大学计算机基础教学ppt课件

1、第四章 计算机网络大学计算机根底大学计算机根底太原理工大学理学院计算机根底教学部太原理工大学理学院计算机根底教学部大学计算机基础1.1 数据库系统的运用数据库系统的运用1.2 数据库管理技术的产生和开展数据库管理技术的产生和开展1.3 数据库系统的组成数据库系统的组成第第1节节 数据库系统概述数据库系统概述大学计算机基础超市信息管理系统超市信息管理系统在超市的数据库中存储一切关于进、销、存的信息，其中包括供应在超市的数据库中存储一切关于进、销、存的信息，其中包括供应商、商品、库存、销售、现金账和人员等超市运营管理的信息。商、商品、库存、销售、现金账和人员等超市运营管理的信息。这些信息以表的方式

2、存储，表与表之间存在一定的联络。这些信息以表的方式存储，表与表之间存在一定的联络。 银行信息管理系统银行信息管理系统 电子商务网站电子商务网站1.1 数据库系统的运用数据库系统的运用大学计算机基础 数据处置的中心问题是数据管理。数据处置的中心问题是数据管理。 数据管理是指对数据的组织、分类、编码、存储、检索和数据管理是指对数据的组织、分类、编码、存储、检索和维护。维护。 随着计算机硬件和软件的开展，数据管理阅历了人工管理、随着计算机硬件和软件的开展，数据管理阅历了人工管理、文件系统和数据库系统三个开展阶段。文件系统和数据库系统三个开展阶段。1.2 数据库管理技术的产生和开展数据库管理技术的产生

3、和开展大学计算机基础产生的背景产生的背景20世纪世纪50年代中以前年代中以前运用需求运用需求科学计算科学计算硬件程度硬件程度无直接存取存储设备无直接存取存储设备软件程度软件程度没有操作系统没有操作系统处置方式处置方式批处置批处置1011010111010111011100011001001101、人工管理阶段程序管理、人工管理阶段程序管理大学计算机基础特点特点数据的管理者：运用程序，数据不保管。数据的管理者：运用程序，数据不保管。数据面向的对象：某一运用程序，程序和数据不可分数据面向的对象：某一运用程序，程序和数据不可分 数据的共享程度：无共享、冗余度极大数据的共享程度：无共享、冗余度极大数据

4、的独立性：不独立，完全依赖于程序，无构造。数据的独立性：不独立，完全依赖于程序，无构造。.运用程序n数据集n数据集2数据集运用程序2运用程序1运用程序与数据集合的关系运用程序与数据集合的关系1、人工管理阶段、人工管理阶段大学计算机基础产生的背景产生的背景20世纪世纪50年代后年代后60年代中年代中运用需求运用需求科学计算、管理科学计算、管理硬件程度硬件程度磁盘、磁鼓磁盘、磁鼓软件程度软件程度有文件系统有文件系统处置方式处置方式联机实时处置、批处置联机实时处置、批处置在文件系统中，运用程序从数据文件中存取数据，产生各种报在文件系统中，运用程序从数据文件中存取数据，产生各种报表和实现各种事务处置。

5、表和实现各种事务处置。文件管理是指将有关数据组织成一个独立的文件，叫做数据文文件管理是指将有关数据组织成一个独立的文件，叫做数据文件。件。 2、文件管理阶段、文件管理阶段大学计算机基础特点特点数据的管理者：文件系统，数数据的管理者：文件系统，数据可长期保管据可长期保管数据面向的对象：某一运用程数据面向的对象：某一运用程序序 数据的共享程度：共享性差、数据的共享程度：共享性差、冗余度大冗余度大数据的构造化：记录内有构造数据的构造化：记录内有构造,整体无构造整体无构造数据的独立性：独立性差，数数据的独立性：独立性差，数据的逻辑构造改动必需修正应据的逻辑构造改动必需修正应用程序用程序数据控制才干：运

6、用程序本人数据控制才干：运用程序本人控制控制运用程运用程序序文件文件运用程运用程序序文件文件2运用程运用程序序文件文件n存存取取方方法法.运用程序与数据集合的关系运用程序与数据集合的关系2、文件管理阶段、文件管理阶段大学计算机基础产生的背景产生的背景20世纪世纪60年代年代运用背景运用背景大规模管理大规模管理硬件背景硬件背景大容量磁盘大容量磁盘软件背景软件背景有数据库管理系统有数据库管理系统处置方式处置方式联机实时处置联机实时处置,分布处置分布处置,批处置批处置指点思想是将一切的数据实行一致的、集中的、独立的管指点思想是将一切的数据实行一致的、集中的、独立的管理，构成一个所谓的数据仓库，使数据

7、的存储完全独立于应理，构成一个所谓的数据仓库，使数据的存储完全独立于应用程序，由数据库管理系统用程序，由数据库管理系统DBMS来对数据库进展管来对数据库进展管理。理。 3、数据库系统管理阶段、数据库系统管理阶段大学计算机基础 用户用户1 1用户用户2 2用户用户m m运用程序运用程序1 1运用程序运用程序2 2运用程序运用程序3 3运用程序运用程序n n数数据据库库管管理理系系统统数据库数据库数据字典数据字典记录记录DBS阶段数据与程序的关系阶段数据与程序的关系大学计算机基础在数据字典中存储数据构造元数据和数据之间的联络。在数据字典中存储数据构造元数据和数据之间的联络。数据字典：是数据字典：是

