1.數(shù)據(jù)庫技術概述2.數(shù)據(jù)管理技術的開展3.數(shù)據(jù)模型4.E-R根本概念5.結構數(shù)據(jù)模型第六章數(shù)據(jù)庫根底6.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構成11.數(shù)據(jù)庫技術概述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應用例如航空售票系統(tǒng)〔最早使用數(shù)據(jù)庫技術〕包括信息：座位預定信息：座位分配、座位確認、餐飲選擇航班信息：航班號、飛機型號、機組號、起飛地、目的地、起飛時間、到達時間、飛行狀態(tài)等機票信息：票價、折扣、有無等21.數(shù)據(jù)庫技術概述主要功能：查詢在某一段時間內從某個指定城市到另個指定城市的航班、是否有可以選擇的座位、是否有其他飛機型號、飛機票價、是否折扣等信息更新乘客登記航班、分配座位、選擇餐飲等任何時候都有許多航空售票代理商訪問這些數(shù)據(jù)、防止賣同一座位。通過這些數(shù)據(jù)，可以統(tǒng)計出經(jīng)常坐某一航班的乘客信息，并為這些乘客提供優(yōu)惠系統(tǒng)特點：數(shù)據(jù)龐大，人工不能提供及時、準確效勞31.數(shù)據(jù)庫技術概述圖書管理系統(tǒng)包括信息：圖書信息：書號、書名、作者姓名、出版日期、類型、頁數(shù)、價格、出版商名稱等作者信息：姓名、身份證號、性別、出生日期、學歷、住址、等出版社信息：名稱、地址、社長、成立日期等讀者信息：姓名、借書號、書名、借書日期、借書數(shù)量等41.數(shù)據(jù)庫技術概述主要功能：查詢：某種類型的圖書、瀏覽指定出版商出版的圖書、檢索指定作者的圖書等更新：登記新書信息、作者信息、借閱者信息等對存書幾百萬的圖書館，人工操作勞動強度大51.數(shù)據(jù)庫技術概述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作用管理大量數(shù)據(jù)：10TB數(shù)據(jù)，大約可存儲183億個航班信息，45億本書的簡要信息，2800萬本40頁圖書的所有內容數(shù)據(jù)庫定義功能：將數(shù)據(jù)的存儲結構定義到數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)查詢功能：方便地檢索數(shù)據(jù)、插入數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)和刪除數(shù)據(jù)控制多用戶訪問：許多用戶同時訪問系統(tǒng)，確保不同用戶只能使用自己所需數(shù)據(jù)，不同用戶操作互不干擾確保故障恢復:61.數(shù)據(jù)庫技術概述主流數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Oracle8i：對象/關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)MicrosoftSQLServerSybaseInformix72.數(shù)據(jù)管理技術的產生和開展數(shù)據(jù)管理：對數(shù)據(jù)進行分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護人工管理階段：數(shù)據(jù)不保存應用程序管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)不共享數(shù)據(jù)不具獨立性應用程序1數(shù)據(jù)集1應用程序2數(shù)據(jù)集2應用程序n數(shù)據(jù)集n……82.數(shù)據(jù)管理技術的產生和開展文件系統(tǒng)階段：數(shù)據(jù)保存文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)共享差，冗余大數(shù)據(jù)獨立性差應用程序1文件1應用程序2文件2應用程序n文件n存取方法……92.數(shù)據(jù)管理技術的產生和開展數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段：數(shù)據(jù)結構化：學號姓名性別年齡系別政治面貌籍貫家庭成員學號姓名性別年齡系別政治面貌籍貫姓名與本人關系詳細情況102.數(shù)據(jù)管理技術的產生和開展文件中記錄內部有結構，但記錄間無聯(lián)系901李明男19計算機團員遼寧沈陽李義山父子……張玉母子……李平弟弟……112.數(shù)據(jù)管理技術的產生和開展數(shù)據(jù)共享性高、冗余度低、易擴充、數(shù)據(jù)獨立性高數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制：平安、完整、并發(fā)、恢復應用程序1應用程序2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫…人機交互12現(xiàn)實世界信息世界計算機世界概念化形式化用戶計算機3.數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型：是一組概念的集合，用于對現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征進行抽象。13數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中用于提供信息表示和操作手段的形式構架應用概念數(shù)據(jù)模型結構數(shù)據(jù)模型現(xiàn)實世界信息世界計算機世界3.