--數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論P(yáng)PT課件VIP

1 第1章數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 1 0數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用1 1現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)化過(guò)程1 2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展1 3概念模型與數(shù)據(jù)模型1 4數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) DBMS 1 5數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) DBS 2 數(shù)據(jù)庫(kù) Database DB 數(shù)據(jù)庫(kù) 是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中統(tǒng)一管理的有一定結(jié)構(gòu)的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合 3 1 0數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用 數(shù)據(jù)庫(kù) Database 是信息管理的有效手段 在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中 數(shù)據(jù)庫(kù)是建立在操作系統(tǒng)之上 負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理任務(wù)的系統(tǒng)部件 企業(yè)信息化的目的就是要以現(xiàn)代信息技術(shù)為手段 對(duì)各種企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)過(guò)程而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集加工 管理和利用 改善企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的整體效率 增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力 數(shù)據(jù)庫(kù)是信息化不可缺少的工具 是企業(yè)信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)密切相關(guān)的幾個(gè)概念 考核要求 了解 4 資源管理的發(fā)展過(guò)程 MIS ManagementInformationSystem 管理信息系統(tǒng) 階段MRP MaterialRequirementPlanning 物料需求計(jì)劃 階段MRPII ManufactureResourcePlanning 制造資源計(jì)劃 階段ERP EnterpriseResourcePlanning 企業(yè)資源計(jì)劃 階段 5 1 0 1管理信息系統(tǒng)MIS ManagementInformationSystem 6 初級(jí)階段 統(tǒng)計(jì)系統(tǒng) 管理信息系統(tǒng)在最初級(jí)階段是統(tǒng)計(jì)系統(tǒng) 所研究的內(nèi)容是數(shù)量數(shù)據(jù)間表面的規(guī)律 它可以把數(shù)據(jù)分成較相關(guān)和較不相關(guān)的組 然后把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信息 7 第二階段 數(shù)據(jù)更新系統(tǒng) 其典型代表是美國(guó)航空公司于20世紀(jì)50年代建成的SABRE預(yù)約訂票系統(tǒng) 它設(shè)有1008個(gè)訂票點(diǎn) 可以存600000個(gè)旅客記錄和27000個(gè)飛行段記錄 他的操作比較復(fù)雜 在任何一 點(diǎn) 都可以查到某一航班是否有空座位 但從概念上來(lái)講 他只是一個(gè)數(shù)據(jù)更新系統(tǒng) 比如它不能告訴你以現(xiàn)在的售票速度何時(shí)票將售完 從而采取補(bǔ)救措施 因而它也是管理信息系統(tǒng)的低級(jí)階段 8 第三階段 狀態(tài)報(bào)告系統(tǒng) 它可以分為生產(chǎn)狀態(tài)報(bào)告 服務(wù)狀態(tài)報(bào)告和研究狀態(tài)報(bào)告等系統(tǒng) 比如生產(chǎn)狀態(tài)報(bào)告系統(tǒng) 它的典型代表是IBM公司的生產(chǎn)管理系統(tǒng) 眾所周知 IBM公司是世界上最大的計(jì)算機(jī)公司 1964年它生產(chǎn)出中型計(jì)算機(jī)IBM360 使計(jì)算機(jī)的水平提高了一個(gè)臺(tái)階 但同時(shí)組織生產(chǎn)的管理工作卻大大復(fù)雜化了 9 1 0 2物料需求計(jì)劃 MRP MaterialRequirementPlanning 客戶(hù)定單 物料庫(kù) 產(chǎn)品構(gòu)成 物料需求計(jì)劃 采購(gòu)計(jì)劃 推動(dòng)生產(chǎn) 實(shí)現(xiàn)減少庫(kù)存 優(yōu)化庫(kù)存的管理目標(biāo) 10 1 0 3制造資源計(jì)劃 MRPII ManufactureResourcePlanning MRP上增加了對(duì)生產(chǎn)中心 加工工時(shí) 生產(chǎn)能力的管理 實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)排序及財(cái)務(wù)的管理 11 1 0 4企業(yè)資源計(jì)劃 ERP EnterpriseResourcePlanning 增加了財(cái)務(wù)預(yù)測(cè) 全面質(zhì)量管理 生產(chǎn)能力綜合 資源調(diào)度 成為企業(yè)進(jìn)行決策的平臺(tái) 12 1 1現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)化過(guò)程 知識(shí)點(diǎn) 主要是對(duì)三個(gè)領(lǐng)域的理解 以及掌握數(shù)據(jù)描述的術(shù)語(yǔ) 考核要求 識(shí)記 13 速度 0 1101201000 14 學(xué)生 學(xué)號(hào) 