8、DBMS自动建立和管理的一个文件，用于自动建立和管理的一个文件，用于存放数据构造元数据和数据之间的联络。存放数据构造元数据和数据之间的联络。一切运用程序都经过一切运用程序都经过DBMS访问数据库。访问数据库。BMS可以根据可以根据数据库的任何变动自动地修正数据字典。数据库的任何变动自动地修正数据字典。防止了文件系统编写、修正存取程序的费事，防止了文件系统编写、修正存取程序的费事，DBMS可可以消除文件系统中数据依赖于程序的弱点，提供较好的以消除文件系统中数据依赖于程序的弱点，提供较好的数据独立性。数据独立性。3、数据库系统管理阶段特点、数据库系统管理阶段特点大学计算机基础在建立数据库时，只需求

9、简单地定义数据的逻辑构造，不用在建立数据库时，只需求简单地定义数据的逻辑构造，不用破费大量的精神定义数据的物理构造和编写程序。破费大量的精神定义数据的物理构造和编写程序。例如，定义一个学生表。只需用以下命令就可以建立数据库例如，定义一个学生表。只需用以下命令就可以建立数据库的表构造。的表构造。 CREATE TABLE学生学号学生学号 SMALLINT， 学号学号是短整型数是短整型数 姓名姓名 CHAR8； 姓名是字符型、长姓名是字符型、长度是度是8个字符个字符3、数据库系统管理阶段特点、数据库系统管理阶段特点大学计算机基础可以自动地将用户输入的逻辑数据转换成物理数据。逻辑数可以自动地将用户输

10、入的逻辑数据转换成物理数据。逻辑数据与物理数据之间的变换由据与物理数据之间的变换由DBMS来完成。来完成。“逻辑数据是指存在于人们头脑中有详细含义的数据，逻辑数据是指存在于人们头脑中有详细含义的数据， 例如年龄、性别等；例如年龄、性别等；“物理数据是指实践存储在计算机中的二进制数据。物理数据是指实践存储在计算机中的二进制数据。 DBMS可以把用户的逻辑恳求转换成内部命令，由可以把用户的逻辑恳求转换成内部命令，由DBMS确确定数据的物理地址。定数据的物理地址。DBMS将查询的结果按照用户要求的格式输出。将查询的结果按照用户要求的格式输出。3、数据库系统管理阶段特点、数据库系统管理阶段特点大学计算

11、机基础DBMS中经过封锁和授权机制，确保数据库的平安性和严密中经过封锁和授权机制，确保数据库的平安性和严密性。性。可以实现数据共享，支持多个用户的数据存取。可以实现数据共享，支持多个用户的数据存取。具有数据备份和数据恢复的才干，保证数据的可靠性。具有数据备份和数据恢复的才干，保证数据的可靠性。提供完好性约束功能，可以控制数据冗余和消除潜在的数据提供完好性约束功能，可以控制数据冗余和消除潜在的数据不一致问题。不一致问题。提供功能强大的构造化查询言语提供功能强大的构造化查询言语SQL。SQL属于一种非属于一种非过程性言语，只需用户指出做什么，不用阐明怎样做。同过程性言语，只需用户指出做什么，不用阐

12、明怎样做。同时，时，DBMS还提供了第三代言语存取数据的接口，如还提供了第三代言语存取数据的接口，如COBOL、C、Pascal等言语。等言语。 3、数据库系统管理阶段特点、数据库系统管理阶段特点大学计算机基础 数据库是长期存储在计算机内有组织的大量的共享的数据库是长期存储在计算机内有组织的大量的共享的数据集合。它可以供各种用户共享，具有最小冗余度和较数据集合。它可以供各种用户共享，具有最小冗余度和较高的数据独立性。高的数据独立性。 DBMS在数据库建立、运用和维护时对数据库进展一在数据库建立、运用和维护时对数据库进展一致控制，以保证数据的完好性、平安性，并在多用户同时致控制，以保证数据的完好

13、性、平安性，并在多用户同时运用数据库时进展并发控制，在发生缺点后对系统进展恢运用数据库时进展并发控制，在发生缺点后对系统进展恢复。复。 3、数据库系统管理阶段、数据库系统管理阶段大学计算机基础文件文件桌面数据库桌面数据库大型商业数据库大型商业数据库开源数据库开源数据库新型新型Java数据库数据库国产数据库国产数据库数据库系统平台简介大学计算机基础文本文件文本文件 文件保管在操作系统中的目录中。有不同类文件保管在操作系统中的目录中。有不同类型的文件，例如型的文件，例如,可执行文件可执行文件.EXE、数据文件、数据文件.DAT和文本文件和文本文件.TXT等。数据库也是以文件等。数据库也是以文件方式

14、由操作系统管理并存放在磁盘上的。方式由操作系统管理并存放在磁盘上的。Excel文件文件 微软公司提供的处置电子表格的软件，适微软公司提供的处置电子表格的软件，适合日常任务中的表格管理、财务报表处置或报表打合日常任务中的表格管理、财务报表处置或报表打印。印。1、文件、文件大学计算机基础Access 是微软提供的一种小型桌面关系数据库管理系统。它具有关是微软提供的一种小型桌面关系数据库管理系统。它具有关系数据库管理系统的根本功能。另外，还可以编写用户运用界面和可系数据库管理系统的根本功能。另外，还可以编写用户运用界面和可供打印的报表，很容易制造一个小型的供打印的报表，很容易制造一个小型的MIS系统

15、。系统。XBase 作为个人计算机系统中运用最广泛的小型数据库管理系统，作为个人计算机系统中运用最广泛的小型数据库管理系统，具有方便、廉价、简单易用等优势，并向下兼容具有方便、廉价、简单易用等优势，并向下兼容Dbase、Foxbase等等早期的数据库管理系统。它有良好的普及性，在小型企业数据库管理早期的数据库管理系统。它有良好的普及性，在小型企业数据库管理与与WWW结合等方面具有一定优势，但它难于管理大型数据库。结合等方面具有一定优势，但它难于管理大型数据库。2、桌面数据库、桌面数据库大学计算机基础Oracle是目前世界上最流行的大型关系数据库管理系统，是目前世界上最流行的大型关系数据库管理系

