數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用基于SQLServer2019與MongoDB第1章數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)一、數(shù)據(jù)與信息、大數(shù)據(jù)二、數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展三、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成四、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)五、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的研究領(lǐng)域一、數(shù)據(jù)與信息、大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)（Data）是是用于表示客觀事物的未經(jīng)加工的原始資料。數(shù)據(jù)有多種表現(xiàn)形式，可以是文本、圖表、圖形、圖像、聲音、語(yǔ)言、視頻等。信息(Information)是具有特定意義的數(shù)據(jù)，是人類的一切生存活動(dòng)和自然存在所傳達(dá)出來(lái)的消息和知識(shí)。某大學(xué)學(xué)生檔案中的一條學(xué)生數(shù)據(jù)：該數(shù)據(jù)各個(gè)字段的的語(yǔ)義為：根據(jù)語(yǔ)義閱讀這條記錄，可得到如下信息：(李明，20020452378，男，1982年8月，江西南昌，信息學(xué)院)學(xué)生姓名、學(xué)號(hào)、性別、出生年月、籍貫、院系李明是個(gè)大學(xué)生，1982年8月出生，江西南昌人，2002年考入信息學(xué)院一、數(shù)據(jù)與信息、大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)是信息的載體，是信息的表達(dá)形式；信息是數(shù)據(jù)所表達(dá)的有用含義。一、數(shù)據(jù)與信息、大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)的單位在計(jì)算機(jī)中，衡量數(shù)據(jù)大小的單位是字節(jié)（Byte），我們用大寫字母B表示，依次還有KB、MB、GB、TB、PB、EB、ZB、YB、BB、NB、DB，他們之間按照進(jìn)率1024（210）來(lái)計(jì)算：1KB=1024B=210B1MB=1024KB=220B=1048576B1GB=1024MB=230B=1048576KB1TB=1024GB=240B=1048576MB1PB=1024TB=250B=1048576GB1EB=1024PB=260B=1048576TB……一、數(shù)據(jù)與信息、大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)的分類比較項(xiàng)目結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)模型二維表樹、圖無(wú)形成過(guò)程先有結(jié)構(gòu)，再有數(shù)據(jù)先有數(shù)據(jù)，再有結(jié)構(gòu)先有數(shù)據(jù)，再有結(jié)構(gòu)形式數(shù)字、符號(hào)等文本圖像聲音等HTML文檔等一、數(shù)據(jù)與信息、大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)（BigData）超大規(guī)模數(shù)據(jù)庫(kù)（VeryLargeDatabase，VLDB）在20世紀(jì)70年代中出現(xiàn)的，是指數(shù)據(jù)庫(kù)中管理的數(shù)據(jù)集有數(shù)百萬(wàn)條記錄。海量數(shù)據(jù)（MassiveData）在21世紀(jì)初出現(xiàn)的詞，用來(lái)描述更大的數(shù)據(jù)集以及更豐富的數(shù)據(jù)類型大數(shù)據(jù)（BigData）2008年9月，Science發(fā)表了一篇文章BigData：ScienceinthePetabyteEra，“大數(shù)據(jù)”這個(gè)詞開始被廣泛傳播一、數(shù)據(jù)與信息、大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)（BigData）不同的研究機(jī)構(gòu)基于不同的角度給出了不同的定義：高德納（Gartner）咨詢有限公司給出了這樣的定義：“大數(shù)據(jù)”是需要新的處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)。全球著名的管理公司麥肯錫給出的定義是：一種規(guī)模大到在獲取、存儲(chǔ)、管理、分析方面極大超出了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件工具能力范圍的集合，具有海量的數(shù)據(jù)規(guī)模、快速的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、多樣的數(shù)據(jù)類型和價(jià)值密度低等特點(diǎn)。一、數(shù)據(jù)與信息、大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)（BigData）2015年8月31日，中華人民共和國(guó)在《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》中指出：“大數(shù)據(jù)是以容量大、類型多、存取速度快、應(yīng)用價(jià)值高為主要特征的數(shù)據(jù)集合，正快速發(fā)展成為對(duì)數(shù)量巨大、來(lái)源分散、格式多樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，存儲(chǔ)和關(guān)聯(lián)分析，從中發(fā)現(xiàn)新知識(shí)創(chuàng)、造新價(jià)值、提升新能力的新一代信息技術(shù)和服務(wù)業(yè)態(tài)?！薄洞髷?shù)據(jù)白皮書2016》稱：“大數(shù)據(jù)是新資源、新技術(shù)和新理念的混合體。從資源視角看，大數(shù)據(jù)是新資源，體現(xiàn)了一種全新的資源觀；從技術(shù)視角看，大數(shù)據(jù)代表了新一代數(shù)據(jù)管理和分析技術(shù)；從理念的視角看，大數(shù)據(jù)打開了一種全新的思維角度?！币?、數(shù)據(jù)與信息、大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)（BigData）IBM公司將大數(shù)據(jù)的特征歸納為5個(gè)V：Volume（容量大）:大數(shù)據(jù)的首要特征是容量大，而且在持續(xù)、急劇地增長(zhǎng)Variety（多樣性）:形式的多樣性、來(lái)源的多樣性Velocity（存取速度快）：1秒定律Value（低價(jià)值密度）：數(shù)據(jù)的價(jià)值與數(shù)據(jù)量并不成線性關(guān)系Veracity（真實(shí)性）：真實(shí)性指的是當(dāng)數(shù)據(jù)的來(lái)源變得多樣時(shí)，這些數(shù)據(jù)本身的可靠度、質(zhì)量是否足夠。一、數(shù)據(jù)與信息、大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)（BigData）比較項(xiàng)目傳統(tǒng)數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)模規(guī)模小，以MB，GB為處理單位規(guī)模大，以TB，PB為處理單位數(shù)據(jù)增大速度每小時(shí)，每天每分，每秒數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型單一的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)源集中的數(shù)據(jù)源分布式的數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)分布式文件系統(tǒng)、NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)模式與數(shù)據(jù)的關(guān)系現(xiàn)有模式，后有數(shù)據(jù)先有數(shù)據(jù)后有模式，且模式隨著數(shù)據(jù)不斷演變處理對(duì)象數(shù)據(jù)僅作為被處理對(duì)象作為被處理對(duì)象或者輔助資源來(lái)解決其他領(lǐng)域問(wèn)題處理工具一種或少數(shù)幾種處理工具不存在單一的處理工具二.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展人工管理階段時(shí)期：40年代中（1946年第一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)）--50年代中，大約10年時(shí)間產(chǎn)生的背景（計(jì)算機(jī)軟硬件的特點(diǎn)）：應(yīng)用需求：計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算軟件水平：計(jì)算機(jī)沒(méi)有操作系統(tǒng)硬件水平：外存只有卡片，紙帶，磁帶，無(wú)磁盤等直接存取存儲(chǔ)設(shè)備

人工管理階段特點(diǎn)1.數(shù)據(jù)不保存。計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算，數(shù)據(jù)量少，對(duì)于數(shù)據(jù)保存的需求尚不迫切，所以數(shù)據(jù)不保存。2.編寫程序時(shí)要安排數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)。程序員除了編寫程序，還要安排數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)。程序和數(shù)據(jù)混合一體，一旦數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)改變，就必須重新編程，程序員的工作量大而繁瑣，程序難以維護(hù)。

