數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用

1、數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用,,AN INTRODUCTION TO DATABASE SYSTEM,黃 楠,2,授課教師：黃楠 E-mail: xxxyhn@163.com Tel: 13938711199,3,王珊 薩師煊 《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》第四版 高教出版社 施伯樂等 《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)教程》高教出版社 劉云生等 《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》 華中理工大學(xué)出版社 王能忠等 《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》成都科技大學(xué)出版社 A

2、 First Course in Database Systems《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎(chǔ)教程》Jeffrey.D.Ullman著 史嘉權(quán)譯 詹英 等 《數(shù)據(jù)庫技術(shù)（SQL Server）清華大學(xué)出版社《SQL Server 》操作的相關(guān)書籍,《數(shù)據(jù)庫原理及其應(yīng)用》的主要參考資料：,4,本課程主要內(nèi)容：,第1章 緒論(1),第3章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(2.9),第2章 SQL-Server操作基礎(chǔ),第6章 關(guān)系數(shù)據(jù)理論(6)

3、,第8章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(7),第7章 系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)（4.5.10.11）,第4章 SQL語言 (3.8),第5章 Transact-SQL、存儲過程和觸發(fā)器,第9章 數(shù)據(jù)庫新技術(shù),5,第 1 章 緒論,1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論,1.2 數(shù)據(jù)模型,1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),1.4數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)組成及應(yīng)用研究,6,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論,1.1,1.1.1 引言,計算機的應(yīng)用領(lǐng)域：,數(shù)值計算 數(shù)據(jù)處理 實時控制 人工

4、智能 輔助設(shè)計 等,80%以上,,,2. 什么是數(shù)據(jù)？ 在計算機系統(tǒng)中，各種字母、數(shù)字符號的組合、語音、圖形、圖像等統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過加工后就成為信息。,7,,3. 什么是 數(shù)據(jù)處理 指對各種形式的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲、加工和傳播等一系列活動的總和。 目的：是從大量、原始的數(shù)據(jù)中抽取、推導(dǎo)出對人們有價值的信息作為行為決策的依據(jù)。 方式：借助于計算機科學(xué)的保存和管理復(fù)雜的大量數(shù)

5、據(jù)，以便能方便地利用信息資源。,1.1.1,引言,8,1.1.1,引言,4. 出現(xiàn)（存在）的問題：,(1) 大量的數(shù)據(jù)如何存放。,(2) 大量的數(shù)據(jù)如何組織。,(3) 大量的數(shù)據(jù)如何分類、查找、統(tǒng)計。,(4) 大量的數(shù)據(jù)如何有效使用。,(5) 大量的數(shù)據(jù)如何維護(hù)。,（存儲）,（結(jié)構(gòu)）,（處理）,（共享、保護(hù)）,（維護(hù)）,正是這些問題的存在，迫使人們?nèi)バ纬梢惶讛?shù)據(jù)處理的理論、方法、技術(shù)。 -----數(shù)據(jù)庫技術(shù),9,5. 基本概念,(1)

6、數(shù)據(jù)庫技術(shù)——是研究數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、存儲、設(shè)計、管理和使用的一門軟件學(xué)科。,(2) 數(shù)據(jù)庫（Data Base）——是長期存儲在計算機內(nèi)有組織的、大量的、共享的數(shù)據(jù)集合，具有最小的冗余和較高的數(shù)據(jù)獨立性，并為各種用戶共享。,1.1.1,引言,(3) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Data Base Management System）——位于用戶和OS之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，包括DB的建立、查詢、更新。,(4) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Data Base Syste

7、m）——有組織地、動態(tài)地存儲大量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，方便用戶訪問的計算機軟、硬件和數(shù)據(jù)資源組成的系統(tǒng)。,10,1.1.2 數(shù)據(jù)管理的進(jìn)展,,數(shù)據(jù)管理包括,,1.1,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論,依據(jù)其使用的技術(shù)和設(shè)備不同，數(shù)據(jù)處理可分為：,手工數(shù)據(jù)處理 1890年前 機械數(shù)據(jù)處理 1890－1946年 電子數(shù)據(jù)處理 1946年以后 包括以下幾個階段,數(shù)據(jù)處理的中心問題是數(shù)據(jù)管理,數(shù)據(jù)的分類數(shù)

