数据库精品课(仅供个人学习)第一章

1、Theory of Database1海阔凭鱼跃海阔凭鱼跃 天高任鸟飞天高任鸟飞石家庄铁道学院石家庄铁道学院 计算机与信息工程分院计算机与信息工程分院数据库原理Theory of databaseTheory of Database3教材及参考书 教材教材 王珊，萨师煊：数据库系统概论王珊，萨师煊：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 参考书参考书 A First Course in Database Systems Jeffrey.D.Ullman, Jennifer Widom （美）斯坦福大学 （数据库系统基础教程 机械工业出版社） 何玉洁：数据库原理

2、与应用，何玉洁：数据库原理与应用， 机械工业出版社，机械工业出版社，2007 樊金生等：樊金生等：Power Builder 9.0 实用教程实用教程 科学出版社，科学出版社，2004 上机软件上机软件 SQL SERVER 2000、PowerBuilder 9.0 Theory of Database4学习方式 听课：启发式、讨论式 读书：预习、复习、查阅大量资料 作业、实验：课后作业、上机实验、综合练习Theory of Database5v 掌握数据库相关概念、原理、设计方法v 对数据库系统有一定了解(SQL Server2000)v 掌握数据库开发工具如Power Builder 9

3、.0v 达到开发小型应用系统的能力v 对数据库的新发展、新技术有一定了解学习要求Theory of Database6v平时成绩（30%） （考勤、书面作业、上机实验、综合练习）v期末考试（70%）课程成绩Theory of Database7课程内容课程内容基础篇 设计与开发篇 系统篇 应用篇一、绪论二、关系数据库三、关系数据库 标准语言SQL四、数据库安全性五、数据库完整性数据库系统设计POWER BUILDER 9.0、SQL SERVER 2000六、关系数据理论七、数据库设计八、数据库编程十、 数据库恢复技术十一、并发控制十二、数据库管理系统（SQL SERVER 2000）十三、数

4、据库技术 新发展Theory of Database8数数 据据 库库 原原 理理Theory of Database第一章第一章 绪论绪论Theory of Database9数据库产生的背景数据库产生的背景1、数据密集型应用特点：a、涉及的数据量大；b、数据不随程序结束而消失；c、数据被多个应用程序所共享；2、应用领域的驱动a、产品数据管理PDM，计算机辅助设计；b、信息管理系统、情报检索系统；数据库是计算机科学技术的重要技术和研究课题。Theory of Database10数据库的地位数据库的地位 数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支。 数据库技术是

5、信息系统的核心和基础，它的出现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频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志。Theory of Database11第一章第一章 绪论绪论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1.4 数据库系统的组成数据库系统的组成1.5 小结小结Theory of Database121.1 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 Theory of

6、 Database131.1.1 四个基本概念四个基本概念数据(Data)数据库(Database)数据库管理系统(DBMS) Database Management System数据库系统(DBS) Database SystemTheory of Database14一、数据一、数据数据(Data)是数据库中存储的基本对象 定义 反映客观世界的事实，并可以互相区分其特征的符号。 例如：一个学生：学号、姓名、性别、年龄、班级等。 种类（实在的事物或抽象的事物） 文本、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录、货物的运输情况等。 特点 数据与其语义是不可分的。Theory of Database

7、15数据举例数据举例 数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。 例如: 93是一个数据语义1：学生某门课的成绩93分语义2：火车票的价格93元语义3：三年级的学生人数93人语义4：请同学给出Theory of Database16数据举例数据举例 学生档案中的学生记录（李明，男，197205，江苏南京市，计算机系，1990） 语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、 入学时间 解释：李明是个男生，1972年5月出生，江苏南京市人，1990年考入计算机系 请给出另一个解释和语义Theory of Database17二、数据库二、数据库定义数据库数据库(Database,简称简

