数据库概论课件

1、1 11 1 数据库系统概述数据库系统概述1 12 2 数据库中的数据描述数据库中的数据描述1 13 3 数据模型数据模型1 14 4 数据库系统的结构数据库系统的结构1 15 5 数据库系统的组成数据库系统的组成第第1 1章数据库系统概论章数据库系统概论第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述211 数据库系统概述1.1.11.1.1数据库技术的基本概念数据库技术的基本概念1.1.21.1.2数据库技术的发展历程数据库技术的发展历程1.1.31.1.3数据库系统的三个发展阶段数据库系统的三个发展阶段第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述31 1数据和信息（数据和信息（Data an

2、d InformationData and Information）2 2数据库（数据库（Database, DBDatabase, DB）3 3数据库管理系统（数据库管理系统（Database Management System, Database Management System, DBMSDBMS）4 4数据库管理员（数据库管理员（Database Administrator, DBADatabase Administrator, DBA）5 5数据库系统（数据库系统（Database System, DBSDatabase System, DBS）6 6数据库技术（数据库技术（Dat

3、abase Technology, DBTDatabase Technology, DBT）1 11 11 1 数据库技术的基本概念第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述41数据和信息（数据和信息（Data and Information）数据与信息有多种解释。一般而论，数据是对数据与信息有多种解释。一般而论，数据是对客观事物描述与记载的物理符号，而信息则是客观事物描述与记载的物理符号，而信息则是数据的集合、含义与解释，是事物变化、相互数据的集合、含义与解释，是事物变化、相互作用、特征的反映。作用、特征的反映。数据按运算的特性可分为数值型数据和非数值数据按运算的特性可分为数值型数据和非数

4、值型数据。数值型数据以数字表示，可以进行算型数据。数值型数据以数字表示，可以进行算术运算；非数值型数据以字符（含数字）等来术运算；非数值型数据以字符（含数字）等来表示，不能进行算术运算。例如，字符、文字、表示，不能进行算术运算。例如，字符、文字、图表、图形、图像、声音、视频等均属于非数图表、图形、图像、声音、视频等均属于非数值型数据。值型数据。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述52数据库（数据库（Database, DB）数据库指长期存储在计算机内、有组织的、可数据库指长期存储在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模

5、型组织、描述和存储，具有较小的冗余度，据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度，较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。户共享。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述63数据库管理系统（数据库管理系统（Database Management System, DBMS）指对数据库进行管理的系统软件，是用户访问指对数据库进行管理的系统软件，是用户访问数据的接口，提供用户对数据进行定义和操作数据的接口，提供用户对数据进行定义和操作的各种命令，并能保证数据的安全性、完整性、的各种命令，并能保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用以及发生故障

6、后的系多用户对数据的并发使用以及发生故障后的系统恢复。统恢复。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述74数据库管理员（数据库管理员（Database Administrator, DBA）指负责设计、建立、管理和维护数据库以及协指负责设计、建立、管理和维护数据库以及协调用户对数据库要求的个人或工作团队调用户对数据库要求的个人或工作团队第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述85数据库系统（数据库系统（Database System, DBS）指引入了数据库后的计算机应用系统，指引入了数据库后的计算机应用系统，一般由数据库、数据库管理系统及其开发一般由数据库、数据库管理系统及其开发工具

7、、应用系统、数据库管理员及用户等工具、应用系统、数据库管理员及用户等组成。组成。有时人们常将数据库系统简称为数据库，有时人们常将数据库系统简称为数据库，它可用图它可用图1.1表示。表示。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述96数据库技术（数据库技术（Database Technology, DBT）指研究数据库结构、存储、设计和使用的一门指研究数据库结构、存储、设计和使用的一门软件学科，是在操作系统的文件系统的基础上软件学科，是在操作系统的文件系统的基础上发展起来的。发展起来的。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述101 1人工管理阶段人工管理阶段2020世纪世纪5050年代中

8、期以前，计算机主要用于科学计算，年代中期以前，计算机主要用于科学计算，数据管理处于人工管理阶段，其特点是：数据管理处于人工管理阶段，其特点是：（1 1）数据管理无相应的软件系统支持，要靠应用程序数据管理无相应的软件系统支持，要靠应用程序自己管理。自己管理。（2 2）数据不共享。数据不共享。（3 3）数据不独立。数据不独立。（4 4）数据不保存。数据不保存。1 11 12 2 数据库技术的发展历程第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述111946.2.14工作中的ENIAC这部机器使用了18800个真空管，长50英尺，宽30英尺， 占地1500平方英尺，重达30吨（大约是一间半的教室大，六

9、只大象重）。它的计算速度快，每秒可从事5000次的加法运算，运作了九年之久。由於吃电很凶， 据传ENIAC每次一开机，整个费城西区的电灯都为之黯然失色。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述122 2文件系统阶段文件系统阶段2020世纪世纪5050年代后期至年代后期至6060年代中期，计算机不仅用于科学计算，年代中期，计算机不仅用于科学计算，也大量用于企事业单位的管理，数据管理进入文件系统阶段。也大量用于企事业单位的管理，数据管理进入文件系统阶段。这时，已有磁盘、磁鼓等直接存取存储设备，有操作系统支持这时，已有磁盘、磁鼓等直接存取存储设备，有操作系统支持下的专门数据管理软件，通常称文件系

