数据库系统概论4-第1章.ppt

1、第一章 序论,教学目标： 掌握数据库的基本概念 E-R方法。 数据库的三级组织结构 难点: 关系数据库的理解 E-R 课时：6,1.1 数据库系统概述,1.1.1 数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统 一 数据 数据 信息 联系与区别,数据,信息,处理,进一步信息,处理,学生期末各科成绩 数据 学生平均成绩 信息 数据 班级平均成绩 信息,数据、信息示意,二数据库(database , DB) 数据库 - 数据的集合 三 . 数据库管理系统 ( database management system, DBMS) 管理数据的软件 例如： Foxpro,access,sql-server Mi

2、crosoft Oracle Oracle(甲骨文) DB2,(sybase) IBM MySql Sun Oracle,四. 数据库系统(database system , DBS) 数据库、DBMS、应用程序、数据库管理员,硬件,应用系统,开发 工具,DBMS,操作系统,1.1.2 数据库技术的产生及发展,数据管理三个发展阶段 人工管理 文件系统 数据库系统,一. 人工管理 程序员管理数据的存储 特点：,程序,磁盘,二文件管理 以文件的方式管理数据 特点,程序,OS,磁盘,文件名,学生管理系统：教务系统、图书馆系统、派出所管理系统、系科管理等系统中多有学生档案信息，重复存储,应用程序1,应

3、用程序2,应用程序n,存 取 方 法,文件1,文件2,文件n,三数据库 数据库方式与文件方式 区别： 联系：数据库方式也是以文件方式为基础的,1.1.3 数据库特点 数据结构化:描述数据及数据之间的联系 共享性好，冗余度低 同样的数据只存储一次，不再重复存储 数据独立性高 逻辑独立性：逻辑结构改变，应用程序不变 物理独立性：存储结构改变，逻辑结构不变 数据由 DBMS 统一管理和控制,学生信息： 学号 姓名 性别 年龄 XH XM XB NL 001 张三 男 20 002 李四 男 21 003 王开 女 20 004 张四 女 20,001 张三 男 20,002 李四 男 21,001

4、002 003 004,张三 李四 王开 张四,物理,改变,逻辑,程序1,程序2,程序3,DBMS,数据库,数据库方式：程序与数据的对应关系,1.2 数据模型,某企业：材料帐：材料名期初数收入数发出数 结存数A 10 5 4收料单：单据号日期材料名数量金额 001 06.01 A 5 2000发料单: 单据号 日期 材料名 数量 金额 1001 06.07 A 4 900 数据如何组织?数据间的联系如何安排?,现实世界的模拟 满足三方面要求： 比较真实的模拟现实世界 容易被人理解 便于在计算机上实现 模型分为两类： 概念模型：按用户的观点对数据建立模型 逻辑模型：按计算机的观点对数据建立模型,

5、概念模型与数据模型的关系,现实世界,概念模型,逻辑模型,在计算机上实现,系统分析员,+用户,系统分析员,程序员,1.2.1 数据模型的要素,三个要素： 数据结构 数据操作 完整性约束,1.2.2 概念模型,概念模型:是现实世界到计算机世界的一个中间层次,现实世界,概念模型,计算机世界,一.基本概念,实体： 定义: 可被识别事物的抽象命名(有形或无形) 例: 学生,书,飞机,成绩单 考虑: 某学生的姓名可作为实体吗? 属性 定义:事物性质的抽象,对实体的描述 例: 学生的属性:学号,姓名,性别,出生年月 书: 书号,书名,价格,出版社,码（关键字） 定义:可以 区别实体集中不同个体的单个属性或几

6、个属性组合 例1: 学生: 学号 姓名 年龄 性别 假设无重名: 2个关键字 - 学号,姓名 假设有重名: 1个关键字 - 学号 例1: 成绩单: 学号 课程名 成绩 1个关键字 - 学号+课程号 域 学号 姓名 年龄 性别 语文 数学 整数 汉字 1-120 男,女 1-100 1-100 实体型 实体集,例如： 实体：学生 属性：学号、姓名、性别、出生日期 关键字：学号 （姓名 ？） 域：性别的域（男、女） 实体型：学生（学号，姓名，性别，出生日期） 实体集：全体学生 例: 实体:干部登记表 姓名 部门 年龄 级别 - 李明 生产科 32 19 江涛 财务科 40 17,实体型,实体值,联

7、系 两个实体之间的联系 一对一联系(1:1) 一对多联系(1:n) 多对多联系(m:n),1:1 联系: 两不同实体集,任一方的一个实体最多与另一方的一个实体相对应 例: 夫妻关系 , 班级与班长,李明 张强 徐杰,王丽 刘英 袁明,男,女,9701班 9702班 9703班 9704班,李明 王用 刘钱 赵明,1:n 联系 两不同实体集合,一方的一个实体对应另一方多个实体; 反之,另一方一个实体最多对应本方一个实体. 例: 母亲与子女 , 学生与班级,王丽 刘英 赵开,李伟 李方 张陶 张江 赵明,母亲,子女,9701班 9702班,李伟 李方 王开 赵明 程前 方正,m:n 联系 两不同实

