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1、数据库系统概论数据库系统概论An Introduction to Database System白城师范学院计算机系白城师范学院计算机系马丽君马丽君AnIntroductiontoDatabaseSystenm介绍本课程的特点、重点和难点、知介绍本课程的特点、重点和难点、知识面、学习方法识面、学习方法AnIntroductiontoDatabaseSystenm一、课程简介一、课程简介n1.数据库作为数据库作为信息处理信息处理最先进的技术和最有效的工具，则从一般的大型最先进的技术和最有效的工具，则从一般的大型软件发展成为了现代计算环境的核心技术。数据库是整个社会信息资源软件发展成为了现代计算环
2、境的核心技术。数据库是整个社会信息资源开发利用的基础，开发利用的基础，各行各业各行各业均需应用信息系统，而均需应用信息系统，而数据库是信息系统的数据库是信息系统的核心核心。n2.国际互连网络国际互连网络的信息系统和动态网页发布同样离不开数据库技术的支的信息系统和动态网页发布同样离不开数据库技术的支持持 n3.鉴于数据库技术的重要的学术地位和广泛的实际应用范围，鉴于数据库技术的重要的学术地位和广泛的实际应用范围，“数据库数据库原理与应用原理与应用”则成为计算机专业、软件学专业信息专业和电子商务等多则成为计算机专业、软件学专业信息专业和电子商务等多个专业的必修课程。个专业的必修课程。n4.本课程总
3、课时数为本课程总课时数为108课时，中理论授课课时，中理论授课72学时学时,实践学时实践学时36学时。学时。AnIntroductiontoDatabaseSystenm目前国内外大学计算机专业数据库课程的目前国内外大学计算机专业数据库课程的教学情况，把数据库教学总结为教学情况，把数据库教学总结为3个层次：个层次：n数据库应用数据库应用 n要求学生熟练掌握最流行的一种大型数据库产品，如要求学生熟练掌握最流行的一种大型数据库产品，如Oracle，DB2，Sybase，Informix，SQL Server等等 nDBMS原理和设计原理和设计nDBMS是数据库的操作系统，目前国内只有少数几个高校和
4、公司具备是数据库的操作系统，目前国内只有少数几个高校和公司具备DBMS的设计能力，如中国人民大学、东大阿尔派。的设计能力，如中国人民大学、东大阿尔派。n 数据库理论的研究和数据库新技术数据库理论的研究和数据库新技术n该层次的教学对象为计算机专业的研究生该层次的教学对象为计算机专业的研究生AnIntroductiontoDatabaseSystenm二、学前准备及学习方法二、学前准备及学习方法n1.数据库原理数据库原理课程的先修课程为操作系统、数据结构和编译课程的先修课程为操作系统、数据结构和编译原理。是一个复杂而综合的软件系统。对于学习者来说，如果能原理。是一个复杂而综合的软件系统。对于学习者
5、来说，如果能够了解操作系统、数据结构、编译原理等知识对于学习数据库课够了解操作系统、数据结构、编译原理等知识对于学习数据库课程是大有好处的程是大有好处的.n2.需要首先了解数据库是什么？能干什么？如何使用等基本问题，需要首先了解数据库是什么？能干什么？如何使用等基本问题，然后在然后在“做中学做中学”即选择一个数据库管理系统产品，完成一个简即选择一个数据库管理系统产品，完成一个简单的、接近于社会或生活实际问题的管理应用系统，在实践过程单的、接近于社会或生活实际问题的管理应用系统，在实践过程中领会和加深对数据库原理的理解，并用学到的数据库原理，指中领会和加深对数据库原理的理解，并用学到的数据库原理
6、，指导数据库应用系统的设计和实现。导数据库应用系统的设计和实现。AnIntroductiontoDatabaseSystenm三、课程重点、难点三、课程重点、难点n数据库技术的应用是三分技术，七分设计，关键的工作是设计合理、好数据库技术的应用是三分技术，七分设计，关键的工作是设计合理、好用、效率高的数据库。数据库应用系统的设计者必须灵活地运用数据库用、效率高的数据库。数据库应用系统的设计者必须灵活地运用数据库理论，根据理论，根据实际情况决定创建什么样的数据库，库中包括什么信息，信实际情况决定创建什么样的数据库，库中包括什么信息，信息之间如何联系，以及数据库模式应该达到那个级别的范式等。息之间如
7、何联系，以及数据库模式应该达到那个级别的范式等。n数据库原理与应用课程的目的是培养学生具有这样的能力：数据库原理与应用课程的目的是培养学生具有这样的能力：在事务用户在事务用户和计算机之间架起桥梁，开发出满足用户使用的、操作简便、功能齐全、和计算机之间架起桥梁，开发出满足用户使用的、操作简便、功能齐全、运行效率高的应用系统运行效率高的应用系统。为达此目的，学生必须深刻领会数据库原理的。为达此目的，学生必须深刻领会数据库原理的本质，还要善于从管理的对象中，抽取出有用信息，并建立数据模型。本质，还要善于从管理的对象中，抽取出有用信息，并建立数据模型。而此能力不是靠知识的记忆，应该是知识的综合利用而此
8、能力不是靠知识的记忆，应该是知识的综合利用。AnIntroductiontoDatabaseSystenm四、数据库到底有哪一些知识层面呢？四、数据库到底有哪一些知识层面呢？n编程：编程相对比较简单，只要索引的使用合法，尽量提高程序编程：编程相对比较简单，只要索引的使用合法，尽量提高程序的效率，事物完整，没有逻辑错误就差不多了的效率，事物完整，没有逻辑错误就差不多了.n数据库结构的设计：数据库设计不是创建几个表那么简单，连一数据库结构的设计：数据库设计不是创建几个表那么简单，连一个数据类型都会关系到系统的性能，比如用个数据类型都会关系到系统的性能，比如用int型就比型就比char型查找型查找起
9、来快起来快.n数据库设备空间配置：涉及到怎么把数据库设备创建到几个物理数据库设备空间配置：涉及到怎么把数据库设备创建到几个物理硬盘，采用裸设备方式还是采用操作系统文件方式硬盘，采用裸设备方式还是采用操作系统文件方式.n系统调优：包括共享内存参数管理，日志大小、及安全考虑（如系统调优：包括共享内存参数管理，日志大小、及安全考虑（如采用镜像）、采用镜像）、IO配置、配置、CPU配置及页面调配设置等等。配置及页面调配设置等等。AnIntroductiontoDatabaseSystenm教材及参考书教材及参考书(1)(1)教材教材n萨师煊，王珊：数据库系统概论数据库系统概论(第四版第四版)，高等教育
