第1课 数据库系统基本概念

1、 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 1 1 数据管理数据管理 2 2 数据模型数据模型 3 3 数据库系统结构数据库系统结构 4 4 数据库应用技术数据库应用技术 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理数据库的产生和发展数据库的产生和发展p 数据库（数据库（DatabaseDatabase）起源于起源于2020世纪世纪5050年年代，当时是美国为了战争的需要，把各代，当时是美国为了战争的需要，把各种情报集中到一起，存储在计算机里，种情报集中到一起，存储在计算机里，称为称为Informa

2、tion BaseInformation Base或或DatabaseDatabase。p19631963年年 IDSIDS系统投入运行，揭开了数据系统投入运行，揭开了数据库技术的序幕。库技术的序幕。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理p2020世纪世纪7070年代是数据库蓬勃发展时代，年代是数据库蓬勃发展时代，网状系统和层次系统占据了整个数据库网状系统和层次系统占据了整个数据库的商用市场。的商用市场。p2020世纪世纪8080年代，关系数据库逐渐取代网年代，关系数据库逐渐取代网状系统和层次系统占据了市场。状系统和层次系统占据了市场。p2020世纪世纪

3、9090年代，关系数据库成为数据库年代，关系数据库成为数据库技术的主流。技术的主流。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理信息与数据信息与数据p“信息信息”可以告诉我们有用的事实和知可以告诉我们有用的事实和知识；识；p“数据数据”可以更有效地表示、存储和抽可以更有效地表示、存储和抽取信息。取信息。p 信息（信息（InformationInformation）、信息特征及作）、信息特征及作用用信息就是新的、有用的事实和知识。信息就是新的、有用的事实和知识。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理信息具有四个基本特征信息

4、具有四个基本特征p信息的内容是关于客观事物或思想方面信息的内容是关于客观事物或思想方面的知识；的知识；p信息是有用的，它是人们活动的必需知信息是有用的，它是人们活动的必需知识；识；p信息能够在空间和时间上被传递，在空信息能够在空间和时间上被传递，在空间上传递信息称为信息通信，在时间上间上传递信息称为信息通信，在时间上传递信息称为信息存储；传递信息称为信息存储；p信息需要一定的形式表示，信息与其表信息需要一定的形式表示，信息与其表现符号不可分离。现符号不可分离。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理信息的作用信息的作用p它可以提高人们对事物的认识，减少人它

5、可以提高人们对事物的认识，减少人们活动的盲目性；们活动的盲目性；p信息是社会机体进行活动的纽带，社会信息是社会机体进行活动的纽带，社会的各个组织通过信息网相互了解并协同的各个组织通过信息网相互了解并协同工作，使整个社会协调发展；工作，使整个社会协调发展；p信息又是管理活动的核心。信息又是管理活动的核心。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 数据（数据（Data)Data) 描述事物的符号记录。描述事物的符号记录。 数据有多种表现形式，它们都可以数据有多种表现形式，它们都可以经过数字化后存入计算机。对数据的解经过数字化后存入计算机。对数据的解释称为数据的语义。释称为数据的语义。

6、1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 例如对于学生的描述：姓名、性别、例如对于学生的描述：姓名、性别、年龄、出生年月、籍贯、所在系、入学年龄、出生年月、籍贯、所在系、入学时间，可描述为时间，可描述为 ( (黎明，男，黎明，男，2121，19721972，江苏，计算机系，江苏，计算机系，1990) (1990) (苏红，女，苏红，女，2020，19731973，辽宁，计，辽宁，计算机系，算机系，1990)1990)。 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理数据的特征数据的特征p数据有数据有“

7、型型”和和“值值”之分；之分；p数据受数据类型和取值范围的约束；数据受数据类型和取值范围的约束；p数据有定性表示和定量表示之分；数据有定性表示和定量表示之分；p数据应具有载体和多种表现形式。数据应具有载体和多种表现形式。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理数据处理（数据处理（Data ProcessingData Processing）p数据处理是指对数据的收集、组织、整数据处理是指对数据的收集、组织、整理、加工、存储和传播等工作理、加工、存储和传播等工作. .p数据管理：收集信息、将信息用数据表数据管理：收集信息、将信息用数据表示并按类别组织保存，在

8、需要的时候能示并按类别组织保存，在需要的时候能够提供数据；够提供数据； 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理p数据加工：对数据进行变换、抽取和运数据加工：对数据进行变换、抽取和运算，通过数据加工会得到更有用的数据算，通过数据加工会得到更有用的数据，以指导或控制人的行为或事物的变化，以指导或控制人的行为或事物的变化趋势；趋势； 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理p数据传播：在空间或时间上以各种形式数据传播：在空间或时间上以各种形式传播信息，而不改变数据的结构、性质传播信息，而不改变数据的结构、性质和内容，使更多的人