姓名 班級(jí) 15 現(xiàn)實(shí) 16 信息 圖書(shū) 圖書(shū)號(hào) 圖書(shū)類(lèi)別 書(shū)名 作者 出版社 價(jià)格 數(shù)量 在館數(shù)量 讀者 讀者號(hào) 讀者姓名 單位 性別 類(lèi)別 地址 管理員 管理員號(hào) 管理員姓名 性別 生日 級(jí)別 工資 17 BIDBCBNAMEAUTHORPRESSPRICENUMBERCURRENT5041854103T43106計(jì)算機(jī)圖象處理黃曉明清華大學(xué)出版社32 00215041854104T43106計(jì)算機(jī)圖形學(xué)黃海清華大學(xué)出版社33 00215041854105T43106算法分析與設(shè)計(jì)詹遠(yuǎn)亮清華大學(xué)出版社34 00215041854106T43106多媒體技術(shù)梁志華清華大學(xué)出版社35 00215041854107T43106數(shù)據(jù)倉(cāng)技術(shù)專(zhuān)題鄧彩光清華大學(xué)出版社36 00215041854108T43106數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)專(zhuān)題覃豪杰清華大學(xué)出版社37 0021SnoSnRunitSexOccupationAddress5041854103黃曉明計(jì)算機(jī)男學(xué)生21舍5041854104黃海計(jì)算機(jī)男學(xué)生21舍5041854105詹遠(yuǎn)亮計(jì)算機(jī)男學(xué)生21舍5041854106梁志華計(jì)算機(jī)男學(xué)生21舍5041854107鄧彩光計(jì)算機(jī)男學(xué)生21舍5041854108覃豪杰計(jì)算機(jī)男學(xué)生21舍5041854109李云計(jì)算機(jī)男學(xué)生21舍AnoAnameAsexAbirthdayAcertificateAsalary43106徐云男61 11 22高級(jí)館員300043105莫鴻男71 11 23高級(jí)館員300043129楊主泉男71 11 24高級(jí)館員300043123王應(yīng)華男71 11 25高級(jí)館員300043139徐慶男71 11 26高級(jí)館員3000 數(shù)據(jù) 18 信息世界也叫觀念世界 是現(xiàn)實(shí)世界在人腦中的反映 現(xiàn)實(shí)世界中的事物和事物特性在信息世界中分別反映為實(shí)體和實(shí)體的屬性 人們用概念模型來(lái)描述信息世界 數(shù)據(jù)世界是信息世界數(shù)據(jù)化后的產(chǎn)物 信息世界中的實(shí)體和屬性在數(shù)據(jù)世界中分別成為記錄和數(shù)據(jù)項(xiàng) 人們用數(shù)據(jù)模型來(lái)描述數(shù)據(jù)世界 現(xiàn)實(shí)世界 信息世界和數(shù)據(jù)世界的關(guān)系如圖1 1所示 19 圖1 1三個(gè)世界的關(guān)系 20 信息世界中的幾個(gè)概念 1 實(shí)體 即客觀存在可以相互區(qū)別的事物 2 實(shí)體集 同類(lèi)實(shí)體的集合 3 屬性 實(shí)體的特性 4 實(shí)體標(biāo)識(shí)符 唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性或?qū)傩约?21 機(jī)器世界中的四個(gè)概念 1 字段 標(biāo)記實(shí)體屬性的命名單位稱(chēng)為字段或數(shù)據(jù)項(xiàng) 2 記錄 字段的有序集合 3 文件 同一類(lèi)記錄的匯集 4 鍵 關(guān)鍵碼 能唯一標(biāo)識(shí)文件中每個(gè)記錄的字段或字段集 數(shù)據(jù)描述的兩種形式 物理描述和邏輯描述 前者是指數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)設(shè)備上的存取方式 后者是指程序員或用戶(hù)用以操作的數(shù)據(jù)形式 22 數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ) 但現(xiàn)實(shí)世界只有先抽象為信息世界 才能進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)世界 信息世界的概念模型是不依賴(lài)于具體的計(jì)算機(jī)世界的 因此 概念模型是從現(xiàn)實(shí)世界到計(jì)算機(jī)世界的中間層次 23 物理存儲(chǔ)介質(zhì)層次及數(shù)據(jù)描述 了解物理存儲(chǔ)介質(zhì)層次 高速緩存 主存儲(chǔ)器 快擦寫(xiě)存儲(chǔ)器 磁盤(pán)存儲(chǔ)器 光存儲(chǔ)器 磁帶了解物理描述用到的術(shù)語(yǔ)有 位 字節(jié) 字 塊 桶 卷 24 1 2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展 知識(shí)點(diǎn) 主要是各個(gè)階段的主要特點(diǎn)以及一些基本概念 考核要求 識(shí)記 25 1 2 1人工管理階段在硬件方面 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低 內(nèi)存容量小 外設(shè)還沒(méi)有磁盤(pán)等直接存取的存儲(chǔ)設(shè)備 在軟件方面 還沒(méi)有操作系統(tǒng) 沒(méi)有管理數(shù)據(jù)的軟件 這一階段的計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算 這個(gè)時(shí)期數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)是 1 數(shù)據(jù)不保存 2 沒(méi)有管理數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng) 3 基本上沒(méi)有文件概念 4 數(shù)據(jù)是面向應(yīng)用的 即一組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)程序 26 在人工管理階段 上述數(shù)據(jù)與程序關(guān)系的特點(diǎn)如圖1 2所示 圖1 2人工管理階段數(shù)據(jù)與程序的關(guān)系 27 1 2 2文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)管理階段有以下幾個(gè)特點(diǎn) 1 數(shù)據(jù)存在文件中 