医药数据库系统原理与应用 第1章 绪论

1、第一章第一章 绪论绪论第一章第一章 绪论绪论1第一章第一章 绪论绪论2授课相关信息授课相关信息班级：班级：2013计算机 人数：人数：50时间：时间：周三、周四上午 地点：地点：2204课程名称：课程名称：数据库原理 学分：学分：5学分开设学期及周学时分配：开设学期及周学时分配：春季学期，每周6学时，共15周适用专业及层次：适用专业及层次：本科计算机专业第一章第一章 绪论绪论3学习目标学习目标 了解数据管理技术的发展史，理解数据库相关的概念和原理，掌握关系数据语言，能够应用数据库设计工具设计实现简单的数据库应用系统 以教师讲授授为主，辅以实验课程和实践课程，最后要求完成大作业。第一章第一章 绪

2、论绪论4教材及参考书(1) 教材教材杜建强杜建强 胡孔法：医药数据库系统原理与胡孔法：医药数据库系统原理与应用应用 中国中医药出版社，中国中医药出版社，2014.12 第一章第一章 绪论绪论5参考书参考书萨师煊，王珊：数据库系统概论萨师煊，王珊：数据库系统概论(第四版第四版) ，高等教育出版社，高等教育出版社，2006.5 （美）Philip J. Pratt ，Jose J. Adamski. 陆洪毅，杨文波，程华等译. 数据库管理系统基础. 北京：机械工业出版社. 1999Abraham Silberschatz，Henry F. Korth，S. Sudarshan. 杨冬青，唐世渭等译

3、. 数据库系统概念. 北京：机械工业出版社. 2000Hector Garcia-Molina，Jeffrey D. Ullman，Jennifer Widom. 杨冬青，唐世渭，徐其钧等译. 数据库系统实现. 北京：机械工业出版社，2001 http:/ csdn社区网站Oracle官方学习文档：http:/ 绪论绪论6课程规定课程规定不得无故缺勤。无故缺勤1次扣除1分，第二次扣除2分，第三次扣除3分，以此类推，直至零分。对于上课表现积极的予以奖励。每上台讲解一次奖励2分，上不封顶。第一章第一章 绪论绪论7考核方式平时表现 30分n上课考勤及表现 10n学生自评互评 5n实验 5n大作业 1

4、0期末考试 70 分第一章第一章 绪论绪论8内容安排(1) 基础篇n第一章第一章 绪论绪论n第二章第二章 关系模型与关系代数关系模型与关系代数n第三章第三章 SQL语言语言n第四章第四章 数据库数据库完整性与安全性完整性与安全性 应用篇n第五章第五章 关系数据理论关系数据理论n第六章第六章 数据库设计数据库设计n第七章第七章 数据库应用开发数据库应用开发n第八章第八章 数据库系统管理数据库系统管理n第九章第九章 典型典型的医学数据库系统的医学数据库系统第一章第一章 绪论绪论9内容安排(2) 扩展篇n第十章第十章 关系查询原理及优化关系查询原理及优化n第十一章第十一章 并发控制并发控制n第十二章

5、第十二章 数据库技术新发展数据库技术新发展第一章第一章 绪论绪论10授课内容1.1 数据库系统概述数据库系统概述1.2 数据模型数据模型1.3 数据库系统结构数据库系统结构第一章第一章 绪论绪论11数据库的地位数据库技术产生于上个世纪数据库技术产生于上个世纪六十年代六十年代末，是数据末，是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支。管理的最新技术，是计算机科学的重要分支。数据库技术是信息系统的数据库技术是信息系统的核心和基础核心和基础，它的出现，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透。极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透。数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用数据库的建设规模、数

6、据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志。频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志。第一章第一章 绪论绪论12数据库技术发展回顾 （四句话）1.经历了三代演变 层次/网状系统、关系系统、新一代数据库系统家族 2.造就了三位图灵奖turing award得主 C.W.Bachman、E.F.Codd和James Gray 3.发展了一门计算机基础学科 以数据模型和DBMS核心技术为主，内容丰富、领域宽广 4.形成了一个巨大的软件产业 DBMS及其相关工具产品、应用解决方案 第一章第一章 绪论绪论13三位图灵奖得主 C.W.Bachman E.F.Codd Jim Gra

7、y第一章第一章 绪论绪论14网状数据库之父网状数据库之父 Charles.W.Bachman1960年为通用电气制造了世界上第一个网状数据库系统IDS （工业界）积极推动与促成了数据库标准的制定：DBTG报告 在数据库技术的产生、发展与推广应用方面都发挥了巨大的作用 由于他在数据库方面的杰出成就1973获图灵奖1983年成立自己的公司 Bachman Information System第一章第一章 绪论绪论15关系数据库之父：关系数据库之父：Edgar F.Codd 博士 美国工程院院士 原是英国人，1923生于英格兰中部波特兰 第二次世界大战时应征入伍，在皇家空军服役。1942-1945年

