DBMS调用物理模式，依据模式调用物理模式，依据模式/物理模式物

96、理模式映象的定义，决定应从哪个文件、用什么存映象的定义，决定应从哪个文件、用什么存取方式、读入哪个或哪些物理记录取方式、读入哪个或哪些物理记录DBMS向操作系统发出执行读取所需物理记向操作系统发出执行读取所需物理记录的命令录的命令操作系统执行读数据的有关操作操作系统执行读数据的有关操作操作系统将数据从数据库的存储区送至缓冲操作系统将数据从数据库的存储区送至缓冲区区1.4.2 数据库管理系统的工作过程（续）数据库管理系统的工作过程（续）DBMS依据子模式依据子模式/模式映象的定义，导出模式映象的定义，导出应用程序应用程序A所要读取的记录格式所要读取的记录格式DBMX将数据记录从系统缓冲区传送到应

97、用将数据记录从系统缓冲区传送到应用程序程序A的用户工作区的用户工作区DBMS向应用程序向应用程序A返回命令执行情况的状返回命令执行情况的状态信息态信息1.4 数据库管理系统数据库管理系统l1.4.1 数据库管理系统的功能与组成数据库管理系统的功能与组成l1.4.2 数据库管理系统的工作过程数据库管理系统的工作过程l1.4.3 数据库管理系统的实现方法数据库管理系统的实现方法1.4.3 数据库管理系统的实现方法数据库管理系统的实现方法lN方案方案l2N方案方案lMN方案方案lN1方案方案一、一、N方案方案lDBMS与应用程序融合在一起，与应用程序融合在一起，N个用户个用户的系统中只有的系统中只有

98、N个进程。个进程。lDBMS基本成分通常设计成可重入代码基本成分通常设计成可重入代码l用户使用用户使用DBMS时，调用的时，调用的DBMS模块被模块被加入到用户进程中，借助于操作系统的加入到用户进程中，借助于操作系统的调度完成对用户程序的运行调度完成对用户程序的运行l系统性能较差系统性能较差N方案（续）方案（续）AP1DBMSAP2DBMSAP3DBMSU1U2OSSGA文件文件DB二、二、2N方案方案l一个一个DBMS进程对应一个用户进程，每进程对应一个用户进程，每个用户进程均有一个影子进程个用户进程均有一个影子进程（shadow）的）的dbms进程为之服务。系统进程为之服务。系统中总进程数

99、接近用户进程的中总进程数接近用户进程的2倍倍l系统还有若干个后台进程负责读写数据系统还有若干个后台进程负责读写数据库、监控、写日志等工作库、监控、写日志等工作l内存需求大，通信开销大，不适合大量内存需求大，通信开销大，不适合大量用户的联机事务处理应用用户的联机事务处理应用2N方案（续）方案（续）AP1AP2AP3DBMSDBMSDBMSU1U2OSSGA文件DB三、三、MN方案方案l对对2N方案的一种改进，在方案的一种改进，在N个用户进程个用户进程中，有中，有M个个DBMS进程为之服务进程为之服务（MN）lDBMS进程的分派有专门的分派进程负进程的分派有专门的分派进程负责责l与与2N方案比，方

100、案比，MN方案减少了系统中方案减少了系统中的进程数，提高了内存资源的利用率，的进程数，提高了内存资源的利用率，也减少了通信开销，但没有克服也减少了通信开销，但没有克服2N方案方案的本质弱点的本质弱点MN方案（续）方案（续）AP1AP2AP3服务进程池DBMSDBMSU1U2SGA四、四、N1方案方案l整个整个DBMS仅使用一个进程，多个数据库用户仅使用一个进程，多个数据库用户可以向其发消息以申请数据库服务，这些消息可以向其发消息以申请数据库服务，这些消息挂在挂在DBMS进程的消息队列中进程的消息队列中lDBMS进程完成一个用户进程的请求后，把结进程完成一个用户进程的请求后，把结果作为消息发回给

101、相应用户，然后执行下一个果作为消息发回给相应用户，然后执行下一个请求请求l为了防止在用户数目较多的情况下为了防止在用户数目较多的情况下DBMS进程进程成为瓶颈，通常把成为瓶颈，通常把DBMS进程内部设计成多线进程内部设计成多线索结构，每一条线索都可以服务于一个用户请索结构，每一条线索都可以服务于一个用户请求求l一种较优的方案，但实现起来复杂，消息通信一种较优的方案，但实现起来复杂，消息通信机制开销大机制开销大N1方案（续）方案（续）AP1AP2AP3DBMSU1U2OSDB文件第第1章章 绪论绪论1.1 引言引言1.2 数据模型数据模型1.3 数据库系统结构数据库系统结构1.4 数据库管理系统

102、数据库管理系统1.5 数据库工程与应用数据库工程与应用1.6 小结小结1.5 数据库工程与应用数据库工程与应用l1.5.1 数据库设计的目标与特点数据库设计的目标与特点l1.5.2 数据库设计方法数据库设计方法l1.5.3 数据库设计步骤数据库设计步骤l1.5.4 数据库应用数据库应用1.5 数据库工程与应用数据库工程与应用l1.5.1 数据库设计的目标与特点数据库设计的目标与特点l1.5.2 数据库设计方法数据库设计方法l1.5.3 数据库设计步骤数据库设计步骤l1.5.4 数据库应用数据库应用1.5.1 数据库设计的目标与特点数据库设计的目标与特点l数据库设计的任务是在数据库设计的任务是在

