1、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與管理,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述,教學(xué)目標(biāo),為什么要學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與管理課程 理解數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的概念及它們之間的聯(lián)系 了解數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展歷程 理解數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的組成和功能 掌握數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)及它們之間的映像 了解現(xiàn)實(shí)世界、信息世界和數(shù)據(jù)世界的含義及它們之間的相互關(guān)系 掌握概念模型和關(guān)系模型 了解數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)新進(jìn)展,第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述,1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)特點(diǎn)及相關(guān)概念 1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展 1.3 數(shù)據(jù)抽象與數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式 1.4 數(shù)據(jù)模型 1.5 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展 1.6 小結(jié),1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述,主要講解為什么學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)課程，數(shù)據(jù)、信息

2、和數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。,1、引言-數(shù)據(jù)庫(kù)的地位?,三大應(yīng)用領(lǐng)域：科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理和過(guò)程控制 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)產(chǎn)生于六十年代末，是數(shù)據(jù)管理的最新技術(shù)，是計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要分支 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，它的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了計(jì)算機(jī)應(yīng)用向各行各業(yè)的滲透 數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)規(guī)模、數(shù)據(jù)庫(kù)信息量的大小和使用頻度已成為衡量一個(gè)國(guó)家信息化程度的重要標(biāo)志,2、數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)(Data)是記錄在一定介質(zhì)上并可鑒別的符號(hào)，可以是字符、數(shù)字、文本、聲音、圖形、圖像、圖表、圖片等，可以被計(jì)算機(jī)所識(shí)別、存儲(chǔ)和處理。 數(shù)據(jù)的特點(diǎn) 數(shù)據(jù)與其語(yǔ)義是不可分的,數(shù)據(jù)舉例,學(xué)生檔案中的學(xué)生記錄 （李明，男，1972，江蘇，計(jì)算機(jī)應(yīng)用，19

3、90） 數(shù)據(jù)的形式不能完全表達(dá)其內(nèi)容 數(shù)據(jù)的解釋 語(yǔ)義：學(xué)生姓名、性別、出生年月、籍貫、所在系別、入學(xué)時(shí)間 解釋?zhuān)豪蠲魇莻€(gè)大學(xué)生，1972年出生，江蘇人，1990年考入計(jì)算機(jī)應(yīng)用專(zhuān)業(yè) 請(qǐng)給出另一個(gè)解釋和語(yǔ)義,基本特征,數(shù)據(jù)有“類(lèi)型”和“值”之分。例如，學(xué)生姓名其類(lèi)型為字符型，其值為“張三”等等。 數(shù)據(jù)受數(shù)據(jù)類(lèi)型和取值范圍的約束。例如，學(xué)生年齡為整數(shù)類(lèi)型，取值范圍在18-35之間。 數(shù)據(jù)有定性數(shù)據(jù)和定量數(shù)據(jù)之分。例如，學(xué)生身高可以用“很高”來(lái)表示，也可以用1.75米來(lái)表示。 數(shù)據(jù)具有多種表示形式。例如，學(xué)生性別可以用“男”或“女”來(lái)表示，也可以用0或1來(lái)表示。,3、信息,信息是經(jīng)過(guò)加工后具有新的

4、事實(shí)知識(shí)的數(shù)據(jù)。具體來(lái)說(shuō)，信息是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、處理的結(jié)果，這種數(shù)據(jù)形式對(duì)接受者來(lái)說(shuō)是有意義的，而且對(duì)當(dāng)前和將來(lái)的決策具有明顯的或?qū)嶋H的價(jià)值。,四個(gè)基本特征,信息的內(nèi)容是有關(guān)現(xiàn)實(shí)世界的事實(shí)和知識(shí)； 信息是有用的，是人們活動(dòng)的必需知識(shí)； 信息能夠在空間和時(shí)間上被傳遞，在空間上傳遞信息稱(chēng)為信息通信，在時(shí)間上傳遞信息稱(chēng)為信息存儲(chǔ)； 信息需要一定的表示形式，信息與其表現(xiàn)符號(hào)不可分離。,注意： 數(shù)據(jù)和信息之間的關(guān)系是原料和成品之間的關(guān)系，同時(shí)又具有相對(duì)性。,4、數(shù)據(jù)處理,數(shù)據(jù)處理是指將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過(guò)程，即對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、組織、整理、加工、存儲(chǔ)和傳播等一系列活動(dòng)過(guò)程。 數(shù)據(jù)處理的過(guò)程主要包括數(shù)據(jù)管理收