文件可長(zhǎng)期保存在外存 2 程序和數(shù)據(jù)有了一定的獨(dú)立性 3 文件已多樣化 4 數(shù)據(jù)的存取基本上以記錄為單位 28 在文件系統(tǒng)階段 用戶(hù)雖有了一定的方便 但仍有很多缺點(diǎn) 這主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面 1 數(shù)據(jù)冗余度大 2 數(shù)據(jù)和程序缺乏獨(dú)立性 文件之間是孤立的 不能反映現(xiàn)實(shí)世界中事物之間的內(nèi)在聯(lián)系 在文件系統(tǒng)階段 數(shù)據(jù)與程序的關(guān)系如圖1 3所示 29 圖1 3文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)與程序的關(guān)系 30 1 2 3數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段20世紀(jì)60年代后期 計(jì)算機(jī)硬件 軟件有了進(jìn)一步的發(fā)展 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)中的四個(gè)名詞 DB DBMS DBS 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 其概念是不同的 要分清 31 1 數(shù)據(jù)庫(kù) DataBase DB 數(shù)據(jù)庫(kù)是存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的 有結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)的集合 2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) DBMS DataBaseManagementSystem 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中管理數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)軟件 它是在操作系統(tǒng)支持下進(jìn)行工作的 它為用戶(hù)提供了一整套命令 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中 程序與數(shù)據(jù)的關(guān)系如圖1 4所示 32 圖1 4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)與程序的關(guān)系 33 3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) DBS DataBaseSystem 指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫(kù)后的系統(tǒng)構(gòu)成 由計(jì)算機(jī)硬件 操作系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù) 應(yīng)用程序和用戶(hù) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理人員等組成 4 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是一門(mén)研究數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu) 存儲(chǔ) 管理和使用的軟件學(xué)科 34 1 3概念模型與數(shù)據(jù)模型 知識(shí)點(diǎn) 兩種模型的概念 考核要求 領(lǐng)會(huì) 35 1 3 1概念模型知識(shí)點(diǎn) E R圖的表示方法 ER模型的特點(diǎn) 考核要求 領(lǐng)會(huì)并簡(jiǎn)單應(yīng)用 36 概念模型中的基本內(nèi)容是實(shí)體 Entity 實(shí)體是客觀事物的反映 既可以是實(shí)際存在的對(duì)象 也可以是某種概念 事物是有特性的 所有屬性名完全相同的實(shí)體往往集合在一起 稱(chēng)為實(shí)體集 EntityUnit 37 實(shí)體以矩形表示 聯(lián)系以菱形表示 屬性以橢圓表示 用實(shí)線(xiàn)將圖形相連 關(guān)系名 屬性名 實(shí)體名 38 1 3 2實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)1 一對(duì)一聯(lián)系 1 1 對(duì)實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體 若實(shí)體集B中至多有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系 反之亦然 則稱(chēng)實(shí)體集A與B是一對(duì)一聯(lián)系的 見(jiàn)圖1 5 a 39 2 一對(duì)多聯(lián)系 1 n 對(duì)A中的每一實(shí)體 若B中可有多個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系 但對(duì)B中的每一實(shí)體 A中最多有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系 則稱(chēng)A與B是一對(duì)多聯(lián)系的 見(jiàn)圖1 5 b 3 多對(duì)多聯(lián)系 m n 對(duì)A中的每一實(shí)體 若B中可有多個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系 反之亦然 則稱(chēng)A與B是多對(duì)多聯(lián)系的 見(jiàn)圖1 5 c 同一實(shí)體集內(nèi)的各實(shí)體之間也可有某種聯(lián)系 例如 場(chǎng)上隊(duì)長(zhǎng)與隊(duì)員之間為一對(duì)多的聯(lián)系 可用圖1 6表示 40 圖1 5兩個(gè)實(shí)體型之間的聯(lián)系 用來(lái)表示特殊與一般的關(guān)系概括 用來(lái)表示集合與成員的關(guān)系組合 用來(lái)表示修課與被修的關(guān)系相互作用 41 圖1 6同一實(shí)體集內(nèi)一對(duì)多聯(lián)系 42 圖書(shū) 讀者 學(xué)生 研究生 學(xué)生 班級(jí) 借閱 研讀 屬于 多對(duì)多 一對(duì)一 一對(duì)多 以下實(shí)體聯(lián)系是 1 1 1 M