10、统。用户通过操作系统下的专门数据管理软件，通常称文件系统。用户通过操作系统对文件进行打开、读写、关闭等操作，既可批处理，也可联机对文件进行打开、读写、关闭等操作，既可批处理，也可联机实时处理。实时处理。1 11 12 2 数据库技术的发展历程第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述13此阶段有如下特点：此阶段有如下特点：（1 1）文件系统利用文件系统利用“按文件名访问，按记录进行存取按文件名访问，按记录进行存取”的管理技术，的管理技术，可对文件进行修改、插入和删除操作。可对文件进行修改、插入和删除操作。（2 2）数据可长期保存，随时供用户使用。数据可长期保存，随时供用户使用。（3 3）数据

11、共享性差。数据共享性差。（4 4）数据独立性低。数据独立性低。（5 5）数据无集中管理，易导致数据的完整性、安全性得不到可靠保证，数据无集中管理，易导致数据的完整性、安全性得不到可靠保证，并在数据的结构、编码、输出格式等方面难以做到规范化和标准化。并在数据的结构、编码、输出格式等方面难以做到规范化和标准化。（6 6）数据无结构。数据无结构。（7 7）使用方式不灵活。使用方式不灵活。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述14 文件系统仍然是无弹性的无结构的数据集合，即数据文件系统仍然是无弹性的无结构的数据集合，即数据文件之间是孤立的，不能反映现实世界事物之间的内在文件之间是孤立的，不能反映

12、现实世界事物之间的内在联系。文件系统中，应用程序与数据的关系如图联系。文件系统中，应用程序与数据的关系如图1.21.2所示。所示。1 11 12 2 数据库技术的发展历程第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述153 3数据库系统阶段数据库系统阶段 20世纪60年代后期，计算机磁盘存储技术取得重大进展，大容量和快速存取的磁盘相继投入市场，为新型数据管理技术的开发提供了良好的物质基础。此外，计算机用于管理的规模不断扩大，数据量急剧增长，联机实时处理的要求日渐迫切。文件系统作为数据管理的手段已不能满足用户的需求。为了满足多用户、多应用共享数据的要求，使数据为尽可能多的应用服务，数据库技术应运而

13、生。1 11 12 2 数据库技术的发展历程第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述166060年代末期出现的对数据库技术有着奠基作用的三件大事，标志着以数年代末期出现的对数据库技术有着奠基作用的三件大事，标志着以数据库系统为基本手段的数据管理新阶段的开始。据库系统为基本手段的数据管理新阶段的开始。（1）1968年，IBM公司推出了商品化的基于层次模型的信息管理系统IMS。（2）1969年，美国数据系统语言协会（Conference On Data System Language, CODASYL）的数据库任务组（Database Task Group, DBTG）发布了一系列研究数据库方

14、法的DBTG报告，奠定了网状数据模型的基础。（3）1970年，IBM公司的研究人员E.F.Codd连续发表文章，提出了关系模型，奠定了关系数据库管理系统的基础，一直沿用至今。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述17 数据库管理系统克服了文件管理方式的缺陷，提高了数据库管理系统克服了文件管理方式的缺陷，提高了数据的一致性、完整性，减少了数据冗余。数据库系统数据的一致性、完整性，减少了数据冗余。数据库系统阶段，应用程序与数据间的关系如图阶段，应用程序与数据间的关系如图1.31.3所示。所示。1 11 12 2 数据库技术的发展历程第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述18数据库系统的

15、主要特点是：数据库系统的主要特点是：（1）采用数据模型实现数据的结构化、数据的存取方式灵采用数据模型实现数据的结构化、数据的存取方式灵活。活。（2）数据共享性好，冗余度低。数据共享性好，冗余度低。（3）数据独立性高。数据独立性高。（4）提供了完整的数据管理与控制功能，包括并发性、完提供了完整的数据管理与控制功能，包括并发性、完整性、可恢复性、安全性和审计性等。整性、可恢复性、安全性和审计性等。1 11 12 2 数据库技术的发展历程第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述191 11 13 3 数据库系统的三个发展阶段自自20世纪世纪60年代末以来，数据库系统经历了三个发展阶段。年代末以来

16、，数据库系统经历了三个发展阶段。1. 第一代数据库系统第一代数据库系统 20世纪世纪70年代，普遍流行的网状型和层次型数据库系统是第一代年代，普遍流行的网状型和层次型数据库系统是第一代数据库系统。数据库系统。 1970年，年，E.F.Codd提出的关系数据模型受到了普遍关注，引起了广提出的关系数据模型受到了普遍关注，引起了广泛的研究。有代表性的成果是：泛的研究。有代表性的成果是：1976年年IBM公司推出的公司推出的System R和和加州大学伯克利分校的加州大学伯克利分校的Ingres关系数据库系统。其后，关系数据库系统。其后，IBM公司在公司在System R的基础上先后推出了的基础上先后

