数据库系统管理技术课件

数据管理技术

数据管理技术主要内容本模块概述谈谈数据管理技术关系数据库系统主要内容本模块概述本模块概述教学内容教学难点教材特点本模块概述教学内容教学内容数据管理技术（34课时）走进数据库（8课时）建立数据库（8课时）使用数据库（10课时）建立简单的应用系统（8课时）教学内容数据管理技术走进数据库建立数据库使用数据库建立简单教学难点(一)术语繁多

－－不同阶段的不同称呼教学难点(一)术语繁多

－－不同阶段的不同称呼教学难点(二)角色定位难P29图1-16用户数据库管理人员开发设计人员教学难点(二)角色定位难P29图1-16用户教材特点以旅游信息数据库应用系统实例体验数据库及应用系统的创建和维护教材特点以旅游信息数据库应用系统实例体验数据库及应用系统的创谈谈数据管理技术数据管理技术的内容身边的数据管理技术数据管理的前沿技术介绍谈谈数据管理技术数据管理技术的内容数据管理的内容加工管理传播数据数据维护查询统计组织和保存数据数据管理数据管理的内容加工管理传播数据数据维护查询统计组织和数据管理数据管理技术的发展过程人工管理阶段(40年代中--50年代中)文件系统阶段(50年代末--60年代中)数据库系统阶段(60年代末--现在)数据管理技术的发展过程人工管理阶段(40年代中--50年代中数据库系统特点数据的管理者：DBMS数据面向的对象：现实世界 数据的共享程度：共享性高 数据的独立性：高度的物理独立性和一定的逻辑独立性 数据的结构化：整体结构化数据控制能力：由DBMS统一管理和控制数据库系统特点序号数据库系统图书馆1数据图书2外存书库3用户读者4用户标识借书证5数据模型书卡格式6数据库管理系统图书管理员7数据的物理组织方式图书的物理存放办法8用户对数据库的操作（使用计算机语言）读者对图书馆的访问（用普通语言借书、还书）9第8项独立于第7项第8项独立于第7项序号数据库系统图书馆1数据图书2外存书库3用户读者4用户标识身边的数据管理技术走进银行上网浏览走进医院城市交通卡身边的数据管理技术走进银行走进银行走进银行银行的数据处理中心央行数据处理中心银行的数据处理中心国家银行数据中心国家银行数据中心上网浏览－－动态刷新消息上网浏览－－动态刷新消息上网浏览－－搜索引擎上网浏览－－搜索引擎搜索引擎原理网页数据库全文搜索引擎目录索引Internet搜索引擎原理网页数据库全Internet走进医院走进医院城市交通卡逐步推进上海的交通一卡通使用范围覆盖了上海公交车、出租车、地铁、轮渡共14种城市公共交通工具。且目前在全国率先推出“城际通”，在无锡、苏州、杭州甚至阜阳等长江三角洲地区内逐步通用。

《长江三角洲地区城市间综合交通规划》，

城市交通卡逐步推进数据库系统管理技术课件嵌入式数据管理系统的结构智能卡移动通信计算机外设机顶盒零售设备印刷机复印机互联网服务器电话交换设备嵌入式数据管理系统的结构智能卡移动通信计算机外设机顶盒零售设数据管理的前沿技术介绍

－web时代下的各种数据管理问题X-dataXMLDataStreamingDataX-computing网格计算传感网络P2P计算泛数据研究数据管理的前沿技术介绍

