01-01 RDBMS 概念 (58 页)

1、RDBMS关系数据库概念( Oracle )赵元杰2012.11 2/582022-3-22课程内容v关系数据库历史v关系数据库关键概念v关系数据库术语vSQL 基础概要v参考资源3/582022-3-22关系数据库历史v 数据库系统的发展可划分为三代v第一代：层次数据库系统和网状数据库系统：主要支持层次和网状数据模型v第二代：关系数据库系统：u支持关系数据模型，该模型有严格的理论基础u概念简单、清晰，易于用户理解和使用v第三代：新一代数据库系统面向对象数据库系统：u基于扩展的关系数据模型或面向对象数据模型的尚未完全成熟的一代数据库系统v 第三代特点：v支持包括数据、对象和知识的管理v在保持和

2、继承第二代技术的基础上引进新技术(如OO)v对其他系统开放，具有良好的可移植性、可连结性、可扩充性、互操作性。4/582022-3-22RDBMS 有关概念v现在还存在的RDBMSvOraclevMicrosoft SQL ServervIBM DB2vInformixvSybasev快不行的RDBMSvIngresvUnifyvPC DBMSvDBASEvPARADOXvPC DBMS 也称桌面数据库v与RDBMS差别大v不支持多用户v不支持事务的提交与回滚v维护差, 5/582022-3-22Big Dogs in the YardvIBMs DB2vOracles 9ivMSs SQL

3、ServervSybases ASE(SAP)vInformix (IBM)vSUNs Mysql(开源-甲骨文)vPostgreSQL (开源)v实际上，到2008年，只剩下前面3只大狗了6/582022-3-22现在市场流行的RDBMSv目前流行的RDBMSvOraclevMS SQL ServervIBM DB2vInformixvSybase7/582022-3-22TableRow = objectColumn = propertyTable = Object ClassObject Classes withGeometry called Feature Classes8/58202

4、2-3-22Relational DBMSv Most popular type of DBMSvOver 95% of data in DBMS is in RDBMSv Commercial systemsvIBM DB2vInformixvMicrosoft AccessvMicrosoft SQL ServervOraclevSybase9/582022-3-22RDBMS 有关概念v Dr. E. F. Codd proposed the relational model for database systems in 1970(Codd在70年就提出了关系模型）.v It is t

5、he basis for the relational database management system (RDBMS)（关系数据库管理系统是基础）.v The relational model contains the following components（关系模型包括下面部件）:vCollection of objects or relations（对象或关系的搜集）vSet of operations to act on the relations（对实际关系操作的集合）vData integrity for accuracy and consistency（对精确性数据完整性和

6、一致性）10/582022-3-22DBMS专家vE.F. “Ted” Codd (1923-2003)v1970: A Relational Model of Data for Large Shared Data Banksv1994: Coined the term OLAP - “OnLine Analytical Processing”vPublished the “12 rules of OLAP”11/582022-3-22DBMS专家v三位三位Turing奖获得者奖获得者v 数据库技术自20世纪60年代产生到今天，已经经历了3代演变，造就了C.W.Bachman、E.F.Codd

7、和James Gray三位图灵奖获得者，带动了一个巨大的软件产业。v 数据库技术一直是最活跃、发展速度最快、应用最广的IT技术之一。 12/582022-3-22课程内容v关系数据库历史v关系数据库关键概念v关系数据库术语vSQL 基础概要v参考资源13/582022-3-22RDBMS 概念-数据库v数据库应具备的特征数据库应具备的特征/定义：定义：v1.数据库是相互关联的数据的集合数据库是相互关联的数据的集合v2.用综合的方法组织数据用综合的方法组织数据-索引、聚簇索引、聚簇Clusterv3.具有较小的数据冗余，可供多个用户共享具有较小的数据冗余，可供多个用户共享v4.具有较高的数据独立

8、性：具有较高的数据独立性：u数据库技术之前，数据文件的组织方式和应用程序是密切相关数据库技术之前，数据文件的组织方式和应用程序是密切相关的。数据结构改变，相应的应用程序也必须随之修改的。数据结构改变，相应的应用程序也必须随之修改v5.具有安全控制机制，能够保证数据的安全、可靠具有安全控制机制，能够保证数据的安全、可靠v6.允许并发地使用数据库，能有效、及时地处理数据，允许并发地使用数据库，能有效、及时地处理数据，并能保证数据的一致性和完整性并能保证数据的一致性和完整性:v7.具有较高的数据独立性：具有较高的数据独立性：u一致性：数据是共享一致性：数据是共享(多个用户同时使用相同的数据多个用户同