M N 43 以下是一些特殊的實(shí)體聯(lián)系 1 1 1 M M N 教師 桂林人 職工 任課 父母 夫妻 多對(duì)多 一對(duì)一 多對(duì)多 結(jié)論 聯(lián)系類(lèi)型要看客觀世界的具體情況而定 44 1 3 3概念模型的表示方法 E R圖概念模型的常用表示方法是實(shí)體 聯(lián)系法 Entity RelationshipApproach 即E R圖 在E R圖中 用長(zhǎng)方形表示實(shí)體 橢圓表示屬性 并用無(wú)向邊把實(shí)體與其屬性連接起來(lái) 形表示實(shí)體間的聯(lián)系 用無(wú)向邊把菱形與有關(guān)實(shí)體連接起來(lái)并在無(wú)向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類(lèi)型 若聯(lián)系具有屬性 則也把屬性與菱形用無(wú)向邊相連 例如 教師和課程之間關(guān)系的E R圖如圖1 7所示 考核要求 領(lǐng)會(huì)并簡(jiǎn)單應(yīng)用 45 46 47 M N 48 1 M 49 1 1 結(jié)論 聯(lián)系類(lèi)型要看客觀世界的具體情況而定 50 E R圖表示的概念模型既不涉及具體的數(shù)據(jù)模型 又是各種數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ) E R方法是抽象和描述現(xiàn)實(shí)世界的有力工具 圖1 8給出了學(xué)校教務(wù)管理的E R圖 51 圖1 8教務(wù)管理E R圖 52 怎樣設(shè)計(jì)E R圖 怎樣用E R圖準(zhǔn)確反映信息模型 設(shè)計(jì)方法雖然沒(méi)有一定的規(guī)則 但我們要大體遵循以下原則E R的設(shè)計(jì)原則 1 針對(duì)每一用戶(hù)作出該用戶(hù)信息的局部E R圖 確定該用戶(hù)視圖的實(shí)體 屬性和聯(lián)系 注意 能作為屬性的就不要作為實(shí)體 這樣有利于簡(jiǎn)化E R圖 2 綜合局部E R圖 產(chǎn)生出總體E R圖 注意 在綜合的過(guò)程中 同名實(shí)體只能出現(xiàn)一次 還要去掉不必要的聯(lián)系 以便消除冗余 最后我們還要說(shuō)明一點(diǎn) 一個(gè)系統(tǒng)的E R圖不是唯一的 強(qiáng)調(diào)不同的側(cè)面作出的E R圖可能有很大的不同 53 例 設(shè)某企業(yè)信息系統(tǒng)有下列用戶(hù) 人事科處理職工檔案 供應(yīng)科處理采購(gòu)業(yè)務(wù) 總務(wù)科處理倉(cāng)庫(kù)業(yè)務(wù) 生產(chǎn)科處理產(chǎn)品業(yè)務(wù) 試根據(jù)上述要求設(shè)計(jì)出能反映所有用戶(hù)信息視圖的總體E R圖 根據(jù)E R圖的設(shè)計(jì)原則我們可知 54 步驟一 先作出局部的E R圖 如下 人事科視圖供應(yīng)科視圖 生產(chǎn)科視圖總務(wù)科視圖 55 步驟二 綜合局部E R圖 產(chǎn)生出總體E R圖 綜合后的E R圖從上面綜合后的E R圖中我們發(fā)現(xiàn)去掉了一些聯(lián)系 又增添了一些新聯(lián)系 這是允許的 17個(gè)實(shí)體變?yōu)?個(gè) 4個(gè)零部件變成1個(gè) 增加了聯(lián)系裝配 合同 消耗 56 1 3 4三種主要的數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ) 不同的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)支持不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)模型 當(dāng)前實(shí)際數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所支持的主要數(shù)據(jù)模型有 層次模型 HierarchicalModel 網(wǎng)狀模型 NetworkModel 和關(guān)系模型 RelationalModel 考核要求 識(shí)記 57 數(shù)據(jù)模型的三要素 數(shù)據(jù)模型是嚴(yán)格定義的概念的集合 這些概念精確地描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性 動(dòng)態(tài)特性和完整性約束條件 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)完整性約束 58 1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 最重要 研究對(duì)象類(lèi)型的集合分為兩類(lèi) A 與數(shù)據(jù)類(lèi)型 內(nèi)容 性質(zhì)有關(guān)的對(duì)象B 與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系有關(guān)的對(duì)象數(shù)據(jù)模型的命名一般是由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)決定的 如網(wǎng)狀 層狀 關(guān)系 59 2 數(shù)據(jù)操作 指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各種對(duì)象的實(shí)例允許執(zhí)行的操作的集合 包括操作和相關(guān)的操作規(guī)則操作分為兩大類(lèi) 檢索和更新 刪除 插入 更改 對(duì)數(shù)據(jù)模型來(lái)說(shuō) 要求定義這些操作的確切含義 操作符號(hào) 操作規(guī)則 如優(yōu)先級(jí)別 以及實(shí)現(xiàn)操作的語(yǔ)言 60 3 數(shù)據(jù)的完整性約束完整性規(guī)則的集合 完整性規(guī)則是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(guī)則 用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)以及狀態(tài)的變化 以保證數(shù)據(jù)的正確 有效 相容 61 圖1 9基本層次結(jié)構(gòu) 62 1 基本層次聯(lián)系非關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以分解為基本層次聯(lián)系 兩個(gè)記錄型及它們之間的一對(duì)多 一對(duì)一 的聯(lián)系稱(chēng)為基本層次聯(lián)系 