9、得到信息。和内容，使更多的人得到信息。p数据管理是数据处理的核心和基础。数据管理是数据处理的核心和基础。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 数据处理的目的数据处理的目的 数据处理的目的有两个：数据处理的目的有两个：p一是借助计算机保存和管理大量复杂的一是借助计算机保存和管理大量复杂的数据，以便充分地利用这些信息资源；数据，以便充分地利用这些信息资源；p二是从大量的原始数据中抽取、推导出二是从大量的原始数据中抽取、推导出对人们有价值的信息。对人们有价值的信息。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理计算机数据管理技

10、术计算机数据管理技术 计算机数据管理方法是不断发展的，计算机数据管理方法是不断发展的，至今大致经历了三个阶段：人工管理阶至今大致经历了三个阶段：人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。段、文件系统阶段和数据库系统阶段。 人工管理阶段人工管理阶段 2020世纪世纪5050年代中期以前，计算机本年代中期以前，计算机本身的水平较低。身的水平较低。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 在在硬件硬件方面，计算机的运算速度低、方面，计算机的运算速度低、内存容量小，外存还没有磁盘等直接存内存容量小，外存还没有磁盘等直接存取的存储设备；取的存储设备； 在在软件软件方面，还没有操作系统，没

11、方面，还没有操作系统，没有管理数据的软件；有管理数据的软件； 在在应用应用方面，这一阶段的计算机主方面，这一阶段的计算机主要用于科学计算。要用于科学计算。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念人工数据管理的特点人工数据管理的特点 (1)(1)数据不保存数据不保存。需要时把数据输入，。需要时把数据输入，用完就撤走。数据不保存在计算机中。用完就撤走。数据不保存在计算机中。 (2)(2)没有管理数据的软件系统没有管理数据的软件系统。应用。应用程序中不仅要管理数据的逻辑结构，还程序中不仅要管理数据的逻辑结构，还要设计其物理结构、存取方法、输入输要设计其物理结构、

12、存取方法、输入输出方法等。当存储当存储改变时，应用出方法等。当存储当存储改变时，应用程序中存取数据的子程序就需随之改变。程序中存取数据的子程序就需随之改变。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 (3)(3)基本上没有文件概念基本上没有文件概念。数据的组。数据的组织方式必须由程序员自行设计。织方式必须由程序员自行设计。 (4)(4)数据是面向应用的数据是面向应用的。一组数据只。一组数据只对应于一个应用程序。即使两个应用程对应于一个应用程序。即使两个应用程序都涉及到了某些相同数据，也必须各序都涉及到了某些相同数据，也必须各自定义，无法相互利用。不仅在程序之

13、自定义，无法相互利用。不仅在程序之间有大量重复数据，还易产生数据的不间有大量重复数据，还易产生数据的不一致性。一致性。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 在人工管理阶段，数据与程序关系的在人工管理阶段，数据与程序关系的特点如图所示。特点如图所示。 用户 1应用程序 1应用程序 2应用程序 3数据组 1数据组 2数据组 3用户 2应用程序 n数据组 n用户 m1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 文件系统阶段文件系统阶段 从从2020世纪世纪5050年代后期到年代后期到6060年代中期，年代中期，计算机的硬件、

14、软件都有了很大发展：计算机的硬件、软件都有了很大发展： 在在硬件硬件方面，有了磁盘、磁鼓等直方面，有了磁盘、磁鼓等直接存取的存储设备；接存取的存储设备； 在在软件软件方面，有了操作系统，其中方面，有了操作系统，其中有专门管理数据的文件系统。有专门管理数据的文件系统。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 从处理方方式讲，不仅有了文件批从处理方方式讲，不仅有了文件批处理，而且能够联机实时处理；处理，而且能够联机实时处理； 在在应用应用方面，计算机不仅用于科学方面，计算机不仅用于科学计算，还大量用于管理。计算，还大量用于管理。1 1 数据管理数据管理 第第1

15、 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念文件系统管理特点文件系统管理特点 (1)(1)数据存放在文件中数据存放在文件中，文件可长期，文件可长期保存在外存。可经常方便地对文件进行保存在外存。可经常方便地对文件进行检索和更新操作。检索和更新操作。 (2) (2)程序和数据有了一定的独立性程序和数据有了一定的独立性。由于有了管理数据的软件由于有了管理数据的软件文件系统，文件系统，文件的逻辑结构与存储结构由系统进行文件的逻辑结构与存储结构由系统进行转换。转换。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 (3)(3)文件多样化文件多样化。由于有了直接存取。由于有

