数据库系统管理技术

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本模块概述教学内容教学难点教材特点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)数据库系系统特点数据的管管理者：：DBMS数据面向向的对象象：现实实世界数据的共共享程度度：共享享性高数据的独独立性：：高度的的物理独独立性和和一定的的逻辑独立立性数据的结结构化：：整体结结构化数据控制制能力：：由DBMS统一管理理和控制制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项身边的数数据管理理技术走进银行行上网浏览览走进医院院城市交通通卡走进银行行银行的数数据处理理中心央行数据据处理中中心国家银行行数据中中心上网浏览览－－动动态刷新新消息上网浏览览－－搜搜索引擎擎搜索引擎擎原理网页数据据库全文搜索引擎目录索引Internet走进医院院城市交通通卡逐步步推进上海的交交通一卡卡通使用用范围覆覆盖了上上海公交交车、出出租车、、地铁、、轮渡共共14种城市公公共交通通工具。。且目前前在全国国率先推推出“城城际通””，在无无锡、苏苏州、杭杭州甚至至阜阳等等长江三三角洲地地区内逐逐步通用用。《长江三角角洲地区区城市间间综合交交通规划划》，嵌入式数数据管理理系统的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数据管理理的前沿沿技术介介绍－－web时代下的的各种数数据管理理问题X-dataXMLDataStreamingDataX-computing网格计算算传感网络络P2P计算泛数据研研究主流技术术发展趋趋势信息集成成数据流管管理传感器数数据库技技术半结构化化数据与与XML网格数据据管理DBMS自管理移动数据据管理微小型数数据库关系数据据库管理理系统数据库系系统的模模式结构构信息的建建模过程程关系模型型概述逻辑结构构设计数据库系系统的模模式结构构数据库系系统的三三级模式式结构数据库系系统模式式的概念念数据库的的二级映映象功能能与数据据独立性性数据库系系统的三三级模式式结构DEMOACCESSORACLE数据库系系统模式式的概念念1.模式2.外模式3.内模式1．模式（（Schema）模式（也也称逻辑辑模式））数据库中中全体数数据的逻逻辑结构构和特征征的描述述所有用户户的公共共数据视视图，综综合了所所有用户户的需求求一个数据据库只有有一个模模式模式的地地位：是是数据库库系统模模式结构构的中间间层与数据的的物理存存储细节节和硬件件环境无无关与具体的的应用程程序、开开发工具具及高级级程序设设计语言言无关模式的定定义数据的逻逻辑结构构（数据据项的名名字、类类型、取取值范围围等）数据之间间的联系系数据有关关的安全全性、完完整性要要求2.外模式（（ExternalSchema）外模式（（也称子子模式或或用户模模式）数据库用用户（包包括应用用程序员员和最终终用户））使用的的局部数据的逻逻辑结构构和特征征的描述述数据库用用户的数数据视图图，是与与某一应应用有关关的数据据的逻辑辑表示外模式（（续）外模式的的地位：：介于模模式与应应用之间间模式与外外模式的的关系：：一对多多外模式通通常是模模式的子子集一个数据据库可以以有多个个外模式式。反映映了不同同的用户户的应用用需求、、看待数数据的方方式、对对数据保保密的要要求对模式中中同一数数据，在在外模式式中的结结构、类类型、长长度、保保密级别别等都可可以不同同外模式与与应用的的关系：：一对多多同一外模模式也可可以为某某一用户户的多个个应用系系统所使使用，但一个应应用程序序只能使使用一个个外模式式。外模式（（续）外模式的的用途保证数据据库安全全性的一一个有力力措施。。每个用户户只能看看见和访访问所对对应的外外模式中中的数据据3．内模式式（InternalSchema）内模式（（也称存存储模式式）是数据物理理结构和存存储方式的的描述是数据在数数据库内部部的表示方方式记录的存储储方式（顺顺序存储，，按照B树结构存储储，按hash方法存储））索引的组织织方式数据是否压压缩存储数据是否加加密数据存储记记录结构的的规定一个数据库库只有一个个内模式三级模式与与二级映象象三级模式是是对数据的的三个抽象象级别二级映象在在DBMS内部实现这这三个抽象象层次的联联系和转换换数据库系统统的三级模模式结构1．