如圖1 9所示 圖中 R1稱(chēng)為父記錄 R2稱(chēng)為子記錄 63 2 層次模型若一個(gè)基本層次聯(lián)系的集合滿(mǎn)足下列兩條件 則它是層次模型 有且僅有一個(gè)結(jié)點(diǎn)無(wú)父結(jié)點(diǎn) 這樣的結(jié)點(diǎn)稱(chēng)為根結(jié)點(diǎn) 非根結(jié)點(diǎn)都有且僅有一個(gè)父結(jié)點(diǎn) 層次模型是一棵樹(shù) 圖1 10是一個(gè)層次模型 在層次模型中 一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有幾個(gè)子結(jié)點(diǎn) 也可以沒(méi)有子結(jié)點(diǎn) 前一種情況下 這幾個(gè)子結(jié)點(diǎn)稱(chēng)為兄弟結(jié)點(diǎn) 后一情況下 該結(jié)點(diǎn)稱(chēng)為葉結(jié)點(diǎn) 考核要求 識(shí)記 64 圖1 10一個(gè)層次模型 65 3 網(wǎng)狀模型若一個(gè)基本層次聯(lián)系集合中 至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)有一個(gè)以上的父結(jié)點(diǎn) 則這種數(shù)據(jù)模型是網(wǎng)狀模型 網(wǎng)狀模型還可能有的兩個(gè)特點(diǎn)是 可能有一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn) 無(wú)父結(jié)點(diǎn) 結(jié)點(diǎn)與其父結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系可能不止一個(gè) 圖1 11的 a b c 給出的數(shù)據(jù)模型都是網(wǎng)狀模型 考核要求 識(shí)記 66 圖1 11網(wǎng)狀模型 67 4 關(guān)系模型關(guān)系模型是最遲出現(xiàn)的 也是最重要的數(shù)據(jù)模型 當(dāng)前廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)幾乎都是支持關(guān)系模型的 被稱(chēng)為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) RelationalDataBaseManagementSystem 即RDBMS RDBMS ORACLE SQLServer MySQL Sybase Informix Ingers DB 2等 在關(guān)系模型中 用二維表表示實(shí)體及其相互聯(lián)系 但對(duì)表的構(gòu)成形式是有一定限制的 圖1 12的表是一個(gè)關(guān)系模型 考核要求 領(lǐng)會(huì) 68 圖1 12一個(gè)關(guān)系模型 職工 69 關(guān)系模型對(duì)二維表的限制是 表中每一列都必須是不可分的基本項(xiàng) 如圖1 13的情況是不允許的 表中沒(méi)有完全相同的兩個(gè)元組 在一個(gè)關(guān)系模式中 不能有兩個(gè)屬性具有相同的屬性名 在一個(gè)關(guān)系模式中 屬性間的順序和元組間的順序都是無(wú)關(guān)緊要的 考核要求 領(lǐng)會(huì) 70 圖1 13不允許的表 71 關(guān)系模型的特點(diǎn) 1 概念單一 用戶(hù)的觀點(diǎn)里 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)就是表實(shí)體或?qū)嶓w之間的聯(lián)系都用關(guān)系表示 職工 職工號(hào) 姓名 年齡 職稱(chēng) 領(lǐng)導(dǎo) 領(lǐng)導(dǎo)職工號(hào) 被領(lǐng)導(dǎo)職工號(hào) 72 2 關(guān)系必須是規(guī)范化的關(guān)系指在關(guān)系模型中 每一個(gè)關(guān)系模式要滿(mǎn)足一定的要求或者稱(chēng)為規(guī)范條件其最基本的要求是每一個(gè)分量是一個(gè)不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng) 也就是說(shuō) 不允許表中還有表 73 3 用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)的檢索操作不過(guò)是從原來(lái)的表中得到一張新的表 在用戶(hù)眼中 無(wú)論是原始數(shù)據(jù)還是結(jié)果數(shù)據(jù) 都是同一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 二維表 數(shù)據(jù)操作是集合操作 即操作對(duì)象和操作結(jié)果都是若干元組的集合 而不象非關(guān)系模型中那樣單記錄的操作方式 把存取路徑向用戶(hù)隱藏起來(lái) 提高了數(shù)據(jù)的獨(dú)立性 74 1 4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) DBS 知識(shí)點(diǎn) 有關(guān)體系結(jié)構(gòu)的各種概念 考核要求 領(lǐng)會(huì) 75 1 4 1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)實(shí)際的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是多種多樣的 但一般都具有三級(jí)模式的結(jié)構(gòu)特征 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)是外模式 模式和內(nèi)模式 如圖1 14所示 76 圖1 14數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式 考核要求 識(shí)記 77 1 模式 概念模式 模式也稱(chēng)概念模式 是數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)在邏輯級(jí)上的視圖 安全性主要指保密性 完整性包括數(shù)據(jù)的正確性 有效性和相容性 模式不是數(shù)據(jù)庫(kù)本身 它僅僅描述數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供模式描述語(yǔ)言 模式DDL 來(lái)定義模式 78 2 外模式外模式也稱(chēng)子模式 是個(gè)別用戶(hù)的數(shù)據(jù)視圖 即個(gè)別用戶(hù)涉及到的數(shù)據(jù)庫(kù)的局部邏輯結(jié)構(gòu) 