第6章6162 信息系统与数据库

1、第第6章章 信息系统与数据库信息系统与数据库6.1 计算机信息系统计算机信息系统 什么是计算机信息系统什么是计算机信息系统 计算机信息系统计算机信息系统 的类型的类型 信息系统的结构和发展趋势信息系统的结构和发展趋势 (选学选学) 2第6章 信息系统与数据库(1)什么是计算机信息系统什么是计算机信息系统 (1)n n 计算机信息系统（计算机信息系统（Computer_based Information System ，简称信息系统），简称信息系统）是一类以提供信息服务为主是一类以提供信息服务为主要目的的数据密集型、人机交互的计算机应用系统。要目的的数据密集型、人机交互的计算机应用系统。n 4个

2、主要技术特点：个主要技术特点：n 数据量大数据量大,一般需存放在外存中一般需存放在外存中, 数据存储持久性数据存储持久性, 数据资源使用共享性数据资源使用共享性; 信息服务功能多样性信息服务功能多样性 (管理管理,检索检索,分析分析,决策等决策等).3第6章 信息系统与数据库(1)什么是计算机信息系统什么是计算机信息系统 (2)n 信息系统是一种面广量大的计算机应用系统信息系统是一种面广量大的计算机应用系统:n 教学管理系统教学管理系统n 地理信息系统地理信息系统n 信息检索系统信息检索系统n 医学信息系统医学信息系统n 决策支持系统决策支持系统n 民航订票系统民航订票系统n 电子政务系统电子

3、政务系统n 电子商务系统电子商务系统n .4第6章 信息系统与数据库(1)n信息系统的发展信息系统的发展 1960年代以前，数据由文件系统管理；年代以前，数据由文件系统管理；1960年年代中期以后以数据库系统进行集中管理和数据共享代中期以后以数据库系统进行集中管理和数据共享n数据和信息的关系数据和信息的关系 有用的数据就是信息有用的数据就是信息n信息系统的结构信息系统的结构 基础设施层；资源管理层；业务逻辑层；应用表基础设施层；资源管理层；业务逻辑层；应用表现层现层 信息系统的软件体系结构包括客户机信息系统的软件体系结构包括客户机/服务器服务器/（C/s）和浏览器）和浏览器/服务器（服务器（B

4、 / S）5第6章 信息系统与数据库(1)计算机信息系统计算机信息系统 的类型的类型 (1)n 从信息处理的深度来区分信息系统从信息处理的深度来区分信息系统,n 基本可分为基本可分为3大类大类:业务处理系统业务处理系统信息检索系统信息检索系统信息分析系统信息分析系统管理业务系统管理业务系统辅助技术系统辅助技术系统办公信息系统办公信息系统6第6章 信息系统与数据库(1)计算机信息系统计算机信息系统 的类型的类型 (2)n业务处理系统业务处理系统n n 由于在企事业单位由于在企事业单位中中,不同层次的业务不同层次的业务处理系统服务对象处理系统服务对象不同，因而可以进不同，因而可以进一步将划分一步将

5、划分.管理业务系统管理业务系统辅助技术系统辅助技术系统办公信息系统办公信息系统7第6章 信息系统与数据库(1)计算机信息系统计算机信息系统 的类型的类型 (3)n 管理业务系统管理业务系统 辅助技术系统辅助技术系统 办公信息系统办公信息系统 面向操作层次面向操作层次 面向管理层次面向管理层次 面向知识层次面向知识层次 业务处理自动化，业务处理自动化， 提高工效率和质量提高工效率和质量 .划分划分:按业务层次进一步划分按业务层次进一步划分业务处理系统业务处理系统直接信直接信息（一息（一次信息）次信息）的生的生产与处产与处理理8第6章 信息系统与数据库(1)计算机信息系统计算机信息系统 的类型的类

6、型 (4)n业务处理系统业务处理系统n 管理业务系统管理业务系统n辅助技术系统辅助技术系统 n 办公信息系统办公信息系统 n又称又称OA，以先进设备与相关技术构成服，以先进设备与相关技术构成服务于办公事务的信息系统，按工作流技术务于办公事务的信息系统，按工作流技术充分利用信息资源，提高协同办公效率和充分利用信息资源，提高协同办公效率和质量质量辅助技术人员在特定应用领域（如辅助技术人员在特定应用领域（如工程设计、音乐制作、广告设计等）工程设计、音乐制作、广告设计等）内完成相应的任务内完成相应的任务. 诸如诸如:.CAD,CAM,CAPP等等9第6章 信息系统与数据库(1)计算机信息系统计算机信息

7、系统 的类型的类型 (5)n n 业务处理系统业务处理系统n n 信息检索系统信息检索系统n n 信息分析系统信息分析系统 一种高层次的信息系统，为管理决策人员掌握部门运行规一种高层次的信息系统，为管理决策人员掌握部门运行规律和律和 趋势，制订规划、进行决策的辅助系统。趋势，制订规划、进行决策的辅助系统。例如例如: 决策支持系统（决策支持系统（DSS）,经理支持系统经理支持系统ess 将原始信息进一步处理（二次信息）将原始信息进一步处理（二次信息）并存储专门供检索用的并存储专门供检索用的DB中。用户中。用户检索匹配获得信息检索匹配获得信息. 例如例如: 中国科技中国科技文献库、专利数据库、学位