9、时使用相同的数据),保证各个保证各个用户之间对数据的操作不发生矛盾和冲突用户之间对数据的操作不发生矛盾和冲突u完整性：保证数据正确的特性完整性：保证数据正确的特性-数据完整性数据完整性(建立约束来保证建立约束来保证)14/582022-3-22RDBMS 概念-数据库v数据库数据库 定义功能有：定义功能有：v1.数据库定义功能数据库定义功能(DDL)：u定义数据库结构和存储结构；定义数据库结构和存储结构；u定义数据库中数据之间的联系；定义数据库中数据之间的联系；u定义数据完整性约束条件和保证完整性的触发机制等定义数据完整性约束条件和保证完整性的触发机制等v2.数据库操纵功能数据库操纵功能(DM

10、L)：u完成对数据库中数据的操作：插入、删除、修改；完成对数据库中数据的操作：插入、删除、修改；u重新组织数据库的存储结构；重新组织数据库的存储结构；u完成对数据库的备份完成对数据库的备份/恢复等恢复等.v3.数据库查询功能数据库查询功能(SELECT)v4.数据库控制功能数据库控制功能(GRANT,REVOKE)v5.数据库通信功能数据库通信功能(SQL Net)15/582022-3-22RDBMS 概念-数据模型v数据模型：数据模型：v数据模型数据模型(Data Model)对客观事物、现象、过程或系统的简化描述v数据建模：数据建模：描述了组织数据的框架结构v业务功能建模：业务功能建模：

11、用户的最终需求16/582022-3-22RDBMS 概念-数据模型v数据模型的三大要素：数据模型的三大要素：v1.数据结构：u描述数据的静态特征，包括对数据结构和数据建联系的描述v2.数据操作：u描述数据的动态特征：一组定义在数据上的操作(操作符、运算规则及其语言等)u主要操作：检索与更新（插入、删除、修改） v3.数据约束条件：u完整性规则的集合，数据库中的数据必须满足这组规则u约束条件的主要目的是使数据库与它所描述的现实系统相符合现实系统相符合u设计时：时数据模型正确、真实、有效地反映现实u运行时：保证数据库中的数据值真实地体现现实世界的状态 17/582022-3-22RDBMS 概念

12、-数据模型v常见数据模型常见数据模型 ：v1.概念数据模型(Conceptual Data Model,CDM)：u描述现实世界的概念化结构，与具体的DBMS无关u现实世界的事物经过人脑的抽象加工，提取出对用户有用的信息，经过组织整理加工形成结余现实世界和计算机世界之间的中间模型；uCDM只关心现实世界中的事物、事务特征、联系，完全没有与具体及其相关的任何概念； uCDM是系统分析员、程序设计员、维护人员、用户之间相互理解的共同语言； uCDM能时数据库的设计人员在设计的初始阶段摆脱计算机系统及DBMS的具体技术问题，集中精力分析数据、数据之间的联系；u概念模型必须转换成逻辑模型，才能在DBM

13、S中实现；u最常用的概念模型是E-R模型 18/582022-3-22RDBMS 概念-数据模型v常见数据模型常见数据模型 ：v2.逻辑数据模型(Logical Data Model,LDM)：u面向用户建模u用户从数据库所看到的数据模型；u是具体的DBMS所支持的数据模型（网状/层次/关系/面向对象）；u既要面向用户，也要面向系统；uLDM表示数据建联系的方法;u一般的DBMS支持一种LDM（特殊的DBMS支持多种LDM）.19/582022-3-22RDBMS 概念-数据模型v常见数据模型常见数据模型 ：v3.物理数据模型(Physical Data Model,PDM)：u面向具体的DB

14、MS，面向机器；u描述数据在存储介质上的组织结构；uPDM不仅与具体的DBMS有关，还与操作系统和硬件有关u每一种逻辑模型在实现时都有其对应的物理模型uPDM加入了概念模型中为考虑的因素：触发器、存储过程、主键、外键、索引等uDBMS为保证其独立性和可以执行，大部分PDM的实现工作由系统自动完成，而设计者只设计索引、聚簇等特殊结构 什么是RDBMS?DatabaseDataBaseManagementSystem(The engine)Dynamic SQLInteractiveSQLStatic SQLNamesandAddressesSalesDataDesignInformationLi

