数据库的学校原理及应用

数据库的学校课件原理及应用2023/4/21数据结构1第1页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用21.4数据模型

1.4.1数据模型的概念、分类及构成1.4.2实体联系模型1.4.3关系模型1.4.4层次模型概述1.4.5网状模型概述第2页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用31.4.1数据模型概念1、模型模型是对现实世界特征的模拟和抽象，它可以帮助人们描述和了解现实世界。数据模型(DataModel)也是一种模型，它是现实世界数据特征的抽象。现有的数据库系统都是基于某种数据模型的。

数据模型应满足三方面要求：1、能比较真实地模拟现实世界；2、容易为人所理解：3、便于在计算机上实现。第3页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用4图1.6对现实世界的抽象过程现实世界机器世界DBMS支持的数据模型信息世界概念模型认识抽象转换2、三个领域第4页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用53、两类数据模型（1）语义数据模型，是现实世界到信息世界的第一层抽象。实体联系模型(E-R模型)、面向对象模型。（2）经典数据模型，也简称为数据模型，是一种基于记录的模型，主要包括网状模型、层次模型、关系模型等。

第5页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用6数据模型通常包括数据结构、数据操作和完整性约束三部分内容。

数据结构：数据结构描述的是数据库中的数据的组成、及其相互间联系。

数据操作：操作的集合及操作规则。

数据的约束条件：数据的约束条件指数据完整性规则的集合。第6页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用71.4.2实体联系模型1、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。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。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。

第7页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用8(4)域（Domain）：属性的取值范围称为该属性的域。(5)实体型（EntityType）：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。例如，员工（工号，姓名，性别，出生日期，联系电话）(6)实体集（EntitySet）；同型实体的集合称为实体集。例如全体职工就是一个实体集。(7)联系（Relationship）：现实世界中事物事物之间的联系，事物内部元素之间的联系。实体型间联系一对一联系（1:1）一对多联系（1:n）多对多联系（m:n）

第8页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用91)多个实体型间的联系多个实体型间的一对多联系若实体集E1，E2，...，En存在联系，对于实体集Ej（j=1，2，...，i-1，i+1，...，n）中的给定实体，最多只和Ei中的一个实体相联系，则我们说Ei与E1，E2，...，Ei-1，Ei+1,...，En之间的联系是一对多的。例：如果一门课程可以有若干个教师讲授，使用若干本参考书，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，则课程与教师、参考书之间的联系是一对多的第9页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用102)同一实体集内部的一对多联系实例

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第10页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用112、ER图：实体联系模型的表达方式。学生教师实体型用矩形表示，矩形框内写明实体名。第11页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用12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号年龄性别姓名第12页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用13联系联系本身：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1:1、1:n或m:n）联系的属性：联系本身也是一种实体型，也可以有属性。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连接起来

第13页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用14ER图班级班级-班长班长111:1联系课程选修学生mnm:n联系班级组成学生1n1:n联系第14页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用15ER图实体型1联系名mn同一实体型内部的m:n联系实体型1联系名实体型21m多个实体型间的1:n联系实体型3n第15页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用16ER图课程选修学生mn成绩图1.10三个实体间多对多联系的E-R图工程零件供应商供应－工程－零件MPN第16页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用17ER图M学生1图1.9一个教学管理系统的E-R图系老师课程班级属于管理选修教学属于开课系代码姓名职工号课程名课程号分数姓名性别学生号班级名班级号系名NN1M1N1NNN工作量第17页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用181.4.3关系模型1.关系数据模型的数据结构2.关系数据模型的数据操纵3.关系数据模型的完整性约束4.关系数据模型的存储结构5.关系数据模型的优缺点6.典型的关系数据库系统1970年由美国IBM公司SanJose研究室的研究员E.F.Codd提出第18页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用191.4数据模型1.4.3关系模型基本概念：在用户观点下，是一张二维表（1）元组(Tuple)（2）属性(Attribute)（3）主码(Key)（4）域(Domain)（5）关系(Relation)（6）关系模式（7）关系数据库模式第19页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用20实体及实体间的联系的表示方法实体型：直接用关系（表）表示。属性：用属性名表示。一对一联系：隐含在实体对应的关系中。一对多联系：隐含在实体对应的关系中。多对多联系：直接用关系表示。第20页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用21实体联系模型转换为关系模型的方法（1）将E-R图中的实体的处理（2）对于一对一的联系的处理（3）对于一对多的联系的处理（4）对于多对多的联系处理（5）对于自回路的处理：如果是一对多联系，直接在该实体对应的关系中增加一个字段，如增加一个字段“班长学号”。对于多对多的联系，先复制原实体中主码及涉及的主要属性，改名后存为另一个表，再仿照多对多联系处理。例如，零件的自回路，将联系“构成”作为一个关系，其主码为（零件号，相关零件号）。第21页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用22例1：学生、系,系与学生之间的一对多联系：学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级）系(系号，系名，办公地点)例2：系、系主任,系与系主任间的一对一联系系(系号，系名，系主任名，办公地点)例3：学生、课程、学生与课程之间的多对多联系：