5、集信息、表示數(shù)據(jù)、組織和保存數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)加工對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、抽取和運(yùn)算；數(shù)據(jù)傳播在空間或時(shí)間上以各種形式傳播信息（不改變數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和內(nèi)容）。 通過(guò)數(shù)據(jù)管理獲得數(shù)據(jù)；通過(guò)數(shù)據(jù)加工得到更有用的數(shù)據(jù)（以指導(dǎo)或控制人的決策行為或事物的變化趨勢(shì)）；通過(guò)數(shù)據(jù)傳播，使更多的人共享信息。,5、數(shù)據(jù)庫(kù),SNSNAMESEXAGESDEPT 1 張三 男20計(jì)算機(jī)學(xué)院 2 李四 女21電信學(xué)院 3 王五 男22計(jì)算機(jī)學(xué)院 4 趙六 男24經(jīng)管學(xué)院,人們收集并抽取出一個(gè)應(yīng)用所需要的大量數(shù)據(jù)之后，應(yīng)將其保存起來(lái)以供進(jìn)一步加工處理，進(jìn)一步抽取有用信息。 數(shù)據(jù)庫(kù)的定義 數(shù)據(jù)庫(kù)(Database,簡(jiǎn)稱(chēng)DB)是長(zhǎng)期儲(chǔ)存在

6、計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)集合,也是現(xiàn)實(shí)世界中相互關(guān)聯(lián)的大量數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)間關(guān)系的集合。,特性,數(shù)據(jù)庫(kù)是具有邏輯關(guān)系和確定意義的數(shù)據(jù)集合。邏輯上無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)集合不能稱(chēng)為數(shù)據(jù)庫(kù)。 數(shù)據(jù)庫(kù)是針對(duì)明確的應(yīng)用目標(biāo)而設(shè)計(jì)、建立和加載的。 一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)表示了現(xiàn)實(shí)世界的某些方面（稱(chēng)為小世界）。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)隨其所表示的小世界的改變而改變。,特征,數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲(chǔ)存 可為各種用戶(hù)共享 冗余度較小 數(shù)據(jù)獨(dú)立性較高 易擴(kuò)展,6、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),什么是DBMS 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（Database Management System，簡(jiǎn)稱(chēng)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，由一組計(jì)算

7、機(jī)程序構(gòu)成。 DBMS的用途 科學(xué)地組織和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護(hù)數(shù)據(jù),DBMS的主要功能,數(shù)據(jù)定義功能 提供數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言(DDL) 定義數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象 數(shù)據(jù)操縱功能 提供數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言(DML) 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本操作查詢(xún)、插入、刪除和修改,DBMS的主要功能,數(shù)據(jù)庫(kù)的管理 保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性 多用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)的并發(fā)使用 發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù) 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)功能(實(shí)用程序) 數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)批量裝載 數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)儲(chǔ) 介質(zhì)故障恢復(fù) 數(shù)據(jù)庫(kù)的重組織 性能監(jiān)視等,DBMS產(chǎn)品,ACCESS，F(xiàn)OXPRO等小型DBMS軟件 IBM的DB2，ORACLE，SQL SERVER，INFORMIX等等大型的D