－web时代下的各种数据管理问题X-主流技术发展趋势信息集成数据流管理传感器数据库技术半结构化数据与XML网格数据管理DBMS自管理移动数据管理微小型数据库主流技术发展趋势信息集成关系数据库管理系统数据库系统的模式结构信息的建模过程关系模型概述逻辑结构设计关系数据库管理系统数据库系统的模式结构数据库系统的模式结构数据库系统的三级模式结构数据库系统模式的概念数据库的二级映象功能与数据独立性数据库系统的模式结构数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构DEMOACCESSORACLEDEMOACCESS数据库系统管理技术课件数据库系统管理技术课件数据库系统管理技术课件数据库系统管理技术课件数据库系统管理技术课件数据库系统模式的概念1.模式2.外模式3.内模式数据库系统模式的概念1.模式1．模式（Schema）模式（也称逻辑模式）数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述所有用户的公共数据视图，综合了所有用户的需求一个数据库只有一个模式模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层与数据的物理存储细节和硬件环境无关与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关模式的定义数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等）数据之间的联系数据有关的安全性、完整性要求1．模式（Schema）模式（也称逻辑模式）2.外模式（ExternalSchema）外模式（也称子模式或用户模式）数据库用户（包括应用程序员和最终用户）使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示2.外模式（ExternalSchema）外模式（也称子外模式（续）外模式的地位：介于模式与应用之间模式与外模式的关系：一对多外模式通常是模式的子集一个数据库可以有多个外模式。反映了不同的用户的应用需求、看待数据的方式、对数据保密的要求对模式中同一数据，在外模式中的结构、类型、长度、保密级别等都可以不同外模式与应用的关系：一对多同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所使用，但一个应用程序只能使用一个外模式。外模式（续）外模式的地位：介于模式与应用之间外模式（续）外模式的用途保证数据库安全性的一个有力措施。每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据外模式（续）外模式的用途3．内模式（InternalSchema）内模式（也称存储模式）是数据物理结构和存储方式的描述是数据在数据库内部的表示方式记录的存储方式（顺序存储，按照B树结构存储，按hash方法存储）索引的组织方式数据是否压缩存储数据是否加密数据存储记录结构的规定一个数据库只有一个内模式3．内模式（InternalSchema）内模式（也称存储三级模式与二级映象三级模式是对数据的三个抽象级别二级映象在DBMS内部实现这三个抽象层次的联系和转换三级模式与二级映象三级模式是对数据的三个抽象级别数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构1．外模式／模式映象定义外模式与模式之间的对应关系每一个外模式都对应一个外模式／模式映象映象定义通常包含在各自外模式的描述中1．外模式／模式映象外模式／模式映象的用途保证数据的逻辑独立性当模式改变时，数据库管理员修改有关的外模式／模式映象，使外模式保持不变应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。外模式／模式映象的用途保证数据的逻辑独立性2．模式／内模式映象模式／内模式映象定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。例如，说明逻辑记录和字段在内部是如何表示的数据库中模式／内模式映象是唯一的该映象定义通常包含在模式描述中2．模式／内模式映象模式／内模式映象的用途保证数据的物理独立性当数据库的存储结构改变了（例如选用了另一种存储结构），数据库管理员修改模式／内模式映象，使模式保持不变应用程序不受影响。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。模式／内模式映象的用途保证数据的物理独立性信息的建模过程信息的3个领域概念模型数据模型信息的建模过程信息的3个领域现实世界事物及联系事物对象性质信息世界概念模型实体对象属性数据世界数据模型数据记录字段信息的3个世界及其关系现实世界事物及联系事物对象性质信息世界概念模型实体对象属性数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；把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型客观对象的抽象过程---两步抽象概念模型基本概念实体（Entities)客观存在并可相互区别的事物，可具体，可抽象例：职工、学生、系属性（Attribute）实体具有的某一特性例：学生实体有学号、姓名、性别、出生年份等属性码（Key）唯一标识实体的属性集例如学号是学生实体的码域（Domain）某属性的取值范围实体集（EntitySet）同型实体的集合如全体学生概念模型基本概念实体（Entities)概念模型的基本概念实体间的联系（Relationship）现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系例张山选修数据库课程。学生实体和课程之间通过选修联系两个实体之间的联系：一对一联系(1:1)一对多联系(1:n)多对一联系(n:1)多对多联系(m:n)概念模型的基本概念实体间的联系（Relationship）实体联系图示一对一、一对多、多对一、多对多实体联系图示一对一、一对多、多对一、多对多两个实体型间的联系一对一联系实例班级与班长之间的联系班级班级-班长班长111:1联系两个实体型间的联系一对一联系班级班级-班长班长111两个实体型间的联系一对多联系记为1:n实例班级与学生之间的联系班级组成学生1n1:n联系两个实体型间的联系一对多联系班级组成学生1n1:n联系两个实体型间的联系多对多联系（m:n）记为m:n实例课程与学生之间的联系课程选修学生mnm:n联系两个实体型间的联系多对多联系（m:n）课程选修学生mnm:n多个实体型间的联系多个实体型间的一对多联系实例：课程、教师与参考书三个实体型多个实体型间的一对一联系多个实体型间的多对多联系课程教员参考书讲授1mn多个实体型间的联系多个实体型间的一对多联系课程教员参考书课堂思考三个实体间的联系判断联系种类

供应商项目零件供应mnp课堂思考三个实体间的联系供应商项目零件供应mnp同一实体集内各实体间的联系一对多联系实例职工实体集内部具有领导与被领导的联系某一职工（干部）“领导”若干名职工，一个职工仅被另外一个职工直接领导这是一对多的联系一对一联系多对多联系职工领导1n同一实体集内各实体间的联系一对多联系职工领导1概念模型的表示方法实体－联系模型（E-R图）矩形：表示实体集菱形：表示联系集线：连接实体集与联系集或属性与实体集椭圆：表示属性下划线：主码属性概念模型的表示方法实体－联系模型（E-R图）矩形：表示实体集学生实体例学生实体及属性学生学号姓名性别出生年月入学时间系学生实体例学生实体及属性学生学号姓名性别出生年月入学时间系联系及其属性例联系也可以有属性供应商供应项目零件供应量课程选修学生mn成绩联系及其属性例联系也可以有属性供应商供应项目零件供应工厂物资管理