16、了直接存取存储设备，也就有了索引文件、链接文存储设备，也就有了索引文件、链接文件、直接存取文件等。件、直接存取文件等。 (4)(4)数据的存取基本上以记录为单位。数据的存取基本上以记录为单位。按文件名访问，按记录进行存取。按文件名访问，按记录进行存取。 在文件系统阶段，数据与程序的关在文件系统阶段，数据与程序的关系如图所示。系如图所示。 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 用户 1应用程序 1应用程序 2应用程序 3数据文件 1数据文件 2数据文件 3用户 2应用程序 n数据文件 n用户 m文件管理系统1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库

17、系统基本概念数据库系统基本概念文件系统的缺点文件系统的缺点 (1)(1)数据冗余度大数据冗余度大。由于数据的基本。由于数据的基本存取单位是记录，因此，程序员之间很存取单位是记录，因此，程序员之间很难明白他人数据文件的逻辑结构。这样，难明白他人数据文件的逻辑结构。这样，一个数据文件只能对应于同一程序员的一个数据文件只能对应于同一程序员的一个或几个程序，不能共享，数据仍然一个或几个程序，不能共享，数据仍然是面向应用的。是面向应用的。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 数据冗余度大，不仅浪费存储空间，数据冗余度大，不仅浪费存储空间，而且数据的修改和维护也较

18、困难，容易而且数据的修改和维护也较困难，容易造成数据的不一致性。造成数据的不一致性。 (2)(2)数据和程序缺乏独立性数据和程序缺乏独立性。文件是。文件是为特定程序服务的，改变数据的逻辑结为特定程序服务的，改变数据的逻辑结构就必须修改程序。应用程序若有改变，构就必须修改程序。应用程序若有改变，就可能影响文件的数据结构，因此，数就可能影响文件的数据结构，因此，数据和程序之间缺乏独立性。据和程序之间缺乏独立性。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 数据库系统阶段数据库系统阶段 2020世纪世纪6060年代后期，计算机硬件、年代后期，计算机硬件、软件有了进一

19、步的发展。软件有了进一步的发展。 在在硬件硬件方面，计算机的运算速度越方面，计算机的运算速度越来越快、内存容量越来越大，并有了大来越快、内存容量越来越大，并有了大容量磁盘；容量磁盘； 在在软件软件方面，操作系统和高级语言方面，操作系统和高级语言越来越完善和丰富，功能越来越强大；越来越完善和丰富，功能越来越强大；1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 在在应用应用方面，从处理方式讲，不仅方面，从处理方式讲，不仅需要能够联机实时处理，而且需要考虑需要能够联机实时处理，而且需要考虑分布式处理。随着管理数据规模的增大，分布式处理。随着管理数据规模的增大，文件系统

20、的缺点越来越令人难以忍受。文件系统的缺点越来越令人难以忍受。人们迫切盼望能有数据冗余度小，可共人们迫切盼望能有数据冗余度小，可共享数据的系统。在这种背景下，数据库享数据的系统。在这种背景下，数据库技术应运而生，出现了专门的管理数据技术应运而生，出现了专门的管理数据的软件的软件DBMSDBMS。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 文件系统中，数据为什么难以共享呢？文件系统中，数据为什么难以共享呢？基本原因在于：数据的含义不明显。在文基本原因在于：数据的含义不明显。在文件系统中，采用件系统中，采用“按文件名访问，按记录按文件名访问，按记录存取存取”的数据

21、管理技术。的数据管理技术。 一般用户虽然都可以访问文件、访问一般用户虽然都可以访问文件、访问数据，但却不知这些数据的含义，当然就数据，但却不知这些数据的含义，当然就不能共享数据了。以如下一条记录为例：不能共享数据了。以如下一条记录为例： 10051005张三张三70061518007006151800设计所设计所1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 一般用户怎能理解其含义呢！甚至连一般用户怎能理解其含义呢！甚至连数据的创建者，在经过一段时间后，重新数据的创建者，在经过一段时间后，重新看到此记录时，也会感到不可理解了。但看到此记录时，也会感到不可理解了。

22、但如果数据的显示形式为如果数据的显示形式为 职工号职工号 姓名姓名 出生日期出生日期 工资工资 部门部门 1005 1005 张三张三 700615 1800 700615 1800 设计所设计所 则数据的含义就比较清楚了，共享自则数据的含义就比较清楚了，共享自然就容易了。然就容易了。 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念p定义数据时，能把数据的含义也定义进去；定义数据时，能把数据的含义也定义进去；存储数据时，能一起存储数据的含义；存储数据时，能一起存储数据的含义；p显示数据时，能同时显示数据的含义，就显示数据时，能同时显示数据的含义，就成了改进文件系

