数据库基础与应用access2010第一章数据系统概论.ppt

三、逻辑数据模型,数据库的逻辑数据模型又称数据库的结构模型，或直接简称为数据模型。 1、层次数据模型 层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体及实体间的联系。在数据库中定义层次数据模型应满足以下两条件： 有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点； 根以处的其他结点有且只有一个双亲结点。 在层次模型中，每个结点表示一个记录类型，记录之间的联系用结点之间的连线表示，这种联系是父子之间的一对多的联系。,第一章 数据库系统概论,如一个教员学生层次数据库.,第一章 数据库系统概论,教员学生,该层次数据库有四个记录型.记录型系是根结点,由系编号、系名、办公地点三个字段组成。它有两个子女结点教研室和学生。记录型教研室是系的子女结点，同时又是教员的双亲结点，它由教研室编号、教研室名两个字段组成。记录型学生由学号、姓名、成绩三个字段组成。记录型教员由职工号、姓名研究方向三个字段组成。学生与教员是叶结点，它们没有子女结点。由系到教研室、同教研室到教员、由系到学生均是一对多联系。,第一章 数据库系统概论,第一章 数据库系统概论,层次模型的一个基本特点：任何一个给定的记录值只有按其路径查看时，才能显出它的全部意义，没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在。 层次模型优点： 层次数据模型本身比较简单。 对于实体间联系是固定的，且预先定义好的应用系统，采用层次模型来实现，其性能优于关系模型，不低于网状模型。 层次数据模型提供了良好的完整性支持。 层次模型缺点： 现实世界中很多联系是非层次性的，如多对多联系、一个结点具有多个双亲等，层次模型表示这类联系的方法很笨拙，只能通过引入冗余数据（易产生不一致性）或创建非自然的数据组织（引入虚拟结点）来解决。 对插入和删除操作的限制比较多。 查询子女结点必须通过双亲结点。 由于结构严密，层次命令趋于程序化。,第一章 数据库系统概论,2、网状数据模型 网状模型是一个图结构模型，它是对层次模型的扩展，它应满足以下两个条件： 允许一个以上的结点无双亲； 一个结点可以有多于一个的双亲。,第一章 数据库系统概论,在网状模型中，父子结点联系同样隐含为一对多的联系，每个结点代表一种记录型，对应概念模型中的一种实体型 。 网状数据模型的优点： 能够更为直接地描述现实世界，如一个结点可以有多个双亲。 具有良好的性能，存取效率较高。 网状模型的缺点： 结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库的结构就变得越来越复杂，不利于最终用户掌握。 其DDL，DML语言复杂，用户不容易使用。 网状数据模型和层次数据模型统称为非关系模型。这两种模型对数据（记录）的操作方式都是过程式的，即按照所给路径访问一个记录，若要同时访问多条记录则必须通过用户程序中的循环过程来实现,第一章 数据库系统概论,3、关系数据模型 关系模型是一种简单的二维表格结构，概念模型中的每个实本和实体之间的联系都可以直接转换为对应的二维表形式。每个二维表称做一个关系，一个二维表的表头，即所有列的标题称为关系的型（结构），其表体（内容）称做关系的值。关系中的每一行数据（记录）称做一个元组，每一列数据称做一个属性，列标题称做属性名。同一个关系中不允许出现重复元组（即两个完全 相同的元组）和相同属性名的属性（列）。,第一章 数据库系统概论,例如一个学生关系和一个课程关系,第一章 数据库系统概论,在一个关系中，每个元组的各属性值的含义必须按该属性的定义（或称语义，即人为赋予的含义）来解释才是有效的，否则将是模糊的，无法利用的。,实体间的联系也可用关系模型来表示，如学生选课关系，既是学生关系与课程关系间的联系。,第一章 数据库系统概论,在以关系模型为数据库逻辑结构建立的数据库系统中，所有数据都是以关系(表)的形式定义和保存的，特别是所有关系的定义(即结构关系的型)也是以关系的形式定义和保存的。用来保存关系定义的关系称为该数据库的元关系，或元数据，或系统数据，或数据字典等，它提供了数据库中所有关系的模式(即关系的型),第一章 数据库系统概论,例如:学生关系的元关系。,关系数据模型特点： 数据结构单一：用二维表表示； 采用集合运算：每个关系就是元组（记录）的集合，所有对关系的运算就是集合运算，运算结果仍为集合； 数据完全独立：用户不需要知道数据的具体存储方式和存取方法，只需知道数据的型和值以及数据之间的连接关系就能够直接操作数据库中的任何数据； 数学理论支持：每个关系都是集合，对关系的运算有集合论、数理逻辑做基础，关系结构可以用关系规范化理论进行优化。总之，关系模型具有严格的数学定义，具有成熟的数学理论为依据。,第一章 数据库系统概论,4、对象数据模型 是继层次、网状、关系等传统数据模型之后得到不断发展的一种新型的逻辑数据模型； 适用于处理数值和字符文本数据以及图形、图像、声音等多媒体数据信息； 表达信息的基本单位为对象，包含所描述对象的状态特征和行为特征； 对象有型和值的区别，型（类）是对具有共同特征的事物的抽象定义，值（类对象）是对象型中的一个具体事物。