103、DBMS的支持下，的支持下，按照应用的要求，为某一部门或组织设按照应用的要求，为某一部门或组织设计一个结构合理、使用方便、效率较高计一个结构合理、使用方便、效率较高的数据机器应用系统的数据机器应用系统l数据库设计包含两方面内容数据库设计包含两方面内容结构（数据）设计，也就是设计数据库框架结构（数据）设计，也就是设计数据库框架或数据库或数据库行为（处理）设计，即设计应用程序、事务行为（处理）设计，即设计应用程序、事务处理等处理等1.5 数据库工程与应用数据库工程与应用l1.5.1 数据库设计的目标与特点数据库设计的目标与特点l1.5.2 数据库设计方法数据库设计方法l1.5.3 数据库设计步骤数

104、据库设计步骤l1.5.4 数据库应用数据库应用1.5.2 数据库设计方法数据库设计方法l使用工程化的规范设计方法使用工程化的规范设计方法l核心与关键是设计逻辑数据库设计和物核心与关键是设计逻辑数据库设计和物理数据库设计理数据库设计逻辑数据库设计是根据用户要求和特定数据逻辑数据库设计是根据用户要求和特定数据库管理系统的具体特点，以数据库设计理论库管理系统的具体特点，以数据库设计理论为依据，设计数据库的全局逻辑结构和每个为依据，设计数据库的全局逻辑结构和每个用户的局部逻辑结构。用户的局部逻辑结构。物理数据库设计是在逻辑结构确定之后，设物理数据库设计是在逻辑结构确定之后，设计数据库的存储结构及其他实

105、现细节计数据库的存储结构及其他实现细节数据库设计方法（续）数据库设计方法（续）l各种设计方法在设计步骤上的划分上存在差异，各种设计方法在设计步骤上的划分上存在差异，各有自己的特点和局限各有自己的特点和局限例如新奥尔良方法和例如新奥尔良方法和S.B.Yao方法方法l有一些为数据库设计不同阶段提供的具体实现有一些为数据库设计不同阶段提供的具体实现技术与实现方法技术与实现方法例如基于例如基于ER模型方法、基于模型方法、基于3NF（第三范式）方（第三范式）方法、基于抽象语法规范的方法法、基于抽象语法规范的方法l规范设计法在具体使用中分为两类规范设计法在具体使用中分为两类手工设计手工设计计算机辅助数据库

106、设计计算机辅助数据库设计1.5 数据库工程与应用数据库工程与应用l1.5.1 数据库设计的目标与特点数据库设计的目标与特点l1.5.2 数据库设计方法数据库设计方法l1.5.3 数据库设计步骤数据库设计步骤l1.5.4 数据库应用数据库应用1.5.3 数据库设计步骤数据库设计步骤需求分析概念结构设计数据库运行和维护数据库实施数据库物理设计逻辑结构设计需求说明与数据说明概念结构逻辑结构 物理结构数据库系统1.5 数据库工程与应用数据库工程与应用l1.5.1 数据库设计的目标与特点数据库设计的目标与特点l1.5.2 数据库设计方法数据库设计方法l1.5.3 数据库设计步骤数据库设计步骤l1.5.4

107、 数据库应用数据库应用1.5.4 数据库应用数据库应用l在在DBMS上可以根据用户需求开发一个上可以根据用户需求开发一个具体的应用系统，从而形成一个完整的具体的应用系统，从而形成一个完整的数据库系统数据库系统l一个数据库系统一般由三级模式组成，一个数据库系统一般由三级模式组成，数据库中由多种用户，分别扮演不同角数据库中由多种用户，分别扮演不同角色承担不同任务，见下页图色承担不同任务，见下页图数据库应用（续）数据库应用（续）l数据库管理员（数据库管理员（DBA）负责全面管理和控）负责全面管理和控制数据库系统，是数据库系统中最重要的制数据库系统，是数据库系统中最重要的人员人员设计与定义数据库系统设

108、计与定义数据库系统帮助最终用户使用数据库系统帮助最终用户使用数据库系统监督与控制数据库系统的使用和运行监督与控制数据库系统的使用和运行改进和重组数据库系统，调优数据库系统的性能改进和重组数据库系统，调优数据库系统的性能转储与恢复数据库转储与恢复数据库重构数据库重构数据库第第1章章 绪论绪论1.1 引言引言1.2 数据模型数据模型1.3 数据库系统结构数据库系统结构1.4 数据库管理系统数据库管理系统1.5 数据库工程与应用数据库工程与应用1.6 小结小结小结小结l数据库系统概述数据库系统概述数据库的基本概念数据库的基本概念数据管理的发展过程数据管理的发展过程数据库系统的研究领域数据库系统的研究领域l数据模型数据模型数据模型的三要素数据模型的三要素概念模型，概念模型， E-R 模型模型三种主要数据模型三种主要数据模型小结小结(续续)l数据库系统的结构数据库系统的结构数据库系统三级模式结构数据库系统三级模式结构数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构