（较完整的E-R图示例）实体仓库、零件、供应商、项目、职工实体间的联系一个仓库可以存放多种零件，一种零件可存放在多个仓库中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职工中有领导：仓库主任供应关系中都是多对多的关系工厂物资管理

（较完整的E-R图示例）实体工厂物资管理

实体及其属性图仓库号面积电话号职工号姓名……仓库职工工厂物资管理

实体及其属性图仓库号面积电话号职工号姓名……工厂物资管理

实体及其属性图零件号名称规格单价描述零件项目号预算打开日期项目供应商号电话号账号地址姓名供应商工厂物资管理

实体及其属性图零件号名称规格单价描述零件工厂物资管理

实体及其联系图供应商职工仓库零件项目供应量库存量供应领导库存工作P1nnmm1nn工厂物资管理

实体及其联系图供应商职工仓库零件项目供应量库存完整的E-R图年龄职称电话号电话号职工号库存量项目号零件号打开日期仓库号供应商号地址姓名账号供应量名称描述规格预算面积姓名零件项目仓库供应商职工供应库存

领导工作单价1nnnpnmm1主码？完整的E-R图年龄职称电话号电话号职工号库存量项目号零件号打数据模型

数据模型是对客观事物及其联系的数据描述，即概念模型的数据化。层次模型、网状模型和关系模型数据模型

数据模型是对客观事物及其联系的数据描述，即概念模型关系模型概述关系数据库系统关系模型的组成关系数据结构关系操作集合关系完整性约束关系模型概述关系数据库系统关系模型最重要的一种数据模型。也是目前主要采用的数据模型1970年由美国IBM公司SanJose研究室的研究员E.F.Codd提出关系模型最重要的一种数据模型。也是目前主要采用的数据模型关系数据结构关系模型建立在集合代数的基础上关系数据结构的基本概念关系关系模式关系数据库关系数据结构关系模型建立在集合代数的基础上关系⒈域（Domain）

2.笛卡尔积（CartesianProduct）

3.关系（Relation）关系⒈域（Domain）⒈域（Domain）域是一组具有相同数据类型的值的集合。例:整数实数介于某个取值范围的整数长度指定长度的字符串集合{‘男’，‘女’}介于某个取值范围的日期⒈域（Domain）域是一组具有相同数据类型的值的集合。例2.笛卡尔积（CartesianProduct）1)笛卡尔积给定一组域D1，D2，…，Dn，这些域中可以有相同的。D1，D2，…，Dn的笛卡尔积为：D1×D2×…×Dn＝｛（d1，d2，…，dn）｜diDi，i＝1，2，…，n｝所有域的所有取值的一个组合不能重复2.笛卡尔积（CartesianProduct）1)笛笛卡尔积（续)例给出三个域：

D1=SUPERVISOR={张清玫，刘逸}

D2=SPECIALITY={计算机专业，信息专业}D3=POSTGRADUATE={李勇，刘晨，王敏}则D1，D2，D3的笛卡尔积为：D1×D2×D3＝｛(张清玫，计算机专业，李勇)，(张清玫，计算机专业，刘晨)，

(张清玫，计算机专业，王敏)，(张清玫，信息专业，李勇)，

(张清玫，信息专业，刘晨)，(张清玫，信息专业，王敏)，

(刘逸，计算机专业，李勇)，(刘逸，计算机专业，刘晨)，

(刘逸，计算机专业，王敏)，(刘逸，信息专业，李勇)，

(刘逸，信息专业，刘晨)，(刘逸，信息专业，王敏)｝笛卡尔积（续)例给出三个域：笛卡尔积（续)2)元组（Tuple）笛卡尔积中每一个元素（d1，d2，…，dn）叫作一个n元组（n-tuple）或简称元组。

3)分量（Component）笛卡尔积元素（d1，d2，…，dn）中的每一个值di叫作一个分量。

笛卡尔积（续)2)元组（Tuple）笛卡尔积（续)4)基数（Cardinalnumber）若Di（i＝1，2，…，n）为有限集，其基数为mi（i＝1，2，…，n），则D1×D2×…×Dn的基数M为：在上例中，基数：2×2×3＝12，即D1×D2×D3共有2×2×3＝12个元组笛卡尔积（续)4)基数（Cardinalnumber）