8、BMS軟件,7、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),什么是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（Database System，簡(jiǎn)稱(chēng)DBS）是一個(gè)采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的人機(jī)系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的廣義構(gòu)成 由數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)接口、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)和用戶(hù)等構(gòu)成。,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(續(xù)),數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)構(gòu)成圖示,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)用戶(hù),數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)者：定義數(shù)據(jù)庫(kù)，按用戶(hù)需求建立和合并數(shù)據(jù)視圖。 系統(tǒng)分析員和應(yīng)用程序員：定義數(shù)據(jù)處理事務(wù)及編程實(shí)現(xiàn)。 數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（DBA）：監(jiān)督管理共享資源，即數(shù)據(jù)庫(kù)與DBMS。數(shù)據(jù)庫(kù)是為多用戶(hù)共享的，因此DBA負(fù)責(zé)進(jìn)行規(guī)劃，設(shè)計(jì)，協(xié)調(diào)，維護(hù)和管理。 最終用戶(hù)（EU）：訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶(hù)。最終用戶(hù)可

9、以劃分為以下三類(lèi)： 簡(jiǎn)單用戶(hù)：使用數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行事務(wù)處理的用戶(hù)，如操作員。 偶然用戶(hù)：偶然使用查詢(xún)語(yǔ)言訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)和分析的用戶(hù)，如管理層人員。 復(fù)雜用戶(hù)：通過(guò)DBMS訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、決策的用戶(hù)，如決策層人員。 其他人員：DBMS及有關(guān)實(shí)用程序的開(kāi)發(fā)人員、系統(tǒng)維護(hù)人員等。,返回目錄,1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展,什么是數(shù)據(jù)管理 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分類(lèi)、組織、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)，是數(shù)據(jù)處理的中心問(wèn)題 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過(guò)程 人工管理階段(40年代中-50年代中) 文件系統(tǒng)階段(50年代末-60年代中) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段(60年代末-現(xiàn)在),數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展(續(xù)),數(shù)據(jù)管理技術(shù)

10、的發(fā)展動(dòng)力 應(yīng)用需求的推動(dòng) 計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展 計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展,1、人工管理階段,時(shí)期 40年代中-50年代中 產(chǎn)生的背景 應(yīng)用需求科學(xué)計(jì)算 硬件水平無(wú)直接存取存儲(chǔ)設(shè)備 軟件水平?jīng)]有操作系統(tǒng) 處理方式批處理,人工管理(續(xù)),特點(diǎn) 數(shù)據(jù)不能保存 數(shù)據(jù)不能獨(dú)立 沒(méi)有文件的概念 數(shù)據(jù)是面向程序的,應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(人工管理),2、文件系統(tǒng),時(shí)期 50年代末-60年代中 產(chǎn)生的背景 應(yīng)用需求科學(xué)計(jì)算、管理 硬件水平磁盤(pán)、磁鼓 軟件水平有文件系統(tǒng) 處理方式聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理、批處理,文件系統(tǒng)(續(xù)),特征 數(shù)據(jù)的管理者：文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可長(zhǎng)期保存 數(shù)據(jù)面向的對(duì)象：某一應(yīng)用程序 數(shù)據(jù)的共享程度：共享性差、冗

11、余度大 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu),整體無(wú)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：獨(dú)立性差，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變必須修改應(yīng)用程序 數(shù)據(jù)控制能力：應(yīng)用程序自己控制,特點(diǎn) 數(shù)據(jù)長(zhǎng)期保留 數(shù)據(jù)的獨(dú)立性 實(shí)時(shí)處理,應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(文件系統(tǒng)),文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu),記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu)。 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)是靠程序定義和解釋的。 數(shù)據(jù)只能是定長(zhǎng)的。 可以間接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)變長(zhǎng)要求，但訪問(wèn)相應(yīng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序復(fù)雜了。 文件間是獨(dú)立的，因此數(shù)據(jù)整體無(wú)結(jié)構(gòu)。 可以間接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整體的有結(jié)構(gòu)，但必須在應(yīng)用程序中描述數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。 數(shù)據(jù)的最小存取單位是記錄。,3、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),時(shí)期 60年代末以來(lái) 產(chǎn)生的背景 應(yīng)用背景大規(guī)模管理 硬件背景大容量磁盤(pán) 軟