17、推出了SQL/DS（1982）和）和DB2（1985）两）两个关系数据库系统。商品化的个关系数据库系统。商品化的Ingres也由也由Ingres公司在公司在1981年完成。年完成。Oracle公司公司1979年推出了关系数据库年推出了关系数据库Oracle（V2.0），这被认为是），这被认为是第一次实现了使用第一次实现了使用SQL语言的商品化关系数据库软件。语言的商品化关系数据库软件。由上可见，整个由上可见，整个20世纪世纪70年代，数据库理论和技术有了突破性的进年代，数据库理论和技术有了突破性的进展。展。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述201 11 13 3 数据库系统的三个发展

18、阶段2.第二代数据库系统第二代数据库系统20世纪世纪80年代出现了以关系数据库为代表的第二代数据库年代出现了以关系数据库为代表的第二代数据库系统。系统。20世纪世纪80年代是数据库技术得到全面发展并逐步走年代是数据库技术得到全面发展并逐步走向成熟的年代。其中值得一提的有如下几点。向成熟的年代。其中值得一提的有如下几点。 （1）关系数据库系统的发展促进了数据库系统的小型化。）关系数据库系统的发展促进了数据库系统的小型化。（2）随着数据库技术的发展和计算机网络的广泛使用，分）随着数据库技术的发展和计算机网络的广泛使用，分布式处理系统，特别是分布式数据库系统在布式处理系统，特别是分布式数据库系统在2

19、0世纪世纪80年代年代得到了很大发展。得到了很大发展。 第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述211 11 13 3 数据库系统的三个发展阶段（3）随着信息化的推进，特别是一些新的应用领域提出了新）随着信息化的推进，特别是一些新的应用领域提出了新的要求，如计算机集成制造系统（的要求，如计算机集成制造系统（CIMS）、地理信息系统）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（）、全球定位系统（GPS）、人类基因库、卫星遥感）、人类基因库、卫星遥感信息处理等需要存储和管理超常规数据库容量的巨额数据，信息处理等需要存储和管理超常规数据库容量的巨额数据，而已有的层次、网状、关系数据库均表现出不同程度

20、的局限而已有的层次、网状、关系数据库均表现出不同程度的局限性。性。 第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述221 11 13 3 数据库系统的三个发展阶段3.新一代数据库系统新一代数据库系统20世纪世纪80年代末，年代末，90年代初以来，开发新一代数据库技术年代初以来，开发新一代数据库技术成为数据库研究的热点课题。成为数据库研究的热点课题。随着技术的进步，人们对数据库系统的功能提出了许多新的随着技术的进步，人们对数据库系统的功能提出了许多新的期望和要求，除处理常规数据外，还要对图形、图像、声音、期望和要求，除处理常规数据外，还要对图形、图像、声音、视频等多媒体数据、时态数据、空间数据、知

21、识信息以及各视频等多媒体数据、时态数据、空间数据、知识信息以及各种复杂对象等非常规数据提供有效的数据处理功能。为了解种复杂对象等非常规数据提供有效的数据处理功能。为了解决这些问题，人们提出了许多新概念、新思想和新方法，以决这些问题，人们提出了许多新概念、新思想和新方法，以及一些新的数据模型和新的数据库管理系统的体系结构。本及一些新的数据模型和新的数据库管理系统的体系结构。本书将在第书将在第10章至第章至第13章讲述这些问题。章讲述这些问题。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述23 1.2.1 1.2.1信息的三个世界信息的三个世界 1.2.21.2.2概念设计中的数据描述概念设计中的数

22、据描述 1.2.31.2.3逻辑设计中的数据描述逻辑设计中的数据描述 1.2.4 1.2.4 物理数据描述物理数据描述1.21.2数据库中的数据描述第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述24信息三个世界的内容及其联系可用图信息三个世界的内容及其联系可用图1.41.4表示表示。1 12 21 1 信息的三个世界信息的三个世界第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述251 1现实世界现实世界 现实世界即客观存在的世界。事物及其联系就处在这个世界之中。事物都有一些特征或性质。人们总是选用感兴趣的最能表征该事物的若干特征来描述该事物。以物资为例，常选用物资名、型号规格、计量单位、价格等来描述

23、一种物资的特征，有了这些特征，就能区分不同的物资。1 12 21 1 信息的三个世界信息的三个世界第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述262 2信息世界信息世界 信息世界是现实世界中的事物及其联系在人们头脑中的反映，经过人们头脑的分析、归纳、抽象，形成信息。对这些信息进行记录、整理、归类和格式化后，它们就构成了信息世界。为了正确直观地反映客观事物及其联系，有必要对所研究的信息世界建立一个抽象的模型，称之为信息模型或概念模型，它是对现实世界的第一层抽象。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述273 3机器世界机器世界 机器世界是信息世界中信息的数据化，即将信息用字符和数值表示，便于

