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1、第一章第一章 绪绪 论论数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004本章内容v数据库系统概述v数据模型v数据库系统结构2数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-20041-1数据库系统概述v术语v数据管理技术的发展v数据库系统的特点3数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004数据库系统概述术语v什么是数据库长期储存在计算机内的、有组织的、长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的、互相
2、关联的可共享的、互相关联的数据的集合数据的集合。是一个持久数据的集合是一个持久数据的集合。4数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004数据库系统概述术语v数据库管理系统DBMSvDataBase Management System系统软件v一组用以管理、维护、访问数据库的程序基本目标基本目标v提供一个可以方便地、有效地存取数据库信息的环境。5数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004数据库系统概述术语v数据库系统在计算机系统中引入数据库后的系统v数
3、据库vDBMSv应用系统v数据库管理员v用户6数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004数据库系统概述术语数据库最终用户应用系统应用开发工具DBMS操作系统数据库管理员DBA应用程序员数数据据库库系系统统的的构构成成7数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004数据管理技术的发展v文件系统v数据库系统8数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004数据管理系统的特点v结构化v高共享
4、、低冗余v独立性强v统一管理DBMS9数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-20041-2 数据模型v数据模型现实世界数据特征的抽象是用来描述数据的一组概念和定义v数据库系统基于某种数据模型抽象、表示、处理数据和信息v要求较好地模拟现实世界能在计算机上实现易于理解10数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004数据模型的要素v数据结构是所研究的对象类型的集合数据、数据间的联系v数据操作定义在数据上的操作v数据的约束条件一组完整性规则的集合数据及其联系所具
5、有的制约和依存规则11数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004数据模型的要求v要求较好地模拟现实世界能在计算机上实现易于理解12数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004数据模型的种类v概念数据模型(DBMS无关)面向用户、面向现实世界的数据模型反映现实世界的对象及其联系，概念化结构v逻辑数据模型(DBMS相关)反映数据的逻辑结构v物理数据模型(DBMS/OS相关)反映数据的存储结构13数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,A
6、ll Rights Reserved,2002-2004认识抽象认识抽象现实世界现实世界信息世界信息世界机器世界机器世界计算机世界计算机世界转换转换概念模型概念模型（信息模型）（信息模型）DBMS支持支持的数据模型的数据模型它是按用户的观点它是按用户的观点来对数据和信息建来对数据和信息建模，主要用于数据模，主要用于数据库设计。不依赖于库设计。不依赖于具体的计算机系统具体的计算机系统它是按计算机的观点它是按计算机的观点对数据进行建模，主对数据进行建模，主要用于要用于DBMS的实现。的实现。有网状、层次、关系、有网状、层次、关系、面向对象等。面向对象等。数据模型的联系14数据库原理与应用东北大学城
7、建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004数据库的设计过程v需求收集和分析v设计概念结构v设计逻辑结构v设计物理结构v物理实现15数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004数据库的设计过程v需求收集和分析用户关心什么用户要什么结果v设计概念结构v设计逻辑结构v设计物理结构v物理实现16数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004数据库的设计过程v需求收集和分析v设计概念结构存什么关系（联系）如何，概念数
8、据模型E/R图、OO定义v设计逻辑结构v设计物理结构v物理实现17数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004数据库的设计过程v需求收集和分析v设计概念结构v设计逻辑结构用什么逻辑数据模型数据库的模式（database schema）用户子模式v设计物理结构v物理实现18数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004数据库的设计过程v需求收集和分析v设计概念结构v设计逻辑结构v设计物理结构数据怎么存，物理数据模型根据DBMS产品、环境特点v物理实现19数
9、据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004数据库的设计过程v需求收集和分析v设计概念结构v设计逻辑结构v设计物理结构v物理实现运行DDL装入测试数据应用程序20数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004概念数据模型v是现实世界到机器世界的一个中间层次v用作数据库概念设计的数据模型v面向用户，对现实世界的抽象，信息世界的建模，试图有效和自然地模拟现实世界v常见的概念模型实体-联系数据模型(E-R)面向对象数据模型(OO)21数据库原理与应用东北大学城建
