第三章数据库系统与人机交互系统

1/三一、

数据库系统

1.1数据库与数据库管理系统 1.2演绎数据库

二、

人机交互系统 2.1人机交互系统应满足的要求 2.2人机交互系统的功能第三章数据库系统与人机交互系统本章内容

2/三一、数据库系统1.1数据库与数据库管理系统第三章数据库系统与人机交互数据库系统一般由四部分组成：1、数据库（DB）2、数据库管理系统（DBMS）3、数据库管理员4、用户和应用程序数据库系统的核心是数据库管理系统和数据库。数据库系统组成3/三一、数据库系统第三章数据库系统与人机交互数据库管理系统（DBMS）数据库（DB）应用程序用户数据库管理员数据库操作数据库操作数据库系统组成1.1数据库与数据库管理系统4/三一、数据库系统第三章数据库系统与人机交互数据库三级模式结构内模式概念模式外模式1外模式n用户视图管理员视图物理存储应用程序1应用程序n…...…...DBDBDBDBMS1.1数据库与数据库管理系统5/三一、数据库系统第三章数据库系统与人机交互数据模型数据模型是计算机世界对现实世界进行抽象、表示和处理的工具，是数据库的基础数据模型的要素数据结构：描述系统的静态特性数据操作：描述系统的动态特性数据的约束条件：完整性规则及其定义机制1.1数据库与数据库管理系统7/三一、数据库系统第三章数据库系统与人机交互数据模型示例（关系模型）储户关系帐户关系数据模型1.1数据库与数据库管理系统8/三一、数据库系统第三章数据库系统与人机交互数据模型层次数据模型示例张明亮S55-503刘凌N12-103陈东华N23-106李林S45-305曹文N20-2061280000212000012800003610000655000021200001.1数据库与数据库管理系统11/三一、数据库系统第三章数据库系统与人机交互数据库管理系统功能1.1数据库与数据库管理系统数据定义：模式、映射、约束、规则、用户及其权限等数据操纵：插入、查询、删除、修改数据库运行管理：事务管理、安全性检查、完整性约束等数据组织、存储和管理：组织、存储和管理系统数据和用户数据，提高时空效率数据库的建立和维护：创建、备份、恢复、重构、性能监控数据通信接口：格式转换等

数据库语言数据库管理系统是通过数据库语言处理系统来实现的。1、数据描述语言（DDL）及其编译程序用于描述数据库的数据结构。2、数据操作语言（DML）及其编译程序操作语言供用户存储、检索、修改数据库中的数据。12/三一、数据库系统第三章数据库系统与人机交互数据库管理系统结构1.1数据库与数据库管理系统数据字典数据库文件集合应用界面简单用户应用程序员复杂用户DBA等应用程序查询数据库模式DDL编译执行安全性检查查询预处理查询优化处理完整性约束DML预编译数据操作算法记录管理应用程序目标代码存取方法并发控制缓冲处理系统恢复记录存储14/三一、数据库系统第三章数据库系统与人机交互数据库应用系统的设计和开发1.1数据库与数据库管理系统数据库应用系统的设计可分为六个阶段：（1）系统需求分析（2）概念结构设计（3）逻辑结构设计（4）物理结构设计（5）数据库实施（6）数据库运行和维护15/三一、数据库系统第三章数据库系统与人机交互数据库应用系统的设计和开发1.1数据库与数据库管理系统（1）系统需求分析通过对用户的信息需求和处理需求的调查分析，得到系统所必须的需求信息。确定设计范围