8、據(jù)的組織數(shù)據(jù)的編碼數(shù)據(jù)的存儲數(shù)據(jù)的檢索數(shù)據(jù)的維護(hù),11,1.1.2,數(shù)據(jù)管理的進(jìn)展,1、人工管理階段,(1) 背景 50年代中期前，用于科學(xué)計算 軟件：匯編語言 沒有OS 硬件：磁帶、卡片等順序存儲設(shè)備 數(shù)據(jù)處理方式：批處理,,,(2) 特點 數(shù)據(jù)不保存，用完即撤走。 沒有專門的數(shù)據(jù)管理軟件。 數(shù)據(jù)不共享。 無控冗余。 數(shù)據(jù)缺乏獨立性。,12,人工管理階段數(shù)據(jù)管理示例：例：兩個

9、C語言程序，分別求10個數(shù)據(jù)之和和最大值。 程序與數(shù)據(jù)放在一起，數(shù)據(jù)沒有能夠共享。,1.1.2,數(shù)據(jù)管理的進(jìn)展,13,數(shù)據(jù)以文件的形式長期保存。由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序之間有了物理獨立性。數(shù)據(jù)冗余度較大，共享性差。,2、文件系統(tǒng)階段,(1) 背景 50--60年代 計算機不僅用于科學(xué)計算， 開始處理數(shù)據(jù) 軟件：高級語言，OS，文件系統(tǒng) 硬件：磁盤、磁鼓

10、等直接存儲設(shè)備 數(shù)據(jù)處理方式：批處理，聯(lián)機實時處理,1.1.2,數(shù)據(jù)管理的進(jìn)展,(2) 特點,14,文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)管理示例,上例用文件系統(tǒng)實現(xiàn),15,,,(1) 背景 60年代后期 數(shù)據(jù)量的管理越來越大，共享性的要求高。軟件：軟件價格上升，編制和維護(hù)軟件的成本增加，出現(xiàn)“軟件危機”硬件：大容量的磁盤，且價格下降。數(shù)據(jù)處理方式：批處理，聯(lián)機實時處理，分布處理。,1.1.2,數(shù)據(jù)管理的進(jìn)展,3、數(shù)據(jù)庫系階段,196

11、8年 IBM公司的 IMS 1969年 美國 CODASYL（conference on data system language）下的DBTG報告 1970年 IBM公司 E. F. Codd的關(guān)系模型,(2) 進(jìn)入DBS的三大標(biāo)志,16,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化。 數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度小，易擴充。數(shù)據(jù)的最小存儲單位是數(shù)據(jù)項。 有較高的數(shù)據(jù)獨立性。 數(shù)據(jù)由DBMS的統(tǒng)一管理和控制。① 數(shù)據(jù)的安全控制 ②

12、數(shù)據(jù)的完整性③ 并發(fā)控制 ④ 恢復(fù),3,數(shù)據(jù)庫階段,(3) 特點,,ab,acf,b,17,求和： SELECT Sum(Num) FROM Data求最大值：SELECT Max(Num) FROM Data,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)管理示例,上例用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn),18,1.1,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論,1.1.3 高級數(shù)據(jù)庫技術(shù)階段,80年代后,1. 分布式DBS的特點分布性。（多數(shù)處理就地完成）邏輯整體

13、性。（各地的計算機由數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò) 相聯(lián)系）2. 并行DBS的特點并行處理。各節(jié)點是完全非獨立。通過高速網(wǎng)連接。3. 面向?qū)ο驞BS的特點面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型能完整地描述現(xiàn)實世界的 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能表達(dá)數(shù)據(jù)間的嵌套、遞歸關(guān)系。具有面向?qū)ο蠹夹g(shù)的封裝性和繼承性，提高了 軟件的可重用性。,19,4. 多媒體數(shù)據(jù)庫 涉及圖像、音頻、視頻處理、三維動畫、數(shù)據(jù)存儲與檢索等技術(shù)5. 數(shù)據(jù)倉庫 面向主