數(shù)據(jù)模型14概念數(shù)據(jù)模型(與DBMS無關)按用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模用于組織信息世界的概念，表現(xiàn)從現(xiàn)實世界中抽象出來的事物以及它們之間的聯(lián)系這類模型強調其語義表達能力，概念簡單、清晰，易于用戶理解它是現(xiàn)實世界到信息世界的抽象，是用戶與數(shù)據(jù)庫設計人員之間進行交流的語言易于向結構數(shù)據(jù)模型轉換3.數(shù)據(jù)模型15結構〔邏輯〕數(shù)據(jù)模型從計算機實現(xiàn)的觀點來對數(shù)據(jù)建模是信息世界中的概念和聯(lián)系在計算機世界中的表示方法一般有嚴格的形式化定義，以便于在計算機上實現(xiàn)如層次模型、網(wǎng)狀模型、關系模型、面向對象模型3.數(shù)據(jù)模型164.Ｅ-Ｒ根本概念歷史Ｅ-Ｒ模型：Entity-RelationshipModel1976年，提出Ｅ-Ｒ模型，用Ｅ-Ｒ圖來描述概念模型觀點世界是由一組稱作實體的根本對象和這些對象之間的聯(lián)系構成的174.Ｅ-Ｒ根本概念實體(Entity)客觀存在并可相互區(qū)分的事物叫實體如學生張三、工人李四、計算機系、數(shù)據(jù)庫概論屬性(Attribute)〔用橢圓表示〕實體所具有的某一特性一個實體可以由假設干個屬性來刻畫例如，學生可由學號、姓名、年齡、系等組成域(Domain)屬性的取值范圍例如，性別的域為〔男、女〕，月份的域為１到１２的整數(shù)184.Ｅ-Ｒ根本概念實體型(EntityType)〔用矩形表示〕實體名與其屬性名集合共同構成實體型例學生〔學號、姓名、年齡、性別、系、年級〕注意實體型與實體〔值〕之間的區(qū)別，后者是前者的一個特例如(9808100，王平，21，男，計算機系，2)是一個實體實體集(EntitySet)同型實體的集合稱為實體集如全體學生194.Ｅ-Ｒ根本概念碼(Key)能唯一標識實體的屬性或屬性組稱作超碼從所有候選碼中選定一個用來區(qū)別同一實體集中的不同實體，稱作主碼一個實體集中任意兩個實體在主碼上的取值不能相同學生〔學號、姓名、年齡、性別、系、年級〕204.Ｅ-Ｒ根本概念聯(lián)系(Relationship)〔用菱形表示〕實體之間的相互關聯(lián)如學生與老師間的授課關系聯(lián)系也可以有屬性，如學生與課程之間有選課聯(lián)系，每個選課聯(lián)系都有一個成績作為其屬性元或度〔Degree〕參與聯(lián)系的實體集的個數(shù)稱為聯(lián)系的元如學生選修課程是二元聯(lián)系，供給商向工程供給零件那么是三元聯(lián)系21映射的基數(shù)〔MappingCardinalities〕實體之間的聯(lián)系的數(shù)量可以有一對一的〔1:1〕，一對多的〔1:m〕，多對多的〔m:n〕幾種情況4.Ｅ-Ｒ根本概念22二元聯(lián)系集的映射基數(shù)設有兩個實體集E1，E2一對一〔1:1〕E1中的一個實體與E2中至多一個實體相聯(lián)系，并且E2中的一個實體與E1中至多一個實體相聯(lián)系如“職工〞與“部門〞之間的“管理〞聯(lián)系〔假定每個部門只有一個經(jīng)理，一個職工不能兼任兩個部門經(jīng)理職工部門管理4.Ｅ-Ｒ根本概念23一對多〔1:m〕E1中的一個實體與E2中n〔n≥0〕個實體相聯(lián)系，并且E2中的一個實體與E1中至多一個實體相聯(lián)系如“教師〞和“學生〞之間的“班主任〞聯(lián)系教師學生班主任4.Ｅ-Ｒ根本概念24多對多〔m:n〕E1中的一個實體與E2中n〔n≥0〕個實體相聯(lián)系，并且E2中的一個實體與E1中m〔m≥0〕一個實體相聯(lián)系如“學生〞和“課程〞之間的“選修〞聯(lián)系學生課程選修4.Ｅ-Ｒ根本概念25多個實體集間聯(lián)系的情況一對多設有n個實體集E1,E2,…,En,假設對于E1,…,Ei-1,Ei+1,…,En，分別給定實體e1,…,ei-1,ei+1,…,en時，至多有一個實體ei∈Ei與之相聯(lián)系，那么稱有一個從Ei到E1,…,Ei-1,Ei+1,…,En的一對多聯(lián)系如“課程〞，“教員〞，“參考書〞之間的“講課〞聯(lián)系教員參考書講課課程4.Ｅ-Ｒ根本概念26例：學生選修課程學生課程選修姓名學號系別課程名先修課學分成績用矩形表示實體集，在框內寫上實體名用橢圓表示實體的屬性用無向邊把實體與其屬性連接起來用菱形表示實體間的聯(lián)系將參與聯(lián)系的實體用線段連接mn聯(lián)系的數(shù)量4.Ｅ-Ｒ根本概念27碼在E-R圖中的表示實體集屬性中作為主碼的一局部的屬性用下劃線來標明。學生課程選修姓名學號系別課程名先修課學分4.Ｅ-Ｒ根本概念285.結構數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)結構〔描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性〕是指對實體類型和實體間聯(lián)系的表達和實現(xiàn)數(shù)據(jù)本身類型、內容、性質。如網(wǎng)狀模型中的數(shù)據(jù)項、記錄，關系模型中的域、屬性，關系等數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系例如網(wǎng)狀模型中的系型，關系模型中的外碼在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中一般按數(shù)據(jù)結構的類型來命名數(shù)據(jù)模型295.