23、统的关键。从而出现了数成了改进文件系统的关键。从而出现了数据管理的新方式据管理的新方式数据库系统。数据库系统。p在数据库系统中，数据以一种全新的方式在数据库系统中，数据以一种全新的方式数据库存储；管理数据库的生成、修改、数据库存储；管理数据库的生成、修改、使用的是一种新的管理数据的软件使用的是一种新的管理数据的软件数数据库管理系统。据库管理系统。 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念数据库系统的主要特点数据库系统的主要特点 （1 1）整体数据结构化整体数据结构化 有了有了DBMSDBMS后，数据库中的任何数据后，数据库中的任何数据都不属于任何应用。数据

24、是公共的，结都不属于任何应用。数据是公共的，结构是全面的。它是在对整个组织的各种构是全面的。它是在对整个组织的各种应用（包括将来可能的应用）进行通盘应用（包括将来可能的应用）进行通盘考虑后建立起来的总的数据结构。考虑后建立起来的总的数据结构。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 在数据库中，数据文件的个数是有限在数据库中，数据文件的个数是有限的、固定的，但数据库系统的应用却是的、固定的，但数据库系统的应用却是无限制的。无限制的。 整体数据的结构化是数据库的主要整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。由于整体数据的结构化，可特征之一。由于整体数据的结构化

25、，可减少乃至消除不必要的数据冗余，节约减少乃至消除不必要的数据冗余，节约整体数据的存储空间，避免数据的不一整体数据的存储空间，避免数据的不一致性和不相容性。致性和不相容性。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 （2 2）数据的共享性高数据的共享性高 在在DBMSDBMS的管理下，数据与数据的定义的管理下，数据与数据的定义同时存储在数据库中；显示数据时，可同同时存储在数据库中；显示数据时，可同时显示数据的定义；整个组织的整体数据时显示数据的定义；整个组织的整体数据被通盘考虑，整体数据结构化，因而，数被通盘考虑，整体数据结构化，因而，数据库中的数据共享性较

26、高。合法用户都可据库中的数据共享性较高。合法用户都可很方便地使用数据库中的数据，且不用担很方便地使用数据库中的数据，且不用担心出现数据的不一致性和不相容性。心出现数据的不一致性和不相容性。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念（3 3）数据独立性高数据独立性高 数据的独立性是指数据与应用程序数据的独立性是指数据与应用程序之间的关联性。之间的关联性。 数据的物理独立性：当数据库中数数据的物理独立性：当数据库中数据的实际存储方式改变时，据的实际存储方式改变时，DBMSDBMS可以适可以适当改变当改变改变转换数据的方式，而使用户改变转换数据的方式，而使用户面对

27、数据的逻辑结构保持不变，从而处面对数据的逻辑结构保持不变，从而处理数据的应用程序也可保持不变，这称理数据的应用程序也可保持不变，这称为数据的物理独立性。为数据的物理独立性。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 数据的逻辑独立性：当数据库中数数据的逻辑独立性：当数据库中数据的逻辑结构发生变化时，据的逻辑结构发生变化时，DBMSDBMS也可适也可适当改变数据的转换方式，而使用户面对当改变数据的转换方式，而使用户面对数据的逻辑结构保持不变，使得处理数数据的逻辑结构保持不变，使得处理数据的应用程序仍可保持不变，这称为数据的应用程序仍可保持不变，这称为数据的逻辑

28、独立性。据的逻辑独立性。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 （4 4）高度的数据控制能力高度的数据控制能力 由于有专门的数据管理软件由于有专门的数据管理软件DBMSDBMS管管理数据，就可由理数据，就可由DBMSDBMS来提供各种数据控来提供各种数据控制功能。制功能。 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念DBMSDBMS提供各种数据控制功能：提供各种数据控制功能： 较高的数据安全性较高的数据安全性 在在DBMSDBMS管理下，只有合法用户才能管理下，只有合法用户才能访问数据库，才能访问他有权访问的数访问数据库

29、，才能访问他有权访问的数据，才能对数据进行他有权进行的操作，据，才能对数据进行他有权进行的操作，且操作必须合法。且操作必须合法。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 较好的数据完整性较好的数据完整性 由由DBMSDBMS而不是由用户程序自动检查数而不是由用户程序自动检查数据的一致性、相容性，保证数据应符合据的一致性、相容性，保证数据应符合完整性约束条件。完整性约束条件。 较强的并发控制能力较强的并发控制能力 DBMSDBMS提供并发控制手段，使多个用提供并发控制手段，使多个用户程序同时对数据库数据操作时，可以户程序同时对数据库数据操作时，可以得到有效控

