第1章 数据库基本知识

《关系数据库与SQL语言》关系数据库与SQL语言课程类型：专业基础课适用专业：软件高职各专业或其它信息类高职专业学分：4学时：每周1次理论课，1次实验考核方法：期末考试60%+实验考核20%+平时成绩20%期末考试：闭卷笔试实验考核：平时实验（含实验报告）平时成绩：作业、出勤率、随堂测验等第1章数据库基本知识1.1数据库系统概述1.2数据库系统结构1.3数据库系统的组成1.4数据模型1.5小结1.1数据库系统概述

1.1.1数据库定义

1.1.2数据库的地位

1.1.3数据管理技术的产生与发展

1.1.4四个基本概念

1.1数据库系统概述在人们的周围有各种各样的数据库系统在运行。当人们买飞机票、领发工资、查资料、买卖股票时都需要与数据库打交道。数据库系统已成为人们提高工作效率和管理水平的重要手段，已成为企业提高竞争力有力武器。那么，什么是数据库系统？它是如何构成如何工作的呢？我们怎样才能成功开发出一个高性能的数据库系统呢？一、数据数据(Data)是数据库中存储的基本对象数据的定义描述事物的符号记录数据的种类文字、图形、图象、声音数据的特点数据与其语义是不可分的数据举例学生档案中的学生记录（李明，男，1972，江苏，计算机系，1990）数据的形式不能完全表达其内容数据的解释语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间解释：李明是个大学生，1972年出生，江苏人，1990年考入计算机系数据库定义数据库（DataBase，DB）是指数据库系统中以一定的组织方式将相关数据组织一起，存储在外部存储设备上所形成的、能为多个用户共享的、与应用程序相互独立的相关数据集合。1.1数据库系统概述

1.1.1数据库定义

1.1.2数据库的地位

1.1.3数据管理技术的产生与发展

1.1.4四个基本概念数据库的地位

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。。。。。。1.1数据库系统概述

1.1.1数据库定义

1.1.2数据库的地位

1.1.3数据管理技术的产生与发展

1.1.4四个基本概念1.1.3数据管理技术的产生和发展什么是数据管理对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题数据管理技术的发展过程人工管理阶段(40年代中--50年代中)文件系统阶段(50年代末--60年代中)数据库系统阶段(60年代末--现在)数据管理技术的产生和发展(续)数据管理技术的发展动力应用需求的推动（存储量，速度）计算机硬件的发展（大容量，高速度）计算机软件的发展（高效的开发工具）一、人工管理时间：50年代中期以前背景：计算机主要用于科学计算硬件：磁带、卡片、纸带，没有磁盘软件：没有操作系统，没有管理数据的软件。只有汇编语言。特点：

1．数据不保存在机器中（算时输入，算后输出）

2．没有软件系统对数据进行管理

3．只有程序概念，没有文件的概念

4．一组数据对应一个程序，数据是面向应用的人工管理阶段(续)特点数据的管理者：应用程序，数据不保存。数据面向的对象：某一应用程序数据的共享程度：无共享、冗余度极大数据的独立性：不独立，完全依赖于程序数据的结构化：无结构数据控制能力：应用程序自己控制应用程序与数据的对应关系(人工管理)应用程序１数据集１应用程序２数据集２应用程序ｎ数据集n...…...…二、文件系统时间：50年代后期到60年代中期背景：计算机不仅用于科学计算，而且用于数据处理硬件：磁盘、磁鼓软件：操作系统中已经有了专门的管理数据的软件(即文件系统)文件系统阶段(续)特点数据的管理者：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,整体无结构数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必须修改应用程序数据控制能力：应用程序自己控制应用程序与数据的对应关系(文件系统)应用程序１文件１应用程序２文件2应用程序ｎ文件n存取方法...…...…文件系统阶段(续)缺点：数据冗余度大：数据面向应用，无法共享数据的不一致性数据联系弱（文件间相互独立，缺乏联系文件系统有数据冗余、数据不一致和数据联系弱三个缺点。工号：123；职工姓名：张三；职工电话：67890123工号：124；职工姓名：李四；职工电话：67543210工号：125；职工姓名：张三；职工电话：65467890工号：123；职工工资：2230元；职工电话：62345000工号：124；职工工资：3500元；职工电话：67543210工号：125；职工工资：2400元；职工电话：65467890职工档案文件职工工资文件冗余，且可能不一致原因：文件中数据没有联系eg:三、数据库阶段时间：60年代后期-----背景：数据管理规模更为庞大，应用更广泛，数据量剧增，共享要求(多种应用、多种语言互相覆盖地共享数据集合)更强硬件：有了大容量和快速存取磁盘指导思想：对所有的数据实行统一的、集中的、独立的管理，使数据存储独立于使用数据的程序，实现数据共享。数据库系统(续)特点数据的管理者：DBMS数据面向的对象：现实世界数据的共享程度：共享性高数据的独立性：高度的物理独立性和一定的

