数据库原理课件第1章.ppt

第1章 数据库概论 于燕丽 qq:294489551 手机办公室：行政楼409 1 课程引言 n开设和学习本课程的意义 n本课程的主要内容 n学习本课程的要求 n参考教材 2 开设和学习本课程的意义 n作为计算机相关专业的学生，不仅要掌握数 据库的理论知识，还应该从社会实际需要出发 ，掌握并精通一种或多种dbms的操作和应用 ，掌握数据和信息管理的基本工具，具备基本 的动手能力。 n通过实际dbms的学习，进一步加深对数据 库理论的理解。 3 本学期学习的基本内容 数据库基本理论、设计过程，数据模型，数据 库体系结构，关系模型、关系运算理论； 关系数据库，规范化； 结构化查询语言 t-sql 程序设计，嵌入式sql，事务，游标，触发器和 存储过程； 安全管理、并发控制、故障恢复、数据备份与 恢复、数据库完整性； 4 学习本课程的基本要求 q 不迟到、不旷课、不早退 q 课前请做好预习 q 保持课堂安静，头脑清醒，思维活跃，做好课 堂笔记 q认真、独立、按时完成并提交作业 q 重视上机实践，有效利用宝贵的上机时间 5 考试成绩 n平时成绩 （书面作业、上机练习） n期中考试 n期末考试 6 参考教材 数据库系统概论 高等教育出版社 王珊 萨师煊 7 习题集： 数据库原理习题与解析 清华大学出版社 李春葆 曾慧 8 本章目录 n1.1 数据库系统概述 n1.2 数据模型 n1.3 数据库系统模式结构 n1.4 数据库管理系统 n1.5 数据库系统的组成 9 学习目标 n了解数据管理技术发展的各个阶段的特点； n掌握数据库技术相关的基本概念； n掌握数据模型概念及其组成要素； n了解数据抽象过程； n掌握概念模型的相关概念及其e-r表示方法； n理解数据库系统的3级模式结构； n了解数据库系统的组成。 10 1.1 数据库系统概述 n1.1.1 数据库技术基本概念 n1.1.2 数据管理技术的发展 n1.1.3 数据库系统的类型 11 1.1.1 数据库技术基本概念 n数据(data) n数据库(database) n数据库管理系统 (dbms) n数据库系统(dbs) n数据库语言 12 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 q描述事物的符号记录 n数据的种类 q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 q数据与其语义是不可分的 13 数据举例 n数据的含义义称为为数据的语义语义 ，数据与其 语义语义 是不可分的。 q例如 93是一个数据 语义语义 1：学生某门课门课 的成绩绩 语义语义 2：某人的体重 语义语义 3：计计算机系2003级级学生人数 语义语义 4：。 14 数据举例 n学生档案中的学生记录 （李明，男，197205，江苏南京市，计算机系， 1990） q语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院 系、入学时间 q解释：李明是个大学生，1972年5月出生，江苏南 京市人，1990年考入计算机系 请给出另一个解释和语义 15 二、数据库 n数据库的定义 q数据库(database,简称db)是长期储存在计算 机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。 n数据库的基本特征 q数据按一定的数据模型组织、描述和储存 q可为各种用户共享 q冗余度较小 q数据独立性较高 q易扩展 16 三、数据库管理系统 n什么是dbms q位于用户与操作系统之间的一层数据管理 软件。 q是基础软件，是一个大型复杂的软件系统 ndbms的用途 q科学地组织和存储数据、高效地获取和维 护数据 17 硬件平台 基础软件平台 软件基础构架平台 应用软件平台 软件产品 协同软件 办公软件 数据库系数据库系 统统 操作系统操作系统 中间件 应用服务 器 数据库在计算机系统中的位置 18 四、数据库系统 n什么是数据库系统（简称dbs） 在计算机系统中引入数据库后的系统构成 n数据库系统的构成 q数据库 q硬件 q软件 q用户 19 最终用户 数据库管理员 图1-1 数据库系统组成 应用系统 dbms 操作系统 最终用户最终用户 数据库 20 五、数据库语言 n数据定义语言（data definition language， 简称ddl） n数据操纵语言（data manipulation language，简称dml） n数据控制语言（data control language，简 称dcl）组成。 