24、计算机识别和处理。在机器世界中，用数据模型或称逻辑模型来描述现实世界，它是对现实世界的第二层抽象，因此更为严格和抽象。这类模型有严格的形式化定义，以便于在计算机系统中实现。它通常有一组严格定义的无二义性的语法和语义的数据库语言，人们可以用这种语言来定义、操作数据库中的数据。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述28 数据库的概念设计是根据用户的需求设计数据库的概念结构。通常，数据库设计人员和用户都要参与这一活动。因此，对数据的描述应简单、清晰、易于用户理解。1 12 22 2 概念设计中的数据描述概念设计中的数据描述第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述291 1实体（实体（Ent

25、ityEntity）客观存在并可相互区别的事物称为实客观存在并可相互区别的事物称为实体，现实世界由各种各样的实体组成。实体可以是具体的体，现实世界由各种各样的实体组成。实体可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念或联系。例如，一个职人、事、物，也可以是抽象的概念或联系。例如，一个职工、一个部门、一种物资、仓库的一次订货、文化艺术、工、一个部门、一种物资、仓库的一次订货、文化艺术、职工与部门的关系（即某个职工在某部门工作）等等都是职工与部门的关系（即某个职工在某部门工作）等等都是实体。实体。2 2属性（属性（AttributeAttribute）实体所具有的某一特性称为属性。实体所具有的某一特

26、性称为属性。一个实体常具有多个属性，但在数据库设计中只选择数据一个实体常具有多个属性，但在数据库设计中只选择数据管理所需要的属性，而不是全部属性。管理所需要的属性，而不是全部属性。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述303 3实体标识符（实体标识符（IdentifierIdentifier）能惟一标识实体的属性或属能惟一标识实体的属性或属性集，称为实体的标识符，也称为关键码（性集，称为实体的标识符，也称为关键码（KeyKey）、关键字，）、关键字，或简称为码、键等。例如，学号是学生实体的标识符。或简称为码、键等。例如，学号是学生实体的标识符。4 4域（域（DomainDomain）属性

27、的取值范围称为该属性的域。例如，属性的取值范围称为该属性的域。例如，属性性别的域为（男，女）。属性性别的域为（男，女）。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述315 5实体型（实体型（Entity TypeEntity Type）具有相同属性的实体，一定具有具有相同属性的实体，一定具有共同的特征和性质。用实体名及其属性集合描述的同类实体，共同的特征和性质。用实体名及其属性集合描述的同类实体，称为实体型。例如，学生（学号，姓名，年龄，性别，专业）称为实体型。例如，学生（学号，姓名，年龄，性别，专业）就是一个实体型。就是一个实体型。6 6实体集（实体集（Entity SetEntity Se

28、t）同型实体的集合称为实体集同型实体的集合称为实体集（Entity SetEntity Set）。例如，全班学生就是一个实体集。）。例如，全班学生就是一个实体集。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述327联系（联系（Relationship）现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的这些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。这些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。一个实体内部的联系指组成实体的各属性之间的联系，而实体间一个实体内部的联系指组成实体的各属性之间的联系，而实体间的联系指实体之间的相互关联。的联系指实

29、体之间的相互关联。如果参与联系的实体集数目为如果参与联系的实体集数目为n，则称这种联系为，则称这种联系为n元联系。例元联系。例如，有一元联系、二元联系、三元联系等。我们来讨论这几类联如，有一元联系、二元联系、三元联系等。我们来讨论这几类联系。系。1 12 22 2 概念设计中的数据描述概念设计中的数据描述第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述33（1）二元联系。）二元联系。只有两个实体集参与的联系称二元联系，只有两个实体集参与的联系称二元联系，它是现实世界中大量存在的联系，可分为以下三类。它是现实世界中大量存在的联系，可分为以下三类。一对一联系（一对一联系（1：1）如果对于实体集如果对于

30、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中至多有一个实体与之联系，反之亦然，则称实体中至多有一个实体与之联系，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。例如，国家与。例如，国家与国家主席或总统是一对一的关系。国家主席或总统是一对一的关系。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述34一对多联系（一对多联系（1：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中有中有N（N0）个实体与之联系，而对于实体集）个实体与之联系，而对于实体集B中中的每一个实体，实体集的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与

31、之联系，则中至多只有一个实体与之联系，则称实体集称实体集A与实体集与实体集B具有一对多联系，记为具有一对多联系，记为1：N。例如，。例如，一个仓库有多种物资，而一种物资假定只存在一个仓库内，一个仓库有多种物资，而一种物资假定只存在一个仓库内，则仓库与物资具有一对多联系。则仓库与物资具有一对多联系。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述35多对多联系（多对多联系（M：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中有中有N（N0）个实体与之联系，而对于实体集）个实体与之联系，而对于实体集B中中的每一个实体，实体集的每一个实体，实体集A中也有中也有M（M0）

