数据库系统概论章精品文稿.ppt

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1、数据库系统概论章第1页，本讲稿共99页n基础篇基础篇第一章：绪论第一章：绪论第二章：关系数据库第二章：关系数据库第三章：关系数据库标准语言第三章：关系数据库标准语言SQL第四章：数据库安全性第四章：数据库安全性第五章：数据库完整性第五章：数据库完整性设计篇设计篇第六章：关系数据理论第六章：关系数据理论第七章：数据库设计第七章：数据库设计内容安排第2页，本讲稿共99页n系统篇系统篇 第十章：数据库恢复技术第十章：数据库恢复技术第十一章：并发控制第十一章：并发控制内容安排第3页，本讲稿共99页第一章 绪论1.1 1.1 数据库系统概述数据库系统概述1.2 1.2 数据模型数据模型1.3 1.3 数

2、据库系统结构数据库系统结构1.4 1.4 数据库系统的组成数据库系统的组成第4页，本讲稿共99页1.1 1.1 数据库系统概述数据库系统概述 1.1.1 1.1.1 数据库的地位数据库的地位 1.1.2 1.1.2 四个基本概念四个基本概念 1.1.3 1.1.3 数据库技术的产生与发展数据库技术的产生与发展 1.1.4 1.1.4 数据库技术的研究领域数据库技术的研究领域数据库系统概述第5页，本讲稿共99页n数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，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。是计算机科学的重要分支。数据库系统概述1.1.1 1.1.1

3、数据库的地位数据库的地位 n数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志。n数据库技术是信息系统（数据库技术是信息系统（CAD CAD、CAM CAM、CIMSCIMS、OIS OIS、GISGIS、OLTPOLTP、OLAPOLAP）的核心和基础，它的出现极大地促的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透。进了计算机应用向各行各业的渗透。第6页，本讲稿共99页(1)(1)数据数据(Data):Data):是数据库中存储的基本对象，是描述事是数据库中存储的基本对象，是描述事物的符号记录，是信息的载体。物的符号记录，是信息的载体。表现形式

4、表现形式:数字、文字、图形、图象、声音等。数字、文字、图形、图象、声音等。例例: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，19721972，江苏，计算机系，江苏，计算机系，19901990）特征特征：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间。入学时间。信息：李明是个大学生，信息：李明是个大学生，19721972年出生，江苏人，年出生，江苏人，19901990年年 考入计算机系。考入计算机系。数据库系统概述1.1.2 1.1.2 四个基本概念四个基本概念第7页，本讲稿共99页数据库系统概述(2)数据库(DataBase

5、,DB)(3)数据库管理系统(DBMS)长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合。长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合。数据库的特征：数据按一定的数据模型组织、描述和储存。数据库的特征：数据按一定的数据模型组织、描述和储存。可供多用户共享、冗余度小、数据独立性高、易扩展。可供多用户共享、冗余度小、数据独立性高、易扩展。功能：对收集到的大量数据以何种形式组织起来存储功能：对收集到的大量数据以何种形式组织起来存储以及如何处理它们？是位于用户与操作系统之间，用于以及如何处理它们？是位于用户与操作系统之间，用于科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据的一层科学地组织和存储数据

6、、高效地获取和维护数据的一层数据管理软件。主要功能包括数据定义、数据操纵、数据管理软件。主要功能包括数据定义、数据操纵、第8页，本讲稿共99页数据库的运行管理、数据库的建立和维护功能数据库的运行管理、数据库的建立和维护功能(实用程序实用程序)、数据库数据批量装载等。、数据库数据批量装载等。(4)数据库系统(DBS)指在计算机系统中引入数据库后的系统。一般由数据库、指在计算机系统中引入数据库后的系统。一般由数据库、数据库管理系统及其开发工具、应用系统、数据库管理员数据库管理系统及其开发工具、应用系统、数据库管理员和用户构成。和用户构成。第9页，本讲稿共99页（4）数据库系统（Database S

