【文章內(nèi)容簡介】 兩種類型。 一種是獨立于計算機系統(tǒng)的模型，完全不涉及信息在系統(tǒng)中的表示，只是用來描述某個特定組織所關(guān)心的信息結(jié)構(gòu)，這類模型稱為“ 概念數(shù)據(jù)模型” 。要領(lǐng)模型用于建立信息世界的數(shù)據(jù)模型，強調(diào)其語義表達功能，應該概念簡單、清晰，易于用戶理解，它是現(xiàn)實世界的第一層抽象，是用戶和數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員之間進行交流的工具。這一其中著名的模型是“實體聯(lián)系模型” 。 另一種數(shù)據(jù)模型是直接面向數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)，它是現(xiàn)實世界的第二層抽象。 這類模型涉及到計算機系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，又稱為“結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型” 。例如，層次、網(wǎng)狀、關(guān)系、面向?qū)ο蟮饶Ｐ?。這類模型有嚴格的形式化定義，以便于在計算機系統(tǒng)中實現(xiàn)。 （ 1）層次模型。用樹型結(jié)構(gòu)表示實體類型及實體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型 。樹的結(jié)點是記錄類型，每個非根結(jié)點有且只有一個父結(jié)點。上一層記錄類型和下一層記錄類型間聯(lián)系是 1∶ N 聯(lián)系。 層次模型的特點是記錄之間的聯(lián)系通過指針實現(xiàn)，查詢效率較高。但層次模型有兩個缺點：一是只能表示 1∶ N 聯(lián)系，雖然有多種輔助手段實現(xiàn)了 M∶ N 聯(lián)系，但都較復雜，用戶不易掌握，二是由于樹型結(jié)構(gòu)層次順序的嚴格和復雜，引起數(shù)據(jù)的查詢和更新操作也很復雜，因此，編寫應用程序也很復雜。 （ 2）網(wǎng)狀模型。用有向圖結(jié)構(gòu)表示實體類型及實體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。 1969年 DBTG 報告提出的數(shù)據(jù)模型是網(wǎng)狀模型的主要代表。有向圖中的結(jié)點 是記錄類型，有向邊表示從箭尾一端的記錄類型到箭頭一端的記錄類型間聯(lián)系是 1∶N 聯(lián)系。 網(wǎng)狀模型的特點：記錄之間聯(lián)系通過指針實現(xiàn)， M∶ N 聯(lián)系也容易實現(xiàn)（每個 M∶N 聯(lián)系可拆成兩個 1∶ N 聯(lián)系），查詢效率較高。網(wǎng)狀模型的缺點是編寫應用程序比較復雜，程序員必須熟悉數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)。由于層次系統(tǒng)和網(wǎng)狀系統(tǒng)的應用程序編制比較復雜，因此，從 20 世紀 80 年代中期起，其市場已被關(guān)系系統(tǒng)所取代。但是使用這兩種模型建立起的許多數(shù)據(jù)庫仍然在正常運轉(zhuǎn)，只是在外層加了個關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言的接口。網(wǎng)狀模型有許多成功的產(chǎn)品 ,20 世紀 70 年代的產(chǎn)品 大部分網(wǎng)狀系統(tǒng) ,例如 ,Honeywell 公司的 IDS/Ⅱ、 HP 公司的 IMAGE/3000、 Burroughs 公司的 DMSⅡ、 Umivac 公司的 DMS1100、 Culli 公司的 IDMS、 Cim 公司的 TOTAL 等 （ 3）關(guān)系模型。關(guān)系模型的主要是用二維表格結(jié)構(gòu)表達實體集，用外鍵表示實體間聯(lián)系。關(guān)系模型是由若干個關(guān)系模式組成的集合。關(guān)系模式相當于前面提到的記錄類型，它的實例稱為關(guān)系，每個關(guān)系實際上是一張二維表格。 關(guān)系模型和層次、網(wǎng)狀模型的最大判別是用關(guān)鍵碼而不是用指針導航數(shù)據(jù)，表格簡單用戶易懂，編程 時并不涉及存儲結(jié)構(gòu)，訪問技術(shù)等細節(jié)。關(guān)系模型是數(shù)學化模型。 SQL 語言是關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標準化語言，已得到了廣泛的應用。 20 世紀 70年代對關(guān)系數(shù)據(jù)庫的研究主要集中在理論和實驗系統(tǒng)的開發(fā)方面。 80 年代初才形成產(chǎn)品，但很快得到廣泛的應用和普及，并最終取代了層次、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品?，F(xiàn)在市場上典型的關(guān)系 DBMS 產(chǎn)品有 DB ORACLE、 SYBASE、 INFORMIX 和微機型產(chǎn)品 Foxpro、 Access 等。 