8、间任机长，参与了许多惊心动魄的空战。 英国牛津大学数学专业理学士及硕士学位，毕业后到IBM公司工作从事操作系统和自动机理论研究 年近40重返密歇根大学进修计算机与通信专业，1963年获得硕士学位，1965年又获得博士学位。 60年代后期开始数据库研究, 1970年E.F.Codd 博士提出关系模型概念(CACM,Vol.13, Vol.6, 1970 ) 1981年获图灵奖，84年从IBM公司退休 还创办了一个研究所：关系研究所（The Relational Institute）和一个公司：Codd & Associations，进行关系数据库产品的研发、销售、咨询等业务第一章第一章

9、绪论绪论16James Gray数据库技术和事务处理专家数据库技术和事务处理专家 1944年生，美国加州大学伯克利分校 计算机科学系博士。 先后在贝尔实验室、IBM、DEC等公司工作，研究方向转向数据库领域。 由于他在数据库和事务处理研究方面的元创性贡献以及在将研究原型转化为商业产品的系统实现方面的技术领袖地位，1998年获奖(时任微软研究员)第一章第一章 绪论绪论17数据库:计算机学科的核心课程 我国的计算机专业、信息系统及其他相关专业中都开设数据库系统课程 CC2001中将数据库和信息检索放在一起。 日本J97的教学计划中,将计算机相关课程划分成不同的专业方向, 数据库是几乎在全部教学计划

10、中出现的课程。第一章第一章 绪论绪论18数据库:一个巨大的软件产业 已经形成一个巨大的软件产业已经形成一个巨大的软件产业 是理论成果转化为产品的成功范例是理论成果转化为产品的成功范例理论创立理论创立原型研制原型研制产品上市产品上市经济效益经济效益第一章第一章 绪论绪论19我国数据库技术的跋涉历程 70年代年代数据库技术被引入我国数据库技术被引入我国n以萨师煊教授为代表的老一代专家作出了开创性贡以萨师煊教授为代表的老一代专家作出了开创性贡献献 80年代年代数据库技术广泛普及数据库技术广泛普及 n数据库技术广泛进入学校、学院或教研机构数据库技术广泛进入学校、学院或教研机构 n国外数据库公司纷纷进入

11、我国国外数据库公司纷纷进入我国 n数据库应用系统大量开发数据库应用系统大量开发 90年代年代腾飞中的我国数据库技术腾飞中的我国数据库技术 n1999年成立了数据库专业委员会年成立了数据库专业委员会第一章第一章 绪论绪论20讲授内容1.1 数据库系统概述数据库系统概述 1.1.1数据库系统基本概念 1.1.2 数据管理技术的发展数据管理技术的发展 1.1.3 数据库系统的特点数据库系统的特点 第一章第一章 绪论绪论211.1.1数据库系统基本概念数据(Data)数据库(Database)数据库管理系统(DBMS)数据库系统(DBS)第一章第一章 绪论绪论22一、数据数据数据(Data)是数据库中

12、存储的基本对象是数据库中存储的基本对象数据的定义数据的定义n描述事物的符号记录描述事物的符号记录数据的种类数据的种类n文本、图形、图像、音频、视频、病人的档案记录、药文本、图形、图像、音频、视频、病人的档案记录、药物的发放情况等物的发放情况等数据的特点数据的特点n数据与其语义是不可分的数据与其语义是不可分的第一章第一章 绪论绪论23数据举例数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。不可分的。例如：下面一段话是用来描述一位病人（张三，男，45，60，39）除了能猜测出病人姓名是张三，性别是男外，后面三个数字很令人费解。第一章第一章 绪论绪论24数据

13、举例姓名姓名性别性别年龄年龄体重（体重（kg）入院体温（入院体温（）张三张三男456039如果将上面这段话加上一些内容，变成下表的样子，就一目了然了。第一章第一章 绪论绪论25二、数据库数据库的定义数据库的定义n数据库数据库(Database,简称简称DB)是长期储存在计算机内、是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。有组织的、可共享的大量数据的集合。 例如建立病人数据库。收集大量病人的数据，包括病人基本信息、病人临床表现、病人检查信息、病人诊断信息和病人治疗信息等按照某种数据模型有序组织起来，存储在计算机内实现医生和病人的数据共享。第一章第一章 绪论绪论26三、数据库管理系统

14、什么是什么是DBMSn位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。n是基础软件，是一个大型复杂的软件系统是基础软件，是一个大型复杂的软件系统 DBMS的用途的用途n科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据常用的数据库管理系统常用的数据库管理系统n甲骨文公司的Oracle，微软公司的SQL Server、 Access ，IBM公司的DB2，开源数据库My SQL以及国产数据库达梦等。第一章第一章 绪论绪论27四、数据库系统什么是数据库系统（Database System，简称简称DBS） 在计算机系统中引入数据

15、库后的系统构成在计算机系统中引入数据库后的系统构成数据库系统的构成n数据库数据库n数据库管理系统（及其开发工具）数据库管理系统（及其开发工具）n应用系统应用系统n数据库管理员数据库管理员 第一章第一章 绪论绪论28 数据库系统数据库系统应用系统操作系统应用开发工具数据库管理系统数据库用户程序员数据库管理员DBA第一章第一章 绪论绪论29DBMS操作系统硬件应用开发工具应用系统数据库系统在计算机系统中的位置图示第一章第一章 绪论绪论301.1 数据库系统概述 1.1.1 四个基本概念四个基本概念 1.1.2 数据管理技术数据管理技术的发展的发展 1.1.3 数据库系统的特点数据库系统的特点 第一