應(yīng)用程序１數(shù)據(jù)集１應(yīng)用程序２數(shù)據(jù)集２應(yīng)用程序ｎ數(shù)據(jù)集n...…...…人工管理階段特點(diǎn)3.數(shù)據(jù)面向程序。每個(gè)程序都有屬于自己的一組數(shù)據(jù)，程序和數(shù)據(jù)相互結(jié)合成為一體，互相依賴。各程序之間的數(shù)據(jù)不能共享，因此數(shù)據(jù)就會(huì)重復(fù)存儲(chǔ)，冗余度大。二.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展文件系統(tǒng)階段時(shí)期50年代末--60年代中產(chǎn)生的背景應(yīng)用需求：計(jì)算機(jī)不僅用于科學(xué)計(jì)算，還用于數(shù)據(jù)處理，隨著數(shù)據(jù)量的增加，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)成為迫切需要 硬件水平：有了磁盤、磁鼓等直接存儲(chǔ)設(shè)備 軟件水平：出現(xiàn)了高級(jí)語(yǔ)言和操作系統(tǒng)，有文件系統(tǒng) 文件系統(tǒng)階段特點(diǎn)數(shù)據(jù)以文件的形式可以長(zhǎng)期保存：數(shù)據(jù)可以以文件的形式長(zhǎng)期保存在外存上，因此可以被多次反復(fù)使用，可以通過(guò)應(yīng)用程序?qū)ξ募M(jìn)行查詢、修改和插入操作。數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)有了區(qū)別，但比較簡(jiǎn)單。程序員只需用文件名與數(shù)據(jù)打交道，不必關(guān)心數(shù)據(jù)的物理位置，可由文件系統(tǒng)提供的讀寫方法去讀/寫數(shù)據(jù)。文件形式多樣化。為了方便數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查找，人們研究開發(fā)了許多文件類型，如索引文件、鏈?zhǔn)轿募?、順序文件、倒排文件等。文件系統(tǒng)階段特點(diǎn)數(shù)據(jù)和程序之間有了一定的獨(dú)立性。文件系統(tǒng)在程序和數(shù)據(jù)之間進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換。應(yīng)用程序１文件１應(yīng)用程序２文件2應(yīng)用程序ｎ文件n文件系統(tǒng)...…...…文件系統(tǒng)階段的缺點(diǎn)數(shù)據(jù)共享性差，冗余度大一個(gè)文件基本上對(duì)應(yīng)于一個(gè)應(yīng)用程序，即文件仍然是面向應(yīng)用的，文件之間互相獨(dú)立，缺乏聯(lián)系。數(shù)據(jù)不一致這通常是由數(shù)據(jù)冗余造成的。相同的數(shù)據(jù)可以在不同的文件中出現(xiàn)，所以很容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況。文件系統(tǒng)階段的缺點(diǎn)數(shù)據(jù)獨(dú)立性差文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仍然基于特定的應(yīng)用，一旦改變數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，必須修改相應(yīng)的應(yīng)用程序。因此程序與數(shù)據(jù)之間的依賴關(guān)系并沒(méi)有根本改變。數(shù)據(jù)間的聯(lián)系弱文件與文件之間是獨(dú)立的，文件之間的聯(lián)系必須通過(guò)應(yīng)用程序來(lái)構(gòu)造。二.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段時(shí)期60年代中期以來(lái)產(chǎn)生的背景應(yīng)用背景：計(jì)算機(jī)應(yīng)用于數(shù)據(jù)管理的需求急劇增加，出現(xiàn)了大規(guī)模數(shù)據(jù)管理的需求，文件系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足和適應(yīng)各種應(yīng)用的需要 硬件水平：出現(xiàn)了大容量、快速存取的磁盤軟件水平：有數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 總之，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)管理的迫切需求，共同促使人們研究一種新的數(shù)據(jù)管理技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段的特點(diǎn)1.數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)化的。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)并不是雜亂無(wú)章的，而是按照一定的數(shù)據(jù)模型組織到數(shù)據(jù)庫(kù)中，且面向所有的應(yīng)用。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段的特點(diǎn)2.數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低。數(shù)據(jù)庫(kù)中的一組數(shù)據(jù)可以為多個(gè)應(yīng)用程序和多個(gè)用戶共同使用。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段的特點(diǎn)3.數(shù)據(jù)獨(dú)立性高。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序之間相互獨(dú)立，即數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)以及存取方式的改變都不影響應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段的特點(diǎn)4.數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制。安全性控制：防止不合法使用數(shù)據(jù)庫(kù)。合法用戶操作有權(quán)限的數(shù)據(jù)，不合法的用戶禁止訪問(wèn)。完整性控制：通過(guò)設(shè)置一些完整性規(guī)則的約束條件，確保數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性。并發(fā)控制：系統(tǒng)可防止由于相互干擾而提供給用戶不正確的數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)庫(kù)受到破壞數(shù)據(jù)恢復(fù)：系統(tǒng)有能力將數(shù)據(jù)庫(kù)從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到最近的正確狀態(tài)二.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段時(shí)期80年代以來(lái)產(chǎn)生的背景數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在商業(yè)領(lǐng)域的巨大成功刺激了其他領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)需求的迅速增長(zhǎng)。二.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（OODB:ObjectOrientedDataBase）是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是為了滿足新的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用需求而產(chǎn)生的新一代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。比較典型的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)的代表是DB4O和Versant。二.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DDBS:DistributedDataBaseSystem）是數(shù)據(jù)庫(kù)在地理上分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同結(jié)點(diǎn)，而管理和控制又需要不同程度集中，在邏輯上屬于同一系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。二.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（MDBS,Multi-mediaDatabaseSystem）是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與多媒體技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)正是研究并實(shí)現(xiàn)對(duì)多媒體數(shù)據(jù)的綜合管理，即對(duì)多媒體對(duì)象的建模，對(duì)各種媒體數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)、管理和查詢。二.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（DataWarehousing，DW）數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)結(jié)合數(shù)學(xué)與管理模型，可以提供對(duì)企事業(yè)數(shù)據(jù)的方便訪問(wèn)和強(qiáng)大的分析工具，從企事業(yè)數(shù)據(jù)中獲得有較大價(jià)值的信息，指導(dǎo)企事業(yè)決策，發(fā)掘企事業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，以提高企事業(yè)的運(yùn)行效率。二.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段并行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（ParallelDataBaseSystem，PDBS）是在大規(guī)模并行處理(MassivelyParallelProcessing，MPP)和集群并行計(jì)算環(huán)境的基礎(chǔ)上建立的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。它利用并行計(jì)算技術(shù)使數(shù)個(gè)、數(shù)十甚至成百上千臺(tái)計(jì)算機(jī)協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)管理和并行查詢的功能，提供一個(gè)高性能、高可靠性、高擴(kuò)展性的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，能夠快速查詢大量數(shù)據(jù)并處理大量的事務(wù)。并行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的目標(biāo)是通過(guò)多個(gè)節(jié)點(diǎn)并行執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)，以提高整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的性能。二.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展新興數(shù)據(jù)管理階段時(shí)期21世紀(jì)以來(lái)產(chǎn)生的背景隨著Web2.0、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的興起，微博、社交網(wǎng)絡(luò)、電子商務(wù)、生物工程等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，各領(lǐng)域的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆炸式的增長(zhǎng)和積累，并超越了相應(yīng)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和數(shù)據(jù)處理資源的發(fā)展，傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)顯得力不從心。二.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展新興數(shù)據(jù)管理階段NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)NoSQL是指非關(guān)系型的、分布式的、不嚴(yán)格遵循ACID原則的一類分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。NoSQL有兩種解釋：一種是Non-Relational，即非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)；另一種是NotOnlySQL，即數(shù)據(jù)管理技術(shù)不僅僅是SQL，也就是說(shuō)NoSQL為數(shù)據(jù)管理提供了一種補(bǔ)充方案。目前第二種解釋更為流行。二.數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展新興數(shù)據(jù)管理階段云數(shù)據(jù)庫(kù)云數(shù)據(jù)庫(kù)是指被優(yōu)化或者部署到一個(gè)虛擬計(jì)算機(jī)環(huán)境中的數(shù)據(jù)庫(kù)，具有按需付費(fèi)、按需擴(kuò)展、高可用性以及存儲(chǔ)整合等優(yōu)勢(shì)。根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)類型一般分為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)（NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)）。分類名稱特點(diǎn)關(guān)系模型云數(shù)據(jù)庫(kù)阿里云關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)提供穩(wěn)定可靠、可彈性伸縮的在線數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)亞馬遜Redshift跨一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和多個(gè)工作節(jié)點(diǎn)實(shí)施的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)非關(guān)系模型云數(shù)據(jù)庫(kù)（NoSQL）云數(shù)據(jù)庫(kù)MongoDB版基于分布式系統(tǒng)和高可靠存儲(chǔ)引擎，采用高可用架構(gòu)，提供容災(zāi)切換、故障遷移透明化、數(shù)據(jù)庫(kù)在線擴(kuò)容、備份回滾、性能優(yōu)化等功能亞馬遜DynamoDB特別適用于具有大容量讀寫操作的移動(dòng)應(yīng)用三.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（硬件和基本軟件）、應(yīng)用程序系統(tǒng)以及使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶（數(shù)據(jù)庫(kù)管理員、應(yīng)用設(shè)計(jì)人員、最終用戶等）組成三.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成—數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)（DB）是長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織、可共享的大量數(shù)據(jù)的集合。有組織可共享數(shù)據(jù)庫(kù)三.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成—數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem，DBMS）位于用戶和操作系統(tǒng)之間，是一種操縱和管理數(shù)據(jù)庫(kù)的大型軟件，用于建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)。三.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成—數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)過(guò)的功能數(shù)據(jù)庫(kù)定義功能：DBMS提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言來(lái)定義數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，它們刻畫數(shù)據(jù)庫(kù)的模式，并保存在數(shù)據(jù)字典中。數(shù)據(jù)字典是DBMS存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的基本依據(jù)。數(shù)據(jù)操作功能:DBMS提供數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的查找、插入、修改和刪除等基本操作。數(shù)據(jù)控制功能：DBMS提供數(shù)據(jù)控制功能，即數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性、完整性和并發(fā)性控制等，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行進(jìn)行有效的控制和管理。數(shù)據(jù)的組織、管理和存儲(chǔ)功能：DBMS可以對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分類組，確定文件結(jié)構(gòu)種類，存取方式和數(shù)據(jù)的組織分類，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，提高了存儲(chǔ)空間的利用率和存儲(chǔ)效率。數(shù)據(jù)通信功能:DBMS提供對(duì)處理數(shù)據(jù)的傳輸功能,實(shí)現(xiàn)用戶程序與DBMS之間的通信。三.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成—數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)常見的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)三.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成—計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)賴以生存的基礎(chǔ)，包括主機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備、I/O通道等，大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一般都建立在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下。基本的軟件主要是支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的操作系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件，如數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)多采用網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)等。高級(jí)語(yǔ)言編譯系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)要有相應(yīng)的接口，以便開發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)。三.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成—數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用開發(fā)工具及應(yīng)用程序系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、使用、管理、維護(hù)等數(shù)據(jù)處理工作是不能單靠直接操作數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)完成，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)庫(kù)管理員操作，而一般用戶則通過(guò)更直觀的界面對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理操作，這些操作則是通過(guò)DBMS和應(yīng)用程序開發(fā)工具開發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)完成的。三.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成—用戶用戶(User)是指管理、開發(fā)、使用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的所有人員，通常包括系統(tǒng)分析員、系統(tǒng)程序員、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員、應(yīng)用程序員和終端用戶。數(shù)據(jù)庫(kù)管理員(DataBaseAdministrator，DBA)全面負(fù)責(zé)管理、監(jiān)控、維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。系統(tǒng)分析員負(fù)責(zé)系統(tǒng)的需求分析、規(guī)范設(shè)計(jì)說(shuō)明。他們必須和業(yè)務(wù)部門及各個(gè)用戶以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理員結(jié)合，以決定數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的具體組成。系統(tǒng)程序員負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的程序模塊，編寫程序代碼。應(yīng)用程序員(ApplicationProgrammer)負(fù)責(zé)分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中運(yùn)行的各種應(yīng)用程序。終端用戶(EndUser)在DBMS與應(yīng)用程序支持下，通過(guò)終端系統(tǒng)或聯(lián)機(jī)工作站與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互操作四.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)捏w系結(jié)構(gòu)，可以從多種不同的角度進(jìn)行描述。從數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的角度看，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常采用三級(jí)模式結(jié)構(gòu)，這是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)內(nèi)部的體系結(jié)構(gòu)；從數(shù)據(jù)庫(kù)最終用戶的角度看，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為單用戶結(jié)構(gòu)、主從式結(jié)構(gòu)、客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)、瀏覽器/服務(wù)器等結(jié)構(gòu),這就是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的外部體系結(jié)構(gòu)。四.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)三級(jí)模式結(jié)構(gòu)目前世界上有大量的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在運(yùn)行，其類型和規(guī)模相差很大，它們支持的數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式以及基于的操作系統(tǒng)都不盡相同，但它們內(nèi)部的體系結(jié)構(gòu)卻是大體相同，即都采用三級(jí)模式結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)是美國(guó)ANSI/X3/SPARC的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)研究小組在1978年的報(bào)告提出的，即由外模式、概念模式（簡(jiǎn)稱模式）和內(nèi)模式以及2個(gè)映射（內(nèi)模式模式映射和模式外模式映射）組成四.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)三級(jí)模式結(jié)構(gòu)外模式外模式又稱子模式，是某個(gè)或某幾個(gè)用戶所看到的數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)視圖，由對(duì)用戶數(shù)據(jù)文件的邏輯結(jié)構(gòu)描述以及和全局視圖中文件對(duì)應(yīng)關(guān)系的描述組成。模式概念模式又稱模式或邏輯模式，是由數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)者綜合所有用戶的數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一的觀點(diǎn)構(gòu)造的全局邏輯結(jié)構(gòu)，是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的總體描述以及存儲(chǔ)視圖中文件對(duì)應(yīng)關(guān)系的描述內(nèi)模式內(nèi)模式又稱存儲(chǔ)模式，由對(duì)存儲(chǔ)視圖中全體數(shù)據(jù)文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的描述和對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)參數(shù)的描述組成，它描述了數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的存儲(chǔ)方式和物理結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)著實(shí)際存儲(chǔ)在外存介質(zhì)上的數(shù)據(jù)庫(kù)。四.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)三級(jí)模式結(jié)構(gòu)四.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)二級(jí)映像外模式模式映像對(duì)于同一個(gè)模式，可以有任意多個(gè)外模式。用戶應(yīng)用根據(jù)外模式進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，通過(guò)“外模式模式映射”，定義和建立了某個(gè)外模式與模式間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將外模式與模式聯(lián)系起來(lái)。這些映像定義通常包含在格式外模式的描述中。當(dāng)模式發(fā)生改變時(shí)，由數(shù)據(jù)庫(kù)管理員對(duì)各個(gè)外模式模式映像做相應(yīng)改變，可以使外模式保持不變。應(yīng)用程序是依據(jù)外模式編寫的，從而使應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨(dú)立性，簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。四.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)二級(jí)映像模式內(nèi)模式映像數(shù)據(jù)庫(kù)中只有一個(gè)模式，也只有一個(gè)內(nèi)模式，所以模式內(nèi)模式映像是唯一的，它定義了數(shù)據(jù)庫(kù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。該映像定義通常包含在模式的描述中。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（內(nèi)模式）改變了，由數(shù)據(jù)庫(kù)管理員對(duì)模式內(nèi)模式映像做出相應(yīng)改變，可以使模式保持不變，從而應(yīng)用程序不必改變，保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨(dú)立性，簡(jiǎn)稱為數(shù)據(jù)物理獨(dú)立性。四.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的外部體系結(jié)構(gòu)單用戶結(jié)構(gòu)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（應(yīng)用程序、DBMS、數(shù)據(jù)）裝在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，為一個(gè)用戶獨(dú)占，不同機(jī)器之間不能共享數(shù)據(jù)。早期的最簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)便是如此。主從式結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)是一臺(tái)主機(jī)帶多個(gè)終端的多用戶結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（包括應(yīng)用程序、DBMS、數(shù)據(jù)）都集中存放在主機(jī)上，所有處理任務(wù)都由主機(jī)來(lái)完成，各個(gè)用戶通過(guò)主機(jī)的終端并發(fā)地存取數(shù)據(jù)庫(kù)，共享數(shù)據(jù)資源。四.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的外部體系結(jié)構(gòu)客戶機(jī)/服務(wù)器（C/SClient/Server）結(jié)構(gòu)瀏覽器/服務(wù)器（B/SBrowser/Server）結(jié)構(gòu)五.數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的研究領(lǐng)域DBMS系統(tǒng)軟件的研制數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)研制數(shù)據(jù)庫(kù)理論的研究數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用基于SQLServer2019與MongoDB回顧：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)：SQLServer非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)：MongoDB第2章數(shù)據(jù)模型與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)一、數(shù)據(jù)模型二、關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義三、關(guān)系的完整性約束四、關(guān)系代數(shù)一、數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)模型是一種表示數(shù)據(jù)特征的抽象模型，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)的特征與聯(lián)系的抽象反映?，F(xiàn)實(shí)世界一、數(shù)據(jù)模型三個(gè)世界現(xiàn)實(shí)世界：現(xiàn)實(shí)世界就是客觀存在的世界，它由客觀存在的事物及其相互之間的聯(lián)系組成。信息世界：信息世界是現(xiàn)實(shí)世界在人們頭腦中的反映并用文字或者符號(hào)記載下來(lái)的，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象，又稱觀念世界。機(jī)器世界：機(jī)器世界又稱為數(shù)據(jù)世界，是將信息世界中的數(shù)據(jù)描述經(jīng)過(guò)抽象和組織，按照特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整理、分類和規(guī)范存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，是信息世界中的信息數(shù)據(jù)化后對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物。一、數(shù)據(jù)模型兩類模型概念模型：它是按用戶的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)和信息的建模，即用于信息世界的建模，所建立的是屬于信息世界的模型。結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型：它是按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)的建模，所建立的是屬于機(jī)器世界的模型，主要包括網(wǎng)絡(luò)模型、層次模型、關(guān)系模型等，主要用于DBMS的實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型通常簡(jiǎn)稱為數(shù)據(jù)模型，正因如此，常將其與含義更廣泛的“數(shù)據(jù)模型”一詞混淆，應(yīng)根據(jù)上下文加以區(qū)分?，F(xiàn)實(shí)世界信息世界姓名：張三性別：男