14、題的、集成的、穩(wěn)定的和隨時間變化的數(shù)據(jù)集合，用于決策制定6. 工程數(shù)據(jù)庫 存儲和管理各種工程設(shè)計圖形和工程設(shè)計文檔，并能為工程設(shè)計提供各種服務(wù)的數(shù)據(jù)庫7. 空間數(shù)據(jù)庫 是描述、存儲與處理具有位置、形狀、大小、分布特征及空間關(guān)系等屬性的空間數(shù)據(jù)及其屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),20,1、計算機化的數(shù)據(jù)管理經(jīng)過的三個階段,本節(jié)小結(jié):,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論,1.1,人工管理階段 文件系統(tǒng)階段 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段,2、三個階段

15、的特點。,21,作 業(yè)：,本節(jié)結(jié)束,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論,1.1,P37 1計算機化的數(shù)據(jù)管理經(jīng)歷了哪幾個階段？各有什么特點？,22,1.2,數(shù)據(jù)模型,,模型：是現(xiàn)實世界事物的特征的模擬和抽象。,數(shù)據(jù)模型也是一種模型。是現(xiàn)實世界中事物的數(shù)據(jù)特征的抽象。,1.2 數(shù)據(jù)模型,23,1.2,數(shù)據(jù)模型,,認(rèn)識抽象,,,轉(zhuǎn)換,現(xiàn)實世界,信息世界,計算機世界,用概念模型描述,,,用數(shù)據(jù)模型描述,從DBS開發(fā)的角度，這種

16、抽象經(jīng)歷了三個世界,24,1.2.1 數(shù)據(jù)模型的三要素,1.2,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操作完整性約束條件,,1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 描述系統(tǒng)的靜態(tài)特征。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是所研究的對象類型（object type）的集合。,,在DBS中按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來命名數(shù)據(jù)模型分：,,,層次結(jié)構(gòu),網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),關(guān)系結(jié)構(gòu),的模型稱為,層次模型,,網(wǎng)狀模型,關(guān)系模型,25,2. 數(shù)據(jù)操作描述系統(tǒng)的動態(tài)特性。對DB中各種對象（型）和實例（值）允許

17、執(zhí)行的操作的集合，要定義這些操作確切含義、操作符號、操作規(guī)則以及實現(xiàn)這些操作的語言等,,3. 數(shù)據(jù)的約束條件 是一種完整性規(guī)則的集合，保證數(shù)據(jù)的正確、有效。 如：性別（男，女）,數(shù)據(jù)操作,檢索更新 ：增加、刪除、修改,數(shù)據(jù)模型的三要素,1.2.1,26,1.2.2 信息世界中的基本概念,實體（Entity）： 客觀存在并可相互區(qū)分的事物。屬性（Attribute）： 實體所具有的每一個特征。

18、實體型（Entity Type）： 實體類型。同型實體應(yīng)具有相同的屬性。 實體集（Entity Set） ： 同型實體的集合。鍵（key）： 能唯一標(biāo)識每個實體的屬性或?qū)傩约?。?lián)系（Relationship）：,數(shù)據(jù)模型,1.2,27,一對一聯(lián)系（1: 1） E1、E2兩實體集，E1中的任一實體在E2中至多有一個與之聯(lián)系，反之亦然。那么，E1和E2間的聯(lián)系為一對一聯(lián)

19、系，記作 1:1 。,兩個實體型之間的聯(lián)系,信息世界中的基本概念,1.2.2,28,一對多聯(lián)系（1：m） E1、E2兩實體集，E1中的任一實體在E2中有n個實體（n≥0）與之聯(lián)系。反之，E2中的每一個實體在E1中至多有一個與之聯(lián)系，則E1與E2間為為一對多聯(lián)系，記作 1：m。,,信息世界中的基本概念,1.2.2,29,多對多聯(lián)系（m：n） E1、E2兩實體集，E1中的任一實體在E2中有n個實體（n