結構數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)操作描述系統(tǒng)的動態(tài)特性，即對數(shù)據(jù)庫中對象的實例允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作及操作規(guī)那么一般有檢索、更新〔插入、刪除、修改〕操作數(shù)據(jù)模型要定義操作含義、操作符號、操作規(guī)那么，以及實現(xiàn)操作的語言數(shù)據(jù)的約束條件數(shù)據(jù)的約束條件是完整性規(guī)那么的集合，規(guī)定數(shù)據(jù)庫狀態(tài)及狀態(tài)變化所應滿足的條件，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容305.結構數(shù)據(jù)模型——層次模型層次模型用樹結構表示實體類型和實體間聯(lián)系的模型叫層次模型樹由節(jié)點和連線組成節(jié)點代表實體型記錄類型連線表示兩實體型間的一對多聯(lián)系樹的特性每棵樹有且僅有一個節(jié)點無父節(jié)點，稱為樹的根樹中的其它節(jié)點都有且僅有一個父節(jié)點31優(yōu)點結構簡單，易于實現(xiàn)缺點支持的聯(lián)系種類太少只支持二元一對多聯(lián)系只允許實體集間的一種聯(lián)系，不支持實體集間的多種聯(lián)系數(shù)據(jù)操縱不方便子結點的存取只能通過父結點來進行插入、刪除復雜，父結點的刪除導致子結點的刪除，喪失必要的信息代表產品：IBM的IMS數(shù)據(jù)庫，1969年研制成功5.結構數(shù)據(jù)模型——層次模型325.結構數(shù)據(jù)模型—網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型〔用有向圖表示實體類型和實體間聯(lián)系〕是一個滿足以下條件的有向圖可以有一個以上的節(jié)點無父節(jié)點至少有一個節(jié)點有多于一個的父節(jié)點〔排除樹結構〕節(jié)點代表實體型，有向邊〔從箭尾到箭頭〕表示兩實體型間的一對多聯(lián)系科室醫(yī)生病房病人實體型1:N聯(lián)系33優(yōu)點表達的聯(lián)系種類豐富性能良好，存取效率高缺點結構復雜語言復雜DBTG報告1969年，由美國CODASYC〔ConferenceOnDataSystemLanguage，數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言協(xié)商會〕下屬的DBTG〔DataBaseTaskGroup〕組提出，確立了網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概念、方法、技術5.結構數(shù)據(jù)模型—網(wǎng)狀模型345.結構數(shù)據(jù)模型—關系模型用二維表來表示實體型及其相互聯(lián)系屬性元組男女男性別192221年齡D01李紅S02D02王偉S03D01張軍S01系號姓名學號355.結構數(shù)據(jù)模型—關系模型優(yōu)點簡單，表的概念直觀、單一，用戶易理解非過程化的數(shù)據(jù)請求，數(shù)據(jù)請求可以不指明路徑數(shù)據(jù)獨立性，用戶只需提出“做什么〞，無須說明“怎么做〞堅實的理論根底36一個實體型轉化為關系模式，實體屬性就是關系的屬性，實體的碼就是關系的碼。E-R模型向關系模式的轉換S（SNO，SNAME，DEPT）學生姓名學號系別37一個聯(lián)系轉換為一個關系模式，與該聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系的屬性轉換為關系的屬性，該關系的碼分為三種情況：假設聯(lián)系為1：1，那么每個實體的碼均是該關系的候選碼；假設聯(lián)系為1：n，那么關系的碼為n端實體的碼；假設聯(lián)系為m：n，那么關系的碼為諸實體碼的組合。具有相同碼的關系模式可以合并。E-R模型向關系模式的轉換38合并方法：在將一個E-R模型轉換為關系模型時，并不一定都要通過單獨的關系來表示聯(lián)系。當聯(lián)系為二元的1：1或1：n〔包括自反關系〕時，也可以在表示多方實體集的關系中，增加一項一方的表示碼屬性來表示這類聯(lián)系，這樣可以減少關系的數(shù)目，有利于數(shù)據(jù)庫的操作和維護。E-R模型向關系模式的轉換396數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構成幾個相關概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的軟硬件層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要成分數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的層次結構及其功能數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構40幾個相關概念數(shù)據(jù)庫〔DataBaseDB〕長期儲存在計算機內的、有組織(結構)的、可共享的數(shù)據(jù)集合。由DBMS統(tǒng)一管理，多用戶共享。特性：DB是具有邏輯關系和確定意義的數(shù)據(jù)集合；DB是針對明確的應用目標而設計、建立和加載的，每個DB都有一組用戶，并為這些用戶應用效勞；一個DB表示了現(xiàn)實世界的某些方面。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS(DataBaseManagementSystem)是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心，是為DB的建立、使用和維護而配置的系統(tǒng)軟件，負責對數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一管理和控制。41幾個相關概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DataBase

