1、主講教師：陳耀秋 聯(lián)系方式：,關系數(shù)據(jù)庫與SQL語言,第一章：關系數(shù)據(jù)庫,一、數(shù)據(jù)庫發(fā)展的三個階段,數(shù)據(jù)庫技術是應數(shù)據(jù)管理任務的需要而產(chǎn)生的，自從1946年第一臺真正的計算機誕生以來，數(shù)據(jù)管理大約經(jīng)歷了三個階段，它們分別是： 人工管理階段：20世紀50年代中期以前 文件系統(tǒng)階段：20世紀50年代后期至60年代中期 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段：20世紀60年代后期以后,接上表,數(shù)據(jù)獨立性：包括數(shù)據(jù)的物理獨立性和邏輯獨立性，它是由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的二級映象實現(xiàn)的 物理獨立性：指用戶的應用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是相互獨立的 邏輯獨立性：指用戶的應用程序與數(shù)據(jù)庫中的邏輯結構是相互獨立的，也就是數(shù)據(jù)庫的邏輯結

2、構變化了，用戶程序也可以不變,二、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)具有高度的結構化 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)具有較小的數(shù)據(jù)冗余度 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)共享性高，易擴充,三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),用戶,用戶,用戶,應用系統(tǒng),應用程序開發(fā)工具,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),操作系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫管理員,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫在計算機系統(tǒng)中的地位,應用系統(tǒng),應用開發(fā)工具,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),操作系統(tǒng),硬件,編譯系統(tǒng),1、數(shù)據(jù)（Data）：反映客觀世界的事實，并可以區(qū)分其特征的符號。如： 數(shù)值、文字、圖形、聲音、語言學生檔案記錄、貨物的運輸情況等 2、數(shù)據(jù)庫（DataBase）：顧名思義，是存放數(shù)據(jù)的倉庫。指長期存儲在計算機內的、有組

3、織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。,3、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBase Management System）：位于用戶和操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，其具有如下功能： 數(shù)據(jù)定義功能（定義數(shù)據(jù)庫對象） 數(shù)據(jù)操縱功能（實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的基本操作） 數(shù)據(jù)庫的運行管理（保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性） 數(shù)據(jù)庫的建立和維護（包括數(shù)據(jù)的輸入、轉換功能，數(shù)據(jù)的轉儲、恢復功能，數(shù)據(jù)庫的重組織功能和性能監(jiān)視、轉換功能等）,4、數(shù)據(jù)庫管理員（DataBase Administrator）：負責全面管理和控制數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的人員。 決定數(shù)據(jù)庫中的信息內容和結構 決定數(shù)據(jù)庫的存儲結構和存儲策略 定義數(shù)據(jù)的安全性要求和完整性約束條件 監(jiān)控數(shù)

4、據(jù)的使用和運行 數(shù)據(jù)庫的改進、重組、重構,5、最終用戶（End Users）：通過應用系統(tǒng)接口使用數(shù)據(jù)庫，包括如下三種： 偶然用戶 簡單用戶 復雜用戶,四、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模型,1、層次模型 滿足： 有且只有一個結點沒有雙親結點（根結點） 根以外的其他結點有且只有一個雙親結點 代表：1968年IBM的IMS(Information Manage System) 基本特點：任何一個給定的記錄值只有按其路徑查看時才能顯示出它的全部含義 優(yōu)點： 比較簡單比較優(yōu)越良好的完整性描述 缺點： 解決多對多的情況比較困難對插入、刪除操作的限制比較多查詢必須通過父結點層次命令趨于程序化,2、網(wǎng)狀模型 滿足： 允許一

