【正文】 序，則就不受模式變動(dòng)的任何影響?！?〉有利于保證數(shù)據(jù)的安全和保密。數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)根據(jù)這一層數(shù)據(jù)模式的描述，被存放到若干按各種組織方式建立起來的物理文件中，對(duì)這些物理文件的所有存取訪問的控制都是由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一控制的。 目前實(shí)際應(yīng)用的中高檔數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)基本上是按照上述三層模式標(biāo)準(zhǔn)，來描述數(shù)據(jù)組織的。它一般具有以下三個(gè)主要功能：（1）提供操作數(shù)據(jù)庫的用戶高級(jí)接口。（2）管理數(shù)據(jù)庫。 這一小節(jié)，將略為詳盡地介紹與數(shù)據(jù)庫管理軟件有關(guān)的一些基本情況。數(shù)據(jù)描述語言用于描述數(shù)據(jù)庫中各種模式的定義；而數(shù)據(jù)操作語言則是用于描述對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)所要進(jìn)行的各種操作。對(duì)應(yīng)著數(shù)據(jù)庫的模式、子模式和內(nèi)模式，數(shù)據(jù)描述語言又可分為模式描述語言、子模式描述語言和內(nèi)模式描述語言。 一個(gè)模式僅僅是對(duì)數(shù)據(jù)庫概念層邏輯數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)的一個(gè)描述，并非是概念層邏輯數(shù)據(jù)本身。（2）子模式描述語言，它是用來描述數(shù)據(jù)庫用戶層數(shù)據(jù)模式的，即用于描述用戶所使用的數(shù)據(jù)的邏輯數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)的定義。子模式中所描述的記錄間相互聯(lián)系必須是已在模式中定義過的。 上述內(nèi)容僅僅是關(guān)于數(shù)據(jù)描述語言中一些最基本的部分。 數(shù)據(jù)操縱語言通常分為兩種類型，即宿主式數(shù)據(jù)操縱語言和自含式數(shù)據(jù)操縱語言。由于這樣的程序既包含了主語言語句，也包含了數(shù)據(jù)操縱語言語句，也就使得主語言原來的編譯程序便不能完全編譯應(yīng)用程序了，解決這一問題有兩種辦法：（A）重新設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)編譯程序，使之能編譯包括數(shù)據(jù)操縱語言和主語言的所有語句，這種辦法不大現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)；（B）不修改主語言編譯程序，而是設(shè)計(jì)一個(gè)預(yù)編程序來對(duì)應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)操縱語言進(jìn)行預(yù)編譯，將其首先轉(zhuǎn)換成用主語言寫的程序，然后再用主語言的編譯程序來編譯，以產(chǎn)生最后的目標(biāo)程序。下面將概述這幾種軟件一些基本功能（1）語言編譯處理程序。（D）數(shù)據(jù)庫控制命令解釋程序，它負(fù)責(zé)解釋執(zhí)行每一條數(shù)據(jù)庫控制命令。協(xié)調(diào)多個(gè)應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫的操作，保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的一致性。核對(duì)數(shù)據(jù)庫完整性約束條件，以決定對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作是否有效。實(shí)現(xiàn)用戶程序與DBMS之間的通訊。（B）系統(tǒng)恢復(fù)程序。使每個(gè)用戶每次訪問都留下蹤跡。當(dāng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)性能變壞時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)庫重新進(jìn)行物理組織。其中有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用程序界面制作工具，報(bào)表制作工具等許多軟件工具。它包括系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和功能的確認(rèn)、應(yīng)用環(huán)境的分析、DBMS及其支撐環(huán)境的選擇、硬件配置，人員的配備和培訓(xùn)，投資估算和效益分析等活動(dòng)。