8、体集合,两实体中任一实体,多与另一方的一个或多个实体相对应 例: 学生与选修课程 , 产品与零件,李方 张陶 李伟,物理 化学 英语 语文,学生,课程,同一实体集内各实体之间存在一对一联系(1:1)，一对多联系(1:n)，多对多联系(m:n) 例如：学生与班干部,学生,班干部领导,三个实体间的联系 向供应商采购零部件,零部件装配出产品,供应商,工-产-零,m,n,产品,零部件,n,两实体以上的多元联系,练习： 补充练习 第一章 一/1，2，4，5，7,实际可能存在的联系情况 两个不同实体间的一种联系 两个不同实体间的二种以上联系 例如: 同一个实体集内部个体之间的联系 例如,职工,工程,参加,

9、负责,职工,厂长,二概念模型的表示方法：E-R 法,实体-联系方法 一. 问题的提出,现实世界,E-R 图,数据模型,二. E-R 图的基本图素及画法 三种基本图素: 实体: 属性 联系,实体名,属性名,联系名,具体画法: 第一步:,丈夫,妻子,夫妻,1,1,子女数,第二步: 添加实体的属性,丈夫,妻子,夫妻,1,1,子女数,姓名,年龄,职业,姓名,年龄,职业,在E-R 图上实体的属性可省略,但联系的属性不可省略 三种联系的E-R图,丈夫,妻子,夫妻,1,1,学生,班级,属于,n,1,学生,课程,选课,m,n,1:1,1:n,m:n,三. 怎样设计 E-R 图 E-R 图可归结为如下几种基本形

10、式: A) 两实体之间的二元联系 (1:1,1:n,m:n)(基本) B)两实体之间的二种以上不同的联系 C) 同一实体集合内部个体之间的二元联系 D)两个实体以上的多元联系,职工可参加多个工程. 一个职工可管理多个工程,职工,工程,参加,m,n,两实体之间的二种以上不同的联系,负责,1,n,一个零部件由多个其他零部件组成,该零部件又可装配多种其他零部件,零部件,装配,m,n,同一实体集合内部个体之间的二元联系,供应商供应的某零部件,装配到指定的产品上,供应商,工-产-零,m,n,产品,零部件,n,两实体以上的多元联系,设计E-R 图的原则 先设计局部 E-R 图 综合各个局部 E-R图,产生

11、总体E-R图 消除同名异义或者同义异名 消除冗余关系,E-R 图例题,人事部门： 某企业的各部门有多名职工，每一职工属于一个部门； 企业仅有一名领导； 企业的产品由职工承包生产，一职工能承包多种产品，但一种产品仅承包给一个人；职工参加多个产品的生产，一种产品有多名职工生产。 车间： 每一种产品由多种零部件组装而成，某种零部件可供应给多个产品； 零部件也可以由其他多个零部件装配得到，某一种零部件可被装配到多个其他零部件上,例题: 局部E-R图,部门,职工,丛属,1,n,职工,领导,1,n,职工,产品,承包,1,n,零部件,装配,m,n,人事科,产品,零部件,m,n,组装,生产科,职工,产品,参加

12、,n,m,综合 E-R图,部门,职工,丛属,1,n,产品,参加,领导,m,1,零部件,n,组装,承包,m,n,1,n,m,装配,m,n,消除异义,产品,零部件,m,n,组装,数量,供应商,零部件,m,n,供应,数量,局部 E-R 图,综合 E-R 图,产品,零部件,m,n,数量1,组装,供应,供应商,m,n,数量2,E-R 练习题1,1) 根据职工的工种发放劳保用品,每一工种发放一件劳保用品 2) 每一种货物只存放在一个仓库中,每一个仓库由多名职工管理 3) 每一种货物可以存放在多个仓库中,每一个仓库由多名职工管理 4)班主任 , 班级 , 教室 , 学生 , 班长 班主任 , 班级 , 教室

13、 , 学生 , 班长 班主任管理班级 每一个班级在固定教室上课 每一个学生属于一个班级,职工,工种,劳保用品,属于,1,n,发放,1,1,货物,仓库,职工,存放,1,n,管理,1,N,数量,货物,仓库,职工,存放,m,n,管理,1,N,数量,班主任,班级,管理,教室,上课,学生,属于,领导,1,1,1,1,1,N,1,N,工号,姓名,班主任,班级,教室,学生,管理,1,1,领导,1,n,拥有,1,1,属于,1,n,1 已知某公司有若干部门，每一个部门有多名职工，每一个职工属于一个部门，公司承接多个项目，每一个项目有多名职工参加，每个职工可参与多个项目 1 根据语义，设计 E-R模型 2 将 E