逻辑独立性

数据的结构化：整体结构化数据控制能力：由DBMS统一管理和控制应用程序与数据的对应关系(数据库系统)DBMS应用程序1应用程序2数据库…数据独立性物理独立性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。逻辑独立性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。数据的高共享性的好处降低数据的冗余度，节省存储空间避免数据间的不一致性使系统易于扩充DBMS对数据的控制功能数据的安全性保护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。数据的完整性检查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。1.1数据库系统概述

1.1.1数据库定义

1.1.2数据库的地位

1.1.3数据管理技术的产生与发展

1.1.4四个基本概念四个基本概念数据(Data)数据库(Database)数据库管理系统(DBMS)数据库系统(DBS)一、数据数据(Data)是数据库中存储的基本对象数据的定义描述事物的符号记录数据的种类文字、图形、图象、声音数据的特点数据与其语义是不可分的数据举例学生档案中的学生记录（李明，男，1972，江苏，计算机系，1990）数据的形式不能完全表达其内容数据的解释语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间解释：李明是个大学生，1972年出生，江苏人，1990年考入计算机系二、数据库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信息=数据+数据处理数据库的定义数据库(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二、数据库（举例）三、数据库管理系统什么是DBMS数据库管理系统（DatabaseManagementSystem，简称DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件即指数据库系统中管理数据的软件系统。用户使用的各种数据库的命令及应用程序的执行，都要通过DBMS。如：SQLserver2000DBMS的主要功能数据定义功能：

提供数据定义语言(DDL)，定义数据库中的数据对象数据操纵功能:提供数据操纵语言(DML)

操纵数据实现对数据库的基本操作(查询、插入、删除和修改)DBMS的主要功能数据库的运行管理

保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用生故障后的系统恢复DBMS的主要功能数据库的建立和维护功能(实用程序)

数据库数据批量装载 数据库转储 介质故障恢复 数据库的重组织 性能监视等四、数据库系统什么是数据库系统数据库系统（DatabaseSystem，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。数据库系统的构成由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员（和用户）构成。第1章数据库基本知识1.1数据库系统概述1.2数据库系统结构1.3数据库系统的组成1.4数据模型1.5小结1.2数据库系统结构1.2.1数据库系统内部的模式结构从数据库管理系统角度看1.2.1数据库系统内部的模式结构数据库系统的三级模式结构数据库的二级映象功能与数据独立性小结数据库系统的三级模式结构外模式1．模式模式（也称逻辑模式）数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述