（3）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建立。它包括應(yīng)用軟件的編制與修改、數(shù)據(jù)庫的重新組織、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)等工作。 一般與一個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)有關(guān)的人員，有以下四類，他們是：（A）系統(tǒng)管理員，他的任務(wù)主要是定義數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的物理存儲(chǔ)模式，分配并管理各用戶操作的權(quán)限，管理日常數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運(yùn)行工作，以及維護(hù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，保證其完整和安全、（B）系統(tǒng)分析員，他們的任務(wù)主要是，從整體上分析數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用所涉及的客觀信息結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的全局?jǐn)?shù)據(jù)模式；（C）應(yīng)用程序員，他們的任務(wù)主要是分析具體用戶的信息處理需要，定義數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的子模式，編寫具體數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序；（D）用戶，他們具體的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫的最終使用者。（２）DBMS按照應(yīng)用程序中的子模式名稱，調(diào)出相應(yīng)的子模式，核對(duì)該用戶的訪問權(quán)利、操作合法性等，若檢查通過則繼續(xù)執(zhí)行，否則拒絕執(zhí)行并報(bào)告出錯(cuò)信息。（６）操作系統(tǒng)收到DBMS發(fā)來的命令后，啟動(dòng)系統(tǒng)的輸入／輸出程序完成讀操作，把要讀取的數(shù)據(jù)塊送到內(nèi)存中的系統(tǒng)緩沖區(qū)。（10）應(yīng)用程序檢查狀態(tài)信息，如執(zhí)行成功，則可對(duì)程序工作區(qū)中的數(shù)據(jù)作正常處理，否則按出錯(cuò)類型決定程序的后續(xù)處理。 模型的組成 我們都知道數(shù)據(jù)是表達(dá)信息的一種重要的量化符號(hào)，是信息存在的一種重要形式。在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)中，建立反映客觀信息范疇的數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最為重要的，也最基本的步驟之一，它是連接客觀信息世界和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)邏輯組織的橋梁。而不涉及數(shù)據(jù)的處理過程。在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常還需要將這一數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換為各數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的具體數(shù)據(jù)模型，即層次數(shù)據(jù)模型、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型和關(guān)系數(shù)據(jù)模型等。而要描述的對(duì)象是形形色色的，有具體的，也有抽象的；有物理上存在的，也有是概念性的；如張三、汽車、運(yùn)動(dòng)、興趣、神靈等。實(shí)體集中的各具體實(shí)體，稱為該實(shí)體型的值或?qū)嶓w值。例如學(xué)號(hào)為881001姓名為李平的學(xué)生是一個(gè)具體實(shí)體，顯然不同于學(xué)號(hào)為881002姓名為王明的學(xué)生這個(gè)具體實(shí)體。在Ｅ－Ｒ數(shù)據(jù)模型中，通常將不同實(shí)體型之間存在的聯(lián)系歸納成三種不同類型，它們是：（１）一對(duì)一的聯(lián)系。這些顯然都是兩種實(shí)體型之間一對(duì)一聯(lián)系的情況。