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1、数数 据据 库库 技技 术术 主主主主 讲讲讲讲 人：黄人：黄人：黄人：黄 超超超超 经济管理学院电子商务系经济管理学院电子商务系经济管理学院电子商务系经济管理学院电子商务系 E-MAIL :E-MAIL : 电电电电 话话话话 ：1381406901213814069012n课程教材课程教材n n数据库教程数据库教程数据库教程数据库教程施伯乐施伯乐施伯乐施伯乐 丁宝康丁宝康丁宝康丁宝康 杨卫东编著，电子工业出版杨卫东编著，电子工业出版杨卫东编著，电子工业出版杨卫东编著，电子工业出版社社社社n课程参考书课程参考书n n数据库系统简明教程数据库系统简明教程数据库系统简明教程数据库系统简明教程王珊
2、著，高等教育出版社王珊著，高等教育出版社王珊著，高等教育出版社王珊著，高等教育出版社 n n 数据库系统概念数据库系统概念数据库系统概念数据库系统概念Abraham Abraham SilberschatzSilberschatz，Henry F.Henry F.KorthKorth等著，杨冬青等著，杨冬青等著，杨冬青等著，杨冬青 唐世渭等译，机械工业出版社唐世渭等译，机械工业出版社唐世渭等译，机械工业出版社唐世渭等译，机械工业出版社 n上机时间安排上机时间安排n成绩考核成绩考核n n平时作业（平时作业（平时作业（平时作业（15%15%）+考勤（考勤（考勤（考勤（15%15%）+期末考试（期末
3、考试（期末考试（期末考试（70%70%）第一章第一章 数据库基本概念数据库基本概念第一节第一节 数据管理技术的发展数据管理技术的发展n n人工管理阶段（人工管理阶段（人工管理阶段（人工管理阶段（2020世纪世纪世纪世纪5050年代中期以前）年代中期以前）年代中期以前）年代中期以前）n n主要特点主要特点主要特点主要特点n n数据不保存在计算机内；数据不保存在计算机内；数据不保存在计算机内；数据不保存在计算机内；n n不使用专用软件管理数据；不使用专用软件管理数据；不使用专用软件管理数据；不使用专用软件管理数据；n n数据的组织方式由程序员自行决定；数据的组织方式由程序员自行决定；数据的组织方式
4、由程序员自行决定；数据的组织方式由程序员自行决定；n n数据不具备独立性，与程序一一对应（如下图）；数据不具备独立性，与程序一一对应（如下图）；数据不具备独立性，与程序一一对应（如下图）；数据不具备独立性，与程序一一对应（如下图）；应用程序应用程序 1应用程序应用程序 2应用程序应用程序 n.数据集数据集 1数据集数据集 2数据集数据集 n.第一节第一节 数据管理技术的发展数据管理技术的发展n n文件系统阶段文件系统阶段文件系统阶段文件系统阶段（2020世纪世纪世纪世纪50-6050-60年代后期）年代后期）年代后期）年代后期）n n主要特点主要特点主要特点主要特点n n数据以文件形式保存在外
5、部存储器上；数据以文件形式保存在外部存储器上；数据以文件形式保存在外部存储器上；数据以文件形式保存在外部存储器上；n n数据的逻辑结构与物理结构独立，由应用程序和操作系数据的逻辑结构与物理结构独立，由应用程序和操作系数据的逻辑结构与物理结构独立，由应用程序和操作系数据的逻辑结构与物理结构独立，由应用程序和操作系统完成两者间的映射；统完成两者间的映射；统完成两者间的映射；统完成两者间的映射；n n文件和程序间存在一一对应的关系，程序必须操作数据文件和程序间存在一一对应的关系，程序必须操作数据文件和程序间存在一一对应的关系，程序必须操作数据文件和程序间存在一一对应的关系，程序必须操作数据的物理表示
6、细节；的物理表示细节；的物理表示细节；的物理表示细节；n n文件组织、形式多样化，文件间缺乏联系，由程序负责文件组织、形式多样化，文件间缺乏联系，由程序负责文件组织、形式多样化，文件间缺乏联系，由程序负责文件组织、形式多样化，文件间缺乏联系，由程序负责数据间的关联；数据间的关联；数据间的关联；数据间的关联；n n文件组织的主要缺点在于文件组织的主要缺点在于文件组织的主要缺点在于文件组织的主要缺点在于数据冗余数据冗余、数据的不一致数据的不一致和和和和数数据间联系太弱据间联系太弱。（见。（见。（见。（见P3P3例例例例1.11.1）第一节第一节 数据管理技术的发展数据管理技术的发展n n数据库系统