8、称DB)是是长期储存长期储存在计算机内、在计算机内、有有组织组织的、的、可共享可共享的的大量大量数据的集合。数据的集合。基本特征 数据按一定的数据按一定的数据模型数据模型组织、描述和储存组织、描述和储存 可为各种用户可为各种用户共享共享、冗余度冗余度较小较小 数据独立性数据独立性较高、易扩展较高、易扩展 针对明确的目标而设计、建立、加载（为用户服务）针对明确的目标而设计、建立、加载（为用户服务） 数据库应该反映现实世界中的某一方面（静态和动态特征）数据库应该反映现实世界中的某一方面（静态和动态特征）Theory of Database18三、数据库管理系统三、数据库管理系统 DBMS：对DB中

9、data进行存储和管理的软件系统。 位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件； 是基础软件，是一个大型复杂的软件系统 ； 分类 小型：ACESS, FOXPRO, DBASE等。 大型：DB2, ORACLE, SQL SERVER, INFORMIX等。Theory of Database19硬件平台硬件平台基础软件平台基础软件平台软件基础构架平台软件基础构架平台应用软件平台应用软件平台软件产品软件产品协同软件协同软件办公软件办公软件中间件中间件应用服务应用服务器器数据库在计算机系统中的位置数据库在计算机系统中的位置Theory of Database20DBMS的主要功能的主要功能数据定义

10、功能数据定义功能数据操纵功能数据操纵功能数据组织、存储和管理数据组织、存储和管理提供数据操纵语言(DML)，实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改)分类组织、存储和管理各种数据确定组织数据的文件结构和存取方式实现数据之间的联系提供多种存取方法提高存取效率提供数据定义语言(DDL)，定义数据库中的数据对象事务管理和运行管理事务管理和运行管理数据库的运行和维护数据库的运行和维护其它功能其它功能保证数据的安全性、完整性多用户对数据的并发使用。发生故障后的系统恢复数据库初始数据装载转换，数据库转储，介质故障恢复，数据库的重组织，性能监视分析等DBMS与其它软件系统的通信，两个DBMS系统的数

11、据转换，异构数据库之间的互访和互操作Theory of Database21四、数据库系统四、数据库系统数据库系统（Database System，简称，简称DBS） 在计算机系统中引入数据库后的系统构成。在计算机系统中引入数据库后的系统构成。数据库系统的构成数据库数据库数据库管理系统（及其开发工具）数据库管理系统（及其开发工具）应用系统应用系统数据库管理员数据库管理员 Theory of Database22 数据库数据库 应用系统应用系统应用开发工具 操作系统 数据库管理系数据库管理系统统 数据库管理员数据库管理员用户用户用户数数据据库库系系统统Theory of Database231.

12、1 数据库系统概述数据库系统概述 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 Theory of Database24数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展什么是数据管理对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护；数据处理的中心问题；数据管理技术的发展动力应用需求的推动计算机硬件的发展计算机软件的发展Theory of Database25数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展(续续)数据管理技术的发展过程 20世纪世纪60年年代末代末 -现在现在 20世纪世纪50年代末

13、年代末 -60年代中年代中 20世纪世纪40年年代中期代中期 -50年代中年代中期期人工管理阶段人工管理阶段文件系统阶段文件系统阶段数据库系统阶段数据库系统阶段Theory of Database26一、人工管理阶段一、人工管理阶段时期20世纪40年代中-50年代中产生的背景应用需求科学计算硬件水平无直接存取存储设备软件水平没有操作系统处理方式批处理Theory of Database27人工管理阶段人工管理阶段(续续)特点数据的管理者：用户（程序员），数据不保存数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：无共享、冗余度极大数据的独立性：不独立，完全依赖于程序数据的结构化：无结构数据控制能力

14、：应用程序自己控制Theory of Database28应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(人工管理阶段人工管理阶段)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.Theory of Database29二、文件系统阶段二、文件系统阶段时期20世纪50年代末-60年代中产生的背景应用需求科学计算、管理硬件水平磁盘、磁鼓软件水平有文件系统处理方式联机实时处理、批处理Theory of Database30文件系统阶段文件系统阶段(续续)特点数据的管理者：文件系统，数据可长期保存数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：共享性差

15、、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：独立性差，数据的逻辑结构改变必须修改应用程序数据控制能力：应用程序自己控制Theory of Database31应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(文件系统阶段文件系统阶段)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.Theory of Database32文件系统中数据的结构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； 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； 可以

16、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。 数据的最小存取单位是记录；Theory of Database33三、数据库系统阶段三、数据库系统阶段时期20世纪60年代末以来产生的背景应用背景大规模管理硬件背景大容量磁盘、磁盘阵列软件背景有数据库管理系统处理方式联机实时处理，分布处理，批处理Theory of Database34应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(数据库系统数据库系统)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Theory of Database351.1 数据库系统概述数据库系统概述 1.1.1 四个基本概念四个基本概念 1.