21 1.1.1 数据库技术基本概念 n数据(data) n数据库(database) n数据库管理系统 (dbms) n数据库系统(dbs) n数据库语言 22 1.1.2数据管理技术的发展 n数据管理技术的3个发展阶段 1. 人工管理阶段 2. 文件系统阶段 3. 数据库系统阶段 23 1. 人工管理阶段 n在人工管理阶段，数据管理具有如下特点： （1）数据不保存 （2）没有专用的数据管理软件 （3）数据不能共享 （4）数据不具有独立性 应用程序1 应用程序2 数据集1 数据集2 图1-2 人工管理阶段 应用程序n数据集n 24 人事管理应用程序教师信息数据组 学生管理应用程序学生信息数据组 教务管理应用程序课程信息数据组 学生部门 教务部门 人事部门 应用程序和数据的依赖关系 25 2. 文件系统阶段 应用程序n文件n 图1-3 文件系统阶段 存取 方法 应用程序1 应用程序2文件1 文件1 n在文件系统阶段，数据管理具有如下特点： （1）数据可以长期保存 （2）应用程序和数据之间具有一定的独立性 （3）应用程序和数据之间具有一定的共享性 （4）应用程序对数据的操作以记录为单位 （5）文件组织形式多样 26 2. 文件系统阶段 n文件系统管理数据较人工管理数据无 疑是一个具大的进步，但仍存在如下 缺点： （1）数据联系弱 （2）数据共享性差，冗余度大 27 文件系统阶段 学生部门 教务部门 人事部门 文件系统 教师数据文件 学生数据文件 课程数据文件 人事管理应用程序 学生管理应用程序 教务管理应用程序 应用程序和数据文件的关系 28 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文件间是独立的，因此数据整体无结构 。 n数据的最小存取单位是记录。 29 3. 数据库系统阶段 n数据库系统阶段的数据管理具有如下特点： （1）数据结构化 （2）数据共享性高、冗余度低、易扩充 （3）数据独立性高 （4）统一的数据管理和控制 （5）方便的用户接口 应用程序n 图1-4 数据库系统阶段 dbm s db 应用程序1 应用程序1 30 一、数据结构化 n整体数据的结构化是数据库的主要特征之一 n整体结构化 q不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织 q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 q数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释 q数据可以变长 q数据的最小存取单位是数据项 31 二、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， 数据面向整个系统，可以被多个用户、多个 应用共享使用。 n数据共享的好处 q减少数据冗余，节约存储空间 q避免数据之间的不相容性与不一致性 q使系统易于扩充 32 三、数据独立性高 n物理独立性 q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。 n逻辑独立性 q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 。 n数据独立性是由dbms的二级映像功能来保证 的 33 四、数据由dbms统一管理和控制 ndbms提供的数据控制功能p26 (1)数据的安全性（security）保护 (2)数据的完整性（integrity）检查 (3)并发（concurrency）控制 (4)数据库恢复（recovery） 34 应用程序与数据的对应关系 数据库系统阶段应用程序与数据之间的对应关系 学校 数据库 数据库管理系 统 人事管理应用程序 学生管理应用程序 教务管理应用程序 学生部门 教务部门 人事部门 35 1.1.3 数据库系统的类型 n采用不同的分类标准，数据库系统可以 分为不同类型： （1）根据数据库系统数据模型划分 （2）根据数据库系统外部体系结构划分 （3）根据数据库系统应用范围划分 36 （1）根据数据库系统数据模型划分 第一代数据库系统：层次数据库系统、网状数 据库系统 第二代数据库系统：关系数据库系统 第三代数据库系统：面向对象数据库系统、分 布式数据库系统、并行数据库系统 37 （2）根据数据库系统外部体系结构划分 集中式数据库系统：是将整个数据库系统包 括应用程序、dbms、数据库等都装在一台计 算机上。 