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1、数据库原理及应用数据库原理及应用 -MySQL 2022-5-20教材教材: :中国铁道出版社中国铁道出版社2022-5-20课堂纪律课堂纪律v缺勤缺勤v迟到迟到v禁止开手机、吃东西、睡觉、看报纸、禁止开手机、吃东西、睡觉、看报纸、做其他作业等做其他作业等2022-5-20参考书参考书1. 萨师煊，王珊：数据库系统概论(第五版) 高等教育出版社，2014.9 2. 明日科技 著 MySQL从入门到精通 清华大学出版社，2017.8 3. 美 西尔伯沙茨 著，杨冬青，李红燕，唐世渭 译 数据库系统概念原书第6版 机械工业出版社 2012.52022-5-20An Introduction to
2、Database Systems参考书参考书4. 数据库系统原理与设计（第3版） 万常选、廖国琼等编著 清华大学出版社 上机软件 MySQL 5.7或MS SQL SERVER 20122022-5-20An Introduction to Database Systems学习方式学习方式 听课 （启发式、讨论式） 读书 （预习、复习） 报告 （综合练习）2022-5-20An Introduction to Database Systems考核方式考核方式 1书面作业 2上机实验 3期末笔试 4数据库课程设计 5总成绩=平时成绩10%+作业成绩 和实验报告30%+期中20%+期末考试40%2
3、022-5-20An Introduction to Database Systems教学大纲教学大纲v 一、课程内容概述一、课程内容概述 数据库技术和系统已经成为信息基础设施的核心技术数据库技术和系统已经成为信息基础设施的核心技术和重要基础。数据库技术作为数据管理的最有效的手段，和重要基础。数据库技术作为数据管理的最有效的手段，极大的促进了计算机应用的发展。极大的促进了计算机应用的发展。全书分为全书分为 3 篇篇 12 章。基础篇包括第章。基础篇包括第 13 章，分别介章，分别介绍了数据库系统概论、关系数据库、关系数据库标准语言绍了数据库系统概论、关系数据库、关系数据库标准语言 SQL。理论
4、和技术篇包括第。理论和技术篇包括第 410 章，分别介绍了关系章，分别介绍了关系 数据库理论、数据库设计、数据库安全性、数据库完整性、数据库理论、数据库设计、数据库安全性、数据库完整性、 数据库恢复技术、并发控制和数据管理技术前沿。数据库恢复技术、并发控制和数据管理技术前沿。2022-5-20An Introduction to Database Systems二、课程目标二、课程目标 v通过本课程学习，使学生系统地掌握数据库通过本课程学习，使学生系统地掌握数据库系统的基本原理和基本技术。要求在掌握数据库系统的基本原理和基本技术。要求在掌握数据库系统基本概念的基础上，能熟练使用系统基本概念的基
5、础上，能熟练使用SQL语言在语言在某一个数据库管理系统上进行数据库操作；掌握某一个数据库管理系统上进行数据库操作；掌握数据库设计方法和步骤，具有设计数据库模式以数据库设计方法和步骤，具有设计数据库模式以及开发数据库应用系统的基本能力。及开发数据库应用系统的基本能力。2022-5-20An Introduction to Database Systems三、预修课程三、预修课程 * 计算机程序设计方法和语言计算机程序设计方法和语言* 数据结构数据结构* 离散数学离散数学* 操作系统操作系统2022-5-20An Introduction to Database Systems四、课程学时安排（参
6、考）四、课程学时安排（参考）2022-5-20章节内容学时总计理论实践第一章数据库系统概论440第二章关系数据库440第三章关系数据库标准语言SQL1064第四章关系数据库理论440第五章数据库设计440第六章数据库安全性422第七章数据库完整性422第八章数据库恢复技术422第九章并发控制422第十章数据库管理技术前沿220第十一章案例404合计 483216An Introduction to Database Systems五、实验安排五、实验安排 2022-5-20序号实验名称开设类别实验学时对应教材章节实验1数据库的创建与管理必修1第3章实验2表、索引与视图的基础操作必修2第3章实验
7、3SQLselect查询操作必修4第3章实验4SQL数据更新操作必修2第3章实验5数据库存储和优化必修1第5章实验6数据库安全性必修2第6章实验7数据库完整性必修2第7章实验8数据库备份和恢复技术必修2第8章实验9数据库并发控制选修1第9章实验10数据库应用系统设计与开发选修16第12章总计16数据库原理及应用数据库原理及应用第一章第一章 数据库系统概论2022-5-20An Introduction to Database Systems第一章第一章 数据库系统概论第一节第一节 数据库系统概述数据库系统概述第二节第二节 数据库技术的发展数据库技术的发展第三节第三节 数据模型数据模型第四节第四
8、节 数据库的结构数据库的结构第五节第五节 数据库系统的组成数据库系统的组成第六节第六节 数据库与计算思维数据库与计算思维2022-5-20An Introduction to Database Systems数据库的地位数据库的地位v数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支。术，是计算机科学的重要分支。v数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透。地促进了计算机应用向各行各业的渗透。v数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度数据
