【文章內(nèi)容簡介】 控制 ， 都是通過 DBMS進(jìn)行的 。 ?DBMS就是實現(xiàn)把用戶意義下的抽象的邏輯數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換成計算機(jī)中的具體的物理數(shù)據(jù)的處理軟件 ， 這給用戶帶來很大的方便 。 返回 48 DBMS的主要功能 1. 數(shù)據(jù)定義 ? DBMS 提 供 數(shù) 據(jù) 定 義 語 言 DDL （ Data Define Language） ， 定義數(shù)據(jù)的模式 、 外模式和內(nèi)模式三級模式結(jié)構(gòu) ， 定義模式 /內(nèi)模式和外模式 /模式二級映象 ，定義有關(guān)的約束條件 ， ?例如 ， 為保證數(shù)據(jù)庫安全而定義的用戶口令和存取權(quán)限 ， 為保證正確語義而定義完整性規(guī)則 。 2. 數(shù)據(jù)操縱 ? DBMS提供數(shù)據(jù)操縱語言 DML（ Data Manipulation Language） 實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作 ， 包括檢索 、 插入 、 修改 、 刪除等 。 ? SQL語言就是 DML的一種 。 返回 49 3. 數(shù)據(jù)庫運行管理 ? DBMS 對數(shù)據(jù)庫的控制主要通過四個方面實現(xiàn)： ?數(shù)據(jù)的安全性控制 ?數(shù)據(jù)的完整性控制 ?多用戶環(huán)境下的并發(fā)控制 ?數(shù)據(jù)庫的恢復(fù) ?以確保數(shù)據(jù)正確有效和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的正常運行 。 4. 數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能 ?包括數(shù)據(jù)庫的初始數(shù)據(jù)的裝入 ， ?數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲 、 恢復(fù) 、 重組織 ， ?系統(tǒng)性能監(jiān)視 、 分析等功能 。 5. 數(shù)據(jù)通信 ? DBMS提供與其他軟件系統(tǒng)進(jìn)行通信的功能 。 ? 實現(xiàn)用戶程序與 DBMS之間的通信 ， 通常與操作系統(tǒng)協(xié)調(diào)完成 。 返回 50 DBMS的組成 ? DBMS是許多 “ 系統(tǒng)程序 ” 所組成的一個集合 。 ? 每個程序都有自己的功能 ， 共同完成 DBMS的一件或幾件工作 。 1. 語言編譯處理程序 （ 1） 數(shù)據(jù)定義語言 DDL及其編譯程序 ?它把用 DDL編寫的各級源模式編譯成各級目標(biāo)模式 ， 這些目標(biāo)模式是對數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)信息的描述 ， 而不是數(shù)據(jù)本身 ， 它們被保存在數(shù)據(jù)字典中 ， 供以后數(shù)據(jù)操縱或數(shù)據(jù)控制時使用 。 （ 2） 數(shù)據(jù)操縱語言 DML及其編譯程序 ， 實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作 。 DML有兩類 ， ?一類是 宿主型 ， 嵌入在高級語言中 ， 不能單獨使用； ?另一類是 自主型 或 自含型 ， 可獨立地交互使用 。 返回 51 2. 系統(tǒng)運行控制程序 ， 主要包括以下幾部分： ?系統(tǒng)總控程序 ：是 DBMS運行程序的核心 ， 用于控制和協(xié)調(diào)各程序的活動； ?安全性控制程序 ：防止未被授權(quán)的用戶存取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)； ?完整性控制程序 ：檢查完整性約束條件 ， 確保進(jìn)入數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的正確性 、 有效性和相容性； ?并發(fā)控制程序 ：協(xié)調(diào)多用戶 、 多任務(wù)環(huán)境下各應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫的并以操作 ， 保證數(shù)據(jù)的一致性； ?數(shù)據(jù)存取和更新程序 ：實施對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的檢索 、插入 、 修改 、 刪除等操作； ?通信控制程序 ：實現(xiàn)用戶程序與 DBMS間的通信。 返回 52 3. 系統(tǒng)建立 、 維護(hù)程序 ， 主要包括以下幾部分： ?