7、阶段（数据库系统阶段（数据库系统阶段（数据库系统阶段（2020世纪世纪世纪世纪50-6050-60年代后期）年代后期）年代后期）年代后期）n n出现的背景：出现的背景：出现的背景：出现的背景：n需求：需求：随着数据管理规模的扩大，数据量剧增，多个应随着数据管理规模的扩大，数据量剧增，多个应随着数据管理规模的扩大，数据量剧增，多个应随着数据管理规模的扩大，数据量剧增，多个应用共享数据的要求越来越强烈；用共享数据的要求越来越强烈；用共享数据的要求越来越强烈；用共享数据的要求越来越强烈；n硬件状况：硬件状况：出现大容量磁盘，硬件价格持续下降；出现大容量磁盘，硬件价格持续下降；出现大容量磁盘，硬件价格
8、持续下降；出现大容量磁盘，硬件价格持续下降；n软件状况：软件状况：软件价格上升，软件维护成本增加。为满足软件价格上升，软件维护成本增加。为满足软件价格上升，软件维护成本增加。为满足软件价格上升，软件维护成本增加。为满足多应用共享数据的需求，出现了专门的数据管理软件系多应用共享数据的需求，出现了专门的数据管理软件系多应用共享数据的需求，出现了专门的数据管理软件系多应用共享数据的需求，出现了专门的数据管理软件系统统统统数据库管理系统（数据库管理系统（数据库管理系统（数据库管理系统（DBMSDBMS）。）。）。）。n n主要特点主要特点主要特点主要特点n n采用复杂的数据模型，用于描述数据本身的结构
9、以及数采用复杂的数据模型，用于描述数据本身的结构以及数采用复杂的数据模型，用于描述数据本身的结构以及数采用复杂的数据模型，用于描述数据本身的结构以及数据间的联系，这是数据库系统与文件系统的本质区别，据间的联系，这是数据库系统与文件系统的本质区别，据间的联系，这是数据库系统与文件系统的本质区别，据间的联系，这是数据库系统与文件系统的本质区别，因此数据能够面向整个应用系统，而非单一的应用；因此数据能够面向整个应用系统，而非单一的应用；因此数据能够面向整个应用系统，而非单一的应用；因此数据能够面向整个应用系统，而非单一的应用；第一节第一节 数据管理技术的发展数据管理技术的发展n n数据的逻辑结构与物
10、理结构独立性高，用户使用简单的数据的逻辑结构与物理结构独立性高，用户使用简单的数据的逻辑结构与物理结构独立性高，用户使用简单的数据的逻辑结构与物理结构独立性高，用户使用简单的逻辑结构对数据进行操作，不关心数据的物理存储方式，逻辑结构对数据进行操作，不关心数据的物理存储方式，逻辑结构对数据进行操作，不关心数据的物理存储方式，逻辑结构对数据进行操作，不关心数据的物理存储方式，简化了应用程序的开发和维护；简化了应用程序的开发和维护；简化了应用程序的开发和维护；简化了应用程序的开发和维护；n n数据库管理系统提供数据安全性、完整性、并发、恢复数据库管理系统提供数据安全性、完整性、并发、恢复数据库管理系
11、统提供数据安全性、完整性、并发、恢复数据库管理系统提供数据安全性、完整性、并发、恢复等数据控制功能，同时为用户提供了统一的访问接口，等数据控制功能，同时为用户提供了统一的访问接口，等数据控制功能，同时为用户提供了统一的访问接口，等数据控制功能，同时为用户提供了统一的访问接口，用于对数据进行各种操作。用于对数据进行各种操作。用于对数据进行各种操作。用于对数据进行各种操作。数据库数据库（DB）数据库管理系统数据库管理系统（DBMS）应用程序应用程序1应用程序应用程序1应用程序应用程序N.第一节第一节 数据管理技术的发展数据管理技术的发展人工管理阶段人工管理阶段人工管理阶段人工管理阶段文件系统阶段文
12、件系统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数据库系统阶段数据库系统阶段背背背背景景景景应用背景应用背景应用背景应用背景科学计算科学计算科学计算科学计算科学计算、管理科学计算、管理科学计算、管理科学计算、管理大规模管理大规模管理大规模管理大规模管理硬件背景硬件背景硬件背景硬件背景无直接存取存储设无直接存取存储设无直接存取存储设无直接存取存储设备备备备磁盘、磁鼓磁盘、磁鼓磁盘、磁鼓磁盘、磁鼓大容量磁盘大容量磁盘大容量磁盘大容量磁盘软件背景软件背景软件背景软件背景没有操作系统没有操作系统没有操作系统没有操作系统有文件系统有文件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