12、件背景有數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 處理方式聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理,分布處理,批處理,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(續(xù)),特點(diǎn) 信息完整，功能通用 程序與數(shù)據(jù)獨(dú)立 數(shù)據(jù)抽象 支持?jǐn)?shù)據(jù)的不同視圖 控制數(shù)據(jù)冗余 支持?jǐn)?shù)據(jù)共享 限制非授權(quán)的存取 提供多種用戶(hù)界面 表示數(shù)據(jù)之間的復(fù)雜聯(lián)系 完整性約束 數(shù)據(jù)恢復(fù),應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)),數(shù)據(jù)的高共享性的好處,降低數(shù)據(jù)的冗余度，節(jié)省存儲(chǔ)空間 避免數(shù)據(jù)間的不一致性 使系統(tǒng)易于擴(kuò)充,數(shù)據(jù)管理三個(gè)階段的比較,返回目錄,1.3 數(shù)據(jù)抽象與數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式,三種級(jí)別的數(shù)據(jù)抽象，把現(xiàn)實(shí)世界抽象為數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)過(guò)程 兩種數(shù)據(jù)獨(dú)立性，保證有關(guān)的應(yīng)用程序可以不修改或少作修改,1、數(shù)據(jù)抽象,數(shù)據(jù)庫(kù)系

13、統(tǒng)一般提供三種級(jí)別的抽象，即視圖級(jí)抽象、概念級(jí)抽象和物理級(jí)抽象。視圖級(jí)抽象把現(xiàn)實(shí)世界抽象為數(shù)據(jù)庫(kù)的外模式。概念級(jí)抽象把數(shù)據(jù)庫(kù)的外模式抽象為數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模式。物理級(jí)抽象把數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模式抽象為數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)模式。,2、數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu),概念模式,概念模式又稱(chēng)數(shù)據(jù)庫(kù)模式（或簡(jiǎn)稱(chēng)模式），它是數(shù)據(jù)庫(kù)中全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，通常以某種數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，并用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供的模式描述語(yǔ)言，定義這些內(nèi)容。 用模式DDL（Data Definition Language，數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言）寫(xiě)出的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯定義的全部語(yǔ)句，稱(chēng)為數(shù)據(jù)庫(kù)模式。 概念模式可以被看作是現(xiàn)實(shí)世界中一個(gè)組織或部門(mén)中的實(shí)體及其聯(lián)系的抽象

14、模型在具體數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)。 概念模式不同于外模式，它一般與具體的應(yīng)用程序無(wú)關(guān)。概念模式也不同于內(nèi)模式，它不涉及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境。,外模式,外模式又稱(chēng)用戶(hù)模式或子模式，通常由概念模式導(dǎo)出，是概念模式的子集。 外模式定義了允許用戶(hù)操作的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，通常由子模式DDL語(yǔ)言描述。 外模式是各個(gè)用戶(hù)看到的數(shù)據(jù)視圖，即與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。 外模式是對(duì)各個(gè)用戶(hù)或程序所涉及到的數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)特征的描述。,內(nèi)模式,內(nèi)模式也稱(chēng)存儲(chǔ)模式，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)內(nèi)模式。 內(nèi)模式是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式（例如，記錄的存儲(chǔ)方式是順序存儲(chǔ)、按照B樹(shù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)還是按

15、hash方法存儲(chǔ)；索引按照什么方式組織；數(shù)據(jù)是否壓縮存儲(chǔ)，是否加密；數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)記錄結(jié)構(gòu)有何規(guī)定）。,3、數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性,外模式和概念模式間的映射 概念模式和內(nèi)模式間的映射,邏輯獨(dú)立性,對(duì)于每一個(gè)外模式，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都有一個(gè)外模式模式映像，它定義了該外模式與模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這些映象定義通常包含在各自外模式的描述中。當(dāng)模式改變時(shí)，由數(shù)據(jù)庫(kù)管理員對(duì)各個(gè)外模式模式的映象作相應(yīng)改變，可以使外模式保持不變，從而應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。,物理獨(dú)立性,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)模式映象是唯一的，它定義了數(shù)據(jù)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

