【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 L2 R3 L4 R4 R5 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (續(xù)） Ｒ 1 L1L2 R2網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (續(xù)）學(xué)生宿舍學(xué)生 教研室系教師網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (續(xù)）父母人子女樹(shù)種植砍伐養(yǎng)育贍養(yǎng)網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (續(xù)）多對(duì)多聯(lián)系在網(wǎng)狀模型中的表示n 用網(wǎng)狀模型 間接 表示多對(duì)多聯(lián)系n 方法 將多對(duì)多聯(lián)系 直接 分解成一對(duì)多聯(lián)系2. 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的操縱 與 完整性約束l 查詢l 插入l 刪除l 更新網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的操縱 與 完整性約束（續(xù)）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（如 DBTG） 對(duì)數(shù)據(jù)操縱加了一些限制，提供了一定的完整性約束n 碼n 雙親結(jié)點(diǎn)與子女結(jié)點(diǎn)之間是一對(duì)多聯(lián)系n 屬籍類別n 加入類別 (自動(dòng)的，手工的 )n 移出類別 (固定的，必須 的，隨意的 )網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的操縱 與 完整性約束（續(xù)）n 完整性約束條件n 允許插入尚未確定雙親結(jié)點(diǎn)值的子女結(jié)點(diǎn)值n 允許只刪除雙親結(jié)點(diǎn)值n 關(guān)鍵n 實(shí)現(xiàn)記錄之間的聯(lián)系n 常用方法n 單向鏈接n 雙向鏈接n 環(huán)狀鏈接n 向首鏈接例： P27n 優(yōu)點(diǎn)n 能夠更為直接地描述現(xiàn)實(shí)世界，如一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)雙親n 具有良好的性能，存取效率較高n 缺點(diǎn)n 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)就變得越來(lái)越復(fù)雜，不利于最終用戶掌握n DDL、 DML語(yǔ)言復(fù)雜，用戶不容易使用5. 典型的網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)n DBTG系統(tǒng)，亦稱 CODASYL系統(tǒng)n 由 DBTG提出的一個(gè)系統(tǒng)方案n 奠定了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念、方法和技術(shù)n 70年代推出n 實(shí)際系統(tǒng)n Culli Software IDMSn Univac公司的 DMS1100n Honeywell公司的 IDS/2n HP公司的 IMAGE 數(shù)據(jù)模型兩大類數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型的組成要素概念模型最常用的數(shù)據(jù)模型層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型 關(guān)系模型1.關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 2.關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束3.關(guān)系數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 4.關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn)5.典型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 關(guān)系模型n 最重要的一種數(shù)據(jù)模型。也是目前主要采用的數(shù)據(jù)模型n 1970年由美國(guó) IBM公司 San Jose研究室的研究員 n 本課程的重點(diǎn)關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) n 在 用戶觀點(diǎn) 下，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表，它由行和列組成。關(guān)系模型的基本概念n 關(guān)系（ Relation）一個(gè)關(guān)系對(duì)應(yīng)通常說(shuō)的一張表。n 元組（ Tuple）表中的一行即為一個(gè)元組。n 屬性（ Attribute）表中的一列即為一個(gè)屬性，給每一個(gè)屬性起一個(gè)名稱即屬性名。關(guān)系模型的基本概念n 主碼（ Key）表中的某個(gè)屬性組，它可以唯一確定一個(gè)元組。n 域（ Domain）屬性的取值范圍。n 分量元組中的一個(gè)屬性值。n 關(guān)系模式對(duì)關(guān)系的描述關(guān)系名（屬性 1，屬性 2， …，屬性 n）學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系，年級(jí)）關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (續(xù)）n 實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系的表示方法n 實(shí)體型 ：直接用關(guān)系（表）表示。n 屬性 ：用屬性名表示。n 一對(duì)一聯(lián)系 ：隱含在實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系中。n 一對(duì)多聯(lián)系 ：隱含在實(shí)體對(duì)應(yīng)的關(guān)系中。n 多對(duì)多聯(lián)系 ：直接用關(guān)系表示 。