13、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处理方式处理方式批处理批处理批处理批处理联机实时处理、联机实时处理、联机实时处理、联机实时处理、批处理批处理批处理批处理联机实时处理、联机实时处理、联机实时处理、联机实时处理、分布分布分布分布处理、批处理处理、批处理处理、批处理处理、批处理 特特特特点点点点数据管理者数据管理者数据管理者数据管理者用户（程序员）用户（程序员）用户（程序员）用户（程序员）文件系统文件系统文件系统文件系统数据库管理系统数据库管理系统数据库管理系统数据库管理系统数据服务对象数据服务对象数据服务对象数据服务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某一应用程序
14、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整个应用系统整个应用系统数据共享程度数据共享程度数据共享程度数据共享程度无共享，冗余极大无共享，冗余极大无共享，冗余极大无共享，冗余极大共享差，冗余大共享差，冗余大共享差，冗余大共享差，冗余大共享性高，冗余度小共享性高，冗余度小共享性高，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，完全依赖不独立，完全依赖不独立，完全依赖于程序于程序于程序于程序独立性差独立性差独立性差独立性差具有高度的物理独立具有高度的物理独立具有高度的物理独立具有高度的物理独立性和逻辑独立性性和逻辑独立性性和逻辑
15、独立性性和逻辑独立性数据的结构化数据的结构化数据的结构化数据的结构化无结构无结构无结构无结构记录内有结构，记录内有结构，记录内有结构，记录内有结构，整体无结构整体无结构整体无结构整体无结构整体结构化，用数据整体结构化，用数据整体结构化，用数据整体结构化，用数据模型描述模型描述模型描述模型描述数据控制能力数据控制能力数据控制能力数据控制能力应用程序控制应用程序控制应用程序控制应用程序控制应用程序控制应用程序控制应用程序控制应用程序控制由由由由DBMSDBMS全面控制全面控制全面控制全面控制第一节第一节 数据管理技术的发展数据管理技术的发展n n数据库系统基本术语数据库系统基本术语数据库系统基本术
16、语数据库系统基本术语n n数据：数据：数据：数据：描述事物的符号记录，具有广义性、语义性、结构描述事物的符号记录，具有广义性、语义性、结构描述事物的符号记录，具有广义性、语义性、结构描述事物的符号记录，具有广义性、语义性、结构性等特征性等特征性等特征性等特征n n数据库：数据库：数据库：数据库：是长期存是长期存是长期存是长期存储储在计算机内、有组织、可共享、统一在计算机内、有组织、可共享、统一在计算机内、有组织、可共享、统一在计算机内、有组织、可共享、统一管理的相关数据集合。管理的相关数据集合。管理的相关数据集合。管理的相关数据集合。n n数据库管理系统：数据库管理系统：数据库管理系统：数据库
17、管理系统：位于用户和操作系统之间的数据管理软位于用户和操作系统之间的数据管理软位于用户和操作系统之间的数据管理软位于用户和操作系统之间的数据管理软件，主要功能包括数据定义（定义表、索引等对象）、数件，主要功能包括数据定义（定义表、索引等对象）、数件，主要功能包括数据定义（定义表、索引等对象）、数件，主要功能包括数据定义（定义表、索引等对象）、数据操纵据操纵据操纵据操纵 （查询、插入、删除等操作）以及数据控制（安全（查询、插入、删除等操作）以及数据控制（安全（查询、插入、删除等操作）以及数据控制（安全（查询、插入、删除等操作）以及数据控制（安全性、完整性、并发、恢复等）。性、完整性、并发、恢复等
18、）。性、完整性、并发、恢复等）。性、完整性、并发、恢复等）。n n数据库系统：数据库系统：数据库系统：数据库系统：采用了数据库技术的计算机系统，包括数据采用了数据库技术的计算机系统，包括数据采用了数据库技术的计算机系统，包括数据采用了数据库技术的计算机系统，包括数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员、用户等，库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员、用户等，库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员、用户等，库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员、用户等，在不引起混淆的情况下简称为数据库。在不引起混淆的情况下简称为数据库。在不引起混淆的情况下简称为数据库。在不引起混淆的情况下简称