7、ystem，DBS）指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员（和用户）构成。注：在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据 库。用户用户1 1.数据库管理系统数据库数据库(存储数据存储数据)用户用户n n应用系统应用开发工具操作系统数据库管理员数据库管理员数据库系统构成图数据库系统概述和和DBMS一起完成一起完成数据库的数据库的建立、使建立、使用和维护用和维护第10页，本讲稿共99页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应用软件包应用软件包用户程序用户程序用户程序用户程序应用软件应用软件语语语

8、语言言言言处处处处理理理理程程程程序序序序实实用用程程序序数据库管理程序数据库管理程序操作系统操作系统硬硬 件件系统软件系统软件数据库系统概述第11页，本讲稿共99页1.1.3 1.1.3 数据管理技术的产生与发展数据管理技术的产生与发展数据管理技术的发展过程数据管理技术的发展过程数据管理数据管理：对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维 护，是数据处理的中心问题。护，是数据处理的中心问题。人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段40年代中期-50年代中期50年代末-60年代中期60年代末-现在数据库系统概述发展动力发展动力应用需求、计算机硬件和软件的

9、发展推动了数据库技术。应用需求、计算机硬件和软件的发展推动了数据库技术。第12页，本讲稿共99页一、人工管理一、人工管理背景：背景：实际应用与科学计算的需求。实际应用与科学计算的需求。硬件：硬件：无直接存取、存储设备。（纸带、磁带等）无直接存取、存储设备。（纸带、磁带等）软件：软件：无操作系统、无数据管理软件。无操作系统、无数据管理软件。处理方式：处理方式：批处理。批处理。特点：1、数据的管理者：应用程序，数据不保存。2、数据面向的对象：某一应用程序。3、数据的共享程度：无共享、冗余度极大。4、数据的独立性：不独立，完全依赖于程序。数据库系统概述第13页，本讲稿共99页5 5、数据的结构化：无

10、结构、数据的结构化：无结构6 6、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 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.数据库系统概述第14页，本讲稿共99页二、文件系统二、文件系统背景背景：应用需求、科学计算、管理。应用需求、科学计算、管理。硬件：硬件：磁盘、磁鼓。磁盘、磁鼓。软件：软件：有操作系统及专门的数据管理软件有操作系统及专门的数据管理软件文件系统。文件系统。处理方式：处理方式：批处理、联机实时处理。批处理、联机实时处理。特点：1 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

11、系统，数据可长期保存。2 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。3 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、冗余度大。数据库系统概述第15页，本讲稿共99页6 6、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。4 4、数数据据的的独独立立性性（1 1）文文件件系系统统中中的的文文件件是是为为某某一一特特定定应应用用服服务务的的（2 2）独独立立性性差差，数数据据的的逻逻辑辑结结构构改改变变必必须须修修改改应应用用程程序，应用程序改变，文件数据结构也需改变。序，应用程序改变，文件数据结构也需改变。数据库系统概述5 5、数

12、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。第16页，本讲稿共99页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.数据库系统概述第17页，本讲稿共99页数据库系统概述三、数据库系统三、数据库系统背景：应用背景、大规模管理。背景：应用背景、大规模管理。硬件：大容量磁盘。硬件：大容量磁盘。软件：数据库管理系统。软件：数据库管理系统。处理方式：联机实时处理、分布处理、批处理。处理方式：联机实时处理、分布处理、批处理。特点：特点：1 1、数数据据的的结结构构化化：整整体

13、体结结构构化化.在在文文件件管管理理阶阶段段数数据据结结构构的的灵灵活活性性还还是是局局限限于于应应用用程程序序；在在数数据据库库管管理理阶阶段段数数据据结结构构不不仅仅要要考考虑虑应应用用程程序序还还考考虑虑整整个个组组织织的的数数据据结结构构。既既描描述述数数据据的的时时候不仅要描述数据本身还要描述数据之间的关系候不仅要描述数据本身还要描述数据之间的关系。第18页，本讲稿共99页由由此此可可知知，数数据据库库中中实实现现的的是是数数据据的的真真正正结结构构化化：数数据据的的结结构构用用数数据据模模型型描描述述，无无需需程程序序定定义义和和解解释释；数数据据可可以以变变长长；数数据据的的最最