10、出版社，2006 AnIntroductiontoDatabaseSystenm五、教材及参考书五、教材及参考书(2)(2)参考书参考书n数据库系统原理数据库系统原理，李建中，王珊主编，电子工业出版社，李建中，王珊主编，电子工业出版社n数据库原理数据库原理全国高等教育自学考试指导委员会组编，丁宝康主编，全国高等教育自学考试指导委员会组编，丁宝康主编，经济科学出版社经济科学出版社 n数据库原理及应用系统开发数据库原理及应用系统开发张健沛编著，中国水利水电出版社张健沛编著，中国水利水电出版社n三级教程三级教程-数据库技术数据库技术教育部考试中心编，高等教育出版社教育部考试中心编，高等教育出版社n数
11、据库原理与应用数据库原理与应用-习题解析习题解析，李春葆主编，清华大学出版社，李春葆主编，清华大学出版社 上机软件上机软件nVisual foxpro程序设计AnIntroductiontoDatabaseSystenm考试成绩考试成绩n平时成绩（书面作业、上机练习、综合练习）n期中考试n期末考试AnIntroductiontoDatabaseSystenm内容安排内容安排 基础篇基础篇n第一章第一章 绪论绪论n第二章第二章 关系数据库关系数据库n第三章第三章 关系数据库标准语言关系数据库标准语言SQLn第四章第四章 数据库安全性数据库安全性n第五章第五章 数据库完整性数据库完整性 设计与应用
12、开发篇设计与应用开发篇n第六章第六章 关系数据理论数据库设计关系数据理论数据库设计n第七章第七章 数据库设计数据库设计n第八章第八章 数据库编程数据库编程AnIntroductiontoDatabaseSystenm数据库系统概论数据库系统概论An Introduction to Database System第一章第一章 绪论绪论AnIntroductiontoDatabaseSystenm第一章第一章 绪论绪论1.1 数据库系统概述1.2 数据模型1.3 数据库系统结构1.4 数据库系统的组成1.5 小结AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.1 数据库系统概述数
13、据库系统概述 1.1.1 四个基本概念四个基本概念 1.1.2 数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展 1.1.3 数据库系统的特点数据库系统的特点 AnIntroductiontoDatabaseSystenm数据库的地位数据库的地位n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。n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。n数据库的建设规模、数据库信息量的大小
14、和使用频度数据库的建设规模、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。AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.1 数据库系统概述数据库系统概述 1.1.1 数据库的地位 1.1.2 四个基本概念 1.1.3 数据管理技术的产生与发展AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.1.1 四个基本概念四个基本概念n数据数据(Data)(Data)n数据库数据库(Database)(Database)n数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)(DBMS)n数据库系统数据库系统(DBS)(D
15、BS)AnIntroductiontoDatabaseSystenm一、数据一、数据n数据(Data)是数据库中存储的基本对象n数据的定义n描述事物的符号记录n数据的种类n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n数据的特点n数据与其语义是不可分的AnIntroductiontoDatabaseSystenm数据举例数据举例n数数据据的的含含义义称称为为数数据据的的语语义义，数数据据与与其其语语义义是是不可分的。不可分的。n例如例如 93是一个数据是一个数据语义语义1：学生某：学生某门课门课的成的成绩绩语义语义2：某人的体重：某人的体重语义语义3：计计算机系算机系2003
16、级级学生人数学生人数语义语义4：请请同学同学给给出。出。AnIntroductiontoDatabaseSystenm数据举例数据举例n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，197205，江苏南京市，计算机系，江苏南京市，计算机系，1990）n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n解释：李明是个大学生，解释：李明是个大学生，1972年年5月出生，江苏南京市人，月出生，江苏南京市人，1990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义AnIntroductiontoD
17、atabaseSystenm二、数据库（举例）二、数据库（举例）AnIntroductiontoDatabaseSystenmAnIntroductiontoDatabaseSystenm二、数据库二、数据库(续续)n人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后，应将其保存起来以供进一步加工处理，进一步抽取有用信息n数据库的定义n数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合AnIntroductiontoDatabaseSystenm二、数据库二、数据库(续续)n数据库的特征n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n