1、数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等）２、数据之间的联系３、数据有关的安全性、完整性要求所有用户的公共数据视图，综合了所有用户的需求一个数据库只有一个模式模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层与数据的物理存储细节和硬件环境无关与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关2.外模式外模式（也称子模式或用户模式）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外模式（续）外模式的地位：介于模式与应用之间模式与外模式的关系：一对多外模式通常是模式的子集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、对数据保密的要求对模式中同一数据，在外模式中的结构、类型、长度、保密级别等都可以不同外模式与应用的关系：一对多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。外模式（续）外模式的用途保证数据库安全性的一个有力措施。每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据3．内模式内模式（也称存储模式）是数据物理结构和存储方式的描述是数据在数据库内部的表示方式记录的存储方式（顺序存储，按照B树结构存储，按hash方法存储）索引的组织方式数据是否压缩存储数据是否加密数据存储记录结构的规定一个数据库只有一个内模式1.2.1数据库系统内部的模式结构数据库系统模式的概念数据库系统的三级模式结构数据库的二级映象功能与数据独立性小结三级模式与二级映象三级模式是对数据的三个抽象级别二级映象在DBMS内部实现这三个抽象层次的联系和转换数据库系统的三级模式结构1．外模式／模式映象定义外模式与模式之间的对应关系每一个外模式都对应一个外模式／模式映象映象定义通常包含在各自外模式的描述中外模式／模式映象的用途保证数据的逻辑独立性当模式改变时，数据库管理员修改有关的外模式／模式映象，使外模式保持不变应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。2．模式／内模式映象模式／内模式映象定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。例如，说明逻辑记录和字段在内部是如何表示的数据库中模式／内模式映象是唯一的该映象定义通常包含在模式描述中模式／内模式映象的用途保证数据的物理独立性当数据库的存储结构改变了（例如选用了另一种存储结构），数据库管理员修改模式／内模式映象，使模式保持不变应用程序不受影响。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。1.2.1数据库系统内部的模式结构数据库系统模式的概念数据库系统的三级模式结构数据库的二级映象功能与数据独立性小结小结模式是数据库的中心与关键独立于数据库的其它层次设计数据库模式结构时应首先确定数据库的逻辑模式小结（续）内模式依赖于全局逻辑结构，但独立于数据库的用户视图即外模式，也独立于具体的存储设备。它将全局逻辑结构中所定义的数据结构及其联系按照一定的物理存储策略进行组织，以达到较好的时间与空间效率。小结（续）外模式面向具体的应用程序，定义在逻辑模式之上，但独立于存储模式和存储设备设计外模式时应充分考虑到应用的扩充性。当应用需求发生较大变化，相应外模式不能满足其视图要求时，该外模式就得做相应改动小结（续）应用程序在外模式描述的数据结构上编制的，它依赖于特定的外模式，与数据库的模式和存储结构独立。不同的应用程序有时可以共用同一个外模式。小结（续）二级映象保证了数据库外模式的稳定性，从而从底层保证了应用程序的稳定性，除非应用需求本身发生变化，否则应用程序一般不需要修改。数据与程序之间的独立性，使得数据的定义和描述可以从应用程序中分离出去。第1章数据库基本知识1.1数据库系统概述1.2数据库系统结构1.3数据库系统的组成1.4数据模型1.5小结1.3数据库系统的组成计算机硬件数据库数据库管理系统（及其开发工具）应用程序数据库管理员（用户）一、硬件平台及数据库数据库系统对硬件资源的要求(1)足够大的内存操作系统DBMS的核心模块数据缓冲区应用程序数据库系统对硬件资源的要求（续）