3.关系（Relation）1)关系D1×D2×…×Dn的子集叫作在域D1，D2，…，Dn上的关系，表示为

R（D1，D2，…，Dn）

R：关系名

n：关系的目或度（Degree）3.关系（Relation）1)关系关系（续）例在表2.1的笛卡尔积中取出有实际意义的元组来构造关系关系：SAP(SUPERVISOR，SPECIALITY，POSTGRADUATE)关系名，属性名假设：导师与专业：1:1，导师与研究生：1:n于是：SAP关系可以包含三个元组｛(张清玫，信息专业，李勇)，

(张清玫，信息专业，刘晨)，

(刘逸，信息专业，王敏)}

关系（续）例在表2.1的笛卡尔积中取出有实际意义的元组关系（续）2)关系的表示关系也是一个二维表，表的每行对应一个元组，表的每列对应一个域。关系（续）2)关系的表示关系（续）3)属性关系中不同列可以对应相同的域，为了加以区分，必须对每列起一个名字，称为属性（Attribute）。n目关系必有n个属性。关系（续）3)属性关系（续）4)码候选码（Candidatekey）若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组，则称该属性组为候选码在最简单的情况下，候选码只包含一个属性。称为全码（All-key）在最极端的情况下，关系模式的所有属性组是这个关系模式的候选码，称为全码（All-key）关系（续）4)码关系（续）码(续)主码若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码（Primarykey）主码的诸属性称为主属性（Primeattribute）。不包含在任何侯选码中的属性称为非码属性（Non-keyattribute）关系（续）码(续)关系（续）5)三类关系基本关系（基本表或基表）实际存在的表，是实际存储数据的逻辑表示查询表查询结果对应的表视图表由基本表或其他视图表导出的表，是虚表，不对应实际存储的数据关系（续）5)三类关系关系模式1．什么是关系模式2．定义关系模式3.关系模式与关系关系模式1．什么是关系模式1．什么是关系模式关系模式（RelationSchema）是型关系是值关系模式是对关系的描述1．什么是关系模式关系模式（RelationSchema）2．定义关系模式关系模式可以形式化地表示为：

R（U，D，dom，F）

R关系名

U

组成该关系的属性名集合

D

属性组U中属性所来自的域

dom属性向域的映象集合

F

属性间的数据依赖关系集合关系模式通常可以简记为

R(U)

或

R(A1，A2，…，An)

R关系名A1，A2，…，An属性名2．定义关系模式关系模式可以形式化地表示为：3.关系模式与关系关系模式对关系的描述静态的、稳定的关系关系模式在某一时刻的状态或内容动态的、随时间不断变化的关系模式和关系往往统称为关系通过上下文加以区别3.关系模式与关系关系模式关系数据库1.关系数据库2.关系数据库的型与值关系数据库1.关系数据库1.关系数据库在一个给定的应用领域中，所有实体及实体之间联系的关系的集合构成一个关系数据库。1.关系数据库在一个给定的应用领域中，所有实体及实2.关系数据库的型与值关系数据库也有型和值之分关系数据库的型称为关系数据库模式，是对关系数据库的描述若干域的定义在这些域上定义的若干关系模式关系数据库的值是这些关系模式在某一时刻对应的关系的集合，通常简称为关系数据库2.关系数据库的型与值关系数据库也有型和值之分典型的关系数据库系统ORACLESYBASEINFORMIXDB/2COBASEPBASEEasyBaseDM/2OpenBase典型的关系数据库系统ORACLE关系操作集合1.常用的关系操作2.关系数据语言的种类关系操作集合1.常用的关系操作1.常用的关系操作