16、统，具有移植性具有移植性好、运用方便、功能强大、性能强大等特点，适用于各类大、好、运用方便、功能强大、性能强大等特点，适用于各类大、中、小、中、小、微机和公用效力器环境。微机和公用效力器环境。Oracle适宜大中型企业运用，在电子政务，电信、证券和适宜大中型企业运用，在电子政务，电信、证券和银行企业中使银行企业中使用比较广泛。用比较广泛。Oracle 1.0于于1979年推出，目前最新版本为年推出，目前最新版本为Oracle 10i。SQL Server 、IBM的的DB2，Sybase和和Informix等。等。 3、大型商业数据库、大型商业数据库大学计算机基础开源数据库是指开放源代码的数据

17、库，开源数据库是指开放源代码的数据库，Linux系统下最受系统下最受程序员喜欢的三种程序员喜欢的三种DB是是MySQL、PostgreSQL和和Oracle。其中。其中MySQL、PostgreSQL是开源数据库的优是开源数据库的优秀代表。秀代表。开源数据库具有速度快、易用性好、支持开源数据库具有速度快、易用性好、支持SQL言语、支言语、支持各种网络环境、可移植性、开放和价钱低廉甚至免持各种网络环境、可移植性、开放和价钱低廉甚至免费等特点。费等特点。4、开源数据库、开源数据库大学计算机基础伴随着互联网的开展，运用伴随着互联网的开展，运用Java言语编写的面向言语编写的面向对象数据库管理系统也应

18、运而生。对象数据库管理系统也应运而生。JDataStore是是Borland公司推出的纯公司推出的纯Java数据数据库，主要用于库，主要用于J2EE平台，具有跨平台的移植性，平台，具有跨平台的移植性，与与Borland新一代新一代Java开发工具开发工具Jbuilder配合使配合使用。用。 5、新型、新型Java数据库数据库大学计算机基础据中国软件评测中心对国内、外数据库的调查结果显示，以东软据中国软件评测中心对国内、外数据库的调查结果显示，以东软OpenBASE等为代表的国产数据库除了具有自主版权外，在技术方面曾经等为代表的国产数据库除了具有自主版权外，在技术方面曾经接近国外先进程度。接近国

19、外先进程度。国产数据库有价钱低和实施周期短等优势。目前，曾经获得实践运用的国产国产数据库有价钱低和实施周期短等优势。目前，曾经获得实践运用的国产数据库主要包括：数据库主要包括：1东软公司开发的东软东软公司开发的东软OpenBASE；2九江华易软件开发的华易数据库管理系统九江华易软件开发的华易数据库管理系统HYSQL；3人大金仓公司开发的人大金仓公司开发的Kingbase ES金鼎金鼎DBMS；4武汉华工达梦数据库研制的武汉华工达梦数据库研制的DM3；5北京国信贝斯软件推出的北京国信贝斯软件推出的iBASE数据库。数据库。6、国产数据库、国产数据库大学计算机基础近年来，在计算机领域出现了许多新技

20、术，例如分布式处置技术、并行近年来，在计算机领域出现了许多新技术，例如分布式处置技术、并行处置技术、人工智能、多媒体处置技术、模糊技术和面向对象技术等。处置技术、人工智能、多媒体处置技术、模糊技术和面向对象技术等。随着与其他学科内容的结合，数据库技术的运用范围越来越广，出现了随着与其他学科内容的结合，数据库技术的运用范围越来越广，出现了一些更适宜特定领域的新型数据库技术，例如工程数据库、模糊数据一些更适宜特定领域的新型数据库技术，例如工程数据库、模糊数据库、统计数据库、时态数据库和演绎数据库等。库、统计数据库、时态数据库和演绎数据库等。从开展上也出现了一些引人瞩目的趋势，其主要趋势包括分布式数

21、据从开展上也出现了一些引人瞩目的趋势，其主要趋势包括分布式数据库、面向对象数据库、多媒体数据库和并行数据库等。库、面向对象数据库、多媒体数据库和并行数据库等。数据库运用及开展趋势数据库运用及开展趋势大学计算机基础数据库数据库数据库管理系统数据库管理系统数据库运用数据库运用数据库管理员数据库管理员用户用户用户运用系统运用开发工具 数据库管理系统 操作系统数据库管理员 数据库用户用户1.3 数据库系统的组成数据库系统的组成大学计算机基础从用户运用数据库的观念，定义数据库是长期存储在计算机从用户运用数据库的观念，定义数据库是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。内、有组织的、可共享的数据集

22、合。数据库不仅需求存储用户的数据，还存储有关数据的构造描数据库不仅需求存储用户的数据，还存储有关数据的构造描述信息元数据。述信息元数据。 数据库技术是数据处置最有效的手段。数据库中的数据按一数据库技术是数据处置最有效的手段。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描画和存储，具有较小的冗余度、较高定的数据模型组织、描画和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，可为各种用户共享。的数据独立性和易扩展性，可为各种用户共享。数据库数据库(DB, DataBase)大学计算机基础DB大学计算机基础DBMS是一个系统软件，是用户与数据库间的接口。是一个系统软件，是用户与数据库间的接口。 对内，数