(2)足够大的外存磁盘操作系统DBMS应用程序数据库及其备份光盘、磁带、软盘数据备份(3)较高的通道能力，提高数据传送率二、软件DBMS操作系统与数据库接口的高级语言及其编译系统以DBMS为核心的应用开发工具为特定应用环境开发的数据库应用系统三、人员数据库管理员系统分析员数据库设计人员应用程序员(最终用户)1.数据库管理员(DBA)决定数据库中的信息内容和结构决定数据库的存储结构和存取策略定义数据的安全性要求和完整性约束条件数据库管理员(续)监控数据库的使用和运行周期性转储数据库数据文件日志文件系统故障恢复介质故障恢复监视审计文件数据库管理员(续)数据库的改进和重组性能监控和调优数据重组数据库重构2.系统分析员负责应用系统的需求分析和规范说明与用户及DBA协商，确定系统的硬软件配置参与数据库系统的概要设计3.数据库设计人员参加用户需求调查和系统分析确定数据库中的数据设计数据库各级模式4.应用程序员设计和编写应用系统的程序模块进行调试和安装5.用户偶然用户企业或组织机构的高中级管理人员简单用户银行的职员、机票预定人员、旅馆总台服务员用户（续）复杂用户工程师、科学家、经济学家、科技工作者等直接使用数据库语言访问数据库，甚至能够基于数据库管理系统的API编制自己的应用程序第1章数据库基本知识1.1数据库系统概述1.2数据库系统结构1.3数据库系统的组成1.4数据模型1.5小结1.4数据模型建立数据库的过程：现实世界信息世界、概念模型机器世界、DBMS支持的数据模型认识和抽象转换信息处理三层次

1.4数据模型

1.4.1概念模型

1.4.2数据模型的组成要素

1.4.3常用数据模型层次模型网状模型关系模型

1.4.1概念模型1.概念模型2.信息世界中的基本概念3.概念模型的表示方法1、概念模型概念模型是将数据从现实世界向抽象世界转换的第一步模型。现实世界信息世界、概念模型机器世界、DBMS支持的数据模型认识和抽象转换信息处理三层次1.概念模型概念模型的用途概念模型用于将客观事物转化为实体及实体间的联系．是现实世界到机器世界的一个中间层次是数据库设计的有力工具数据库设计人员和用户之间进行交流的语言对概念模型的基本要求较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识简单、清晰、易于用户理解。2.信息世界中的基本概念

(1)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。如：一个人，一个学校，一个账户(2)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。如：学生有如下的属性（学号，姓名，性别，出生年月等等）

信息世界中的基本概念(续)(3)码唯一标识实体的属性集称为码。

(4)域属性的取值范围称为该属性的域。如：性别的域为：（男，女）成绩的域为：大于等于且小于等于100(5)实体型和实体值实体型：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画，是实体结构的描述。同类实体称为实体型如：学生（学号，姓名，性别，专业，出生年月）实体值：是属性值的集合。如：（26001，李一，女，计算机，1984年12月27）信息世界中的基本概念(续)信息世界中的基本概念(续)(6)联系：建立实体模型的主要任务实体内部的联系，如组成实体的属性之间的联系（型号－价格）。实体之间的联系。两个实体型之间的联系可分为三类：1对1联系(1:1)1对多联系(1:n)多对多联系(m:n)两个实体型间的联系实体集1联系名实体集2111:1联系实体集1联系名实体集2mnm:n联系实体集1联系名实体集21n1:n联系两个实体型间的联系一对一联系如果对于实体集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。实例班级与班长之间的联系：一个班级只有一个正班长一个班长只在一个班中任职两个实体型间的联系(续)一对多联系如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n≥0）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实例班级与学生之间的联系：一个班级中有若干名学生，每个学生只在一个班级中学习两个实体型间的联系(续)多对多联系（m:n）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（n≥0）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（m≥0）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概念数据模型的表示方法概念模型的表示方法

其表示方法很多，最常用的是实体—联系方法，该方法用E—R图来描述现实世界的概念模型。

E—R图提供了表示实体、属性和联系的方法。

▪实体：用矩形表示，矩形框内写明实体名。

▪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。

▪联系：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边接起来，同时在无向边旁标注该联系的类型。E-R图表示方法实体名联系名属性姓名入学时间学号性别出生年月系学生实体及其属性学生病区中的实体联系图E-R图的设计方法