16、章第一章 绪论绪论31数据管理技术的产生和发展什么是数据管理n对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护n数据处理的中心问题数据处理的中心问题数据管理技术的发展过程n人工管理阶段人工管理阶段(20世纪世纪40年代中年代中-50年代中年代中)n文件系统阶段文件系统阶段(20世纪世纪50年代末年代末-60年代中年代中)n数据库系统阶段数据库系统阶段(20世纪世纪60年代末年代末-现在现在)第一章第一章 绪论绪论32数据管理技术的产生和发展(续)数据管理技术的发展动力n应用需求的推动应用需求的推动n计算机硬件的发展（服务器，硬盘等）计算机硬件的发展（服务

17、器，硬盘等）n计算机软件的发展（操作系统，应用软件）计算机软件的发展（操作系统，应用软件）第一章第一章 绪论绪论33一、人工管理阶段时期n20世纪40年代中-50年代中产生的背景n应用需求科学计算n硬件水平无直接存取存储设备n软件水平没有操作系统n处理方式批处理第一章第一章 绪论绪论34人工管理阶段(续)特点特点n数据不保存数据不保存n数据由程序管理数据由程序管理 n数据不共享数据不共享n数据没有独立性数据没有独立性第一章第一章 绪论绪论35应用程序与数据的对应关系(人工管理阶段) 应用程序应用程序1数据集数据集1应用程序应用程序2数据集数据集2应用程序应用程序数据集数据集n.人工管理阶段应用

18、程序与数据之间的对应关系 第一章第一章 绪论绪论36二、文件系统阶段时期n20世纪50年代末-60年代中产生的背景n应用需求科学计算、管理n硬件水平磁盘、磁鼓n软件水平有文件系统n处理方式联机实时处理、批处理第一章第一章 绪论绪论37文件系统阶段特点 数据长期保存 数据由文件系统管理 数据的共享程度：共享性差、冗余度大 数据的结构化：记录内有结构,整体无结构 数据的独立性差：数据的逻辑结构改变必须 修改应用程序第一章第一章 绪论绪论38应用程序与数据的对应关系(文件系统阶段)应用程序应用程序文件文件应用程序应用程序文件文件2应用程序应用程序文件文件n存取存取方法方法.文件系统阶段应用程序与数据

19、之间的对应关系 （通过文件提供的系统接口）（通过文件提供的系统接口）第一章第一章 绪论绪论39文件系统中数据的结构记录内有结构。数据的结构是靠程序定义和解释的。数据只能是定长的。n可以间接实现数据变长要求，但访问相应数据的应用程序复杂了。可以间接实现数据变长要求，但访问相应数据的应用程序复杂了。文件间是独立的，因此数据整体无结构。n可以间接实现数据整体的有结构，但必须在应用程序中对描述数据可以间接实现数据整体的有结构，但必须在应用程序中对描述数据间的联系间的联系。数据的最小存取单位是记录。第一章第一章 绪论绪论40三、数据库系统阶段时期n20世纪60年代末以来产生的背景n应用背景大规模管理n硬

20、件背景大容量磁盘、磁盘阵列n软件背景有数据库管理系统n处理方式联机实时处理,分布处理,批处理第一章第一章 绪论绪论411.1 数据库系统概述 1.1.1 四个基本概念四个基本概念 1.1.2 数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展 1.1.3 数据库系统的特点数据库系统的特点 第一章第一章 绪论绪论421.1.3 数据库系统的特点数据整体结构化数据的共享性高，冗余度低数据独立性高数据由DBMS统一管理和控制第一章第一章 绪论绪论43数据结构化整体数据的结构化整体数据的结构化是数据库的主要特征之一 整体结构化n不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织

21、n不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具有联系不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具有联系数据库中实现的是数据的真正结构化n数据的结构用数据的结构用数据模型数据模型描述，无需程序定义和解释描述，无需程序定义和解释n数据可以数据可以变长变长n数据的最小存取单位是数据的最小存取单位是数据项数据项第一章第一章 绪论绪论文件系统的结构化44例如，以文件系统管理医院的数据，存在管理病人、医生和诊疗总费用的三个文件第一章第一章 绪论绪论数据库系统的整体结构化45 记录之间的联系可以通过完整性约束来实现 面向整个组织的多个应用第一章第一章 绪论绪论46数据的共享性高，冗余度低数据库系统从整体

22、角度看待和描述数据，数据面向整个系统，可以被多个用户、多个应用共享使用。数据共享的好处n减少数据冗余，节约存储空间n避免数据之间的不相容性与不一致性 n使系统易于扩充第一章第一章 绪论绪论47数据独立性高物理独立性n指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变用改变。逻辑独立性n指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不