外模式／／模式映象象定义外模式式与模式之之间的对应应关系每一个外模模式都对应应一个外模模式／模式式映象映象定义通通常包含在在各自外模模式的描述述中外模式／模模式映象的的用途保证数据的的逻辑独立立性当模式改变变时，数据据库管理员员修改有关关的外模式式／模式映映象，使外外模式保持持不变应用程序是是依据数据据的外模式式编写的，，从而应用用程序不必必修改，保保证了数据据与程序的的逻辑独立立性，简称称数据的逻逻辑独立性性。2．模式／内内模式映象象模式／内模模式映象定定义了数据据全局逻辑辑结构与存存储结构之之间的对应应关系。例例如，说明明逻辑记录录和字段在在内部是如如何表示的的数据库中模模式／内模模式映象是是唯一的该映象定义义通常包含含在模式描描述中模式／内模模式映象的的用途保证数据的的物理独立立性当数据库的的存储结构构改变了（（例如选用用了另一种种存储结构构），数据据库管理员员修改模式式／内模式式映象，使使模式保持持不变应用程序不不受影响。。保证了数数据与程序序的物理独独立性，简简称数据的的物理独立立性。信息的建模模过程信息的3个领域概念模型数据模型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个世界及其其关系客观对象的的抽象过程程---两步抽象现实世界中中的客观对对象抽象为为概念模型型；把概念模型型转换为某某一DBMS支持的数据据模型概念模型基基本概念实体（Entities)客观存在并并可相互区区别的事物物，可具体体，可抽象象例：职工、、学生、系系属性（Attribute）实体具有的的某一特性性例：学生实实体有学号号、姓名、、性别、出出生年份等等属性码（Key）唯一标识实实体的属性性集例如学号号是学生实实体的码域（Domain）某属性的取取值范围实体集（EntitySet）同型实体的的集合如全体学学生概念模型的的基本概念念实体间的联联系（Relationship）现实世界中中事物内部部以及事物物之间的联联系在信息息世界中反反映为实体体内部的联联系和实体体之间的联联系例张山山选修数据据库课程。。学生实体和和课程之间间通过选修修联系两个实体之之间的联系系：一对一联系系(1:1)一对多联系系(1:n)多对一联系系(n:1)多对多联系系(m:n)实体联系图图示一对一、一一对多、多多对一、多多对多两个实体型型间的联系系一对一联系系实例班级与班长长之间的联联系班级班级-班长班长111:1联系两个实体型型间的联系系一对多联系系记为1:n实例班级与学生生之间的联联系班级组成学生1n1:n联系两个实体型型间的联系系多对多联系系（m:n）记为m:n实例课程与学生生之间的联联系课程选修学生mnm:n联系多个实体型型间的联系系多个实体型型间的一对对多联系实例：课程程、教师与与参考书三三个实体型型多个实体型型间的一对对一联系多个实体型型间的多对对多联系课程教员参考书讲授1mn课堂思考三个实体间间的联系判断联系种种类供应商项目零件供应mnp同一实体集集内各实体体间的联系系一对多联系系实例职工实体集集内部具有有领导与被被领导的联联系某一职工（（干部）““领导”若若干名职工工，一个职职工仅被另另外一个职职工直接领领导这是一对多多的联系一对一联系系多对多联系系职工领导1n概念模型的的表示方法法实体－联系系模型（E-R图）矩形：表示示实体集菱形：表示示联系集线：连接实实体集与联联系集或属属性与实体体集椭圆：表示示属性下划线：主主码属性学生实体例例学生实体及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属性例联系也可以以有属性供应商供应项目零件供应量课程选修学生mn成绩工厂物资管管理（（较完整的E-R图示例）实体仓库、零件件、供应商商、项目、、职工实体间的联联系一个仓库可可以存放多多种零件，，一种零件件可存放在在多个仓库库中一个仓库有有多个职工工当仓库保保管员，一一个职工只只能在一个个仓库工作作职工中有领领导：仓库库主任供应关系中中都是多对对多的关系系工厂物资管管理