SysyemDBS)計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構成，包括硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員。數(shù)據(jù)庫技術是研究數(shù)據(jù)庫結構、存儲、設計和使用的一門軟件科學。42數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的軟硬件層次硬件操作系統(tǒng)DBMS，編譯系統(tǒng)應用開發(fā)工具軟件應用系統(tǒng)PB,VB,VCDELPHiOracle,Db2,Sybase,SQLServer,Informix43模式的分級為了提高數(shù)據(jù)的物理獨立性和邏輯獨立性，使用戶看到的數(shù)據(jù)庫與實際存儲的數(shù)據(jù)庫區(qū)分開來，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式是分級的。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三級模式結構CODASYL〔ConferenceOnDataSystemLanguage,美國數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言協(xié)商會〕提出模式、外模式、存儲模式三級模式的概念。三級模式之間有兩級映象。數(shù)據(jù)庫模式44數(shù)據(jù)庫內模式模式外模式2外模式3外模式1應用A應用B應用C應用D應用E外模式/模式映象模式/內模式映象

數(shù)據(jù)庫模式45外模式(Sub-Schema)用戶的數(shù)據(jù)視圖〔子模式、用戶模式〕是數(shù)據(jù)的局部邏輯結構，模式的子集模式(Schema)〔概念模式〕所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的全局邏輯結構和特性的描述內模式(StorageSchema)又稱存儲模式是數(shù)據(jù)的物理結構及存儲方式