大体应遵两条原则:①针对每一用户作出该用户信息的局部E-R图,确定该用户的实体、属性、联系。注意,能作为属性的就不作为实体,利于简化E-R图。②综合局部E-R图,生成总体E-R图。在综合过程中,同名实体只能出现一次,还要去掉不必要的联系,以消除冗余。一个系统的E-R图不是惟一的,强调不同的侧面作出的E-R图可能有很大不同。确定实体集确定联系和联系类型设计出由E-R图表示的模型确定属性将E-R图优化绘制E-R图步骤如下：E-R模型设计实例根据财院数据库应用需求，运用E-R模型的基本方法设计财院教学数据库的概念模型。1、根据需求调查，初步确定所关心的数据对象：学院、系、教师、班级、学生、课程、学号、姓名2、根据业务规则，设计初步E-R模型

（1）学院有多个系，每个系只能属于一个学院，学院与系的关系是一对多

1n（2）每个系有多个班级，而每个班级只能属于一个系。

1n学院设置系系班级有（3）每个系聘任多名教师，而每个系又只能属于一个系。

1n系教师聘任（4）一个班级有多名学生，而每一名学生只能属于一个班级。

1n班级学生有（5）每一个学期学校要安排统一的课程表。在课程表中，每门课安排一名教师授课，且每名教师可讲授多门课。

1n教师课程讲授（6）每名学生选修多门课，且每门课有多名学生选修，每名学生选修一门课，应有一个分数。

mn学生课程选修

归纳上述6项可定义6个实体:

学院、系、班级、教师、学生、课程。E-R模型设计实例整体E-R模型学号学院设置系聘用有教师班级学生课程有选修讲授1n1nn11nnn1m姓名概念数据模型——E-R实体学生课程选修姓名学号系别课程名课程号先修课程成绩联系属性为仓库管理设计一个E-R模型,该仓库主要管理零件的入库、出库和采购等事项。仓库根据需要向外面厂家订购零件，而许多工程项目需要仓库供应零件练习：实体有：仓库：属性有仓库号、仓库面积、电话号码。零件：属性有零件号、名称、规格、单价、描述。供应商：属性有供应商号、姓名、地址、电话号、帐号。项目：属性有项目号、预算、开工日期。职工：属性有职工号、姓名、年龄、职称。实体之间的联系如下：一个仓库可以存放多种零件，一种零件可以存放在多个仓库中。某种零件在某个仓库中的数量用库存量描述。一个仓库有多个职工当仓库保管员，一个职工只能在一个仓库工作。职工之间具有领导被领导的关系，即仓库主任领导若干保管员。

一个供应商可以供应多种零件，每种零件可以有多家供应商提供。如果某个部门的概念模型中涉及的实体和实体属性较多,可以把实体及其属性在另一个图上画出仓库仓库号面积电话号实体及其属性图供应商项目零件供应供应量库存仓库库存量职工领导工作mnpmn1n1n实体及其联系图3.概念模型的表示方法概念模型的表示方法很多实体－联系方法(E-R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模型习题联系的表示方法示例班级班级-班长班长111:1联系课程选修学生mnm:n联系班级组成学生1n1:n联系习题：

1、学生社团可以接纳多名学生参加，但每个学生只能参加一个社团，从社团到学生之间的联系类型是()A.多对多

B.一对一

C.多对一

D.一对多2、储蓄所有多个储户，一个储户可以在多个储蓄所存取款，储蓄所和储户之间的联系类型是：

A.多对多B.一对一

C.多对一

D.一对多答案：1、D2、A1.4数据模型数据模型的用途：数据库中数据与数据之间的关系．解决的问题：将信息世界的实体及实体间的联系信息数据化．

1.4.2数据模型的组成要素数据结构数据操作数据的约束条件

1.数据结构什么是数据结构用于描述现实世界中实体及实体间的联系．两类对象现实世界中的实体实体间的联系数据结构是对系统静态特性的描述

2.数据操作数据操作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数据操作的类型检索更新（包括插入、删除、修改）数据操作(续)数据模型对操作的定义操作的确切含义操作符号操作规则（如优先级）实现操作的语言数据操作是对系统动态特性的描述。