30、制。即保证共享、并发操作，得到有效控制。即保证共享、并发操作，且不致破坏数据的完整性。且不致破坏数据的完整性。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 较强的数据恢复能力较强的数据恢复能力 计算机系统出现各种故障是很正常计算机系统出现各种故障是很正常的，数据库中的数据被破坏、被丢失也的，数据库中的数据被破坏、被丢失也是可能的。是可能的。DBMSDBMS必须具有某些数据库的必须具有某些数据库的恢复功能恢复功能使数据库从错误状态恢复使数据库从错误状态恢复到正确状态的功能。到正确状态的功能。 数据库系统中，程序与数据的关系数据库系统中，程序与数据的关系如图所示。

31、如图所示。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 用户 1应用程序 1应用程序 2应用程序 3用户 2应用程序 n用户 m数据库管理系统数据库1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 数据库数据库 (DB(DB：DataBase)DataBase) 长期存放在计算机内的有组织的可长期存放在计算机内的有组织的可共享的数据集合。共享的数据集合。 数据库管理系统数据库管理系统 (DBMS(DBMS：Data Base Management System)Data Base Management System) DBMS D

32、BMS是在操作系统支持下工作的数是在操作系统支持下工作的数据管理软件。对内负责管理数据库；对据管理软件。对内负责管理数据库；对外向用户提供一整套命令，利用这些命外向用户提供一整套命令，利用这些命令，合法用户可以建立和使用数据库。令，合法用户可以建立和使用数据库。 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念DBMSDBMS的基本功能的基本功能 （1 1）数据定义功能）数据定义功能 DBMSDBMS提供数据定义语言提供数据定义语言(DDL(DDL：Data Data Definition Language)Definition Language)。用户利用。用户

33、利用DDLDDL可可方便地定义数据库中数据的逻辑结构方便地定义数据库中数据的逻辑结构（其中最基本的是数据与数据的含义同（其中最基本的是数据与数据的含义同时定义）。时定义）。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念（2 2）数据操纵功能）数据操纵功能 DBMSDBMS提供数据操纵语言（提供数据操纵语言（DMLDML：Data Data Manipulation LanguageManipulation Language）。用户利用）。用户利用DMLDML实现对数据库中数据的各种操纵，如实现对数据库中数据的各种操纵，如插入、查询、修改或删除等。插入、查询、修改

34、或删除等。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 （3 3）完整性约束检查）完整性约束检查 所谓完整性约束，是指数据必须符合所谓完整性约束，是指数据必须符合的一些规定。如学生的学号必须唯一，的一些规定。如学生的学号必须唯一， 所属部门必须存在以前等。所属部门必须存在以前等。DBMSDBMS应能支应能支持一些常用的完整性约束检查功能。持一些常用的完整性约束检查功能。 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 （4 4）访问控制）访问控制 只有合法用户才可以访问数据库中只有合法用户才可以访问数据库中的数据。的数据。 （5

35、 5）并发控制）并发控制 DBMSDBMS允许多个用户同时访问数据库，允许多个用户同时访问数据库，这就可能引起冲突，引起数据的不一致。这就可能引起冲突，引起数据的不一致。因此，因此，DBMSDBMS应有并发控制的功能，以避应有并发控制的功能，以避免并发操作时可能带来的数据不一致性。免并发操作时可能带来的数据不一致性。 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 （6 6）恢复功能）恢复功能 数据库是有可能遭到破坏的。因此，数据库是有可能遭到破坏的。因此，DBMSDBMS应具有恢复数据库的功能。应具有恢复数据库的功能。 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课

36、 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型数据描述数据描述 在数据处理过程中数据描述涉及到在数据处理过程中数据描述涉及到以下三个方面：以下三个方面：p概念设计中的数据描述概念设计中的数据描述p逻辑设计中的数据描述逻辑设计中的数据描述p物理介质的数据描述物理介质的数据描述 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型 三个世界三个世界 现实世界、信息世界和机器世界现实世界、信息世界和机器世界 现实世界现实世界 是由实际存在的事物组成的。计算是由实际存在的事物组成的。计算机系统是不能直接处理现实世界的，现机系统是不能直接处理现实世界的，现实世界只

37、有数据化后，才能由计算机系实世界只有数据化后，才能由计算机系统来处理这些代表现实世界的数据。统来处理这些代表现实世界的数据。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 信息世界信息世界 是现实世界在人脑中的反映。现实是现实世界在人脑中的反映。现实世界直接数据化是不可行的，人们必须世界直接数据化是不可行的，人们必须首先调查、研究现实世界，归纳提炼出首先调查、研究现实世界，归纳提炼出一个在研究范围内能反映现实世界的模一个在研究范围内能反映现实世界的模拟世界拟世界信息世界，然后，才能对所信息世界，然后，才能对所得到的信息世界进行数据化。得到的信息世界进行数据化。2 2 数据模型数据模型