關(guān)系模型和網(wǎng)狀、層次模型的最大區(qū)別是：關(guān)系模型用表格數(shù)據(jù)而不是通過指針鏈來表示和實現(xiàn)實體間聯(lián)系。關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 簡單、易懂。只需用簡單的查詢語句就可對數(shù)據(jù)庫進行操作。 關(guān)系模型是數(shù)學化的模型，可把表格看成一個集合，因此集合論、數(shù)理邏輯等知識可引入到關(guān)系模型中來。關(guān)系模型已是一個成熟的有前途的模型，已得到廣泛應用。 （ 4）面向?qū)ο竽Ｐ汀Ｄ壳?，關(guān)系數(shù)據(jù)庫的使用已相當普遍，但是，現(xiàn)實世界中仍然存在著許多含有復雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的應用領(lǐng)域，例如， CAD 數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)等，而關(guān)系模型在這方面的處理能力就顯得力不從心。因此，人們需要更高級的數(shù)據(jù)庫技術(shù)來表達這類信息。面向?qū)ο蟮母拍钭钤绯霈F(xiàn)在程序設(shè)計語言中，隨后迅速滲透到計算機領(lǐng)域的每一個分 支。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫是面向?qū)ο蟾拍钆c數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。 面向?qū)ο竽Ｐ湍芡暾孛枋霈F(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有豐富的表達能力，但模型相對較復雜，涉及的知識面也廣，因此面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫尚未達到關(guān)系數(shù)據(jù)庫那樣的普及程度。 數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)分三級：內(nèi)部級（ internal） ,概念級（ conceptual）和外部級（ external）。這個三級結(jié)構(gòu)有時也稱為“三級模式結(jié)構(gòu)”，或“數(shù)據(jù)抽象的三個級別”，最早是在 1971 年通過的 DBTG 報告中提出，后來收入在 1975年的美國 ANSI/SPARC 報告中。雖然現(xiàn)在 DBMS 的產(chǎn)品多種多樣，在不同的操作系統(tǒng)支持下工作，但是大多數(shù)系統(tǒng)在總的體系結(jié)構(gòu)上都具有三級模式的結(jié)構(gòu)特征。 從某個角度看到的數(shù)據(jù)特性稱為“數(shù)據(jù)視圖”（ data view）。 外部級最接近用戶，是單個用戶所能看到的數(shù)據(jù)特性。單個用戶使用的數(shù)據(jù)視圖的描述稱為“外模式”。 概念級涉及到所有用戶的數(shù)據(jù)定義，是全局的數(shù)據(jù)視圖。全局數(shù)據(jù)視圖的描述稱為“概念模式”。 內(nèi)部級最接近于物理存儲設(shè)備，涉及到實際數(shù)據(jù)存儲的結(jié)構(gòu)。物理存儲數(shù)據(jù)視圖的描述稱為“內(nèi)模式”。 數(shù)據(jù)庫的三級模式結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)的三個抽象級別。它 把數(shù)據(jù)的具體組織留給 DBMS 去做，用戶只要抽象地處理數(shù)據(jù)，而不必關(guān)心數(shù)據(jù)在計算機中的表示和存儲，這樣就減輕了用戶使用系統(tǒng)的負擔。 三級結(jié)構(gòu)之間往往差別很大，為了實現(xiàn)這三個抽象級別的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換， DBMS在三級結(jié)構(gòu)之間提供兩個層次的映像（ mappings） :外模式 /模式映像，模式 /內(nèi)模式映像。此處模式是概念模式的簡稱。 數(shù)據(jù)的獨立性 由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用三級模式結(jié)構(gòu)，因此系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)獨立性的特點。在數(shù)據(jù)庫技術(shù)中，數(shù)據(jù)獨立性是指應用程序和數(shù)據(jù)之間相互獨立，不受影響。數(shù)據(jù)獨立性分成物理數(shù)據(jù)獨立性和邏輯數(shù) 據(jù)獨立性兩級。 （ 1）物理數(shù)據(jù)獨立性 如果數(shù)據(jù)庫的內(nèi)模式要進行修改，即數(shù)據(jù)庫的存儲設(shè)備和存儲方法有所變化，那么模式 /內(nèi)模式映像也要進行相當?shù)男薷模垢拍钅Ｊ奖M可能保持不變。也就是對內(nèi)模式的修改盡量不影響概念模式，當然，對于外模式和應用程序的影響更小，這樣，我們稱數(shù)據(jù)庫達到了物理數(shù)據(jù)獨立性。 （ 2）邏輯數(shù)據(jù)獨立性 如果數(shù)據(jù)庫的概念模式要進行修改，譬如增加記錄類型或增加數(shù)據(jù)項，那么外模式 /模式映像也要進行相應的修改，使外模式盡可能保持不變。也就是對概念模式的修改盡量不影響外模式和應用程序，這樣，我們稱數(shù)據(jù)庫達到 了邏輯數(shù)據(jù)獨立性。 現(xiàn)有關(guān)系系統(tǒng)產(chǎn)品均提供了較高的物理獨立性，而對邏輯獨立性的支持尚有欠缺，例如，對外模式的數(shù)據(jù)更新受到限制等。 范式 建立起一個良好的數(shù)據(jù)指標體系，是建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫的最重要的一環(huán)。一個良好的數(shù)據(jù)指標體系是建立 DB 的必要條件，但不是充分條件。我們完全可以認為所建指標體系中的一個指標類就是關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的一個基本表，而這個指標類下面的一個個具體指標就是這個基本表中的一個字段。但如果直接按照這種方式建庫顯然還不能算最佳。對于指標體系中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)在建庫前還必須進行規(guī)范化的重新組織 。 在數(shù)據(jù)的規(guī)范化表達中，一般將一組相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)稱為一個關(guān)系 (relation)，而在這個關(guān)系下的每個數(shù)據(jù)指標項則被稱為數(shù)據(jù)元素 (data element)，這種關(guān)系落實到具體數(shù)據(jù)庫上就是基本表，而數(shù)據(jù)元素就是基本表中的一個字段 (field)。規(guī)范化表達還規(guī)定在每一個基本表中必須定義一個數(shù)據(jù)元素為關(guān)鍵字 (key)，它可以唯一地標識出該表中其它相關(guān)的數(shù)據(jù)元素。在規(guī)范化理論中表是二維的，它有如下四個性質(zhì)： 在表中的任意一列上，數(shù)據(jù)項應屬于同一個屬性 (如圖中每一列都存放著不同合同記錄的同一屬性數(shù)據(jù) )。 表中所 有行都是不相同的，不允許有重復組項出現(xiàn) (如圖中每一行都是一個不同的合同記錄 )。 在表中，行的順序無關(guān)緊要 (如圖中每行存的都是合同記錄，至于先放哪一個合同都沒關(guān)系 )。 在表中，列的順序無關(guān)緊要，但不能重復 (如圖中合同號和合同名誰先誰后都沒關(guān)系，但二者不可重復或同名 )。 在對表的形式進行了規(guī)范化定義后，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還有五種規(guī)范化定義，定名為規(guī)范化模式，稱為范式。在這五種范式中，一般只用前三種，對于常用系統(tǒng)就足夠了。而且這五種范式是“向上兼容”的，即滿足第五范式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自動滿足一、二、三、四范式，滿足第四范式的 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)自動滿足第一、二、三范式，……，依此類推。 第一范式 (first normal form，簡稱 1st NF)就是指在同一表中沒有重復項出現(xiàn)，如果有則應將重復項去掉。這個去掉重復項的過程就稱之為規(guī)范化處理。在本文所討論的開發(fā)方法里， 1st NF 實際上是沒有什么意義的。因為我們按規(guī)范化建立的指標體系和表的過程都自動保證了所有表都滿足 1st NF。 第二范式 (second normal form，簡稱 2nd NF)是指每個表必須有一個 (而且僅一個 )數(shù)據(jù)元素為主關(guān)鍵字 (primary key)，其它數(shù)據(jù) 元素與主關(guān)鍵字一一對應。例如，在圖 中如果我們將合同號定義為主關(guān)鍵字 (其它數(shù)據(jù)元素中的記錄數(shù)據(jù)都有可能重名，故不能作為主關(guān)鍵字 )，故只要知道了一個合同記錄的合同號，就可以唯一地在同一行中找到該合同的任何一項具體信息。通常我們稱這種關(guān)系為函數(shù)依賴 (functional dependence)關(guān)系。即表中其它數(shù)據(jù)元素都依賴于主關(guān)鍵字，或稱該數(shù)據(jù)元素唯一地被主關(guān)鍵字所標識。 第三范式 (third normal form，簡稱 3rd NF)就是指表中的所有數(shù)據(jù)元素不但要能夠唯一地被主關(guān)鍵字所標識，而且它們之 間還必須相互獨立，不存在其它的函數(shù)關(guān)系。也就是說對于一個滿足了 2nd NF 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來說，表中有可能存在某些數(shù)據(jù)元素依賴于其它非關(guān)鍵宇數(shù)據(jù)元素的現(xiàn)象，必須加以消除。 