【正文】 《數(shù)據(jù)庫原理》教學(xué)內(nèi)容講稿數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)生 1．1963年美國Honeywell公司的IDS（Integrated Data Store）2. 1968年美國IBM公司推出層次模型的IMS數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（1969年形成產(chǎn)品）3．1969年美國CODASYL（Conference On Data System Language，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)語言協(xié)會）組織的數(shù)據(jù)庫任務(wù)組（DBTG）發(fā)表關(guān)于網(wǎng)狀模型的DBTG報告（1971正式通過）4．1970年。第一章緒論167。 1．1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述一． 基本概念1．?dāng)?shù)據(jù)(Data) 描述事物的符號記錄稱為數(shù)據(jù)。例如：聲音、圖象、文字、圖形等。 數(shù)據(jù)庫中以記錄為單位，同時加語義。列如：學(xué)生，其記錄特征為： XH（學(xué)號），XM（姓名），AGE（年齡） 信息=數(shù)據(jù)+處理2．?dāng)?shù)據(jù)庫（DataBase，簡稱DB） 數(shù)據(jù)庫是存放數(shù)據(jù)的倉庫，在這個倉庫中的數(shù)據(jù)是按照一定格式存放的。 3．?dāng)?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBase Management System 簡稱DBMS） （1） DDL 數(shù)據(jù)定義語言，英文全稱：Data Definition Language 定義數(shù)據(jù)庫中對象的，對象有：基本表，索引、視圖，游標(biāo)、觸發(fā)器等 （2）DML 數(shù)據(jù)操縱語言，英文全稱：Data Manipulation Language 實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作。主要有：查詢、插入、刪除、修改 （3）DCL 數(shù)據(jù)控制語言，英文全稱：Data Control Languange 授權(quán)、回收權(quán)限命令 （4）TCL 事務(wù)控制語言，英文全稱：Transaction Control Language （5）數(shù)據(jù)庫的運行管理 （6）數(shù)據(jù)庫的建立和維護 4．?dāng)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Data Base System,簡稱DBS） 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指在計算機系統(tǒng)引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)。包括：計算機，數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶。二．?dāng)?shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展 1．手工階段 計算機產(chǎn)生以前的階段。 2．人工階段（19461956） 硬件：無直接存取設(shè)備磁盤，只有卡片、紙帶和磁帶等順序存取設(shè)備 軟件：無OS （1）數(shù)據(jù)不保存 （2）應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù) （3）數(shù)據(jù)不共享 （4）數(shù)據(jù)不具有獨立性P1D1 D2P2 …… ……DnPn P1，P2，Pn為應(yīng)用程序 ,D1，D2，Dn應(yīng)用程序所對應(yīng)的數(shù)據(jù)集 2．文件系統(tǒng)階段（19561966） 硬件：有磁盤、慈鼓等直接存取設(shè)備 軟件：有OS （1）數(shù)據(jù)可以 長期保存 （2）由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù) （3）數(shù)據(jù)共享性差、冗余度大 （4）數(shù)據(jù)獨立性差f1P1 D1f2存取方法（文件系統(tǒng)）P2 D2 …… ……fnPn Dn P1,P2,Pn為應(yīng)用程序, f1,f2,fn為文件3． 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（20世紀(jì)60年代后期） 硬件有大容量磁盤，價格下降；軟件價格上升；處理方式要求分布處理和多用戶 （1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化 數(shù)據(jù)本身的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系稱為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化 （2）數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴充 數(shù)據(jù)不一致性是指同一數(shù)據(jù)不同拷貝的值不一樣 （3）數(shù)據(jù)獨立性高 數(shù)據(jù)物理獨立性和數(shù)據(jù)邏輯獨立性 （4）數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制 1）數(shù)據(jù)的安全性保護 2）數(shù)據(jù)的完整性 3）并發(fā)控制 4）數(shù)據(jù)庫恢復(fù)P1DBDBMSP2 ……pn數(shù)據(jù)庫是長期存儲在計算機內(nèi)有組織的大量的共享的數(shù)據(jù)集合。它可以供各種用戶共享，具有最小冗余度和較高的數(shù)據(jù)獨立性。DBMS在數(shù)據(jù)庫建立、運用和維護時對數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一控制，以保證數(shù)據(jù)的完整性、安全性，并在多用戶同時使用數(shù)據(jù)庫時進行并發(fā)控制，在發(fā)生故障后對系統(tǒng)進行恢復(fù)。 167。 1．2數(shù)據(jù)模型一．模型 1．概念模型 2．?dāng)?shù)據(jù)模型 3．三個世界 現(xiàn)實世界、概念世界、信息世界二．?dāng)?shù)據(jù)模型的組成要素 1．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)本身結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)類型內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對象），數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系 2．?dāng)?shù)據(jù)操作 數(shù)據(jù)操作是指對數(shù)據(jù)庫中各種對象（型）的實例（值）允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則。