32、个实体与之联系，）个实体与之联系，则称实体集则称实体集A与实体集与实体集B具有多对多的联系，记为具有多对多的联系，记为M：N。例如，一个仓库管理员可以管理多种物资，而一种物资可以例如，一个仓库管理员可以管理多种物资，而一种物资可以被多个仓库管理员管理（假定三班倒），则仓库管理员与物被多个仓库管理员管理（假定三班倒），则仓库管理员与物资具有多对多联系。资具有多对多联系。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述36（2 2）多元联系。）多元联系。参与联系的实体集个数参与联系的实体集个数33时，称为多时，称为多元联系。多元联系可区分为元联系。多元联系可区分为1 1：1 1、1 1：N N和和M

33、M：N N。例如，顾客、商店和商品之间。例如，顾客、商店和商品之间的的“购物购物”联系就是三元联系，而且属于联系就是三元联系，而且属于M M：N N联系。又如工厂物资管理系统中，联系。又如工厂物资管理系统中，领料单位、仓库和物资之间的领料单位、仓库和物资之间的“领用领用”关系也是三元联系，而且也属关系也是三元联系，而且也属于于M M：N N关系，当然这里要假定一个工厂有多个仓库，而一个仓库存有关系，当然这里要假定一个工厂有多个仓库，而一个仓库存有多种不同物资。这个联系可用图多种不同物资。这个联系可用图1.51.5表示。表示。1 12 22 2 概念设计中的数据描述概念设计中的数据描述第第1 1

34、章章 数据库系统概述数据库系统概述37（3）一元联系。）一元联系。指同一实体集内两部指同一实体集内两部分实体之间的联系，又称自反联系，分实体之间的联系，又称自反联系，也可分为也可分为1：1、1：N和和M：N三种。三种。例如，例如，“人人”这个实体集中，为了描这个实体集中，为了描述丈夫和妻子之间的关系，可用述丈夫和妻子之间的关系，可用1：1表示。表示。“职工职工”实体集中，为了描述领导与被领导的关实体集中，为了描述领导与被领导的关系，可用系，可用1：N联系表示。又如联系表示。又如“零件零件”实体集中，零件的组实体集中，零件的组合关系可用合关系可用M：N表示。因为一个零件可以由若干个子零件表示。因

35、为一个零件可以由若干个子零件组成，而一个零件又可以是其他零件的子零件。零件与子零组成，而一个零件又可以是其他零件的子零件。零件与子零件也是相对的，随需要而定。这个联系可用图件也是相对的，随需要而定。这个联系可用图1.6表示。表示。1 12 22 2 概念设计中的数据描述概念设计中的数据描述第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述38数据库的逻辑设计是根据概念设计所得到概念结构数据库的逻辑设计是根据概念设计所得到概念结构或概念模型来设计数据库的逻辑结构，也即或概念模型来设计数据库的逻辑结构，也即DBMS所所支持的数据模型支持的数据模型正如前面所指出的一样，实体联系模型是目前较流正如前面所指出

36、的一样，实体联系模型是目前较流行的一种概念模型，而层次、网状、关系模型则是行的一种概念模型，而层次、网状、关系模型则是DBMS所支持的数据模型所支持的数据模型逻辑设计中的数据描述与前述信息的机器世界相对逻辑设计中的数据描述与前述信息的机器世界相对应，主要术语有字段、记录、文件等。应，主要术语有字段、记录、文件等。1 12 23 3 逻辑设计中的数据描述逻辑设计中的数据描述第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述391 1字段（字段（FieldField）标记实体属性的命名单位称为字段，标记实体属性的命名单位称为字段，或称域、数据项、数据元素、初等项、基本项等。字段名或称域、数据项、数据元素

37、、初等项、基本项等。字段名往往与属性同名。往往与属性同名。2 2记录（记录（RecordRecord）字段的有序集合称为记录。通常用字段的有序集合称为记录。通常用一个记录描述一个实体，故记录也可以定义为能完整地描一个记录描述一个实体，故记录也可以定义为能完整地描述一个实体的字段集。述一个实体的字段集。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述403 3文件（文件（FileFile）同一类记录的集合称为文件。文件是同一类记录的集合称为文件。文件是用来描述实体集的。用来描述实体集的。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述414 4关键字（关键字（KeyKey）能惟一标识文件中每个记录的字段

38、或能惟一标识文件中每个记录的字段或字段集，称为记录的关键字，或简称键。例如，上述课程文字段集，称为记录的关键字，或简称键。例如，上述课程文件中，课程编号可以惟一标识每一个课程记录，故它即为课件中，课程编号可以惟一标识每一个课程记录，故它即为课程记录的关键字。程记录的关键字。5 5记录型（记录型（Record TypeRecord Type）相应于概念设计中的实体型相应于概念设计中的实体型称为记录型。称为记录型。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述421 1位（位（BitBit）一个二进制位称为一个二进制位称为“位位”，或比，或比特。一位只能取特。一位只能取0 0或或1 1两个状态之一。