8、论文数文献库、专利数据库、学位论文数据库，据库，DIALOG、ORBIT以及以及WE检检索系统等索系统等.专家系统专家系统ES（知识库（知识库与推理机程序模块）与推理机程序模块）10第6章 信息系统与数据库(1)信息系统的结构和发展趋势信息系统的结构和发展趋势(选学选学)(1)n基础设施层基础设施层: 硬件、系统软件和网络；硬件、系统软件和网络；n资源管理层资源管理层: 包括各类数据信息，资源管理系统；包括各类数据信息，资源管理系统；n业务逻辑层业务逻辑层: 实现应用部门业务功能、流程、规则、实现应用部门业务功能、流程、规则、n 策略等的处理程序构成；策略等的处理程序构成；n应用表现层，通过人

9、机交互方式，向用户展现结果，应用表现层，通过人机交互方式，向用户展现结果，n 如如Web浏览器界面。浏览器界面。 各 类 用 户 资源管理层 业务逻辑层资源管理层 应用表现层 基 础 设 施 层 信息系统的结构信息系统的结构:11第6章 信息系统与数据库(1)信息系统的结构和发展趋势信息系统的结构和发展趋势(选学选学)(2)n 信息系统的结构信息系统的结构:n 各类用户 资源管理层 业务逻辑层资源管理层 应用表现层 基础设施层 实现业务功能的实现业务功能的流程、规则、策略流程、规则、策略和程序和程序.向用户显示信息向用户显示信息处理结果处理结果.如如Web浏览器的浏览器的界面界面.支持系统运行

10、的硬件支持系统运行的硬件,系统软件和网络系统软件和网络.各类数据信息，各类数据信息，资源管理系统资源管理系统.主要有数据库管主要有数据库管理系统等理系统等.12第6章 信息系统与数据库(1)信息系统的结构和发展趋势信息系统的结构和发展趋势(选学选学)(2)n 新的应用需求和新的计算机技术是推动新的应用需求和新的计算机技术是推动n 信息系统发展的动力。目前，信息系统有信息系统发展的动力。目前，信息系统有n 下列共同的发展趋势下列共同的发展趋势:n （1）系统集成化）系统集成化 （2）信息多媒体化）信息多媒体化 （3）功能智能化）功能智能化 （4）结构分布化）结构分布化 13第6章 信息系统与数据

11、库(1)第第6章章 信息系统与数据库信息系统与数据库n 6.2 关系数据库系统关系数据库系统 数据管理的应用需求数据管理的应用需求 数据库系统的组成和特点数据库系统的组成和特点 关系数据模型关系数据模型(结构结构.完整性完整性.操作操作) 关系数据库语言关系数据库语言SQL 关系数据库系统以应用新技术关系数据库系统以应用新技术 14第6章 信息系统与数据库(1) 数据管理的应用需求数据管理的应用需求 (1) 一个应用实例一个应用实例 : 高校教学业务管理高校教学业务管理学生信息学生信息(学号学号,姓名姓名)教师信息教师信息(工号工号,姓名姓名)教材信息教材信息(书号书号,教材名教材名,.)课程

12、信息课程信息(课程号课程号,课程名课程名.)教室信息教室信息(教室号教室号,位置位置)选课信息选课信息(学生号学生号,课程号课程号).大大量量数数据据数据库数据库(DB).各部门共享数据各部门共享数据按一定的结构组织按一定的结构组织存储到计算机存储到计算机15第6章 信息系统与数据库(1)数据管理的应用需求数据管理的应用需求 (2)数据库数据库数据库管理系统数据库管理系统应用程序应用程序1应用程序应用程序2应用程序应用程序K.用户用户数据库系统中用户共享数据库资源数据库系统中用户共享数据库资源16第6章 信息系统与数据库(1)数据管理的应用需求数据管理的应用需求 (3)n综上综上:n 由于数据

13、量急剧增长，计算机用于管理由于数据量急剧增长，计算机用于管理并实现共享数据的需求越来越迫切。人们逐步发展并实现共享数据的需求越来越迫切。人们逐步发展了以统一管理和共享数据为主要特征的数据库系统了以统一管理和共享数据为主要特征的数据库系统（DBS）。）。n 在在DBS中，数据不再仅仅服务于某个程序中，数据不再仅仅服务于某个程序或用户，而是按一定的结构存储于数据库，作为共或用户，而是按一定的结构存储于数据库，作为共享资源，由数据库管理系统（享资源，由数据库管理系统（DBMS）的软件管理）的软件管理,使得数据能为尽可能多的应用服务。使得数据能为尽可能多的应用服务。17第6章 信息系统与数据库(1)数