分布式数据库系统：由多个分散的结点计算 机组成，每个结点计算机上装有应用程序、分 布式dbms和局部数据库，既可以执行局部应 用；也可以执行全局应用。 38 （2）根据数据库系统外部体系结构划分 c/s结构的数据库系统主要由客户机和服务器两 部分组成，各种应用程序运行在客户机上，数据 库和dbms运行在一台或多台数据库服务器上。 b/s结构的数据库系统是三层c/s结构的数据库 系统继承与发展。b/s结构的数据库系统无需在用 户计算机上安装客户端应用程序，用户使通过 web浏览器访问数据库；应用程序部署在web服 务器上。 39 （3）根据数据库系统应用范围划分 通用数据库系统是指能应用于大多数领域、通用 性强的数据库系统。 目前市场上流行的oracle、db2、sql server 等都是通用的dbms。 专用数据库系统也称特种数据库系统，是指面向 特定应用领域数据管理的需要而研制的数据库系统 。 常见的专用数据库系统有工程数据库系统、空 间数据库系统、统计数据库系统、科学数据库系统 等。 40 1.2 数据模型 n1.2.1 数据抽象过程 n1.2.2 概念数据模型 n1.2.3 逻辑数据模型的组成 n1.2.4 常用逻辑数据模型 41 数据模型 n在数据库中用数据模型这个工具来抽象、 表示和处理现实世界中的数据和信息。 n通俗地讲数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 q能比较真实地模拟现实世界 q容易为人所理解 q便于在计算机上实现 42 1.2.1 数据抽象过程 概念数据模型 图1-7 现实世界客观事物的数据抽象过程 现实世界 逻辑数据模型 物理数据模型 信息世界 认识抽象 转换 机器世界 43 数据抽象的三个世界 n现实世界是存在于人脑之外的客观世界，是指客观存 在的各种事物、事物之间的相互联系以及事物的发生 、发展和变化过程等； n信息世界是现实世界在人脑中的抽象反映，是指现实 世界中的客现事物及其联系经过认知、选择、命名、 分类等综合分析抽象形成的各种概念； n机器世界也称计算机世界、数据世界，是指信息世界 中的信息经过一定的组织、转换形成的能被计算机处 理的各种数据。 44 n数据模型分为两类（分属两个不同的层次） (1) 概念数据模型 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。 (2) 逻辑数据模型和物理数据模型 逻辑模型主要包括网状模型、层次模型、关系 模型、面向对象模型等，按计算机系统的观点对数据建 模，用于dbms实现。 物理模型是对数据最底层的抽象，描述数据在 系统内部的表示方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存 储方式和存取方法。 1.2.1 数据抽象过程 45 提 问 1、什么是db、dbms？ dbs、db、dbms三者的关系如何？ 2、什么是数据的独立性？数据的独立性的分类 ？ 3、数据模型的分类？ 46 1.2.2概念数据模型 概念数据模型的表示方法很多，其中最常用 的是p.p.s. chen于1976年提出的实体-联系 方法（entity relationship approach）， 简称e-r方法或e-r模型。 e-r模型用e-r图来抽象表示现实世界中客 观事物及其联系的数据特征，是一种语义表 达能力强、易于理解的概念数据模型。 47 概念数据模型表示e-r模型 ne-r模型常用术语 ne-r模型的表示e-r图 n实体型的联系类型 ne-r模型应用示例 48 一、 e-r模型常用术语 (1) 实体（entity） 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 。 (2) 属性（attribute） 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。 (3) 键（key） 唯一标识实体的属性或属性组，称为键 。 49 (4) 域（domain） 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 同类实体称为实体型 (6) 实体集（entity set） 同一类型实体的集合称为实体集 一、 e-r模型常用术语 50 (7) 联系（relationship） q实体内部的联系通常是指组成实体的 各属性之间的联系 q实体之间的联系通常是指不同实体集 之间的联系 一、 e-r模型常用术语 51 二、 两个实体型之间的联系 实体型a 联系名 实体型b 1 1 1:1联系 实体型a 联系名 1 n 1:n联系 实体型a 实体型b 联系名 m n m:n联系 实体型b 用图形来表示两个实体型之间的三类联系 52 二、两个实体型之间的联系（续） n一对一联系（1:1） q实例 一个班级只有一个正班 长 一个班长只在一个班中 任职 q定义： 如果对于实体集a中的每一个实 体，实体集b中至多有一个（也可以没 有）实体与之联系，反之亦然，则称 实体集a与实体集b具有一对一联系， 记为1:1 班级 班级-班长 班长 1 1 1:1联系 53 两个实体型之间的联系 (续) n一对多联系（1：n） q实例 一个班级中有若干名学生， 每个学生只在一个班级中学习 q定义： 如果对于实体集a中的每一个实 体，实体集b中 有n个实体（n0）与之联系，反 之，对于实体 集b中的每一个实体，实体集a中 至多只有一个 实体与之联系，则称实体集a与 实体集b有一对 多联系，记为1:n 班级 组成 学生 1 n 1:n联系 54 两个实体型之间的联系 (续) n多对多联系（m:n） q实例 课程与学生之间的联系： 一门课程同时有若干个学 生选修 一个学生可以同时选修多 门课程 q定义： 如果对于实体集a中的每一个实体，实体 集b中 有n个实体（n0）与之联系，反之，对于 实 体集b中的每一个实体，实体集a中也有m 个实 体（m0）与之联系，则称实体集a与实 体b 具有多对多联系，记为m:n 课程 选修 学生 m n m:n联系 55 三、两个以上实体型之间的联系 n两个以上实体型之间一对多联系 q若实体集e1，e2，.，en存在联系，对于 实体集ej（j=1，2，.，i-1，i+1，.，n） 中的给定实体，最多只和ei中的一个实体相 联系，则我们说ei与e1，e2，.，ei-1，ei+1 ，.，en之间的联系是一对多的 56 三、两个以上实体型之间的联系(续) n实例 课程、教师与参考书三个实体型 一门课程可以有若干个教师讲授， 使用若干本参考书， 每一个教师只讲授一门课程， 每一本参考书只供一门课程使用 课程 讲授 教师 1 m 两个以上实体型间1:n联系 参考书 n 57 两个以上实体型之间的联系(续) q实例 供应商、项目、零件三个实体 型 一个供应商可以供给多个项 目、多种零件，每个项目可以 使用多个供应商供应的多个零 件，每种零件可由不同供应商 供给 供应商 供应 项目 m p 两个以上实体型间m:n联系 零件 n 58 四、单个实体型内的联系 n一对多联系 q实例 职工实体型内部具有领导与 被领导的联系 某一职工（干部）“领导”若 干名职工 一个职工仅被另外一个职工 直接领导 这是一对多的联系 职工 领导 1n 单个实体型内部 1:n联系 59 五、 概念模型的一种表示方法 n实体联系方法(e-r方法) q用e-r图来描述现实世界的概念模 型 qe-r方法也称为e-r模型 60 e-r图 n实体型 用矩形表示，矩形框内写明实体名。 学生教师 学生 学号 年龄 性别姓名 v属性 用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连 接起来 61 e-r图(续) n联系 q联系本身： 用菱形表示，菱形框内写明联系名 ，并用无向边分别与有关实体连接起来 ，同时在无向边旁标上联系的类型（ 1:1、1:n或m:n） 62 e-r图(续) 实体间的联系 1 n 公司 职员 就职 (b) m n 读者 图书 借阅 (c) 1 1 厂长 工厂 任职 (a) 63 联系的属性 课程 选修 学生 m n 成绩 v联系的属性： 联系本身也是一种实体型 ，也可以有属性。