18、可为各种用户共享可为各种用户共享n冗余度较小冗余度较小n数据独立性较高数据独立性较高n易扩展易扩展AnIntroductiontoDatabaseSystenm三、数据库管理系统三、数据库管理系统n什么是DBMSn数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。nDBMS的用途n科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据AnIntroductiontoDatabaseSystenm数据库在计算机系统中的位置数据库在计算机系统中的位置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
19、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数据库系统数据库系统数据库系统数据库系统操作系统操作系统操作系统操作系统 中间件中间件 应用服务器应用服务器AnIntroductiontoDatabaseSystenmDBMS的主要功能的主要功能n数据定义功能数据定义功能 提供数据定义语言(DDL)定义数据库中的数据对象n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 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 提供多种存取方法提高存取效率AnIntroductiontoDatabaseSystenmDBMS的主要功能的主要功能n数据操纵功能数据操
20、纵功能 提供数据操纵语言提供数据操纵语言(DML)(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)n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DBMSDBMS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AnIntroductiontoDatabaseSystenmDBMS的主要功能的主要功能n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
21、)数据库初始数据装载转换数据库初始数据装载转换 数据库转储数据库转储 介质故障恢复介质故障恢复 数据库的重组织数据库的重组织 性能监视分析等性能监视分析等n其它功能其它功能 DBMSDBMS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 两个两个DBMSDBMS系统的数据转换系统的数据转换 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AnIntroductiontoDatabaseSystenm四、数据库系统四、数据库系统n什么是数据库系统n数数据据库库系系统统（Database System，简简称称DBS）是是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。指在计算机系统中引入数
22、据库后的系统构成。n在在不不引引起起混混淆淆的的情情况况下下常常常常把把数数据据库库系系统统简简称称为为数数据库。据库。n数据库系统的构成n由由数数据据库库、数数据据库库管管理理系系统统（及及其其开开发发工工具具）、应应用系统、数据库管理员（和用户）构成。用系统、数据库管理员（和用户）构成。AnIntroductiontoDatabaseSystenm 数据库数据库 应用系统应用系统应用开发工具 操 作 系统 数数据据库库管管理理系系统统 数据库管理员数据库管理员用户用户用户 数据库系统数据库系统AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.1 数据库系统概述数据库系统概述
23、 1.1.1 四个基本概念四个基本概念1.1.2 数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展1.1.3 数据库系统的特点数据库系统的特点 AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.1.2 数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展n什么是数据管理n对对数数据据进进行行分分类类、组组织织、编编码码、存存储储、检检索索和和维维护护，是数据处理的中心问题是数据处理的中心问题n数据管理技术的发展过程n人工管理阶段人工管理阶段(40年代中年代中-50年代中年代中)n文件系统阶段文件系统阶段(50年代末年代末-60年代中年代中)n数据库系统阶段数据库系统阶段(60年代末
24、年代末-现在现在)AnIntroductiontoDatabaseSystenm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)n数据管理技术的发展动力n应用需求的推动应用需求的推动n计算机硬件的发展计算机硬件的发展n计算机软件的发展计算机软件的发展AnIntroductiontoDatabaseSystenm一、人工管理一、人工管理n时期n20世纪40年代中-50年代中n产生的背景n应用需求科学计算n硬件水平无直接存取存储设备n软件水平没有操作系统n处理方式批处理AnIntroductiontoDatabaseSystenm人工管理人工管理(续续)特点特点数据的管理者：用户（程序员）
25、，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AnIntroductiontoDatabaseSystenm应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(人工管理人工管理)应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集n.AnIntroductionto
26、DatabaseSystenm二、文件系统二、文件系统n时期n50年代末-60年代中n产生的背景n应用需求科学计算、管理n硬件水平磁盘、磁鼓n软件水平有文件系统n处理方式联机实时处理、批处理AnIntroductiontoDatabaseSystenm文件系统文件系统(续续)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：记录内有结构数据的结构化：记录内有结构,整体无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