5、個以上的結點沒有雙親結點 一個結點可以有多于一個的雙親 代表：1969年CODASYL的DBTG(Data Base Task Group) Cullinet Software的IDMS HP的IMAGE Honeywell的IDS/2 優(yōu)點： 很好的描述現(xiàn)實世界 效率高,查詢方便 缺點： 結構復雜 操作語言復雜,3、關系模型 常見：DB2、Oracle、Ingres、Sybase、MS-SQL Server 特點：建立在嚴格的數(shù)學概念的基礎上的，從用戶的角度看，其數(shù)據(jù)的邏輯結構是一張表 優(yōu)點： 概念單一 關系模型的存儲結構對用戶來說是透明的 缺點： 查詢效率不如非關系數(shù)據(jù)庫高,4、面向對象模

6、型,五、數(shù)據(jù)模型,在現(xiàn)實世界的交流終，人們用自然語言來描述各種對象、事物或者過程，缺乏形式與標準。而在具體的應用過程中，我們知道只有將對象、事物或者過程出現(xiàn)的特征或屬性抽取出來作為它們的描述，才能便于計算機的記錄與處理，這些記錄要求是具有一定的格式的數(shù)據(jù)，而這些有格式的數(shù)據(jù)形成一個集合數(shù)據(jù)庫，人民可以從數(shù)據(jù)間的聯(lián)系，通過解釋、推論、分析、綜合等方法獲得信息。數(shù)據(jù)庫不僅反映數(shù)據(jù)本身的內容，而且反映數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中用數(shù)據(jù)模型來實現(xiàn)對現(xiàn)實世界的抽象 數(shù)據(jù)模型是指描述構成對象的數(shù)據(jù)項間及對象間聯(lián)系的數(shù)據(jù)組織形式。,1、概念數(shù)據(jù)模型(Conceptual Data Model) 概念模型是

7、面向用戶、面向現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)模型，與DBMS無關，主要用來描述一個單位的概念化結構。采用概念模型，數(shù)據(jù)庫設計人員可以在設計的開始階段，把主要精力用于了解和描述現(xiàn)實世界，而把涉及DBMS的一些技術性問題推遲到設計階段去進行。概念模型的表示方法很多，其中最為著名，最為常用的是P.P.S.Chen于1976年提出的實體聯(lián)系方法(Entity-Relationship Approach)，該方法用E-R圖來描述現(xiàn)實世界的概念模型，也稱為E-R模型。,E-R模型主要有以下的術語： (1)實體(Entity)：客觀存在并可以相互區(qū)別的對象、事物和過程。 (2)屬性(Attribute)：實體所具有的某一特

8、性。一個實體由若干個屬性刻畫與描述。 (3)域(Domain)：屬性的取值范圍稱為該屬性的域。 (4)實體集(Entity Set)：由相同屬性組所描述的實體集合稱為實體集。 (5)實體型(Entity Type)：在同一個實體集中的實體，具有相同的屬性組，用實體集名及其屬性名集合來抽象、刻畫一個實體集，稱為實體型，是一個形式上的描述。,(6)碼或鍵(Key)：在一個實體集中，重要的是要能夠區(qū)別不同的實體，能唯一標識實體的最小屬性集，稱為碼或鍵。 “唯一標識”指的是對于這個屬性集上的一個值，只能找到一個實體 “最小”指的是這個屬性集的任何一個子集，不再具有唯一標識的功能。,(7)聯(lián)系(Rela

9、tionship)：在現(xiàn)實世界中。事物內部以及事物之間是有聯(lián)系的，這些聯(lián)系在信息世界中反映為實體(型)內部的聯(lián)系和實體(型)之間的聯(lián)系。實體內部的聯(lián)系通常是指組成實體的個各屬性之間的聯(lián)系。實體之間的聯(lián)系通常是指不同實體集之間的聯(lián)系。 兩個實體間的聯(lián)系可以分為三類：它們分別是：一對一聯(lián)系、一對多聯(lián)系、多對多聯(lián)系。,一對一聯(lián)系(1:1)：如果對于實體集A中的每一個實體，實體B中至多有一個(也可以沒有)實體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實體集A與實體集B具有一對一聯(lián)系，記為：1:1。 例如，學校里面，一個班級只有亦各正班長，而一個正班長只在亦各班中任職，則班級與班長之間具有一對一聯(lián)系。,一對多聯(lián)系(1:n