16、象定義通常包含在模式描述中。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變了（例如采用了更先進(jìn)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)），由數(shù)據(jù)庫(kù)管理員對(duì)模式內(nèi)模式映象作相應(yīng)改變，可以使模式保持不變，從而保證了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。,三層模式結(jié)構(gòu)的好處,保證了數(shù)據(jù)的獨(dú)立性 簡(jiǎn)化用戶(hù)接口 有利于數(shù)據(jù)共享 有利于數(shù)據(jù)安全保密,返回目錄,1.4 數(shù)據(jù)模型,信息的三種世界 概念模型 數(shù)據(jù)模型,1.信息的三種世界及其描述,現(xiàn)實(shí)世界 信息世界 計(jì)算機(jī)世界（數(shù)據(jù)世界）,信息的三種世界之一：現(xiàn)實(shí)世界,現(xiàn)實(shí)世界是指客觀存在的各種事物、事物之間的相互聯(lián)系以及事物的發(fā)生、發(fā)展和變化過(guò)程等。 計(jì)算機(jī)無(wú)法直接處理,信息的三種世界之二：信息世界,實(shí)體（Entity） 現(xiàn)實(shí)世界中

17、存在的可以相互區(qū)分的事物或概念稱(chēng)為實(shí)體。 實(shí)體的特征（Entity Characteristic） 每個(gè)實(shí)體都有自己的特征，利用實(shí)體的特征可以區(qū)別不同的實(shí)體。 實(shí)體集（Entity Set） 具有相同特征或能用同樣特征描述的實(shí)體的集合。 聯(lián)系（Relation） 實(shí)體（型）內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體（型）之間的聯(lián)系,信息的三種世界之三：計(jì)算機(jī)世界,信息世界中的信息經(jīng)過(guò)數(shù)字化轉(zhuǎn)換后，形成計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)據(jù)，就進(jìn)入了計(jì)算機(jī)世界。 計(jì)算機(jī)世界涉及的概念： 數(shù)據(jù)項(xiàng)（Item）：對(duì)象屬性的數(shù)據(jù)表示。 記錄（Record）：實(shí)例的數(shù)據(jù)表示。記錄有型和值之分：記錄的型是結(jié)構(gòu)，由數(shù)據(jù)項(xiàng)的型構(gòu)成；記錄的值表示對(duì)象中的一

18、個(gè)實(shí)例，它的分量是數(shù)據(jù)項(xiàng)值。 文件（File）：對(duì)象的數(shù)據(jù)表示，同類(lèi)記錄的集合。 數(shù)據(jù)模型（Data Model）：現(xiàn)實(shí)世界中的事物和相互聯(lián)系數(shù)據(jù)化的結(jié)果就是數(shù)據(jù)模型。,信息的三個(gè)世界的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換過(guò)程,現(xiàn)實(shí)世界信息世界 計(jì)算機(jī)世界 事物總體實(shí)體集 文件 事物個(gè)體實(shí)體 記錄 特征 屬性 字段 事物間聯(lián)系 實(shí)體模型 數(shù)據(jù)模型,總 結(jié),2.概念模型,概念模型應(yīng)滿(mǎn)足三方面要求 能比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界 容易為人所理解 便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn),客觀對(duì)象的抽象過(guò)程-兩步抽象 現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對(duì)象抽象為概念模型； 把概念模型轉(zhuǎn)換為某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。,概念模型,概念模型的用途 概念模型用于信息世界的建模