27、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据控制能力：应用程序自己控制AnIntroductiontoDatabaseSystenm应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(文件系统文件系统)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.AnIntroductiontoDatabaseSystenm文件系统中数据的结构文件系统中数据的结构n记录内有结构。n数据的结构是靠程序定义和解释的。n数据只能是定长的。n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
28、长要求，但访问相应数据的应用程序复杂了。程序复杂了。n文件间是独立的，因此数据整体无结构。n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对描述数据间的联系中对描述数据间的联系。n数据的最小存取单位是记录。AnIntroductiontoDatabaseSystenm三、数据库系统三、数据库系统n时期时期n60年代末以来年代末以来n产生的背景产生的背景n应用背景应用背景大规模管理大规模管理n硬件背景硬件背景大容量磁盘大容量磁盘n软件背景软件背景有数据库管理系统有数据库管理系统n处理方式处理方式联机实时处理联机实时处理,分布处理分布处理,批处理批处
29、理AnIntroductiontoDatabaseSystenm数据库系统数据库系统(续续)n特点n数据的管理者：DBMSn数据面向的对象：现实世界n数据的共享程度：共享性高n数据的独立性：高度的物理独立性和一定的 逻辑独立性n数据的结构化：整体结构化n数据控制能力：由DBMS统一管理和控制AnIntroductiontoDatabaseSystenm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1应用程序2数据库AnIntroductiontoDatabaseSystenm再如教学管理数据库再如教学管理数据库AnIntroductiontoDatab
30、aseSystenm设备管理数据库设备管理数据库AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.1 数据库系统概述数据库系统概述 1.1.1 四个基本概念四个基本概念 1.1.2 数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展 1.1.3 数据库系统的特点数据库系统的特点 AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.1.3 数据库系统的特点数据库系统的特点n数据结构化n数据的共享性高，冗余度低，易扩充n数据独立性高n数据由DBMS统一管理和控制AnIntroductiontoDatabaseSystenm数据结构化数据结构化n整体数据的结构化整体数据的
31、结构化是数据库的主要特征之一 n整体结构化n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n不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具有联系不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具有联系n数据库中实现的是数据的真正结构化n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n数据可以数据可以变长变长n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AnIntroductiontoDatabaseSystenm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n数据库系统从整体角度看待和描述数据，数据面
32、向整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、多个应用共享使用。个系统，可以被多个用户、多个应用共享使用。n数据共享的好处数据共享的好处n减少数据冗余，节约存储空间减少数据冗余，节约存储空间n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 n使系统易于扩充使系统易于扩充AnIntroductiontoDatabaseSystenm数据独立性高数据独立性高n物理独立性n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，应用程序不用改变立的。当数据的物理存储改变了，应用
33、程序不用改变。n逻辑独立性n指指用用户户的的应应用用程程序序与与数数据据库库的的逻逻辑辑结结构构是是相相互互独独立立的的。数数据据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。n数据独立性是由DBMS的二级映像功能来保证的AnIntroductiontoDatabaseSystenmDBMS对数据的控制功能对数据的控制功能n数据的安全性（Security）保护n使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据，保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。n数据的完整性（Integrity）检查n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。AnIntrod