实体体及其属性性图仓库号面积电话号职工号姓名……仓库职工工厂物资管管理

实体体及其属性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管理

实体体及其联系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？数据模型数据模型是是对客观事事物及其联联系的数据据描述，即即概念模型型的数据化化。层次模型、、网状模型型和关系模模型关系模型概概述关系数据库库系统关系模型的的组成关系数据结结构关系操作集集合关系完整性性约束关系模型最重要的一一种数据模模型。也是是目前主要要采用的数数据模型1970年由美国IBM公司SanJose研究室的研研究员提出关系数据结结构关系模型建建立在集合合代数的基基础上关系数据结结构的基本本概念关系关系模式关系数据库库关系⒈域（Domain）2.笛卡尔积（（CartesianProduct）3.关系（Relation）⒈域（Domain）域是一组具有有相同数据据类型的值值的集合。。例:整数实数介于某个取取值范围的的整数长度指定长长度的字符符串集合{‘男’，‘女女’}介于某个取取值范围的的日期2.笛卡尔积（（CartesianProduct）1)笛卡尔积给定一组域域D1，D2，…，Dn，这些域中中可以有相相同的。D1，D2，…，Dn的笛卡尔积为：D1×D2×…×Dn＝｛（d1，d2，…，dn）｜diDi，i＝1，2，…，n｝所有域的所所有取值的的一个组合合不能重复笛卡尔积（（续)例给出出三个域：：D1=SUPERVISOR={张清玫，刘刘逸}D2=SPECIALITY={计算机专业业，信息专专业}D3=POSTGRADUATE={李勇，刘晨晨，王敏}则D1，D2，D3的笛卡尔积积为：D1×D2×D3＝｛(张清玫，计计算机专业业，李勇)，(张清玫，计计算机专业业，刘晨)，(张清玫，计计算机专业业，王敏)，(张清玫，信信息专业，，李勇)，(张清玫，信信息专业，，刘晨)，(张清玫，信信息专业，，王敏)，(刘逸，计算算机专业，，李勇)，(刘逸，计算算机专业，，刘晨)，(刘逸，计算算机专业，，王敏)，(刘逸，信息息专业，李李勇)，(刘逸，信息息专业，刘刘晨)，(刘逸，信息息专业，王王敏)｝笛卡尔积（（续)2)元组（Tuple）笛卡尔积中中每一个元元素（d1，d2，…，dn）叫作一个个n元组（n-tuple）或简称元组。3)分量（Component）笛卡尔积元元素（d1，d2，…，dn）中的每一一个值di叫作一个分量。笛卡尔积（（续)4)基数（Cardinalnumber）若Di（i＝1，2，…，n）为有限集集，其基数数为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3.关系（Relation）1)关系D1×D2×…×Dn的子集叫作作在域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）关系（续））例在表表2.1的笛卡尔积积中取出有有实际意义义的元组来构造关系系关系：SAP(SUPERVISOR，SPECIALITY，POSTGRADUATE)关系名，属属性名假设：导师与专业业：1:1，导师与研研究生：1:n于是：SAP关系可以包包含三个元元组｛(张清玫，信信息专业，，李勇)，(张清玫，信信息专业，，刘晨)，(刘逸，信息息专业，王王敏)}关系（续））2)关系的表示示关系也是一一个二维表表，表的每每行对应一一个元组，，表的每列列对应一个个域。关系（续））3)属性关系中不同同列可以对对应相同的的域，为了了加以区分分，必须对对每列起一一个名字，，称为属性性（Attribute）。n目关系必有有n个属性。关系（续））4)码候选码（Candidatekey）若关系中的的某一属性性组的值能能唯一地标标识一个元组，，则称该属属性组为候候选码在最简单的的情况下，，候选码只只包含一个个属性。