查询选择、投影、连接、除、并、交、差数据更新插入、删除、修改查询的表达能力是其中最主要的部分1.常用的关系操作查询2.关系数据语言的种类关系代数语言用对关系的运算来表达查询要求典型代表：ISBL关系演算语言：用谓词来表达查询要求元组关系演算语言谓词变元的基本对象是元组变量典型代表：APLHA,QUEL域关系演算语言谓词变元的基本对象是域变量典型代表：QBE具有关系代数和关系演算双重特点的语言典型代表：SQL2.关系数据语言的种类关系代数语言关系的三类完整性约束（1）实体完整性（entityintegrity）：在一个关系中，主键的所有主属性都不得为空值（2）参照完整性（referentialintegrity）：关系中元组的外键取值只能等于所参照的关系的某一元组的主键值，或者为空值。（3）用户自定义完整性：根据实际情况对关系设定约束条件关系的三类完整性约束（1）实体完整性（entityinte参照完整性示例例1学生实体、专业实体以及专业与学生间的一对多联系学生（学号，姓名，性别，专业号，年龄）专业（专业号，专业名）参照完整性示例例1学生实体、专业实体以及专业与学生逻辑结构设计将概念模型转化为一般的关系模型对数据模型进行优化设计用户子模式逻辑结构设计将概念模型转化为一般的关系模型逻辑结构设计（续）E-R图向关系模型的转换内容将E-R图转换为关系模型：将实体、实体的属性和实体之间的联系转化为关系模式。逻辑结构设计（续）E-R图向关系模型的转换内容逻辑结构设计（续）E-R图向关系模型的转换原则⒈一个实体型转换为一个关系模式。⒉一个m:n联系转换为一个关系模式。⒊一个1:n联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与n端对应的关系模式合并。⒋一个1:1联系可以转换为一个独立的关系模式，也可以与任意一端对应的关系模式合并。逻辑结构设计（续）E-R图向关系模型的转换原则逻辑结构设计（续）E-R图向关系模型的转换原则⒌三个或三个以上实体间的一个多元联系转换为一个关系模式。⒍同一实体集的实体间的联系，即自联系，也可按上述1:1、1:n和m:n三种情况分别处理。⒎具有相同码的关系模式可合并。逻辑结构设计（续）E-R图向关系模型的转换原则逻辑结构设计（续）优化数据模型的方法⒈确定数据依赖⒉对于各个关系模式之间的数据依赖进行极小化处理，消除冗余的联系。⒊确定各关系模式分别属于第几范式。⒋分析对于应用环境这些模式是否合适，确定是否要对它们进行合并或分解。⒌对关系模式进行必要的分解或合并逻辑结构设计（续）优化数据模型的方法关系模式的规范化规范化的目的可以概括为：①把关系中的每一个数据项都转化成一个基本项，即不可再分的；②消除冗余，并使关系的检索操作简化；③消除数据在进行插入、修改和删除时互相牵扯和异常情况；④关系模式灵活，易于使用非过程化的高级查询语言进行查询。关系模式的规范化规范化的目的可以概括为：范式范式是符合某一种级别的关系模式的集合。关系数据库中的关系必须满足一定的要求。满足不同程度要求的为不同范式。范式的种类：

第一范式(1NF)

第二范式(2NF)

第三范式(3NF) BC范式(BCNF)

第四范式(4NF)

第五范式(5NF)范式范式是符合某一种级别的关系模式的集合。1.第一范式（1NF）（1）“不可以有完全相同的元组，即集合中不应有重复的元组”。这一点可以通过主键的主属性非空及主键的唯一性保证；（2）“属性值必须为原子分量，不可再分”。1.第一范式（1NF）（1）“不可以有完全相同的元组，即集2.第二范式（2NF）

如果一个关系属于1NF，且所有非主属性完全依赖于主关键字，则称该关系属于2NF。

不符合2NF要求的关系2.第二范式（2NF）如果一个关系属于1NF，且所有符合2NF的关系符合2NF的关系3.第三范式（3NF）如果一个关系属于2NF，且每个非主属性不传递依赖于主键，即非主属性之间无依赖关系，则称该关系属于3NF。不符合3NF的关系

3.第三范式（3NF）如果一个关系属于2NF，且每个非主数据库系统管理技术课件

规范化的优点避免数据的插入、删除和更新异常，确保数据的一致性避免数据的冗余，使数据库的结构简洁、明晰当关系模式完全属于3NF，用户对记录值进行更新时就无须在超过两个以上的地方更改同一数值规范化的缺点关系模式中表的数目一般会有所增多DBMS进行连接查询时系统的复杂度和运行时间都有所增加规范化的优点逻辑结构设计（续）设计用户子模式1.使用更符合用户习惯的别名2.针对不同级别的用户定义不同的外模式，以满足系统对安全性的要求。3.简化用户对系统的使用逻辑结构设计（续）设计用户子模式数据管理技术

数据管理技术主要内容本模块概述谈谈数据管理技术关系数据库系统主要内容本模块概述本模块概述教学内容教学难点教材特点本模块概述教学内容教学内容数据管理技术（34课时）走进数据库（8课时）建立数据库（8课时）使用数据库（10课时）建立简单的应用系统（8课时）教学内容数据管理技术走进数据库建立数据库使用数据库建立简单教学难点(一)术语繁多

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《长江三角洲地区城市间综合交通规划》，

城市交通卡逐步推进数据库系统管理技术课件嵌入式数据管理系统的结构智能卡移动通信计算机外设机顶盒零售设备印刷机复印机互联网服务器电话交换设备嵌入式数据管理系统的结构智能卡移动通信计算机外设机顶盒零售设数据管理的前沿技术介绍

－web时代下的各种数据管理问题X-dataXMLDataStreamingDataX-computing网格计算传感网络P2P计算泛数据研究数据管理的前沿技术介绍

