面向对象的可视化建模培训教程

第1章数据库概述主编：严冬梅科学出版社第1章数据库概述

1.1计算机数据管理的发展

1.2数据库管理系统

1.3数据库系统

1.4数据模型

1.5关系数据库系统

1.6本章小结

1.7习题1.1计算机数据管理的发展1.1.1数据管理

1.1.2数据库技术的产生和发展1.1.1数据管理数据数据是对客观事物的符号表示，通常是以一组“数字”组成用以表征某一自然客体或社会客体的数量或质量的概念，即数据是用以表征物质的存在、相互关系、运动状态和变化规律的一组“数字”的组合。数据与信息

数据和信息的含义并不完全相同。数据是指记载下来的事实，是客观实体属性的值，而信息是一种已经被加工为特定形式的数据，是数据所表达的内容，它能使事物的不确定性减少。1.1.2数据库技术的产生和发展人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段数据仓库阶段数据库系统阶段（1）数据结构化（2）数据独立性高（3）数据的共享性好，冗余度低（4）数据由数据库管理系统统一管理和控制1.2数据库管理系统1.2.1数据库管理系统的定义1.2.2数据库管理系统的功能1.2.1数据库管理系统的定义数据库管理系统（DatabaseManagementSystem，简称DBMS）是位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件，它使用户能方便地定义数据和操纵数据，并能够保证数据的安全性、完整性、多用户并发使用及发生故障后的系统恢复。1.2.2数据库管理系统的功能1.数据定义功能2.数据操纵功能3.数据库的运行管理4.数据库的建立和维护功能5.数据组织和管理6.数据通信功能1.3数据库系统1.3.1数据库系统的定义1.3.2数据库系统的组成1.3.3数据库系统的模式1.3.4数据库语言1.3.1数据库系统的定义数据库本身不是独立存在的，它是数据库系统的一部分，在实际应用中，人们所面对的数据库系统。数据库系统（DatabaseSystem，简称DBS）是指带有数据库的计算机应用系统。1.3.2数据库系统的组成数据库系统是计算机应用系统中引入数据库后的系统，简单地讲是由硬件、软件、数据库和人员组成，具体讲一般由硬件系统、数据库管理系统及相关软件、数据库集合和人员组成数据库管理员数据库管理员(DatabaseAdministrator，简称DBA)是一个或一组人员，是数据库的全面负责建立、维护和管理数据库系统的人员，具体的职责包括：设计与定义数据库系统监控数据库的使用和运行数据库的转储与恢复数据库的改进和重组数据库的重构1.3.3数据库系统的模式1.3.4数据库语言1.数据描述语言（DDL）2.数据操纵语言（DML）3.数据控制语言（DCL）4.宿主语言1.4数据模型1.4.1数据处理的三个世界1.4.2数据模型的要素1.4.3数据模型的分类1.4.1数据处理的三个世界信息世界信息世界（或称概念世界）是现实世界在人们头脑中的反映，是对客观事物及其联系的一种抽象描述，一般使用实体-联系（entity-relationship，缩写为E-R）图表示。

信息世界涉及的主要概念有：（1）实体（entity）（2）属性（attribute）（3）码（key）（4）域（domain）（5）实体型（entitytype）（6）联系（relationship）一对一联系（1：1）一对多联系（1：n）多对多联系（m：n）信息世界建模最常用的工具是实体-联系图（E-R图）。实体型，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型连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型。信息世界建模1.4.2数据模型的要素数据结构数据结构用于描述系统的静态特性。数据操作数据操作用于描述系统的动态特性。数据的约束条件数据的约束条件是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、有效和相容。1.4.3数据模型的分类按照数据模型描述的角度不同，数据模型可以分为：概念模型和数据库支持的数据模型。目前最常用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。随着技术发展，面向对象模型越来越受到关注。层次模型和网状模型统称为非关系模型。在非关系模型中，实体用记录表示，实体之间的联系用转换成记录之间的两两联系。1.4.3数据模型的分类1.层次模型层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，它的数据结构是一棵“有向树”。层次模型的特征是：

有且仅有一个结点没有父结点，它就是根结点；其他结点有且仅有一个父结点。在层次模型中，每个结点描述一个实体型，称为记录型。一个记录型可有许多记录值，简称为记录。结点之间的有向边表示记录之间的联系。如果要存取某一记录型的记录，可以从根结点开始，按照有向树层次逐层向下查找，查找路径就是存取路径。1.4.3数据模型的分类2.网状模型用网状结构表示实体及其之间联系的模型称为网状模型。网中的每一个结点代表一个记录类型，联系用链接指针来实现。广义地讲，任何一个连通的基本层次联系的集合都是网状模型。它取消了层次模型的两点限制，网状模型的特征是：可以有一个以上的结点没有父结点；允许结点有多于一个的父结点。1.4.3数据模型的分类3.关系模型关系模型是用二维表格结构来表示实体以及实体之间联系的数据模型。关系模型的数据结构是一个“二维表框架”组成的集合，每个二维表又可称为关系，因此可以说，关系模型是“关系框架”组成的集合。目前大多数DBMS都是关系模型的，所以它是我们主要讨论的数据模型。关系模型的特征是：

描述的一致性，不仅实体用关系描述，实体之间的联系也用关系描述；可用关系直接表示多对多的联系；关系必须是规范化的，即每个属性是不可分的数据项，不允许表中有表。关系模型是建立在数学概念基础上的，有较强的理论基础。1.4.3数据模型的分类4.面向对象数据模型

根据数据模型的三要素：数据结构、数据操作和数据约束条件，将面向对象数据模型与关系数据模型做一简单比较。（1）在关系数据模型中基本数据结构是表，相当于面向对象数据模型中的类；关系模型中的数据元组相当于面向对象数据模型中的实例（对象），它们的区别在于OO模型的类中还包括方法，关系数据模型中只有实体的属性而没有对实体的操作。（2）在关系数据模型中，对数据库的操作都归结为对关系的运算，而在面向对象数据模型中对类的操作分为两部分：一部分是封装在类内的操作即方法，另一部分是类间相互沟通的操作即消息。（3）在关系数据模型中有域、实体和参照完整性约束，完整性约束条件可以用逻辑公式表示，称为完整性约束方法。在面向对象数据模型中这些用于约束的公式可以用方法或消息表示，称为完整性约束消息。

1.5关系数据库系统1.5.1关系数据结构1.5.2关系操作集合1.5.3完整性约束1.5.1关系数据结构1.关系（1）域（2）笛卡儿积（3）关系

①列是同质的，即列中的每一个分量来自同一个域。②不同的列可以来自相同的域，但属性名不能相同。③列的顺序无所谓，可以任意交换。④行的顺序无所谓，可以任意交换。⑤任意两个元组不能完全相同。⑥分量必须取原子值，即每一个分量都是不可分的数据项。

2.关系模式

3.关系数据库1.5.2关系操作集合1.实体完整性（entityintegrity）实体完整性规则：若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值。2.参照完整性（referentialintegrity）参照完整性规则：若属性（或属性组）F是基本关系R的外码，它与基本关系S的KS主码相对应，则对于R中每个元组在F上的值必须为空值（F的每个属性均为空）或者等于S中某个元组的主码值。3.用户定义完整性（user-definedintegrity）用户定义完整性规则：针对具体应用，关系中的元组的取值必须满足用户规定的约束条件。1.5.3完整性约束在现实世界里的E-R模型在