20、≥0）與之聯(lián)系，反之亦然，則E1、E2為多對多聯(lián)系，記作 m：n。,兩個以上實體型之間也存在著1:1、1:m、m:n的聯(lián)系。(例1—6) 同一實體集內(nèi)各實體間也存在著1:1、1:m、m:n聯(lián)系。 (例1—7、 例1—8),信息世界中的基本概念,1.2.2,30,1976年P(guān).S.Chen提出 實體聯(lián)系方法（ Entity-Relationship Approach ）。 也稱為E-R模型。 E-R模

21、型提供了表示實體型、屬性、聯(lián)系的方法：實體型： 用矩形表示 ，矩形框內(nèi)寫明實體名。 例1-1：學(xué)生實體型，課程實體型。,學(xué)生,課程,信息世界中的基本概念,1.2.2,3、概念模型的表示方法,31,屬性： 用橢圓形表示，橢圓形框內(nèi)寫屬性名，鍵的屬性下畫一條橫線，并用無向邊將其與相應(yīng)的實體連接起來。例1-2：學(xué)生實體型具有學(xué)號、姓名、性別、出生日期、專業(yè)屬性，并且，學(xué)號具有唯一標(biāo)識性。,學(xué)生,出生日期,專業(yè)

22、,性別,學(xué)號,姓名,,,,,,信息世界中的基本概念,1.2.2,32,聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實體連接起來，同時在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（1:1，1:m, m:n ）。例1-3: 一個校長管理一個學(xué)校，一個學(xué)校也只有一個校長。,學(xué)校,校長,管理,,,1,1,,例1-4: 一個學(xué)校有若干學(xué)生，一個學(xué)生只能在一個 學(xué)校學(xué)習(xí)。,學(xué)校,學(xué)習(xí),學(xué)生,,,1,m,信息世界中的基本概念,1

23、.2.2,33,例1-5: 學(xué)生選修課程。一個學(xué)生可以選修多門課程，一門課程可以被多個學(xué)生選修。每個學(xué)生選修一門課程有一個成績。,課程,學(xué)生,選修,,,m,n,成績,,注意：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)系連接起來。,信息世界中的基本概念,1.2.2,34,例1-6：對于課程、教師與參考書三個實體型。如果一門課程可以有多個教師使用多本參考書講授；而每個教師教多門課程，每一本參考書供多門課程使用。,課程,教師,參考

24、書,講授,,,,p,m,n,信息世界中的基本概念,1.2.2,35,注意： 三個實體型之間的m:n和三個實體型兩兩之間的m:n是不同的。,信息世界中的基本概念,1.2.2,36,教職工,領(lǐng)導(dǎo),,,1,m,例1-7：教職工實體集，其中一個校長可以領(lǐng)導(dǎo)其他所有普通教職工，而一個普通教職工只被一個校長所領(lǐng)導(dǎo)。,信息世界中的基本概念,1.2.2,37,例1-8：零件實體集，一個零件可以組成其他多個零件，一個零件也可以由其他多個零件組成。,零件,

25、組成,,,n,m,信息世界中的基本概念,1.2.2,一個學(xué)校有若干教師和若干學(xué)生，教師只在一所學(xué)校任教；一個學(xué)生只在一個學(xué)校學(xué)習(xí)；一個學(xué)生可以選修多門課程，一門課程也可以被多個學(xué)生選修，且一個學(xué)生選修一門課程有一個成績；一門課程可以有多個教師使用多本參考書講授；而每個教師教多門課程，每一本參考書供多門課程使用。,E-R圖綜合舉例：用E-R圖畫出學(xué)校系統(tǒng)的概念模型。,教師,學(xué)校,學(xué)生,課程,講授,選修,學(xué)習(xí),,,,,,,成績,,m,1,1