如果一 个联系具有属性，则这些 属性也要用无向边与该联 系连接起来 64 一个实例 65 e/r图总结 n首先要分析题意，看看究竟有哪几个对象需要 作为实体集处理。一般来讲，如果一个对象有 多个属性要保存在数据库中，就将它作为实体 集。 n其次为各个实体集选取合适的属性。 n然后分析题目所要求保存的各实体集之间的联 系，分析完成后作图。 n最后检查有没有漏掉信息。 66 实体型的联系类型 n（1）两个实体型之间的联系 一对一联系（1:1） 对多联系（1:n） 多对多联系（m:n） n（2）多个实体型之间的联系 n（3）单个实体型内的联系类型 67 1.2.3逻辑数据模型的组成 n逻辑数据模型是现实世界第二层次的抽象， 按计算机系统的观点对概念数据模型进行转 换 n逻辑数据模型是一组严格定义的概念的集合 ，主要由数据结构、数据操作和数据完整性 约束三部分组成，通常称为逻辑数据模型三 要素，简称数据模型三要素。 68 一、 数据结构 n什么是数据结构 q描述数据库的组成对象，以及对象之间的联 系 n描述的内容 q与数据类型、内容、性质有关的对象 q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 69 二、数据操作 n数据操作 q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 q查询 q更新(包括插入、删除、修改) 70 二、数据操作(续) n数据模型对操作的定义 q操作的确切含义 q操作符号 q操作规则（如优先级） q实现操作的语言 n数据操作是对系统动态特性的描述 71 三、数据的完整性约束条件 n数据的完整性约束条件 q一组完整性规则的集合。 q完整性规则：给定的数据模型中数据及其 联系所具有的制约和依存规则 q限定数据状态以及状态的变化，以保证数 据的正确、有效、相容。 72 1.2.4 常用的逻辑数据模型 n非关系模型 q层次模型(hierarchical model) q网状模型(network model) n关系模型(relational model) n面向对象模型(object oriented model ） n对象关系模型(object relational model) 73 1、 层次模型 n层次数据库系统的典型代表是ibm公司的 ims（information management system）数据库管理 系统 n层次模型用树形结构来表示各类实体以及实 体间的联系 74 （1） 层次数据模型的数据结构 满足下面两个条件： 1. 有且只有一个结点没有双亲结点，这个结 点称为根结点 2. 根以外的其它结点有且只有一个双亲结点 n层次模型中的几个术语 q根结点，双亲结点，兄弟结点，叶结点 75 （1）层次数据模型的数据结构(续 ) 1 根结点 2 兄弟结点 3 叶结点 4 兄弟结点 5 叶结点 叶结点 图1.16 一个层次模型的示例 76 （1）层次数据模型的数据结构(续) 图1.17 教员学生层次数据库模型 根结点 记录型系的子女结点 记录型教员的双亲结点 叶结点 叶结点 字段 77 （1）层次数据模型的数据结构(续) 层次数据库 78 (2)层次模型的数据操纵与完整性约束 n层次模型的数据操纵 q查询 q插入 q删除 q更新 79 （2)层次模型的数据操纵与完整性约束 n层次模型的完整性约束条件 q无相应的双亲结点值就不能插入子女结 点值 q如果删除双亲结点值，则相应的子女结 点值也被同时删除 q更新操作时，应更新所有相应记录，以 保证数据的一致性 80 多对多联系在层次模型中的表示 n多对多联系在层次模型中的表示 q用层次模型间接表示多对多联系 q方法 将多对多联系分解成一对多联系 q分解方法 n冗余结点法 n虚拟结点法 81 (3)层次数据模型的存储结构 n邻接法 按照层次树前序遍历的顺序把 所有记录值依次邻接存放，即通过物 理空间的位置相邻来实现层次顺序 82 层次数据模型的存储结构（续） 图1.20 层次数据库及其实例 