14、据库系统的组成和特点数据库系统的组成和特点 (1)n 数据库系统数据库系统(DBS)的组成的组成:硬 件操作系统DBMS应用开发工具应用系统数据库数据库设计设计,开发开发,管理管理DBS的人员和用户的人员和用户利用利用DBS资源开发的资源开发的,解决管理解决管理和决策问题的各种应用程序和决策问题的各种应用程序.对数据进行管理的软件系统对数据进行管理的软件系统 功能功能: 创建创建DB结构结构; 对对DB中的数据操作中的数据操作; 对对DB数据管理和控制数据管理和控制 指按一定的数据模式组织并长指按一定的数据模式组织并长期存放在外存上的期存放在外存上的,可共享的可共享的,面面向部门全局应用的数据

15、集合。向部门全局应用的数据集合。 计算机支持计算机支持系统系统18第6章 信息系统与数据库(1)数据库系统的组成和特点数据库系统的组成和特点 (2) n DBS中人员中人员/数据和数据结构数据和数据结构/相关软件之间的关系相关软件之间的关系:用户用户终端终端应用系统应用系统数据库管理员数据库管理员系统分析设计员系统分析设计员系统程序员系统程序员用户视图用户视图逻辑结构逻辑结构 存储结构存储结构DB数据和数据数据和数据结构结构DBMS操作系统操作系统软件系统软件系统19第6章 信息系统与数据库(1)数据库系统的组成和特点数据库系统的组成和特点 (3)n 数据库系统的特点数据库系统的特点n 数据结

16、构化。数据结构化。n 数据可共享数据可共享n数据独立于程序数据独立于程序n统一管理控制数据统一管理控制数据DBMS管理控制数据功能管理控制数据功能:安全性安全性,完整性完整性.并发控制并发控制,恢复恢复. 从全局分析和描述数据，适应从全局分析和描述数据，适应多个用户、多种应用共享数据的多个用户、多种应用共享数据的需求。可减少数据冗佘，节省存需求。可减少数据冗佘，节省存储空间，保证数据的一致性储空间，保证数据的一致性. 数据面向全局应用，用数据模型数据面向全局应用，用数据模型描述数据和数据之间的联系。描述数据和数据之间的联系。逻辑独立性逻辑独立性:应用程序与应用程序与DB的逻辑的逻辑结构相互独立

17、结构相互独立.物理独立性物理独立性:应用程序与应用程序与DB的存储的存储结构相互独立结构相互独立.逻辑独立性和物理独立性？逻辑独立性和物理独立性？20第6章 信息系统与数据库(1)数据模型数据模型n 数据模型的基本概念数据模型的基本概念n问题的提起问题的提起:nDB数据数据:n应用单位所涉及数据的综合，应用单位所涉及数据的综合，n反映数据本身的内容，反映数据本身的内容，n反映数据之间的联系。反映数据之间的联系。问题问题: 数据如何在数据如何在DB中用特定结中用特定结 构表示？构表示？ 数据以何种方式进行存储和处理的？数据以何种方式进行存储和处理的？?21第6章 信息系统与数据库(1)数据模型数

18、据模型 (续续)n n 由于使用数据库的信息系统是一种计算机软件系统由于使用数据库的信息系统是一种计算机软件系统,而而计算机是不可能直接处理现实世界中的事物的计算机是不可能直接处理现实世界中的事物的.所以必须通所以必须通过以下过程来处理数据过以下过程来处理数据:n 具体事物及其特征具体事物及其特征概念化加工概念化加工计算机能够存储处理的数据计算机能够存储处理的数据DB计算机不可能直接处理计算机不可能直接处理现实世界中的事物现实世界中的事物22第6章 信息系统与数据库(1)数据模型数据模型 (续续) 进一步具体说明进一步具体说明:客观对象抽象到数据模式描述的结构客观对象抽象到数据模式描述的结构客

19、观对象客观对象概念结构概念结构抽象抽象数据模式数据模式抽象抽象DB（E-R图）（二维表）从概念上描述对象和对从概念上描述对象和对象间的关联象间的关联,经过识别经过识别,选择选择,分类等综合分析分类等综合分析,形成形成“概念结构概念结构”(用实体用实体-联系工具联系工具E-R图图表示表示.)按计算机系统支持的结构按计算机系统支持的结构,组织数据组织数据(数据模式数据模式): 逻辑结构为二维表逻辑结构为二维表 存储结构为文件存储结构为文件23第6章 信息系统与数据库(1)数据模型数据模型 (续续)n综上可见综上可见:n 概念结构是分析过程中的一个中间结果概念结构是分析过程中的一个中间结果,它将现实

20、世界它将现实世界中的中的客观对象和对象间的关联客观对象和对象间的关联,经过识别经过识别,选择选择,分类等综分类等综合分析合分析,形成形成“概念结构概念结构”n (用实体用实体-联系工具联系工具E-R图表示图表示.)nE-R图的有关术语（实体、属性、主键、联系（三种不图的有关术语（实体、属性、主键、联系（三种不同语义的联系同语义的联系1：1,1：n，m:n）n 数据模型是直接面向计算机系统（即数据库）中数据数据模型是直接面向计算机系统（即数据库）中数据的数据结构的数据结构(包括逻辑结构和存储结构包括逻辑结构和存储结构)。n (用数据模型来描述数据结构用数据模型来描述数据结构.)24第6章 信息系