34、uctiontoDatabaseSystenmDBMS对数据的控制功能对数据的控制功能n并发（Concurrency）控制n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。n数据库恢复（Recovery）n将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。AnIntroductiontoDatabaseSystenm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 AnIntroductiontoDatabaseSystenm第一章第一章 绪论绪论1.1 数据库系
35、统概述数据库系统概述1.2 数据模型数据模型1.3 数据库系统结构数据库系统结构1.4 数据库系统的组成数据库系统的组成1.5 小结小结AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.2 数据模型数据模型1.2.1 两大类数据模型两大类数据模型 1.2.2 数据模型的组成要素数据模型的组成要素 1.2.3 概念模型概念模型 1.2.4 最常用的数据模型最常用的数据模型 1.2.5 层次模型层次模型 1.2.6 网状模型网状模型 1.2.7 关系模型关系模型AnIntroductiontoDatabaseSystenm数据模型数据模型n在数据库中用数据模型这个工具来在数据库中用
36、数据模型这个工具来抽象、表示抽象、表示和处理和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟据模型就是现实世界的模拟n数据模型应满足三方面要求数据模型应满足三方面要求n能比较能比较真实真实地模拟现实世界地模拟现实世界n容容易易为人所为人所理解理解n便于在计算机上便于在计算机上实现实现AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.2.1 两大类数据模型两大类数据模型n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据和信息也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，用于数
37、据库设计。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 逻逻辑辑模模型型主主要要包包括括网网状状模模型型、层层次次模模型型、关关系系模模型型、面面向向对对象象模模型型等，按计算机系统的观点对数据建模，用于等，按计算机系统的观点对数据建模，用于DBMS实现实现。物物理理模模型型是是对对数数据据最最底底层层的的抽抽象象，描描述述数数据据在在系系统统内内部部的的表表示示方方式式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。AnIntroductiontoDatabaseSystenm两大类数据模型两大类数据模型(续续)n客观对象的
38、抽象过程-两步抽象n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；n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。AnIntroductiontoDatabaseSystenm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现实世界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AnIntroductionto
39、DatabaseSystenm 1.2 数据模型数据模型 1.2.1 两大类数据模型两大类数据模型 1.2.2 数据模型的组成要素数据模型的组成要素 1.2.3 概念模型概念模型 1.2.4 最常用的数据模型最常用的数据模型 1.2.5 层次模型层次模型 1.2.6 网状模型网状模型 1.2.7 关系模型关系模型AnIntroductiontoDatabaseSystenm 1.2.2 数据模型的组成要素数据模型的组成要素n数据结构 n数据操作 n数据的约束条件 AnIntroductiontoDatabaseSystenm 1.数据结构数据结构n什么是数据结构n对象类型的集合n两类对象n与数
40、据类型、内容、性质有关的对象n与数据之间联系有关的对象n数据结构是对系统静态特性的描述AnIntroductiontoDatabaseSystenm 2.数据操作数据操作 n数据操作n对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作及有关的操作规则n数据操作的类型n检索n更新（包括插入、删除、修改）AnIntroductiontoDatabaseSystenm 数据操作数据操作(续续)n数据模型对操作的定义n操作的确切含义n操作符号n操作规则（如优先级）n实现操作的语言n数据操作是对系统动态特性的描述。AnIntroductiontoDatabaseSystenm 3.数据的约束条件数据的约
41、束条件 n数据的约束条件n一组完整性规则的集合。一组完整性规则的集合。n完整性规则是给定的数据模型中数据及其联完整性规则是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，用以限定符合系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的变化，以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、相容保证数据的正确、有效、相容。AnIntroductiontoDatabaseSystenm 数据的约束条件数据的约束条件(续续)n数据模型对约束条件的定义n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基本的通用的完必须遵守的基本的通用的完整性约束条件。例如在关系模型中
42、，任何关系必须整性约束条件。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。满足实体完整性和参照完整性两个条件。n提提供供定定义义完完整整性性约约束束条条件件的的机机制制，以以反反映映具具体体应应用用所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件。AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.2 数据模型数据模型1.2.1 两大类数据模型两大类数据模型 1.2.2 数据模型的组成要素数据模型的组成要素 1.2.3 概念模型概念模型 1.2.4 最常用的数据模型最常用的数据模型 1.2.5 层次模型层次模型 1.2.6 网状