38、第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念机器世界机器世界 是信息世界数据化后的产物。是信息世界数据化后的产物。现实世界信息世界机器世界概念模型数据模型2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型概念设计中的数据描述概念设计中的数据描述p根据用户的需求设计数据库的概念结构根据用户的需求设计数据库的概念结构，一般有以下几个部分需要考虑：，一般有以下几个部分需要考虑：p实体：现实世界中客观存在的事物。实体：现实世界中客观存在的事物。p实体集：具有相同属性的实体的集合。实体集：具有相同属性的实体的集合。p属性：实体的特征。属性：实体

39、的特征。p实体标识符：能够唯一的确定一个实体实体标识符：能够唯一的确定一个实体的属性。的属性。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型逻辑设计中的数据描述逻辑设计中的数据描述q根据概念设计得到的概念结构来进行数根据概念设计得到的概念结构来进行数据库的逻辑结构设计。据库的逻辑结构设计。字段：每一个属性可以对应一个字段。字段：每一个属性可以对应一个字段。记录：字段的集合称为记录。每一个记记录：字段的集合称为记录。每一个记录代表一个实体。录代表一个实体。文件：同一类记录的集合组成一个文件文件：同一类记录的集合组成一个文件。文件用于描述实体集。文件用于描述实体集。

40、关键码：能够唯一标识文件中每一条记关键码：能够唯一标识文件中每一条记录的字段或字段集。对应于实体标识符录的字段或字段集。对应于实体标识符。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型物理介质中的数据描述物理介质中的数据描述p指的是数据在计算机中的存储形式，包括以下指的是数据在计算机中的存储形式，包括以下一些信息：一些信息：p位（位（BitBit）：一位二进制数。：一位二进制数。p字节（字节（ByteByte）：8 8位二进制数。位二进制数。p字（字（WordWord）：若干字节。：若干字节。p块（块（BlockBlock）：内存和外存交换信息的单位。：内存和外

41、存交换信息的单位。p桶（桶（BucketBucket）：外存逻辑单位，包含的块数。：外存逻辑单位，包含的块数。p卷（卷（VolumeVolume）：输入输出设备装载的全部有用：输入输出设备装载的全部有用 信息。信息。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型数据联系的描述数据联系的描述 现实世界中的事物存在着联系，数现实世界中的事物存在着联系，数据库中在存储信息时必须反映这种联系据库中在存储信息时必须反映这种联系，也就是说由现实事物抽象出来的实体，也就是说由现实事物抽象出来的实体不是单独存在的，而是存在者必然的联不是单独存在的，而是存在者必然的联系。系。 联

42、系的定义：联系是实体之间的相联系的定义：联系是实体之间的相互关系，与一个联系有关的实体集个数互关系，与一个联系有关的实体集个数，称为联系的元数。，称为联系的元数。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 实体的联系实体的联系 (Relationship)(Relationship) 现实世界中，事物之间有着错综复现实世界中，事物之间有着错综复杂的联系。反映在概念模型中，则有了杂的联系。反映在概念模型中，则有了实体集内部的联系和实体集之间的联系。实体集内部的联系和实体集之间的联系。两个实体集之间的联系可归纳为以下三两个实体集之间的联系可归纳为以下三类：类：2 2 数据模型数据模型

43、第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念（1 1）一对一联系）一对一联系(11)(11) 现有实体集现有实体集A A和和B B，若对于某个联系，若对于某个联系K K来说，来说，A A中每个实体至多与中每个实体至多与B B中一个实体相中一个实体相联系，反之亦然。联系，反之亦然。（2 2）一对多联系）一对多联系(1n)(1n) 对于联系对于联系K K来说，若来说，若A A中的每一实体，中的每一实体，B B中可有多个实体与之联系；但对中可有多个实体与之联系；但对B B中的每中的每一实体，一实体，A A中最多有一个实体与之联系。中最多有一个实体与之联系。2 2 数据模型数据模型 第第1 1

44、课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念（3 3）多对多联系）多对多联系(mn)(mn) 对于联系对于联系K K来说，若来说，若A A中的每一实体，中的每一实体，B B中有多个实体与之联系，反之亦然。中有多个实体与之联系，反之亦然。 2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念实体型 A联系名实体型 B11AB实体型 A联系名实体型 B1n实体型 A联系名实体型 Bmn(a)(b)(c)ABAB2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型数据模型的定义数据模型的定义 数据模型是能够表示实体和实体之数据

45、模型是能够表示实体和实体之间联系的模型。间联系的模型。 数据模型包括两种：一种是独立于数据模型包括两种：一种是独立于计算机系统的数据模型；另一种是直接计算机系统的数据模型；另一种是直接面向数据库逻辑结构的数据模型。前者面向数据库逻辑结构的数据模型。前者最著名的有实体联系模型；后者有层次最著名的有实体联系模型；后者有层次模型、网状模型、关系模型、以及目前模型、网状模型、关系模型、以及目前正在研究的面向对象的数据模型。正在研究的面向对象的数据模型。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念数据模型及其要素数据模型及其要素 模型是现实世界特征的模拟和抽象。模型是现实世界特征的模拟和抽象。