21、统与数据库(1)数据模型数据模型 (续续)n 在常见的数据库系统中，根据实体集之间的不同在常见的数据库系统中，根据实体集之间的不同结构，通常把数据模型分为层次模型、网状模型、关系结构，通常把数据模型分为层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型模型和面向对象模型4种。种。n n 层次模型层次模型n 网状模型网状模型n 关系模型关系模型n 面向对象模型面向对象模型国内国内DBS普遍采用关系普遍采用关系模型模型(95%以上以上),课程介绍课程介绍关系模型关系模型.25第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型n关系数据模型描述数据的逻辑结构关系数据模型描述数据的逻辑结构3要素要素:n

22、数据结构数据结构 (重点介绍重点介绍)n 数据完整性数据完整性 (参阅教学指导书参阅教学指导书)n 数据的操作数据的操作 (重点介绍重点介绍)26第6章 信息系统与数据库(1)关系模型的数据结构关系模型的数据结构n 为什么当今大多数为什么当今大多数DBMS都支持关系数据模型都支持关系数据模型?当今大多数当今大多数DBMS都支持关系数据模型都支持关系数据模型 关系数据模型建立在严关系数据模型建立在严 格的数学理论基础上格的数学理论基础上: 集合论的集合论的“关系概念关系概念” 概念清晰，简洁，用统一概念清晰，简洁，用统一的结构表示数据对象和它们的结构表示数据对象和它们之间的联系之间的联系.27第

23、6章 信息系统与数据库(1)关系模型的数据结构关系模型的数据结构 (续续) 关系数据模型的基本结构是关系数据模型的基本结构是关系关系。 在用户观点下，关系数据模型中数据的逻辑结构是一张二在用户观点下，关系数据模型中数据的逻辑结构是一张二维表（维表（Table），它由表名、行和列组成。），它由表名、行和列组成。 表的每一行称为一个元组（表的每一行称为一个元组（Tuple），）， 每一列称为一个属性（每一列称为一个属性（Attribute）。）。 例如，例表例如，例表1.学生登记表（学生登记表（S）: n 28第6章 信息系统与数据库(1)关系模型的数据结构关系模型的数据结构 (续续) 例表例表2

24、 .课程开设表课程开设表 (C): 课课程程开开设设表表（C C） CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC-112 软软件件工工程程 60 春春 CS-202 数数据据库库 45 秋秋 EE-103 控控制制工工程程 60 春春 ME-234 数数学学分分析析 40 秋秋 MS-211 人人工工智智能能 60 秋秋 29第6章 信息系统与数据库(1)关系模型的数据结构关系模型的数据结构 (续续)n例表例表3. 学生选课成绩表学生选课成绩表 (SC):30第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型(结构结构) (续续)n 学生登记表学生登记表(S),课程开设表课程开设

25、表(C)与学生选课成绩表之间与学生选课成绩表之间的联系的联系:SNO CNO GRADE A041 CC112 92 A041 ME234 92.5 A041 MS211 90 C005 CC112 84.5 C005 CS202 82 M038 ME234 85 R098 CS202 75 R098 MS211 70.5 SNO SNAME DEPART SEX BDATE HEIGHT A041 周光明 自动控制 男 1986-8-10 1.7 C005 张雷 计算机 男 1987-6-30 1.75 C008 王宁 计算机 女 1986-8-20 1.62 M038 李霞霞 应用数学 女

26、 1988-10-20 1.65 R098 钱欣 管理工程 男 1986-5-16 1.8 CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 软件工程 60 春 CS202 数据库 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 数学分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 学生登记表（S）学生选课成绩表（SC）课程开设表（C）31第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型(结构结构) (续续) 数据库中数据的逻辑结构（二维表）纵观示意图数据库中数据的逻辑结构（二维表）纵观示意图:逻辑结构逻辑结构DBMSDB物理数据库从用户角度看数据库中数据的逻辑结从用户角

27、度看数据库中数据的逻辑结构构 （二维表）（二维表）用户用户用户用户SCCS属性（列）S表表元组1（行）元组2（行）元组n（行）存储模式存储模式32第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型(结构结构) (续续)n 关系数据模式关系数据模式:数据的关系模型结构就是二维表结构数据的关系模型结构就是二维表结构3张二维表分别是数据对象张二维表分别是数据对象“学生学生(S)”、“课程开设课程开设(C)”和其联系和其联系“学生选课成绩学生选课成绩(SC)”的反映的反映这种用关系数据模型这种用关系数据模型对一个具体单位中对一个具体单位中客观对象及其联系客观对象及其联系的结构描述，称为的结构描述，

28、称为关系数据模式关系数据模式(简称简称:关系模式关系模式)33第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型(结构结构) (续续)n 关系模式的描述形式关系模式的描述形式:n 其中其中:R为关系模式名，即二维表名。为关系模式名，即二维表名。n Ai（1in）是二维）是二维表中的列名。或者或者: R =（A1,A2,Ai,An）R（A1,A2,Ai,An） 34第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型(结构结构) (续续)n.上述数据对象（上述数据对象（S和和C）以及数据对象之间的联系（）以及数据对象之间的联系（SC）表示成关系模式分别为：表示成关系模式分别为： S （SN