這樣的聯(lián)系被稱為是一對(duì)多的聯(lián)系，例如兩個(gè)實(shí)體型分別為系和教師，一個(gè)系可以有若干教師，一個(gè)教師只能對(duì)應(yīng)一個(gè)系，顯然這是兩種實(shí)體型之間一對(duì)多的聯(lián)系。其定義是：對(duì)于實(shí)體型Ａ中的一個(gè)實(shí)體，實(shí)體型Ｂ中可以有若干個(gè)實(shí)體于之對(duì)應(yīng)；反之，對(duì)于實(shí)體型Ｂ中的一個(gè)實(shí)體，則實(shí)體型Ａ中也有若干個(gè)實(shí)體與之對(duì)應(yīng)，這樣的聯(lián)系被稱為是多對(duì)多的聯(lián)系。如在現(xiàn)實(shí)世界中，存在著許多多個(gè)實(shí)體型相互之間都有聯(lián)系的情況。在Ｅ－Ｒ數(shù)據(jù)模型中，通常我們將這種特殊的聯(lián)系，稱為ＩＳＡ聯(lián)系。在一個(gè)具體的實(shí)體型中，其中的每一個(gè)屬性都有其取值范圍，這一范圍稱為屬性的值域。這種屬性又可稱為該實(shí)體型的標(biāo)識(shí)碼。 充分認(rèn)識(shí)和理解聯(lián)系可以有屬性這一概念，對(duì)于正確地建立或理解Ｅ—Ｒ數(shù)據(jù)模型，以及建立或理解數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)邏輯組織結(jié)構(gòu)都具有十分重要的意義。（2）根據(jù)第一步驟的結(jié)論，確定能夠描述所要求所有信息對(duì)象的各實(shí)體及屬性。 為了能夠形象地描述出Ｅ－Ｒ數(shù)據(jù)模型，這里我們介紹一種Ｅ－Ｒ數(shù)據(jù)模型的表示方法，即用長方型來表示實(shí)體類型，聯(lián)系用菱型框及與實(shí)體型相連的線表示，將聯(lián)系的類型寫在線上或線的附近，在長方形框內(nèi)和菱形框內(nèi)分別寫上實(shí)體型名稱和聯(lián)系名稱，用橢圓表示實(shí)體類型和聯(lián)系的屬性，將其與所描述的相應(yīng)的實(shí)體類型或聯(lián)系用線相連，在橢圓框內(nèi)寫上屬性的名稱。 制造工廠信息的Ｅ－Ｒ圖 ，我們共描述了五個(gè)實(shí)體類型，它們分別是部門、職工、工程、供應(yīng)商和零件實(shí)體型，這些實(shí)體型用長方形加以表示。 目前實(shí)體關(guān)系數(shù)據(jù)模型及其Ｅ－Ｒ圖方法已被廣泛地應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)。 層次數(shù)據(jù)模型 層次數(shù)據(jù)模型是定義在Ｅ－Ｒ數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)之上一種數(shù)據(jù)模型，它與層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)邏輯組織結(jié)構(gòu)是一致的。（Ｂ）除根結(jié)點(diǎn)外，其它結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)雙親結(jié)點(diǎn)。這里我們給出一學(xué)校的行政管理機(jī)構(gòu)的Ｅ－Ｒ圖和層次數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)圖，作為示例。重點(diǎn)介紹層次數(shù)據(jù)模型中的實(shí)體、屬性和聯(lián)系在層次數(shù)據(jù)庫中是如何定義和操縱的。并將這一數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)，稱為是ＩＭＳ中的物理數(shù)據(jù)庫記錄型。整個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)命名為DTCS。一個(gè)物理數(shù)據(jù)庫有多少個(gè)根片斷值，則它就有多少個(gè)物理數(shù)據(jù)庫記錄。 最后我們給出上述實(shí)例的物理數(shù)據(jù)庫的定義描述。：DBD NAME=DTCS,ACCESS=HDAMDATASET DD1=DTCSHDAM,DEVICE=3330,BLOCK=1024SEGM NAME=DEPT,BYTES=20,FREQ=20,PTR=TFIELD NAME=(DNO,SEQ,U),BYTES=4,START=1,TYPE=CFIELD NAME=DNA,BYTES=8,START=5,TYPE=CFIELD NAME=DMA,BYTES=8,START=13,TYPE=CSEGM NAME=TEACHER,BYTES=14,FREQ=50,PTR=T,PARENT=DEPTFIELD NAME=(TNO,SEQ,U),BYTES=4,START=1,TYPE=CFIELD NAME=TNA,BYTES=8,START=5,TYPE=CFIELD