14、小存取单位是数据项。小存取单位是数据项。2 2、数据面向的对象：现实世界。、数据面向的对象：现实世界。3 3、数数据据的的共共享享性性高高，降降低低了了数数据据的的冗冗余余度度。避避免免了了数数据据的的不不一一致致性，易与扩充。性，易与扩充。4 4、数数据据的的独独立立性性高高。高高度度的的物物理理独独立立性性和和一一定定的的逻逻辑辑独独立立性性。物物理理独独立立性性：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互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。逻逻辑辑独独立立性性：指指用

15、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。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。第19页，本讲稿共99页4 4、数据控制能力：由、数据控制能力：由DBMS DBMS 统一管理和控制。统一管理和控制。q数据的安全性（数据的安全性（SecuritySecurity）保护。保护。q数据的完整性（数据的完整性（IntegrityIntegrity）检查。检查。q数据库恢复（数据库恢复（RecoveryRecovery）第20页，本讲稿共99页数据库系统概述 应用程序与数据的对应关系(数据库系统)用户用户DBM

16、SDBMS应用程序应用程序1 1应用程序应用程序2 2数据库数据库第21页，本讲稿共99页数据库技术的研究领域数据库技术的研究领域数据库管理系统软件的研制数据库管理系统软件的研制数据库设计数据库设计数据库理论：范式，粗集等数据库理论：范式，粗集等数据库系统概述第22页，本讲稿共99页数据模型1.2 1.2 数据模型（数据模型（Data Model)Data Model)q模型是现实世界特征的模拟和抽象。模型是现实世界特征的模拟和抽象。q数据模型是现实世界的数据特征的模拟和抽象。数据模型是现实世界的数据特征的模拟和抽象。数据模型应满足三方面要求数据模型应满足三方面要求：1 1、能比较真实地模拟现

17、实世界、能比较真实地模拟现实世界 2 2、容易为人所理解、容易为人所理解 3 3、便于在计算机上实现、便于在计算机上实现 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 1、概概念念模模型型也也称称信信息息模模型型，它它是是按按用用户户的的观观点点来来对对数数据据和和信息建模。主要用于数据库建模。信息建模。主要用于数据库建模。第23页，本讲稿共99页数据模型 现实世界现实世界认认识识抽抽象象将现实世界中的客观对象抽象为概念模型 机器世界机器世界将概念模型转换为某一DBMSDBMS支持的数据模型2 2、数数据据模模型型主主要要包包括括网网状状模模型型、层层次次模模型型、关关系系模模型型等

18、等，它是按计算机系统的观点对数据建模，面向它是按计算机系统的观点对数据建模，面向DBMSDBMS的实现。的实现。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 信息世界信息世界第24页，本讲稿共99页1.2 1.2 数据模型数据模型 1.2.1 数据模型的组成要素 层次模型 网状模型 关系模型1.2.3 常用数据模型1.2.2 概念模型数据模型第25页，本讲稿共99页 1.2.1 1.2.1 数据模型的组成要素数据模型的组成要素1 1、数据结构、数据结构 2 2、数据操作、数据操作 3 3、数据的约束条件、数据的约束条件 数数据据模模型型是是精精确确描描述述系系统统的的静静态态特特性性

19、、动动态态特特性性和和完完整整性性约束条件的严格定义的一组概念的集合。约束条件的严格定义的一组概念的集合。1.1.数据结构数据结构数据结构数据结构：描述数据库的组成对象及对象之间的联系。：描述数据库的组成对象及对象之间的联系。对象对象：数据库的组成成分。：数据库的组成成分。数据模型第26页，本讲稿共99页对象分为两类：1 1、与数据类型、内容、性质有关的对象。（例如关系模型、与数据类型、内容、性质有关的对象。（例如关系模型 中的域、属性、关系等）中的域、属性、关系等）2 2、另一类是与数据之间联系有关的对象。（如网状模型中、另一类是与数据之间联系有关的对象。（如网状模型中 的系型）的系型）数据