19、 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 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員和用戶(hù)之間進(jìn)行交流的語(yǔ)言 對(duì)概念模型的基本要求 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(hù)理解。,基本概念,(1)對(duì)象（Object）和實(shí)例（Instance）：現(xiàn)實(shí)世界中具有相同性質(zhì)、服從相同規(guī)則的一類(lèi)事物（概念）的抽象稱(chēng)為對(duì)象。對(duì)象中的每一個(gè)具體的事物（實(shí)體）為該對(duì)象的實(shí)例。 (2) 屬性（Attribute） 實(shí)體所具有的某一特性稱(chēng)為屬性。 一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來(lái)刻畫(huà)。,（3）主碼（Primary Key） 能夠唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)實(shí)體的最小屬性組合； （4） 域（Domain

20、） 屬性的取值范圍稱(chēng)為該屬性的域。,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 實(shí)體型間聯(lián)系 ： 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）,兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系,兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系,一對(duì)一聯(lián)系 如果對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，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與實(shí)體集B具有一對(duì)一聯(lián)系。記為1:1。 實(shí)例 班級(jí)與班長(zhǎng)之間的聯(lián)系： 一個(gè)班級(jí)只有一個(gè)正班長(zhǎng) 一個(gè)班長(zhǎng)只在一個(gè)班中任職,兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系 (續(xù)),一對(duì)多聯(lián)系 如果對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有n個(gè)實(shí)體（n0）

21、與之聯(lián)系，反之，對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中至多只有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)系，則稱(chēng)實(shí)體集A與實(shí)體集B有一對(duì)多聯(lián)系 記為1:n 實(shí)例 班級(jí)與學(xué)生之間的聯(lián)系： 一個(gè)班級(jí)中有若干名學(xué)生， 每個(gè)學(xué)生只在一個(gè)班級(jí)中學(xué)習(xí),兩個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系 (續(xù)),多對(duì)多聯(lián)系（m:n） 如果對(duì)于實(shí)體集A中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集B中有n個(gè)實(shí)體（n0）與之聯(lián)系，反之，對(duì)于實(shí)體集B中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集A中也有m個(gè)實(shí)體（m0）與之聯(lián)系，則稱(chēng)實(shí)體集A與實(shí)體B具有多對(duì)多聯(lián)系。記為m:n 實(shí)例 課程與學(xué)生之間的聯(lián)系： 一門(mén)課程同時(shí)有若干個(gè)學(xué)生選修 一個(gè)學(xué)生可以同時(shí)選修多門(mén)課程,多個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù)),多個(gè)實(shí)體型間的一對(duì)多聯(lián)系 若實(shí)

22、體集E1，E2，.，En存在聯(lián)系，對(duì)于實(shí)體集Ej（j=1，2，.，i-1，i+1，.，n）中的給定實(shí)體，最多只和Ei中的一個(gè)實(shí)體相聯(lián)系，則我們說(shuō)Ei與E1，E2，.，Ei-1，Ei+1，.，En之間的聯(lián)系是一對(duì)多的。,多個(gè)實(shí)體型間的聯(lián)系(續(xù)),實(shí)例 課程、教師與參考書(shū)三個(gè)實(shí)體型 如果一門(mén)課程可以有若干個(gè)教師講授，使用若干 本參考書(shū)，每一個(gè)教師只講授一門(mén)課程，每一本 參考書(shū)只供一門(mén)課程使用 課程與教師、參考書(shū)之間的聯(lián)系是一對(duì)多的 多個(gè)實(shí)體型間的一對(duì)一聯(lián)系 多個(gè)實(shí)體型間的多對(duì)多聯(lián)系,同一實(shí)體集內(nèi)各實(shí)體間的聯(lián)系,一對(duì)多聯(lián)系 實(shí)例 職工實(shí)體集內(nèi)部具有領(lǐng)導(dǎo)與被領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)系 某一職工（干部）“領(lǐng)導(dǎo)”若干名職