23、变。数据独立性是由DBMS的二级映像功能来保证的第一章第一章 绪论绪论48数据由DBMS统一管理和控制DBMS提供的数据控制功能提供的数据控制功能n(1)数据的安全性（数据的安全性（Security）保护）保护保护数据，以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。保护数据，以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。n(2)数据的完整性（数据的完整性（Integrity）检查）检查将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。n(3)并发（并发（Concurrency）控制）控制对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错

24、误的对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。结果。n(4)数据库恢复（数据库恢复（Recovery）将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。第一章第一章 绪论绪论49应用程序与数据的对应关系(数据库系统)DBMS应用程序应用程序1应用程序应用程序2数据库数据库数据库系统阶段应用程序与数据之间的对应关系(板书对比) 第一章第一章 绪论绪论50小结:数据库是长期长期存储在计算机内有组织的大量大量的数据集合数据集合.它可以供各种用户共享共享,具有最小冗余最小冗余和较高数据独立性较高数据独立性.DBMS在数据库建立建立、运用运用和

25、维护维护时对数据库进行统一控制统一控制，以保证数据的完整性、完整性、安全性安全性，并在多用户同时使用数据库时进行并发控制并发控制，在发生故障后对数据库进行恢复恢复。第一章第一章 绪论绪论51授课内容1.1 数据库系统概述数据库系统概述1.2 数据模型数据模型1.3 数据库系统结构数据库系统结构第一章第一章 绪论绪论52 1.2 数据模型 1.2.1 数据模型概述数据模型概述 1.2.2 E-R模型模型 1.2.3 层次模型层次模型 1.2.4 网状模型网状模型 1.2.5 关系模型关系模型 1.2.6 面向对象模型面向对象模型 1.2.7 XML模型模型第一章第一章 绪论绪论53数据模型在数据

26、库中用数据模型这个工具来抽象、表示抽象、表示和处理和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟。数据模型应满足三方面要求n能比较能比较真实真实地模拟现实世界地模拟现实世界n容易容易为人所为人所理解理解n便于在计算机上便于在计算机上实现实现第一章第一章 绪论绪论54 1.2.1 数据模型概述 数据模型分为三类 (1) 概念模型概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信 息建模，息建模，用于用于数据库数据库设计。设计。 (2) 逻辑模型逻辑模型逻辑模型主要包括网状模型、层次模型、关系模型、面向对象模逻辑模型主要包括网状模型、层

27、次模型、关系模型、面向对象模型等，按计算机系统的观点对数据建模，用于型等，按计算机系统的观点对数据建模，用于DBMS实现实现。 (3)物理模型物理模型物理模型是对数据最底层的抽象，描述数据在系统内部的表示方物理模型是对数据最底层的抽象，描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。第一章第一章 绪论绪论55三类数据模型 (续)客观对象的抽象过程-两步抽象n现实世界中的客观对象抽象为概念模型；现实世界中的客观对象抽象为概念模型；n把概念模型转换为某一把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。支持的数据模型。第一章第

28、一章 绪论绪论56三类数据模型 (续)DBMS支持的数据模型支持的数据模型概念模型概念模型认识认识抽象抽象信息世界信息世界机器世界机器世界现实世界中客观对象的抽象过程现实世界中客观对象的抽象过程现实世现实世界界现实世界现实世界 概念模型概念模型数据库设计人员完成数据库设计人员完成逻辑模型逻辑模型 物理模型物理模型由由DBMS完成完成概念模型概念模型 逻辑模型逻辑模型数据库设计人员完成数据库设计人员完成第一章第一章 绪论绪论57 数据模型的组成要素数据结构 数据操作 完整性约束条件第一章第一章 绪论绪论58 一、 数据结构什么是数据结构n描述数据库的组成对象，以及对象之间的联系描述的内容n与数据

29、类型、内容、性质有关的对象n与数据之间联系有关的对象数据结构是对系统静态特性的描述第一章第一章 绪论绪论59 二、数据操作 数据操作n对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许执行的 操作操作及有关的操作规则操作规则数据操作的类型n查询n更新(包括插入、删除、修改)第一章第一章 绪论绪论60 数据操作(续) 数据模型对操作的定义n操作的确切含义n操作符号n操作规则（如优先级）n实现操作的语言数据操作是对系统动态特性的描述请举例说明第一章第一章 绪论绪论61三、数据的完整性约束条件 数据的完整性约束条件数据的完整性约束条件n一组完整性规则的集合。一组完整性规则的集合。n完整性规则：给定的数据模型中

30、数据及其联完整性规则：给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则系所具有的制约和储存规则n用以限定符合数据模型的数据库状态以及状用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。第一章第一章 绪论绪论62 数据的完整性约束条件(续)数据模型对完整性约束条件的定义数据模型对完整性约束条件的定义n反映和规定本数据模型必须遵守的基本的通用的完反映和规定本数据模型必须遵守的基本的通用的完整性约束条件。例如在关系模型中，任何关系必须整性约束条件。例如在关系模型中，任何关系必须满足实体完整性和参照完整性两个条件。满足实体完整性和参

