数据库关系ER模型图.ppt

1、数据管理与数据库,数据库的常用术语 在系统地介绍数据库的基本概念之前，本节首先介绍一些数据库最常用的术语和基本概念： 数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统 数据管理技术的产生和发展 数据库系统的特点,信息,泛指通过各种方式传播的，可被感受的数字、文字、图像和声音等符号所表征的某一事物的新的消息、情报和知识。它是观念性的东西，是人们头脑对现实事物的抽象反映，与载体无关。,数据,数据（Data）：描述事物的符号记录称为数据。描述事物的符号可以是数字，也可以是文字、图形、图像、声音、语言等多种表现形式，它们都可以经过数字化后存入计算机。 数据与信息的关系 数据与信息是两个既有联系、又有区别的概念

2、。数据是信息的载体，信息则是对数据加工的结果，是对数据的解释。 计算机系统的每项操作，均是对数据进行某种处理、数据输入计算机后，经存储、传送、排序、计算、转换、检索、制表及仿真等操作，输出人们需要的结果，即产生信息。,数据库（DataBase，简称DB） 所谓数据库是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，并可为各种用户共享。,数据库概念包含2层意思： 1）数据库是一个实体，它是能够合理保管数据的“仓库”，用户在该“仓库”中存放要管理的事务的数据，“数据”和“库”两个概念结合成为“数据库” 2

3、）数据库是数据管理的新方法和技术，它能够更合理地组织数据、更方便地维护数据、更严密地控制数据和更有效地利用数据。,数据库应满足各种用户的不同需要 1）批处理用户，也称为应用程序用户。这类用户使用程序设计语言编写应用程序，对数据进行检索、插入、修改等操作，并产生数据输出 2）联机用户，或称终端用户。终端用户可使用简单的终端命令或查询语言对数据库进行存取操作。 由于各种用户可以同时使用一个数据库，所以数据库应具有数据共享特性，并提供数据完整性控制、安全性控制以及并发控制功能。,数据库的数据是集成式的 通常将一个部门所涉及到得全部数据都组织在一个数据库中。例如一个学生进行人事档案的管理、学生学籍的管

4、理、教学管理等各种数据处理。我们可以利用数据库系统，把各种应用相关的数据集中在一个数据库中统一进行维护和管理，各职能部门随时可以从数据库中提取所需的数据。因此，数据库中的数据不是把程序用到的数据进行简单的堆积，而是按一定关系组织起来的有结构的数据集合。,数据库管理系统（DataBase Management System，简称DBMS） 数据库管理系统位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。它的主要功能包括以下几个方面： 数据定义功能 数据操纵功能 数据库的运行管理 数据库的建立和维护功能,数据库系统（DataBase System，简称DBS） 数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系

5、统构成，一般由数据库、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。应当指出的是，数据库的建立、使用和维护等工作只靠一个DBMS远远不够，还要有专门的人员来完成，这些人被称为数据库管理员（Data Base Administrator，简称DBA）,数据库系统的组成,信息系统,是由人、硬件、软件和数据资源组成的复合系统，目的是及时、正确地收集、加工、存储、传递和提供信息，实现组织中各项活动的管理、调节和控制。,数据独立性,1）物理数据独立性 2）逻辑数据独立性,数据库技术的产生和发展 数据库技术是应数据管理任务的需要而产生的。在应用需求的推动下，在计算机硬件、软件发展的基础

6、上，数据管理技术经历了人工管理、文件系统、数据库系统三个阶段。,人工管理阶段 人工管理数据具有如下特点： （1）数据不保存 （2）应用程序管理数据：数据需要由应用程序自己管理，没有相应的软件系统负责数据的管理工作。 （3）数据不共享 （4）数据不具有独立性：数据的逻辑结构或物理结构发生变化后，必须对应用程序做相应的修改，这就进一步加重了程序员的负担。,人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系,文件系统阶段 用文件系统管理数据具有如下特点： （1）数据可以长期保存 （2）由文件系统管理数据：文件系统实现了记录内的结构性，但整体无结构。程序和数据之间由文件系统提供存取方法进行转换，使应用程序与数据