23、据库复杂的构造描画信息由对内，数据库复杂的构造描画信息由DBMS直接纳理，直接纳理，终端用户不用了解数据库内部复杂的构造。终端用户不用了解数据库内部复杂的构造。对外，它向用户提供一整套命令，用于合法用户对数据对外，它向用户提供一整套命令，用于合法用户对数据库的各种操作；包括创建库的各种操作；包括创建DB、定义数据、增、删、改、定义数据、增、删、改DB记录、统计计算等。当用户读取数据时，记录、统计计算等。当用户读取数据时，DBMS自动地自动地将用户的恳求转换成复杂的机器代码，实现用户对数据将用户的恳求转换成复杂的机器代码，实现用户对数据库的操作。库的操作。 DBMS是在是在OS支持下任务的数据库

24、管理软件。支持下任务的数据库管理软件。数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)大学计算机基础DBMS是商品化的数据库软件，用户不能对是商品化的数据库软件，用户不能对DBMS进展修进展修改。改。所谓数据库设计不是对所谓数据库设计不是对DBMS的设计，而是对数据库的构造的设计，而是对数据库的构造进展设计。一旦完成数据库设计，就可以利用进展设计。一旦完成数据库设计，就可以利用DBMS提供的提供的数据定义功能，把所设计的数据模型转换成计算机可以接受数据定义功能，把所设计的数据模型转换成计算机可以接受的内部构造。的内部构造。 DBMS大学计算机基础用户对数据库的操作就是数据库运用。用户对数据库的操作就是

25、数据库运用。 也可以了解为实现业也可以了解为实现业务逻辑的运用程序。务逻辑的运用程序。数据库运用的方式有：屏幕格式、查询窗口、报表、菜单、数据库运用的方式有：屏幕格式、查询窗口、报表、菜单、运用程序和交互式操作运用程序和交互式操作 ，其中除运用程序外都可以由，其中除运用程序外都可以由DBMS实现。实现。目前，有许多数据库运用开发工具，例如，目前，有许多数据库运用开发工具，例如，Oracle公司的公司的Developer2000，Sybase公司的公司的PowerBuilder等。运用这等。运用这些工具可以快速地开发运用组件。些工具可以快速地开发运用组件。 数据库运用数据库运用大学计算机基础专门

26、从事数据库管理的机构和人员，称为数据库管理员专门从事数据库管理的机构和人员，称为数据库管理员DBA。DBA全面担任对数据库管理的方案、组织、测试、监控和服全面担任对数据库管理的方案、组织、测试、监控和服务务 。向终端用户提供数据和信息向终端用户提供数据和信息制定数据库管理的政策、规范和规程制定数据库管理的政策、规范和规程确保数据库的平安性，防止非法操作确保数据库的平安性，防止非法操作数据库的备份和恢复数据库的备份和恢复培训终端用户培训终端用户数据库管理员数据库管理员DBA大学计算机基础用户运用数据库运用跟踪事务过程。他们运用表单来读取、用户运用数据库运用跟踪事务过程。他们运用表单来读取、输入和

27、查询数据，并且生成报表。输入和查询数据，并且生成报表。用用 户户大学计算机基础DBSDBS是指在计算机系统中引入是指在计算机系统中引入DBDB后的系统构成。后的系统构成。DBS = DBS = 数据库数据库 + + 用户用户 + + 软件软件 + + 硬件硬件硬件：指运转硬件：指运转DBSDBS的硬件资源，例如，的硬件资源，例如，SQL ServerSQL Server要求至要求至少少16MB16MB内存、内存、3232位位CPUCPU、至少、至少80MB80MB硬盘空间；硬盘空间；软件：指软件：指DBSDBS操作平台，例如操作平台，例如WINDOWS NTWINDOWS NT、DBMSDBM

28、S、汉字处、汉字处理系统等；理系统等；用户：指终端用户、运用程序员和数据库管理员。用户：指终端用户、运用程序员和数据库管理员。数据库系统数据库系统DBS大学计算机基础数据处置的三个世界数据处置的三个世界数据模型数据模型第第2节节 数据模型数据模型大学计算机基础从现实生活中的客观事物到存放于计算机中的数据，这样一个加工从现实生活中的客观事物到存放于计算机中的数据，这样一个加工过程可划分为三个阶段：过程可划分为三个阶段：现实世界、信息世界和计算机世界现实世界、信息世界和计算机世界在现实世界中，分析客观事物，找出要求解的对象集合，研讨这些在现实世界中，分析客观事物，找出要求解的对象集合，研讨这些对象

29、、认识它们的本质及其规律。对象、认识它们的本质及其规律。在概念世界中，将求解的事物映射为实体，找出实体之间的各种联在概念世界中，将求解的事物映射为实体，找出实体之间的各种联系，用实体系，用实体- -联络图来描画联络图来描画Entity-RelationshipEntity-Relationship，简称，简称E-RE-R图。图。在计算机世界中，将实体模型转换为可以在计算机中处置的数据模在计算机世界中，将实体模型转换为可以在计算机中处置的数据模型。型。客观存在的世客观存在的世界中的现实及界中的现实及其联络。其联络。现实世界在人们头现实世界在人们头脑中的反映，是对脑中的反映，是对客观事物及其联络客

30、观事物及其联络的一种笼统描画的一种笼统描画可称作数据世可称作数据世界，是在信息界，是在信息世界根底上的世界根底上的进一步笼统进一步笼统7.2.1、数据处置的三个世界、数据处置的三个世界大学计算机基础在现实世界中，某类实体集中各个属性之间的联络、各实体之在现实世界中，某类实体集中各个属性之间的联络、各实体之间的联络可运用间的联络可运用E-RE-R图来描画，图来描画，E-RE-R图是由美籍华人图是由美籍华人Peter ChenPeter Chen在在19761976年提出的。在年提出的。在E-RE-R图中，用矩形表示实体，用圆角矩形图中，用矩形表示实体，用圆角矩形表示属性，用菱形表示实体间的联络。