26、,m,n,參考書,工作,,,,p,m,n,p,1.2.2,信息世界中的基本概念,39,學(xué)校 屬性有 校名、地址、電話。校名具有唯一標(biāo)識性。教師 屬性有 職工編號、姓名、性別、職稱。職工編號具有唯一標(biāo)識性。學(xué)生 屬性有 學(xué)號、姓名、性別、出生日期、專業(yè)。學(xué)號具有唯一標(biāo)識性。課程 屬性有 課程號、課程名、學(xué)分。課程號具有唯一標(biāo)識性。參考書 屬性有 書號、書名、作者、出版社。書號具有唯一標(biāo)識

27、性。,信息世界中的基本概念,1.2.2,40,學(xué)校系統(tǒng)的E-R圖,校名,地址,電話,,,,職工編號,職稱,性別,姓名,,,,,學(xué)號,姓名,性別,專業(yè),出生日期,,,,,,課程號,課程名,學(xué)分,,,,書號,書名,作者,出版社,,,,,41,實體及其聯(lián)系圖,信息世界中的基本概念,1.2.2,42,實體及其屬性圖,43,1.2.3 常用的數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)模型,,三大經(jīng)典數(shù)據(jù)模型,面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型,層次,網(wǎng)狀,非關(guān)系模型,基本層次聯(lián)系兩記

28、錄型（非關(guān)系模型中的實體型）及他們之間1：m（含1：1）的聯(lián)系，稱為基本層次聯(lián)系。在非關(guān)系模型中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的單位是基本層次聯(lián)系。,,,,,,Ri,Rj,,Lij,雙親,子女,關(guān)系,1.2,（對于m：n，它轉(zhuǎn)化多個1：m）,44,1.2.4 層次模型,1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)滿足以下兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合為層次模型。⑴ 有且只有一個結(jié)點無父結(jié)點，稱之為根結(jié)點。⑵ 根結(jié)點以外其他結(jié)點有且只有一個父結(jié)點。 ? 每個結(jié)點表示

29、一個記錄類型（實體型） ? 記錄間的聯(lián)系用有向線表示，僅表示1：M。,R1,R2,R3,R4,R5,,,,,,,,,數(shù)據(jù)模型,1.2,1968年，IBM公司的IMS系統(tǒng)，是基于層次模型的DBMS，也是最早的DBMS。,45,.層次模型是一棵倒置的樹。?層次模型中雙親結(jié)點是唯一的，只要指出他的父結(jié)點就可以表示層次模型結(jié)構(gòu)。,,,,,,,,,,系,學(xué)生,教研室,教師,層次模型,1.2.4,46,2. m：n在

30、層次模型中的表示,,,,,,,,,,,,學(xué)生,學(xué)生,學(xué)生,學(xué)生,課程,課程,課程,課程,學(xué)生,課程,選修,,,m,n,,+,,,+,,冗余結(jié)點特點：,結(jié)構(gòu)清晰浪費空間,虛擬結(jié)點特點：,用指引元代替冗余結(jié)點,層次模型,1.2.4,47,(2) 樹中實體間的聯(lián)系是單一的 對于父子結(jié)點間存在多于一種以上的聯(lián)系，影響了這種情況的建模。,,,,,,,工人,工人,工人,設(shè)備,設(shè)備,設(shè)備,,,,,使用,維修,使用,維修,層次模型,1.2

31、.4,48,(3) 對于非樹的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),3. 數(shù)據(jù)操縱與完整性約束條件數(shù)據(jù)操縱 　　 增加、刪除、修改增加：要有雙親刪除：雙親刪、子女則無修改：保證一致性,,,,,,,,,,,,,,①,②,,③,④,⑤,⑥,①,②,③,④,⑤,⑥,,查詢,層次模型,1.2.4,⑤,49,4. 存儲結(jié)構(gòu) 不僅存儲數(shù)據(jù)內(nèi)容，還要存數(shù)據(jù)之間的層次聯(lián)系。 ⑴ 鄰接法 按照層次樹前序穿越的順序把所有記錄