外模式是模式的子集 不同用戶(hù)的外模式是不同的 可互相覆蓋 一個(gè)應(yīng)用程序只能啟用一個(gè)外模式 一個(gè)外模式可被同一用戶(hù)的若干應(yīng)用程序使用 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供外模式描述語(yǔ)言 外模式DDL 描述外模式 用外模式DDL給出的 用以定義一個(gè)用戶(hù)數(shù)據(jù)視圖的全部語(yǔ)句稱(chēng)為此用戶(hù)的外模式 79 3 內(nèi)模式內(nèi)模式也稱(chēng)存儲(chǔ)模式 它既定義了數(shù)據(jù)庫(kù)中全部數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu) 還定義了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方法 存取策略等 通常 用內(nèi)模式描述語(yǔ)言 內(nèi)模式DDL 來(lái)描述和定義內(nèi)模式 80 1 模式 內(nèi)模式映象 用于定義概念模式和內(nèi)模式之間的對(duì)應(yīng)性 一般在內(nèi)模式中描述 由于這兩級(jí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能不一致 即記錄類(lèi)型 字段類(lèi)型的命名和組成可能不一樣 因此 需要這個(gè)映象說(shuō)明概念記錄和內(nèi)部記錄之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 修改內(nèi)模式時(shí)盡量不影響概念模式及外模式 4 二級(jí)映像 考核要求 識(shí)記 81 2 外模式 模式映象 用于定義外模式和概念模式間的對(duì)應(yīng)性 在外模式中描述 由于這兩級(jí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能不一致 即記錄類(lèi)型 字段類(lèi)型的命名和組成可能不一樣 因此 需要這個(gè)映象說(shuō)明概念記錄和外部記錄之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 修改概念模式時(shí)盡量不影響外模式和應(yīng)用程序 學(xué)生用戶(hù)程序 教師用戶(hù)程序 管理用戶(hù)程序 DS1 表1 表2 DS2 表3 表4 83 4 三級(jí)模式的特點(diǎn) 保證數(shù)據(jù)的獨(dú)立性簡(jiǎn)化了用戶(hù)接口 方便了用戶(hù)使用有利于數(shù)據(jù)共享及數(shù)據(jù)安全保密會(huì)給系統(tǒng)增加一些額外開(kāi)銷(xiāo) 84 社會(huì)上存在的郵政系統(tǒng) 85 圖1 14數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式 考核要求 識(shí)記 86 DBMS是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的關(guān)鍵內(nèi)容 DBMS的主要功能 1 數(shù)據(jù)庫(kù)的定義功能 2 數(shù)據(jù)庫(kù)的操縱功能 3 數(shù)據(jù)庫(kù)的保護(hù)功能 實(shí)現(xiàn)保護(hù)的四個(gè)子系統(tǒng) 4 數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)管理 5 數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)功能 6 數(shù)據(jù)字典 1 5數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) DBMS 考核要求 領(lǐng)會(huì) 87 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的主要功能 1 數(shù)據(jù)庫(kù)定義功能DBMS一般提供數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言 DDL 定義數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)結(jié)構(gòu) 包括外模式 模式和內(nèi)模式及相互之間的映象 定義數(shù)據(jù)的完整性 安全控制等約束 這些定義存于數(shù)據(jù)字典中 是DBMS存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的依據(jù) DBMS根據(jù)這些定義 從物理記錄導(dǎo)出全局邏輯記錄 又從全局邏輯記錄導(dǎo)出用戶(hù)所檢索的記錄 DDL DataDefinitionLanguage 88 2 數(shù)據(jù)庫(kù)的操縱功能DBMS一般提供數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言 DML 實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的基本操作檢索和更新 插入 修改和刪除 DML DataManipulationLanguageDML有兩類(lèi) 過(guò)程性DML 嵌入在主語(yǔ)言中使用非過(guò)程性DML 交互式命令語(yǔ)言 語(yǔ)法簡(jiǎn)單 可以獨(dú)立使用 89 3 數(shù)據(jù)庫(kù)的保護(hù)功能DBMS一般提供對(duì)數(shù)據(jù)的保護(hù) 包括數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù) 并發(fā)控制 存取控制 完整性約束條件的檢查和執(zhí)行所有的操作都要在這些控制程序的統(tǒng)一管理下進(jìn)行 保證數(shù)據(jù)庫(kù)的正確有效 90 4 數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)功能DBMS存儲(chǔ)管理子系統(tǒng)的功能是把各種DML語(yǔ)句轉(zhuǎn)換為低層的文件系統(tǒng)命令 起到數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 檢索和更新的作用 5 數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)功能包括數(shù)據(jù)庫(kù)的裝載 數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ) 