31、表示属性，用菱形表示实体间的联络。 实体与关系实体与关系大学计算机基础数据数据数据分级数据分级记录记录项项项项值值数数据据模模型型实实体体模模型型事物事物及及联络联络实体分级实体分级实体实体对象对象属性属性总体总体个体个体事物事物事物分级事物分级对象对象性质性质共同共同特殊特殊抽抽象象过过程程数据数据世界世界信息信息世界世界现实现实世界世界客观世界是信息之源，客观世界是信息之源，是设计是设计DBDB的出发点。的出发点。实体模型和数据模型实体模型和数据模型是对客观事物的两级是对客观事物的两级笼统描画。笼统描画。数据库的中心问题是数据库的中心问题是数据模型。数据模型。结论：结论： 要得到正确的数据

32、模要得到正确的数据模型，必需首先充分了解型，必需首先充分了解客观事物。客观事物。由此可见：由此可见：数据加工三个阶段的关系数据加工三个阶段的关系大学计算机基础以教学管理为例：以教学管理为例：教学由学生、课程、教师、学习、任课等实体组成。教学由学生、课程、教师、学习、任课等实体组成。学生属性：学号、姓名、性别、年龄、班级学生属性：学号、姓名、性别、年龄、班级课程属性：课程号、课程称号课程属性：课程号、课程称号教师属性：姓名、课程号、课时教师属性：姓名、课程号、课时学习属性：学号、课程号、分数学习属性：学号、课程号、分数任课属性：教师名、课程号、教室任课属性：教师名、课程号、教室实体模型举例实体模

33、型举例大学计算机基础 课程课程成果成果授课授课教师教师学生学生教师编号、姓名、职称教师编号、姓名、职称教师编号、课程号教师编号、课程号学号、姓名、性别、班级学号、姓名、性别、班级课程号、课程名课程号、课程名学号、课程号、分数学号、课程号、分数听课听课学习学习讲授讲授教学实体模型表示图教学实体模型表示图大学计算机基础建立了实体模型后，就可以建立数据模型了。建立了实体模型后，就可以建立数据模型了。 数据模型就是现实世界的模拟和笼统。数据模型就是现实世界的模拟和笼统。或或 在在DBS中表示实体数据记录之间联络的方式称为数据模型。数中表示实体数据记录之间联络的方式称为数据模型。数据模型实践上是数据间的

34、一个整体逻辑构造图。据模型实践上是数据间的一个整体逻辑构造图。为了使模型能明晰、准确地反映客观事物，要进展数据模型的设计，也为了使模型能明晰、准确地反映客观事物，要进展数据模型的设计，也即数据库的设计。即数据库的设计。 数据模型的组成数据模型的组成 数据模型的分类数据模型的分类7.2.2 数据模型数据模型大学计算机基础数据构造数据构造数据构造是所研讨的对象类型的集合。数据构造是所研讨的对象类型的集合。数据操作数据操作数据操作是指对数据库中各种对象型的实例值数据操作是指对数据库中各种对象型的实例值允许执行的操作集合，包括操作及有关的操作规那么。允许执行的操作集合，包括操作及有关的操作规那么。完好

35、性约束完好性约束数据的约束条件是一组完好性规那么的集合。数据的约束条件是一组完好性规那么的集合。数据模型的组成数据模型的组成大学计算机基础所研讨的对象：所研讨的对象：与数据类型、内容、性质有关的对象，例如网状模型中的数与数据类型、内容、性质有关的对象，例如网状模型中的数据项、记录，关系模型中的域、属性、关系等；据项、记录，关系模型中的域、属性、关系等；与数据之间联络有关的对象，例如网状模型中的系型与数据之间联络有关的对象，例如网状模型中的系型SetType。数据构造是描写一个数据模型性质最重要的方面。数据构造是描写一个数据模型性质最重要的方面。数据构造的类型，例如层次构造、网状构造和关系构造。

36、数据构造的类型，例如层次构造、网状构造和关系构造。数据构造是对系统静态特性的描画。数据构造是对系统静态特性的描画。数据构造数据构造大学计算机基础数据库主要有检索和更新包括插入、删除、修正两大类数据库主要有检索和更新包括插入、删除、修正两大类操作。操作。数据模型必需定义这些操作确实切含义、操作符号、操作规数据模型必需定义这些操作确实切含义、操作符号、操作规那么如优先级以及实现操作的言语。那么如优先级以及实现操作的言语。数据操作是对系统动态特性的描画。数据操作是对系统动态特性的描画。 数据操作数据操作大学计算机基础完好性规那么是给定的数据模型中数据及其联络所具有的制完好性规那么是给定的数据模型中数

37、据及其联络所具有的制约约和依存规那么，用以限定符合数据模型的数据库形状以及形和依存规那么，用以限定符合数据模型的数据库形状以及形状状的变化，以保证数据的正确、有效、相容。的变化，以保证数据的正确、有效、相容。数据模型应该反映和规定本数据模型必需遵守的根本的通用数据模型应该反映和规定本数据模型必需遵守的根本的通用的完好性约束条件。的完好性约束条件。完好性约束完好性约束大学计算机基础概念模型概念模型面向计算机用户、面向现实世界的数据模型，它与面向计算机用户、面向现实世界的数据模型，它与DBMS无关，不无关，不依赖于详细的计算机系统，它主要用于运用系统开发的有关需求分依赖于详细的计算机系统，它主要用