15、brariesDrawingsSatelliteImagesProductionSchedulesRDBMS构成Databasesysobjectssp_get_sales tr_sale_insertStored Proceduresdept saleUser Tablesci_emp_deptnosales_by_deptTriggersSystem TablesViewsIndexes数据存储在不同介质上电子表格电子表格档案柜档案柜数据库数据库23/582022-3-22RDBMS 概念-关系v关系关系 ( Relation )：v关系定义：u一个关系就是命名的二维数据表(A relat

16、ion is a named, two-dimensional table of data )v表包含行(记录)和列(属性)构成：vTable consists of rows (records), and columns (attribute or field)24/582022-3-22RDBMS 概念-关系v带有样例数据的EMPLOYEE1 Relation ： vEMPLOYEE1 ：EmpIDNameDeptName Salary100 Margaret SimpsonMarketing 48,000140 Allen BeetonAccounting 52,000110Chris

17、LuceroInfo. System 43,000190Lorenzo DavisFinance 55,000150Susan MartinMarketing 42,00025/582022-3-22RDBMS 定义26/582022-3-22课程内容v关系数据库历史v关系数据库关键概念v关系数据库设计知识v关系数据库术语vSQL 基础概要v参考资源数据库设计与系统开发生命期策略与分析策略与分析 设计设计建立与文档建立与文档转换转换(Transition)产品化产品化(Production)数据建模(Data Models)客户脑子里的客户脑子里的系统模型系统模型客户模型的客户模型的实体模型实

18、体模型(entity model)存储在磁盘的表存储在磁盘的表(Tables)Oracleserver实体模型的表模型实体模型的表模型(Table model)v使用ERD创建实体关系模型:v假设：u“. . . 分配以个或多个员工到一个部门(department) . . .”u“. . . 有些部门还没有员工. . .”实体关系模型EMPLOYEE#* number*nameojob titleDEPARTMENT#* number*nameolocation指派到指派到(部门部门)由员工组成由员工组成实体关系模型转换Unique identifier (UID)主要用主要用 “#”标识标

19、识 次要用次要用 “(#)”标识标识EMPLOYEE#* number*nameojob titleDEPARTMENT#* number*nameolocation属性属性(Attribute)单一名称单一名称小写小写强制用强制用 * 号标识号标识可选择则用可选择则用 “o”指派指派构成构成 实体实体单数单数, 唯一名称唯一名称大写字母大写字母软件箱软件箱括号内的同义词括号内的同义词31/582022-3-2231DatabaseTablespaceExtentUsedFreeOperatingSystem FilesBlockSegmentDataRollbackIndexTemporar

20、yClusterCache Entity-Relationship Diagram showing: Database Tablespace Extents Segments Files Blocks关联多个表Table name: EMPLOYEESTable name: DEPARTMENTSPrimary keyPrimary keyForeign keyv每个数据行用唯一的主键(primary key)来标识v多个表的外键(foreign keys )来与主键发生联系33/582022-3-22v每个数据行用唯一的主键(primary key)来标识v多个表的外键(foreign ke

21、ys )来与主键发生联系关联多表的例子34/582022-3-22v唯一的主键(primary key)对应另外的多个外键(foreign keys )：关联多表的例子35/582022-3-22规范化与反规范化v范式与反范式（ Normalized vs Denormalized ）v范式(规范化)的好处：v清晰地描述各个对象的关系v 查询时要进行关联(Where 子句)v反范式的好处：v不需要描述各个对象的关系v 查询时预先进行关联36/582022-3-22一个表 未规范化(unnormalised)v需要借助主键 (Primary Key )来标识每个数据行v如何实现:v新增加的部门

22、3 还没有员工，怎么办？ v删除 Sue Brown行，但需要保留 sales 部门v改变 Marketing名称, 必须在多个地方来修改 emp_no fname lname dept_no dept_name 10 fred smith 1 marketing 20 bob james 1 marketing 30 sue brown 2 sales|一个存储了部门与雇员的信息:37/582022-3-22规范化的表 - (normalised)v多个表,每个表为一个实体v实体的一次出现为表的一个行v数据维护时要保持两个表的连接emp_no fname lname dept_no 10 f

23、red smith 1 20 bob james 1 30 sue brown 2dept_no dept_name 1 marketing 2 salesemployee tabledepartment table38/582022-3-22设计物理数据库v逻辑数据模型映射为物理数据库设计:逻辑逻辑物理物理实体表属性 列后选键/标识 主键或唯一键关系外键v上面转换通常是1:1的映射39/582022-3-22课程内容v关系数据库历史v关系数据库关键概念v关系数据库设计知识v关系数据库术语vSQL 基础概要v参考资源40/582022-3-22术语-关系 关系（关系（relation）:一个关