17、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 Theory of Database361.1.3 数据库系统的特点数据库系统的特点数据结构化数据结构化数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据独立性高数据独立性高数据由数据由DBMSDBMS统一管理和控制统一管理和控制Theory of Database37数据结构化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 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 不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之

18、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 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 数据可以数据可以变长变长 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Theory of Database38数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据库系统从整体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。数据共享的好处减少数据冗余，节约存储空间避免数据之间的不相容性与不一致性 使系统易于扩充Theory of Database39数据独立性高数据

19、独立性高 物理独立性 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。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，应用程序不用改变当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。 逻辑独立性 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辑结构改变了，用户程序也可以不变。 数据独立性是由DBMS的二级映像功能来保证的Theory of Database40数据由数据由DBMS统一管理和控制统一管理和控制 DBMS提供的数据控制功能 (1)数据的安全性（Se

20、curity）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。 (2)数据的完整性（Integrity）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。 (3)并发（Concurrency）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误的结果。 (4)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。Theory of Database41第一章第一章 绪论绪论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1.4 数据库系统的组成数据库系统的组成1.5 小结小结Theory of Dat

21、abase42 1.2 数据模型数据模型 1.2.1 两大类数据模型两大类数据模型 1.2.2 数据模型的组成要素数据模型的组成要素 1.2.3 概念模型概念模型 1.2.4 最常用的数据模型最常用的数据模型 1.2.5 层次模型层次模型 1.2.6 网状模型网状模型 1.2.7 关系模型关系模型Theory of Database43数据模型数据模型 在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。 通俗地讲，数据模型就是对现实世界的模拟，建模。 数据模型应满足三方面要求 能比较能比较真实真实地模拟现实世界地模拟现实世界 容易容易为人所为人所理解理解 便

22、于在计算机上便于在计算机上实现实现Theory of Database44 1.2.1 两大类数据模型两大类数据模型 数据模型分为两类（分属两个不同的层次）(1) 概念模型概念模型 也称信息模型，它是也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建按用户的观点来对数据和信息建模模，用于数据库设计。，用于数据库设计。 (2) 逻辑模型和物理模型逻辑模型和物理模型 （数据模型）（数据模型）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、面向对象模型等，模型等，按计算机系统的观点对数据建模按计算机系统的观点对数据建模，用于，用于DBMS实现实现。物理

23、模型是对数据最底层的抽象，描述数据在系统内部的表示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。方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。Theory of Database45两大类数据模型两大类数据模型 (续续)客观对象的抽象过程-两步抽象 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； 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。Theory of Database46两大类数据模型两大类数据模型 (续续)DBMS支持的数据模型支持的数据模型概念模型概念模型

24、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Theory of Database47 1.2 数据模型数据模型 1.2.1 两大类数据模型两大类数据模型 1.2.2 数据模型的组成要素数据模型的组成要素 1.2.3 概念模型概念模型 1.2.4 最常用的数据模型最常用的数据模型 1.2.5 层次模型层次模型 1.2.6 网状模型

25、网状模型 1.2.7 关系模型关系模型Theory of Database48 1.2.2 数据模型的组成三要素数据模型的组成三要素数据结构 数据操作 完整性约束条件Theory of Database49 一、一、 数据结构数据结构什么是数据结构描述数据库的组成对象，以及对象之间的联系描述的内容与数据类型、内容、性质有关的对象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Theory of Database50 二、数据操作二、数据操作 数据操作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查询更新(包括插入、删除、修改)Theory

26、of Database51 数据操作数据操作(续续) 数据模型对操作的定义操作的确切含义操作符号操作规则（如优先级）实现操作的语言数据操作是对系统动态特性的描述Theory of Database52三、数据的完整性约束条件三、数据的完整性约束条件 数据的完整性约束条件一组完整性规则的集合。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。Theory of Database53 数据的完整性约束条件数据的完整性约束条件(续续)数据模型对完整性约束条件的定义反映和规定本反映和规定本数据模型数据模型必须遵守