29、O，SNAME，DEPART，SEX，BDATE，HEIGHT） C （CNO，CNAME，LHOUR，SEMESTER） SC（SNO，CNO，GRADE） 35第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型(结构结构) (续续)n这这3个关系模式也可以用汉字定义为个关系模式也可以用汉字定义为: 学生学生 （学号学号，姓名，系别，性别，出生日期，身高），姓名，系别，性别，出生日期，身高） 课程课程 ( 课程号课程号，课程名，学时，开课时间），课程名，学时，开课时间） 选课成绩选课成绩 （学号，课程号学号，课程号，成绩），成绩） 36第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模

30、型(结构结构) (续续)n 关系模式关系模式主键主键DB 课课 程程 开开 设设 表表 （ C C） CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC-112 软软 件件 工工 程程 60 春春 CS-202 数数 据据 库库 45 秋秋 EE-103 控控 制制 工工 程程 60 春春 ME-234 数数 学学 分分 析析 40 秋秋 MS-211 人人 工工 智智 能能 60 秋秋 如何从如何从DB的一个二维表中的一个二维表中找到我们所了解的内容找到我们所了解的内容?例如例如: 查询学查询学生周光明的情生周光明的情况况; ; 李霞霞选修李霞霞选修ME234ME234课程的成绩是多少课

31、程的成绩是多少? ?37第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型(结构结构) (续续)n 关系模式关系模式(即二维即二维表表)主键主键:n 能够唯一标识二维表中指定元能够唯一标识二维表中指定元组的属性或者属性组组的属性或者属性组(这组属性的这组属性的任何真子集无此性质任何真子集无此性质),称为该二维称为该二维表的表的候选键候选键.n 如果一个关系模式有多个候选如果一个关系模式有多个候选键存在键存在,则可从中选一个最常用的则可从中选一个最常用的作为该关系模式主键作为该关系模式主键,简称简称主键主键. 课课 程程 开开 设设 表表 （ C C ） C N O C N A M E L

32、H O U R S E M E S T E R C C -1 1 2 软软 件件 工工 程程 6 0 春春 C S -2 0 2 数数 据据 库库 4 5 秋秋 E E -1 0 3 控控 制制 工工 程程 6 0 春春 M E -2 3 4 数数 学学 分分 析析 4 0 秋秋 M S -2 1 1 人人 工工 智智 能能 6 0 秋秋 候选键候选键: (学号学号) (姓名姓名,出生年月出生年月)主键主键:(学号学号)38第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型(结构结构) (续续)n例如例如:n学生登记表中的学生有下列属性学生登记表中的学生有下列属性(列列)：学号，姓名，系：

33、学号，姓名，系别，出生年月等，则学号可作为候选键，用它来标识一别，出生年月等，则学号可作为候选键，用它来标识一个学生。因学生可能有重名，因而姓名不能作为候选键；个学生。因学生可能有重名，因而姓名不能作为候选键；但若学生的出生年月不同，则也可用属性组（姓名，出但若学生的出生年月不同，则也可用属性组（姓名，出生年月）作为候选键，必须再从这两个候选键中选其一生年月）作为候选键，必须再从这两个候选键中选其一（如学号）作为学生登记表的主键。（如学号）作为学生登记表的主键。39第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型(结构结构) (续续)基本术语的对照基本术语的对照:关系模型中的术语来自关系

34、数学关系模型中的术语来自关系数学,与程序员与程序员和用户的习惯说法是相对应的和用户的习惯说法是相对应的.40第6章 信息系统与数据库(1) 关系模型的关系模型的存储结构存储结构 在关系数据模型中，数据在关系数据模型中，数据对象和数据对象之间的联对象和数据对象之间的联系都用二维表来表示。在系都用二维表来表示。在支持关系模型的数据库物支持关系模型的数据库物理组织理组织(即存储结构即存储结构)中，二中，二维表以文件形式存储。在维表以文件形式存储。在大多数数据库中，二维表大多数数据库中，二维表与操作系统中的文件相对与操作系统中的文件相对应。应。关系数据模型关系数据模型(结构结构) (续续)DB文件文件

35、文件文件文件文件41第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型(结构结构) (续续)n 关系数据模型是关系数据模型是1970年由（美）年由（美）E.F.Codd首次提出首次提出的。关系数据库得以迅速发展和普遍应用，主要得力于的。关系数据库得以迅速发展和普遍应用，主要得力于关系数据模型所具有的下列特点：关系数据模型所具有的下列特点：n 关系模型建立在严格的数学理论基础上关系模型建立在严格的数学理论基础上n 关系数据模型的概念单一关系数据模型的概念单一n 对二维表的操作是对二维表的操作是“非非过过程性程性”集合论的关集合论的关系概念系概念数据对象和联系都数据对象和联系都是二维表。对二维

36、是二维表。对二维表的操作结果也是表的操作结果也是二维表。二维表。存取路径对用户透明，简化了程序员的存取路径对用户透明，简化了程序员的编程工作；数据独立性和安全性好编程工作；数据独立性和安全性好E.F.Codd-关系数据库之父亲关系数据库之父亲42第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型(结构结构) (续续)n 特别提示特别提示: n 严格地说明严格地说明,关系是一种规范化二维表中行的集合。在关系数关系是一种规范化二维表中行的集合。在关系数据模型中，对每个关系还作了如下限制：据模型中，对每个关系还作了如下限制：n每一个列对应一个域，列名不能相同每一个列对应一个域，列名不能相同.。n