－web时代下的各种数据管理问题X-主流技术发展趋势信息集成数据流管理传感器数据库技术半结构化数据与XML网格数据管理DBMS自管理移动数据管理微小型数据库主流技术发展趋势信息集成关系数据库管理系统数据库系统的模式结构信息的建模过程关系模型概述逻辑结构设计关系数据库管理系统数据库系统的模式结构数据库系统的模式结构数据库系统的三级模式结构数据库系统模式的概念数据库的二级映象功能与数据独立性数据库系统的模式结构数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构DEMOACCESSORACLEDEMOACCESS数据库系统管理技术课件数据库系统管理技术课件数据库系统管理技术课件数据库系统管理技术课件数据库系统管理技术课件数据库系统模式的概念1.模式2.外模式3.内模式数据库系统模式的概念1.模式1．模式（Schema）模式（也称逻辑模式）数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述所有用户的公共数据视图，综合了所有用户的需求一个数据库只有一个模式模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层与数据的物理存储细节和硬件环境无关与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关模式的定义数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等）数据之间的联系数据有关的安全性、完整性要求1．模式（Schema）模式（也称逻辑模式）2.外模式（ExternalSchema）外模式（也称子模式或用户模式）数据库用户（包括应用程序员和最终用户）使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示2.外模式（ExternalSchema）外模式（也称子外模式（续）外模式的地位：介于模式与应用之间模式与外模式的关系：一对多外模式通常是模式的子集一个数据库可以有多个外模式。反映了不同的用户的应用需求、看待数据的方式、对数据保密的要求对模式中同一数据，在外模式中的结构、类型、长度、保密级别等都可以不同外模式与应用的关系：一对多同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所使用，但一个应用程序只能使用一个外模式。外模式（续）外模式的地位：介于模式与应用之间外模式（续）外模式的用途保证数据库安全性的一个有力措施。每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据外模式（续）外模式的用途3．内模式（InternalSchema）内模式（也称存储模式）是数据物理结构和存储方式的描述是数据在数据库内部的表示方式记录的存储方式（顺序存储，按照B树结构存储，按hash方法存储）索引的组织方式数据是否压缩存储数据是否加密数据存储记录结构的规定一个数据库只有一个内模式3．内模式（InternalSchema）内模式（也称存储三级模式与二级映象三级模式是对数据的三个抽象级别二级映象在DBMS内部实现这三个抽象层次的联系和转换三级模式与二级映象三级模式是对数据的三个抽象级别数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构1．外模式／模式映象定义外模式与模式之间的对应关系每一个外模式都对应一个外模式／模式映象映象定义通常包含在各自外模式的描述中1．外模式／模式映象外模式／模式映象的用途保证数据的逻辑独立性当模式改变时，数据库管理员修改有关的外模式／模式映象，使外模式保持不变应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。外模式／模式映象的用途保证数据的逻辑独立性2．模式／内模式映象模式／内模式映象定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。例如，说明逻辑记录和字段在内部是如何表示的数据库中模式／内模式映象是唯一的该映象定义通常包含在模式描述中2．模式／内模式映象模式／内模式映象的用途保证数据的物理独立性当数据库的存储结构改变了（例如选用了另一种存储结构），数据库管理员修改模式／内模式映象，使模式保持不变应用程序不受影响。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。模式／内模式映象的用途保证数据的物理独立性信息的建模过程信息的3个领域概念模型数据模型信息的建模过程信息的3个领域现实世界事物及联系事物对象性质信息世界概念模型实体对象属性数据世界数据模型数据记录字段信息的3个世界及其关系现实世界事物及联系事物对象性质信息世界概念模型实体对象属性数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；把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型客观对象的抽象过程---两步抽象概念模型基本概念实体（Entities)客观存在并可相互区别的事物，可具体，可抽象例：职工、学生、系属性（Attribute）实体具有的某一特性例：学生实体有学号、姓名、性别、出生年份等属性码（Key）唯一标识实体的属性集例如学号是学生实体的码域（Domain）某属性的取值范围实体集（EntitySet）同型实体的集合如全体学生概念模型基本概念实体（Entities)概念模型的基本概念实体间的联系（Relationship）现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系例张山选修数据库课程。学生实体和课程之间通过选修联系两个实体之间的联系：一对一联系(1:1)一对多联系(1:n)多对一联系(n:1)多对多联系(m:n)概念模型的基本概念实体间的联系（Relationship）实体联系图示一对一、一对多、多对一、多对多实体联系图示一对一、一对多、多对一、多对多两个实体型间的联系一对一联系实例班级与班长之间的联系班级班级-班长班长111:1联系两个实体型间的联系一对一联系班级班级-班长班长111两个实体型间的联系一对多联系记为1:n实例班级与学生之间的联系班级组成学生1n1:n联系两个实体型间的联系一对多联系班级组成学生1n1:n联系两个实体型间的联系多对多联系（m:n）记为m:n实例课程与学生之间的联系课程选修学生mnm:n联系两个实体型间的联系多对多联系（m:n）课程选修学生mnm:n多个实体型间的联系多个实体型间的一对多联系实例：课程、教师与参考书三个实体型多个实体型间的一对一联系多个实体型间的多对多联系课程教员参考书讲授1mn多个实体型间的联系多个实体型间的一对多联系课程教员参考书课堂思考三个实体间的联系判断联系种类