27、的必须遵守的基本的通用的基本的通用的完整完整性约束条件。例如在关系模型中，任何关系必须满足性约束条件。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。实体完整性和参照完整性两个条件。提供定义完整性约束条件的机制，以反映提供定义完整性约束条件的机制，以反映具体应用具体应用所所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件。第三讲第三讲数据库原理概念模型Theory of Database55复复 习习 内内 容容1.1 数据库系统概述数据库系统概述 四个基本概念四个基本概念 数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展1.2 数据模型数据模型

28、两个层次的模型两个层次的模型 模型的三要素模型的三要素 概念模型（概念模型（E-R图）图） 机器支持的数据模型机器支持的数据模型概念模型（概念模型（E-R图）图）现实世现实世界界Theory of Database56 1.2 数据模型数据模型 1.2.1 两大类数据模型两大类数据模型 1.2.2 数据模型的组成要素数据模型的组成要素 1.2.3 概念模型概念模型 1.2.4 最常用的数据模型最常用的数据模型 1.2.5 层次模型层次模型 1.2.6 网状模型网状模型 1.2.7 关系模型关系模型Theory of Database57 1.2.3 概念模型概念模型信息世界中的基本概念两个实体

29、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种表示方法一个实例Theory of Database58概念模型概念模型用途 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 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 是数据库设计的有力工具是数据库设计的有力工具 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 较强的语义表达能力较强的语义表达能力 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 简单、清晰、易于用户理解简单、清晰、易于用户理解Theory of

30、 Database59一、信息世界中的基本概念一、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） 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。Theory of Database60信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(续续)(4) 域（Domain） 属

31、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体称为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Theory of Database61信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(续续) (7) 联系（Relationship） 现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界 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

32、联系。 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联系的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系 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Theory of Database62二、两个实体型之间的联系二、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 Theory of Database63二、两个实体型之间的联系（续）

33、二、两个实体型之间的联系（续） 一对一联系（1:1） 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中只有一个实体与之联系，反之亦中只有一个实体与之联系，反之亦然，然，则实体集则实体集A与实体集与实体集B具有一对一联具有一对一联系，系，记为记为1:1 实例一个班级只有一个班长一个班级只有一个班长一个班长只在一个班中任职一个班长只在一个班中任职班级班级班级班级-班长班长班长班长111:1联系联系Theory of Database64两个实体型之间的联系两个实体型之间的联系 (续续)一对多联系（1：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

34、，实体集中的每一个实体，实体集B中中有多个实体与之联系，反之，对于实体集有多个实体与之联系，反之，对于实体集B中的中的每一个实体，实体集每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之中至多只有一个实体与之联系，则称联系，则称实体集实体集A与实体集与实体集B有一对多联系，有一对多联系，记为记为1:n实例一个班级中有若干名学生，一个班级中有若干名学生，每个学生只在一个班级中学习每个学生只在一个班级中学习班级班级组成组成学生学生1n1:n联系联系Theory of Database65两个实体型之间的联系两个实体型之间的联系 (续续) 多对多联系（m:n） 定义：如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个

35、实体，实体集中的每一个实体，实体集B中有多中有多个实体与之联系；反之，对于实体集个实体与之联系；反之，对于实体集B中的每一个实中的每一个实体，实体集体，实体集A中也有多个实体与之联系，则称实体集中也有多个实体与之联系，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 实例课程与学生之间的联系：课程与学生之间的联系：一门课程同时有若干个学生选修一门课程同时有若干个学生选修一个学生可以同时选修多门课程一个学生可以同时选修多门课程课程课程选修选修学生学生mnm:n联系联系Theory of Database66三、两个以上实体型之间的联系三、两个以上实体型之间的联系两个以上实

36、体型之间一对多联系若实体集若实体集E1，E2，.，En存在联系，对于实体集存在联系，对于实体集Ej（j=1，2，.，i-1，i+1，.，n）中的给定实体，）中的给定实体，最多只和最多只和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之间的联系是一对多的之间的联系是一对多的Theory of Database67两个以上实体型之间的联系两个以上实体型之间的联系(续续)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