31、照完整性两个条件。n提供定义完整性约束条件的机制，以反映具体应用提供定义完整性约束条件的机制，以反映具体应用所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件。第一章第一章 绪论绪论63 1.2 数据模型 1.2.1 数据模型概述数据模型概述 1.2.2 E-R模型模型 1.2.3 层次模型层次模型 1.2.4 网状模型网状模型 1.2.5 关系模型关系模型 1.2.6 面向对象模型面向对象模型 1.2.7 XML模型模型第一章第一章 绪论绪论64 1.2.2 E-R模型信息世界中的基本概念两个实体型之间的联系两个以上实体型之间的联系单个实体型内的联系概念模型的一

32、种表示方法一个实例第一章第一章 绪论绪论65概念模型概念模型的用途n概念模型用于信息世界的建模概念模型用于信息世界的建模n是现实世界到机器世界的一个中间层次是现实世界到机器世界的一个中间层次n是数据库设计的有力工具是数据库设计的有力工具n数据库设计人员和用户之间进行交流的语言数据库设计人员和用户之间进行交流的语言对概念模型的基本要求n较强的语义表达能力较强的语义表达能力n能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识n简单、清晰、易于用户理解简单、清晰、易于用户理解第一章第一章 绪论绪论E-R模型概念模型的表示方法较多，其中最为著名的是P.P.S.Chen于1

33、976年提出的实体联系方法（Entity-Relationship Approach）。该方法采用E-R图（Entity-Relationship）来描述概念模型，E-R方法也称为E-R模型。66第一章第一章 绪论绪论67一、信息世界中的基本概念(1) 实体（Entity） 客观存在并可相互区别的事物称为实体。客观存在并可相互区别的事物称为实体。可以是具体的人、事、物或抽象的概念可以是具体的人、事、物或抽象的概念。(2) 属性（Attribute） 实体所具有的某一特性称为属性。实体所具有的某一特性称为属性。一个实体可以由若干个属性来刻画。一个实体可以由若干个属性来刻画。 (3) 码（Key）

34、 唯一标识实体的属性集称为码。唯一标识实体的属性集称为码。第一章第一章 绪论绪论68信息世界中的基本概念(续)(4) 域（Domain） 属性的取值范围称为该属性的域属性的取值范围称为该属性的域。 (5) 实体型（Entity Type） 用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型体称为实体型(6) 实体集（Entity Set） 同一类型实体的集合称为实体集同一类型实体的集合称为实体集第一章第一章 绪论绪论69信息世界中的基本概念(续)(7) 联系（Relationship） n现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世现实世界中事物内部以

35、及事物之间的联系在信息世界界 中反映为实体内部的联系和实体之间的联系。中反映为实体内部的联系和实体之间的联系。n实体内部实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系联系n实体之间实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系的联系通常是指不同实体集之间的联系第一章第一章 绪论绪论70二、两个实体型之间的联系实体型实体型A联系名联系名实体型实体型B111:1联系联系实体型实体型A联系名联系名1n1:n联系联系实体型实体型A实体型实体型B联系名联系名mnm:n联系联系实体型实体型B用图形来表示两个实体型之间的这三类联系用图形来表示两个实体型之间的这三类联系 第一

36、章第一章 绪论绪论71二、两个实体型之间的联系（续） 一对一联系（1:1） n实例一个科室只有一个科主任一个科室只有一个科主任一个科主任只在一个科室中任职一个科主任只在一个科室中任职n定义：定义： 如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实中的每一个实体，实体集体集B中至多有一个（也可以没有）实中至多有一个（也可以没有）实体与之联系，反之亦然，体与之联系，反之亦然，则称实体集则称实体集A与实体集与实体集B具有一对一联系，具有一对一联系，记为记为1:1 科室科室管理管理科主任科主任111:1联系联系第一章第一章 绪论绪论72两个实体型之间的联系 (续)一对多联系（1：n）n实例一个科室中有

37、若干名医生，一个科室中有若干名医生，每个医生只在一个科室中工作每个医生只在一个科室中工作n定义：如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B中中有有n个实体（个实体（n0）与之联系，反之，对于实体）与之联系，反之，对于实体集集B中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集A中至多只有一个中至多只有一个实体与之联系，则称实体与之联系，则称实体集实体集A与实体集与实体集B有一对有一对多联系，记为多联系，记为1:n科室科室组成组成医生医生1n1:n联系联系第一章第一章 绪论绪论73两个实体型之间的联系 (续)多对多联系（m:n）n实例医生与病人之间的联系：医生与病人之

38、间的联系：一个医生可以给多个病人看病一个医生可以给多个病人看病一个病人可以找多个医生看病一个病人可以找多个医生看病n定义：如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B中中有有n个实体（个实体（n0）与之联系，反之，对于实）与之联系，反之，对于实体集体集B中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集A中也有中也有m个实个实体（体（m0）与之联系，则称实体集）与之联系，则称实体集A与实体与实体B具有多对多联系，记为具有多对多联系，记为m:n医生医生就诊就诊病人病人mnm:n联系联系第一章第一章 绪论绪论74三、两个以上实体型之间的联系两个以上实体型之间一对多联系n若