數(shù)據(jù)庫模式46外模式/模式映象定義某一個外模式和模式之間的對應關系，映象定義通常包含在各外模式中當模式改變時，修改外模式/模式映象，使外模式保持不變，從而應用程序可以保持不變，稱為數(shù)據(jù)的邏輯獨立性模式/內模式映象定義數(shù)據(jù)邏輯結構與存儲結構之間的對應關系存儲結構改變時，修改模式/內模式映象，使模式保持不變，從而應用程序可以保持不變，稱為數(shù)據(jù)的物理獨立性

數(shù)據(jù)庫模式47數(shù)據(jù)庫定義功能DDL語言〔DataDescriptionLanguage〕描述外模式、模式、內模式〔源模式〕模式翻譯程序把源模式翻譯成目標模式，存入數(shù)據(jù)字典中數(shù)據(jù)字典〔DATADICTIONARY〕：存放DB中數(shù)據(jù)的各種定義，由DBMS自動維護，在大型系統(tǒng)中，DD單獨成為一個系統(tǒng)。源模式模式翻譯程序數(shù)據(jù)字典目標模式DBMS的主要功能48數(shù)據(jù)存取功能DML語言〔Datamanipulationlanguage〕對數(shù)據(jù)庫進行檢索、插入、修改、刪除DML類型宿主型:DML不獨立使用，嵌入到高級語言〔主語言〕程序中使用自含型:獨立使用，交互式命令方式DML語句執(zhí)行方式宿主型:預編譯和增強編譯自含型:解釋執(zhí)行DBMS的主要功能49數(shù)據(jù)庫運行管理并發(fā)控制、存取控制、完整性約束條件檢查和執(zhí)行，日志組織和管理，事務管理和自動恢復數(shù)據(jù)組織、存儲和管理用戶數(shù)據(jù)、索引、數(shù)據(jù)字典的組織、存儲和管理，包括文件結構、存取方式、數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的實現(xiàn)等數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能數(shù)據(jù)的裝入、轉換、卸出，數(shù)據(jù)庫的轉儲、恢復、性能監(jiān)視和分析等DBMS的主要功能50關系代數(shù)運算匯總根本運算(5種)一元運算選擇、投影、更名多元運算笛卡兒積、并、集合差其它運算集合交、自然連接、除、賦值擴展運算廣義投影、外連接51投影〔Projection〕定義從關系R中取假設干列組成新的關系〔從列的角度〕投影的結果中要去掉相同的行cbcfedcbaCBABCbcef

R

B,C(R)52選擇運算(Selection)根本定義在關系R中選擇滿足給定條件的元組〔從行的角度〕53ABC367257723443RA<5(R)

ABC367257443A<5C=7(R)

ABC367257選擇運算(Selection)54連接定義從兩個關系的廣義笛卡兒積中選取給定屬性間滿足一定條件的元組

A,B為R和S上度數(shù)相等且可比的屬性列為算術比較符，為等號時稱為等值連接含義：運算是用R每一元組掃描S所有元組，尋求當前元組中A