学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级）课程（课程号，课程名，学分）选修（学号，课程号，成绩）图1.10三个实体间多对多联系的E-R图工程零件供应商供应－工程－零件MPN第22页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用23关系必须是规范化的，满足一定的规范条件最基本的规范条件：关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项。

第23页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用242.关系模型的数据操纵查询、插入、删除、更新数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系，即若干元组的集合存取路径对用户隐蔽，用户只要指出“干什么”，不必详细说明“怎么干”第24页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用253.关系模型的完整性约束实体完整性参照完整性用户定义的完整性第25页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用264.关系数据模型的存储结构表以文件形式存储有的DBMS一个表对应一个操作系统文件有的DBMS自己设计文件结构第26页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用275.关系模型的优缺点优点建立在严格的数学概念的基础上概念单一。数据结构简单、操作对象和结果都是关系关系模型的存取路径对用户透明缺点（1）存取路径对用户透明导致查询效率往往不如非关系数据模型（2）为提高性能，必须对用户的查询请求进行优化增加了开发数据库管理系统的难度第27页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用286.典型的关系数据库系统ORACLESYBASEINFORMIXDB/2COBASEPBASEEasyBaseDM/2OpenBaseSQLServerKingBase第28页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用291.4.4层次模型1.层次数据模型的数据结构2.层次数据模型的数据操纵3.层次数据模型的与完整性约束4.层次数据模型的存储结构5.层次数据模型的优缺点

6.典型的层次数据库系统第29页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用301.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。1.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，叶结点第30页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用31

Ｒ1

根结点

Ｒ2

兄弟结点

Ｒ3

叶结点

Ｒ4

兄弟结点

Ｒ5

叶结点

叶结点第31页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用32第32页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用331.4.4层次模型第33页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用34第34页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用35层次模型特点结点的双亲是唯一的只能直接处理一对多的实体联系每个记录类型定义一个排序字段，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没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在第35页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用36多对多联系在层次模型中的表示用层次模型间接表示多对多联系方法将多对多联系分解成一对多联系分解方法冗余结点法虚拟结点法第36页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用373、实体联系模型转换成层次模型的方法第一步是去掉E-R图中所有的一对多联系的菱形及其相关边，直接用直线相连；第二步，对于多对多的联系，去掉菱形及其相关边，增加两个冗余结点或虚结点，用直线将原来的两个结点与新增结点或虚结点相连接，新增结点或虚结点的名字与原结点名字交叉对应。第37页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用381.4数据模型1.4.4层次模型系课程班级学生老师课程学生课程老师图1.18将图1.9所示的E-R图转换成的层次模型第38页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用393.层次模型的完整性约束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，则相应的子女结点值也被同时删除更新操作时，应更新所有相应记录，以保证数据的一致性第39页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用404.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放，即通过物理空间的位置相邻来实现层次顺序链接法用指引元来反映数据之间的层次联系子女－兄弟链接法层次序列链接法第40页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用415.层次模型的优缺点优点层次数据模型简单，对具有一对多的层次关系的部门描述自然、直观，容易理解性能优于关系模型，不低于网状模型层次数据模型提供了良好的完整性支持缺点多对多联系表示不自然对插入和删除操作的限制多查询子女结点必须通过双亲结点层次命令趋于程序化第41页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用426.典型的层次数据库系统IMS数据库管理系统第一个大型商用DBMS1968年推出IBM公司研制第42页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用431.4.4网次模型1.网状数据模型的数据结构2.网状数据模型的数据操纵3.网状数据模型的完整性约束4.网状数据模型的存储结构5.网状数据模型的优缺点6.典型的网状数据库系统第43页，共49页，2023年，2月20日，星期六2023/4/21数据库原理及应用441.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