,第一章 数据库系统概论,对象具有封装性、继承性和多态性，对象也可以嵌套 现在已经出现了一些面向对象模型的数据库系统，但由于技术方面还不够成熟和完善，仍需不断发展，构成数据库系统的结构较复杂，所以应用面不广，目前仍以关系模型为主流。 例如,第一章 数据库系统概论,四、数据库系统简介,1、数据库系统构成 数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。,第一章 数据库系统概论,2、数据库系统组成 硬件平台及数据库 要有足够大的内存，存放操作系统、DBMS的核心模块、数据缓冲区和应用程序 有足够大的磁盘等直接存取设备存放数据库，有足够的磁带（或微机软盘）作数据备份。 要求系统有较高的通道能力，以提高数据传送率。 软件 DBMS。DBMS是为数据库的建立、使用和维护配置的软件。 支持DBMS运行的操作系统。 具有与数据接口的高级语言及其编译系统，便于开发应用程序。 以DBMS为核心的应用开发工具。 为特定应用环境开发的数据库应用系统。,第一章 数据库系统概论,人员 数据库管理员（DBA），负责整个数据库系统的建立、管理、运行、维护、监控等系统性工作，以及用户登记、存取数据权限分配等服务工作。 数据库设计员，他根据数据库在某一方面的应用，通过同相关业务人员一起进行需求分析，建立概念数据模型和逻辑数据模型，搜集和整理数据，利用计算机中的数据库管理系统和数据库定义语言或操作界面建立相应的数据库。 应用程序员，他根据已有的数据库系统，作用Visual Basic、PowerBuilder、Delphi等数据库应用系统开发工具编制程序开发出功能丰富、操作简便、满足用户需求的应用系统，供终端用户使用。 终端用户，他是使用数据库的最广泛群体，是建立数据库为之服务的对象。,第一章 数据库系统概论,第一章 数据库系统概论,3、数据库体系结构,从数据库管理系统角度看，数据库系统通常采用三级模式结构和二级存储映象；这是数据库管理系统内部的系统结构。 从数据库最终用户角度看，数据库系统的结构分为集中式结构（又可有单用户结构、主从式结构）、分布式结构、客户/服务器结构和并行结构。这是数据库系统外部的体系结构。,数据库系统模式的概念 模式（Schema）是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，它仅仅涉及到型的描述，不涉及到具体的值。模式的一个具体值称为模式的一个实例（Instance）。同一个模式可以有很多实例。模式是相对稳定的，而实例是相对变动的。国为数据库中的数据是在不断更新的。模式反映的是数据的结构及其联系，而实例反映的是数据库某一时刻的状态。,第一章 数据库系统概论,数据库系统的三级模式结构 数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模式和内模式三级构成。,第一章 数据库系统概论,模式（Schema）也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。它是数据库系统模式结构的中间层，既不涉及数据库的物理存储细节和硬件环境，也与具体的应用程序，与所使用的应用开发式具及高级程序设计语言（如C，Cobol，Fortran）无关。一个数据库只有一个模式。 DBMS提供模式描述语言（模式DDL）来严格地定义模式 外模式（External Schema），也称子模式（Subschema）或用户模式，它是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。 外模式通常是模式的子集，一个数据库可以有多个外模式。DBMS提供子模式描述语言（子模式DDL）来严格地定义子模式。,第一章 数据库系统概论,内模式（Internal Schema），也称存储模式（Storage Schema），一个数据库只有一个内模式。它是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。 DBMS提供内模式描述语言（内模式DDL，或者存储模式DDL）来严格地定义内模式。 数据库的二级映象功能与数据库独立性 外模式/模式映象 模式描述的是数据的全局逻辑结构，外模式描述的是数据的局部逻辑结构。当模式改变时，由数据库管理员对各个外模式/模式的映象作相应改变，可以使外模式保持不变，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性,第一章 数据库系统概论,模式/内模式映象 数据库中只有一个模式，也只有一个内模式，所以模式/内模式映象是唯一的，它定义了数据库全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。当数据库的存储结构改变了，由数据库管理员对模式/内模式映象作相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。 4、DBMS的主要功能 数据定义和操纵 数据库管理控制 数据库辅助服务 提供使用数据库工具 建立和维护数据字典,第一章 数据库系统概论,第一章 数据库系统概论,5、使用数据库系统存取数据过程,用户向DBMS发出读取数据（或写入数据）的请求； DBMS检查用户的存取权限，确定是否接受请求； 如果是合法用户进行合法访