46、数据模型也是一种模型，是对现实世界数据模型也是一种模型，是对现实世界数据特征的抽象。数据模型是数据库系数据特征的抽象。数据模型是数据库系统的核心和基础。统的核心和基础。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 数据模型通常由数据结构、数据操数据模型通常由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成。作和完整性约束三部分组成。 数据结构数据结构描述了系统的静态特性，描述了系统的静态特性，这是数据模型最本质的内容。这是数据模型最本质的内容。 数据操作数据操作描述了系统的动态特性。描述了系统的动态特性。对数据库的操作主要有数据检索和更新对数据库的操作主要有数据检索和

47、更新两大类，这是任何数据模型都必须规定两大类，这是任何数据模型都必须规定的操作。的操作。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 数据模型还必须提供定义数据模型还必须提供定义完整性约完整性约束束条件的手段，并在操作中自动检查。条件的手段，并在操作中自动检查。对于不符合的操作，自动拒绝执行，符对于不符合的操作，自动拒绝执行，符合的操作才能真正地执行，从而保证数合的操作才能真正地执行，从而保证数据的正确、相容和有效。据的正确、相容和有效。 数据模型是数据库系统的核心和基数据模型是数据库系统的核心和基础。础。 但现实世界总是先抽象成信息世界但现实世界总是先抽象成

48、信息世界, ,然后才能转化为数据世界。然后才能转化为数据世界。 信息世界是信息世界是对现实世界的抽象。对现实世界的抽象。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念ERER模型（实体联系模型）模型（实体联系模型） 先介绍几个基本概念。先介绍几个基本概念。 实体实体 (Entity)(Entity) 客观存在并可相互区别的事物称为客观存在并可相互区别的事物称为实体。实体是客观事物的反映，既可以实体。实体是客观事物的反映，既可以是实际存在的对象，也可以是某种概念。是实际存在的对象，也可以是某种概念。例如：一个工厂、一个车间、一种操作例如：一个工厂、一个车间、一种操

49、作流程等。流程等。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 属性属性 (Attribute)(Attribute) 事物是有特性的。反映在实体上，事物是有特性的。反映在实体上，就是实体的属性。一个实体具有有限个就是实体的属性。一个实体具有有限个属性，也可以说是这些属性的总和组成属性，也可以说是这些属性的总和组成了这个实体。了这个实体。 域域 (Domain)(Domain) 任一实体在任一属性上的取值都是任一实体在任一属性上的取值都是有限制的。一个属性的取值范围就是这有限制的。一个属性的取值范围就是这个属性的域。例如：姓名属性的域定为个属性的域。例如：姓名

50、属性的域定为4 4个汉字长的字符串。个汉字长的字符串。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 实体集实体集 (Entity Set)(Entity Set) 一组相关的实体的集合称为实体集。一组相关的实体的集合称为实体集。例如：全体职工就是一个实体集。为了例如：全体职工就是一个实体集。为了区分实体集，每个实体集都有一个名称，区分实体集，每个实体集都有一个名称，即实体名。例如，职工实体，指的是名即实体名。例如，职工实体，指的是名为职工的实体集。而为职工的实体集。而10021002、胡一民、男、胡一民、男、3838、1 1、工程师、工程师、“01”01”是该

51、集中的一个是该集中的一个实体。实体。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 实体型实体型 (Entity Type)(Entity Type) 实体集的名及其所有属性名的集合，实体集的名及其所有属性名的集合，称为实体型。例如：职工（职工号，姓称为实体型。例如：职工（职工号，姓名，性别，年龄，婚否，职称，部门）名，性别，年龄，婚否，职称，部门）就是职工实体集的实体型。实体型抽象就是职工实体集的实体型。实体型抽象地刻画了所有同集实体。在不引起混淆地刻画了所有同集实体。在不引起混淆的情况下，实体型往往简称为实体。的情况下，实体型往往简称为实体。2 2 数据模型

52、数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 码码 (Key)(Key) 唯一能够标识实体的属性集称为实唯一能够标识实体的属性集称为实体的码。在一个实体集中，没有两个完体的码。在一个实体集中，没有两个完全相同的实体存在，即不能够有两个实全相同的实体存在，即不能够有两个实体，在各对应属性上的属性值都相同。体，在各对应属性上的属性值都相同。码也称为关键字。码也称为关键字。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 实体联系模型的基本构成实体联系模型的基本构成 实体联系（实体联系（ERER）数据模型所采用）数据模型所采用的三个主要概念是：实体集、