39、例如，字两个状态之一。例如，字母母A A的的ASCIIASCII码为七位：码为七位：10000011000001。2 2字节（字节（ByteByte）8 8个比特称为一个字节，可以个比特称为一个字节，可以存放一个字符所对应的存放一个字符所对应的ASCIIASCII码，而存储一个码，而存储一个汉字常要两个字节。汉字常要两个字节。1 12 24 4 物理数据描述物理数据描述第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述433 3字（字（WordWord）若干个字节组成一个字。若干个字节组成一个字。一个字所含的二进制位的位数称为字长。一个字所含的二进制位的位数称为字长。各种计算机的字长不同，如有各种计

40、算机的字长不同，如有8 8位、位、1616位、位、3232位等。位等。4 4块（块（BlockBlock）块又称物理块或物理记录，块又称物理块或物理记录，它是内存和外存交换信息的最小单位。每它是内存和外存交换信息的最小单位。每块常包含若干个逻辑记录，块的大小通常块常包含若干个逻辑记录，块的大小通常为为2 21010221414字节。字节。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述445 5桶（桶（BucketBucket）桶是外存的逻辑单位，一桶是外存的逻辑单位，一桶可以包含一个物理块或多个在空间上不一桶可以包含一个物理块或多个在空间上不一定连续的物理块。定连续的物理块。6 6卷（卷（Vol

41、umeVolume）一个输入一个输入/ /输出设备所能装输出设备所能装载的全部有用信息，称为卷。例如，磁带机载的全部有用信息，称为卷。例如，磁带机的一盘磁带就是一卷，磁盘的一个盘组也是的一盘磁带就是一卷，磁盘的一个盘组也是一卷。一卷。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述451.3.11.3.1数据模型的组成及其分类数据模型的组成及其分类1.3.21.3.2概念模型概念模型1.3.31.3.3逻辑模型逻辑模型 1.3 1.3数据模型数据模型第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述461.3.1数据模型的组成及其分类1数据模型的组成数据模型的组成数据模型是现实世界中的事物间联系的一种模

42、拟和抽象表数据模型是现实世界中的事物间联系的一种模拟和抽象表示，是一种形式化描述数据、数据间联系以及有关语义约示，是一种形式化描述数据、数据间联系以及有关语义约束规则的方法。束规则的方法。数据库专家数据库专家E.F.Codd认为，一个基本数据模型是一组规则，认为，一个基本数据模型是一组规则，这些规则规定数据结构如何组织以及允许进行何种操作。这些规则规定数据结构如何组织以及允许进行何种操作。所以，一个数据库的数据模型常由数据结构、数据操作和所以，一个数据库的数据模型常由数据结构、数据操作和数据的约束条件三部分组成。数据的约束条件三部分组成。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述47（1）数

43、据结构数据结构 数据结构或数据组织结构，是指数据对象的集合，它描述数数据结构或数据组织结构，是指数据对象的集合，它描述数据对象的类型、内容、属性，以及数据对象之间的联系，也据对象的类型、内容、属性，以及数据对象之间的联系，也即描述了数据库的静态特性，是数据模型中最基础的部分。即描述了数据库的静态特性，是数据模型中最基础的部分。不同的数据模型采用不同的数据结构。不同的数据模型采用不同的数据结构。举例：实体联系模型中，数据对象用实体、属性和联系来描举例：实体联系模型中，数据对象用实体、属性和联系来描述，以述，以E-R图来组织；在关系模型中，用字段、记录、关系图来组织；在关系模型中，用字段、记录、关

44、系等来描述数据对象，以关系结构的形式进行数据组织等来描述数据对象，以关系结构的形式进行数据组织第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述48（2）数据操作数据操作数据操作是指对数据库的数据允许执行的数据操作是指对数据库的数据允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则，描述了数据操作的集合，包括操作及有关的操作规则，描述了数据库的动态特性。数据库主要由检索（即查询）和更新库的动态特性。数据库主要由检索（即查询）和更新（含插入、删除和修改）两类操作。数据模型应对其详（含插入、删除和修改）两类操作。数据模型应对其详细定义，包括这些操作的确切含义、操作符号、操作规细定义，包括这些操作的确切含义、

45、操作符号、操作规则及其实现语言。则及其实现语言。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述49（3）数据的完整性约束数据的完整性约束 数据的完整性约束是数据完整性规则的集合，它是对数据数据的完整性约束是数据完整性规则的集合，它是对数据以及数据之间关系的制约和依存关系规则，用以保证数据以及数据之间关系的制约和依存关系规则，用以保证数据的完整性和一致性。的完整性和一致性。数据模型应反映和规定其必须遵守的完整性约束条件。数据模型应反映和规定其必须遵守的完整性约束条件。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述502数据模型分类数据模型分类 数据模型按应用层次不同可分为两类：一类是数据模型按应用层

46、次不同可分为两类：一类是概念数据概念数据模型模型，也称概念模型或信息模型，也有文献称为基于对象，也称概念模型或信息模型，也有文献称为基于对象的逻辑模型（的逻辑模型（Object-Based Logical ModelsObject-Based Logical Models）另一类是另一类是逻辑数据模型逻辑数据模型，又称结构数据模型或逻辑模型，又称结构数据模型或逻辑模型，也有文献称为基于记录的逻辑模型（也有文献称为基于记录的逻辑模型（Record-Based Record-Based Logical ModelsLogical Models）。）。1.3.1数据模型的组成及其分类第第1 1章章