20、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。数据模型第27页，本讲稿共99页2.2.数据操作数据操作 数据操作：数据操作：对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执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。行的操作及有关的操作规则。数据操作的类型数据操作的类型 1 1、检索、检索 2 2、更新（包括插入、删除、修改）、更新（包括插入、删除、修改）数据模型必须定义操作的确切含义、操作符号、操作规则数据模型必须定义操作的确切含义、操作符号、操作规则（如优先级）、实现操作的语言。（如优先级）、实现操作的语言。数据操作是对系统动态特性的描述。数据操作是对系统

21、动态特性的描述。数据模型第28页，本讲稿共99页3.3.数据的约束条件数据的约束条件 数据的约束条件：一组完整性规则的集合。数据的约束条件：一组完整性规则的集合。数据模型q完完整整性性规规则则：给给定定的的数数据据模模型型中中数数据据及及其其联联系系所所具具有有的的制制约约和和储储存存规规则则，用用以以限限定定符符合合数数据据模模型型的的数数据据库库状状态态以以及及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。第29页，本讲稿共99页1.2.2 1.2.2 概念模型概念模型 概概念念模模型型是是现现实实世世界界到到信信息息世世界界的的第第一一层层抽抽象象，

22、是是数数据据库库设设计计的的有有力力工工具具，是是数数据据库库设设计计人人员员与与用用户户进进行行交交流流的的语语言言。应应具具备备较较强强的的语语义义表表达达能能力力和和简简单单、清清晰晰、易易于于用用户户理解的特征理解的特征。数据模型1.1.概念模型概念模型2.2.信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(1)(1)实体（实体（EntityEntity）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。第30页，本讲稿共99页数据模型(2)(2)属性（属性（AttributeAttribute）实

23、实体体所所具具有有的的某某一一特特性性称称为为属属性性。一一个个实实体体可可以以由由若若干干个个属性来刻画。属性来刻画。(3)(3)码（码（KeyKey）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。（4)4)域（域（DomainDomain）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。(5)(5)实实体体型型（Entity Entity TypeType）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象和刻画同类实体称为实体型。抽象和刻画同类实体称为实体型。(6)(6)实体集（实体集（Entity SetEntity Set）同型实体的集合称为实体集。同型实体的

24、集合称为实体集。第31页，本讲稿共99页数据模型 实体型之间的联系可分为三类 两个实体型 一对一联系（1:1）多个实体型 一对多联系（1:n）一个实体型 多对多联系（m:n）（7)7)联联系系（RelationshipRelationship）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界中中反反映映为为实实体体（型型）内内部的联系和实体（型）之间的联系部的联系和实体（型）之间的联系第32页，本讲稿共99页数据模型两个实体型间的联系（两个实体型间的联系（1）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

25、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联系联系第33页，本讲稿共99页数据模型一对一联系（一对一联系（1:11:1）如如果果对对于于实实体体集集A A中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集B 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 A与与实实体体集集B B具具有有一一对对一一联系。记为联系。记为1:11:1。实例：实例：班级与班长之间的联系：班级与班长之间的联系：一个班级只有一个正班长，一个班长只在一个班中任职。一个班级只有一个正班长，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（

26、2）第34页，本讲稿共99页数据模型一对多联系一对多联系 (1:(1:n)n)如如果果对对于于实实体体集集A A中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集B B中中有有n n个个实实体体（n0n0）与与之之联联系系，反反之之，对对于于实实体体集集B B中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集A 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 A与与实实体体集集B B有一对多联系记为有一对多联系记为1:1:n n实例：实例：班级与学生之间的联系：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。一个班级中有若干名学生，每个学生只在一个班级