19、为数据库。第二节第二节 数据描述数据描述n n什么是数据描述什么是数据描述什么是数据描述什么是数据描述n n数据描述是指如何对数据进行表示，包括数据描述是指如何对数据进行表示，包括数据描述是指如何对数据进行表示，包括数据描述是指如何对数据进行表示，包括概念描述概念描述概念描述概念描述、逻辑逻辑逻辑逻辑描述描述描述描述和和和和物理描述物理描述物理描述物理描述三个层次。三个层次。三个层次。三个层次。n n概念描述概念描述概念描述概念描述n n概念描述是对现实世界中的客观事物进行描述，常用到以概念描述是对现实世界中的客观事物进行描述，常用到以概念描述是对现实世界中的客观事物进行描述，常用到以概念描述
20、是对现实世界中的客观事物进行描述，常用到以下几个基本术语：下几个基本术语：下几个基本术语：下几个基本术语：n n实体：实体：实体：实体：客观存在并可相互区分的事物。可以是具体的事客观存在并可相互区分的事物。可以是具体的事客观存在并可相互区分的事物。可以是具体的事客观存在并可相互区分的事物。可以是具体的事物，也可以是抽象的概念或联系；物，也可以是抽象的概念或联系；物，也可以是抽象的概念或联系；物，也可以是抽象的概念或联系；n n属性：属性：属性：属性：实体具有的某一特征，一个实体可以由若干个属实体具有的某一特征，一个实体可以由若干个属实体具有的某一特征，一个实体可以由若干个属实体具有的某一特征，
21、一个实体可以由若干个属性来刻画；性来刻画；性来刻画；性来刻画；n n实体集：实体集：实体集：实体集：同类实体的集合，如全体学生构成实体集。同类实体的集合，如全体学生构成实体集。同类实体的集合，如全体学生构成实体集。同类实体的集合，如全体学生构成实体集。第二节第二节 数据描述数据描述n n实体标识符：实体标识符：实体标识符：实体标识符：唯一标识实体的属性或属性集合，也称为唯一标识实体的属性或属性集合，也称为唯一标识实体的属性或属性集合，也称为唯一标识实体的属性或属性集合，也称为“键键键键”，例如身份证号、学号等；，例如身份证号、学号等；，例如身份证号、学号等；，例如身份证号、学号等；n n联系：
22、联系：联系：联系：现实世界中事物内部和事物之间的联系反映到信现实世界中事物内部和事物之间的联系反映到信现实世界中事物内部和事物之间的联系反映到信现实世界中事物内部和事物之间的联系反映到信息世界，就成了实体内部各属性之间以及实体之间的息世界，就成了实体内部各属性之间以及实体之间的息世界，就成了实体内部各属性之间以及实体之间的息世界，就成了实体内部各属性之间以及实体之间的 联系。两个实体之间的联系有三类：联系。两个实体之间的联系有三类：联系。两个实体之间的联系有三类：联系。两个实体之间的联系有三类：乘客乘客乘客乘客乘客乘客乘客乘客座位座位座位座位座位座位1:1 一对一联系一对一联系（1:1）对于实
23、体集对于实体集对于实体集对于实体集A A中的每中的每中的每中的每个实体，实体集个实体，实体集个实体，实体集个实体，实体集B B中中中中至多有一个实体与之至多有一个实体与之至多有一个实体与之至多有一个实体与之联系，反之亦然。联系，反之亦然。联系，反之亦然。联系，反之亦然。第二节第二节 数据描述数据描述车间车间车间车间工人工人工人工人工人工人工人工人工人工人1:n 一对多联系（一对多联系（1:n）对于实体集对于实体集对于实体集对于实体集A A中的每个实体，中的每个实体，中的每个实体，中的每个实体，实体集实体集实体集实体集B B中有多个实体与之联中有多个实体与之联中有多个实体与之联中有多个实体与之联
24、系；反之，对于实体集系；反之，对于实体集系；反之，对于实体集系；反之，对于实体集B B中的中的中的中的每个实体，实体集每个实体，实体集每个实体，实体集每个实体，实体集A A中至多有中至多有中至多有中至多有一个实体与之联系。一个实体与之联系。一个实体与之联系。一个实体与之联系。多对多联系（多对多联系（m:n）对于实体集对于实体集对于实体集对于实体集A A中的每个实体，实中的每个实体，实中的每个实体，实中的每个实体，实体集体集体集体集B B中有多个实体与之联系；中有多个实体与之联系；中有多个实体与之联系；中有多个实体与之联系；反之，对于实体集反之，对于实体集反之，对于实体集反之，对于实体集B B中
