【正文】 系也必須命名 ? 多個實體之間也可以有聯(lián)系 ? 聯(lián)系也可以有屬性 學(xué)員 領(lǐng)導(dǎo) 1 n 供應(yīng)量 單個實體之間也可以有聯(lián)系 項 目 供應(yīng)商 零 件 供應(yīng) p m n 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 20 例：某工廠物資管理 ER圖（ P20） 供應(yīng)商 供應(yīng)商號 姓名 地址 帳號 電話號碼 項 目 項目號 預(yù)算 開工日期 倉 庫 倉庫號 面 積 電話號 職 工 職工號 姓名 年齡 職稱 零 件 零件號 名稱 規(guī)格 單價 描 述 庫存 庫存量 m n 工作 1 n 領(lǐng)導(dǎo) 1 n 供應(yīng) 供應(yīng)量 m n p 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 21 二、數(shù)據(jù)模型 是對現(xiàn)實世界進行抽象的工具，它按計算機系統(tǒng)的觀點對數(shù)據(jù)建模，用于提供數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中信息表示和操作手段的形式框架，主要用于 DBMS的實現(xiàn)，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。 常用的數(shù)據(jù)模型 層次模型 網(wǎng)狀模型 關(guān)系模型 面向?qū)ο竽Ｐ? 稱作非關(guān)系模型，是下 列基本層次聯(lián)系的集合 Ri， Rj是實體型（記錄型） Lij是從 Ri到 Rj的 1： 1或 1： n聯(lián)系 } Ri Rj Lij 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 22 數(shù)據(jù)模型 的 三要素 形式化描述 數(shù)據(jù) 、 數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系 以及 數(shù)據(jù)操作 和有關(guān)的 語義 約束規(guī)則 的方法 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)操作 完整性約束 如何保證數(shù)據(jù)的 約束條件得到滿足 如 何 實 現(xiàn) 查、增、刪、改 如何表示 實體及聯(lián)系 （難點是表示聯(lián)系） 根據(jù)現(xiàn)實世界實體間聯(lián)系的特征 用四種不同的方法進行抽象 層次模型 網(wǎng)狀模型 關(guān)系模型 面向?qū)ο竽Ｐ? (因此，是按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 的類型來命名數(shù)據(jù)模型） （ 動態(tài) ） （ 靜態(tài) ） 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 23 層次模型 根據(jù)一個單位的組織結(jié)構(gòu)直觀地得出 學(xué)院 部 系 處 學(xué)員隊 教研室 教員 學(xué)員 方框表示一個實體型 （結(jié)點） 線表示聯(lián)系 （邊） （ 1）定義： 用樹形結(jié)構(gòu)來表示實體以及實體間聯(lián)系的模型 。 其特征是：（ a）有且僅有一個結(jié)點無雙親（根結(jié)點）； （ b）其它結(jié)點有且僅有一個雙親。 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 24 （ 2）說明： （ a） 樹中實體間聯(lián)系只能是從父到子的 1:1或 1:n聯(lián)系， 對 m:n聯(lián)系，須使用輔助手段轉(zhuǎn)換成多個 1:n聯(lián)系， 但不易掌握 （ b） 簡單直觀，結(jié)構(gòu)清晰，運行效率高，但編程復(fù)雜 網(wǎng)狀模型 （ 1）定義： 用圖結(jié)構(gòu)來表示實體以及實體間聯(lián)系的模型 。 其特征是：任一結(jié)點都可以無雙親或有一個以上的雙親。 例 教員 學(xué)校 班級 學(xué)生 課程 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 25 （ 2）優(yōu)： 可表示 m:n的聯(lián)系，運行效率高 缺：過于復(fù)雜，實現(xiàn)困難 （ 3）說明 （ a）即使對網(wǎng)狀模型， 具體在計算機上實現(xiàn)時， m:n 的聯(lián)系仍需分解成若干個 1:n的聯(lián)系 。（因此，網(wǎng)狀模型的圖結(jié)構(gòu)實質(zhì)上是有向圖），如 學(xué) 生 課 程 選課 m n 課程成績單 學(xué)生成績單 學(xué)號 姓名 年齡 性別 課程號 名稱 學(xué)號 課程號 得分 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 26 （ b）網(wǎng)狀模型中允許兩結(jié)點間有多條邊， 層次模型則不允許 關(guān)系模型 層次、網(wǎng)狀模型基本上是面向?qū)I(yè)人員的，使用極不方便 問題：尋找一種能面向一般用戶的數(shù)據(jù)模型 ？ （ 1）定義： 用二維表（關(guān)系）來描述實體及實體間聯(lián)系的模型 。 （ 2）示例 零 件 供應(yīng)商 供應(yīng) m n 設(shè) 備 工 人 使用 保養(yǎng) 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 27 供應(yīng)商 S S1 張三 北京 S2 李四 鄭州 … … … S SNAME SADDR 零件 P P1 電機 2022 P2 螺絲 2 … … … P PNAME PRICE （聯(lián)系）供應(yīng) SP S1 P1 200 S1 P3 22 … … … S P QTY 關(guān)系： 對應(yīng)一張表， 每表起一個名稱即關(guān)系名 元組： 表中的一行 屬性： 表中一列， 每列起一個名稱即屬性名 主碼： 唯一確定一個元組的屬 性組 域： 屬性的取值范圍 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 28 （ 3）關(guān)系模式：對關(guān)系的描述，一般表示為： 關(guān)系名（屬性 1，屬性 2， … ，屬性 n） （ 4）優(yōu)點： ? 無論實體還是實體之間的聯(lián)系都用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（二維表、關(guān)系）來表示，可方便地表示 m:n聯(lián)系，因此概念簡單，用戶易懂易用 如： 可表示為： 學(xué)生（學(xué)號，姓名，性別，系和年級） 課程（課程號，課程名，學(xué)分） 選修（學(xué)號，課程號，成績） 學(xué)生 選修 課程 m n ? 表格中行、列次序無關(guān) ? 有堅實的理論基礎(chǔ)（關(guān)系理論） 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 29 ? 存取路徑對用戶透明，用戶只需指出“做什么”，不需說明“怎么做”，因此數(shù)據(jù)獨立性更高 缺點： 由于存取路徑對用戶透明，查詢效率不夠高，必須對查詢請求進行優(yōu)化。 說明： 關(guān)系必須規(guī)范化，關(guān)系的每個分量必須是一個不可分的數(shù)據(jù)項，不允許表中套表。規(guī)范化理論將在后續(xù)章節(jié)講解。 （ 5）關(guān)系模型與非關(guān)系模型的比較 統(tǒng)一 不統(tǒng)一 均為關(guān)系 實體及實體間聯(lián)系采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 操作方式 存取路徑 關(guān)系模型 非關(guān)系模型 對用戶透明 對用戶不透明 一次一集合 一次一記錄 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 30 三級模式 （外模式、模式、內(nèi)模式） 兩級映象 （外模式 /模式，模式 /內(nèi)模式映象） 一、 DBS的三級模式結(jié)構(gòu) 模式 （ Schema）：又稱 邏輯模式 。 DB的全局邏輯結(jié)構(gòu) 。 即 DB中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。 說明 ① 模式只涉及到型的描述，不涉及具體的值（實例），反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系 ② 模式不涉及物理存儲細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境，也與應(yīng)用程序無關(guān) ③ 模式承上啟下，是 DB設(shè)計的關(guān)鍵 ④ DBS提供模式 DDL（ Data Definition Language）來定義模式（描述 DB結(jié)構(gòu)） 167。 3 DBS的結(jié)構(gòu) 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 31 ⑤ 模式定義的任務(wù) （概念模型 ? 模式） ? 定義全局邏輯結(jié)構(gòu)（構(gòu)成記錄的屬性名、類型、寬度等） ? 定義有關(guān)的安全性、完整性要求 ? 定義記錄間的聯(lián)系 ⑥ 一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式 2 、 外模式 ：又稱 子模式 或 用戶模式 。 DB的局部邏輯結(jié)構(gòu) 。 即與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的一個邏輯表示。 說明 : ? 外模式是某個用戶的數(shù)據(jù)視圖， 模式是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖 ； ? 一個 DB只能有一個模式，但可以有多個外模式； ? 外模式通常是模式的子集，但可以在結(jié)構(gòu)、類型、長度等方面有差異； ? DBS提供外模式 DDL。 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 32 內(nèi)模式 ：又稱 存儲模式 。 數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述 。 即 DB中數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示方式。 說明： ? 一個數(shù)據(jù)庫只有一個內(nèi)模式 ? DBS提供內(nèi)模式 DDL； ?內(nèi)模式定義的任務(wù) 記錄存儲格式 ， 索引組織方式 ， 數(shù)據(jù)是否壓縮 、 是否加密等 。 兩級映象及其作用 （ 1） 外模式 /模式映象 ：定義外模式和模式間的對應(yīng)關(guān)系。對應(yīng)同一個模式可以有多個外模式，對每個外模式都有一個外模式 /模式映象。 作用 ：模式變，可修改映象使外模式保持不變，從而應(yīng)用程序不必修改，保證了程序和數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 33 （ 2） 模式 /內(nèi)模式映象 ：定義 DB全局邏輯結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)間的對應(yīng)關(guān)系。一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式，也只有一個內(nèi)模式，因此模式 /內(nèi)模式的映象也是唯一的。 作用 ：存儲結(jié)構(gòu)變，可修改映象使邏輯結(jié)構(gòu)（模式）保持不變，從而應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨立性。 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 34 167。 4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成 數(shù)據(jù)庫 ：一個或多個數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫的四要素：用戶數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、索引和應(yīng)用元數(shù)據(jù) 軟件 ? 操作系統(tǒng)；支持 DBMS的運行 ? 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) DBMS（ DataBase Management System）： 操縱和管理數(shù)據(jù)庫的大型軟件系統(tǒng)，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心 ? 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)工具等輔助軟件 ? 具有數(shù)據(jù)庫接口的高級語言與編譯系統(tǒng)，如 C、 C++等 ? 某個數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng) 一、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（ DataBase System， DBS）的組成 廣義上講， DBS就是 計算機系統(tǒng)中引進數(shù)據(jù)庫后的構(gòu)成 。 有下面四部分： 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 35 人員 用戶 應(yīng)用程序員 數(shù)據(jù)庫管理員 DBA （使用） （開發(fā)） （管理） DBA（ Data Base dministrator）的職責(zé) ： ① 決定數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容和邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu) ② 確定數(shù)據(jù)的安全性要求和完整性約束條件 ③ 監(jiān)控數(shù)據(jù)庫的使用和運行，維護數(shù)據(jù)庫 ④ 決定數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)和存儲策略 ⑤ 負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的改進和重組重構(gòu) 硬件 計算機及有關(guān)設(shè)備，要求有足夠大的內(nèi)、外存儲容量及較高的處理速度。 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 36 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)圖示： 用戶 1 用戶 2 用戶 n 應(yīng)用程序 1 應(yīng)用程序 m 輔助軟件 DBMS 操作系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫 DBA 負(fù)責(zé) 應(yīng)用 程序員 ? ? ? ? ?