37、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nTheory of Database68两个以上实体型之间的联系两个以上实体型之间的联系(续续) 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 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

38、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nTheory of Database69四、单个实体型内的联系四、单个实体型内的联系 一对多联系 实例 职工实体型内部具有领导与被领导的联系职工实体型内部具有领导与被领导的联系某一职工（干部）某一职工（干部）“领导领导”若干名职工若干名职工一个职工仅被另外一个职工直接领导一个职工仅被另外一个职工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（双职工情况）职工职工领导领导1n单个实体型内部单个实体型内部1:n联系联系Theory of Database70单个实体型内的联系单个实体型内的联系实体型实

39、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联系联系多对多联系请举例（零件）Theory of Database71五、五、 概念模型的一种表示方法概念模型的一种表示方法实体联系方法(E-R方法)用E-R图来描述现实世界的概念模型E-R方法也称为E-R模型Theory of Database72E-R图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学生学生教师教师学生学生学号学号年龄年龄性别性别姓名姓名Theory of Database73E-R图图(续续)联系联系本身： 用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分用菱形表示，菱形框

40、内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（的类型（1:1、1:n或或m:n） Theory of Database74联系的表示方法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BTheory of Database75联系的表示方法示例联系的表示方法示例班级班级班级班级-班长班长班长班长111:1联系联系课程课程选修选修学生学生mnm:n联系联系班级班级组成组成学生学生1n1

41、:n联系联系Theory of Database76联系的属性联系的属性课程课程选修选修学生学生mn成绩成绩联系的属性：联系本身也可以有属性。联系本身也可以有属性。如果一个联系具有属性，则这如果一个联系具有属性，则这些属性也要用无向边与该联系些属性也要用无向边与该联系连接起来连接起来 Theory of Database77六、一个实例六、一个实例用E-R图表示某个工厂物资管理的概念模型 实体及其属性 仓库： 仓库号、面积、电话号码 零件 ：零件号、名称、规格、单价、描述 供应商：供应商号、姓名、地址、电话号码、帐号 项目：项目号、预算、开工日期 职工：职工号、姓名、年龄、职称 Theory

42、of Database78一个实例一个实例 实体之间的联系如下： (1)一个仓库可存放多种零件，一种零件可以存放在多个仓库中。 仓库和零件间有多对多联系。用库存量表示某零件在某仓库 中的数量，即联系的属性。(2)一个仓库有多个职工当保管员，一个职工只在一个仓库工作。 仓库和职工之间是一对多的联系。(3)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。 职工实体型中具有一对多的联系。(4)供应商、项目和零件三者之间具有多对多的联系。Theory of Database79一个实例一个实例Theory of Database80 1.2 数据模型数据模型 1.2.1 两大类数据模型两大类数

43、据模型 1.2.2 数据模型的组成要素数据模型的组成要素 1.2.3 概念模型概念模型 1.2.4 最常用的数据模型最常用的数据模型 1.2.5 层次模型层次模型 1.2.6 网状模型网状模型 1.2.7 关系模型关系模型Theory of Database81 1.2.4 最常用的数据模型最常用的数据模型非关系模型层次模型层次模型(Hierarchical Model)网状模型网状模型(Network Model)关系模型(Relational Model) 面向对象模型(Object Oriented Model）对象关系模型(Object Relational Model)Theory

44、of Database821.2.5 层次模型层次模型 层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型 层次数据库系统的典型代表是IBM公司的IMS（Information Management System）数据库管理系统 层次模型用树形结构树形结构来表示各类实体以及实体间的联系 Theory of Database83一、一、 层次数据模型的数据结构层次数据模型的数据结构层次模型 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结点，这个结点称为根结点2. 根以外的其它结点有

45、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Theory of Database84层次数据模型的数据结构层次数据模型的数据结构(续续) 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Theory of Database85层次数据模型的数据结构层次数据模型的数据结构(续续)层次模型的特点：结点的双亲是唯一的结点的双亲是唯一的只能直接处理一对多的实体联系只能直接处理一对多的实体联系每个