7、之间有了一定的独立性。 （3）数据共享性差，冗余度大 （4）数据独立性差,文件系统阶段应用程序与数据之间的对应关系,数据库系统阶段 20世纪60年代后期以来，硬件价格下降；软件则价格上升，为编制和维护系统软件及应用程序所需的成本相对增加；在处理方式上，联机实时处理要求更多，并开始提出和考虑分布处理。在这种背景下，以文件系统作为数据管理手段已经不能满足应用的需求，于是为了解决多用户、多应用共享数据的需求，使数据为尽可能多的应用服务，数据库技术便应运而生，出现了统一管理数据的专门软件系统数据库管理系统,数据库系统特点 数据结构化 数据共享性高、冗余度低，易扩充 数据独立性高 数据由DBMS统一管理

8、和控制,DBMS还必须提供以下几方面的数据控制功能： （1）数据的安全性（Security）保护 （2）数据的完整性（Integrity）检查 （3）并发（Concurrency）控制 （4）数据库恢复（Recovery）,数据模型 在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟。 数据模型应满足三方面要求： 能比较真实地模拟现实世界 容易为人所理解 便于在计算机上实现,数据模型的组成要素 数据结构 数据结构是所研究的对象类型的集合。规定了如何把基本的数据项组织成较大的数据单位，以描述数据的的类型、内容、性质和数据之间的相互关系。 数据

9、操作 数据操作是指对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则。 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。,概念模型 概念模型中涉及的概念 （1）实体（Entity） 客观存在并可相互区别的事物称为实体。实体可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念或联系。 （2）属性（Attribute） 实体所以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。 （3）码（Key） 唯一标识实体的属性集称为码。例如学号是学生实体的码。,（4）域（Domain） 属性的取值范围称为该属性的域 （5）实体型（Entity Type） 具有相同属性的实体必然具有共同

10、的特征和性质。用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。 （6）实体集（Entity Set） 同型实体的集合称为实体集。例如，全体学生就是一个实体集。 （7）联系（Relationship） 在信息世界中联系反映为实体（型）内部的联系和实体（型）之间的联系。实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系。实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系。,两个实体型之间的联系可以分为三类： 一对一联系（ 1 : 1 ） 一对多联系（ 1 : n ） 多对多联系（ m : n ）,概念模型的表示方法 E-R图提供了表示实体型、属性和联系的方法； 实体型：用矩形表示，矩形框内写明实体名

11、。 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连接起来，同时在无向边旁边标上联系的类型（1 : 1，1 : n 或 m : n）。,建立E-R图的过程如下： (1) 首先确定实体类型。 (2) 确定联系类型（1：1，1：N，M：N）。 (3) 把实体类型和联系类型组成E-R图。 (4) 确定实体类型和联系类型的属性。 (5) 确定实体类型的键，在属于键的属性名下划一条横线。,将ER模型转换成关系数据库 一般规则： （1） 将每一个实体类型转换成一个关系模式，实体的属性为关系模式的属性。 （2） 对于二元联系，按各种情

12、况处理，如下面所示。,可以转换成以下模式： 学生（学号，姓名，性别，年龄） 主键为学号 课程（课程号，课程名，任课教师） 主键为课程号 选课（学号，课程号，成绩） 主键为课程号、学号，外键为课程号，学号；,学生运动会模型 (1)有若干班级,每个班级包括: 班级号,班级名,专业,人数 (2)每个班级有若干运动员,运动员只能属于一个班,包括:运动员号,姓名,性别,年龄 (3)有若干比赛项目,包括:项目号,名称,比赛地点 (4)每名运动员可参加多项比赛,每个项目可有多人参加 (5)要求能够公布每个比赛项目的运动员名次与成绩 (6)要求能够公布各个班级团体总分的名次和成绩 要求： 1、每个实体及其属性

13、关系、实体间实体联系的E-R图 2、根据试题中的处理要求:完成数据库逻辑模型,包括各个表的名称和属性.并指出每个表的主键和外键。,数据库体系结构,模式是对数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，数据模式是数据库的框架，反映的是数据库中数据的结构及其相互关系。数据库中的三级模式由外模式、概念模式和内模式构成。,概念模式,又称模式。它是数据库中全部数据的整体逻辑结构和特征的描述，由若干概念记录类型组成，还包含记录间的联系、数据的完整性和安全性等要求。概念模式以某一种数据模型为基础，综合考虑了所有用户的需求，并将这些需求有机地集成为一个逻辑整体。概念模式可以被看做现实世界中一个组织或部门中的实体及其