恢復(fù) 重組織 系統(tǒng)性能監(jiān)視 分析等功能由DBMS的實(shí)用程序來(lái)完成 91 6 數(shù)據(jù)字典 DataDictionary DD 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中存放三級(jí)結(jié)構(gòu)定義的數(shù)據(jù)庫(kù)稱(chēng)為數(shù)據(jù)字典 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作都要通過(guò)訪問(wèn)DD才能實(shí)現(xiàn) 是對(duì)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的詳盡描述 它提供對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)描述的集中管理 它的處理功能是存儲(chǔ)和檢索元數(shù)據(jù) 并且為數(shù)據(jù)庫(kù)管理員提供有關(guān)的報(bào)告 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō) 數(shù)據(jù)字典是進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要成果 數(shù)據(jù)字典主要包括四個(gè)部分 數(shù)據(jù)項(xiàng) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)流 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 考核要求 領(lǐng)會(huì) 92 數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容和作用是什么 數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容一般包括 數(shù)據(jù)項(xiàng) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)流 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和加工過(guò)程 數(shù)據(jù)字典里存有用戶(hù)信息 用戶(hù)的權(quán)限信息 所有數(shù)據(jù)對(duì)象信息 表的約束條件 統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)庫(kù)的視圖等 我們不能手工修改數(shù)據(jù)字典里的信息 其作用是對(duì)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)做出詳盡的描述 提供對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的集中管理 93 DBMS的組成 由兩大部分組成 查詢(xún)處理器和存儲(chǔ)管理器 查詢(xún)處理器包括DDL編譯器 DML編譯器 嵌入型DML預(yù)編譯器 查詢(xún)運(yùn)行核心程序 存儲(chǔ)管理器包括授權(quán)和完整性管理器 事務(wù)管理器 文件管理器 緩沖區(qū)管理器 94 1 5 2用戶(hù)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程實(shí)際數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的情況是互不相同的 實(shí)際數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)所使用的術(shù)語(yǔ)也是有差別的 在理論講述上 各種教材 各篇文章所使用的術(shù)語(yǔ)名稱(chēng)也是不統(tǒng)一的 這需要讀者在使用時(shí)進(jìn)行比較理解 為使讀者對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的工作有一個(gè)整體概念 我們介紹一下訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的主要步驟 該過(guò)程如圖1 15所示 95 程序工作區(qū) 返回狀態(tài) DB的系統(tǒng)緩沖區(qū) 數(shù)據(jù)庫(kù) DBMS 應(yīng)用程序A對(duì)應(yīng)的外模式 模式 內(nèi)模式 數(shù)據(jù)字典 應(yīng)用程序A OS 運(yùn)行日志 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 用戶(hù)訪問(wèn)數(shù)據(jù)的過(guò)程 96 圖1 15訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的主要步驟 數(shù)據(jù)字典 考核要求 識(shí)記 97 不同用戶(hù)使用的數(shù)據(jù)視圖 98 1 6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 1 6 1數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) DBS 的組成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 采用了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 可以實(shí)現(xiàn)有組織地 動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)大量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù) 方便多用戶(hù)訪問(wèn)的計(jì)算機(jī)軟件 硬件和數(shù)據(jù)資源組成的系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫(kù) 硬件 軟件和用戶(hù)的集合體 99 1 6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù) 它是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的工作對(duì)象 數(shù)據(jù)庫(kù)由DBMS處理 數(shù)據(jù)庫(kù)包含 用戶(hù)數(shù)據(jù) 元數(shù)據(jù) 索引和應(yīng)用數(shù)據(jù)用戶(hù)數(shù)據(jù) 