9、库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志。已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志。2022-5-20An Introduction to Database Systems1. 数据库系统概述v数据数据(Data)v数据库数据库(Database)v数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)v数据库系统数据库系统(DBS)2022-5-20An Introduction to Database Systems一、数据一、数据v数据数据(Data)是数据库中存储的基本对象是数据库中存储的基本对象v数据的定义数据的定义 描述客观事物并且可以鉴别的符号记录描述客观
10、事物并且可以鉴别的符号记录v数据的种类数据的种类 文本、图形、图像、音频、视频、学生的档案文本、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录、货物的运输情况等记录、货物的运输情况等v数据的特点数据的特点 数据与其语义是不可分的数据与其语义是不可分的2022-5-20An Introduction to Database Systems数据举例数据举例v数据的含义称为数据的语义，数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不数据与其语义是不可分的。可分的。 例如例如 90是一个数据是一个数据语义语义1：学生某门课的成绩：学生某门课的成绩语义语义2：某人的体重：某人的体重语义语义3：计算机系：计算机系201
11、5级学生人数级学生人数语义语义4：请同学们给出。：请同学们给出。2022-5-20An Introduction to Database Systems数据举例数据举例v学生档案中的学生记录学生档案中的学生记录（李明，男，（李明，男，199905，江苏南京市，计算机系，江苏南京市，计算机系，2018） 语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、 入学时间入学时间 解释：李明是个大学生，解释：李明是个大学生，1999年年5月出生，江苏南京市人，月出生，江苏南京市人，2018年考入计算机系年考入计算机系请给出另一个解释和语义请给出另一个解释和语
12、义2022-5-20An Introduction to Database Systems二、数据库二、数据库v数据库的定义数据库的定义 数据库数据库(Database,简称简称DB)是是长期储存长期储存在计算机内、在计算机内、有有组织组织的、的、可共享可共享的的大量大量数据的集合。数据的集合。v数据库的基本特征数据库的基本特征 数据按一定的数据模型组织、描述和储存数据按一定的数据模型组织、描述和储存 可为各种用户共享可为各种用户共享 冗余度较小冗余度较小 数据独立性较高数据独立性较高 易扩展易扩展2022-5-20An Introduction to Database Systems三、数据
13、库管理系统三、数据库管理系统v什么是什么是DBMS 位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。 是基础软件，是一个大型复杂的软件系统是基础软件，是一个大型复杂的软件系统 vDBMS的用途的用途 科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据2022-5-20An Introduction to Database Systems硬件平台硬件平台基础软件平台基础软件平台软件基础构架平台软件基础构架平台应用软件平台应用软件平台软件产品软件产品 协同软件协同软件 办公软件办公软件 中间件中间件 应用服务器应用服务器数据库在
14、计算机系统中的位置数据库在计算机系统中的位置2022-5-20An Introduction to Database SystemsDBMS的主要功能的主要功能 数据定义功能数据定义功能 提供数据定义语言提供数据定义语言(DDL) 定义数据库中的数据对象定义数据库中的数据对象 数据组织、存储和管理数据组织、存储和管理 分类组织、存储和管理各种数据分类组织、存储和管理各种数据 确定组织数据的文件结构和存取方式确定组织数据的文件结构和存取方式 实现数据之间的联系实现数据之间的联系 提供多种存取方法提高存取效率提供多种存取方法提高存取效率2022-5-20An Introduction to Dat
15、abase SystemsDBMS的主要功能的主要功能v 数据操纵功能数据操纵功能 提供数据操纵语言提供数据操纵语言(DML) 实现对数据库的基本操作实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改查询、插入、删除和修改)v 数据库的事务管理和运行管理数据库的事务管理和运行管理 数据库在建立、运行和维护时由数据库在建立、运行和维护时由DBMS统一管理和控制统一管理和控制保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用发生故障后的系统恢复发生故障后的系统恢复2022-5-20An Introduction to Database SystemsDB