46、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子女记录值不能脱离双亲记录值而独立存在子女记录值不能脱离双亲记录值而独立存在Theory of Database86层次数据模型的数据结构层次数据模型的数据结构(续续)图1.17 教员学生层次数据库模型 根结点根结点系的子女结点系的子女结点教员的双亲结点教员的双亲结点叶结点叶结点叶结点叶结点字段字段Theory of Database87层次数据模型的数据结构层次数据模型的数据结构(续续)图1.18 教员学生

47、层次数据库的一个值 Theory of Database88二、多对多联系在层次模型中的表示二、多对多联系在层次模型中的表示多对多联系在层次模型中的表示用层次模型用层次模型间接间接表示多对多联系表示多对多联系方法：将多对多联系方法：将多对多联系分解分解成一对多联系成一对多联系分解方法分解方法 冗余结点法冗余结点法 虚拟结点法虚拟结点法Theory of Database89三、层次模型的数据操纵与完整性约束三、层次模型的数据操纵与完整性约束 层次模型的数据操纵层次模型的数据操纵查询插入删除更新 Theory of Database90层次模型的数据操纵与完整性约束（续）层次模型的数据操纵与完整

48、性约束（续）层次模型的完整性约束条件层次模型的完整性约束条件 无相应的双亲结点值就不能插入子女结点值如果删除双亲结点值，相应的子女结点也被同时删除更新操作时，应更新所有相应记录，保证数据一致性Theory of Database91四、层次数据模型的存储结构四、层次数据模型的存储结构邻接法按照层次树前序遍历的顺序把所有记录值依次邻接存按照层次树前序遍历的顺序把所有记录值依次邻接存放，即通过物理空间的位置相邻来实现层次顺序放，即通过物理空间的位置相邻来实现层次顺序Theory of Database92层次数据模型的存储结构（续）层次数据模型的存储结构（续）图图1.20 层次数据库及其实例层次数

49、据库及其实例 C8C6C4B6C9C2B4C14C7C5C3B1A1图图1.21 邻接法邻接法 按邻接法存放图1.20（b）中以根记录A1为首的层次记录实例集 Theory of Database93层次数据模型的存储结构（续）层次数据模型的存储结构（续）链接法用指针来反映数据之间的层次联系用指针来反映数据之间的层次联系子女兄弟链接法子女兄弟链接法层次序列链接法层次序列链接法Theory of Database94层次数据模型的存储结构（续）层次数据模型的存储结构（续） 子女子女-兄弟链接法兄弟链接法每个记录设两类指针，分别指向最左边的子女（每个记录型对应一个）和最近的兄弟Theory of

50、Database95层次数据模型的存储结构（续）层次数据模型的存储结构（续）层次序列链接法层次序列链接法按树的前序穿越顺序链接各记录值Theory of Database96五、层次模型的优缺点五、层次模型的优缺点优点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 查询效率高，性能优于关系模型，不低于网状模型查询效率高，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数据模型提供了良好的完整性支持缺点多对多联系表示不自然多对多联系表示不自然对插入和删除操作的限制多，应用程序的编写比较对插入和删除操作的限制多，应用程序的编写比较复杂复杂 查询子女结点必须通过双

51、亲结点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由于结构严密，层次命令趋于程序化 Theory of Database97 1.2 数据模型数据模型 1.2.1 两大类数据模型两大类数据模型 1.2.2 数据模型的组成要素数据模型的组成要素 1.2.3 概念模型概念模型 1.2.4 最常用的数据模型最常用的数据模型 1.2.5 层次模型层次模型 1.2.6 网状模型网状模型 1.2.7 关系模型关系模型Theory of Database981.2.6 网状模型网状模型 网状数据库系统采用网状数据库系统采用网状模型网状模型作为数据的组织方式作为数据的组织方式 典型代表是典型代

52、表是DBTG系统：系统： 亦称CODASYL系统 70年代由DBTG提出的一个系统方案 奠定了数据库系统的基本概念、方法和技术 实际系统实际系统 Cullinet Software Inc.公司的 IDMS Univac公司的 DMS1100 Honeywell公司的IDS/2 HP公司的IMAGETheory of Database99一、网状数据模型的数据结构一、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。T