称为全码（（All-key）在最极端的的情况下，，关系模式式的所有属属性组是这个关系系模式的候候选码，称称为全码（（All-key）关系（续）码(续)主码若一个关系有有多个候选码码，则选定其其中一个为主码（Primarykey）主码的诸属性性称为主属性（Primeattribute）。不包含在任何何侯选码中的的属性称为非码属性（Non-keyattribute）关系（续）5)三类关系基本关系（基本表或基基表）实际存在的表表，是实际存存储数据的逻逻辑表示查询表查询结果对应应的表视图表由基本表或其其他视图表导导出的表，是是虚表，不对对应实际存储的的数据关系模式1．什么是关系系模式2．定义关系模模式3.关系模式与关关系1．什么是关系系模式关系模式（RelationSchema）是型关系是值关系模式是对对关系的描述述2．定义关系模模式关系模式可以以形式化地表表示为：R（U，D，dom，F）R关系名U组成该关系的的属性名集合合D属性组U中属性所来自自的域dom属性向域的映映象集合F属性间的数据据依赖关系集集合关系模式通常常可以简记为为R(U)或R(A1，A2，…，An)R关系名A1，A2，…，An属性名3.关系模式与关关系关系模式对关系的描述述静态的、稳定定的关系关系模式在某某一时刻的状状态或内容动态的、随时时间不断变化化的关系模式和关关系往往统称称为关系通过上下文加加以区别关系数据库1.关系数据库2.关系数据库的的型与值1.关系数据库在一个给定的的应用领域中中，所有实体体及实体之间联系的的关系的集合合构成一个关关系数据库。2.关系数据库的的型与值关系数据库也也有型和值之之分关系数据库的的型称为关系数据据库模式，是是对关系数据据库的描述若干域的定义义在这些域上定定义的若干关关系模式关系数据库的的值是这些关系模模式在某一时时刻对应的关关系的集合，，通常简称为为关系数据库库典型的关系数数据库系统ORACLESYBASEINFORMIXDB/2COBASEPBASEEasyBaseDM/2OpenBase关系操作集合合1.常用的关系操操作2.关系数据语言言的种类1.常用的关系操操作查询选择、投影、、连接、除、、并、交、差差数据更新插入、删除、、修改查询的表达能能力是其中最最主要的部分分2.关系数据语言言的种类关系代数语言言用对关系的运运算来表达查查询要求典型代表：ISBL关系演算语言言：用谓词来来表达查询要要求元组关系演算算语言谓词变元的基基本对象是元元组变量典型代表：APLHA,QUEL域关系演算语语言谓词变元的基基本对象是域域变量典型代表：QBE具有关系代数数和关系演算算双重特点的的语言典型代表：SQL关系的三类完完整性约束（1）实体完整性性（entityintegrity）：在一个关系中中，主键的所所有主属性都都不得为空值值（2）参照完整性性（referentialintegrity）：关系中元组的的外键取值只只能等于所参参照的关系的的某一元组的的主键值，或或者为空值。。（3）用户自定义义完整性：根据实际情况况对关系设定定约束条件参照完整性示示例例1学生实体、专专业实体以及及专业与学生生间的一对多联联系学生（学号，姓名，性别别，专业号，年龄）专业（专业号，专业名）逻辑结构设计计将概念模型转转化为一般的的关系模型对数据模型进进行优化设计用户子模模式逻辑结构设计计（续）E-R图向关系模型型的转换内容容将E-R图转换为关系系模型：将实实体、实体的的属性和实体体之间的联系系转化为关系系模式。逻辑结构设计计（续）E-R图向关系模型型的转换原则则⒈一个实体型转换为一个关关系模式。⒉一个m:n联系转换为一个关关系模式。⒊一个1:n联系可以转换为一一个独立的关关系模式，也也可以与n端对应的关系系模式合并。。⒋一个1:1联系可以转换为一一个独立的关关系模式，也也可以与任意意一端对应的的关系模式合合并。逻辑结构设计计（续）E-R图向关系模型型的转换原则则⒌三个或三三个以上实体体间的一个多元联系转换为一个关关系模式。⒍同一实体体集的实体间间的联系，即即自联系，也可按上述述1:1、1:n和m:n三种情况分别别处理。⒎具有相同码的关系模式可可合并。逻辑结构设计计（续）优化数据模型型的方法⒈确定数据据依赖⒉对于各各个关系模式式之间的数据据依赖进行极极小化处理，，消除冗余的