婚姻狀況：未婚學(xué)校所在地：美國(guó)籍貫：美國(guó)星座：雙子座出生日期：1994年11月概念模型數(shù)據(jù)模型姓名性別婚姻狀況學(xué)校所在地籍貫星座出生日期張三男未婚美國(guó)美國(guó)雙子座1994年11月機(jī)器世界一、數(shù)據(jù)模型一、數(shù)據(jù)模型概念模型概念模型的用途概念模型用于對(duì)信息世界的建模是現(xiàn)實(shí)世界到機(jī)器世界的一個(gè)中間層次是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的有力工具是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員和用戶之間進(jìn)行交流的語(yǔ)言對(duì)概念模型的基本要求具有較強(qiáng)的語(yǔ)義表達(dá)能力，能夠方便、直接地表達(dá)應(yīng)用中的各種語(yǔ)義知識(shí)簡(jiǎn)單、清晰、易于用戶理解一、數(shù)據(jù)模型概念模型中的基本概念(1)實(shí)體（Entity）客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體?？梢允蔷唧w的人、事、物，也可以是抽象的概念或聯(lián)系。實(shí)體舉例：一個(gè)學(xué)生，一個(gè)部門，一門課，學(xué)生的一次選課，老師與學(xué)院的聯(lián)系（某個(gè)老師在某個(gè)學(xué)院工作）(2)屬性（Attribute）