16、MS的主要功能的主要功能数据库的建立和维护功能数据库的建立和维护功能(实用程序实用程序)1. 数据库初始数据装载转换数据库初始数据装载转换2. 数据库转储数据库转储3. 介质故障恢复介质故障恢复4. 数据库的重组织数据库的重组织5. 性能监视分析等性能监视分析等2022-5-20An Introduction to Database SystemsDBMS的主要功能（续）的主要功能（续） 其它功能其它功能1. DBMS与网络中其它软件系统的通信与网络中其它软件系统的通信2. 两个两个DBMS系统的数据转换系统的数据转换3. 异构数据库之间的互访和互操作异构数据库之间的互访和互操作2022-5-
17、20An Introduction to Database Systems四、数据库系统四、数据库系统v什么是数据库系统（什么是数据库系统（Database System，简称，简称DBS） 在计算机系统中引入数据库后的系统构成在计算机系统中引入数据库后的系统构成v数据库系统的构成数据库系统的构成 数据库数据库 数据库管理系统（及其开发工具）数据库管理系统（及其开发工具） 应用系统应用系统 数据库管理员数据库管理员+用户用户 2022-5-20An Introduction to Database Systems 数据库数据库 应用系统应用系统应用开发工具 操作系统 数据库管理系统数据库管理系
18、统 数据库管理员数据库管理员用户用户用户 图图1.1 数据库系统数据库系统2022-5-20An Introduction to Database Systems 1.2 数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展1.2.1 人工管理阶段人工管理阶段(20世纪世纪40年代中年代中-50年代中年代中)1.2.2 文件系统阶段文件系统阶段(20世纪世纪50年代末年代末-60年代中年代中)1.2.3 数据库系统阶段数据库系统阶段(20世纪世纪60年代末年代末-现在现在)2022-5-20An Introduction to Database Systems数据管理技术的产生和发展数据管理技术的
19、产生和发展v什么是数据管理什么是数据管理 对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护 数据处理的中心问题数据处理的中心问题v数据管理技术的发展过程数据管理技术的发展过程 人工管理阶段人工管理阶段(20世纪世纪40年代中年代中-50年代中年代中) 文件系统阶段文件系统阶段(20世纪世纪50年代末年代末-60年代中年代中) 数据库系统阶段数据库系统阶段(20世纪世纪60年代末年代末-现在现在)2022-5-20An Introduction to Database Systems数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展(续续)v数据管理技术的发
20、展动力数据管理技术的发展动力 应用需求的推动应用需求的推动 计算机硬件的发展计算机硬件的发展 计算机软件的发展计算机软件的发展2022-5-20人工管理阶段人工管理阶段文件系统阶段文件系统阶段数据库系统阶段数据库系统阶段特点数据的管理者数据的管理者人人文件系统文件系统数据库管理系统数据库管理系统数据面向的对象数据面向的对象某一应用程序某一应用程序某一应用程序某一应用程序整个应用系统整个应用系统数据的共享程度数据的共享程度无共享无共享, ,冗余度极大冗余度极大共享性差共享性差, ,冗余冗余度大度大共享性高，冗余度小共享性高，冗余度小数据的独立性数据的独立性不独立，完全依赖不独立，完全依赖于程序于
21、程序独立性差独立性差具有高度的物理独立性具有高度的物理独立性和逻辑独立性和逻辑独立性数据的结构化数据的结构化无结构无结构记录内有结构，记录内有结构，整体无结构整体无结构整体结构化，用数据模整体结构化，用数据模型描述型描述数据控制能力数据控制能力应用程序自己控制应用程序自己控制应用程序自己控应用程序自己控制制由数据库管理系统提供由数据库管理系统提供数据安全性、完整性、数据安全性、完整性、并发控制并发控制和恢复能力和恢复能力背景应用需求应用需求科学计算科学计算科学计算、管理科学计算、管理大规模管理大规模管理硬件水平硬件水平无直接存取存储设无直接存取存储设备备磁盘、磁鼓磁盘、磁鼓大容量磁盘、磁盘阵列
22、大容量磁盘、磁盘阵列软件水平软件水平没有操作系统没有操作系统有文件系统有文件系统有数据库管理系统有数据库管理系统处理方式处理方式批处理批处理联机实时处理、联机实时处理、批处理批处理联机实时处理，分布处联机实时处理，分布处理，批处理理，批处理2022-5-20An Introduction to Database Systems一、人工管理阶段一、人工管理阶段v时期时期 20世纪世纪40年代中年代中-50年代中年代中v产生的背景产生的背景 应用需求应用需求科学计算科学计算 硬件水平硬件水平无直接存取存储设备无直接存取存储设备 软件水平软件水平没有操作系统没有操作系统 处理方式处理方式批处理批处理