10、)：如果對于實體集A中的每一個實體，實體B中有n個實體(n=0)與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中至多只有一個實體與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B有一對多聯(lián)系，記為：1:n。 例如，一個班級中有若干名學生，而學生只在一個班級中學習，則班級與學生之間有一對多聯(lián)系。,多對多聯(lián)系(n:n)：如果對于實體集A中的每一個實體，實體B中有n個實體(n=0)與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中也有m(m=0)個實體與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B有多對多聯(lián)系，記為：n:n。 例如，一門課程同時有若干個學生在選修，而一個學生可以同時選修多們課程，則課程與學生之間具有多對多

11、聯(lián)系。 實際上，一對一聯(lián)系是一對多聯(lián)系的特例，而一對多聯(lián)系又是多對多聯(lián)系的特例。,可以用圖形來表示兩個實體之間的這三類聯(lián)系：,實體型A,實體型A,聯(lián)系名,實體型A,實體型A,聯(lián)系名,實體型A,實體型A,聯(lián)系名,1,1,1,n,m,n,1:1聯(lián)系,1:n聯(lián)系,m:n聯(lián)系,一般地，兩個以上的實體型之間也存在一對一、一對多、多對多聯(lián)系。 若實體集 E1，E2，En 存在聯(lián)系，對于實體集Ej (j=1,2,i-1,i+1,n)中的給定實體，最多只和Ei 中一個實體相聯(lián)系，則說Ei 與E1，E2，Ei-1 ， E1+1，En之間的聯(lián)系是一對多的。 同理可以得出多實體間的一對一、多對多聯(lián)系的定義。,例如，

12、對于課程、教師與參考書三個實體型，如果一門課可以有若干個教師講授，使用若干本參考書，而每一個教師只講授一門，每本參考書只供一門課程使用，則課程與教師、參考書之間是一對多的。,課程,教師,講授,1,m,參考書,n,又如，有三個實體型：供應商、項目、零件，一個供應商可以供給多個項目多種零件，而每個項目可以使用多個供應商供應的零件。每種零件可由不同供應商供給，由此看出供應商、項目、零件三者之間是多對多的聯(lián)系。,供應商,項目,供應,m,n,零件,p,概念模型的表示方法： E-R圖提供了表示實體型、屬性和聯(lián)系的方法： 實體集：用矩形表示，矩形內寫明實體名。 屬性：用圓角矩形表示，并用無向邊將其與相應的實

13、體集連接。 聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關的實體連接，同時在無向邊上標明聯(lián)系的類型(1:1、1:n、m:n)。如果一個聯(lián)系具有屬性，則這些屬性也要用無向邊與該聯(lián)系連接。,2、邏輯數(shù)據(jù)模型(Logical Data Model) 邏輯數(shù)據(jù)模型是用戶從數(shù)據(jù)庫所看到的數(shù)據(jù)模型。它與DBMS有關，DBMS常以其所用邏輯數(shù)據(jù)模型來分類。關系數(shù)據(jù)模型是是目前最常用的邏輯數(shù)據(jù)模型。用概念模型表示的數(shù)據(jù)必須轉化為邏輯數(shù)據(jù)模型表示的數(shù)據(jù)才能在DBMS中實現(xiàn)。,邏輯數(shù)據(jù)模型是用來描述數(shù)據(jù)的一組概念與定義。一般說。數(shù)據(jù)的描述包括如下的三個方面： (1)數(shù)據(jù)結構(數(shù)據(jù)的靜態(tài)特性)：對象類型的集合。包括數(shù)據(jù)的基本結構對象(域、屬性、關系)與數(shù)據(jù)間的聯(lián)系對象(1:1、1:n、m:n)。 (2)數(shù)據(jù)操作(數(shù)據(jù)的動態(tài)特性)：對數(shù)據(jù)庫中的各種對象(型)的實例(值)