53、联系集和的三个主要概念是：实体集、联系集和属性。实体集是具有相同类型及相同性属性。实体集是具有相同类型及相同性质（属性）的实体集合。联系集是指同质（属性）的实体集合。联系集是指同类联系的集合。在类联系的集合。在ERER模型中模型中, ,用矩形框用矩形框表示实体集表示实体集, ,矩形框中写上实体名矩形框中写上实体名, ,用椭用椭圆表示属性圆表示属性, ,椭圆中标上属性名椭圆中标上属性名, ,实体的实体的主码用下划线表示。主码用下划线表示。 2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 例如实体集职工可用例如实体集职工可用ERER模型表示模型表示, ,如图所示。如

54、图所示。性别年龄姓名职称职工号职工2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 实体集之间的联系集用菱形表示实体集之间的联系集用菱形表示, ,并并用无向边与相关实体集连接用无向边与相关实体集连接, ,菱形中写上菱形中写上联系名联系名, ,无向边上写上联系集的类型。无向边上写上联系集的类型。 部门和职工间的联系可用图所示。部门和职工间的联系可用图所示。部门工作职工1n2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念职工拥有工资112 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念职工参加项目mn2 2 数

55、据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 多元联系多元联系 在在ERER模型中模型中, ,可以表示两个以上实可以表示两个以上实体集之间的联系体集之间的联系, ,称为多元联系。称为多元联系。 如联系签约就是一个三元联系。如联系签约就是一个三元联系。 对于特定的影星和电影来说对于特定的影星和电影来说, ,该影星该影星为演该电影只能和一个制片公司签约；为演该电影只能和一个制片公司签约； 但一个制片公司可以为一部电影和几个但一个制片公司可以为一部电影和几个影星签约影星签约, ,一个影星可以和一个制片公司一个影星可以和一个制片公司签约主演多部电影。签约主演多部电影。2 2 数

56、据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念演员签约电影m1制片公司n2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 联系的属性联系的属性 联系也可以具有单独的属性。联系也可以具有单独的属性。 例如，如果希望建立某演员和制片例如，如果希望建立某演员和制片公司为一部电影签约的有关酬金公司为一部电影签约的有关酬金, ,此时此时, ,不能把酬金作为演员的属性不能把酬金作为演员的属性, ,因为一个演因为一个演员可能签约了多部电影员可能签约了多部电影, ,得到了不同的酬得到了不同的酬金；同理也不能把酬金作为制片公司和金；同理也不能把酬金作为制片公司

57、和电影的属性；电影的属性； 所以应该把酬金作为联系所以应该把酬金作为联系的属性。的属性。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 自身联系自身联系 在一个联系中在一个联系中, ,一个实体集可以出现一个实体集可以出现两次或多次两次或多次, ,扮演多个不同角色扮演多个不同角色, ,此种情此种情况称为实体集的自身联系。一个实体集况称为实体集的自身联系。一个实体集在联系中出现多少次我们就从联系到这在联系中出现多少次我们就从联系到这个实体集画多少条线个实体集画多少条线, ,到实体集的每条

58、线到实体集的每条线代表该实体集所扮演的不同角色。代表该实体集所扮演的不同角色。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 职工领导n12 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 三种逻辑数据模型三种逻辑数据模型 实际的数据库管理系统所支持的主实际的数据库管理系统所支持的主要数据模型有三种：要数据模型有三种： 层次模型层次模型(Hierarchical Model)(Hierarchical Model)； 网状模型网状模型(Network Model)(Network Model)； 关系模型关系模型(Relational

59、 Model)(Relational Model)； 其中，前两类数据模型也称为非关其中，前两类数据模型也称为非关系模型。系模型。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 层次模型层次模型 在现实世界中在现实世界中, ,有许多事物是按层次有许多事物是按层次组织起来的组织起来的, ,例如例如, ,一个学校有若干个系一个学校有若干个系, ,一个系有若干个班级和教研室一个系有若干个班级和教研室, ,一个班级一个班级有若干个学生有若干个学生, ,一个教研室有若干教师。一个教研室有若干教师。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概

60、念班级教研室学生教师系2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念层次模型有以下两个特点层次模型有以下两个特点 有且仅有一个结点无父结点有且仅有一个结点无父结点, ,这样这样的结点称为根结点；的结点称为根结点； 非根结点都有且仅有一个父结点。非根结点都有且仅有一个父结点。 2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 网状模型网状模型 把层次模型的限制放开：一个结点把层次模型的限制放开：一个结点可以有一个以上的父结点可以有一个以上的父结点, ,就得到网状模就得到网状模型。型。 网状模型还可以有的两个特点是：网状模型还可以有的两