39、实体集若实体集E1，E2，.，En存在联系，对存在联系，对于实体集于实体集Ej（j=1，2，.，i-1，i+1，.，n）中的给定实体，最多只和）中的给定实体，最多只和Ei中的一个实体相联系，则我们说中的一个实体相联系，则我们说Ei与与E1，E2，.，Ei-1，Ei+1，.，En之间的联系之间的联系是一对多的是一对多的第一章第一章 绪论绪论75两个以上实体型之间的联系(续)实例 课程、教师与参考书三个实体型课程、教师与参考书三个实体型一门课程可以有若干个教师讲授，一门课程可以有若干个教师讲授，使用若干本参考书，使用若干本参考书，每一个教师只讲授一门课程，每一个教师只讲授一门课程，每一本参考书只供

40、一门课程使用每一本参考书只供一门课程使用课程课程讲授讲授教师教师1m两个以上实体型间两个以上实体型间1:n联系联系参考书参考书n第一章第一章 绪论绪论76两个以上实体型之间的联系(续)多个实体型间的一对一联系两个以上实体型间的多对多联系n实例 供应商、项目、零件三个实体型供应商、项目、零件三个实体型一个供应商可以供给多个项目多种零件一个供应商可以供给多个项目多种零件每个项目可以使用多个供应商供应的零件每个项目可以使用多个供应商供应的零件每种零件可由不同供应商供给每种零件可由不同供应商供给供应商供应商供应供应项目项目mp两个以上实体型间两个以上实体型间m:n联系联系零件零件n第一章第一章 绪论绪

41、论77四、单个实体型内的联系一对多联系n实例 医生实体型内部具有领导与被领导的联系医生实体型内部具有领导与被领导的联系某一医生（干部）某一医生（干部）“领导领导”若干名医生若干名医生一个医生仅被另外一个医生直接领导一个医生仅被另外一个医生直接领导这是一对多的联系这是一对多的联系一对一联系 请举例医生医生领导领导1n单个实体型内部单个实体型内部1:n联系联系第一章第一章 绪论绪论78单个实体型内的联系实体型实体型1联系名联系名mn单个实体型内的单个实体型内的m:n联系联系v多对多联系请举例第一章第一章 绪论绪论79五、 概念模型的一种表示方法实体联系方法(E-R方法)n用E-R图来描述现实世界的

42、概念模型nE-R方法也称为E-R模型第一章第一章 绪论绪论80E-R图实体型用矩形表示，矩形框内写明实体名。属性用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来医生医生病人病人医生医生医生ID科室科室职称职称姓名姓名第一章第一章 绪论绪论81E-R图(续)联系n联系本身： 用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（无向边旁标上联系的类型（1:1、1:n或或m:n） 第一章第一章 绪论绪论82联系的表示方法实体型实体型A联系名联系名实体型实体型B111:1联系联系实体型实

43、体型A联系名联系名1n1:n联系联系实体型实体型A实体型实体型B联系名联系名mnm:n联系联系实体型实体型B第一章第一章 绪论绪论83联系的属性医生医生就诊就诊病人病人mn就诊总费用就诊总费用v联系的属性联系的属性：联系本身也是一种实体型，也联系本身也是一种实体型，也 可以有属性。如果一个联系具可以有属性。如果一个联系具有属性，则这些属性也要用无有属性，则这些属性也要用无向边与该联系连接起来向边与该联系连接起来 第一章第一章 绪论绪论84六、一个实例用E-R图表示某个工厂物资管理的概念模型实体n仓库： 仓库号、面积、电话号码n零件 ：零件号、名称、规格、单价、描述n供应商：供应商号、姓名、地址

44、、电话号码、帐号n项目：项目号、预算、开工日期n职工：职工号、姓名、年龄、职称 第一章第一章 绪论绪论85一个实例实体之间的联系如下：实体之间的联系如下： (1)一个仓库可以存放多种零件，一种零件可以存放在多个仓库中。仓库一个仓库可以存放多种零件，一种零件可以存放在多个仓库中。仓库和零件具有多对多的联系。用库存量来表示某种零件在某个仓库中的和零件具有多对多的联系。用库存量来表示某种零件在某个仓库中的数量。数量。(2)一个仓库有多个职工当仓库保管员，一个职工只能在一个仓库工作，一个仓库有多个职工当仓库保管员，一个职工只能在一个仓库工作，仓库和职工之间是一对多的联系。职工实体型中具有一对多的联系仓

45、库和职工之间是一对多的联系。职工实体型中具有一对多的联系 (3)职工之间具有领导职工之间具有领导-被领导关系。即仓库主任领导若干保管员。被领导关系。即仓库主任领导若干保管员。(4)供应商、项目和零件三者之间具有多对多的联系供应商、项目和零件三者之间具有多对多的联系第一章第一章 绪论绪论86一个实例第一章第一章 绪论绪论87 1.2 数据模型 1.2.1 数据模型概述数据模型概述 1.2.2 E-R模型模型 1.2.3 层次模型层次模型 1.2.4 网状模型网状模型 1.2.5 关系模型关系模型 1.2.6 面向对象模型面向对象模型 1.2.7 XML模型模型第一章第一章 绪论绪论881.2.3