47、数据库系统概述数据库系统概述51概念模型是一种面向客观世界、面向用户的模型，是一种独立于计算机系统的数据模型，完全不涉及数据在计算机中的表示，只是用来描述某个特定组织所关心的信息结构，即按用户的观点对数据和信息建模，用于数据库的逻辑设计。1 13 32 2 概念模型概念模型第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述52概念模型的表示方法较多，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）。该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型，E-R方法也称为E-R模型。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述531 1E

48、-RE-R图的基本成份及其表示图的基本成份及其表示 E-RE-R图的基本成份实体、属性和联系已在图的基本成份实体、属性和联系已在上一节介绍，这里仅介绍其表示方法。上一节介绍，这里仅介绍其表示方法。（1 1）实体型：实体型：用矩形表示，矩形框内标明实体名。用矩形表示，矩形框内标明实体名。（2 2）属性：属性：用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体相连。用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体相连。（3 3）联系：联系：用菱形表示，菱形框内标出联系名，并用无向边与有关实用菱形表示，菱形框内标出联系名，并用无向边与有关实体相连，同时在无向边旁标上联系的类型，即体相连，同时在无向边旁标上联系的类型，

49、即1:11:1或或1:1:N N或或M:NM:N。1 13 32 2 概念模型概念模型图1.7 学生选修课程的E-R图第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述542 2E-RE-R图的设计过程图的设计过程数据库设计将在第数据库设计将在第5章介绍，这里仅介绍章介绍，这里仅介绍E-R图的设计过程。图的设计过程。E-R图的设计一般先设计局部图的设计一般先设计局部E-R图，然后将局部图，然后将局部E-R图综图综合成系统的总体合成系统的总体E-R图，并且进行优化。图，并且进行优化。1 13 32 2 概念模型概念模型第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述55为了清晰起见，我们介绍一个较简单的为

50、了清晰起见，我们介绍一个较简单的E-R图的设计过图的设计过程，只设计一个局部程，只设计一个局部E-R图。图。E-RE-R图的设计一般先设计图的设计一般先设计局部局部E-RE-R图，然后将局部图，然后将局部E-RE-R图综合成系统的总体图综合成系统的总体E-RE-R图，图，并且进行优化。并且进行优化。（1）示例一：仓库管理）示例一：仓库管理E-R图设计图设计第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述56仓库管理是工厂物资管理系统中的一个子系统，本书中的仓库管理是工厂物资管理系统中的一个子系统，本书中的大部分示例均以此为根据介绍，它是我们已开发的一个实大部分示例均以此为根据介绍，它是我们已开发的

51、一个实际系统。际系统。由系统分析可知，物资管理系统主要包括计划管理、采购由系统分析可知，物资管理系统主要包括计划管理、采购管理、仓库管理、综合管理、核算管理、统计分析、系统管理、仓库管理、综合管理、核算管理、统计分析、系统初始化管理等子系统。限于篇幅，仅以仓库管理为例介绍。初始化管理等子系统。限于篇幅，仅以仓库管理为例介绍。 第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述57确定实体型确定实体型仓库管理主要有三个实体型：仓库（仓库情况表）、物资仓库管理主要有三个实体型：仓库（仓库情况表）、物资（物资编码表）、用料单位（单位编码表）。（物资编码表）、用料单位（单位编码表）。确定实体型的属性及其标识

52、符（标识符用下划线标出）确定实体型的属性及其标识符（标识符用下划线标出）仓库（仓库（仓库编码仓库编码，仓库名称），仓库名称）物资（物资（物资编码物资编码，物资名称，型号规格，计量单位，价格），物资名称，型号规格，计量单位，价格）用料单位（用料单位（单位编码单位编码，单位名称），单位名称）第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述58确定实体之间的联系及其联系的属性确定实体之间的联系及其联系的属性 物资、仓库和用料单位之间具有物资、仓库和用料单位之间具有M：N：P的出库联系。即一个用料单位可以的出库联系。即一个用料单位可以从若干仓库提取多种物资，每个仓库可以供应不同单位的物资，每种物资可被从若

53、干仓库提取多种物资，每个仓库可以供应不同单位的物资，每种物资可被不同单位领用。不同单位领用。 物资和仓库之间具有物资和仓库之间具有M：N的入库联系。即每种物资可以存入不同的仓库，的入库联系。即每种物资可以存入不同的仓库，每个仓库可以放置不同的物资。每个仓库可以放置不同的物资。 物资和仓库之间还有物资和仓库之间还有M：N的库存联系。即每种物资存放在于不同的仓库中，的库存联系。即每种物资存放在于不同的仓库中，每个仓库可存放多种物资。每个仓库可存放多种物资。 三个实体之间的联系及其属性如下：三个实体之间的联系及其属性如下： 入库（入库单号，入库日期，仓库，采购数量，实收数量，购买价格，验收入库（入库