23、2022-5-20An Introduction to Database Systems人工管理阶段人工管理阶段(续续)v特点特点 数据的管理者：用户（程序员），数据不保存数据的管理者：用户（程序员），数据不保存 数据面向的对象：某一应用程序数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：无共享、冗余度极大数据的共享程度：无共享、冗余度极大 数据的独立性：不独立，完全依赖于程序数据的独立性：不独立，完全依赖于程序 数据的结构化：无结构数据的结构化：无结构 数据控制能力：应用程序自己控制数据控制能力：应用程序自己控制2022-5-20An Introduction to Database Syst
24、ems应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(人工管理阶段人工管理阶段) 应用程序应用程序1数据集数据集1应用程序应用程序2数据集数据集2应用程序应用程序数据集数据集n.人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系 2022-5-20An Introduction to Database Systems二、文件系统阶段二、文件系统阶段v时期时期 20世纪世纪50年代末年代末-60年代中年代中v产生的背景产生的背景 应用需求应用需求科学计算、管理科学计算、管理 硬件水平硬件水平磁盘、磁鼓磁盘、磁鼓 软件水平软件水平有文件系统有文件系统 处理方式处理方
25、式联机实时处理、批处理联机实时处理、批处理2022-5-20An Introduction to Database Systems文件系统阶段文件系统阶段(续续)v特点特点数据的管理者：文件系统，数据可长期保存数据的管理者：文件系统，数据可长期保存数据面向的对象：某一应用程序数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：共享性差、冗余度大数据的共享程度：共享性差、冗余度大数据的结构化：记录内有结构，整体无结构数据的结构化：记录内有结构，整体无结构数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必须数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必须 修改应用程序修改应用程序数据控制能力：应用程序自己控制数
26、据控制能力：应用程序自己控制2022-5-20An Introduction to Database Systems应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(文件系统阶段文件系统阶段)应用程序应用程序文件文件应用程序应用程序文件文件2应用程序应用程序文件文件n存取存取方法方法.文件系统阶段应用程序与数据之间的对应关系文件系统阶段应用程序与数据之间的对应关系 2022-5-20An Introduction to Database Systems文件系统中数据的结构文件系统中数据的结构v 记录内有结构。记录内有结构。v 数据的结构是靠程序定义和解释的。数据的结构是靠程序定义和解释的。v
27、数据只能是定长的。数据只能是定长的。 可以间接实现数据变长要求，但访问相应数据的应用可以间接实现数据变长要求，但访问相应数据的应用程序复杂了。程序复杂了。v 文件间是独立的，因此数据整体无结构。文件间是独立的，因此数据整体无结构。 可以间接实现数据整体的有结构，但必须在应用程序可以间接实现数据整体的有结构，但必须在应用程序中描述数据间的联系。中描述数据间的联系。v 数据的最小存取单位是记录数据的最小存取单位是记录。2022-5-20An Introduction to Database Systems三、数据库系统阶段三、数据库系统阶段v时期时期 20世纪世纪60年代末以来年代末以来v产生的背
28、景产生的背景 应用背景应用背景大规模管理大规模管理 硬件背景硬件背景大容量磁盘、磁盘阵列大容量磁盘、磁盘阵列 软件背景软件背景有数据库管理系统有数据库管理系统 处理方式处理方式联机实时处理，分布处理，批处理联机实时处理，分布处理，批处理2022-5-20An Introduction to Database Systems 数据库系统的特点数据库系统的特点v数据结构化数据结构化v数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据的共享性高，冗余度低，易扩充v数据独立性高数据独立性高v数据由数据由DBMS统一管理和控制统一管理和控制2022-5-20An Introduction to Database Sy
29、stems数据结构化数据结构化v整体数据的结构化整体数据的结构化是数据库的主要特征之一是数据库的主要特征之一 v整体结构化整体结构化 不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织 不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具有联系有联系v数据库中实现的是数据的真正结构化数据库中实现的是数据的真正结构化 数据的结构用数据的结构用数据模型数据模型描述，无需程序定义和解释描述，无需程序定义和解释 数据可以数据可以变长变长 数据的最小存取单位是数据的最小存取单位是数据项数据项2022-5-20An Introduction