37、 关系中所有的列是原子数据关系中所有的列是原子数据 (原子数据是不可再分的原子数据是不可再分的)n 关系中不允许出现相同的行关系中不允许出现相同的行 (即不能出现重复的行即不能出现重复的行)n 关系是行的集合，行的次序可以交换。关系是行的集合，行的次序可以交换。 (按集合的性质按集合的性质)n 行中列的顺序可以任意交换。行中列的顺序可以任意交换。(按集合的性质按集合的性质,但使用按定义顺序但使用按定义顺序)43第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型(结构结构) (续续)n 特别提示特别提示: n 数据模型和模式是有区别的。数据模型和模式是有区别的。n 数据模型数据模型:用一组概

38、念和定义描述数据的手段，用一组概念和定义描述数据的手段，n 数据模式数据模式:用某种数据模型对具体情况下相关数据用某种数据模型对具体情况下相关数据n 结构的描述。结构的描述。n 具体地说，关系模式是以关系数据模型为基础，综合考虑了具体地说，关系模式是以关系数据模型为基础，综合考虑了用户的需求，并将这些需求抽象而得到的逻辑结构。因而不应用户的需求，并将这些需求抽象而得到的逻辑结构。因而不应将关系数据模型和关系模式相混淆，将关系数据模型和关系模式相混淆，n ( 正象不应把高级语言和用高级语言编写的程序模块混为一正象不应把高级语言和用高级语言编写的程序模块混为一谈一样，应注意它们在概念上的差异谈一样

39、，应注意它们在概念上的差异 )44第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型(结构结构) (续续)n 特别提示特别提示: n关系模式关系模式:反映了二维表的静态结构，是相对稳定的。反映了二维表的静态结构，是相对稳定的。n关系关系:是关系模式在某一时刻的状态，它反映二维表是关系模式在某一时刻的状态，它反映二维表n 的内容，由于对关系的操作不断更新着二维表的内容，由于对关系的操作不断更新着二维表n 中的数据，因此关系是随时间动态变化的。中的数据，因此关系是随时间动态变化的。n 但在一般表述中，人们常常将关系模式和关系都称为关系，但在一般表述中，人们常常将关系模式和关系都称为关系，实际上

40、对此二者应加以科学的区分。实际上对此二者应加以科学的区分。 45第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型(完整性完整性) (选学选学)n 关系模式用关系模式用R（A1，A2，An）表示，仅仅说）表示，仅仅说明关系的语法，但是并不是每个合乎语法的行明关系的语法，但是并不是每个合乎语法的行(元组元组)都都能成为二维表能成为二维表R中的元组，它还要受到语义的限制。中的元组，它还要受到语义的限制。n 数据的语义不但会限制属性的值，例如：小学、中学数据的语义不但会限制属性的值，例如：小学、中学和大学都有规定的最低入学年龄的限制；一个企业仓库和大学都有规定的最低入学年龄的限制；一个企业仓库管

41、理中的库存量不能为负值等。管理中的库存量不能为负值等。n 数据的语义还会制约属性间的关系，如：学生选课成数据的语义还会制约属性间的关系，如：学生选课成绩表绩表SC中的学生必须是学生登记表中的学生必须是学生登记表S中已注册的学生等。中已注册的学生等。n 以上所述的约束可以用来保证数据库中数据的正确性，以上所述的约束可以用来保证数据库中数据的正确性，称其为关系模型的称其为关系模型的完整性约束完整性约束。 46第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型(完整性完整性) (续续) 实体完整性约束实体完整性约束关系模型的完整性约束关系模型的完整性约束 引用完整性约束引用完整性约束 用户定义完

42、整性约束用户定义完整性约束阅读材料阅读材料6.447第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型(操作操作)n 在关系数据库中，通常可以定义一些操作来通过已在关系数据库中，通常可以定义一些操作来通过已知的关系知的关系(二维表二维表)创建新的关系创建新的关系(二维表二维表)。最常用的关系。最常用的关系操作有：操作有：n n 并并 插入插入n 交交 更新更新n 差差 删除删除n 笛卡尔积笛卡尔积 选择选择n 除除 连接连接n 投影投影专门的关系操作专门的关系操作传统集合的关系操作传统集合的关系操作48第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型(操作操作)n举例用例举例用例(5

43、张二维表张二维表):SNAMEGRADE钱欣75张进元62张华68胡平平79周亮80SNAMEGRADE王宁100钱欣75顾永华90黄进82胡平平79周亮80SC1:60-80分成绩表分成绩表SC2:70-100分成绩表分成绩表 SNO CNO GRADE A041 CC112 92 A041 ME234 92.5 A041 MS211 90 C005 CC112 84.5 C005 CS202 82 M038 ME234 85 R098 CS202 75 R098 MS211 70.5 SNO SNAME DEPART SEX BDATE HEIGHT A041 周光明 自动控制 男 198