a1a2c8c6c4b6c9c2b4c14c7c5c3b1a1 图1.21 邻接法 按邻接法存放图1.20（b ） 中以根记录a1为首的层 次 记录实例集 按邻接法存放图1.20（b）中以根记录a1为首的层次记录实例集 83 层次数据模型的存储结构（续） n链接法 用指针来反映数据之间的层次联系 q子女兄弟链接法 q层次序列链接法 84 层次数据模型的存储结构（续） n子女-兄弟链接法 每个记录设两类指针，分别指向最左边的子女（每个记录型 对应一个）和最近的兄弟 85 层次数据模型的存储结构（续） n层次序列链接法 按树的前序穿越顺序链接各记录值 86 （4）层次模型的优缺点 n优点 q层次模型的数据结构比较简单清晰 q查询效率高，性能优于关系模型，不低于网状模 型 q层次数据模型提供了良好的完整性支持 n缺点 q多对多联系表示不自然 q对插入和删除操作的限制多，应用程序的编写比 较复杂 q查询子女结点必须通过双亲结点 q由于结构严密，层次命令趋于程序化 87 2、 网状模型 n网状数据库系统采用网状模型作为数据的 组织方式 n典型代表是dbtg（database task group） n亦称codasyl系统 88 (1)网状数据模型的数据结构 满足下面两个条件： 1. 允许一个以上的结点无双亲； 2. 一个结点可以有多于一个的双亲。 89 （1）网状数据模型的数据结构（续） 网状模型的例子 90 （1）网状数据模型的数据结构（续 ） n表示方法(与层次数据模型相同) 实体型：用记录类型描述 每个结点表示一个记录类型（实体） 属性：用字段描述 每个记录类型可包含若干个字段 联系：用结点之间的连线表示记录类型（实体）之间 的一对多的父子联系 91 网状数据模型的数据结构（续） 例如：一个学生可以选修若干门课程，某一课程 可以被多个学生选修，学生与课程之间是多对多联 系 n引进一个学生选课的记录，由3个数据项组成 学号 课程号 成绩 表示某个学生选修某一门课程及其成绩 92 网状数据模型的数据结构（续） 图1.24 学生/选课/课程的网状数据模型 93 网状数据模型的数据结构（续） 多对多联系在网状模型中的表示 q用网状模型间接表示多对多联系 q方法： 将多对多联系直接分解成一对多联 系 94 （2）网状模型的数据操作和完整性约束 支持记录码（记录键）的概念，记录码是 唯一标识每个记录的字段或字段组合。 保证一个联系中双亲记录和子女记录之间 是一对多联系。 支持双亲记录与子女记录之间的某些约束 条件 95 网状数据模型的存储结构（续） 图1.25 学生/选课/课程的网状数据库实例 学生记录 课程记录 选课记录 96 （3）网状数据模型的存储结构 n关键 q实现记录之间的联系 n常用方法 q单向链接 q双向链接 q环状链接 q向首链接 97 （4）网状数据模型的优缺点 n优点 q能够更为直接地描述现实世界，如一个结点 可以有多个双亲 q具有良好的性能，存取效率较高 n缺点 q结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大， 数据库的结构就变得越来越复杂，不利于最终 用户掌握 qddl、dml语言复杂，用户不容易使用 98 3、 关系模型 n关系数据库系统采用关系模型作为数据的组织 方式 n1970年美国ibm公司e.f.codd首次提出了数 据库系统的关系模型 n计算机厂商新推出的数据库管理系统几乎都支 持关系模型 99 （1）关系模型常用术语 n在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是 一张二维表，它由行和列组成。 学 号姓 名年 龄性 别系 名年 级 2005004王小明19女社会学2005 2005006黄大鹏20男商品学2005 2005008张文斌18女法律2005 学生登记表 属性 元组 100 （1）关系模型常用术语 q关系（relation） 一个关系对应通常说的一张表 q元组（tuple） 表中的一行即为一个元组 q属性（attribute） 表中的一列即为一个属性，给每一个属 性起一个名称即属性名 101 （1）关系模型常用术语 q键（key） 表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。 