38、于运用系统开发的有关需求分析，描画一个单位的概念化构造，将现实世界笼统为信息世界。析，描画一个单位的概念化构造，将现实世界笼统为信息世界。逻辑模型逻辑模型数据库的组织方式称为逻辑数据模型，它决议了数据库中数据之间数据库的组织方式称为逻辑数据模型，它决议了数据库中数据之间联络的表达方式。联络的表达方式。在建立了概念数据模型后，即根据一定的规那么将其转化为逻辑数据在建立了概念数据模型后，即根据一定的规那么将其转化为逻辑数据模型。模型。物理模型物理模型数据模型的分类数据模型的分类大学计算机基础这类模型主要用于信息世界的建模，强调语义表达才干，能这类模型主要用于信息世界的建模，强调语义表达才干，能方便

39、、直接地表达运用中各种语义知识，其概念简单、清方便、直接地表达运用中各种语义知识，其概念简单、清晰用户容易了解。晰用户容易了解。概念数据模型主要有：实体概念数据模型主要有：实体-联络模型联络模型E-R模型、扩展实模型、扩展实体联络模型体联络模型EER模型、面向对象模型模型、面向对象模型OO模型、模型、IDEF1X模型等，概念数据模型用于数据库的设计。其中以模型等，概念数据模型用于数据库的设计。其中以E-R模型最为著名。模型最为著名。概念模型概念模型大学计算机基础目前，常用的逻辑数据模型有三种：层次模型、网状模型、目前，常用的逻辑数据模型有三种：层次模型、网状模型、关系模型。关系模型。层次模型层

40、次模型Hierachical Model： 数据之间的联络像一棵倒放的树，树根、树的分枝点和树数据之间的联络像一棵倒放的树，树根、树的分枝点和树叶都称为节点，节点是分层次的，树根是最高层。叶都称为节点，节点是分层次的，树根是最高层。 军队中的建制、机关编制、家谱等都属于层次模型。军队中的建制、机关编制、家谱等都属于层次模型。逻辑模型逻辑模型大学计算机基础 校长校长校长办公室校长办公室 各学院各学院 各职能处各职能处 电信学院电信学院计算机系计算机系 电子系电子系 信控系信控系 计算机教学实验中心计算机教学实验中心网络所网络所 . . 软件教研室软件教研室层次模型表示图层次模型表示图大学计算机基

41、础网络模型网络模型Network Model： 数据之间的联络象一张网，网上的联接点称为节点，节点数据之间的联络象一张网，网上的联接点称为节点，节点 与节点之间是平等的，不分层次。与节点之间是平等的，不分层次。学生学生教学课程表教学课程表教室教室课程课程教师教师网络模型网络模型大学计算机基础关系模型关系模型Relational Model： 关系模型是当前关系模型是当前DBMS所支持的数据模型的主流，关系模所支持的数据模型的主流，关系模 型建立在集合论的根底上，工资表、成果表、档案表等都型建立在集合论的根底上，工资表、成果表、档案表等都 属于关系模型。属于关系模型。 其组织方式是一张二维表，一

42、个表即一个关系；其特点：其组织方式是一张二维表，一个表即一个关系；其特点：一个关系一张表一个关系一张表数据独立性高数据独立性高操作简单操作简单一行是一个记录一行是一个记录一列是一个数据项字段一列是一个数据项字段关系模型关系模型大学计算机基础物理数据模型反映数据的存储构造，例如存储介质的物理物理数据模型反映数据的存储构造，例如存储介质的物理块、指针和索引等。块、指针和索引等。每个逻辑数据模型在实现时，都有其对应的物理数据模型。每个逻辑数据模型在实现时，都有其对应的物理数据模型。物理数据模型不但与物理数据模型不但与DBMS有关，而且还与计算机系统的硬有关，而且还与计算机系统的硬件和操作系统有关。件

43、和操作系统有关。物理数据模型和逻辑数据模型用于物理数据模型和逻辑数据模型用于DBMS的实现。的实现。物理模型物理模型大学计算机基础数据库运用系统设计步骤DB运用系统的设计步骤符合软件工程设计思想。运用系统的设计步骤符合软件工程设计思想。用户需求分析用户需求分析 了解用户对该工程所提出的各种要求，并进了解用户对该工程所提出的各种要求，并进一步对各个环节进展笼统。一步对各个环节进展笼统。概念设计将需求分析的结果笼统为信息构造，得到系统概念设计将需求分析的结果笼统为信息构造，得到系统的全局的全局E-R图。图。逻辑设计将得到的笼统的逻辑设计将得到的笼统的E-R图转换成数据模型。图转换成数据模型。 物理

44、设计确定得到的数据模型最后反映在物理设备上是物理设计确定得到的数据模型最后反映在物理设备上是个什么物理构造。个什么物理构造。数据库实施在选定的数据库实施在选定的RDBMS中，建立系统的数据库构中，建立系统的数据库构造，对原始数据进展采集、整理、转换并录入。造，对原始数据进展采集、整理、转换并录入。数据库的维护包括缺点排除、数据备份和恢复、平安性数据库的维护包括缺点排除、数据备份和恢复、平安性和完好性机制的定期改善，以及对数据库性能进展改良。和完好性机制的定期改善，以及对数据库性能进展改良。数据库运用系统设计步骤数据库运用系统设计步骤大学计算机基础从数据库管理系统角度看，数据库系统通常采用三级方

45、式从数据库管理系统角度看，数据库系统通常采用三级方式构造构造 数据库方式的概念数据库方式的概念数据库系统的三级方式构造数据库系统的三级方式构造数据库的两级映射功能与数据独立性数据库的两级映射功能与数据独立性 第3节 数据库体系构造大学计算机基础在数据模型中有型与值的概念在数据模型中有型与值的概念方式方式Schema是数据库中全体数据的逻辑构造和特征的是数据库中全体数据的逻辑构造和特征的描画，它仅仅涉及到型的描画，不涉及到详细的值。方式的描画，它仅仅涉及到型的描画，不涉及到详细的值。方式的主体就是数据库的数据模型。主体就是数据库的数据模型。 方式反映的是数据的构造及其联络，而实例反映的是数据库方