10、系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004实体-联系数据模型vE-R(Entity-Relationship Data Model)v出发点世界由一组称作实体的基本对象及这些对象间的联系组成vE-R模型是一种语义模型，力图表达数据的意义22数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004E-R模型中的术语v实体客观存在并可相互区别的事物如：学生、雇员.v属性实体所具有的某一特性如：学号、姓名、年龄.23数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights
11、Reserved,2002-2004E-R模型中的术语v码唯一标识实体的属性集如：学号、身份证号码其任意真子集不具有此性质v域属性的取值范围就是该属性的域如：年龄取值.24数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004E-R模型中的术语v实体型用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，这种形式就是实体型如：学生（学号，姓名，年龄）v实体集同型实体的集合如：全体学生v联系实体间的相互关联25数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004E-R模型中的术语v
12、联系的映射基数某实体集与另一实体集相联系的实体数目v一对一v一对多v多对多26数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-20041:1v一对一A中的每个实体至多与B中的一个实体相联系，反之亦然，则称实体集A与实体集B有一对一的联系，记为1：1如班级与正班长a1a2a3b1b2b327数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-20041:Nv一对多A中的每个实体可以与B中个实体相联系，反之，对于B中的每个实体至多同A中的一个实体相联系，则称实体集A与实体集B有一对多
13、的联系，记为1：n如班级与学生、系与学生a1a2b1b2b3b428数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004M:Nv多对多A中的每一个实体，可以与B中任意个实体相联系；反之，B中的每一个实体，也可以与A中任意个实体相联系，则称实体集A与实体集B具有多对多联系，记为m:n如学生与课程a1a2b1b2b3b4a3a429数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004联系的表示30数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Right
14、s Reserved,2002-2004E-R数据模型的表示vE-R图矩形：实体型（实体集）椭圆：属性菱形：联系v学生-课程31数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004E-R数据模型的表示学号学号姓名姓名年龄年龄课号课号课名课名教师教师成绩成绩学生学生选课选课课程课程32数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004逻辑数据模型v是用户从数据库所看到的数据模型v反映数据的逻辑结构、数据结构v倾向于计算机世界vDBMS常以其所用的逻辑数据模型来分类33
15、数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004逻辑数据模型v四类逻辑数据模型层次网状关系面向对象34数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004关系数据模型数据结构v扁平的二维表，由行/列组成v表(关系)实体集v行(元组)实体v列(属性)属性v关系模式:对关系的描述关系名(属性1,属性2,属性n)35数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004关系数据模型数据结构36数据库原理与应用
16、东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004关系数据模型操作v集合操作，操作数和操作结果均为关系(元组的集合)查询插入删除修改v与路径无关37数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004关系数据模型约束v完整性约束实体完整性参照完整性用户定义的完整性38数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-20041-3数据库系统结构vDBMS角度内部体系结构v最终用户角度外部体系结构39数据库原理与应用东北大学城
17、建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004数据模型与数据模式v数据模型是描述数据的手段如同程序设计语言v数据模式用给定的数据模型对具体数据的描述如同编写出的程序v数据库模式全体数据的逻辑结构和特征的描述40数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004数据库系统的三级模式结构v外模式子模式/用户模式（有多个）数据安全v模式逻辑模式，全体数据的逻辑结构和特征的描述（只有一个）v内模式存储模式，物理数据模型的特定模式，物理结构、存储方式41数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004数据库系统的三级模式结构42数据库原理与应用东北大学城建系主讲：高铁军 Email:,All Rights Reserved,2002-2004映射与数据独立性v外模式/模式映射数据的逻辑独立性v模式/内模式数据的物理独立性43