43、模型网状模型 1.2.7 关系模型关系模型AnIntroductiontoDatabaseSystenm 1.2.3 概念模型概念模型n信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念n两个实体型之间的联系两个实体型之间的联系n两个以上实体型之间的联系两个以上实体型之间的联系n单个实体型内的联系单个实体型内的联系n概念模型的一种表示方法概念模型的一种表示方法n一个实例一个实例AnIntroductiontoDatabaseSystenm概念模型概念模型n概念模型的用途n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n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n是数据库设
44、计的有力工具是数据库设计的有力工具n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n对概念模型的基本要求n较较强强的的语语义义表表达达能能力力，能能够够方方便便、直直接接地地表表达达应应用用中的各种语义知识中的各种语义知识n简单、清晰、易于用户理解简单、清晰、易于用户理解。AnIntroductiontoDatabaseSystenm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（Entity）客观存在并可相互区别的事物称为实体。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（Att
45、ribute）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（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。AnIntroductiontoDatabaseSystenm一、信息世界中的基本概念一、信息世界中的基本概念(续续)(4)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。(5)实体型（Entity Type）用实体名及其属性名集合来抽象和刻画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同类实体称为实体型(6)实体集（Entity Set）同型实体的
46、集合称为实体集同型实体的集合称为实体集AnIntroductiontoDatabaseSystenm一、信息世界中的基本概念一、信息世界中的基本概念(续续)(7)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型间联系 两个实体型两个实体型 一对一联系（一对一联系（1:1）三个实体型三个实体型 一对多联系（一对多联系（1:n）一个实体型一个实体型 多对多联系（多对多联系（m:n）AnIntroductiontoDatabaseSystenm
47、二、两个实体型间的联系二、两个实体型间的联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型2111:1联系联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型2mnm:n联系联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型21n1:n联系联系AnIntroductiontoDatabaseSystenm二、两个实体型间的联系二、两个实体型间的联系 n一对一联系（一对一联系（1:1）n实例n一个班级只有一个正班长一个班级只有一个正班长n一个班长只在一个班中任职一个班长只在一个班中任职n定义：定义：n 如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，中的每一个实体，实体集实体集B中至多有一个（也可以没有）中至多有一个（也可
48、以没有）实体与之联系，反之亦然，则称实体实体与之联系，反之亦然，则称实体集集A与实体集与实体集B具有一对一联系，记为具有一对一联系，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AnIntroductiontoDatabaseSystenm两个实体型间的联系两个实体型间的联系(续续)n一对多联系（1：n）n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n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，对于实体）与之联系，反之，对于实体集集B
49、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AnIntroductiontoDatabaseSystenm两个实体型间的联系两个实体型间的联系(续续)n多对多联系（多对多联系（m:n）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n定义定义：如如果果对对于于实实体体集集A中中的的每每一一个个实实体
50、体，实实体体集集B中中有有n个个实实体体（n0）与与之之联联系系，反反之之，对对于于实实体体集集B中中的的每每一一个个实实体体，实实体体集集A中中也也有有m个个实实体体（m0）与与之之联联系系，则则称称实实体体集集A与与实实体体B具具有多对多联系，记为有多对多联系，记为m:n课程课程选修选修学生学生mnm:n联系联系AnIntroductiontoDatabaseSystenm多个实体型间的联系多个实体型间的联系(续续)n多个实体型间的一对多联系n若实体集若实体集E1，E2，.，En存在联系，对于存在联系，对于实体集实体集Ej（j=1，2，.，i-1，i+1，.，n）中的给定实体，最多只和中的