32、依次鄰接存放（自頂向下，自左向右），稱為層次序列順序。,,,,A,B,C,,,A1,,B1,,B2,,B3,,C1,,C2,,C3,,C4,,C5,,C6,,C7,,C8,,,,層次模型,1.2.4,50,⑵ 鏈接法 用指引元來反映數(shù)據(jù)間的層次聯(lián)系。 ? 子女—兄弟指引元： 每個記錄設(shè)兩個指引元，一個指向最大（最左）子女，一個指向最鄰近的兄弟,A1,,,,A2,,,,,,,B1,B2,B3,,,,,,,

33、,,,,,,,,,,C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8,,,,,,,,,,,,,,層次模型,1.2.4,51,層次序列鏈接法,,,A1,A2,,,,B1,B2,B3,,,,,,,,,C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8,,,,,,,,,,,,層次模型,1.2.4,,52,5. 層次摸型的優(yōu)缺點,優(yōu)點： ? 簡單。 ? 對于一些樹狀結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，其性能較好且聯(lián)系固定。

34、? 提供了良好的完整性支撐。 ? 記錄間的聯(lián)系通過指計來實現(xiàn)，查詢效率高。,缺點： ? 對于m：n或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示方法方法笨拙。 ? 增、刪、改的限制多。 ? 查詢必須通過雙親。 ? 結(jié)構(gòu)嚴(yán)密、層次命令趨于程序化、編寫復(fù)雜。,層次模型,1.2.4,53,1.2,,數(shù)據(jù)模型,1.2.5 網(wǎng)狀模型,1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),滿足以下兩個條件的基本層次聯(lián)系的集合稱為

35、網(wǎng)狀模型,其他結(jié)點可以有多于一個的雙親結(jié)點。,允許有一個以上的根結(jié)點,1969，1971…..CODASYL下屬的DBTG發(fā)布了一系列DBTG報告。,54,1.2,,數(shù)據(jù)模型,,2. 網(wǎng)狀模型對m：n表示,,學(xué)生,,,選修,,,課程,m,n,,學(xué)生,,課程,,選修,,,學(xué)生,55,3. 數(shù)據(jù)操縱與完整性約束,支持記錄碼的概念。,保證聯(lián)系是1：m。,,可以支持雙親子女的某些約束。,? 子女要在雙親具在時才能插入。,? 雙親之一刪

36、除，則子女刪除。,4. 存儲結(jié)構(gòu),⑴ 鏈接法,以系值為單位,系型：一個1：m為一個系型，有首記錄型屬記錄型。,系值：一個首記錄值和其所屬的所有屬記錄值 。,網(wǎng)狀模型,1.2.5,56,?雙向環(huán)狀鏈,單相環(huán)狀鏈,有next指針,有next、 prior指針,,,,,,,,,網(wǎng)狀模型,1.2.5,57,?單向環(huán)轉(zhuǎn)向首鏈,雙向環(huán)轉(zhuǎn)向首鏈,有next、 owner指針,,,,,有next、owner、 prior指針,,,,,,,,,網(wǎng)狀模型

37、,1.2.5,58,例：學(xué)生選課的網(wǎng)狀模型數(shù)據(jù)庫,,學(xué)生,,課程,,選修,,,鏈接法的特點 ：,指針的增加加快了存取速度，減少了故障影響。但它動態(tài)保持和維護(hù)這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)，勢必會影響系統(tǒng)的復(fù)雜度，耗用大量的存儲空間。,網(wǎng)狀模型,1.2.5,59,⑵ 指針陣列法：,所有指向?qū)儆涗浀闹羔樓度胂凳子涗浿?，形成一個排了序的指針。查找時無須走鏈。,網(wǎng)狀模型,1.2.5,60,,5. 網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點,優(yōu)點：,? 更直接描述客觀世界。? 性能良好，