27、中学习。两个实体型间的联系（两个实体型间的联系（3）第35页，本讲稿共99页数据模型多对多联系多对多联系（m:nm:n）如如果果对对于于实实体体集集A A中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集B B中中有有n n个个实实体体（n0n0）与与之之联联系系，反反之之，对对于于实实体体集集B B中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集A A中中也也有有m m个个实实体体（m0m0）与与之之联联系系，则则称称实实体体集集A A与与实体实体B B具有多对多联系。记为具有多对多联系。记为 m:nm:n实例：实例：课程与学生之间的联系课程与学生之间的联系一一门门课课程程同同时时有有若若干干个个学学生生

28、选选修修，一一个个学学生生可可以以同同时时选选修修多多门课程。门课程。两个实体型间的联系（两个实体型间的联系（4）第36页，本讲稿共99页数据模型两个实体型间的联系（两个实体型间的联系（5）班级班级管理管理班长班长111:1联系联系学生学生学习学习课程课程mnm:n联系联系班级班级组成组成学生学生1n1:n联系联系第37页，本讲稿共99页数据模型多个实体型间的联系（多个实体型间的联系（1）一对一联系一对一联系(1:(1:1)1)若若实实体体集集E E1 1，E E2 2，.，E En n存存在在联联系系，对对于于实实体体集集EjEj（j=1j=1，2 2，.，n n）中中的的给给定定实实体体，

29、最最多多只只和和EiEi（i=1i=1，2 2，n n，i i j j)中中的的一一个个实实体体相相联联系系，则则E1E1，E2E2，.，EnEn之之间间的的联联系系是多个实体间的一对一联系。是多个实体间的一对一联系。实体型实体型1(E1)联系名联系名实体型实体型2(E2)11实体型实体型3(E3)1第38页，本讲稿共99页数据模型实例：实例：课程、教师、参考书三个实体型课程、教师、参考书三个实体型如果一门课程仅配备一名教师和一种教学参考书。如果一门课程仅配备一名教师和一种教学参考书。课程、教师、参考书三个实体之间的联系是一对一的课程、教师、参考书三个实体之间的联系是一对一的课程课程讲授讲授教

30、师教师11参考书参考书1第39页，本讲稿共99页数据模型多个实体型间的联系（多个实体型间的联系（2）一对多联系一对多联系(1:(1:n)n)若若实实体体集集E E1 1，E E2 2，.，E En n存存在在联联系系，对对于于实实体体集集EjEj（j=1j=1，2 2，.，i-1i-1，i+1i+1，.，n n）中中的的给给定定实实体体，最最多多只只和和EiEi中中的的一一个个实实体体相相联联系系，则则我我们们说说EiEi与与E1E1，E2E2，.，Ei-1Ei-1，Ei+1Ei+1，.，EnEn之间的联系是一对多的。之间的联系是一对多的。实体型实体型1(E1)联系名联系名实体型实体型2(E2

31、)1m实体型实体型3(E3)n第40页，本讲稿共99页数据模型实例：实例：课程、教师、参考书三个实体型课程、教师、参考书三个实体型如如果果一一门门课课程程可可以以由由若若干干个个教教师师讲讲授授，使使用用若若干干本本参参考考书书，每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。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。课程与教师、参考书之间的联系是一对多的。课程与教师、参考书之间的联系是一对多的。课程课程讲授讲授教师教师1m参考书参考书n第41页，本讲稿共99页数据模型多个实体型间的联系（多个实体型间的联系（3）多对多联系多对多联系(m:n)m:n)若若实实体体集集E E

32、1 1，E E2 2，.，E En n存存在在联联系系，对对于于实实体体集集EjEj（j=1j=1，2 2，.，n n）中中的的每每个个实实体体，实实体体集集EiEi（i=1i=1，2 2，n n，i i j j)中中有有不不少少于于一一个个实实体体与与之之联联系系，则则说说E1E1，E2E2，.，EnEn之之间的联系是多对多的。间的联系是多对多的。实体型实体型1(E1)联系名联系名实体型实体型2(E2)km实体型实体型3(E3)n第42页，本讲稿共99页数据模型实例实例：课程、教师、学生三个实体型：课程、教师、学生三个实体型如如果果一一门门课课程程可可以以由由若若干干个个教教师师讲讲授授，每