供应商项目零件供应mnp课堂思考三个实体间的联系供应商项目零件供应mnp同一实体集内各实体间的联系一对多联系实例职工实体集内部具有领导与被领导的联系某一职工（干部）“领导”若干名职工，一个职工仅被另外一个职工直接领导这是一对多的联系一对一联系多对多联系职工领导1n同一实体集内各实体间的联系一对多联系职工领导1概念模型的表示方法实体－联系模型（E-R图）矩形：表示实体集菱形：表示联系集线：连接实体集与联系集或属性与实体集椭圆：表示属性下划线：主码属性概念模型的表示方法实体－联系模型（E-R图）矩形：表示实体集学生实体例学生实体及属性学生学号姓名性别出生年月入学时间系学生实体例学生实体及属性学生学号姓名性别出生年月入学时间系联系及其属性例联系也可以有属性供应商供应项目零件供应量课程选修学生mn成绩联系及其属性例联系也可以有属性供应商供应项目零件供应工厂物资管理

（较完整的E-R图示例）实体仓库、零件、供应商、项目、职工实体间的联系一个仓库可以存放多种零件，一种零件可存放在多个仓库中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职工中有领导：仓库主任供应关系中都是多对多的关系工厂物资管理

（较完整的E-R图示例）实体工厂物资管理

实体及其属性图仓库号面积电话号职工号姓名……仓库职工工厂物资管理

实体及其属性图仓库号面积电话号职工号姓名……工厂物资管理

实体及其属性图零件号名称规格单价描述零件项目号预算打开日期项目供应商号电话号账号地址姓名供应商工厂物资管理

实体及其属性图零件号名称规格单价描述零件工厂物资管理

实体及其联系图供应商职工仓库零件项目供应量库存量供应领导库存工作P1nnmm1nn工厂物资管理

实体及其联系图供应商职工仓库零件项目供应量库存完整的E-R图年龄职称电话号电话号职工号库存量项目号零件号打开日期仓库号供应商号地址姓名账号供应量名称描述规格预算面积姓名零件项目仓库供应商职工供应库存

领导工作单价1nnnpnmm1主码？完整的E-R图年龄职称电话号电话号职工号库存量项目号零件号打数据模型

数据模型是对客观事物及其联系的数据描述，即概念模型的数据化。层次模型、网状模型和关系模型数据模型

数据模型是对客观事物及其联系的数据描述，即概念模型关系模型概述关系数据库系统关系模型的组成关系数据结构关系操作集合关系完整性约束关系模型概述关系数据库系统关系模型最重要的一种数据模型。也是目前主要采用的数据模型1970年由美国IBM公司SanJose研究室的研究员E.F.Codd提出关系模型最重要的一种数据模型。也是目前主要采用的数据模型关系数据结构关系模型建立在集合代数的基础上关系数据结构的基本概念关系关系模式关系数据库关系数据结构关系模型建立在集合代数的基础上关系⒈域（Domain）

2.笛卡尔积（CartesianProduct）

3.关系（Relation）关系⒈域（Domain）⒈域（Domain）域是一组具有相同数据类型的值的集合。例:整数实数介于某个取值范围的整数长度指定长度的字符串集合{‘男’，‘女’}介于某个取值范围的日期⒈域（Domain）域是一组具有相同数据类型的值的集合。例2.笛卡尔积（CartesianProduct）1)笛卡尔积给定一组域D1，D2，…，Dn，这些域中可以有相同的。D1，D2，…，Dn的笛卡尔积为：D1×D2×…×Dn＝｛（d1，d2，…，dn）｜diDi，i＝1，2，…，n｝所有域的所有取值的一个组合不能重复2.笛卡尔积（CartesianProduct）1)笛笛卡尔积（续)例给出三个域：

D1=SUPERVISOR={张清玫，刘逸}

D2=SPECIALITY={计算机专业，信息专业}D3=POSTGRADUATE={李勇，刘晨，王敏}则D1，D2，D3的笛卡尔积为：D1×D2×D3＝｛(张清玫，计算机专业，李勇)，(张清玫，计算机专业，刘晨)，