大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)把用戶(hù)數(shù)據(jù)表示為關(guān)系 可以簡(jiǎn)單地把關(guān)系看作數(shù)據(jù)表 元數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)庫(kù)是自描述的 它自身包含了它的結(jié)構(gòu)的描述 這種關(guān)于結(jié)構(gòu)的描述稱(chēng)為元數(shù)據(jù) 索引 用于改進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)的性能和可訪問(wèn)性 可以用來(lái)排序 快速訪問(wèn)數(shù)據(jù) 100 1 6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù) 應(yīng)用元數(shù)據(jù) 用來(lái)存儲(chǔ)用戶(hù)表格 報(bào)表 查詢(xún)和其他形式的應(yīng)用組件 一般不直接訪問(wèn)應(yīng)用元數(shù)據(jù) 101 1 6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 用戶(hù) 存在一組使用數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶(hù) 即指存儲(chǔ) 維護(hù)和檢索數(shù)據(jù)的各類(lèi)請(qǐng)求 主要由四類(lèi)用戶(hù)1 最終用戶(hù) EndUser 是指從計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)終端存取數(shù)據(jù)庫(kù)的人員2 應(yīng)用程序員 ApplicationProgrammer 是指負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和編制應(yīng)用程序的人員使用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)應(yīng)用程序 以對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存取操作3 專(zhuān)業(yè)用戶(hù) 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中的上層人士 系統(tǒng)分析員 102 1 6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 用戶(hù) 3 數(shù)據(jù)庫(kù)管理員 DateBaseAdministrator DBA主要職責(zé) 監(jiān)控DB的運(yùn)行 是否正常運(yùn)行及運(yùn)行效率 日常維護(hù) 后備 恢復(fù) 重組 權(quán)限管理 確保DB的完整性與安全性 文檔管理 參與DB的設(shè)計(jì) 概念模式定義和內(nèi)模式定義 103 1 6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 軟件 主要是指負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)存取 維護(hù)和管理的軟件系統(tǒng) 通常叫做數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) DataBaseManagementSystem DBMS 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心軟件 DBMS是位于用戶(hù)與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的各類(lèi)用戶(hù)對(duì)DB的各種操作請(qǐng)求 都是由DBMS完成的 包括DB的建立 查詢(xún) 更新及各種數(shù)據(jù)控制 104 1 6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 硬件 是指存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 操作系統(tǒng) 的硬件資源足夠大的內(nèi)存足夠大的外存足夠大的通道能力 105 1 6數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖 106 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要特征 優(yōu)點(diǎn) 在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中 由DBMS集中統(tǒng)一管理整個(gè)組織的全部數(shù)據(jù) 統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)行 1 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化2 數(shù)據(jù)冗余度小3 數(shù)據(jù)共享4 具有較高的數(shù)據(jù)和程序獨(dú)立性5 提供各種安全性功能 考核要求 領(lǐng)會(huì) 107 習(xí)題 1 下列四項(xiàng)中 不屬于數(shù)據(jù)庫(kù)特點(diǎn)的是 A 數(shù)據(jù)共享B 數(shù)據(jù)完整性 C 數(shù)據(jù)冗余很高D 數(shù)據(jù)獨(dú)立性高2 下列四項(xiàng)中說(shuō)法不正確的是 A 數(shù)據(jù)庫(kù)減少了數(shù)據(jù)冗余B 數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)可以共享C 數(shù)據(jù)庫(kù)避免了一切數(shù)據(jù)的重復(fù)D 數(shù)據(jù)庫(kù)具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性 答案 1 C2 C 108 習(xí)題 1 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化 文件由記錄組成 但各個(gè)文件間缺乏聯(lián)系 數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)在磁盤(pán)中雖然以文件形式組織 但這些文件間有廣泛的聯(lián)系 2 數(shù)據(jù)獨(dú)立性 文件只有設(shè)備獨(dú)立性 而數(shù)據(jù)庫(kù)還具有邏輯獨(dú)立性