檢索和更新（插入、刪除、修改）兩類操作。 3．?dāng)?shù)據(jù)約束條件三．概念模型 1．基本概念 （1）實體 （2）屬性 （3）碼 （4）域 （5）實體型 （6）實體集 （7）聯(lián)系 1）1：1聯(lián)系 2）1：N聯(lián)系 3）M：N四．概念模型的表示方法 實體型：用矩形框表示，矩形框內(nèi)寫明實體名 屬性：用橢圓形表示，并用無向邊將其與相應(yīng)的實體連接起來 聯(lián)系：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實體連接起來，同時在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型。 例P19五．最常用的數(shù)據(jù)模型R1 基本層次聯(lián)系圖： L12R2 1．層次模型 （1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1）有且只有一個結(jié)點沒有雙親結(jié)點，這個結(jié)點成為根結(jié)點 2）根以外的其他結(jié)點有且只有一個雙親結(jié)點R1 R2R3R4R5 例1（P23） 例2：國家 省市縣 （2）多對多在層次模型中的表示 1）冗余法 2）虛擬法 （3）層次模型的數(shù)據(jù)操縱與完整性約束 層次模型在進行查詢、插入、刪除和修改時要滿足完整性約束條件。 （4）層次模型的存儲結(jié)構(gòu) 1）．鄰接法 數(shù)據(jù)的鄰位存放來體現(xiàn) 2）．鏈接法 用指針來反映數(shù)據(jù)之間的層次聯(lián)系：子女兄弟鏈接法，層次序列鏈接法） （5）層次模型的優(yōu)缺點 1）優(yōu)點A 層次數(shù)據(jù)模型本身比較簡單 B 實體間聯(lián)系是固定的，且預(yù)先定義好應(yīng)用系統(tǒng)，采用層次模型來實現(xiàn)，其性能由于關(guān)系模型，不低于網(wǎng)狀模型 C 層次模型提供了良好的完整性支持 2）缺點 A 不能直接實現(xiàn)多對多聯(lián)系 B 對插入和刪除限制比較多 C 查詢子女結(jié)點必須通過雙親結(jié)點 D 由于結(jié)構(gòu)嚴密，層次命令趨于程序化 2．網(wǎng)狀模型 （1） 網(wǎng)狀模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 1．允許一個以上的結(jié)點無雙親 2．一個結(jié)點可以有多余一個的雙親R2R1 L1 L2R3 例1P28課程號 課程名學(xué)號 姓名學(xué)號 課程號 成績 （2）網(wǎng)狀模型的操縱與完整性約束 （3）網(wǎng)狀模型的存儲結(jié)構(gòu) 單向環(huán)形鏈 （4）網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點 1）優(yōu)點 A 能夠直接描述現(xiàn)實世界 B 具有良好的性能，存取效率較高 2）缺點 A 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 B 其DDL、DML語言復(fù)雜，用戶不容易使用 3．關(guān)系模型 （1）關(guān)系模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 二維表格： 基本概念：關(guān)系，元組，屬性，主碼，域，分量，關(guān)系模式 （2）關(guān)系模型的操縱與完整性約束 集合操作，用戶只需要指出干什么而不必指出怎么干 （3）關(guān)系模型的存儲結(jié)構(gòu) 一般一個表對應(yīng)一個操作系統(tǒng)文件 （4）關(guān)系模型的優(yōu)缺點 1）優(yōu)點 A 建立在嚴格的數(shù)據(jù)概念基礎(chǔ)上 B 關(guān)系模型概念單一 C 關(guān)系模型的存取路徑對用戶透明 2）缺點 存取效率比層次、網(wǎng)狀模型低 167。 1．3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一． 三級模式1． 模式是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征`描述2． 外模式數(shù)據(jù)庫用戶能夠看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征描述3． 內(nèi)模式是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式。二．?dāng)?shù)據(jù)庫的二級映象功能與數(shù)據(jù)獨立性 1．外模式/模式映象 數(shù)據(jù)的邏輯獨立性邏輯數(shù)據(jù)獨立性是指當(dāng)模式改變時，由數(shù)據(jù)庫管理員對各個外模式/模式的映象作相應(yīng)改變，可以使外模式保持不變。應(yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，從而應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨立性 2．模式/內(nèi)模式映象 數(shù)據(jù)的物理獨立性物理數(shù)據(jù)獨立性是指當(dāng)數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)改變了，由數(shù)據(jù)庫管理員對模式/內(nèi)模式映象作相應(yīng)修改，可以保持模式不變，從而應(yīng)用程序也不必修改。保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨立性。167。 1．4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成一．硬件平臺及數(shù)據(jù)庫 1．內(nèi)存 2．磁盤 3．較高的通道能力二．軟件1． DBMS2． 支持DBMS運行的操作系統(tǒng)3． 具有與數(shù)據(jù)庫接口的高級語言極其編譯系統(tǒng)，便于開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)4． 以DBMS為核心的應(yīng)用開發(fā)工具5． 為特定應(yīng)用環(huán)境開發(fā)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)三．人員 數(shù)據(jù)庫管理員、系統(tǒng)分析員和數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員、應(yīng)用程序員、用戶167。 1．5 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域一． 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件的研制二．?dāng)?shù)據(jù)庫設(shè)計三．?dāng)?shù)據(jù)庫理論第二章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫關(guān)系數(shù)據(jù)庫之父： 167。2．1 關(guān)系模型概述一．關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)