33、每一一个个教教师师可可讲讲授授若若干干门课程，学生可任意选择若干门课程。门课程，学生可任意选择若干门课程。课程、教师、学生之间的联系是多对多的课程、教师、学生之间的联系是多对多的。课程课程讲授讲授教师教师km 学生学生n第43页，本讲稿共99页数据模型同一实体集内各实体间的联系同一实体集内各实体间的联系一对多联系一对多联系一对一联系一对一联系 实实例例：教教师师实实体体集集内内部部教教研研主主任任与与教教师师的领导与被领导联系。的领导与被领导联系。实实例例：教教师师实实体体集集内内部部主主讲讲教教师师与与助助课课教师通过授课方式建立联系。教师通过授课方式建立联系。教师教师助课助课11教师教师领

34、导领导1n第44页，本讲稿共99页数据模型q 概念模型的表示方法很多概念模型的表示方法很多 3.3.概念模型的表示方法概念模型的表示方法q 实体联系方法实体联系方法(E-R 方法方法)学生学生教师教师1、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。如：如：2、属性：、属性：用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接 起来。起来。用用E-R 图来描述现实世界的概念模型，也称为图来描述现实世界的概念模型，也称为E-R 模型。模型。第45页，本讲稿共99页数据模型E-R图图(续续)3 3、联系：、联系：联系本身用菱形表

35、示，菱形框内写明联系名，并用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（的类型（1:11:1、1:1:n n 或或 m:nm:n）4、联系的属性、联系的属性：联系本身也是一种实体型，也可以有属性。：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连接起来。学生学生学号学号年龄年龄性别性别姓名姓名第46页，本讲稿共99页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

36、绩成绩丈夫丈夫婚姻婚姻妻子妻子11婚龄婚龄子女子女姓名姓名年龄年龄职业职业姓名姓名年龄年龄职业职业第47页，本讲稿共99页E-R图实例：某工厂物资管理图实例：某工厂物资管理E-R图图成绩成绩库存量库存量成绩成绩工作工作领导领导库存库存供应供应姓名姓名地址地址电话电话帐号帐号供应商供应商仓库号仓库号库名库名仓库仓库职工号职工号姓名姓名年龄年龄职工职工项目项目项目号项目号预算预算日期日期零件零件零件号零件号名称名称规格规格单价单价mnk1nmn1n第48页，本讲稿共99页 1.2.3 1.2.3 常用数据模型常用数据模型一、层次模型（Hierarchical Model）三、关系模型(Relati

37、onal Model)二、网状模型(Network Model)第49页，本讲稿共99页 一、一、层次模型层次模型1.层次数据模型的数据结构层次数据模型的数据结构q 层次模型层次模型 满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型。满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型。1 1、有且只有一个结点没有双亲结点，即根结点。、有且只有一个结点没有双亲结点，即根结点。2 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。层次模型属于非关系模型，是上世纪层次模型属于非关系模型，是上世纪7070至至8080年代的主流模型年代的主流模型。第50页，本讲稿共99页q 层

38、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，叶结点根结点，双亲结点，兄弟结点，叶结点R1R2R3R4R5根结点根结点兄弟结点兄弟结点叶结点叶结点叶结点叶结点叶结点叶结点兄弟结点兄弟结点第51页，本讲稿共99页q 表示方法表示方法实体型：实体型：用记录类型描述。每个结点表示一个记录类型。用记录类型描述。每个结点表示一个记录类型。属属 性：性：用字段描述。每个记录类型可包含若干个字段。用字段描述。每个记录类型可包含若干个字段。联联 系：系：用结点之间的连线表示记录（类）型之间的一用结点之间的连线表示记录（类）型之间的一 对多的联系。对多的联系。q 特点特点1 1、结点的双亲