30、 to Database Systems数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据的共享性高，冗余度低，易扩充v数据库系统从整体角度看待和描述数据，数据数据库系统从整体角度看待和描述数据，数据面向整个系统，可以被多个用户、多个应用共面向整个系统，可以被多个用户、多个应用共享使用。享使用。v数据共享的好处数据共享的好处 减少数据冗余，节约存储空间减少数据冗余，节约存储空间 避免数据之间的不相容性与不一致性避免数据之间的不相容性与不一致性 使系统易于扩充使系统易于扩充2022-5-20An Introduction to Database Systems数据独立性高数据独立性高v 物理独立性物理独立性
31、指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。用改变。v 逻辑独立性逻辑独立性 指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。v 数据独立性是由数据独立性是由DBMS的二级映像功能来保证的的二级映像功能来保证的2022-5-20An Introduction to Database Systems数据由数据由DBMS统
32、一管理和控制统一管理和控制v DBMS提供的数据控制功能提供的数据控制功能(1)数据的安全性（数据的安全性（Security）保护）保护保护数据，以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。保护数据，以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。(2)数据的完整性（数据的完整性（Integrity）检查）检查将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。(3)并发（并发（Concurrency）控制）控制对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。(4
33、)数据库恢复（数据库恢复（Recovery）将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。2022-5-20An Introduction to Database Systems应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(数据库系统数据库系统)DBMS应用程序应用程序1应用程序应用程序2数据库数据库数据库系统阶段应用程序与数据之间的对应关系数据库系统阶段应用程序与数据之间的对应关系 2022-5-20An Introduction to Database Systems 1.3 数据模型数据模型 1.3.1 数据和数据模型数据和数据模型 1.3.
34、2 概念层数据模型概念层数据模型 1.3.3 数据库建模数据库建模 1.3.4 组织层数据模型组织层数据模型2022-5-20An Introduction to Database Systems数据模型数据模型v 在数据库中用数据模型这个工具来在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理抽象、表示和处理现现实世界中的数据和信息。实世界中的数据和信息。v 通俗地讲数据模型就是通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟现实世界的模拟。v 数据模型应满足三方面要求数据模型应满足三方面要求 能比较能比较真实真实地模拟现实世界地模拟现实世界 容易容易为人所为人所理解理解 便于在计算机上便于在计算机上实现实现
35、2022-5-20An Introduction to Database Systems 1.3.1 两大类数据模型两大类数据模型v数据模型分为两类（分属两个不同的层次）数据模型分为两类（分属两个不同的层次）(1) 概念模型概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来对数也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，用于数据库设计。据和信息建模，用于数据库设计。 (2) 逻辑模型和物理模型逻辑模型和物理模型 逻辑模型主要包括网状模型、层次模型、关系模型、面向对象逻辑模型主要包括网状模型、层次模型、关系模型、面向对象模型等，按计算机系统的观点对数据建模，用于模型等，按计算机系统的观点对数据建模
36、，用于DBMS实现实现。 物理模型是对数据最底层的抽象，描述数据在系统内部的表示物理模型是对数据最底层的抽象，描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。2022-5-20An Introduction to Database Systems两大类数据模型两大类数据模型 (续续)v客观对象的抽象过程客观对象的抽象过程-两步抽象两步抽象 现实世界中的客观对象抽象为概念模型；现实世界中的客观对象抽象为概念模型； 把概念模型转换为某一把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。支持的数据模型。2022-5-20An