46、式反映的是数据的构造及其联络，而实例反映的是数据库某一时辰的形状。某一时辰的形状。 数据方式的概念数据方式的概念大学计算机基础外方式外方式也称子方式也称子方式Subschema或用户方式，它是数据库用户或用户方式，它是数据库用户包括运用程序员和最终用户可以看见和运用的部分数据包括运用程序员和最终用户可以看见和运用的部分数据的逻辑构造和特征的描画，是数据库用户的数据视图，是与的逻辑构造和特征的描画，是数据库用户的数据视图，是与某一运用有关的数据的逻辑表示。某一运用有关的数据的逻辑表示。 外方式通常是方式的子集。一个数据库可以有多个外方式。外方式通常是方式的子集。一个数据库可以有多个外方式。一个运

47、用程序只能运用一个外方式。一个运用程序只能运用一个外方式。 数据库系统的三级方式构造数据库系统的三级方式构造大学计算机基础方式方式也称为逻辑方式，是数据库中全体数据的逻辑构造和特征的也称为逻辑方式，是数据库中全体数据的逻辑构造和特征的描画，是一切用户的公共数据视图。描画，是一切用户的公共数据视图。 方式实践上是数据库数据在逻辑级上的视图。一个数据库只方式实践上是数据库数据在逻辑级上的视图。一个数据库只有一个方式。有一个方式。 数据库系统的三级方式构造数据库系统的三级方式构造大学计算机基础内方式内方式也称存储方式也称存储方式Storage Schema，它是数据物理构造和，它是数据物理构造和存储

48、方式的描画，是数据在数据库内部的表示方式。存储方式的描画，是数据在数据库内部的表示方式。一个数据库只需一个内方式。一个数据库只需一个内方式。 数据库系统的三级方式构造数据库系统的三级方式构造大学计算机基础用户图表1用户图表2用户图表3子方式1子方式2子方式3概念方式内方式最终用户I/O视图程序管理员外部视图概念视图系统程序员DBA物理视图内部视图物理组织数据数据库系统的分层视图数据库系统的分层视图大学计算机基础数据库管理系统在三级方式之间提供了两层映射：外方式数据库管理系统在三级方式之间提供了两层映射：外方式/模模式映射；方式式映射；方式/内方式映射。内方式映射。 正是这两层映射保证了数据库系

49、统中的数据可以具有较高正是这两层映射保证了数据库系统中的数据可以具有较高的逻辑独立性和物理独立性。的逻辑独立性和物理独立性。外方式外方式/方式映射方式映射方式方式/内方式映射内方式映射 数据库的两级映射功能与数据独立性数据库的两级映射功能与数据独立性大学计算机基础方式描画的是数据的全局逻辑构造，外方式描画的是数据的方式描画的是数据的全局逻辑构造，外方式描画的是数据的部分逻辑构造。对应于同一个方式可以有恣意多个外方式。部分逻辑构造。对应于同一个方式可以有恣意多个外方式。对于每一个外方式，数据库系统都有一个外方式对于每一个外方式，数据库系统都有一个外方式/方式映射，方式映射，它定义了该外方式与方式

50、之间的对应关系。这些映射定义通它定义了该外方式与方式之间的对应关系。这些映射定义通常包含在各自外方式的描画中。常包含在各自外方式的描画中。当方式改动时例如添加新的关系、新的属性、改动属性的当方式改动时例如添加新的关系、新的属性、改动属性的数据类型等，由数据库管理员对各个外方式数据类型等，由数据库管理员对各个外方式/方式的映射作方式的映射作相应改动，可以使外方式坚持不变。运用程序是根据数据的相应改动，可以使外方式坚持不变。运用程序是根据数据的外方式编写的，从而运用程序不用修正，保证了数据与程外方式编写的，从而运用程序不用修正，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。序的逻辑独立性，简

51、称数据的逻辑独立性。外方式外方式/方式映射方式映射大学计算机基础数据库中只需一个方式，也只需一个内方式，所以方式数据库中只需一个方式，也只需一个内方式，所以方式/内模内模式映射是独一的，它定义了数据库全局逻辑构造与存储构造式映射是独一的，它定义了数据库全局逻辑构造与存储构造之间的对应关系。之间的对应关系。 当数据库的存储构造改动了例如选用了另一种存储结当数据库的存储构造改动了例如选用了另一种存储结构，由数据库管理员对方式构，由数据库管理员对方式/内方式映射作相应改动，可以内方式映射作相应改动，可以使方式坚持不变，从而运用程序也不用改动。保证了数据与使方式坚持不变，从而运用程序也不用改动。保证了

52、数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。方式方式/内方式映射内方式映射大学计算机基础关系模型的根本概念关系模型的根本概念关系的方式化定义关系的方式化定义关系代数根底关系代数根底构造化查询言语构造化查询言语(SQL)根底根底第第4节节 关系数据库根底关系数据库根底大学计算机基础关系模型关系模型 是数学化的模型，它把数据看作二维表中是数学化的模型，它把数据看作二维表中的元素，表就是其关系。的元素，表就是其关系。其特点是：其特点是：表中每一列属性都是不能再细分的基表中每一列属性都是不能再细分的基本单元本单元不允许有反复的列不允许有反复的列不允许有一样的记