25、的每个实中的每个实中的每个实中的每个实体，实体集体，实体集体，实体集体，实体集A A中中中中也有多个实体与也有多个实体与也有多个实体与也有多个实体与之联系。之联系。之联系。之联系。学生学生学生学生学生学生课程课程课程课程课程课程m:n第二节第二节 数据描述数据描述n n逻辑描述逻辑描述逻辑描述逻辑描述n n逻辑描述是对数据的逻辑结构进行表示，常用术语包括：逻辑描述是对数据的逻辑结构进行表示，常用术语包括：逻辑描述是对数据的逻辑结构进行表示，常用术语包括：逻辑描述是对数据的逻辑结构进行表示，常用术语包括：n n字段：字段：字段：字段：标记实体属性，也称数据项，是数据库中的最小标记实体属性，也称数
26、据项，是数据库中的最小标记实体属性，也称数据项，是数据库中的最小标记实体属性，也称数据项，是数据库中的最小操作单位；操作单位；操作单位；操作单位；n n记录：记录：记录：记录：字段的有序集合为记录，一般一条记录用于描述字段的有序集合为记录，一般一条记录用于描述字段的有序集合为记录，一般一条记录用于描述字段的有序集合为记录，一般一条记录用于描述一个实体的相关属性集合；一个实体的相关属性集合；一个实体的相关属性集合；一个实体的相关属性集合；n n文件：文件：文件：文件：由同一类记录组成的集合称为文件，文件用于描由同一类记录组成的集合称为文件，文件用于描由同一类记录组成的集合称为文件，文件用于描由同
27、一类记录组成的集合称为文件，文件用于描述实体集；述实体集；述实体集；述实体集；n n关键字关键字关键字关键字：惟一标识每条记录的字段或字段集合。：惟一标识每条记录的字段或字段集合。：惟一标识每条记录的字段或字段集合。：惟一标识每条记录的字段或字段集合。n n物理描述物理描述物理描述物理描述n n物理描述是对数据在存储设备上的存储方式进行表示，包物理描述是对数据在存储设备上的存储方式进行表示，包物理描述是对数据在存储设备上的存储方式进行表示，包物理描述是对数据在存储设备上的存储方式进行表示，包括物理联系、物理结构等存储细节。括物理联系、物理结构等存储细节。括物理联系、物理结构等存储细节。括物理联
28、系、物理结构等存储细节。第三节第三节 数据抽象级别数据抽象级别n n数据库中的数据模型数据库中的数据模型数据库中的数据模型数据库中的数据模型n n用来描述数据库结构和语义（操作和约束）的工具，从而用来描述数据库结构和语义（操作和约束）的工具，从而用来描述数据库结构和语义（操作和约束）的工具，从而用来描述数据库结构和语义（操作和约束）的工具，从而对现实世界进行抽象。对现实世界进行抽象。对现实世界进行抽象。对现实世界进行抽象。n n数据模型的三要素数据模型的三要素数据模型的三要素数据模型的三要素n n数据结构：描述系统的静态特性，包括与数据类型有关数据结构：描述系统的静态特性，包括与数据类型有关数
29、据结构：描述系统的静态特性，包括与数据类型有关数据结构：描述系统的静态特性，包括与数据类型有关的对象（如数据项、记录、表等），以及与数据间的联的对象（如数据项、记录、表等），以及与数据间的联的对象（如数据项、记录、表等），以及与数据间的联的对象（如数据项、记录、表等），以及与数据间的联系有关的对象，如表示各种约束的对象；系有关的对象，如表示各种约束的对象；系有关的对象，如表示各种约束的对象；系有关的对象，如表示各种约束的对象；n n数据操作：描述系统的动态特性，是各种操作的集合，数据操作：描述系统的动态特性，是各种操作的集合，数据操作：描述系统的动态特性，是各种操作的集合，数据操作：描述系统的
30、动态特性，是各种操作的集合，主要有检索和更新两大类操作。数据模型必须定义这些主要有检索和更新两大类操作。数据模型必须定义这些主要有检索和更新两大类操作。数据模型必须定义这些主要有检索和更新两大类操作。数据模型必须定义这些操作的确切含义、操作规则和实现语言等。操作的确切含义、操作规则和实现语言等。操作的确切含义、操作规则和实现语言等。操作的确切含义、操作规则和实现语言等。n n完整性约束：是一组完整性约束规则的集合，用来保证完整性约束：是一组完整性约束规则的集合，用来保证完整性约束：是一组完整性约束规则的集合，用来保证完整性约束：是一组完整性约束规则的集合，用来保证数据库中数据的正确性和一致性。
31、数据库中数据的正确性和一致性。数据库中数据的正确性和一致性。数据库中数据的正确性和一致性。n n数据模型包括四种：数据模型包括四种：数据模型包括四种：数据模型包括四种：概念模型概念模型概念模型概念模型、逻辑模型逻辑模型逻辑模型逻辑模型、外部模型外部模型外部模型外部模型和和和和内内内内部模型部模型部模型部模型。第三节第三节 数据抽象级别数据抽象级别n n概念模型概念模型概念模型概念模型n n表达表达表达表达用户需求观点用户需求观点用户需求观点用户需求观点的数据库的数据库的数据库的数据库全局全局全局全局逻辑结构模型；逻辑结构模型；逻辑结构模型；逻辑结构模型；n n概念模型按用户的观点描述客观世界的