實(shí)體所具有的某一特性稱為屬性。一個(gè)實(shí)體可以具有若干個(gè)屬性。屬性舉例：學(xué)生實(shí)體可以由學(xué)號(hào)、姓名、性別、院系、入學(xué)時(shí)間等屬性組成。（200204，張山，男，信息學(xué)院，2002）一、數(shù)據(jù)模型概念模型中的基本概念(3)域（Domain）屬性的取值范圍

稱為該屬性的域。例如：學(xué)號(hào)的域?yàn)?位整數(shù)姓名的域?yàn)樽址闲詣e的域?yàn)椋校┮弧?shù)據(jù)模型概念模型中的基本概念(4)碼（Key）

唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性或?qū)傩约Q為碼。碼舉例：學(xué)生實(shí)體可以由學(xué)號(hào)、姓名、性別、院系、入學(xué)時(shí)間等屬性組成。（200204，張山，男，信息學(xué)院，2002）其中，學(xué)號(hào)是學(xué)生實(shí)體的碼。一、數(shù)據(jù)模型概念模型中的基本概念(5)實(shí)體集（EntitySet）

同型實(shí)體的集合稱為實(shí)體集例如：全體學(xué)生，全體教師都是實(shí)體集。一、數(shù)據(jù)模型概念模型中的基本概念（6）聯(lián)系（Relationship）

現(xiàn)實(shí)世界中事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界中反映為實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體之間的聯(lián)系兩個(gè)實(shí)體之間聯(lián)系分為三類：一對(duì)一聯(lián)系（1:1）一對(duì)多聯(lián)系（1:n）多對(duì)多聯(lián)系（m:n）一、數(shù)據(jù)模型概念模型中的基本概念兩個(gè)實(shí)體之間的聯(lián)系實(shí)體型1聯(lián)系名實(shí)體型2111:1聯(lián)系實(shí)體型1聯(lián)系名實(shí)體型2mnm:n聯(lián)系實(shí)體型1聯(lián)系名實(shí)體型21n1:n聯(lián)系國(guó)家與首都學(xué)院與系部學(xué)生與課程概念模型的設(shè)計(jì)方法有很多，其中著名、最實(shí)用的概念模型設(shè)計(jì)方法是P.P.S.Chen于1976年提出的“實(shí)體－聯(lián)系”方法（Entity－Relationship），簡(jiǎn)稱E-R方法，E-R圖。在E-R圖中，可以表示實(shí)體、屬性和聯(lián)系。一、數(shù)據(jù)模型E-R圖實(shí)體用矩形表示，矩形框內(nèi)寫明實(shí)體名。學(xué)生教師一、數(shù)據(jù)模型E-R圖屬性用橢圓表示，并用無(wú)向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來(lái)學(xué)生學(xué)號(hào)年齡性別姓名一、數(shù)據(jù)模型E-R圖聯(lián)系聯(lián)系本身：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無(wú)向邊分別與有關(guān)實(shí)體連接起來(lái)，同時(shí)在無(wú)向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或m:n）聯(lián)系的屬性：聯(lián)系本身也可以是一種實(shí)體，也可以有屬性。如果一個(gè)聯(lián)系具有屬性，則這些屬性也要用無(wú)向邊與該聯(lián)系連接起來(lái)一、數(shù)據(jù)模型E-R圖建立E-R圖的步驟如下：首先，確定各個(gè)實(shí)體、屬性及主碼。學(xué)生實(shí)體及其屬性以及主碼：學(xué)號(hào)姓名年齡性別系年級(jí)學(xué)生一、數(shù)據(jù)模型E-R圖學(xué)生編號(hào)學(xué)生姓名班長(zhǎng)姓名學(xué)生屬于班級(jí)班級(jí)名稱班主任姓名n1教室位置性別其次，確定實(shí)體與實(shí)體之間的聯(lián)系及其屬性（如果有）。一、數(shù)據(jù)模型E-R圖最后，連接各個(gè)實(shí)體和聯(lián)系，組合成最終的E-R圖。學(xué)校編號(hào)名稱任職日期學(xué)校任職校長(zhǎng)編號(hào)姓名11一、數(shù)據(jù)模型E-R圖E-R圖優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)單，容易理解，真實(shí)反應(yīng)用戶需求；與計(jì)算機(jī)無(wú)關(guān)，用戶容易接受。遇到實(shí)際問(wèn)題一般先設(shè)計(jì)一個(gè)ER模型，然后把ER模型轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)模型。一、數(shù)據(jù)模型E-R圖設(shè)某商業(yè)集團(tuán)數(shù)據(jù)庫(kù)中有三個(gè)實(shí)體集。一是“商店”實(shí)體集，屬性有商店編號(hào)、商店名、地址等；二是“商品”實(shí)體集，屬性有商品號(hào)、商品名、規(guī)格、單價(jià)等；三是“職工”實(shí)體集，屬性有職工編號(hào)、姓名、性別、業(yè)績(jī)等。商店與商品間存在“銷售”聯(lián)系，每個(gè)商店可銷售多種商品，每種商品也可放在多個(gè)商店銷售，每個(gè)商店銷售一種商品，有月銷售量；商店與職工間存在著“聘用”聯(lián)系，每個(gè)商店有許多職工，每個(gè)職工只能在一個(gè)商店工作，商店聘用職工有聘期和月薪。1．試畫出ER圖，并在圖上注明實(shí)體的屬性、聯(lián)系的類型和屬性。一、數(shù)據(jù)模型E-R圖設(shè)某數(shù)據(jù)庫(kù)中有三個(gè)實(shí)體集。一是“公司”實(shí)體集，屬性有公司編號(hào)、公司名、地址等；二是“倉(cāng)庫(kù)”實(shí)體集，屬性有倉(cāng)庫(kù)編號(hào)、倉(cāng)庫(kù)名、地址等；三是“職工”實(shí)體集，屬性有職工編號(hào)、姓名、性別等。公司與倉(cāng)庫(kù)間存在“隸屬”聯(lián)系，每個(gè)公司管轄若干倉(cāng)庫(kù)，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)只能屬于一個(gè)公司管轄；倉(cāng)庫(kù)與職工間存在“聘用”聯(lián)系，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)可聘用多個(gè)職工，每個(gè)職工只能在一個(gè)倉(cāng)庫(kù)工作，倉(cāng)庫(kù)聘用職工有聘期和工資。1．試畫出ER圖，并在圖上注明實(shí)體的屬性、聯(lián)系的類型和屬性DBMS支持的數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束條件三部分組成。一、數(shù)據(jù)模型DBMS支持的數(shù)據(jù)模型完整性約束條件：是一組完整性規(guī)則的集合，指數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(guī)則數(shù)據(jù)操作：對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)象可以進(jìn)行的各種操作的集合，包括各種操作和操作的規(guī)則

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：是描述數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的靜態(tài)特征一、數(shù)據(jù)模型DBMS支持的數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)常用的數(shù)據(jù)模型有下列三種：層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型一、數(shù)據(jù)模型層次模型層次模型必須滿足2個(gè)條件：1.有且只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親——根結(jié)點(diǎn)2.其它結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)——子女結(jié)點(diǎn)層次模型中的幾個(gè)術(shù)語(yǔ)根結(jié)點(diǎn)，雙親結(jié)點(diǎn)兄弟結(jié)點(diǎn)，葉結(jié)點(diǎn)層次數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：樹R1兄弟結(jié)點(diǎn)兄弟結(jié)點(diǎn)根結(jié)點(diǎn)葉結(jié)點(diǎn)葉結(jié)點(diǎn)葉結(jié)點(diǎn)R2R3R4R5層次模型只能處理一對(duì)多的實(shí)體聯(lián)系，是一棵倒立樹系編號(hào)系名辦公地點(diǎn)教研室編號(hào)教研室職工號(hào)姓名研究方向?qū)W號(hào)姓名成績(jī)系教研室學(xué)生教員教員學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)層次模型一、數(shù)據(jù)模型層次模型教員學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)層次模型的一個(gè)值D02計(jì)算機(jī)信息樓數(shù)據(jù)庫(kù)E2101數(shù)據(jù)庫(kù)A系教研室學(xué)生王大明E1709數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)馮靈E3501并行數(shù)據(jù)庫(kù)孟勇E1101陳芝E3102網(wǎng)絡(luò)管理張豪網(wǎng)絡(luò)安全教員R01信息安全R02網(wǎng)絡(luò)R03文繼榮S63871C劉華S63874A張孝S63876一、數(shù)據(jù)模型層次模型數(shù)據(jù)操做：完整性約束條件：查詢、插入、刪除、修改插入時(shí)：如果沒(méi)有相應(yīng)的雙親結(jié)點(diǎn)值,就不能插入子女結(jié)點(diǎn)值。刪除時(shí)：如果刪除雙親結(jié)點(diǎn)值，則相應(yīng)的子女結(jié)點(diǎn)值也被同時(shí)刪除。修改時(shí)：應(yīng)修改所有相應(yīng)的記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性。層次模型的數(shù)據(jù)操作與完整性約束一、數(shù)據(jù)模型層次模型優(yōu)點(diǎn)層次數(shù)據(jù)模型簡(jiǎn)單，對(duì)具有一對(duì)多的層次關(guān)系的部門描述自然、直觀，容易理解性能優(yōu)于關(guān)系模型，不低于網(wǎng)狀模型層次數(shù)據(jù)模型提供了良好的完整性支持缺點(diǎn)對(duì)多對(duì)多聯(lián)系表示不自然對(duì)插入和刪除操作的限制多查詢子女結(jié)點(diǎn)必須通過(guò)雙親結(jié)點(diǎn)一、數(shù)據(jù)模型層次模型常見的層次模型DBMSIMS1968年IBM公司就推出了IMS的最初版本，之后，層次數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展，同時(shí)它也影響了其它類型的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，特別是網(wǎng)狀系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展。一、數(shù)據(jù)模型層次模型一、數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型的兩個(gè)條件1.允許一個(gè)以上的結(jié)點(diǎn)無(wú)雙親；2.一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)的雙親。L1R1R2R3L1L2R1R2L1L2R1R2R3R5R4L3L4圖（a）圖（b）圖（c）網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：有向圖