14、联系的抽象模型在具体数据库系统中的实现。,一个数据库只有一个概念模式，它是数据库系统三级模式结构的中间层，既不涉及数据的物理存储细节和硬件环境，也与具体的应用程序及程序设计语言无关。定义概念模式时不仅要定义数据的逻辑结构，例如数据记录由哪些字段构成，字段的名称、类型、取值范围等，而且还要定义数据之间的联系以及与数据有关的安全性、完整性要求等内容。,外模式,外模式是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是用户与数据库系统之间的接口。 外模式表示了用户所理解的实体、实体属性和实体间的联系。在一个外模式中包含了相应用户的数据记录

15、型、字段型、数据集的描述等。数据库中某个用户一般只会用概念模式中的一部分记录型，有时甚至只需要某一记录型中的若干个字段而非整个记录型。因此，外模式是概念模式的一个逻辑子集。,设置外模式的优点如下： 1）方便用户使用，简化用户接口。 2）保证数据的独立性。 3）有利于数据共享。 4）有利于数据的安全和保密。,内模式,也称存储模式。是对数据库中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形式。规定了数据项、记录、键、索引和存取路径等所有数据的物理组织以及优化性能、响应时间和存储空间需求等信息，还规定了记录的位置、块的大小和溢出区等。此外，数据是否加密，是否压缩存储等内容也可以在内模式中加

16、以说明。,两级映像,所谓映像是一种对应规则，它指出了映像双方如何进行转换的。 1）外模式/概念模式映像 2）概念模式/内模式映像,两级数据独立性,1）物理数据独立性 2）逻辑数据独立性,三个层次,1）数据存储层 2）业务处理层 3）界面表示层,结构类型,1）单用户结构 2）集中式结构 3）客户机/服务器结构 4）浏览器/服务器结构,映像租赁系统,在美国，由于知识产权问题得到了很好的保护，所以一般不会出现盗版的问题。美国人除去在电影院看电影之外就是在音像店租碟回家去看。在这种情况下，影相出租的店铺就比较多。在信息化的背景下，设计一套系统管理影像出租业务成了当务之急，于是通过和店铺经理沟通，获得如

17、下业务信息：,1凡是想要到该影像租赁影碟的被称为会员（Member）,只有成为该店的会员才能够租借该店的影像资料(Title)。 2影像店中不定期会购买一些影像资料(Title)，并且获得了复制该影像资料的权力，每一份影像制品可以有多个拷贝，每一份拷贝称为一个复制条目(TitleCopy) 3对客户而言，原始的影像资料（Title）只能被预定并且可以同时接受多份预定(Reservation)，客户可以租赁的是影像拷贝（TitleCopy）, 4任何一个客户的租赁信息（Rental）都必须存档以便将来店铺对客户的租赁进行评估。,通过和租赁店经理详细面谈，了解更详细的业务的信息： 1 每一个会员必

18、须被记录的信息包括会员编号Id,而且所有会员的编号是唯一的，姓名Name, 称为会员的日期Join_date,以及其他需要被记录的信息包括（住宅地址Address, 所在城市city, 住宅电话phone）. 2 影像制品(Title)必须被记录的信息包括编号Id，而且所有影像制品的编号也是唯一的，标题Title，影片说明Description，价格Price，和其他如下信息（分级rating，种类category, 发行日期release_date）. 3 每一份影像拷贝（TitleCopy）都有各自的编号Id，同一个影像的若干拷贝编号不同，但是不同的影像拷贝的编号可能会重复。必须记录下是否已经出租，以便于店员随时能够查询拷贝资料的当前状态(status)。 4系统中允许会员预定某项影像资料，但必须提前预约租赁时间（res_date）。 5 每一项出租事项需要记录下来（租借日期book_date，实际归还日期act_ret_date,过期时间(exp_ret_date)。,Member(Id, Name, Join_d