32、信息，不涉及这些概念模型按用户的观点描述客观世界的信息，不涉及这些概念模型按用户的观点描述客观世界的信息，不涉及这些概念模型按用户的观点描述客观世界的信息，不涉及这些信息在计算机系统中的物理实现；信息在计算机系统中的物理实现；信息在计算机系统中的物理实现；信息在计算机系统中的物理实现；n n概念模型是概念模型是概念模型是概念模型是数据库设计人员数据库设计人员数据库设计人员数据库设计人员与与与与用户用户用户用户之间进行交流的工具，之间进行交流的工具，之间进行交流的工具，之间进行交流的工具，目前常用的是实体关系模型（目前常用的是实体关系模型（目前常用的是实体关系模型（目前常用的是实体关系模型（ER
33、ER模型）。模型）。模型）。模型）。学生学生学号学号性别性别姓名姓名课程课程课程号课程号课程名课程名教师教师编号编号性别性别姓名姓名课程成绩课程成绩分数分数mmn n讲授讲授n n1 1第三节第三节 数据抽象级别数据抽象级别n n逻辑模型逻辑模型逻辑模型逻辑模型n n表达表达表达表达计算机实现观点计算机实现观点计算机实现观点计算机实现观点的数据库的数据库的数据库的数据库全局全局全局全局逻辑结构模型；逻辑结构模型；逻辑结构模型；逻辑结构模型；n n逻辑模型从数据库实现的观点出发对数据建模，独立于硬逻辑模型从数据库实现的观点出发对数据建模，独立于硬逻辑模型从数据库实现的观点出发对数据建模，独立于硬
34、逻辑模型从数据库实现的观点出发对数据建模，独立于硬件实现，但是依赖于软件实现；件实现，但是依赖于软件实现；件实现，但是依赖于软件实现；件实现，但是依赖于软件实现；n n逻辑模型是逻辑模型是逻辑模型是逻辑模型是数据库设计人员数据库设计人员数据库设计人员数据库设计人员与与与与应用程序员应用程序员应用程序员应用程序员之间进行交流的之间进行交流的之间进行交流的之间进行交流的工具，目前常用的包括层次模型、网状模型、工具，目前常用的包括层次模型、网状模型、工具，目前常用的包括层次模型、网状模型、工具，目前常用的包括层次模型、网状模型、关系模型关系模型关系模型关系模型和和和和对象模型等。对象模型等。对象模型
35、等。对象模型等。n n上页中的的上页中的的上页中的的上页中的的ERER图可以转换为如下关系模型：图可以转换为如下关系模型：图可以转换为如下关系模型：图可以转换为如下关系模型：学生表学生表学生表学生表 （学号学号学号学号#，性别，姓名），性别，姓名），性别，姓名），性别，姓名）教师表教师表教师表教师表 （编号编号编号编号#，性别，姓名），性别，姓名），性别，姓名），性别，姓名）课程表课程表课程表课程表 （课程号课程号课程号课程号#，课程名，课程名，课程名，课程名，编号编号编号编号#）课程成绩课程成绩课程成绩课程成绩（学号学号学号学号#，课程号课程号课程号课程号#，分数），分数），分数），分数）第
36、三节第三节 数据抽象级别数据抽象级别n n外部模型外部模型外部模型外部模型n n表达表达表达表达用户使用观点用户使用观点用户使用观点用户使用观点的数据库的数据库的数据库的数据库局部局部局部局部逻辑结构模型；逻辑结构模型；逻辑结构模型；逻辑结构模型；n n外部模式是用户与数据库系统的接口，是用户用到的那一外部模式是用户与数据库系统的接口，是用户用到的那一外部模式是用户与数据库系统的接口，是用户用到的那一外部模式是用户与数据库系统的接口，是用户用到的那一部分数据的描述；部分数据的描述；部分数据的描述；部分数据的描述；n n内部模型内部模型内部模型内部模型n n表达数据库物理结构的模型称为内部模型；
37、表达数据库物理结构的模型称为内部模型；表达数据库物理结构的模型称为内部模型；表达数据库物理结构的模型称为内部模型；n n内部模型描述数据在磁盘或磁带上的存储方式（文件的结内部模型描述数据在磁盘或磁带上的存储方式（文件的结内部模型描述数据在磁盘或磁带上的存储方式（文件的结内部模型描述数据在磁盘或磁带上的存储方式（文件的结构）、存储设备（外存的分配）和存取方法（如索引结构）构）、存储设备（外存的分配）和存取方法（如索引结构）构）、存储设备（外存的分配）和存取方法（如索引结构）构）、存储设备（外存的分配）和存取方法（如索引结构）等；等；等；等；n n内部模型与软硬件紧密相关，并与操作系统关系密切。内