學(xué)號(hào)姓名系別課程號(hào)課程名學(xué)號(hào)課程號(hào)成績(jī)學(xué)生課程選課S-SCC-SC學(xué)生選課數(shù)據(jù)庫(kù)，一個(gè)學(xué)生可以選修若干門課程，某一課程可以被多個(gè)學(xué)生選修。一、數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀模型數(shù)據(jù)操作：查詢、插入、刪除、修改作為碼的字段，不能有重復(fù)值雙親結(jié)點(diǎn)與子女結(jié)點(diǎn)之間是多對(duì)多聯(lián)系允許插入還沒(méi)有雙親結(jié)點(diǎn)的子女結(jié)點(diǎn)允許只刪除雙親結(jié)點(diǎn)值完整性約束條件：一、數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀模型優(yōu)點(diǎn)能夠更為直接地描述現(xiàn)實(shí)世界，如一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)雙親具有良好的性能，存取效率較高缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越復(fù)雜，不利于最終用戶掌握DDL、DML語(yǔ)言復(fù)雜，用戶不容易使用一、數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型的DBMS網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)的代表是DBTG系統(tǒng)。1969年美國(guó)的CODASYL組織提出了一份“DBTG報(bào)告”，以后，根據(jù)DBTG報(bào)告實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)一般稱為DBTG系統(tǒng)?，F(xiàn)有的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)大都是采用DBTG方案的。一、數(shù)據(jù)模型網(wǎng)狀模型一、數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型1970年，美國(guó)IBM公司的研究員E.F.Codd在美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)會(huì)刊（CommunicationsoftheACM）上發(fā)表了著名的論文“ARelationalModelofDataforLargeSharedDataBanks”，首次系統(tǒng)地提出了關(guān)系數(shù)據(jù)模型的相關(guān)理論。之后他又發(fā)表了多篇文章，奠定了關(guān)系數(shù)據(jù)模型的理論基礎(chǔ)，標(biāo)志著關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)新時(shí)代的來(lái)臨。E.F.Codd也因其杰出的貢獻(xiàn)，于1981年獲得了ACM圖靈獎(jiǎng)。從20世紀(jì)80年代以來(lái)，計(jì)算機(jī)廠商推出的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)幾乎都支持關(guān)系模型。一、數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型二維表由行和列組成。關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：二維表關(guān)系模型的基本概念關(guān)系——一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)一張表元組——表中的一行屬性——表中的一列，起一個(gè)名，屬性名主碼——表中的某個(gè)屬性組，其值唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組域——屬性的取值范圍關(guān)系模式——對(duì)關(guān)系的描述，用關(guān)系名(屬性名1,屬性名2,…,屬性名n)表示

例如：

學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系，年級(jí)）一、數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型關(guān)系名學(xué)生登記表關(guān)系主碼整數(shù)字符串1,2,3,4,域?qū)傩悦M(行)屬性(列)一、數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作與完整性約束數(shù)據(jù)操作：查詢、插入、刪除、修改完整性約束條件：實(shí)體完整性參照完整性用戶定義的完整性一、數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型關(guān)系模型的優(yōu)點(diǎn)建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)上概念單一。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清晰，用戶易懂易用實(shí)體和各類聯(lián)系都用關(guān)系（表）來(lái)表示。對(duì)數(shù)據(jù)的檢索結(jié)果也是關(guān)系（表）。關(guān)系模型的存取路徑對(duì)用戶透明具有更高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，更好的安全保密性簡(jiǎn)化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)建立的工作一、數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型關(guān)系模型的缺點(diǎn)存取路徑對(duì)用戶透明導(dǎo)致查詢效率往往不如非關(guān)系數(shù)據(jù)模型為提高性能，必須對(duì)用戶的查詢請(qǐng)求進(jìn)行優(yōu)化，增加了開發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的難度一、數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型一、數(shù)據(jù)模型—概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型

實(shí)體（E）轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的方法

一個(gè)實(shí)體轉(zhuǎn)換為一個(gè)關(guān)系模式，實(shí)體的屬性就是關(guān)系的屬性，實(shí)體的碼就是關(guān)系的碼。

例如：學(xué)生實(shí)體轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式實(shí)體學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別,出生日期,所學(xué)專業(yè)）關(guān)系Student(SID,Sname,Sex,Birthday,Specialty)97一、數(shù)據(jù)模型—概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型

聯(lián)系（R）轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的方法

一對(duì)一

將聯(lián)系與任意一端實(shí)體所對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并,加入另一端實(shí)體的碼和聯(lián)系的屬性（如果聯(lián)系有屬性的話）。例如：學(xué)校和校長(zhǎng)實(shí)體的聯(lián)系是1:1的。學(xué)校編號(hào)名稱任職日期學(xué)校任職校長(zhǎng)編號(hào)姓名1198一、數(shù)據(jù)模型—概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型學(xué)校編號(hào)名稱任職日期學(xué)校任職校長(zhǎng)編號(hào)姓名11學(xué)校（學(xué)校編號(hào)，名稱）校長(zhǎng)（編號(hào)，姓名，任職日期，學(xué)校編號(hào)）或?qū)W校（學(xué)校編號(hào)，名稱，編號(hào)）校長(zhǎng)（編號(hào)，姓名，任職日期）聯(lián)系（R）轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的方法99一、數(shù)據(jù)模型—概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型一對(duì)多將聯(lián)系與n端實(shí)體所對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式合并，加入1端實(shí)體的碼和聯(lián)系的屬性。例如：班級(jí)和學(xué)生實(shí)體的聯(lián)系是1:n的。

學(xué)生編號(hào)學(xué)生姓名班長(zhǎng)姓名學(xué)生屬于班級(jí)班級(jí)名稱班主任姓名n1教室位置性別

聯(lián)系（R）轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的方法100一、數(shù)據(jù)模型—概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型學(xué)生編號(hào)學(xué)生姓名班長(zhǎng)姓名學(xué)生屬于班級(jí)班級(jí)名稱班主任姓名n1教室位置性別學(xué)生（學(xué)生編號(hào)，學(xué)生姓名，性別，班級(jí)名稱）班級(jí)（班級(jí)名稱，班主任姓名，班長(zhǎng)姓名，教室位置）

聯(lián)系（R）轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的方法101一、數(shù)據(jù)模型—概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型

多對(duì)多

將聯(lián)系轉(zhuǎn)換成一個(gè)單獨(dú)的關(guān)系模式。該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼和聯(lián)系本身的屬性轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性。例如：教務(wù)管理中選課的E-R模型如圖所示，學(xué)生和課程的聯(lián)系是多對(duì)多的。

聯(lián)系（R）轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的方法102一、數(shù)據(jù)模型—概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型學(xué)生（學(xué)生編號(hào)，姓名，性別）課程（課程編號(hào)，課程名稱，學(xué)分）選課（學(xué)生編號(hào)，課程編號(hào)，成績(jī)）課程學(xué)生選課成績(jī)nm學(xué)生編號(hào)課程編號(hào)姓名性別學(xué)分課程名稱