裝配程序 ：完成初始數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)裝入； ?重組程序 ：當(dāng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)性能變壞時 （ 如查詢速度變慢 ） ， 需要重新組織數(shù)據(jù)庫 ， 重新裝入數(shù)據(jù)； ?系統(tǒng)恢復(fù)程序 ：當(dāng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)受到破壞時 ， 將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)恢復(fù)到以前某個正確的狀態(tài) 。 4. 數(shù)據(jù)字典 （ Data Dictionary， 簡稱 DD） ?用來描述數(shù)據(jù)庫中有關(guān)信息的數(shù)據(jù)目錄 ， ?包括數(shù)據(jù)庫的三級模式 、 數(shù)據(jù)類型 、 用戶名 、 用戶權(quán)限等有關(guān)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的信息 ， ?起著系統(tǒng)狀態(tài)的目錄表的作用 ， ?幫助用戶 、 DBA 、 DBMS本身使用和管理數(shù)據(jù)庫 。 返回 53 DBMS的數(shù)據(jù)存取的過程 ? 在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中 ， DBMS與操作系統(tǒng) 、 應(yīng)用程序 、 硬件等協(xié)同工作 ， 共同完成數(shù)據(jù)各種存取操作 ， 其中DBMS起著關(guān)鍵的作用 。 ? DBMS對數(shù)據(jù)的存取通常需要以下四步： ? 1. 用戶使用某種特定的數(shù)據(jù)操作語言向 DBMS發(fā)出存取請求； ? 2. DBMS接受請求并解釋； ? 3. DBMS依次檢查外模式 、 外模式 /模式映象 、 模式 、 模式 /內(nèi)模式映象及存儲結(jié)構(gòu)定義； ? 4. DBMS對存儲數(shù)據(jù)庫執(zhí)行必要的存取操作； ? 上述存取過程中還包括安全性控制 、 完整性控制 ， 以確保數(shù)據(jù)的正確性 、 有效性和一致性 。 返回 54 數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)模型的組成要素 ? 數(shù)據(jù)模型 是模型的一種 ， 是現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的抽象 。 ? 數(shù)據(jù)模型通常由 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 、 數(shù)據(jù)操作 和 數(shù)據(jù)的約束條件 三個要素組成 。 1. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性 。 ? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是所研究的對象類型的集合 ， 它是刻畫一個數(shù)據(jù)模型性質(zhì)最重要的方面 。 ? 在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中 ， 人們通常按照其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來命名數(shù)據(jù)模型 。 ? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有 層次結(jié)構(gòu) 、 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 和 關(guān)系結(jié)構(gòu) 三種類型 ，按照這三種結(jié)構(gòu)命名的數(shù)據(jù)模型分別稱為層次模型 、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型 。 返回 55 2. 數(shù)據(jù)操作 ? 數(shù)據(jù)操作用于描述系統(tǒng)的動態(tài)特性 。 ? 數(shù)據(jù)操作是對數(shù)據(jù)庫中各種數(shù)據(jù)操作的集合 ， 包括操作及相應(yīng)的操作規(guī)則 。 ?如數(shù)據(jù)的檢索 、 插入 、 刪除和修改等 。 ? 數(shù)據(jù)模型必須定義這些操作的確切含義 、 操作規(guī)則以及實現(xiàn)操作的語言 。 3. 數(shù)據(jù)的約束條件 ? 