44、6-8-10 1.7 C005 张雷 计算机 男 1987-6-30 1.75 C008 王宁 计算机 女 1986-8-20 1.62 M038 李霞霞 应用数学 女 1988-10-20 1.65 R098 钱欣 管理工程 男 1986-5-16 1.8 CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 软件工程 60 春 CS202 数据库 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 数学分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 学生登记表（S）学生选课成绩表（SC）课程开设表（C）49第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型 (传统集合的关系操

45、作传统集合的关系操作)n并并n 并操作是一个二元操作。它要求参与操作的两个关系有相同的关并操作是一个二元操作。它要求参与操作的两个关系有相同的关系模式。其作用是将两个关系组合成一个新的关系。根据集合论的系模式。其作用是将两个关系组合成一个新的关系。根据集合论的定义，并操作创建的新关系中的每一个元组或者属于第一个关系、定义，并操作创建的新关系中的每一个元组或者属于第一个关系、或者属于第二个关系，或者在两个关系中皆有。或者属于第二个关系，或者在两个关系中皆有。 SNAME GRADE 钱欣 75 张进元 62 张华 68 胡平平 79 周亮 80 王宁 100 顾永华 90 黄进 82 并并并并S

46、NAME GRADE 钱欣 75 张进元 62 张华 68 胡平平 79 周亮 80 SNAME GRADE 王宁 100 钱欣 75 顾永华 90 黄进 82 胡平平 79 周亮 80 SC1SC2结果关系表示结果关系表示选课程学生的选课程学生的“60100分成分成绩表绩表”50第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型 (传统集合的关系操作传统集合的关系操作)n交交n 交操作也是一个二元操作。它对两个具有相同关系模交操作也是一个二元操作。它对两个具有相同关系模n 式的关系进行操作，创建一个新关系。根据集合论的定义，式的关系进行操作，创建一个新关系。根据集合论的定义，n交操作所创

47、建新关系中的每一个元组必须是两个原关系中交操作所创建新关系中的每一个元组必须是两个原关系中n共有的成员。共有的成员。 SNAME GRADE 钱欣 75 胡平平 79 周亮 80 交交交交SNAME GRADE 钱欣 75 张进元 62 张华 68 胡平平 79 周亮 80 SNAME GRADE 王宁 100 钱欣 75 顾永华 90 黄进 82 胡平平 79 周亮 80 SC1SC2结果表示选课结果表示选课学生学生“70分分80分成绩分成绩表表”。51第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型 (传统集合的关系操作传统集合的关系操作)n.差差 差操作也是一个二元操作。它应用于具

48、有相同关系模式的两差操作也是一个二元操作。它应用于具有相同关系模式的两个关系。生成新关系中的元组是存在于第一个关系而不存在于个关系。生成新关系中的元组是存在于第一个关系而不存在于第二个关系中的元组。第二个关系中的元组。 例如，关系例如，关系SC1与关系与关系SC2进行差操作进行差操作:差差差差SNAME GRADE 钱欣 75 张进元 62 张华 68 胡平平 79 周亮 80 SNAME GRADE 王宁 100 钱欣 75 顾永华 90 黄进 82 胡平平 79 周亮 80 SNAME GRADE 张进元 62 张华 68 SC1SC2结果关系包括结果关系包括那些在那些在SC1表表中而不在

49、中而不在SC2表中的成绩信表中的成绩信息，即息，即“60 69分成绩表分成绩表” 52第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型 (传统集合的关系操作传统集合的关系操作)差差 (续续) 在集合操作中在集合操作中,“并并”和和“交交”具有交具有交换换律的性律的性质质,而而“差差”操作操作没没有有交换律的性质交换律的性质. 例如，关系例如，关系SC2与关系与关系SC1进行差操作进行差操作:结果关系包括结果关系包括那些在那些在SC2表表中而不在中而不在SC1表中的成绩信表中的成绩信息，即息，即“81 100分成绩表分成绩表” SC2SC1差差SC1SC2=SC2SC1SC1SC2=SC2

50、SC1SC1SC2SC2SC153第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型 (专门的关系操作专门的关系操作)n插入插入n 插入操作是一种一元操作。它应用于一个关系，其操插入操作是一种一元操作。它应用于一个关系，其操作是在关系中插入新的元组（或另一个具有相同模式的作是在关系中插入新的元组（或另一个具有相同模式的关系）关系）.n 例如例如:在课程开设表（在课程开设表（C）中插入一个新的课程信息）中插入一个新的课程信息 n （CW101，论文写作论文写作，30，春春）。）。插入插入插入插入（CW101,论文写作，30，春）CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 软

51、件工程 60 春 CS202 数据库 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 数学分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 CW101 论文写作 30 春 CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 软件工程 60 春 CS202 数据库 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 数学分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 C C54第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型 (专门的关系操作专门的关系操作)n删除删除n 删除操作为一元操作。它根据要求删去表中相应的元删除操作为一元操作。它根据要求删去表中相应的元组。组。n