24、系对应一张二维表 元组（元组（tuple）：表中的一行即为一个元组属性（属性（attribute）：表中的一列为一个属性，给每个属性起一个名字即属性名（ID，NAME，PHONE，SALES-REP-ID） 41/582022-3-22术语-行、列v 每个表是由行(row)和列(column)组成.v 你可通过执行 Structured Query Language (SQL) 语句来操作数据.nameaddressdobssnjane201 N. Hi45274-54-8910joan207 N Main55234-81-7890jim20 Elm75890-75-9876jean40 Oa

25、k80 x04-23-7890Attribute (in column)术语- Entities & AttributesEntity (in row)43/582022-3-22术语- Primary & Foreign 及RIv 这里 departments 与 employees 存在一对多的关系v 子表(多)必须在主键的主表(一)中存在v 这个概念就是参考完整性- Referential Integrity (RI)v 这样的完整性要在 CREATE TABLE 中体现emp_no fname lname dept_no 10 fred smith 1 20 bob james 1 3

26、0 sue brown 2dept_no dept_name 1 marketing 2 salesemployee table (many)department table (one)Primary KeyForeign KeyPrimary Key44/582022-3-22术语-连接(Joins)v 使用键(Key )列作为连接v 1的主键PK对应多的外键FKv有些例外v 任选一个员工，就决定他/她在哪个部门 ：v必须进行连接emp_no fname lname dept_no 10 fred smith 1 20 bob james 1 30 sue brown 2dept_no de

27、pt_name 1 marketing 2 salesemployee table (many)department table (one)Foreign KeyPrimary KeyParent TableDependent Table术语-行、列与字段123465行(row or tuple)主键列(column)列(column)外键列(column)有值的字段(field)无值的字段(field)46/582022-3-22术语-完整性约束v 实体(Entity)v主键不能空(NULL)和唯一. 这里NULL 表示不存在值.v 引用(Referential)v外键值必须与主键匹配或空(

28、 NULL ).v 列(Column)v列中的值必须定义的数据类型匹配.v 用户定义(User-defined)v值必须按照用户定义的规则进行.47/582022-3-22术语-数据库的SchemavDatabase Schema(数据模式、数据库方案？)vConceptual schema, a map of concepts and their relationships. vLogical schema, a map of entities and their attributes and relations vPhysical schema, a particular implemen

29、tation of a logical schema vSchema object, Oracle database object 48/582022-3-22术语-数据库的SchemavConceptual schemav概念模式是49/582022-3-22Oracle 系统的模式vOracle 系统Schema： vA schema is a collection of database objects. A schema is owned by a database user and has the same name as that user. vSchema (模式)-将用户所有数

30、据库对象集合为组的逻辑结构。v模式对象(Schema Objects)包括：uTABLEuIndexesuViews50/582022-3-22Oracle 系统的模式vOracle 系统Schema： v模式=方案=将用户所有数据库对象集合为组的逻辑结构：SQL CREATE SCHEMA AUTHORIZATION scott 2 CREATE VIEW Sales_staff AS 3 SELECT Empno, Ename, Sal, Comm 4 FROM Emp_tab 5 WHERE Deptno = 30 WITH CHECK OPTION CONSTRAINT 6 Sales

31、_staff_cnst 7 CREATE TABLE Dept_tab ( 8 Deptno NUMBER(3) PRIMARY KEY, 9 Dname VARCHAR2(15), 10 Loc VARCHAR2(25) 11 CREATE TABLE Emp_tab ( 12 Empno NUMBER(5) PRIMARY KEY, 13 Ename VARCHAR2(15) NOT NULL, 14 Job VARCHAR2(10), 15 Mgr NUMBER(5), 16 Hiredate DATE DEFAULT (sysdate), 17 Sal NUMBER(7,2), 18 Comm NUMBER(7,2), 19 Deptno NUMBER(3) NOT NULL 20 CONSTRAINT Dept_fkey REFERENCES Dept_tab(Deptno) 21 GRANT SELECT ON EMP_tab TO PUBLIC; 方案已创建。51/582022-3-22模式设计vSchema Design： v可用SQL语句创建： SELECT FROM VERSIONS BETWEEN AND ;52/582022-3-22课程内容v关系数据库历史v关系数据库关键概念v关系数据库设计知识v关系数据库术语vSQL 基础概要(10g/