39、是唯一的，只能直接处理一对多（含一对一）、结点的双亲是唯一的，只能直接处理一对多（含一对一）的的 实体联系。实体联系。2 2、任何记录值只有按其路径查看时，才能显出它的全部意义。、任何记录值只有按其路径查看时，才能显出它的全部意义。3 3、没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在。、没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在。第52页，本讲稿共99页实实 例例：教员教员-学生数据模型学生数据模型系号名称地点编号名称学号姓名成绩工号姓名学历系系教研室教研室教师学生学生第53页，本讲稿共99页2 2、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 学号姓名成绩课程号课程名S

40、SC C学号姓名成绩课程号课程名学生S SS-C课程C Cn nm m学号姓名成绩课程号课程名S SC C冗余结点法冗余结点法 通通过过将将多多对对多多联联系系分分解解成成一一对对多多的的方方法法实实现现多多对对多多联系的层次模型表示。联系的层次模型表示。分解方法有：冗余结点法、虚拟结点法分解方法有：冗余结点法、虚拟结点法 第54页，本讲稿共99页学号姓名成绩S SC C学号姓名成绩课程号课程名学生S SS-C课程C Cn nm m课程号课程名S SC C虚拟结点法虚拟结点法V.CV.S指引元方法一方法一：结构清晰，可改变结点的存储位置，占用空间大，结构清晰，可改变结点的存储位置，占用空间大，

41、一致性较差。一致性较差。方法二方法二：占用空间小，一致性较好，不易改变存储位置占用空间小，一致性较好，不易改变存储位置。第55页，本讲稿共99页3.3.层次模型的数据操纵与完整性约束层次模型的数据操纵与完整性约束q 数据操纵数据操纵：查询、插入、删除、更新。q 完整性约束：完整性约束：1 1、无相应的双亲结点值就不能插入子女结点值。、无相应的双亲结点值就不能插入子女结点值。2 2、如果删除双亲结点值，则相应的子女结点值也同、如果删除双亲结点值，则相应的子女结点值也同 时被删除时被删除 3 3、更新操作时，应更新所有相应记录，以保证数据、更新操作时，应更新所有相应记录，以保证数据 的一致性的一致

42、性第56页，本讲稿共99页4.4.层次数据模型的存储结构层次数据模型的存储结构1 1、邻接法、邻接法 按按照照层层次次树树前前序序遍遍历历的的顺顺序序把把所所有有记记录录值值依依次次邻邻接接存放，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。A AB BC CA1A1B6B6B4B4B1B1C9C9C7C7C5C5C3C3C1C1C8C8C2C2C4C4C6C6A1A1 B1B1 C3C3 C5C5 C7C7 C9C9 B4B4 C2C2 C8C8 B6B6 C1C1 C4C4 C6C6第57页，本讲稿共99页2 2、链接法：、链接法：用指引元来反映数据

43、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A1A1C3C3A2A2B1B1B4B4B6B6C5C5C7C7C2C2C9C9C9C9层次序列连接法（先序遍历）层次序列连接法（先序遍历）第58页，本讲稿共99页5.5.层次模型的优缺点层次模型的优缺点q 优点优点 1 1、数据模型简单，对具有一对多的层次关系的部门描述、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。自然、直观，容易理解。2 2、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。3 3、提供了良好的完整性支持。、提供了良好的完整性支持。q 缺点缺点 1 1

44、、多对多联系表示不自然。、多对多联系表示不自然。2 2、对插入和删除操作的限制多。、对插入和删除操作的限制多。3 3、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。4 4、层次命令趋于程序化。、层次命令趋于程序化。第59页，本讲稿共99页6.6.典型的层次数据库系统典型的层次数据库系统19681968年年由由IBMIBM公公司司研研制制推推出出IMSIMS数数据据库库管管理理系系统统是是第第一一个个大型商用大型商用DBMSDBMS。二、二、网状模型网状模型1、网状数据模型的数据结构、网状数据模型的数据结构网网状状模模型型也也属属于于非非关关系系模模型型，是是上上世世纪纪7070