NAME=TAG,BYTES=2,START=13,TYPE=CSEGM NAME=CLASS,BYTES=14,FREQ=60,PTR=T,PARENT=DEPTFIELD NAME=(CNO,SEQ,U),BYTES=4,START=1,TYPE=CFIELD NAME=CSK,BYTES=10,START=5,TYPE=CSEGM NAME=STUDENT,BYTES=15,FREQ=300,PTR=T,PARENT=DEPTFIELD NAME=(SNO,SEQ,U),BYTES=5,START=1,TYPE=CFIELD NAME=SNA,BYTES=8,START=6,TYPE=CFIELD NAME=SAG,BYTES=2,START=14,TYPE=CDBDGENFINISHEND 現(xiàn)將上述描述中的部分語句的含義說明如下：①DBD語句：給所要描述的物理數(shù)據(jù)庫取名，規(guī)定其數(shù)據(jù)庫的存取方法，在ＩＭＳ中有四種存取方法，它們是：（A）層次順序存取方法（HSAM），即將數(shù)據(jù)庫中的所有片斷值，按照其層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)從上而下、從左而右的順序存放。②DATASET語句：命名數(shù)據(jù)庫所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)集合，指定物理設(shè)備及其物理存儲(chǔ)塊的大小。⑥FINISH語句：指示模式編譯器結(jié)束產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫模式定義，檢驗(yàn)生成結(jié)果。邏輯數(shù)據(jù)庫有兩種類型，一種是邏輯數(shù)據(jù)庫僅僅從一個(gè)物理數(shù)據(jù)庫中的部分片斷所構(gòu)成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；另一種是邏輯數(shù)據(jù)庫從一個(gè)以上的物理數(shù)據(jù)庫中的部分片斷所構(gòu)成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。即任何物理數(shù)據(jù)庫中的根片斷不能成為邏輯子女片斷。一個(gè)物理數(shù)據(jù)庫可以根據(jù)應(yīng)用要求構(gòu)成多個(gè)邏輯數(shù)據(jù)庫，在圖3—3的例子中，就可以選取以下六個(gè)帶根子集，作為邏輯數(shù)據(jù)庫，它們分別是（DEPT）、（DEPT，TEACHER）、（DEPT，CLASS）、（DEPT，CLASS，STUDENT），（DEPT，TEACHER，CLASS）、（DEPT，TEACHER，CLASS，STUDENT）。邏輯數(shù)據(jù)庫的具體定義描述如下：PCB TYPE=DB,DBDNAME=DTCS,KEYLEN=7SENSEG NAME=DEPT,PROCOPT=GSENSEG NAME=TEACHER,PARENT=DEPT,PROCOPT=IPSBGEN LANG=PL1,PSBNAME=DETEDBEND 現(xiàn)將上述描述中的部分語句的含義說明如下：①PCB語句：定義PCB的類型，DB代表數(shù)據(jù)庫類型，給出它所對(duì)應(yīng)的物理數(shù)據(jù)庫名字；指出所描述的邏輯數(shù)據(jù)庫層次結(jié)構(gòu)中所有片斷排序碼總長。 邏輯數(shù)據(jù)庫記錄型類似于子模式定義，當(dāng)物理數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，如果對(duì)應(yīng)的邏輯數(shù)據(jù)庫不變，則應(yīng)用程序?qū)⒉皇苡绊?。下面我們簡單介紹一下這些的使用。應(yīng)用數(shù)學(xué)39。應(yīng)用數(shù)學(xué)39。00139。④DLET（Delete)：其功能是刪除滿足條件的一片斷值及其下屬的所有片斷值。901039。例如：GHU DEPT（DNO=39。） （修改用戶工作區(qū)中的CSK值） REPL上述語句執(zhí)行結(jié)果是，將001系C9010班級(jí)的專業(yè)修改應(yīng)用數(shù)學(xué)。 最后我們要說明的是在層次數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)邏輯組織定義中，層次數(shù)據(jù)模型中的實(shí)體被定義成片斷，屬性被定義成片斷中的字段，而實(shí)體間的聯(lián)系則沒有被顯式定義出來，這些聯(lián)系被缺省地隱含在各片斷定義的說明中。（Ｂ）至少有一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有兩個(gè)或兩個(gè)以上的雙親結(jié)點(diǎn)。