聯(lián)系（R）轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式的方法103一、數(shù)據(jù)模型—概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型設(shè)某商業(yè)集團(tuán)數(shù)據(jù)庫(kù)中有三個(gè)實(shí)體集。一是“商店”實(shí)體集，屬性有商店編號(hào)、商店名、地址等；二是“商品”實(shí)體集，屬性有商品號(hào)、商品名、規(guī)格、單價(jià)等；三是“職工”實(shí)體集，屬性有職工編號(hào)、姓名、性別、業(yè)績(jī)等。商店與商品間存在“銷售”聯(lián)系，每個(gè)商店可銷售多種商品，每種商品也可放在多個(gè)商店銷售，每個(gè)商店銷售一種商品，有月銷售量；商店與職工間存在著“聘用”聯(lián)系，每個(gè)商店有許多職工，每個(gè)職工只能在一個(gè)商店工作，商店聘用職工有聘期和月薪。1．試畫出ER圖，并在圖上注明實(shí)體的屬性、聯(lián)系的類型和屬性。2．將ER圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型，并注明主鍵。一、數(shù)據(jù)模型—概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型設(shè)某數(shù)據(jù)庫(kù)中有三個(gè)實(shí)體集。一是“公司”實(shí)體集，屬性有公司編號(hào)、公司名、地址等；二是“倉(cāng)庫(kù)”實(shí)體集，屬性有倉(cāng)庫(kù)編號(hào)、倉(cāng)庫(kù)名、地址等；三是“職工”實(shí)體集，屬性有職工編號(hào)、姓名、性別等。公司與倉(cāng)庫(kù)間存在“隸屬”聯(lián)系，每個(gè)公司管轄若干倉(cāng)庫(kù)，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)只能屬于一個(gè)公司管轄；倉(cāng)庫(kù)與職工間存在“聘用”聯(lián)系，每個(gè)倉(cāng)庫(kù)可聘用多個(gè)職工，每個(gè)職工只能在一個(gè)倉(cāng)庫(kù)工作，倉(cāng)庫(kù)聘用職工有聘期和工資。1．試畫出ER圖，并在圖上注明實(shí)體的屬性、聯(lián)系的類型和屬性2．將ER圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型，并注明主鍵。二、關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義什么是關(guān)系？域（Domain）笛卡爾積（CartesianProduct）關(guān)系（Relation）二、關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義域（Domain）域：例：整數(shù)實(shí)數(shù)大于0并且小于100的正整數(shù)所有同學(xué)的名字{‘男’，‘女’}是一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合。二、關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義笛卡爾積笛卡爾積：

給定一組域

D1，D2，…，Dn，這些域中可以有相同的。D1，D2，…，Dn的笛卡爾積為：

D1×D2×…×Dn＝｛（d1，d2，…，dn）｜di

Di，i＝1，2，…，n｝有3個(gè)域，A＝（a1，a2），B＝（b1，b2，b3），C＝（c1，c2），則A，B，C的笛卡兒積為：

A×B×C＝{(a1，b1，c1)，(a1，b1，c2)，(a1，b2，c1)，(a1，b2c2)，(a1，b3，c1)，(a1，b3，c2)，(a2，b1，c1)，(a2，b1，c2)，(a2，b2，c1)，(a2，b2，c2)，(a2，b3，c1)，(a2，b3，c2)

}二、關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義笛卡爾積有3個(gè)域：

D1=導(dǎo)師=張老師，李老師

D2=專業(yè)=計(jì)算機(jī)專業(yè)，大數(shù)據(jù)專業(yè)

D3=學(xué)生=張同學(xué)，王同學(xué)，孫同學(xué)則D1×D2×D3＝｛（張老師，計(jì)算機(jī)專業(yè)，張同學(xué)），（張老師,計(jì)算機(jī)專業(yè)，王同學(xué)），（張老師，計(jì)算機(jī)專業(yè)，孫同學(xué)），（張老師，大數(shù)據(jù)專業(yè)，張同學(xué)），（張老師，大數(shù)據(jù)專業(yè)，王同學(xué)），（張老師，大數(shù)據(jù)專業(yè)，孫同學(xué)），（李老師，計(jì)算機(jī)專業(yè)，張同學(xué)），（李老師，計(jì)算機(jī)專業(yè)，王同學(xué)），（李老師，計(jì)算機(jī)專業(yè)，孫同學(xué)），（李老師，大數(shù)據(jù)專業(yè)，張同學(xué)），（李老師，大數(shù)據(jù)專業(yè)，王同學(xué)），（李老師，大數(shù)據(jù)專業(yè)，孫同學(xué)）｝12個(gè)元組可列成一張二維表二、關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義笛卡爾積

表中的每行對(duì)應(yīng)一個(gè)元組，每列對(duì)應(yīng)一個(gè)域?qū)煂I(yè)學(xué)生張老師計(jì)算機(jī)專業(yè)張同學(xué)張老師計(jì)算機(jī)專業(yè)王同學(xué)張老師計(jì)算機(jī)專業(yè)孫同學(xué)張老師大數(shù)據(jù)專業(yè)張同學(xué)張老師大數(shù)據(jù)專業(yè)王同學(xué)張老師大數(shù)據(jù)專業(yè)孫同學(xué)李老師計(jì)算機(jī)專業(yè)張同學(xué)李老師計(jì)算機(jī)專業(yè)王同學(xué)李老師計(jì)算機(jī)專業(yè)孫同學(xué)李老師大數(shù)據(jù)專業(yè)張同學(xué)李老師大數(shù)據(jù)專業(yè)王同學(xué)李老師大數(shù)據(jù)專業(yè)孫同學(xué)

D1×D2×…×Dn的子集叫作在域D1，D2，…，Dn上的關(guān)系，表示為

R（D1，D2，…，Dn）R：關(guān)系名;n：關(guān)系的目或度（Degree）例如：D1=導(dǎo)師=張老師，李老師

D2=專業(yè)=計(jì)算機(jī)專業(yè)，大數(shù)據(jù)專業(yè)

D3=學(xué)生=張同學(xué)，王同學(xué)，孫同學(xué)則SAP（導(dǎo)師,專業(yè),學(xué)生）就是一個(gè)關(guān)系SAP稱為關(guān)系名。二、關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系導(dǎo)師專業(yè)學(xué)生張老師計(jì)算機(jī)專業(yè)張同學(xué)張老師大數(shù)據(jù)專業(yè)王同學(xué)李老師計(jì)算機(jī)專業(yè)孫同學(xué)有意義的關(guān)系：理解：關(guān)系是笛卡爾積的一個(gè)子集。這些子集有的有意義，有的無(wú)意義二、關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系無(wú)意義的關(guān)系及其值：一個(gè)學(xué)生不能在兩個(gè)專業(yè)學(xué)習(xí)理解：關(guān)系是笛卡爾積的一個(gè)子集。這些子集有的有意義，有的無(wú)意義二、關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系導(dǎo)師專業(yè)學(xué)生張老師計(jì)算機(jī)專業(yè)張同學(xué)張老師大數(shù)據(jù)專業(yè)王同學(xué)李老師計(jì)算機(jī)專業(yè)張同學(xué)候選碼與主碼若關(guān)系中的某一個(gè)或一組屬性能唯一的標(biāo)識(shí)一個(gè)元組，則稱該屬性或者屬性組為碼或者候選碼；若一個(gè)關(guān)系有多個(gè)候選碼，則人為選定其中的一個(gè)作為主碼，主碼對(duì)應(yīng)的屬性稱為主屬性，不包含在任何候選碼中的屬性稱為非主屬性。在最簡(jiǎn)單的情況下，候選碼只包含一個(gè)屬性，在最極端的情況下，關(guān)系的所有屬性是這個(gè)關(guān)系的候選碼，稱為全碼。二、關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系三類關(guān)系基本關(guān)系（基本表或基表）：實(shí)際存在的表，是實(shí)際存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的邏輯表示查詢表：查詢結(jié)果對(duì)應(yīng)的表視圖表：由基本表或其他視圖表導(dǎo)出的表，是虛表，不對(duì)應(yīng)實(shí)際存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)關(guān)系可以是一個(gè)無(wú)限集合但無(wú)限關(guān)系在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中是無(wú)意義的因此，數(shù)據(jù)庫(kù)中的關(guān)系必須是有限集合。二、關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系關(guān)系的性質(zhì)①列是同質(zhì)的（Homogeneous）②不同的列可出自同一個(gè)域③列的順序無(wú)所謂④任意兩個(gè)元組不能完全相同⑤行的順序無(wú)所謂⑥

關(guān)系的每一個(gè)分量必須取原子值，每一個(gè)分量都是不可再分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。二、關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及形式化定義關(guān)系三、關(guān)系的完整性約束完整性是指數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的正確性、有效性和一致性（或相容性），用來(lái)防止數(shù)據(jù)庫(kù)中存在不合法的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)完整性是一種語(yǔ)義概念，它包括兩個(gè)方面：一是數(shù)據(jù)要滿足現(xiàn)實(shí)世界特定的應(yīng)用需求環(huán)境中的語(yǔ)義約束；二是數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部數(shù)據(jù)之間的相容性。數(shù)據(jù)完整性一般分為實(shí)體完整性、參照完整性和用戶自定義的完整性。實(shí)體完整性參照完整性這2種完整性通常由關(guān)系系統(tǒng)自動(dòng)支持用戶定義的完整性反映應(yīng)用領(lǐng)域需要遵循的約束條件，體現(xiàn)了具體領(lǐng)域中的語(yǔ)義約束用戶定義后由系統(tǒng)支持三、關(guān)系的完整性約束規(guī)則

若屬性A是基本關(guān)系R的主屬性(碼，鍵)，則屬性A不能取空值例：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，系別)課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)分）選課（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，容量）三、關(guān)系的完整性約束實(shí)體完整性關(guān)系模型必須遵守實(shí)體完整性規(guī)則的原因:(1)實(shí)體完整性規(guī)則是針對(duì)基本關(guān)系而言的。一個(gè)基本表通常對(duì)應(yīng)現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)實(shí)體集。(2)現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體和實(shí)體間的聯(lián)系都是可區(qū)分的，即它們具有某種唯一性標(biāo)識(shí)。(3)相應(yīng)地，關(guān)系模型中以主碼作為唯一性標(biāo)識(shí)。(4)主碼中的屬性即主屬性不能取空值。三、關(guān)系的完整性約束實(shí)體完整性例1學(xué)生實(shí)體、專業(yè)實(shí)體的關(guān)系表示如下：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，專業(yè)號(hào)，年齡）專業(yè)（專業(yè)號(hào)，專業(yè)名）