q域（domain） 属性的取值范围。 q分量 元组中的一个属性值。 q关系模式 对关系的描述 关系名（属性1，属性2，属性n） 学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级） 102 （2）关系模型的数据结构 103 104 （2）关系模型的数据结构 n关系模型数据结构具有如下特征： 在关系模型中，基本的数据结构是表格，表格由 行和列组成，简单直观； 关系模型与非关系模型的最大区别在于关系模型 用键而不是用指针来导航数据； 由于表格可以看成是一个集合，因此集合论、数 理逻辑等知识可以引入到关系模型中来，关系模型是 一种数学化的模型。 105 （2）关系模型的数据结构 n关系模型要求关系必须是规范化的 n最基本的规范条件：关系的每一个分量必须是一个不 可分的数据项, 不允许表中还有表 106 复 习 1、数据模型的组成要素？ 2、关键字（键） 3、实体型 4、实体集 107 学校 系 班级 学生 课程 教研室 教师 设置 设置拥有设置 学习 选修 工作 指导 1 n 1 n 1 n n1 m n 1 n 1 n 课后作业1.13 108 （3）关系数据模型的操纵与完整性约束 关系模型的数据操作主要有数据查询、插 入、删除和修改。 n数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是 关系，即若干元组的集合 n存取路径对用户隐蔽，用户只要指出“干什么”， 不必详细说明“怎么干” 109 关系数据模型的操纵与完整性约束（续 ） n关系的完整性约束条件 q实体完整性 q参照完整性 q用户定义的完整性 110 （4）关系数据模型的存储结构 n实体及实体间的联系都用表来表示 n表以文件形式存储 q有的dbms一个表对应一个操作系统文 件 q有的dbms自己设计文件结构 111 （5）关系数据模型的优缺点 n优点 q建立在严格的数学概念的基础上 q概念单一 n实体和各类联系都用关系来表示 n对数据的检索结果也是关系 q关系模型的存取路径对用户透明 n具有更高的数据独立性，更好的安全 保密性 n简化了程序员的工作和数据库开发建 立的工作 112 关系数据模型的优缺点（续） n缺点 q存取路径对用户透明导致查询效率往往不如 非 关系数据模型 q为提高性能，必须对用户的查询请求进行优 化 增加了开发dbms的难度 113 1.3 数据库系统模式结构 n1.3.1 数据库系统的三级模式结构 n1.3.2 数据库系统的二级映像与数据独 立性 114 为了有效地组织、管理数据，提 高数据库的逻辑独立性和物理独立 性，人们为数据库设计了三级模式结 构，它包括外模式、模式和内模式 。 数据库系统的三级模式结构 115 1.3.1 数据库系统的三级模式结构 116 1模式（schema） n模式（也称逻辑或概念模式） q数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描 述 q所有用户的公共数据视图，综合了所有用 户的需求 n一个数据库只有一个模式 n模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层 q与数据的物理存储细节和硬件环境无关 q与具体的应用程序、开发工具及高级程序 设计语言无关 117 n模式的定义 q数据的逻辑结构（数据项的名字、 类型、取值范围等） q数据之间的联系 q数据有关的安全性、完整性要求 1模式（schema） 118 2. 外模式（external schema） n外模式（也称子模式或用户模式） q数据库用户（包括应用程序员和最终用 户）使用的局部数据的逻辑结构和特征的 描述 q数据库用户的数据视图，是与某一应用 有关的数据的逻辑表示 119 外模式（续） n外模式的地位：介于模式与应用之间 q模式与外模式的关系：一对多 n外模式通常是模式的子集 n一个数据库可以有多个外模式。反映 了不同的用户的应用需求、看待数据的方式、 对数据保密的要求 q外模式与应用的关系：一对多 n同一外模式也可以为某一用户的多个 应用系统所使用，但一个应用程序只能使用一 个外模式。 120 外模式（续） n外模式的用途 保证数据库安全性的一个