54、单号，入库日期，仓库，采购数量，实收数量，购买价格，验收人）人） 出库（出库单号，出库日期，仓库，请领数量，实发数量，价格）出库（出库单号，出库日期，仓库，请领数量，实发数量，价格） 库存（日期，仓库，价格，库存量）库存（日期，仓库，价格，库存量）第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述59将实体与联系组将实体与联系组合成合成E-R图。图。E-R图如图图如图1.8所示。所示。在此，实体的属在此，实体的属性没有被画出。性没有被画出。第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述60示例二：学生管理示例二：学生管理E-R图设计图设计学校管理信息系统一般包括教师管理、学生管理、后勤管理、学校管理信

55、息系统一般包括教师管理、学生管理、后勤管理、科研管理、财务管理等子系统，学生管理子系统由学籍管理科研管理、财务管理等子系统，学生管理子系统由学籍管理和课程管理子系统组成和课程管理子系统组成(1)课程管理子系统课程管理子系统E-R图图按照示例一中的步骤，课程管理子系统主要包括的实体型、按照示例一中的步骤，课程管理子系统主要包括的实体型、联系、属性以及标识符如下：联系、属性以及标识符如下：学生（学生（学号学号，姓名，性别，年龄，出生日期，所在系，年级，姓名，性别，年龄，出生日期，所在系，年级，平均成绩）平均成绩）第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述61课程（课程（课程号课程号，课程名，学分

56、，课时），课程名，学分，课时）教师（教师（职工号职工号，姓名，性别，职称，联系电话），姓名，性别，职称，联系电话）教科书（教科书（书号书号，书名，单价，出版社），书名，单价，出版社）教室（教室（教室编号教室编号，地址，座位数，教室类别），地址，座位数，教室类别）联系类型以及课程管理子系统的联系类型以及课程管理子系统的E-R图如图图如图1.9所示（所示（18）(2)学籍管理子系统学籍管理子系统E-R图设计图设计用同样的方法，可以得到学籍管理子系统实体型、联系用同样的方法，可以得到学籍管理子系统实体型、联系学生档案（学生档案（档案号档案号，主要内容），主要内容）宿舍（宿舍（宿舍编号宿舍编号，宿舍名

57、，居住人数），宿舍名，居住人数）第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述62班级（班级（班级编号班级编号，班长，班级，人数），班长，班级，人数）教室（教室（教室编号教室编号，座位数），座位数）学籍管理子系统的学籍管理子系统的E-R图如图图如图1.10所示（所示（19）(3)将两个子系统进行合并，组成学生管理子系统的将两个子系统进行合并，组成学生管理子系统的E-R图图在合并时，要调整冲突的实体属性，消除冗余数据和冗余联系在合并时，要调整冲突的实体属性，消除冗余数据和冗余联系学生实体中的年龄属性可由出生日期推算出来，属于冗余数据，应该学生实体中的年龄属性可由出生日期推算出来，属于冗余数据，应该

58、去掉；教室实体型与班级实体型之间的上课联系可以由教室与课程之去掉；教室实体型与班级实体型之间的上课联系可以由教室与课程之间的开设联系、课程与学生之间的选修联系、学生与班级之间的组成间的开设联系、课程与学生之间的选修联系、学生与班级之间的组成联系三者推倒出来，属于冗余联系，可以消去联系三者推倒出来，属于冗余联系，可以消去第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述63两个局部两个局部E-R图修改、优化、重构与合并，得到图图修改、优化、重构与合并，得到图1.11(19)学生管理子系统的学生管理子系统的E-R图进一步和教师管理子系统等其余图进一步和教师管理子系统等其余子系统的子系统的E-R图合并及优

59、化，构成整个学校管理的图合并及优化，构成整个学校管理的E-R图图第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述641.层次模型层次模型层次、网络模型是层次、网络模型是20世纪世纪70年代至年代至80年代初期广泛流行的逻年代初期广泛流行的逻辑数据类型。关系模型辑数据类型。关系模型70年代初开始出现，而发展十分迅速，年代初开始出现，而发展十分迅速，是目前最广泛使用的逻辑数据模型。进入是目前最广泛使用的逻辑数据模型。进入80年代以来，面向对年代以来，面向对象数据模型等不断涌现，推动着数据库技术的飞速发展。本节象数据模型等不断涌现，推动着数据库技术的飞速发展。本节简要介绍层次及网络模型，关系模型将在第简

60、要介绍层次及网络模型，关系模型将在第2章中介绍。章中介绍。1 13 33 3 逻辑模型逻辑模型第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述651.3.3逻辑模型nE-R转化成层次图： n系 课 程教研室 n教师系号系号系名系名系主任名系主任名室号室号室名室名室主任名室主任名课程号课程号课程名课程名学时数学时数任课教师任课教师 姓名姓名年龄年龄职称职称办公室办公室专长专长第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述66（1）层次模型的概念与特点层次模型的概念与特点用结点表示记录型，记录型之用结点表示记录型，记录型之间的联系用边来表示，由结点间的联系用边来表示，由结点和边组成的树型层次结构称为和边