52、例如例如:从课程表（从课程表（C）中删除课程）中删除课程CC112。删除删除删除删除CNO CNAME LHOUR SEMESTER CS202 数据库 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 数学分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 软件工程 60 春 CS202 数据库 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 数学分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 C C55第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型 (专门的关系操作专门的关系操作)n更改更改n 更改操作也是一种一元

53、操作，它应用于一个关系。用更改操作也是一种一元操作，它应用于一个关系。用来改变关系中指定元组中的部分属性值。来改变关系中指定元组中的部分属性值。n 例如例如:课程开设表课程开设表(C)中的课程中的课程ME234元组的元组的LHOUR值由值由“40”改为改为“30”，SEMESTER值由值由“秋秋”改为改为“春春”。 更新更新更新更新CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 软件工程 60 春 CS202 数据库 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 数学分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC11

54、2 软件工程 60 春 CS202 数据库 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 数学分析 30 春 MS211 人工智能 60 秋 C C56第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型 (专门的关系操作专门的关系操作)n选择选择n 选择操作是一元操作。它应用于一个关系并产生另一个新选择操作是一元操作。它应用于一个关系并产生另一个新关系。新关系中的元组（行）是原关系中元组的子集。选择操关系。新关系中的元组（行）是原关系中元组的子集。选择操作根据要求从原先关系中选择部分元组。结果关系中的属性作根据要求从原先关系中选择部分元组。结果关系中的属性（列）与原关系相同（保持不

55、变）。（列）与原关系相同（保持不变）。n 例如例如:从学生登记表从学生登记表(S)中，选出性别为中，选出性别为“男男”的学生元组，的学生元组，组成一个新关系组成一个新关系“男学生登记表男学生登记表”。SNO SNAME DEPART SEX BDATE HEIGHT A041 周光明 自动控制 男 1986-8-10 1.7 C005 张雷 计算机 男 1987-6-30 1.75 C008 王宁 计算机 女 1986-8-20 1.62 M038 李霞霞 应用数学 女 1988-10-20 1.65 R098 钱欣 管理工程 男 1986-5-16 1.8 选择选择选择选择SNO SNAME

56、 DEPART SEX BDATE HEIGHT A041 周光明 自动控制 男 1986-8-10 1.7 C005 张雷 计算机 男 1987-6-30 1.75 R098 钱欣 管理工程 男 1986-5-16 1.8 S S57第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型 (专门的关系操作专门的关系操作)n投影投影n 是一元操作，它作用于一个关系并产生另一个新关系。新是一元操作，它作用于一个关系并产生另一个新关系。新关系中的属性（列）是原关系中属性的子集。在一般情况下，关系中的属性（列）是原关系中属性的子集。在一般情况下，虽然新关系中的元组属性减少了，但其元组（行）的数量与原

57、虽然新关系中的元组属性减少了，但其元组（行）的数量与原关系保持不变。关系保持不变。n 例如例如:需要了解学生选课情况而不关心其成绩时，可对学生需要了解学生选课情况而不关心其成绩时，可对学生选课成绩表（选课成绩表（SC）进行相关的投影操作）进行相关的投影操作. n。投影投影投影投影SNO CNO GRADE A041 CC112 92 A041 ME234 92.5 A041 MS211 90 C005 CC112 84.5 C005 CS202 82 M038 ME234 85 R098 CS202 75 R098 MS211 70.5 SNO CNO A041 CC112 A041 ME23

58、4 A041 MS211 C005 CC112 C005 CS202 M038 ME234 R098 CS202 R098 MS211 SCSC其结果的每个元组其结果的每个元组仅包括学（仅包括学（SNO） 课程号（课程号（CNO） 两个属性两个属性58第6章 信息系统与数据库(1)关系数据模型关系数据模型 (专门的关系操作专门的关系操作)n连接连接n 是一个二元操作。它基于共有属性把两个关系组合起来。是一个二元操作。它基于共有属性把两个关系组合起来。连接操作比较复杂并有较多的变化。连接操作比较复杂并有较多的变化。n 例如例如:学生登记表（学生登记表（S）和学生选课成绩表（）和学生选课成绩表（S

59、C）的连接）的连接,生成一生成一个信息更全面的关系个信息更全面的关系.连接连接连接连接SNO CNO GRADE A041 CC112 92 A041 ME234 92.5 A041 MS211 90 C005 CC112 84.5 C005 CS202 82 M038 ME234 85 R098 CS202 75 R098 MS211 70.5 SNO SNAME DEPART SEX BDATE HEIGHT A041 周光明 自动控制 男 1986-8-10 1.7 C005 张雷 计算机 男 1987-6-30 1.75 C008 王宁 计算机 女 1986-8-20 1.62 M03

60、8 李霞霞 应用数学 女 1988-10-20 1.65 R098 钱欣 管理工程 男 1986-5-16 1.8 SNO SNAME DEPART SEX DDATE HEIGHT CNO GRADE A041 周光明 自动控制 男 1986-8-10 1.7 CC112 92 A041 周光明 自动控制 男 1986-8-10 1.7 ME234 92.5 A041 周光明 自动控制 男 1986-8-10 1.7 MS211 90 C005 张雷 计算机 男 1987-6-30 1.75 CC112 84.5 C005 张雷 计算机 男 1987-6-30 1.75 CS202 82 M