為防止數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)更新異常、插入異常、刪除異常、數(shù)據(jù)冗余太大等現(xiàn)象，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫要盡量按關(guān)系規(guī)范化要求進行數(shù)據(jù)庫設(shè)計。 167。 SQL 語言基礎(chǔ) SQL 簡介 用戶對數(shù)據(jù)庫的使用，是通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的語言來實現(xiàn)的。不同的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供不同的數(shù)據(jù)庫語言。關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)幾乎都提供關(guān)系數(shù)據(jù)庫標準語言 —— SQL。 SQL 的 全稱是 Structured Query Language，即結(jié)構(gòu)化查詢語言。 SQL 語句可以從關(guān)系數(shù)據(jù)庫中獲得數(shù)據(jù)，也可以建立數(shù)據(jù)庫、增加數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)。 1986年 ANSI 采用 SQL 語言作為關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的標準語言，后被國際化標準組織（ ISO）采納為國際標準。 SQL 語言使用方便、功能豐富、簡潔易學，是操作數(shù)據(jù)庫的工業(yè)標準語言，得到廣泛地應用。例如關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品 DB ORACLE等都實現(xiàn)了 SQL 語言。同時，其它數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品廠家也紛紛推出各自的支持 SQL的軟件或者與 SQL 的接口軟件。這樣 SQL 語言很快被整個計算機 界認可。 SQL 語言是一種非過程化語言，它一次處理一個記錄集合，對數(shù)據(jù)提供自動導航。 SQL 語言允許用戶在高層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上工作，而不對單個記錄進行操作。SQL 語言不要求用戶指定數(shù)據(jù)的存取方法，而是使用查詢優(yōu)化器，由系統(tǒng)決定對指定數(shù)據(jù)存取的最快速手段。當設(shè)計者在關(guān)系表上定義了索引時，系統(tǒng)會自動利用索引進行快速檢索，用戶不需知道表上是否有索引或者有什么類型的索引等細節(jié)。 SQL 語言可以完成許多功能，例如： ● 查詢數(shù)據(jù) ● 在數(shù)據(jù)庫表格中插入、修改和刪除記錄 ● 建立、修改和刪除數(shù)據(jù)對象 ● 控制對數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)對象 的存取 ● 確保數(shù)據(jù)庫的一致性和完整性等 SQL 查詢 數(shù)據(jù)查詢是關(guān)系運算理論在 SQL 語言中的主要體現(xiàn)， SELECT 語句是 SQL 查詢的基本語句，當我們在對一個數(shù)據(jù)庫進各種各樣的操作時，使用的最多的就是數(shù)據(jù)查詢，在以 SQL 為基礎(chǔ)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，使用的最多的就是 SELECT 查詢語句。 SELECT 語句的完整句法如下： SELECT 目標表的列名或列表達式序列 FROM 基本表和（或）視圖序列 [WHERE 行條件表達式 ] [GROUP BY 列名序列 ] [HAVING 組條件表達式 ] [ORDER BY 列名 [ASC│ DEAC]… ] 我在 SELECT 語句中還使用了大量的保留字和通配符以進行各種各樣的條件查詢。在系統(tǒng)中有大量的查詢按鈕，其使用了大量的查詢語句，而且這些查詢語句大部分使用的是模糊查詢，所以大量的使用了模式匹配符 LIKE(判斷值是否與指定的字符通配格式相符 )。在包含 LIKE 的查詢語句中可以使用兩個通配符： %（百分號）：與零個或多個字符組成的字符串匹配； _（下劃線）：與單個字符匹配。系統(tǒng)中的條件判斷往往包含多個條件，這時就需要使用邏輯運算符 NOT、AND、 OR(用于多條件的邏輯連接 )，謂 詞 ALL 以及保留字 DISTINCT 等等。做為 SELECT 語句還有很多的使用方法，這里就不再敘述。 SQL 數(shù)據(jù)更新 使用數(shù)據(jù)庫的目的是為了有效地管理數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)的插入、刪除和修改則是必不可少的一個功能。在本系統(tǒng)中就大量地使用了數(shù)據(jù)插入、刪除和修改這三種操作，現(xiàn)做一個簡單地介紹。 ●數(shù)據(jù)插入 往數(shù)據(jù)庫的基本表中插入數(shù)據(jù)使用的是 INSERT 語句，其方式有兩種：一種是元組值的插入，另一種是查詢結(jié)果的插入。在