3.数据的约束条件数据的约束条件一组完整性规则的集合。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。数据的约束条件(续)数据模型对约束条件的定义反映和规定本数据模型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，任何关系必须满足实体完整性和参照完整性两个条件。提供定义完整性约束条件的机制，以反映具体应用所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件。

1.4数据模型

1.4.1概念模型

1.4.2数据模型的组成要素

1.4.3常用数据模型

层次模型网状模型关系模型

一、层次模型用树形结构表示实体和实体间联系的数据模型称为层次模型。1.层次数据模型的数据结构(有向树)层次模型

满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型。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层次模型中的几个术语根结点，双亲结点，兄弟结点，叶结点层次数据模型的数据结构(续）

R1R1R1R1R1根结点叶结点兄弟结点叶结点叶结点兄弟结点层次数据模型的数据结构(续）表示方法实体型：用记录类型描述。每个结点表示一个记录类型（实体型）。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）型之间的

一对多的联系实例：机构关系、行政关系、家族关系等层次模型举例在一个学校中，每个系分为若干个专业，而每个专业只属于一个系。系与教师，专业与学生，专业与课程之间也是一对多的联系。系号系名负责人专业代号专业名教师编号姓名职务学号姓名性别课号课程名学时层次模型举例C24有机化学56D2机械系胡永玉S22材料2230王娟副教授8830陈成男D9计算机系王平S21机制C30材料加工728822李萍女2241杨华教授能表示m:n关系吗？层次数据模型的数据结构(续）特点结点的双亲是唯一的只能直接处理一对多的实体联系每个记录类型定义一个排序字段，也称为码字段任何记录值只有按其路径查看时，才能显出它的全部意义没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在2.层次模型的数据操纵查询插入删除更新3.层次模型的完整性约束无相应的双亲结点值就不能插入子女结点值如果删除双亲结点值，则相应的子女结点值也被同时删除更新操作时，应更新所有相应记录，以保证数据的一致性5.层次模型的优缺点优点层次数据模型简单，对具有一对多的层次关系的部门描述自然、直观，容易理解性能优于关系模型，不低于网状模型层次数据模型提供了良好的完整性支持缺点多对多联系表示不自然对插入和删除操作的限制多查询子女结点必须通过双亲结点层次命令趋于程序化6.典型的层次数据库系统IMS数据库管理系统第一个大型商用DBMS1968年推出IBM公司研制

1.4数据模型

1.4.1数据模型的组成要素

1.4.2概念模型

1.4.3常用数据模型层次模型网状模型关系模型

二、网状模型

用网状结构表示实体和实体间联系的数据模型称为层次模型。1.网状数据模型的数据结(有向图)网状模型满足下面两个条件的基本层次联系的集合为网状模型。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。能表示实体之间的多种复杂联系网状数据模型的数据结构

R1R3R2L1L2R3R5R4R2R1L1L2L4L3网状数据模型的数据结构(续）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。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）型之间的一对多的父子联系。5.典型的网状数据库系统DBTG系统，亦称CODASYL系统由DBTG提出的一个系统方案奠定了数据库系统的基本概念、方法和技术70年代推出实际系统CullinetSoftwareInc.公司的IDMSUnivac公司的DMS1100Honeywell公司的IDS/2HP公司的IMAGE

1.4数据模型

1.4.1数据模型的组成要素

1.4.2概念模型

1.4.3常用数据模型层次模型网状模型

关系模型

三、

关系模型用二维表表示实体和实体间联系的数据模型称为关系模型。关系模型最重要的一种数据模型。也是目前主要采用的数据模型1970年由美国IBM公司SanJose研究室的研究员E.F.Codd提出本课程的重点关系数据模型的数据结构(二维表)

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。1.