(a) (b) (c) 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)圖 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型與層次數(shù)據(jù)模型有兩點(diǎn)不同：（1）層次數(shù)據(jù)模型從子女實(shí)體到其雙親實(shí)體之間的聯(lián)系是唯一的。即兩個(gè)實(shí)體型之間可以有兩種以上聯(lián)系，(c)所示。它是網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫中的重要內(nèi)容。在這一小節(jié)，我們將介紹網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)描述，數(shù)據(jù)操縱的一些基本知識(shí)。【1】網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫概念層數(shù)據(jù)邏輯組織結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與描述 在將現(xiàn)實(shí)世界的信息結(jié)構(gòu)用Ｅ－Ｒ數(shù)據(jù)模型（Ｅ－Ｒ圖）描述出來后，再將所獲得的Ｅ－Ｒ數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換成網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型，這時(shí)就可以進(jìn)行網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫概念層數(shù)據(jù)邏輯組織結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)了。首記錄型的一個(gè)記錄值和其屬記錄型相應(yīng)的記錄值所構(gòu)成的集合即為系型的系值。 由于網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫模式定義較為繁瑣，這里我們只給出網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫模式定義描述所包括的主要內(nèi)容：（1）模式條目。一個(gè)域?qū)?yīng)于物理設(shè)備的一塊存儲(chǔ)空間，通過域可以將數(shù)據(jù)庫劃分成若干部分，使得數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理員可以按具體應(yīng)用環(huán)境的需要，合理地分配物理存儲(chǔ)空間，以使得數(shù)據(jù)庫的管理和維護(hù)更為方便、靈活、高效。（C）經(jīng)由方式（VIA），根據(jù)首記錄，確定屬記錄的存放位置。一個(gè)系描述條目對(duì)應(yīng)一個(gè)系型，它的內(nèi)容有：系名、系的實(shí)現(xiàn)方式、系的構(gòu)成（即指明首記錄型和屬記錄型）、屬籍類別、系值的選擇方式等。（ii）指針陣列式（POINT ARRAY），將一個(gè)系值中的指向?qū)儆涗浀闹羔樇性谝黄穑纬梢粡埍?，在首記錄中存放這張表或存放指向這張表的指針。（ii）離開系屬籍（RETENTION），它有三種情況，固定（FIXED）、強(qiáng)制（MANDATORY）和任選（OPTIONAL）。（ii）由首記錄存放方式選擇系值，其語句格式為：SET SELECTION IS OWNER USING 〈字段名表〉，在系的首記錄是CALC計(jì)算方式時(shí)，通過這種方式，由當(dāng)前記錄中的CALC碼，可確定首記錄，進(jìn)而確定系值。子模式是模式的子集，不論是域、記錄、系還是數(shù)據(jù)項(xiàng)都可以只取其一部分，以滿足具體應(yīng)用的需要。（4）記錄的描述，列出子模式定義所涉及的記錄名。由于網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)操縱比較復(fù)雜，這里僅列出幾種常用的操作。（5）ERASE（刪除），從數(shù)據(jù)庫將當(dāng)前所確定的記錄刪除。當(dāng)然也是要在系籍約束容許的情況下。 關(guān)系數(shù)據(jù)模型是以集合論中的關(guān)系概念為基礎(chǔ)而建立起來的數(shù)據(jù)模型，以下我們將介紹關(guān)系數(shù)據(jù)模型的基本知識(shí).【1】關(guān)系的數(shù)學(xué)定義（1）這里我們首先介紹笛卡爾乘積的定義。笛卡爾乘積D集合包含了六個(gè)元組，每個(gè)元組有兩個(gè)分量。例如：現(xiàn)有集合NAME={李，王，張}，集合AGE={21，22}，集合SEX={M，F(xiàn)}，其笛卡爾乘積的兩個(gè)子集R1，子集R1，R2均是建立在集合NAME、AGE、SEX基礎(chǔ)之上