關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (續(xù)）例 1學(xué)生、系、系與學(xué)生之間的一對(duì)多聯(lián)系：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系號(hào)，年級(jí)）系 (系號(hào)，系名，辦公地點(diǎn) )例 2系、系主任、系與系主任間的一對(duì)一聯(lián)系關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (續(xù)）例 3學(xué)生、課程、學(xué)生與課程之間的多對(duì)多聯(lián)系：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，性別，系號(hào)，年級(jí)）課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)分）選修（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (續(xù)）n 關(guān)系必須是規(guī)范化的，滿足一定的規(guī)范條件最基本的規(guī)范條件：關(guān)系的每一個(gè)分量必須是一個(gè)不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。n 查詢、插入、刪除、更新n 數(shù)據(jù)操作是集合操作， 操作對(duì)象和操作結(jié)果都是關(guān)系， 即若干元組的集合n 存取路徑對(duì)用戶隱蔽 (透明 )，用戶只要指出 “干什么 ”， 不必詳細(xì)說(shuō)明 “怎么干 ”關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操縱與完整性約束（續(xù)）n 實(shí)體完整性n 參照完整性n 用戶定義的完整性n 表以文件形式存儲(chǔ)n 有的 DBMS一個(gè)表對(duì)應(yīng)一個(gè)操作系統(tǒng)文件n 有的 DBMS自己設(shè)計(jì)文件結(jié)構(gòu)n 優(yōu)點(diǎn)n 建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)上n 概念單一。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清晰，用戶易懂易用n 實(shí)體和各類聯(lián)系都用關(guān)系來(lái)表示。n 對(duì)數(shù)據(jù)的檢索結(jié)果也是關(guān)系。n 關(guān)系模型的存取路徑對(duì)用戶透明n 具有更高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，更好的安全保密性n 簡(jiǎn)化了程序員的工作和數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)建立的工作關(guān)系模型的優(yōu)缺點(diǎn)（續(xù)）n 缺點(diǎn)存取路徑對(duì)用戶透明導(dǎo)致查詢效率往往不如非關(guān)系數(shù)據(jù)模型為提高性能，必須對(duì)用戶的 查詢請(qǐng)求進(jìn)行優(yōu)化 ，增加了開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的難度5. 典型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)n ORACLEn SYBASEn INFORMIXn DB/2n COBASEn PBASEn EasyBasen DM/2n OpenBase對(duì)象模型n 對(duì)象（ object） 是現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體的模型化，與實(shí)體概念相仿，但遠(yuǎn)比實(shí)體復(fù)雜。 n 將屬性集和方法集相同的所有對(duì)象組合在一起，構(gòu)成了一個(gè)類（ class）。層次模型 網(wǎng)狀模型 關(guān)系模型 面向?qū)ο竽Ｐ蛣?chuàng) 始 1968年 IBM公司的IMS系 統(tǒng) 1969年 CODASYL的 DBTG報(bào) 告 (71年通 過(guò) ) 1970年 20世 紀(jì) 80年代數(shù)據(jù) 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜（ 樹(shù)結(jié) 構(gòu)） 復(fù) 雜（有向 圖結(jié) 構(gòu)） 簡(jiǎn)單（二 維 表） 復(fù) 雜（嵌套 遞歸 ）數(shù)據(jù) 聯(lián) 系 通 過(guò) 指 針 通 過(guò) 指 針 通 過(guò) 表 間 的公共屬性 通 過(guò)對(duì) 象 標(biāo)識(shí)查詢語(yǔ) 言 過(guò) 程性 語(yǔ) 言 過(guò) 程性 語(yǔ) 言 非 過(guò) 程性 語(yǔ) 言 面向 對(duì) 象 語(yǔ) 言典型 產(chǎn) 品 IMSIDS/ⅡIMAGE/3000IDMSTOTALOracleSybaseDB2SQL ServerInformixONTOS DB盛行期 20世 紀(jì) 70年代 70年代至 80年代中期 80年代至 現(xiàn) 在 90年代至 現(xiàn) 在圖 四種邏輯數(shù)據(jù)模型的比較第一章 緒論數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成小結(jié) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 模式 結(jié)構(gòu) 從 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 角度看從 數(shù)據(jù)庫(kù)最終用戶 角度看n “型 ”和 “值 ”的概念n 型 （ Type）對(duì)某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說(shuō)明n 值 （ Value）是型的一個(gè)具體賦值例如：學(xué)生記錄記錄 型 ： （學(xué)號(hào)，姓名，性別，系別，年齡，籍貫）該記錄型的一個(gè)記錄 值 ： （ 900201，李明，男，計(jì)算機(jī)， 22，江蘇）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式的概念（續(xù)）n 模式（ Schema）－ 型n 數(shù)據(jù)庫(kù) 邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述n 是型的描述n 反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系n 模式是相對(duì)穩(wěn)定的n 