第1章-数据库系统概述-第2讲

第1章数据库系统概述数据库系统原理及应用（第二讲）主要内容

1.3数据描述与数据模型1.4关系模型21.3数据描述与数据模型第1章数据库系统概述现实世界信息一、现实世界的数据描述

现实世界是存在于人们头脑之外的客观世界。

现实世界既包括象宇宙、地球、山脉、河流等一切自然存在的实体和现象，也包括人类社会进步与发展的演变过程和各种生产活动。

所以可狭义地将现实世界看作为各个事物、各个现象、各个单位的实际情况，例如一个大学、一个企业、一个工厂的仓库等。4计算机现实世界信息一、现实世界的数据描述对数据和信息的处理是在计算机世界——数据世界完成的。5计算机现实世界信息？信息世界

信息世界是现实世界在人们头脑中的反映和解释，是现实世界的概念化。一、现实世界的数据描述6计算机现实世界信息一、现实世界的数据描述信息世界概念模型概念化抽象通过对现实世界中人们关心的“事物”及其之间联系的概念化抽象，形成了信息世界中的概念模型。7计算机现实世界信息一、现实世界的数据描述信息世界概念模型概念化抽象DBMS支持的数据模型形式化转换8一、现实世界的数据描述计算机现实世界信息信息世界概念模型概念化抽象DBMS支持的数据模型形式化转换进一步讲，概念模型向DBMS支持的数据模型的转换，本质上是对信息世界的进一步抽象，是信息世界的形式化和数据化，反映了数据之间的联系和数据的共性特征，由此形成了由数据模型描述的数据世界，也即计算机世界。

9二、数据模型

数据模型是现实世界中的各种事物及各事物之间的联系用数据及数据间的联系来表示的一种方法。一个数据库的数据模型实际上给出了在计算机系统上进行描述和动态模拟现实世界信息结构及其变化的方法。10二、数据模型

？？数据模型的定义11二、数据模型

数据模型：是一组面向计算机的概念集合，由数据结构、数据操作、数据约束三部分组成：数据结构：包括应用所涉及的对象、对象具有的特征和对象间的联系。是对数据库静态特征的描述。数据操作：是一组对数据结构的任何实例执行的操作集合，如查询、插入、删除、修改，反映了数据的动态特性。数据约束：是对数据静态特征和动态特性的限定，定义了相容的数据库状态的集合及可允许的状态变化，保证了数据库中数据的正确、有效和安全。

12二、数据模型传统的数据模型分为（分类）：层次模型网状模型关系模型13三、层次模型层次模型由满足如下条件的结点组成：（1）根结点：是唯一的一个无双亲结点。（2）其它结点：有且仅有一个双亲结点。14大学研究所学院研究室部、处科班级教研室系图1.2大学的行政管理机构层次模型三、层次模型15三、层次模型特征：是一种用树型（层次）结构来组织数据的数据模型。树中的每个结点代表一种记录类型。16三、层次模型系号系名系主任名编制人数专长1职称出生年月性别教员姓名教员编号专长2教研室名教研室主任名教研室号编制人数图1.3图1.2的层次模型中的部分记录类型示例……

17三、层次模型层次模型的优点：

（1）结构清晰，容易理解；（2）结点间联系简单，记录之间的联系通过指针来实现，查询效率较高。18四、网状模型网状模型由满足如下条件的结点组成：

（1）至少有一个结点多于一个双亲结点；（2）至少有一个结点无双亲结点。19ADBCHKJ图1.4网状模型结构GFE四、网状模型20班级社团学生图1.5网状模型示例四、网状模型21四、网状模型

◆

特征：是用有向图结构来组织数据的数据模型。网状数据模型中的每个结点也代表一种记录类型。

◆

优点：在网状模型中，结点间的联系更具有任意性，更能表示事物之间的复杂联系，更适合于描述客观世界。22

层次模型和网状模型是数据库发展过程中最先使用的两种模型，但由于他们都有非常明显的不足，已经被下一节我们将要讲的关系模型所取代。231.4关系模型第1章数据库系统概述关系模型是一种用二维表格结构表示数据及数据之间联系的数据模型。一、关系模型的基本概念25课程号课程名学时C401001数据结构70C401002操作系统80C402001计算机原理60课程关系C

元组1元组2元组3关系状态关系模式名（属性名1，属性名2，…，属性名n）属性值属性关系模式关系模型：关系模式组成的集合

一、关系模型的基本概念26一、关系模型的基本概念学号姓名性别出生年月籍贯专业代码班级200401001张华男14-dec-82北京S0401200401200401002李建平男20-aug-82上海S0401200401200401003王丽丽女02-feb-83上海S0401200401200402001杨秋红女09-may-83西安S0402200402200402002吴志伟男30-jun-82南京S0402200402200402003李涛男25-jun-83西安S0402200402200403001赵晓艳女11-mar-82长沙S0403200403(a)学生关系S