學(xué)生關(guān)系是參照關(guān)系。

專業(yè)關(guān)系是被參照關(guān)系。專業(yè)號(hào)是學(xué)生關(guān)系的外碼。三、關(guān)系的完整性約束參照完整性三、關(guān)系的完整性約束參照完整性學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別）課程（課程號(hào)，課程名稱，學(xué)分）選課（學(xué)生編號(hào)，課程編號(hào)，成績(jī)）課程學(xué)生選課成績(jī)nm學(xué)生編號(hào)課程編號(hào)姓名性別學(xué)分課程名稱

學(xué)生選課系統(tǒng)124三、關(guān)系的完整性約束參照完整性學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別）課程（課程號(hào)，課程名稱，學(xué)分）選課（學(xué)生編號(hào)，課程編號(hào)，成績(jī)）學(xué)號(hào)，課程號(hào)分別是選修關(guān)系的外碼

學(xué)生關(guān)系和課程關(guān)系是被參照關(guān)系

選課關(guān)系是參照關(guān)系

三、關(guān)系的完整性約束參照完整性定義設(shè)F是基本關(guān)系R的一個(gè)或一組屬性，但不是關(guān)系R的碼,Ks是基本關(guān)系S的主碼。如果F與Ks對(duì)應(yīng)，則稱F是R的外碼。并稱基本關(guān)系R為參照關(guān)系，基本關(guān)系S為被參照關(guān)系。則對(duì)于R中每個(gè)元組在F上的值必須為：

或者取空值（F的每個(gè)屬性值均為空值）

或者等于S中某個(gè)元組的主碼值。學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，專業(yè)號(hào)，年齡）專業(yè)（專業(yè)號(hào)，專業(yè)名）

專業(yè)號(hào)是學(xué)生關(guān)系的外碼。

學(xué)生關(guān)系是參照關(guān)系。

專業(yè)關(guān)系是被參照關(guān)系。三、關(guān)系的完整性約束參照完整性例1：學(xué)生關(guān)系中，每個(gè)元組的“專業(yè)號(hào)”屬性只能取下面兩類值：（1）空值，表示尚未給該學(xué)生分配專業(yè)（2）非空值，這時(shí)該值必須是專業(yè)關(guān)系中某個(gè)元組的“專業(yè)號(hào)”值，表示該學(xué)生不可能分配到一個(gè)不存在的專業(yè)中三、關(guān)系的完整性約束參照完整性三、關(guān)系的完整性約束用戶定義的完整性用戶定義的完整性：是針對(duì)某一個(gè)具體數(shù)據(jù)庫(kù)的約束條件，反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語(yǔ)義要求。關(guān)系模型應(yīng)提供定義和檢驗(yàn)這類完整性的機(jī)制，以便用統(tǒng)一的系統(tǒng)的方法處理它們，而不要由應(yīng)用程序承擔(dān)這一功能。學(xué)生關(guān)系中：性別只能是“男”或“女”年齡只能是10-3之間的整數(shù)選課關(guān)系中成績(jī)只能是0-100之間的整數(shù)三、關(guān)系的完整性約束用戶定義的完整性四、關(guān)系代數(shù)—概述1.關(guān)系代數(shù)：一種抽象的查詢語(yǔ)言，用對(duì)關(guān)系的運(yùn)算來(lái)表達(dá)查詢2.運(yùn)算的三要素：運(yùn)算對(duì)象，運(yùn)算符，運(yùn)算結(jié)果3.關(guān)系代數(shù)運(yùn)算的分類：運(yùn)算對(duì)象－關(guān)系，運(yùn)算結(jié)果－關(guān)系，運(yùn)算符－四類傳統(tǒng)的集合運(yùn)算－并、差、交、專門的關(guān)系運(yùn)算－廣義笛卡爾積、選擇、投影、連接、除集合運(yùn)算符∪-∩并差交比較運(yùn)算符＞≥＜≤＝≠大于大于等于小于小于等于等于不等于運(yùn)算符含義運(yùn)算符含義專門的關(guān)系運(yùn)算符×σπ∞

÷廣義笛卡爾積選擇投影連接除邏輯運(yùn)算符

∧∨非與或四、關(guān)系代數(shù)—概述四、關(guān)系代數(shù)：常用的幾個(gè)記號(hào)關(guān)系R：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，院系）R的一個(gè)元組t：（1001，李明，男，信息學(xué)院）t[A1]表示分量1001，t[A2]表示分量李明（1）R，t

R，t[Ai]設(shè)關(guān)系模式為R(A1，A2，…，An)，t

R表示t是R的一個(gè)元組，t[Ai]則表示元組t中相應(yīng)于屬性Ai的一個(gè)分量四、關(guān)系代數(shù)：常用的幾個(gè)記號(hào)（2）A，t[A]，A若A={Ai1,Ai2,…,Aik}，其中Ai1,Ai2,…,Aik是A1,A2,…,An中的一部分，則A稱為屬性列或域列；

t[A]=（t[Ai1],t[Ai2],…,t[Aik]）表示元組t在屬性列A上諸分量的集合。A

則表示{A1,A2,…,An}中去掉{Ai1,Ai2,…,Aik}后剩余的屬性組。例如：R的一個(gè)元組t：（1001，李明，男，信息學(xué)院）t[A]=（1001，李明）關(guān)系R：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，院系）A={學(xué)號(hào),姓名}，則={性別,院系}A四、關(guān)系代數(shù)：常用的幾個(gè)記號(hào)四、關(guān)系代數(shù)：常用的幾個(gè)記號(hào)R為n目關(guān)系，S為m目關(guān)系,tr

R，ts

S，稱為元組的連接。（3）trts：關(guān)系的廣義笛卡爾積trts它是一個(gè)n+m列的元組，前n個(gè)分量為R中的一個(gè)n元組，后m個(gè)分量為S中的一個(gè)m元組。（R和S的廣義笛卡爾積）ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b1c1a1b1c1a1b1c1a1b2c2a1b2c2a1b2c2a2b2c1a2b2c1a2b2c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1a1b2c2a1b3c2a2b2c1a1b2c2a1b3c2a2b2c1tr

ts四、關(guān)系代數(shù)：常用的幾個(gè)記號(hào)例如：四、關(guān)系代數(shù)常用的集合運(yùn)算：并（Union）設(shè)關(guān)系R和S：具有相同的目n（即兩個(gè)關(guān)系都有n個(gè)屬性）相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域則：1）關(guān)系R和S的并記為：

R∪S={t|t

R∨t

S}結(jié)果仍為n目關(guān)系，由屬于R或者屬于S

的元組組成

ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b1c1a1b2c2a1b3c2a2b2c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSR∪S

四、關(guān)系代數(shù)常用的集合運(yùn)算：并（Union）四、關(guān)系代數(shù)常用的集合運(yùn)算：差（Difference）設(shè)關(guān)系R和S：具有相同的目n（即兩個(gè)關(guān)系都有n個(gè)屬性）相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域則：2）關(guān)系R和S的差記為：

R-S={t|t

R∧t

S}結(jié)果仍為n目關(guān)系，由屬于R而不屬于S

的元組組成

ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b1c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSR-S

四、關(guān)系代數(shù)常用的集合運(yùn)算：差（Difference）四、關(guān)系代數(shù)常用的集合運(yùn)算：交（Intersection）設(shè)關(guān)系R和S：具有相同的目n（即兩個(gè)關(guān)系都有n個(gè)屬性）相應(yīng)的屬性取自同一個(gè)域則：3）關(guān)系R和S的交記為：

R∩S={t|t

R∧t

S}

用差表示：R∩S=R

–(R-S）仍為n目關(guān)系，由既屬于R又屬于S

的元組組成

四、關(guān)系代數(shù)常用的集合運(yùn)算：交ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b2c2a2b2c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSR∩S

四、關(guān)系代數(shù)常用的集合運(yùn)算：廣義笛卡爾積有2個(gè)關(guān)系R和S，若關(guān)系R：n目關(guān)系（有n個(gè)屬性），有k1個(gè)元組關(guān)系S：m目關(guān)系（有m個(gè)屬性），有k2個(gè)元組則：關(guān)系R和S的廣義笛卡爾積記作：

R×S={tr

ts|tr

R∧ts

S}共有

k1×k2

個(gè)元組（行）,每個(gè)元組有n＋m列：前n列是關(guān)系R的一個(gè)元組后m列是關(guān)系S的一個(gè)元組四、關(guān)系代數(shù)常用的集合運(yùn)算：廣義笛卡爾積ABCa1b1c1a1b2c2a2b2c1ABCa1b1c1a1b1c1a1b1c1a1b2c2a1b2c2a1b2c2a2b2c1a2b2c1a2b2c1ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1RSR×S