數(shù)據(jù)的約束條件是一組完整性規(guī)則的集合 。 ? 完整性規(guī)則是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(guī)則 ， 用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化 ， 以保證數(shù)據(jù)的正確 、 有效 、 相容 。 ? 數(shù)據(jù)模型還應(yīng)該提供定義完整性約束條件的機(jī)制 ， 以反映具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須遵守的特定的語義約束條件 。 ?例如 ， 在學(xué)生數(shù)據(jù)庫中 ， 學(xué)生的年齡不得超過 40歲 。 返回 56 數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系 三個世界的劃分 ? 由于計算機(jī)不能直接處理現(xiàn)實世界中的具體事物 ， 所以人們必須將具體事物轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能夠處理的數(shù)據(jù) 。 ? 在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型來抽象 、 表示和處理現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù) 。 ? 數(shù)據(jù)庫即是模擬現(xiàn)實世界中某應(yīng)用環(huán)境 （ 一個企業(yè) 、單位或部門 ） 所涉及的數(shù)據(jù)的集合 ， 它不僅要反映數(shù)據(jù)本身的內(nèi)容 ， 而且要反映數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系 。 ? 這個集合或者包含了信息的一部分 （ 用用戶視圖模擬 ） ， 或者包含了信息的全部 （ 用概念視圖模擬 ） ，而這種模擬是通過數(shù)據(jù)模型來進(jìn)行的 。 返回 57 ? 為了把現(xiàn)實世界中的具體事物抽象、組織為某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型，在實際的數(shù)據(jù)處理過程中， ?首先將現(xiàn)實世界的事物及聯(lián)系抽象成信息世界的信息模型， ?然后再抽象成計算機(jī)世界的數(shù)據(jù)模型。 ? 信息模型并不依賴于具體的計算機(jī)系統(tǒng)，不是某一個DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型，它是計算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)的抽象表示，是概念模型； ? 概念模型經(jīng)過抽象，轉(zhuǎn)換成計算機(jī)上某一 DBMS支持的數(shù)據(jù)模型。所以說，數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實世界的兩級抽象的結(jié)果。 ? 在數(shù)據(jù)處理中，數(shù)據(jù)加工經(jīng)歷了現(xiàn)實世界、信息世界和計算機(jī)世界三個不同的世界，經(jīng)歷了兩級抽象和轉(zhuǎn)換。這一過程如圖 。 返回 58 圖 數(shù)據(jù)處理的抽象和轉(zhuǎn)換過程 現(xiàn)實世界 信息世界 認(rèn)識抽象 計算機(jī)世界 返回 59 信息世界中的基本概念 在信息世界中 ， 常用的主要概念如下： 1. 實體 （ Entity） ? 客觀存在并且可以相互區(qū)別的 “ 事物 ” 稱為實體 。 ? 實體可以是可觸及的對象 ， 如一個學(xué)生 ， 一本書 ， 一輛汽車；也可以是抽象的事件 ， 如一堂課 ， 一次比賽等 。 2. 屬性 (Attributes) ? 實體的某一特性稱為屬性 。 ?如學(xué)生實體有學(xué)號 、 姓名 、 年齡 、 性別 、 系等方面的屬性 。 ?屬性有 型 和 “ 值 ” 之分 ， 型 即為屬性名 ， 如姓名 、 年齡 、 性別是屬性的型； “ 值 ” 即為屬性的具體內(nèi)容 ， 如 （ 990001,張立 ，20， 男 ， 計算機(jī) ） 這些屬性值的集合表示了一個學(xué)生實體 。 返回 60 3. 實體型 （ Entity Type） ? 若干個屬性型組成的集合可以表示一個實體的類型 ，簡稱實體型 。 ?如學(xué)生 （ 學(xué)號 ， 姓名 ， 年齡 ， 性別 ， 系 ） 就是一個實體型 。 4. 實體集 (Entity Set) ? 同型實體的集合稱為實體集 。 ?如所有的學(xué)生 、 所有的課程等 。 5. 鍵 （ Key） ? 能唯一標(biāo)識一個實體的屬性或?qū)傩约Q為實體的鍵 。 ?