模式的一個(gè)實(shí)例（ Instance）－ 值n 模式的一個(gè)具體值n 反映數(shù)據(jù)庫(kù)某一時(shí)刻的狀態(tài)n 同一個(gè)模式可以有很多實(shí)例n 實(shí)例隨數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)的更新而變動(dòng) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)n 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式的概念n 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)n 數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映象功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性n 小結(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)講解n 何為模式、外模式、內(nèi)模式？n 處在什么樣的地位？n 他有什么樣的作用？n 什么描述語(yǔ)言？1．模式（ Schema）n 模式（也稱邏輯模式）n 數(shù)據(jù)庫(kù)中 全體 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述n 所有用戶 的公共數(shù)據(jù)視圖，綜合了 所有用戶 的需求n 一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有 一 個(gè)模式n 模式的地位：是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間 層n 與數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境 無(wú)關(guān)n 與具體的應(yīng)用程序、開(kāi)發(fā)工具及高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 無(wú)關(guān)n 模式的定義－內(nèi)容n 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字、類型、取值范圍等）n 數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系n 數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性、完整性要求n 模式描述語(yǔ)言（模式 DDL）2. 外模式（ External Schema）n 外模式（也稱子模式或用戶模式）n 數(shù)據(jù)庫(kù) 用戶 （包括應(yīng)用程序員和最終用戶）使用的 局部 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述n 數(shù)據(jù)庫(kù)用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示外模式（續(xù) ）n 外模式的 地位 ：介于模式與應(yīng)用之間n 模式與外模式的關(guān)系： 一對(duì)多n 外模式通常是模式的子集n 一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以有多個(gè)外模式。反映了不同的用戶的應(yīng)用需求、看待數(shù)據(jù)的方式、對(duì)數(shù)據(jù)保密的要求。n 對(duì)模式中同一數(shù)據(jù)，在外模式中的結(jié)構(gòu)、類型、長(zhǎng)度、保密級(jí)別等都可以不同n 外模式與應(yīng)用的關(guān)系： 一對(duì)多n 同一外模式也可以為某一用戶的多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)所使用，n 但一個(gè)應(yīng)用程序只能使用一個(gè)外模式 。外模式（續(xù)）n 外模式的用途保證數(shù)據(jù)庫(kù) 安全性 的一個(gè)有力措施。每個(gè)用戶只能看見(jiàn)和訪問(wèn)所對(duì)應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)n 子模式描述語(yǔ)言（子模式 DDL）3．內(nèi)模式（ Internal Schema）n 內(nèi)模式（也稱存儲(chǔ)模式 ）n 是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述n 是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式n 記錄的存儲(chǔ)方式（順序存儲(chǔ)，按照 B樹(shù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，按 hash方法存儲(chǔ)）n 索引的組織方式n 數(shù)據(jù)是否壓縮存儲(chǔ)n 數(shù)據(jù)是否加密n 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄結(jié)構(gòu)的規(guī)定n 一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有 一 個(gè)內(nèi)模式n 注意：內(nèi)部記錄并不涉及到物理設(shè)備的約束。比內(nèi)模式更接近物理存儲(chǔ)和訪問(wèn)的那些軟件機(jī)制是操作系統(tǒng)的一部分（文件系統(tǒng)），例如從磁盤讀數(shù)據(jù)或?qū)憯?shù)據(jù)到磁盤上的操作等。n 內(nèi)模式描述語(yǔ)言（內(nèi)模式 DDL、存儲(chǔ) DDL）n 數(shù)據(jù)按 外模式 的描述提供給 用戶 ，n 按 內(nèi)模式 的描述 存儲(chǔ) 在磁盤中，n 而 模式 提供了連接這兩級(jí)的相對(duì)穩(wěn)定的 中間 觀點(diǎn)，并使得兩級(jí)中任何一級(jí)的改變不受另一級(jí)的牽制。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)n 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式的概念n 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)n 數(shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映象功能與數(shù)據(jù)獨(dú)立性n 小結(jié)三級(jí)模式與二級(jí)映象n 三級(jí)模式是對(duì)數(shù)據(jù)的三個(gè)抽象級(jí)別n 二級(jí)映象在 DBMS內(nèi)部實(shí)現(xiàn)這三個(gè)抽象層次的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換n 數(shù)據(jù)獨(dú)立性：是指應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間相互獨(dú)立，不受影響。