14、-R模型转换程关系模型,E-R 练习题2,部门,职工,工程,聘用,施工,承接,1,n,n,n,m,n,公司（公司代号，公司名) 部门（部门代号，部门名称,公司代号） 职工（工号，姓名，性别，部门代号） 工程（工程号，工程名称，公司代号） 施工（工程号，工号 ，时间）,公司,属于,1,1,时间,2 有下列实体： 学生：学号、姓名、性别 专业：专业编号、专业名称 课程：课程号、课程名 教师：工号、姓名 每一个学生属于一个专业，每一个学生选修多门课，一个教师只可以上一门课程，一门课程可以有多名教师上。 1 画出 E-R图 2根据E-R图转换成关系模型,专业,学生,课程,属于,选课,任课,1,n,1,

15、n,m,n,教师,1,3 部门：部门号,部门名称 职工：工号,姓名 产品：产品编号,品名,价格 零部件：零部件编号,名称 一个职工属于一个部门；一个职工可以承包一种产品的生产，一种产品只有一个职工承包；一种产品有多种零部件组成，一种零部件可供多种产品使用，一种产品可能会使用几个相同零部件。一种零部件有多种其他零部件装配组成，一种零部件可供装配成多种其他零部件。 1 画出 E-R图 2根据E-R图转换成关系模型,部门,职工,产品,属于,承包,生产,1,n,1,n,1,1,零部件,m,组装,m,n,部门(部门号,部门名称) 职工(工号,姓名) 产品(产品编号,品名,价格) 零部件(零部件编号,名称

16、),部门(部门号,部门名称) 职工(工号,姓名,部门号) 产品(产品编号,品名,价格,工号) 零部件(零部件编号,名称) 生产（产品编号，零部件编号） 组装(零部件编号,组装零部件编号),1.2.3 数据模型(逻辑),三种数据模型: 层次模型 网状模型 关系模型,非关系模型,本书重点,1.2.4 层次模型,1一. 层次模型 特点：,A,B,D,C,1.2.5网状模型,二. 网状模型 特点：,A,B,C,D,什么是关系模型? 用关系表示实体及联系,1.2.6 关系模型,一 关系数据模型的数据结构 关系 - 理解为一张二维表,表示为: R(A1,A2,A3 .) 例如: 学生登记表 表示成: 学生

17、(学号,姓名,性别,出生年月),1) 关系表示实体 学生(学号,姓名,性别,出生年月) 教师(工号,姓名,职称) 课程(课程号,课程名,学分,学时数) 2) 关系表示实体间的联系 外部关键字: 二个实体 R,S , 一个属性不是 R 的关键字,但是,是S 的关键字,称该属性为R 的外部关键字,例如: 教师(工号,姓名,职称) 课程(课程号,课程名,学分,学时数) 要反映教师与课程的联系: 教师(工号,姓名,职称,课程号) 课程号为关系教师的外部关键字,二 关系的完整性约束条件： 实体完整性 参照完整性 用户定义完整性 三 关系的存储结构 实体及联系：用表表示 四 关系模型的优缺点：,1.3 数

18、据库系统结构,1.3.1 数据库系统的模式结构 型：对数据结构的说明 值：是型的 一个具体实例 例如： 实体学生 型：学号、姓名、性别、年龄 值：9201 黎明 男 22 9202 王丽 女 21 模式：数据的结构及其关系 （通俗讲：数据库结构的描述） 如： 学生： 学号 字符型 6 姓名 字符型 8 性别 字符型 2 出生日期 日期型 8,1.3.2三级组织结构,三级模式 模式: 全体数据的逻辑结构 内模式 ：存储模式 外模式：局部的数据逻辑结构,三级组织示意图,应用程序1,应用程序3,应用程序2,外模式A,外模式B,模式,内模式,外模式/模式映射,内模式/模式映射,DBMS 管理,1.3.

19、3 二级映象与数据独立,三个模式之间的映射 1 模式与外模式间的映射:保证了逻辑独立性 2 模式与内模式间的映射：保证了物理独立性,学生信息： 学号 姓名 性别 年龄 XH XM XB NL 001 张三 男 20 002 李四 男 21 003 王开 女 20 004 张四 女 20,001 张三 男 20,002 李四 男 21,001 002 003 004,张三 李四 王开 张四,物理,改变,逻辑,2 采用映射技术的优点 保证了数据独立性 方便用户使用数据库 有利于数据共享 有利于数据的安全和保密,1.4 数据库系统的组成,硬件平台、数据库 软件 人员 DBA 系统分析员、数据库设计人员 应用程序员 用户,单用户 主机式结构 主服务器结构 (accessfoxpro) 客户/服务器结构 (C/S) B/S结构 (浏览器) 分布式结构,1.6 数据库系统的体系结构,单用户,应用程序 DBMS 数据,主机式结构,应用程序 DBMS 数据,终端 不进行处理 仅键盘、显示,主服务器结构 (accessfoxpro),数据,个人计算机 应用程序 DBMS,客户/服务器结构 （C/S),DBMS 数据,DBMS 应用程序,W/S 结构,WEB 服务器,浏览器,DBM