如學(xué)生的學(xué)號 ， 學(xué)生的姓名可能有重名 ， 不能作為學(xué)生實體的鍵 。 返回 61 6. 域 （ Domain） ? 屬性值的取值范圍稱為該屬性的域 。 ?如學(xué)號的域為 6位整數(shù) ， 姓名的域為字符串集合 ， 年齡的域為小于 40的整數(shù) ， 性別的域為 （ 男 ， 女 ） 。 7. 聯(lián)系 （ Relationship） ? 在現(xiàn)實世界中 ， 事物內(nèi)部以及事物之間是有聯(lián)系的 ， 這些聯(lián)系同樣也要抽象和反映到信息世界中來 ， ? 在信息世界中將被抽象為實體型內(nèi)部的聯(lián)系和實體型之間的聯(lián)系 。 ? 實體內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實體的各屬性之間的聯(lián)系； ? 實體之間的聯(lián)系通常是指不同實體集之間的聯(lián)系 。 ? 反映實體型及其聯(lián)系的結(jié)構(gòu)形式稱為 實體模型 ， 也稱作信息模型 ， 它是現(xiàn)實世界及其聯(lián)系的抽象表示 。 返回 62 兩個實體型之間的聯(lián)系有如下三種類型： （ 1） 一對一聯(lián)系 （ 1:1） ? 實體集 A中的一個實體至多與實體集 B中的一個實體相對應(yīng) ， 反之亦然 ， 則稱實體集 A與實體集 B為一對一的聯(lián)系 。 記作 1:1。 ?如：班級與班長 ， 觀眾與座位 ， 病人與床位 。 （ 2） 一對多聯(lián)系 （ 1:n） ? 實體集 A中的一個實體與實體集 B中的多個實體相對應(yīng) ，反之 ， 實體集 B中的一個實體至多與實體集 A中的一個實體相對應(yīng) 。 記作 1:n。 ?如：班級與學(xué)生 、 公司與職員 、 省與市 。 （ 3） 多對多 （ m:n） ? 實體集 A中的一個實體與實體集 B中的多個實體相對應(yīng) ，反之 ， 實體集 B中的一個實體與實體集 A中的多個實體相對應(yīng) 。 記作 （ m:n） 。 ?如：教師與學(xué)生 ,學(xué)生與課程 ， 工廠與產(chǎn)品 。 返回 63 ? 實際上 ， 一對一聯(lián)系是一對多聯(lián)系的特例 ， 而一對多聯(lián)系又是多對多聯(lián)系的特例 。 ? 可以用圖形來表示兩個實體型之間的這三類聯(lián)系 ， 如圖書 。 A B A B A B (a) (b) (c) 圖 不同實體集實體之間的聯(lián)系 返回 64 計算機(jī)世界中的基本概念 ? 信息世界中的實體抽象為計算機(jī)世界中的數(shù)據(jù) ， 存儲在計算機(jī)中 。 在計算機(jī)世界中 ， 常用的主要概念如下： 1. 字段 （ Field） ? 對應(yīng)于屬性的數(shù)據(jù)稱為字段 ， 也稱為數(shù)據(jù)項 。 字段的命名往往和屬性名相同 。 ?如學(xué)生有學(xué)號 、 姓名 、 年齡 、 性別 、 系等字段 。 2. 記錄 （ Record） ? 對應(yīng)于每個實體的數(shù)據(jù)稱為記錄 。 ?如一個學(xué)生 （ 990001， 張立 ， 20， 男 ， 計算機(jī) ） 為一個記錄 。 3. 文件 （ File） ? 對應(yīng)于實體集的數(shù)據(jù)稱為文件 。 ?如所有學(xué)生的記錄組成了一個學(xué)生文件 。 返回 65 ? 在計算機(jī)世界中 ， 信息模型被抽象為數(shù)據(jù)模型 ， 實體型內(nèi)部的聯(lián)系抽象為同一記錄內(nèi)部各字段間的聯(lián)系 ，實體型之間的聯(lián)系抽象為記錄與記錄之間的聯(lián)系 。 ? 現(xiàn)實世界是設(shè)計數(shù)據(jù)庫的出發(fā)點 ， 也是使用數(shù)據(jù)庫的最終歸宿 。 ? 實體模型和數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實世界事物及其聯(lián)系的兩級抽象 。 而數(shù)據(jù)模型是實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的根據(jù) 。 ? 通過以上的介紹 ， 我們可總結(jié)出三個世界中各術(shù)語的對應(yīng)關(guān)系如圖 。 現(xiàn)實世界 信息世界 計算機(jī)世界 事物總體 實體集 文件 事物個體 實體 記錄 特征 屬性 字段 事物間聯(lián)系 實體模型 數(shù)據(jù)模型 圖 三個世界各術(shù)語的對應(yīng)關(guān)系 返回 66 數(shù)據(jù)模型的分類 ?數(shù)據(jù)模型的好壞 ， 直接影響數(shù)據(jù)庫的性能 。 ?數(shù)據(jù)模型的選擇 ， 是設(shè)計數(shù)據(jù)庫的一項首要任務(wù) 。 ?