38、存儲效率高。,缺點：,? 結(jié)構(gòu)復(fù)雜。? 其DDL、DML語言復(fù)雜不易使用。,網(wǎng)狀模型,1.2.5,61,1.2.6 關(guān)系模型,數(shù)據(jù)模型,1.2,1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)（集合論）之上的。,⑴ 用二維表數(shù)據(jù)（集合論中的關(guān)系）來表示實體及實體間聯(lián)系的模型——關(guān)系模型,記錄 （元組）,值域：{男，女},屬性名(字段名),關(guān)鍵字唯一確定一條記錄,62,⑵ 術(shù)語,關(guān)系——二維表 元組（記錄）——一行 屬性——一列 主碼

39、（鍵）——唯一確定一元組的屬性組 域——屬性的取值范圍 分量（字段）——元組中的屬性值 關(guān)系模式：對關(guān)系的描述學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，黨員，專業(yè)，出生年月，助學(xué)金）,⑶ 關(guān)系模型的特點,? 概念單一,? 關(guān)系必須是規(guī)范化的,關(guān)系模型,1.2.6,63,2. 數(shù)據(jù)操縱和完整性約束,查詢、增 加、刪除、修改,操作對象和記錄都是關(guān)系，且存取路徑透明、向用戶隱藏。,實體完整性,,參照完整性,用戶自定義完整性,3. 存儲結(jié)構(gòu),二維表以

40、文件形式存儲,一個表對應(yīng)一個,,OS文件,自己建立一個文件結(jié)構(gòu),關(guān)系模型,1.2.6,64,4. 關(guān)系模型的優(yōu)缺點,優(yōu)點：,? 建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念上? 概念單一? 存取路徑透明，從而提高了數(shù)據(jù)的獨立性和安全保密性,缺點：,查詢效率不高，須對查詢進(jìn)行優(yōu)化,關(guān)系模型,1.2.6,65,1.2,數(shù)據(jù)模型,1.2.7 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型,基本思想：將數(shù)據(jù)及操作這些數(shù)據(jù)的程序代碼封裝在一個對象里，相似結(jié)構(gòu)的對象形成一個類。,一

41、組類按E-R模型中的ISA概念形成超類、子類關(guān)系 子類：定義類型之間的一種子集關(guān)系。它抽象了類型之間的“is a”的語義聯(lián)系。例如,66,67,本節(jié)小結(jié):,1.2,數(shù)據(jù)模型,1、數(shù)據(jù)模型的三要素。2、E-R圖的要點3、層次、網(wǎng)狀模型 關(guān)系模型的特點,68,作 業(yè)：,本節(jié)結(jié)束,1.2,數(shù)據(jù)模型,P38 7 11 12 13,69,1.3,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),1.3.1 DBS的三

42、級模式二級映象結(jié)構(gòu),應(yīng)用程序A,應(yīng)用程序A,,B,,,,C,D,D,,外模式1,,,外模式2,,外模式3,,,,外模式/模式映像,模式,,內(nèi)模式/模式映像,內(nèi)模式,,,DB,,,DBMS,OS,,,,,,,,,1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),70,1. 模式（Schema） 也稱概念模式。是DB中全部數(shù)據(jù)的一個總體邏輯和特征的描述。以某一種數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，不僅定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，還定義與數(shù)據(jù)相關(guān)的安全性、完整性。不僅

43、要定義數(shù)據(jù)記錄內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，而且還定義這些數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。 僅涉及型(靜態(tài))的描述，不涉及值(動態(tài))的描述。 DBS提供了SDDL（Schema Data Description Language）。,2. 外模式（External Schema） 也稱子模式（subschema）、用戶模式。 是數(shù)據(jù)庫用戶用到的那部分?jǐn)?shù)據(jù)的描述。是局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。與某一應(yīng)用有關(guān)。外模是模式的子集。不同的

44、用戶的外模的描述是不同的。(如視圖)DBS提供了SSDDL（SubSchema Data Description Language）。,的三級模式二級映象結(jié)構(gòu),DBS,1.3.1,71,3. 內(nèi)模式（internal schema） 也稱存儲模式，一個DB只有一個內(nèi)模，是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述。如：順序結(jié)構(gòu)，B樹結(jié)構(gòu)。它按什么方式組織，數(shù)據(jù)是否壓縮、加密等。 DBS提供了DSDL（ Data Storage