37、Introduction to Database Systems两大类数据模型两大类数据模型 (续续)DBMS支持的数据模型支持的数据模型概念模型概念模型认识认识抽象抽象信息世界信息世界机器世界机器世界现实世界中客观对象的抽象过程现实世界中客观对象的抽象过程现实世界现实世界现实世界现实世界 概念模型概念模型数据库设计人员完成数据库设计人员完成逻辑模型逻辑模型 物理模型物理模型由由DBMS完成完成概念模型概念模型 逻辑模型逻辑模型数据库设计人员完成数据库设计人员完成2022-5-20An Introduction to Database Systems 1.3 数据模型的组成要素数据模型的组成要
38、素v 数据模型精确地描述了系统的静态特性，动态特性和数据模型精确地描述了系统的静态特性，动态特性和完整性约束条件。所以由以下三部分组成：完整性约束条件。所以由以下三部分组成： 数据结构数据结构 数据模型三要素数据模型三要素 数据操作数据操作 完整性约束条件完整性约束条件2022-5-20An Introduction to Database Systems 一、一、 数据结构数据结构v什么是数据结构什么是数据结构 描述数据库的组成对象，以及对象之间的联系描述数据库的组成对象，以及对象之间的联系v描述的内容描述的内容 与数据类型、内容、性质有关的对象与数据类型、内容、性质有关的对象 与数据之间联
39、系有关的对象与数据之间联系有关的对象v数据结构是对系统静态特性的描述数据结构是对系统静态特性的描述2022-5-20An Introduction to Database Systems 二、数据操作二、数据操作 v数据操作数据操作 对数据库中各种对象对数据库中各种对象(型型)的实例的实例(值值)允许执行的允许执行的 操作操作及有关的及有关的操作规则操作规则v数据操作的类型数据操作的类型 查询查询 更新更新(包括插入、删除、修改包括插入、删除、修改)2022-5-20An Introduction to Database Systems 数据操作数据操作(续续) v数据模型对操作的定义数据模型
40、对操作的定义 操作的确切含义操作的确切含义 操作符号操作符号 操作规则（如优先级）操作规则（如优先级） 实现操作的语言实现操作的语言v数据操作是对系统数据操作是对系统动态特性动态特性的描述的描述2022-5-20An Introduction to Database Systems三、数据的完整性约束条件三、数据的完整性约束条件 v数据的完整性约束条件数据的完整性约束条件 一组完整性规则的集合。一组完整性规则的集合。 完整性规则：完整性规则：给定的数据模型中数据及其联系给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则所具有的制约和储存规则 用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态用以限定符合
41、数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。的变化，以保证数据的正确、有效、相容。2022-5-20An Introduction to Database Systems 数据的完整性约束条件数据的完整性约束条件(续续)v数据模型对完整性约束条件的定义数据模型对完整性约束条件的定义 反映和规定本反映和规定本数据模型数据模型必须遵守的必须遵守的基本的通用的基本的通用的完整完整性约束条件。例如在关系模型中，任何关系必须满足性约束条件。例如在关系模型中，任何关系必须满足实体完整性和参照完整性两个条件。实体完整性和参照完整性两个条件。 实体完整性实体完整性完整性约束条件完整性约束
42、条件 参照完整性参照完整性 用户定义完整性用户定义完整性2022-5-20An Introduction to Database Systems 1.3.3 概念模型概念模型v信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念v两个实体型之间的联系两个实体型之间的联系v两个以上实体型之间的联系两个以上实体型之间的联系v单个实体型内的联系单个实体型内的联系v概念模型的一种表示方法概念模型的一种表示方法v一个实例一个实例2022-5-20An Introduction to Database Systems概念模型概念模型v概念模型的用途概念模型的用途 概念模型用于信息世界的建模概念模型用于信息世界的建模
43、是现实世界到机器世界的一个中间层次是现实世界到机器世界的一个中间层次 是数据库设计的有力工具是数据库设计的有力工具 数据库设计人员和用户之间进行交流的语言数据库设计人员和用户之间进行交流的语言v对概念模型的基本要求对概念模型的基本要求 较强的语义表达能力较强的语义表达能力 能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识 简单、清晰、易于用户理解简单、清晰、易于用户理解2022-5-20An Introduction to Database Systems一、信息世界中的基本概念一、信息世界中的基本概念(1) 实体（实体（Entity） 客观存在并可相互区别的事