38、部模型与软硬件紧密相关，并与操作系统关系密切。内部模型与软硬件紧密相关，并与操作系统关系密切。内部模型与软硬件紧密相关，并与操作系统关系密切。第三节第三节 数据抽象级别数据抽象级别用户用户A需求需求用户用户B需求需求用户用户C需求需求概概念念模模型型外部模型外部模型1外部模型外部模型2外部模型外部模型3逻辑模型逻辑模型内部模型内部模型数据库数据库模型转换模型转换模型映射模型映射模型映射模型映射用户用户1用户用户2用户用户3DBMS操作系统操作系统第三节第三节 数据抽象级别数据抽象级别n n数据抽象过程数据抽象过程数据抽象过程数据抽象过程n n即数据库设计过程，一般遵循如下步骤：即数据库设计过程
39、，一般遵循如下步骤：即数据库设计过程，一般遵循如下步骤：即数据库设计过程，一般遵循如下步骤：（1 1）根据用户需求，设计数据库的概念模型；）根据用户需求，设计数据库的概念模型；）根据用户需求，设计数据库的概念模型；）根据用户需求，设计数据库的概念模型；（2 2）根据转换规则，把概念模型转换为逻辑模型；）根据转换规则，把概念模型转换为逻辑模型；）根据转换规则，把概念模型转换为逻辑模型；）根据转换规则，把概念模型转换为逻辑模型；（3 3）根据业务需要，设计不同的外部模式，满足不同用）根据业务需要，设计不同的外部模式，满足不同用）根据业务需要，设计不同的外部模式，满足不同用）根据业务需要，设计不同的
40、外部模式，满足不同用户对数据操作的要求；户对数据操作的要求；户对数据操作的要求；户对数据操作的要求；（4 4）根据逻辑要求和业务要求，实现数据库的内部模型。）根据逻辑要求和业务要求，实现数据库的内部模型。）根据逻辑要求和业务要求，实现数据库的内部模型。）根据逻辑要求和业务要求，实现数据库的内部模型。其中（其中（其中（其中（1 1）称为）称为）称为）称为概念设计概念设计概念设计概念设计，（，（，（，（2 2）与（）与（）与（）与（3 3）称为）称为）称为）称为逻辑设计逻辑设计逻辑设计逻辑设计，（4 4）称为）称为）称为）称为物理设计物理设计物理设计物理设计。第三节第三节 数据抽象级别数据抽象级别
41、n n数据库的三层次结构和数据独立性数据库的三层次结构和数据独立性数据库的三层次结构和数据独立性数据库的三层次结构和数据独立性n n现有的现有的现有的现有的DBMSDBMS都采用三级模式结构（即外部模式、逻辑模都采用三级模式结构（即外部模式、逻辑模都采用三级模式结构（即外部模式、逻辑模都采用三级模式结构（即外部模式、逻辑模式和内部模式），提供两级映象功能，从而保证了数据的式和内部模式），提供两级映象功能，从而保证了数据的式和内部模式），提供两级映象功能，从而保证了数据的式和内部模式），提供两级映象功能，从而保证了数据的物理独立性和逻辑独立性。物理独立性和逻辑独立性。物理独立性和逻辑独立性。物理
42、独立性和逻辑独立性。n n物理独立性：物理独立性：物理独立性：物理独立性：当数据库的内模式修改时，即物理结构发生当数据库的内模式修改时，即物理结构发生当数据库的内模式修改时，即物理结构发生当数据库的内模式修改时，即物理结构发生变化时，仅需要改变逻辑模式变化时，仅需要改变逻辑模式变化时，仅需要改变逻辑模式变化时，仅需要改变逻辑模式/内模式间的映射方法即可，内模式间的映射方法即可，内模式间的映射方法即可，内模式间的映射方法即可，逻辑模式可以保持尽量不变。逻辑模式可以保持尽量不变。逻辑模式可以保持尽量不变。逻辑模式可以保持尽量不变。n n逻辑独立性：逻辑独立性：逻辑独立性：逻辑独立性：当数据库的逻辑
43、模式发生变化时，如改变记当数据库的逻辑模式发生变化时，如改变记当数据库的逻辑模式发生变化时，如改变记当数据库的逻辑模式发生变化时，如改变记录的结构，仅需要改变外模式录的结构，仅需要改变外模式录的结构，仅需要改变外模式录的结构，仅需要改变外模式/逻辑模式间的映射方法，从逻辑模式间的映射方法，从逻辑模式间的映射方法，从逻辑模式间的映射方法，从而保持外模式和应用程序尽量不变。而保持外模式和应用程序尽量不变。而保持外模式和应用程序尽量不变。而保持外模式和应用程序尽量不变。第四节第四节 数据库管理系统数据库管理系统n n数据库管理系统（数据库管理系统（数据库管理系统（数据库管理系统（DBMSDBMS）的
44、主要功能）的主要功能）的主要功能）的主要功能n n数据定义：数据定义：数据定义：数据定义：定义数据库的三级模式、映象、约束条件等；定义数据库的三级模式、映象、约束条件等；定义数据库的三级模式、映象、约束条件等；定义数据库的三级模式、映象、约束条件等；n n数据操纵：数据操纵：数据操纵：数据操纵：对数据进行查询、插入、修改、删除等；对数据进行查询、插入、修改、删除等；对数据进行查询、插入、修改、删除等；对数据进行查询、插入、修改、删除等；n n运行管理：运行管理：运行管理：运行管理：提供并发控制、安全性检查、完整性检查、内提供并发控制、安全性检查、完整性检查、内提供并发控制、安全性检查、完整性检