45、 Description Language）。 4. 模式/內(nèi)模映象 DB中只有一個模式，一個內(nèi)模，故其映象是唯一。 定義了全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系，該映象包含在模式中。 是物理獨立性。,的三級模式二級映象結(jié)構(gòu),DBS,1.3.1,72,5. 外模/模式映象 一個模式可以有多個外模式，對每一個外模都有一個外模/模式映象，映象包含在外模中。是邏輯獨立性。 總之：模式是核

46、心。內(nèi)模、外模都依賴于模式。,的三級模式二級映象結(jié)構(gòu),DBS,1.3.1,73,DBS體系結(jié)構(gòu)物理獨立性 邏輯獨立性,本節(jié)小結(jié):,本節(jié)結(jié)束,74,1.4.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成,1. 硬件平臺及數(shù)據(jù)庫(1) 要有足夠大的內(nèi)存空間。(2) 有足夠大的直接存取外部設(shè)備存放數(shù)據(jù)庫。(3) 要求系統(tǒng)有較高的通道能力,以提高數(shù)據(jù)的傳送率。2. 軟件(1) DBMS。(2) 支持DBMS運行的操作系統(tǒng)。(3) 具有與數(shù)據(jù)庫接口的

47、高級語言及其編譯系統(tǒng),便于開發(fā)應(yīng)用程序。(4) 以DBMS為核心的應(yīng)用開發(fā)工具。(5)為特定應(yīng)用環(huán)境開發(fā)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)。,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成及應(yīng)用研究,1.4,75,3. 人員(1) 數(shù)據(jù)庫管理員DBA 負(fù)責(zé)全面管理和控制數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。(2) 系統(tǒng)分析員和數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員(3) 應(yīng)用程序員(4) 用戶,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成及應(yīng)用研究,1.4,76,軟件系統(tǒng)層次,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成及應(yīng)用研究,1.4,77,例如：Outlook

48、Express QQ 股票軟件應(yīng)用： 基于行業(yè)的數(shù)據(jù)庫 應(yīng)用系統(tǒng),1.4.2數(shù)據(jù)庫開發(fā)的兩種模式： 客戶機/服務(wù)器模式 瀏覽器/服務(wù)器模式 1．客戶機/服務(wù)器模式 Client/Server，簡稱C/S,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成及應(yīng)用研究,1.4,78,例如：IE收到郵件

49、 新浪上查看股票信息 Internet上的購物系統(tǒng)、訂票系統(tǒng) 應(yīng)用：特別適合非特定的用戶,2．瀏覽器/服務(wù)器模式 Browser/Server，簡稱B/S,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成及應(yīng)用研究,1.4,79,兩種模式比較 各有其優(yōu)缺點 B/S模式可以認(rèn)為是C/S模式的一種特例C/S模式 缺點：C/S模式維護(hù)、升級煩瑣 優(yōu)

50、點：響應(yīng)速度快，功能完善B/S模式 缺點：響應(yīng)速度慢，功能不是很完善。 優(yōu)點：維護(hù)、升級簡單,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成及應(yīng)用研究,1.4,80,常見的一種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境,開發(fā)工具有： Visual Basic Visual C++ Delphi PowerBuilder,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)： SQL Server

51、 Oracle MySQL DB2,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成及應(yīng)用研究,1.4,81,1.4.3 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域,DB技術(shù)研究的三個領(lǐng)域：1. DBMS的研制2. DBS的設(shè)計（應(yīng)用程序的開發(fā)）3. DB理論 關(guān)系規(guī)范化，關(guān)系數(shù)據(jù)理論，DB邏輯演繹、知識推理。DB中的理論發(fā)現(xiàn)，并行算法……,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成及應(yīng)用研究,1.4,82,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的