44、物称为实体。客观存在并可相互区别的事物称为实体。可以是具体的人、事、物或抽象的概念。可以是具体的人、事、物或抽象的概念。(2) 属性（属性（Attribute） 实体所具有的某一特性称为属性。实体所具有的某一特性称为属性。一个实体可以由若干个属性来刻画。一个实体可以由若干个属性来刻画。 (3) 码（码（Key） 唯一标识实体的属性集称为码。唯一标识实体的属性集称为码。2022-5-20An Introduction to Database Systems信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(续续)(4) 域（域（Domain） 属性的取值范围称为该属性的域属性的取值范围称为该属性的域。 (
45、5) 实体型（实体型（Entity Type） 用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型体型(6) 实体集（实体集（Entity Set） 同一类型实体的集合称为实体集同一类型实体的集合称为实体集l实体集包含了实体的实体集包含了实体的“值值”也隐含了实体的也隐含了实体的“型型”。2022-5-20An Introduction to Database Systems信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(续续)(7) 联系（联系（Relationship） 现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界现实世界中事物内部以及事物之间
46、的联系在信息世界 中反映为实体内部的联系和实体之间的联系。中反映为实体内部的联系和实体之间的联系。 实体内部实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系 实体之间实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系的联系通常是指不同实体集之间的联系2022-5-20现实世界现实世界信息世界信息世界计算机世界计算机世界实体实例记录特征属性数据项实体集对象数据或文件实体间的联系对象间的联系数据间的联系概念模型数据模型2022-5-20An Introduction to Database Systems二、两个实体型之间的联系二、两个实体型之间的联系实体型实体型A
47、联系名联系名实体型实体型B111:1联系联系实体型实体型A联系名联系名1n1:n联系联系实体型实体型A实体型实体型B联系名联系名mnm:n联系联系实体型实体型B用图形来表示两个实体型之间的这三类联系用图形来表示两个实体型之间的这三类联系 2022-5-20An Introduction to Database Systems二、两个实体型之间的联系（续）二、两个实体型之间的联系（续） v一对一联系（一对一联系（1:1） 实例实例一个班级只有一个正班长一个班级只有一个正班长一个班长只在一个班中任职一个班长只在一个班中任职 定义：定义： 如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实体中的每一个
48、实体，实体集集B中至多有一个（也可以没有）实体与中至多有一个（也可以没有）实体与之联系，反之亦然，之联系，反之亦然，则称实体集则称实体集A与实体与实体集集B具有一对一联系，具有一对一联系，记为记为1:1 班级班级班级班级-班长班长班长班长111:1联系联系2022-5-20An Introduction to Database Systems两个实体型之间的联系两个实体型之间的联系 (续续)v一对多联系（一对多联系（1：n） 实例实例一个班级中有若干名学生，一个班级中有若干名学生，每个学生只在一个班级中学习每个学生只在一个班级中学习 定义：定义：如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实
49、体集中的每一个实体，实体集B中中有有n个实体（个实体（n0）与之联系，反之，对于实体）与之联系，反之，对于实体集集B中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集A中至多只有一个中至多只有一个实体与之联系，则称实体与之联系，则称实体集实体集A与实体集与实体集B有一对有一对多联系，记为多联系，记为1:n班级班级组成组成学生学生1n1:n联系联系2022-5-20An Introduction to Database Systems两个实体型之间的联系两个实体型之间的联系 (续续)v多对多联系（多对多联系（m:n） 实例实例课程与学生之间的联系：课程与学生之间的联系：一门课程同时有若干个学生选修一门
50、课程同时有若干个学生选修一个学生可以同时选修多门课程一个学生可以同时选修多门课程 定义：定义：如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B中中有有n个实体（个实体（n0）与之联系，反之，对于实）与之联系，反之，对于实体集体集B中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集A中也有中也有m个实个实体（体（m0）与之联系，则称实体集）与之联系，则称实体集A与实体与实体B具有多对多联系，记为具有多对多联系，记为m:n课程课程选修选修学生学生mnm:n联系联系2022-5-20An Introduction to Database Systems三、两个以上实体型之间的联