53、录不允许有一样的记录行、列次序均无关行、列次序均无关1.关系模型的根本概念关系模型的根本概念大学计算机基础 关系库名关系库名SHOP 店 名 地 址 经办人 解放路食品店解放路食品店 解放路解放路262号号 李国基李国基 2278101桃园商场桃园商场 桃园路桃园路6号号 张山张山 3268231香甜瓜果店香甜瓜果店 北大街北大街26号号 王宏王宏 3262021白塔干鲜果店白塔干鲜果店 西大街西大街56号号 宋良忠宋良忠 2667337北大街果品店北大街果品店 北大街北大街231号号 林青林青 3101169关系框架关系框架或或库构造库构造元组元组或或记录记录属性字段属性字段属性属性“的值的

54、值关系概念的图解关系概念的图解大学计算机基础关系模型的数据构造非常单一。在关系模型中，现实世界的关系模型的数据构造非常单一。在关系模型中，现实世界的实体以及实体间的各种联络均用关系来表示。在用户看来，实体以及实体间的各种联络均用关系来表示。在用户看来，关系模型中数据的逻辑构造是一张二维表。关系模型中数据的逻辑构造是一张二维表。每一个交叉点都必需是单值的不能有反复组；每一列每一个交叉点都必需是单值的不能有反复组；每一列属性的一切数据都是同一类型的，每一列都有独一的列属性的一切数据都是同一类型的，每一列都有独一的列名，列在表中的顺序无关紧要；表中恣意两行元组不能名，列在表中的顺序无关紧要；表中恣意

55、两行元组不能一样，行在表中的顺序也无关紧要。一样，行在表中的顺序也无关紧要。 关系的数据构造关系的数据构造大学计算机基础查询查询Query操作：选择操作：选择Select、投影、投影Project、衔接衔接Join、除、除Divide、并、并Union、交、交Intersection、差、差Difference等。等。其它操作：插入其它操作：插入Insert删除删除Delete更新更新Update等。等。 关系的根本操作关系的根本操作大学计算机基础关系模型允许定义三类完好性约束：实体完好性、参照完好关系模型允许定义三类完好性约束：实体完好性、参照完好性和用户定义的完好性。其中，实体完好性和参照

56、完好性是性和用户定义的完好性。其中，实体完好性和参照完好性是关系模型必需满足的完好性约束条件，应该由关系系统自动关系模型必需满足的完好性约束条件，应该由关系系统自动支持。用户定义的完好性是运用领域需求遵照的约束条件，支持。用户定义的完好性是运用领域需求遵照的约束条件，表达了详细领域中的语义约束。表达了详细领域中的语义约束。关系的根本约束关系的根本约束大学计算机基础域域Domain笛卡尔积笛卡尔积Cartesian Product关系关系Relation关系的方式化定义关系的方式化定义大学计算机基础域是一组具有一样数据类型的值的集合。例域是一组具有一样数据类型的值的集合。例: :整数整数实数实数

57、介于某个取值范围的整数介于某个取值范围的整数长度指定长度的字符串集合长度指定长度的字符串集合 男男，女女 介于某个取值范围的日期介于某个取值范围的日期域域(domain)大学计算机基础给定一组域给定一组域D1，D2，Dn，这些域中可以有一样的。，这些域中可以有一样的。D1，D2，Dn的笛卡尔积为：的笛卡尔积为：D1D2Dnd1，d2，dndiDi，i1，2，n 一切域的一切取值的一个组合一切域的一切取值的一个组合 不能反复不能反复笛卡尔积笛卡尔积Cartesian Product大学计算机基础元组元组Tuple笛卡尔积中每一个元素笛卡尔积中每一个元素d1，d2，dn叫作一个叫作一个n元元组组n

58、-tuple或简称元组。或简称元组。 分量分量Component笛卡尔积元素笛卡尔积元素d1，d2，dn中的每一个值中的每一个值di叫作一叫作一个分量。个分量。笛卡尔积笛卡尔积大学计算机基础关系关系D1D2Dn的子集叫作在域的子集叫作在域D1，D2，Dn上的关上的关系，表示为系，表示为 RD1，D2，Dn R：关系名：关系名 n：关系的目或度：关系的目或度Degree关系关系relation大学计算机基础元组元组 关系中的每个元素是关系中的元组，通常用关系中的每个元素是关系中的元组，通常用t表示。表示。单元关系与二元关系单元关系与二元关系 当当n=1时，称该关系为单元关系时，称该关系为单元关系

59、Unary relation。 当当n=2时，称该关系为二元关系时，称该关系为二元关系Binary relation。关关 系系大学计算机基础属性属性 关系中不同列可以对应一样的域，为了加以区分，必需对关系中不同列可以对应一样的域，为了加以区分，必需对 每列起一个名字，称为属性每列起一个名字，称为属性Attribute。 n目关系必有目关系必有n个属性个属性关关 系系大学计算机基础假设关系中的某一最小属性组的值能独一地标识一个元组，假设关系中的某一最小属性组的值能独一地标识一个元组，那么那么称该属性组为候选键称该属性组为候选键Candidate Key。假设一个关系有多个候选键，那么选定其中一

60、个为主键假设一个关系有多个候选键，那么选定其中一个为主键Primary Key。主键的诸属性称为主属性。主键的诸属性称为主属性Primary Attribute。不包含在任何候选键中的属性称为非键属性不包含在任何候选键中的属性称为非键属性Non-key Attribute。关关 系系大学计算机基础关系数据模型中的关系必需是有限集。关系数据模型中的关系必需是有限集。恣意两个元组不能完全一样。恣意两个元组不能完全一样。每一列的一切数据都属于同一种类型；每一列的一切数据都属于同一种类型；关系中的每一列都是不可再分的；关系中的每一列都是不可再分的；不同的列可出自同一个域，称其中的每列为一个属性，不同不