图1.7用二维表格结构表示的关系示例27一、关系模型的基本概念专业代码专业名称

S0401计算机科学

S0402指挥自动化

S0403网络工程

S0404信息研究课程号课程名学时C401001数据结构70C401002操作系统60C402001计算机原理60C402002通信原理60C403001计算机网络60C403002信息安全技术50C404001信息编码与加密60(b)专业关系SS(c)课程关系C

图1.7用二维表格结构表示的关系示例28一、关系模型的基本概念专业代码课程号S0401C401001S0401C402001S0401C402002S0401C403001S0402C402001S0402C402002S0402C403001S0403C403001S0403C403002S0404C401001S0404C404001学号课程号分数200401001C40100190200401001C40200290200401001C40300185200401002C40100175200401002C40200288200401003C40200269200402001C40100187200402001C40100290200402002C40300192200402003C40300183200403001C40300291（d）设置关系CS

（e）学习关系SC29一、关系模型的基本概念教职工号课程号

T0401001

C401002

T0401002

C401001

T0402001

C402002

T0402002

C402002

T0403002

C403001教职工号姓名性别出生年月职称教研室电话T0401001张国庆男01-may-50教授计算机88108T0401002徐浩男22-jun-77讲师计算机88992T0402001张明敏女30-aug-62教授指挥自动化88518T0402002李阳洋女11-dec-68副教授指挥自动化88826T0403001郭宏伟男29-nov-59副教授网络工程88158T0403002宋歌女15-mar-82网络工程(f)

教师关系T(g)讲授关系TEACH图1.7用二维表格结构表示的关系示例(g)讲授关系TEACH30一、关系模型的基本概念关系模式的表示：

1、学生关系（学号，姓名，性别，出生年月，籍贯，专业代码，班级）2、专业关系（专业代码，专业名称）3、课程关系（课程号，课程名，学时）4、设置关系（专业代码，课程号）5、学习关系（学号，课程号，分数）6、讲授关系（教职工号，课程号）7、教师关系（教职工号，姓名，性别，出生年月，

职称，教研室，电话）31一、关系模型的基本概念用符号表示关系模式：

学生关系：S（S#，SNAME，SSEX，BIRTHIN，PLACEOFB，SCODE#，CLASS）专业关系：SS（SCODE#，SSNAME）

课程关系：C（C#，CNAME，CLASSH）

学习关系：SC（S#，C#，GRADE）

32关系模型的优点：

（1）模型结构简单清晰，容易为初学者接受。

（2）用户只需用简单的查询语句就可以对数据库进行操作，不涉及存储结构、访问技术等细节。

（3）关系模型使数据库的研究建立在比较坚实的数学基础上，为数据库技术的成熟奠定了基础。一、关系模型的基本概念33

1、候选键

如果一组属性集能唯一地标识一个关系中的元组而又不含有多余的属性，则称该属性集为该关系的候选键。

比如，学生关系：二、关系的键与关系的属性学号姓名…班级200401001张华…200401200401002李建平…200401200401003王丽丽…200401…………34

1、候选键

如果一组属性集能唯一地标识一个关系中的元组而又不含有多余的属性，则称该属性集为该关系的候选键。

又比如：邮寄地址（城市名，街道名，邮政编码，单位名，收件人）

有两个候选键:

{城市名，街道名}

和{街道名，邮政编码}

二、关系的键与关系的属性35

2、主键

用户选定的那个候选键称为主键。

比如：

◆学生关系（学号，姓名，性别，出生年月，籍贯，专业代码，班级）

{学号}

◆邮寄地址（城市名，街道名，邮政编码，单位名，收件人）

{城市名，街道名}/

{街道名，邮政编码}

二、关系的键与关系的属性36

2、主键

用户选定的那个候选键称为主键。

■唯一性

■

非冗余性学号姓名…班级200401001张华…200401200401002李建平…200401200401003王丽丽…200401…………学生关系S二、关系的键与关系的属性37

2、主键用户选定的那个候选键。

■唯一性

■

非冗余性

■有效性学号课程号分数200401001C40100190200401001C40200270200401002C40100175200401002C40200280学习关系SC二、关系的键与关系的属性38学号课程号分数200401001C40100190200401002C40100175200401003C40200269

课程号课程名学时C401001数据结构70C401002操作系统60C402001计算机原理60课程关系C/R2学习关系SC/R1课程号是学习关系SC的外键

3、外键

如果关系模式R1中的某属性集是另一关系模式R2的主键，则该属性集是关系模式R1的外键。

{外键用来表示多个关系之间的联系}

二、关系的键与关系的属性394、主属性与非主属性