45、至至8080年年代代的的主主流模型之一，是在层次模型上的改进。流模型之一，是在层次模型上的改进。第60页，本讲稿共99页q 网状模型网状模型满足下面两个条件的基本层次联系的集合为网状模型。满足下面两个条件的基本层次联系的集合为网状模型。1 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 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。R1R2R3根结点根结点叶结点叶结点L1L1L2L2R1R2R3R4R5L3L3L2L2L4L4L1L1第61页，本讲稿共99页实实 例例：学生学生-选课数据模型选课数据模型学号姓名系别学号课程号成绩课程选课学生课程号课程名学分S-

46、SCS-SC1:n1:nc-SCc-SC1:m1:m网状模型与层次模型的区别1 1、允许多个结点没有双亲结点。、允许多个结点没有双亲结点。2 2、允许结点有多个双亲结点。、允许结点有多个双亲结点。3 3、允许两个结点之间有多种联系（复合联系）。、允许两个结点之间有多种联系（复合联系）。4 4、可以更直接地去描述现实世界，层次模型是其特例。、可以更直接地去描述现实世界，层次模型是其特例。第62页，本讲稿共99页R1R2L1L1L2L2人树种种植植砍砍伐伐父母子女养养育育赡赡养养例：例：学生宿舍学生宿舍学生学生教研室教研室系系教师教师第63页，本讲稿共99页q 数据操纵：查询、插入、删除、更新。某

47、些网状数据库系统（如某些网状数据库系统（如DBTGDBTG）对数据操纵加了一些限制对数据操纵加了一些限制 提供了一定的完整性约束。提供了一定的完整性约束。1 1、码、码唯一标识记录的数据项。唯一标识记录的数据项。2 2、双亲结点与子女结点之间是多对多联系。、双亲结点与子女结点之间是多对多联系。3 3、可以支持双亲记录和子女记录之间某些约束条件。、可以支持双亲记录和子女记录之间某些约束条件。q 完整性约束条件 2.2.网状模型的数据操纵与完整性约束网状模型的数据操纵与完整性约束第64页，本讲稿共99页3 3.网状数据模型的存储结构网状数据模型的存储结构q 实现记录之间的联系关键在于链接。实现记录

48、之间的联系关键在于链接。q 常用方法：常用方法：单向链接、双向链接、环状链接、向首链接单向链接、双向链接、环状链接、向首链接第65页，本讲稿共99页4.4.网状模型的优缺点网状模型的优缺点q 优点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。q 缺点结结构构比比较较复复杂杂，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终用用户户掌掌握握DDLDDL、DMLDML语语言言复复杂杂，用户不容易使用。用户不

49、容易使用。第66页，本讲稿共99页5.5.典型的网状数据库系统典型的网状数据库系统DBTGDBTG系系统统，亦亦称称CODASYLCODASYL系系统统由由DBTGDBTG提提出出的的一一个个系系统统方方案案奠奠定定了数据库系统的基本概念、方法和技术。了数据库系统的基本概念、方法和技术。7070年代推出。年代推出。实际系统实际系统Cullinet Software Inc.Cullinet Software Inc.公司的公司的 IDMSIDMSUnivacUnivac公司的公司的 DMS1100DMS1100HoneywellHoneywell公司的公司的IDS/2IDS/2HPHP公司的公

50、司的IMAGEIMAGE第67页，本讲稿共99页三、关系模型三、关系模型19701970年年由由美美国国IBMIBM公公司司San San JoseJose研研究究室室的的研研究究员员E.F.CoddE.F.Codd提提出，并奠定了理论基础。出，并奠定了理论基础。19811981年年CoddCodd为此获得图灵奖。为此获得图灵奖。关关系系模模型型是是目目前前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采用用的数据模型。是本课程的重点。的数据模型。是本课程的重点。1 1、关系数据模型的数据结构、关系数据模型的数据结构 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