关系模型的基本术语(1)

关系

一个关系模型的逻辑结构是二维表，它由行和列组成。(2)

元组

表中的一行称为一个元组，在数据库中也称为记录。(3)

属性

表中的一列称为一个属性，用来描述事物的特征，属性分为属性名和属性值。在数据库中属性也称为字段。(4)

域

属性的取值范围。(5)

关系模式对关系的描述：关系名（属性1，属性2，…，属性n）如：学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级）(6)

候选键/候选关键字/侯选码

如果一个关系中有多个属性或属性组都能用来标识该关系的元组，那么这些属性或属性组都称为该关系的候选关键字。(7)

主键/主关键字/主码

在一个关系的多个候选关键字中指定其中一个作为该关系的关键字，则称它为主关键字或主键、主码。（8）主属性与非码属性包含在候选码中的各个属性称为主属性。不包含在任何候选码中的属性称为非主属性。(9)外键/外关键字/外码

如果关系R2的一个或一组属性X不是R2的主码，而是另一关系R1的主码，则该属性或属性组X称为关系R2的外部关键字或外码。例如，学生关系R2（学号，姓名，性别，年龄，系编号），系别关系R1（系编号，系号，系主任，办公室，电话）外码举例：学号姓名S256S257S258王丹章华李力性别系号男女男D23nullD30系号D23D25D30系名负责人物理机械计算机王娟杨华张天关系S关系DEPT外键定义：如果关系R2的一个或一组属性不是R2的主码，而是另一关系R1的主码，则该属性或属性组成为关系R2的外码。系号为关系S的外码，为DEPT的主码关系模型的基本概念(续)学号姓名年龄性别系年级82021张平18男计算机282022王英17女计算机1。。。。。。。。。。。。。。82030李强17男计算机1关系主码属性列1，2，3，4，5域整数属性名元组关系名：学生登记表关系模式：学生(学号，姓名，年龄，性别，系，年级)2.规范化关系数据库中关系或表的性质：列是同性质的，即每一列中是同一类型的数据，取自同一个值域每一列成为属性，要给予不同的属性名列的顺序可以任意交换任何两个记录不能完全相同行的次序可以任意交换每一分量必须是不可分的数据项1.2.3E-R图向关系模型的转换

进行数据库的逻辑设计，首先需将概念设计中所得的E/R图转换成等价的关系模式。E/R图中的属性也可以转换为关系的属性。转换原则：1、一个实体型转换为一个关系模式。实体的属性就是关系的属性，实体的码就是关系的码。2、实体间联系的转换：一个1：1联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应的关系模式合并。一个1：n联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与n端对应的关系模式合并。一个m：n联系转换为一个关系模式。三个或三个以上实体间的一个多元联系可以转换为一个关系模式。3、具有相同码的关系模式可合并。1.实体集的转换

对于数据库概念模式中的每个实体集，需要建立一个关系与之对应。该关系包含实体集所有属性，用下划线表示关系的键码。将学生实体集和课程实体集转换成关系模型：

学生（学号,姓名,出生日期,性别,系别）

学生姓名出生日期学号性别系别2.联系的转换（1）1:1联系C

EDFRE1E2AB11

GE1（A，B，C，D）E2（E，A，F，G）或E1（A，B，C，D）E2（E，F）R（A，E，G）等

以上的关系可以转换为关系模式：

教师（教师号,姓名,性别,出生日期,教龄,系号)

系（系号，名称，地点）教师号

系号出生日期名称系籍教师系地点姓名性别N1教龄（2）1:N联系（3）M:N联系必须用两个实体集的键码才能标识一个联系，应转换为如下的关系模式：

E1（a，b）

E2（C，d）

r（a，c，s）E1E2absdcrNM例如，下面的E/R图可转换为关系模式：

学生（学号,出生日期,性别,姓名,系别）课程(课程号,课程名,学分,教师）选课（学号,课程号,成绩）学号

课程号出生日期学分选课学生课程教师姓名性别MN系别成绩课程名NoDateNameBookingCustomerflightSeatKindnumberAddressmnCustomer(No,Name,Address)