(张清玫，计算机专业，王敏)，(张清玫，信息专业，李勇)，

(张清玫，信息专业，刘晨)，(张清玫，信息专业，王敏)，

(刘逸，计算机专业，李勇)，(刘逸，计算机专业，刘晨)，

(刘逸，计算机专业，王敏)，(刘逸，信息专业，李勇)，

(刘逸，信息专业，刘晨)，(刘逸，信息专业，王敏)｝笛卡尔积（续)例给出三个域：笛卡尔积（续)2)元组（Tuple）笛卡尔积中每一个元素（d1，d2，…，dn）叫作一个n元组（n-tuple）或简称元组。

3)分量（Component）笛卡尔积元素（d1，d2，…，dn）中的每一个值di叫作一个分量。

笛卡尔积（续)2)元组（Tuple）笛卡尔积（续)4)基数（Cardinalnumber）若Di（i＝1，2，…，n）为有限集，其基数为mi（i＝1，2，…，n），则D1×D2×…×Dn的基数M为：在上例中，基数：2×2×3＝12，即D1×D2×D3共有2×2×3＝12个元组笛卡尔积（续)4)基数（Cardinalnumber）

3.关系（Relation）1)关系D1×D2×…×Dn的子集叫作在域D1，D2，…，Dn上的关系，表示为

R（D1，D2，…，Dn）

R：关系名

n：关系的目或度（Degree）3.关系（Relation）1)关系关系（续）例在表2.1的笛卡尔积中取出有实际意义的元组来构造关系关系：SAP(SUPERVISOR，SPECIALITY，POSTGRADUATE)关系名，属性名假设：导师与专业：1:1，导师与研究生：1:n于是：SAP关系可以包含三个元组｛(张清玫，信息专业，李勇)，

(张清玫，信息专业，刘晨)，

(刘逸，信息专业，王敏)}

关系（续）例在表2.1的笛卡尔积中取出有实际意义的元组关系（续）2)关系的表示关系也是一个二维表，表的每行对应一个元组，表的每列对应一个域。关系（续）2)关系的表示关系（续）3)属性关系中不同列可以对应相同的域，为了加以区分，必须对每列起一个名字，称为属性（Attribute）。n目关系必有n个属性。关系（续）3)属性关系（续）4)码候选码（Candidatekey）若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组，则称该属性组为候选码在最简单的情况下，候选码只包含一个属性。称为全码（All-key）在最极端的情况下，关系模式的所有属性组是这个关系模式的候选码，称为全码（All-key）关系（续）4)码关系（续）码(续)主码若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码（Primarykey）主码的诸属性称为主属性（Primeattribute）。不包含在任何侯选码中的属性称为非码属性（Non-keyattribute）关系（续）码(续)关系（续）5)三类关系基本关系（基本表或基表）实际存在的表，是实际存储数据的逻辑表示查询表查询结果对应的表视图表由基本表或其他视图表导出的表，是虚表，不对应实际存储的数据关系（续）5)三类关系关系模式1．什么是关系模式2．定义关系模式3.关系模式与关系关系模式1．什么是关系模式1．什么是关系模式关系模式（RelationSchema）是型关系是值关系模式是对关系的描述1．什么是关系模式关系模式（RelationSchema）2．定义关系模式关系模式可以形式化地表示为：

R（U，D，dom，F）

R关系名

U

组成该关系的属性名集合

D

属性组U中属性所来自的域

dom属性向域的映象集合

F

属性间的数据依赖关系集合关系模式通常可以简记为

R(U)

或

R(A1，A2，…，An)

R关系名A1，A2，…，An属性名2．定义关系模式关系模式可以形式化地表示为：3.关系模式与关系关系模式对关系的描述静态的、稳定的关系关系模式在某一时刻的状态或内容动态的、随时间不断变化的关系模式和关系往往统称为关系通过上下文加以区别3.关系模式与关系关系模式关系数据库1.关系数据库2.关系数据库的型与值关系数据库1.关系数据库1.关系数据库在一个给定的应用领域中，所有实体及实体之间联系的关系的集合构成一个关系数据库。1.关系数据库在一个给定的应用领域中，所有实体及实2.关系数据库的型与值关系数据库也有型和值之分关系数据库的型称为关系数据库模式，是对关系数据库的描述若干域的定义在这些域上定义的若干关系模式关系数据库的值是这些关系模式在某一时刻对应的关系的集合，通常简称为关系数据库2.关系数据库的型与值关系数据库也有型和值之分典型的关系数据库系统ORACLESYBASEINFORMIXDB/2COBASEPBASEEasyBaseDM/2OpenBase典型的关系数据库系统ORACLE关系操作集合1.常用的关系操作2.关系数据语言的种类关系操作集合1.常用的关系操作