46、 层次模型层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型 层次数据库系统的典型代表是层次数据库系统的典型代表是IBM公司的公司的IMS（Information Management System）数据库管）数据库管理系统理系统层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体间的联层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系系 第一章第一章 绪论绪论89一、 层次数据模型的数据结构层次模型层次模型 满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型1. 有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点有且只有一个结点没有双亲

47、结点，这个结点称为根结点2. 根以外的其它结点有且只有一个双亲结点根以外的其它结点有且只有一个双亲结点层次模型中的几个术语层次模型中的几个术语n根结点，双亲结点，兄弟结点，叶结点根结点，双亲结点，兄弟结点，叶结点第一章第一章 绪论绪论90层次数据模型的数据结构(续) 1 根结点根结点 2 兄弟结点兄弟结点 3 叶结点叶结点 4 兄弟结点兄弟结点 5 叶结点叶结点 叶结点叶结点图图1.16 一个层次模型的示例一个层次模型的示例第一章第一章 绪论绪论91层次数据模型的数据结构(续)层次模型的特点：层次模型的特点：n结点的双亲是唯一的结点的双亲是唯一的n只能直接处理一对多的实体联系只能直接处理一对多

48、的实体联系n每个记录类型可以定义一个排序字段，也称为码字段每个记录类型可以定义一个排序字段，也称为码字段n任何记录值只有按其路径查看时，才能显出它的全部意义任何记录值只有按其路径查看时，才能显出它的全部意义n没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在第一章第一章 绪论绪论92层次数据模型的数据结构(续) 医生病人层次数据库模型 根结点根结点叶结点叶结点叶结点叶结点医院编号医院编号医院医院医院名称医院名称地址地址科室编号科室编号科室科室科室名称科室名称科室地点科室地点病人病人ID病人病人姓名姓名职业职业医生工号医生工号医生医生姓名姓名职称职称第一

49、章第一章 绪论绪论93层次模型的优缺点优点n层次模型的数据结构比较简单清晰层次模型的数据结构比较简单清晰 n查询效率高，性能优于关系模型，不低于网状查询效率高，性能优于关系模型，不低于网状模型模型n层次数据模型提供了良好的完整性支持层次数据模型提供了良好的完整性支持缺点n多对多联系表示不自然多对多联系表示不自然n对插入和删除操作的限制多，应用程序的编写对插入和删除操作的限制多，应用程序的编写比较复杂比较复杂 n查询子女结点必须通过双亲结点查询子女结点必须通过双亲结点第一章第一章 绪论绪论94 1.2 数据模型 1.2.1 数据模型概述数据模型概述 1.2.2 E-R模型模型 1.2.3 层次模

50、型层次模型 1.2.4 网状模型网状模型 1.2.5 关系模型关系模型 1.2.6 面向对象模型面向对象模型 1.2.7 XML模型模型第一章第一章 绪论绪论951.2.4 网状模型网状数据库系统采用网状模型作为数据的组织方式 典型代表是DBTG系统：n亦称CODASYL系统n70年代由DBTG提出的一个系统方案n奠定了数据库系统的基本概念、方法和技术实际系统nCullinet Software Inc.公司的 IDMSnUnivac公司的 DMS1100nHoneywell公司的IDS/2nHP公司的IMAGE第一章第一章 绪论绪论961.网状数据模型的数据结构网状模型满足下面两个条件的基本

51、层次联系的集合：满足下面两个条件的基本层次联系的集合：1. 允许一个以上的结点无双亲；允许一个以上的结点无双亲；2. 一个结点可以有多于一个的双亲一个结点可以有多于一个的双亲。第一章第一章 绪论绪论97网状数据模型的数据结构（续）表示方法(与层次数据模型相同)实体型实体型：用记录类型描述：用记录类型描述 每个结点表示一个记录类型（实体）每个结点表示一个记录类型（实体）属性属性：用字段描述：用字段描述 每个记录类型可包含若干个字段每个记录类型可包含若干个字段联系联系：用结点之间的连线表示记录类：用结点之间的连线表示记录类型型（实体）之（实体）之 间的间的一对多的父子联系一对多的父子联系第一章第一

52、章 绪论绪论98网状数据模型的数据结构（续）网状模型与层次模型的区别n网状模型允许多个结点没有双亲结点网状模型允许多个结点没有双亲结点n网状模型允许结点有多个双亲结点网状模型允许结点有多个双亲结点n网状模型允许两个结点之间有多种联系（复网状模型允许两个结点之间有多种联系（复合联系）合联系）n网状模型可以更直接地去描述现实世界网状模型可以更直接地去描述现实世界n层次模型实际上是网状模型的一个特例层次模型实际上是网状模型的一个特例第一章第一章 绪论绪论99网状数据模型的数据结构（续）v网状模型中子女结点与双亲结点的联系可以不唯一要为每个联系命名，并指出与该联系有关的双亲记录和子要为每个联系命名，并