53、heory of Database100网状数据模型的数据结构（续）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Theory of Database101网状数据模型的数据结构（续）网状数据模型的数据结构（续）网状模型与层次模型的区别 网状模型允许多个结

54、点没有双亲结点网状模型允许多个结点没有双亲结点 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 网状模型允许两个结点之间有多种联系（复合联系）网状模型允许两个结点之间有多种联系（复合联系） 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 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Theory of Database102网状数据模型的数据结构（续）网状数据模型的数据结构（续）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女记录 R1与与R3之间的之间的联系联系L1R2与与R3之间之间的

55、联系的联系L2 R1R3R2L1L2(a)Theory of Database103网状数据模型的数据结构（续）网状数据模型的数据结构（续）(b) 网状模型的例子 (c) R1R2R3L1L2R1R5R2L1R4L2L3L4L5Theory of Database104网状数据模型的数据结构（续）网状数据模型的数据结构（续）多对多联系在网状模型中的表示用网状模型用网状模型间接间接表示多对多联系表示多对多联系方法：方法： 将多对多联系将多对多联系直接直接分解成一对多联系分解成一对多联系Theory of Database105网状数据模型的数据结构（续）网状数据模型的数据结构（续）例如：一个学生

56、可以选修若干门课程，某一某一课程可以被多个多个学生选修，学生与课程之间是多对多多对多联系 引进一个学生选课的联结记录，由3个数据项组成学号课程号成绩表示某个学生选修某一门课程及其成绩 Theory of Database106网状数据模型的数据结构（续）网状数据模型的数据结构（续）图1.24 学生/选课/课程的网状数据模型 S-SCC-SC学生课程选课学号姓名系别课程号课程名学分学号课程号成绩Theory of Database107二、二、网状数据模型的操纵与完整性约束网状数据模型的操纵与完整性约束网状数据库系统（如DBTG）对数据操纵加了一些限制，提供了一定的完整性约束码码：唯一标识记录的

57、数据项的集合：唯一标识记录的数据项的集合 一个联系中双亲记录与子女记录之间是一个联系中双亲记录与子女记录之间是一对多一对多联系联系支持双亲记录和子女记录之间某些约束条件支持双亲记录和子女记录之间某些约束条件 Theory of Database108三、网状数据模型的存储结构三、网状数据模型的存储结构关键实现记录之间的联系实现记录之间的联系常用方法单向链接单向链接双向链接双向链接环状链接环状链接向首链接向首链接Theory of Database109网状数据模型的存储结构（续）网状数据模型的存储结构（续）学生记录学生记录课程记录课程记录选课记录选课记录S1S2S3S4C1C2C3S1 C1

58、AS1 C2 AS2 C1 AS2 C3 BS3 C1 BS3 C2 BS4 C1 AS4 C2 AS4 C3 B图1.25 学生/选课/课程的网状数据库实例Theory of Database110四、网状数据模型的优缺点四、网状数据模型的优缺点优点 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，存取效率较高具有良好的性能，存取效率较高缺点 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变得越来越复杂，不利于最终用户掌握 DD

59、L、DML语言复杂，用户不容易使用语言复杂，用户不容易使用第五讲第五讲数据库原理关系模型Theory of Database112 1.2 数据模型数据模型 1.2.1 两大类数据模型两大类数据模型 1.2.2 数据模型的组成要素数据模型的组成要素 1.2.3 概念模型概念模型 1.2.4 最常用的数据模型最常用的数据模型 1.2.5 层次模型层次模型 1.2.6 网状模型网状模型 1.2.7 关系模型关系模型Theory of Database1131.2.7 关系模型关系模型 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.Cod

60、d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 Theory of Database114一、关系数据模型的数据结构一、关系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，它由行下，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。和列组成。 关系模型中的一些术语关系模型中的一些术语: 关系（关系（Relation）:一个关系对应通常说的一张表 元组（元组（Tuple) :表中的一行即为一个元组 属性（属性（Attribute）:表中的一列即为一个属性，给每一个属性 起一个名称即属性名 码（码（Key）:也称为码键。表