23、工 一個(gè)職工僅被另外一個(gè)職工直接領(lǐng)導(dǎo) 這是一對(duì)多的聯(lián)系 一對(duì)一聯(lián)系 多對(duì)多聯(lián)系,3. 概念模型的表示方法,概念模型的表示方法很多 實(shí)體聯(lián)系方法(E-R方法) 用E-R圖來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型 E-R方法也稱(chēng)為E-R模型,E-R圖,實(shí)體型 用矩形表示，矩形框內(nèi)寫(xiě)明實(shí)體名。,學(xué)生,教師,E-R圖(續(xù)),屬性 用橢圓形表示，并用無(wú)向邊將其與相應(yīng)的實(shí)體連接起來(lái),E-R圖(續(xù)),聯(lián)系 聯(lián)系本身：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫(xiě)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(lèi)型（1:1、1:n或m:n） 聯(lián)系的屬性：聯(lián)系本身也是一種實(shí)體型，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

24、無(wú)向邊與該聯(lián)系連接起來(lái),聯(lián)系的表示方法示例,聯(lián)系的表示方法示例(續(xù)),聯(lián)系屬性的表示方法,E-R圖實(shí)例,3. 數(shù)據(jù)模型,非關(guān)系模型 層次模型（Hierarchical Model） 網(wǎng)狀模型(Network Model ) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：以基本層次聯(lián)系為基本單位 基本層次聯(lián)系：兩個(gè)記錄以及它們之間的一對(duì)多（包括一對(duì)一)的聯(lián)系,常用數(shù)據(jù)模型(續(xù)),關(guān)系模型(Relational Model) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：表 面向?qū)ο竽Ｐ?Object Oriented Model） 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：對(duì)象,（1）層次數(shù)據(jù)模型,層次模型 滿(mǎn)足下面兩個(gè)條件的基本層次聯(lián)系的集合為層次模型。 1. 有且只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親結(jié)點(diǎn)，這個(gè)

25、結(jié)點(diǎn)稱(chēng)為根 結(jié)點(diǎn) 2. 根以外的其它結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)雙親結(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 (續(xù)）,典型的層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),IMS數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 第一個(gè)大型商用DBMS 1968年推出 IBM公司研制,（2）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型,網(wǎng)狀模型 滿(mǎn)足下面兩個(gè)條件的基本層次聯(lián)系的集合為網(wǎng)狀模型。 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。,網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型,典型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),DBTG系統(tǒng)，亦稱(chēng)CODASYL系統(tǒng) 由DBTG提出的一個(gè)系統(tǒng)方案 奠定了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念、方法和技術(shù) 70年代推出 實(shí)際系統(tǒng) Cullinet Software I

26、nc.公司的 IDMS Univac公司的 DMS1100 Honeywell公司的IDS/2 HP公司的IMAGE,（3）關(guān)系數(shù)據(jù)模型,在用戶(hù)觀點(diǎn)下，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，它由行和列組成。,關(guān)系模型的基本概念,關(guān)系（Relation） 一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)通常說(shuō)的一張表。 元組（Tuple） 表中的一行即為一個(gè)元組。 屬性（Attribute） 表中的一列即為一個(gè)屬性，給每一個(gè)屬性起一個(gè)名稱(chēng)即屬性名。,關(guān)系模型的基本概念,主碼（Key） 表中的某個(gè)屬性組，它可以唯一確定一個(gè)元組。 域（Domain） 屬性的取值范圍。 分量 元組中的一個(gè)屬性值。 關(guān)系模式 對(duì)關(guān)系的描述 關(guān)系名（屬性1，屬性2，屬性n） 學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系，年級(jí)）,關(guān)系數(shù)據(jù)模型,實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系的表示方法 實(shí)體型：直接用關(guān)系（表）表示。 屬性：用屬性名表示。 一對(duì)一聯(lián)系：隱含在實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系中。 一對(duì)多聯(lián)系：隱含在實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系中。 多對(duì)多聯(lián)系：直接用關(guān)系表示。,關(guān)系數(shù)據(jù)模型 (續(xù)）,例1. 學(xué)生、系、系與學(xué)生之間的一對(duì)多聯(lián)系： 學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，