n 數(shù)據(jù)獨(dú)立性 物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性n 邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)1．外模式／模式映象n 定義外模式與模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系n 每一個(gè)外模式都對(duì)應(yīng)一個(gè)外模式／模式映象n 映象定義通常包含在各自外模式的描述中外模式／模式映象的用途保證數(shù)據(jù)的 邏輯獨(dú)立性n 當(dāng) 模式 改變時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理員修改有關(guān)的外模式／模式映象，使外模式保持不變n 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(dú)立性，簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性 。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)2．模式／內(nèi)模式映象n 模式／內(nèi)模式映象定義了數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。例如，說(shuō)明邏輯記錄和字段在內(nèi)部是如何表示的n 數(shù)據(jù)庫(kù)中模式／內(nèi)模式映象是唯一的n 該映象定義通常包含在模式描述中模式／內(nèi)模式映象的用途保證數(shù)據(jù)的 物理獨(dú)立性n 當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變了（例如選用了另一種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)），數(shù)據(jù)庫(kù)管理員修改模式／內(nèi)模式映象，使模式保持不變n 應(yīng)用程序不受影響。保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨(dú)立性，簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)體系結(jié)構(gòu)小結(jié)n 模式n 是數(shù)據(jù)庫(kù)的中心與關(guān)鍵n 獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫(kù)的其它層次n 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)模式結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)首先確定數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯模式小結(jié)（續(xù)）n 內(nèi)模式n 依賴于全局邏輯結(jié)構(gòu)，但獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶視圖即外模式，也獨(dú)立于具體的存儲(chǔ)設(shè)備。n 它將全局邏輯結(jié)構(gòu)中所定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系按照一定的物理存儲(chǔ)策略進(jìn)行組織，以達(dá)到較好的時(shí)間與空間效率。小結(jié)（續(xù)）n 外模式n 面向具體的應(yīng)用程序，定義在邏輯模式之上，但獨(dú)立于存儲(chǔ)模式和存儲(chǔ)設(shè)備n 設(shè)計(jì)外模式時(shí)應(yīng)充分考慮到應(yīng)用的擴(kuò)充性。當(dāng)應(yīng)用需求發(fā)生較大變化，相應(yīng)外模式不能滿足其視圖要求時(shí)，該外模式就得做相應(yīng)改動(dòng)小結(jié)（續(xù)）n 應(yīng)用程序n 在外模式描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上編制的，它依賴于特定的外模式，與數(shù)據(jù)庫(kù)的模式和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)獨(dú)立。n 不同的應(yīng)用程序有時(shí)可以共用同一個(gè)外模式。小結(jié)（續(xù)）n 二級(jí)映象n 保證了數(shù)據(jù)庫(kù)外模式的穩(wěn)定性，從而從底層保證了應(yīng)用程序的穩(wěn)定性，除非應(yīng)用需求本身發(fā)生變化，否則應(yīng)用程序一般不需要修改。n 數(shù)據(jù)與程序之間的獨(dú)立性，使得數(shù)據(jù)的定義和描述可以從應(yīng)用程序中分離出去。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第一章 緒論數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成小結(jié) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成n 數(shù)據(jù)庫(kù)－ 倉(cāng)庫(kù)n 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（及其開(kāi)發(fā)工具）－ 管理制度、運(yùn)行規(guī)則n 應(yīng)用系統(tǒng)－ 使用倉(cāng)庫(kù)的公司n 數(shù)據(jù)庫(kù)管理員－ 倉(cāng)庫(kù)管理員n （用戶）－ 使用倉(cāng)庫(kù)的公司的人員一、硬件平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫(kù)n 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)硬件資源的要求(1)足夠大的內(nèi)存－ 運(yùn)行n 操作系統(tǒng)n DBMS的核心模塊n 數(shù)