53、指出与该联系有关的双亲记录和子女记录女记录 R1与与R3之间的之间的联系联系L1R2与与R3之间的之间的联系联系L2 第一章第一章 绪论绪论100网状数据模型的数据结构（续）网状模型的例子 第一章第一章 绪论绪论101网状数据模型的优缺点优点n能够更为直接地描述现实世界，如一个结点可以有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多个双亲n具有良好的性能，存取效率较高具有良好的性能，存取效率较高缺点n结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库结构比较复杂，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的结构就变得越来越复杂，不利于最终用户掌握nDDL、DML

54、语言复杂，用户不容易使用语言复杂，用户不容易使用第一章第一章 绪论绪论102 1.2 数据模型 1.2.1 数据模型概述数据模型概述 1.2.2 E-R模型模型 1.2.3 层次模型层次模型 1.2.4 网状模型网状模型 1.2.5 关系模型关系模型 1.2.6 面向对象模型面向对象模型 1.2.7 XML模型模型第一章第一章 绪论绪论1031.2.5 关系模型关系数据库系统采用关系模型作为数据的组织方式 1970年美国IBM公司San Jose研究室的研究员E.F.Codd首次提出了数据库系统的关系模型 计算机厂商新推出的数据库管理系统几乎都支持关系模型 第一章第一章 绪论绪论104一、关系

55、数据模型的数据结构 在在用户观点用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。它由行和列组成。医生登记表医生登记表属性属性元组元组医生医生ID姓名姓名职称职称科室科室助手助手198005王丹主任医师内科201303200115刘秀主治医师五官科201315201303张景实习医生内科 198526李灿主任医师呼吸科201312201312朱诚实习医生呼吸科 201315汪力实习医生五官科 第一章第一章 绪论绪论105关系数据模型的数据结构（续）n关系（关系（Relation）一个关系对应通常说的一张表n元组（元组（Tuple）表中的

56、一行即为一个元组n属性（属性（Attribute） 表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性名第一章第一章 绪论绪论106关系数据模型的数据结构（续）n主码（主码（Key）表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。n域（域（Domain）属性的取值范围。n分量分量元组中的一个属性值。n关系模式关系模式对关系的描述关系名（属性1，属性2，属性n）医生（医生ID、姓名、职称、科室、助手）第一章第一章 绪论绪论107关系数据模型的数据结构（续）关系必须是规范化的，满足一定的规范条件关系必须是规范化的，满足一定的规范条件最基本的规范条件：关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项, 不允许表

57、中还有表 下图中工资和扣除是可分的数据项下图中工资和扣除是可分的数据项 ,不符合关系模型要求不符合关系模型要求 图图 一个工资表一个工资表(表中有表表中有表)实例实例 医生医生ID姓名姓名职称职称应发工资应发工资扣除扣除实发工资实发工资基本工资薪级工资绩效工资水费电费2004081李明住院医师8604803600801604700第一章第一章 绪论绪论108关系数据模型的数据结构（续）关系术语一般表格的术语关系名表名关系模式表头（表格的描述）关系（一张）二维表元组记录或行属性列属性名列名属性值列值分量一条记录中的一个列值非规范关系表中有表（大表中嵌有小表）表表1.2 术语对比术语对比 第一章第

58、一章 绪论绪论109二、关系数据模型的操纵与完整性约束数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系n查询n插入n删除n更新数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系，即若干元数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系，即若干元组的集合组的集合存取路径对用户隐蔽，用户只要指出存取路径对用户隐蔽，用户只要指出“干什么干什么”，不必详细说明，不必详细说明“怎么干怎么干”第一章第一章 绪论绪论110关系数据模型的操纵与完整性约束（续）关系的完整性约束条件 n实体完整性n参照完整性n用户定义的完整性第一章第一章 绪论绪论111关系数据模型的优缺点优

59、点优点n建立在严格的数学概念的基础上建立在严格的数学概念的基础上n概念单一概念单一w实体和各类联系都用关系来表示w对数据的检索结果也是关系n关系模型的存取路径对用户透明关系模型的存取路径对用户透明w具有更高的数据独立性，更好的安全保密性w简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作第一章第一章 绪论绪论112关系数据模型的优缺点（续）缺点缺点n存取路径对用户透明导致查询效率往往不如非 关系数据模型n为提高性能，必须对用户的查询请求进行优化 增加了开发DBMS的难度第一章第一章 绪论绪论1.2.6 面向对象模型复杂数据管理的需求不断增长文献管理系统中的大文本，医学诊断产生的CT、核磁共振图像，股票交

60、易市场的时间序列数据等等。面向对象的数据模型（Object-Oriented Data Model，简称OO模型 ）应运而生。113第一章第一章 绪论绪论面向对象模型的数据结构对象：对象是由一组数据结构和在这组数据结构上的操作的程序代码封装起来的基本单位。对象可描述客观世界中实际或抽象的事物，例如一个病人、一个医生、一种疾病、一种药品等，每个对象都包含一定的属性集合和方法集合。类：共享同样属性和方法集的所有对象构成了一个类，一个对象是某一类的一个实例。现实世界中，一个对象总是存在一些与之相似的对象。例如，病人之间有些共同的特征，医生之间也有些共同的特征，可以将病人（或医生）的共同特征抽取出来表示成病人（或医生