45、查、内提供并发控制、安全性检查、完整性检查、内部维护（如索引、数据字典的自动维护）等；部维护（如索引、数据字典的自动维护）等；部维护（如索引、数据字典的自动维护）等；部维护（如索引、数据字典的自动维护）等；n n数据组织、存储和管理：数据组织、存储和管理：数据组织、存储和管理：数据组织、存储和管理：数据库通常包含系统数据（如数数据库通常包含系统数据（如数数据库通常包含系统数据（如数数据库通常包含系统数据（如数据字典）和用户数据两大类，据字典）和用户数据两大类，据字典）和用户数据两大类，据字典）和用户数据两大类，DBMSDBMS负责用不同的文件结负责用不同的文件结负责用不同的文件结负责用不同的文
46、件结构和存取方式分别组织、存储和管理这些数据，以优化系构和存取方式分别组织、存储和管理这些数据，以优化系构和存取方式分别组织、存储和管理这些数据，以优化系构和存取方式分别组织、存储和管理这些数据，以优化系统性能；统性能；统性能；统性能；n n数据库的建立和维护：数据库的建立和维护：数据库的建立和维护：数据库的建立和维护：数据库初始数据的载入、转换、转数据库初始数据的载入、转换、转数据库初始数据的载入、转换、转数据库初始数据的载入、转换、转存储等，以及数据库系统性能的监控；存储等，以及数据库系统性能的监控；存储等，以及数据库系统性能的监控；存储等，以及数据库系统性能的监控；n n数据通信接口：数
47、据通信接口：数据通信接口：数据通信接口：提供与其他软件系统进行通信的功能；提供与其他软件系统进行通信的功能；提供与其他软件系统进行通信的功能；提供与其他软件系统进行通信的功能；第四节第四节 数据库管理系统数据库管理系统n n数据库管理系统（数据库管理系统（数据库管理系统（数据库管理系统（DBMSDBMS）的组成）的组成）的组成）的组成n n数据定义语言（数据定义语言（数据定义语言（数据定义语言（DDLDDL）及其翻译处理程序：）及其翻译处理程序：）及其翻译处理程序：）及其翻译处理程序：定义数据库的定义数据库的三级模式、映象、约束条件等，翻译成内部形式存入数据三级模式、映象、约束条件等，翻译成内
48、部形式存入数据字典；字典；n n数据操纵语言（数据操纵语言（数据操纵语言（数据操纵语言（DMLDML）及其编译程序：）及其编译程序：）及其编译程序：）及其编译程序：包括包括 宿主型宿主型DML（必须嵌入（必须嵌入C等主语言才能执行）和自主型等主语言才能执行）和自主型DML（交（交互式的命令语言、可单独使用）；互式的命令语言、可单独使用）；n n数据库运行控制程序：数据库运行控制程序：数据库运行控制程序：数据库运行控制程序：监视数据库的所有操作，包括并发监视数据库的所有操作，包括并发控制、安全检查、完整性检查、事务管理、日志管理等；控制、安全检查、完整性检查、事务管理、日志管理等；n n实用程序
49、：实用程序：实用程序：实用程序：用来完成数据库的建立、维护、格式转换、通用来完成数据库的建立、维护、格式转换、通信等任务，包括数据初始装入程序、数据转储程序、数据信等任务，包括数据初始装入程序、数据转储程序、数据库恢复程序等。库恢复程序等。第四节第四节 数据库管理系统数据库管理系统n n数据库管理系统（数据库管理系统（数据库管理系统（数据库管理系统（DBMSDBMS）的工作模式）的工作模式）的工作模式）的工作模式n n通用流程：通用流程：通用流程：通用流程：DBMSDBMS接受用户的数据请求，将其转换为低级接受用户的数据请求，将其转换为低级接受用户的数据请求，将其转换为低级接受用户的数据请求，
50、将其转换为低级指令，对数据库进行各种访问操作，并将操作的结果返回指令，对数据库进行各种访问操作，并将操作的结果返回指令，对数据库进行各种访问操作，并将操作的结果返回指令，对数据库进行各种访问操作，并将操作的结果返回给用户。给用户。给用户。给用户。n n流程举例（以读数据为例）流程举例（以读数据为例）流程举例（以读数据为例）流程举例（以读数据为例）n n见下页图见下页图见下页图见下页图数据库数据库（DB）数据库管理系统数据库管理系统（DBMS）应用程序应用程序数据请求数据请求数据数据（处理结果）（处理结果）低级指令低级指令数据数据（查询结果）（查询结果）第四节第四节 数据库管理系统数据库管理系统