ABCa1b2c2a1b3c2a2b2c1a1b2c2a1b3c2a2b2c1a1b2c2a1b3c2a2b2c1四、關(guān)系代數(shù)專門的關(guān)系運(yùn)算：選擇（Selection）選擇：指的是在關(guān)系R中選擇滿足給定條件的元組，記作：

σF(R)={t|t

R∧F(t)='真'}這里，F(xiàn)是邏輯表達(dá)式。選擇運(yùn)算實(shí)際上是從關(guān)系R中選取使邏輯表達(dá)式F為真的元組。是從行的角度進(jìn)行的運(yùn)算：σ

學(xué)生選課數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)生表：Student(Sno,Sname,Ssex,Sbirthday,Sdept)課程表：Course(Cno,Cname,Ccredit)選課表：SC(Sno,Cno,Grade)SnoSnameSsexSbirthdaySdept95001李勇男1999-10-21CS95002劉晨女1999-2-14IS95003王敏女2000-7-18MA95004張立男2000--5-27ISStudentCourseCnoCnameCcredit1數(shù)據(jù)庫(kù)42數(shù)學(xué)

23信息系統(tǒng)44操作系統(tǒng)35數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)46數(shù)據(jù)處理

27PASCAL語(yǔ)言4專門的關(guān)系運(yùn)算：選擇（續(xù)）

SC學(xué)號(hào)課程號(hào)成績(jī)SnoCnoGrade9500119295001285950013889500229095002380[例1]查詢信息系（IS系）全體學(xué)生SnoSnameSsexSbirthdaySdept95002劉晨女1999-2-14IS95004張立男2000-5-27IS

σSdept

='IS'

(Student) 或σ5='IS'

(Student)結(jié)果：四、關(guān)系代數(shù)專門的關(guān)系運(yùn)算：選擇[例2]查詢性別為女的學(xué)生。SnoSnameSsexSbirthdaySdept95002劉晨女1999-2-14IS95003王敏女2000-7-18MA

σSsex=‘女’

(Student) 或σ3=‘女’

(Student)結(jié)果：四、關(guān)系代數(shù)專門的關(guān)系運(yùn)算：選擇四、關(guān)系代數(shù)專門的關(guān)系運(yùn)算：投影（Projection）投影：從R中選擇出若干屬性列組成新的關(guān)系，

πA(R)={t[A]|t

R} A：R中的屬性列

是從列的角度進(jìn)行運(yùn)算：π四、關(guān)系代數(shù)專門的關(guān)系運(yùn)算：投影即求Student關(guān)系在學(xué)生姓名和所在系兩個(gè)屬性上的投影。SnameSdept李勇CS劉晨IS王敏MA張立IS[例3]查詢學(xué)生的姓名和所在系：結(jié)果：πSname，Sdept

(Student)或π2，5

(Student)四、關(guān)系代數(shù)專門的關(guān)系運(yùn)算：投影[例4]查詢學(xué)生關(guān)系Student中都有哪些系。SdeptCSISMA結(jié)果：

πSdept(Student)即查詢Student關(guān)系在所在系屬性上的投影：注意：投影結(jié)果中，取消重復(fù)的元組。四、關(guān)系代數(shù)專門的關(guān)系運(yùn)算：投影[例5]查詢開設(shè)了哪些課程（課程名）。課程名Cname數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)學(xué)信息系統(tǒng)操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)處理PASCAL語(yǔ)言即查詢Course關(guān)系在課程名上的投影：

πCname(Course)四、專門的關(guān)系運(yùn)算專門的關(guān)系運(yùn)算：連接（Join）也稱為θ連接，是從兩個(gè)關(guān)系的笛卡爾積中選取屬性間滿足一定條件的元組，記作：

AθBtrtsRS={|tr

R∧ts

S∧tr[A]θts[B]}其中，A

和B

分別為R和S上度數(shù)相等且可比的屬性組，θ為比較運(yùn)算符。連接運(yùn)算從R和S的廣義笛卡爾積R×S中選取R關(guān)系在A屬性組上的值與S關(guān)系在B屬性組上值滿足比較關(guān)系的元組。

四、關(guān)系代數(shù)專門的關(guān)系運(yùn)算：連接等值連接（equijoin）是指θ為“＝”的連接運(yùn)算從關(guān)系R與S的廣義笛卡爾積中選取A、B屬性值相等的那些元組，即等值連接為：A=BtrtsRS={|tr

R∧ts

S∧tr[A]=ts[B]}四、關(guān)系代數(shù)專門的關(guān)系運(yùn)算：自然連接自然連接（Naturaljoin）是一種特殊的等值連接要求兩個(gè)關(guān)系中進(jìn)行比較的分量必須是相同的屬性組并且在結(jié)果中把重復(fù)的屬性列去掉若R和S具有相同的屬性組B，則自然連接表示如下：trtsR

S={|tr

R∧ts

S∧tr[B]=ts[B]}關(guān)系R和關(guān)系S如下ABCa1b15a1b26a2b38a2b412BEb13b27b310b32b52RS四、專門的關(guān)系運(yùn)算專門的關(guān)系運(yùn)算：連接AR.BCS.BEa1b15b27a1b15b310a1b26b27a1b26b310a2b38b310

C＜ERS[例6]把滿足條件“R中C屬性值<S中E屬性值”的元組連接起來(lái)：四、專門的關(guān)系運(yùn)算專門的關(guān)系運(yùn)算：連接AR.BCS.BEa1b15b13a1b26b27a2b38b310a2b38b32R.B=S.B

等值連接R

S[例7]把滿足條件“R中B屬性值＝S中B屬性值”的元組連接起來(lái)：四、專門的關(guān)系運(yùn)算專門的關(guān)系運(yùn)算：連接ABCEa1b153a1b267a2b3810a2b382

自然連接R

S[例8]由于R和S中有相同的屬性組B，自然連接就是：把滿足條件“R中B屬性值＝S中B屬性值”的元組連接起來(lái)，并且去掉一個(gè)重復(fù)的B屬性組：四、專門的關(guān)系運(yùn)算專門的關(guān)系運(yùn)算：連接由[例6]和[例7]中看出，一般的連接操作是從行的角度進(jìn)行運(yùn)算。

AθBRS在[例8]中，自然連接還需要取消重復(fù)列，所以是同時(shí)從行和列的角度進(jìn)行運(yùn)算。四、專門的關(guān)系運(yùn)算專門的關(guān)系運(yùn)算：連接四、關(guān)系代數(shù)：綜合舉例[例9]查詢選修了5號(hào)課程的學(xué)生的學(xué)號(hào)。1）在SC關(guān)系上把課程號(hào)Cno＝’5’的元組找出來(lái):σCno=‘5’(SC)2）再求出其在學(xué)號(hào)Sno上的投影:πSno(σCno=‘5’(SC))

3）πSno(σCno=‘5’(SC))＝｛03001，03002｝四、關(guān)系代數(shù)：綜合舉例[例10]查詢選修了課程號(hào)是4號(hào)課程的學(xué)生姓名。πSname(σCno=‘4'(SC∞Student))數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用基于SQLServer2019與MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)-數(shù)據(jù)庫(kù)原理E-R圖層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作完整性約束第3章關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言SQL—數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用

一、SQL概述二、數(shù)據(jù)定義三、數(shù)據(jù)操縱四、數(shù)據(jù)查詢五、視圖六、索引七、Transact-SQL基礎(chǔ)八、存儲(chǔ)過(guò)程九、觸發(fā)器SQL語(yǔ)言的前身是SEQUEL語(yǔ)言，是1974年由Boyce(Codd與Boyce提出BC范式)和Chamberlin提出的，并在IBM公司研制的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)SystemR上實(shí)現(xiàn)。后改為SQL(StructuralQueryLanguage)。1986年美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局ANSI將SQL語(yǔ)言作為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言的美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，即SQL－86標(biāo)準(zhǔn)1987年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（InternationalOrganizationforStandardization，ISO）正式采納SQL-86作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；1989年，ISO對(duì)SQL-86標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了補(bǔ)充，推出了SQL-89標(biāo)準(zhǔn)；1992年，ISO推出了SQL-92標(biāo)準(zhǔn)，也稱SQL2；1999年，ISO推出了SQL:1999標(biāo)準(zhǔn)，也稱SQL3；2003年，ISO推出了SQL:2003標(biāo)準(zhǔn)；2008年，ISO推出了SQL:2008標(biāo)準(zhǔn)；2011年，ISO推出了SQL:2011標(biāo)準(zhǔn)；2016年，ISO推出了SQL:2016標(biāo)準(zhǔn)。一、SQL概述SQL的產(chǎn)生與發(fā)展一、SQL概述SQL的特點(diǎn)

綜合統(tǒng)一高度非過(guò)程化：只提出做什么而無(wú)須知道怎么做面向集合的操作方式以同一種語(yǔ)法提供兩種使用方式可以直接使用嵌入到其他高級(jí)語(yǔ)言中語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，易學(xué)易用，9個(gè)動(dòng)詞一、SQL概述SQL語(yǔ)言的特點(diǎn)SQL視圖V1視圖V2基表B1基表B2基表B3基表B4