确定计算机能够处理的范围和内容。数据收集和分析

获得数据库设计所必须的数据信息。写出需求说明书

对应用系统需求分析建立文档资料，包括：系统目标、功能、性能、运行环境，及功能结构图、数据流程图、数据字典等。16/三一、数据库系统第三章数据库系统与人机交互数据库应用系统的设计和开发1.1数据库与数据库管理系统（2）概念结构设计对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于DBMS的概念模型。概念结构：独立于数据模型，独立于数据库逻辑结构，独立于DBMS，是现实世界与机器世界的中介是现实世界的一个真实模型，充分反映现实世界（实体与联系）易于理解，便于与用户交互容易调整易于向各种数据模型转换17/三第三章数据库系统与人机交互数据库应用系统的设计和开发（2）概念结构设计描述方法：E-R方法（Entity—Relationship实体—联系），由实体、联系、属性三个成份组成。姓名性别年龄工作工种工具使用职工n11n用E-R图进行用户视图设计18/三第三章数据库系统与人机交互数据库应用系统的设计和开发（2）概念结构设计步骤：数据抽象单用户视图设计多用户视图集成视图分析与修改概念结构模型19锐/三第三肥章小数仓据库欣系统食与人输机交傲互数据戒库应迹用系响统的请设计滔和开屈发（2赞）概拳念结涂构设牺计将分E-陶R图画索到一阶起，呢消除腿冲突令，形材成一龄致的装视图为：属性颠冲突燥：属性珍域冲斜突（神类型铅、取穗值范收围不丢同）坝；属巨性值刃度量驴单位昏不同蒸。解裳决办柔法：窜讨论林、协凉商等塘行政麦手段命名辅冲突止：同名哨异义付（不咏同意状义的心对象愤在不寒同局友部应伍用中琴具有债相同泪的名捆字）散；异蒜名同叉义（磨一义竿多名圾）。幼解决昨办法危：讨硬论、超协商体等行相政手延段结构登冲突旅：同一抬对象粱在不渗同局烈部视罗图中效具有凡不同稍级别缝的抽养象：解决榴办法名是遵苏循两浇个准斥则将旗属性搞变为饭实体醒或将角实体斯变为孔属性口。同一哥实体恰在不租同局嘱部视表图中纹所包危含的习属性雨不完救全相届同，尺或者较属性而的排昆列次凉序不御完全故相同镇（常捷见）：解婚决办招法是述使该犹实体涨的属徒性取亡各局惩部视紧图中眉属性拢的并届集，声再适喂当设僻计属巾性的着次序实体柜之间政的联槽系在熄不同顺局部木视图锦中呈肚现不轿同的彩类型：解作决办错法是浆根据棉应用鉴的语乒义对支实体拖联系棋的类非型进铁行综风合或功调整20早/三第三首章厌数挥据库延系统唐与人哭机交离互数据董库应赛用系旨统的申设计象和开延发（3粗）逻争辑结沟构设既计1：墙1联普系：在两录个实艳体各爸自的瓜关系围模式折中各蔽增加惕一个气对方越实体稠编码洪属性躺项。例如放：胸教研归室（小教研定室编滨号、润主任脏编号巷、教档研室翼名.趟..耕）主任叶（主唐任编撞号、揪教研茧室编休号、序姓名狼..痛.）将概储念结瞧构转贿化为亿与某伪一DB尖MS相应平的具作体数申据模迫型实体绩及其缩慧属性惰的转疗换：一萄个实色体型圆转换挡为一誓个关转系模鼻式，惠实体貌的属沸性就析是关阻系的猫属性漂，实刚体的雅键就提是关弄系的酷键例：固学生架（学号，姓姨名，买出生释日期统，系经，年揭级）转换焦原则1：n的联冻系：在n方实协体的锯关系扔模式抢中增即加对石方实平体的寸编码姥属性是项。例如割：肌教要研室朵（教患研室样编号杜、主茂任编净号、滴教研拖室名略..臂.）教员溪（教秩员号曾、教裕研室辞编号拣、姓祥名、舍年龄依..晕.）21结/三第三污章澡数疲据库营系统疼与人磨机交颂互数据筝库应页用系柔统的既设计介和开斩发（3僚）逻役辑结命构设鞋计转换桐原则m：岸n的联碗系：除两樱个实虫体建变立关漆系模皆式外菊，把“联系”也建点立关爷系例：鸦学生容（学霸生号浴、学椒生名狱……挣.）后——E课程考（课拖程号浆、课勉程名咏….预..唉）爪—碧—E选课阴（学皂生号简、课饶程号庸、成件绩）众—雁—R多元器联系漂的转奥换：与该担多元扮联系善相连过的各滋实体兽的键叼以及钢联系庄本身敞的属束性均拥转换碗为关访系的蓝属性妻，关造系的辣键为爪各实买体键种的组例：筐讲授栽（课程浴号，冤教师写号，狮书号）同一赛实体虏集的腐实体项间联院系：按上挡述1披:1单，1品:n，踏m:宅n分别俊处理污，只理不过路相关暗的实趴体相帽同而颤已具有罗相同艰键的葡关系层模式钓可合举并：将其穗中一挂个关建系模各式的腐全部侄属性费加入候到另史一个愚关系表模式精中，婶然后哈去掉件其中屯的同滩义属蚀性，分并适艺当调检整属击性的屋次序22蜡/三第三嫂章术数巷据库盐系统喝与人头机交四互数据记库应盛用系醒统的纲设计烧和开娘发（4劣）物大理结动构设胸计设计型数据责在物死理设季备上批的存斧储结扒构存储丸记录包括貌：数射据项六、指望针和银记录赠开销坛。访问唤路径建立戒数据毅项或喝数据田项组侦合的师索引汤。记录服实际站存储对记房诚录的跟聚类将和划友分，金以及屋物理沫块大宁小的诊选择勿。23管/三第三班章奴数虎据库吩系统挥与人籍机交大互数据刮库应衔用系垮统的盾设计臭和开拆发（5偏）数据开库实眉施建立件数据悼库可利防用具粉体DB誉MS提供谁的可欧视化瞎工具也可坐直接延使用SQ其L命令按照娱逻辑京设计喇和物凯理设晓计阶堂段的纪方案室配置常和定朵义数涝据库状、表双（含碰存储折结构吵）、餐视图陆、索旺引、焰约束背、用共户、隔触发恨器等整理体并装啊载数郑据（斜也可版在下辛一步胆完成烧）应用董程序研开发向、试旦运行（6泳）数摧据库血运行泼与维案护—色—DB烈A负责数据跃库备洪份与圾恢复关系渴数据格库的恒规范瓣化设展计和穷开发关系洞数据呀库的培规范素化设吓计1、汪数据甜依赖最常穗用的搂是函的数依盒赖：X的每魂一个棚具体仁值都坟有Y唯一窄的具等体值梢与之扯对应随，则逗称Y函数挡依赖佛于X，或者X函数爷决定Y，表示照为：X→Y2、规范堆化设澡计方夸法一个巴关系耽模式批满足平某一浸个指筑定的示约束刷，称偏此为泳特定岩范式妥的关琴系模眨式。范式满足抛一定赶约束距要求蹈的关酷系模但式的根集合狱，R∈nN挖F1N袭F2敞NF惹君3N右F帮B椅CN政F锅4补NF传杂5N贡F表达侨式条档件查吹询一、值数据构库查傻询（一封）数鞠据库劳列查鸟询1、难查询臭指定给的列2、周查询来全部喝列3、狠指定粗条件添的查得询（二逼）条溪件查堪询1、售比较耀大小饺的查此询2、篮指定市范围花的查浇询3、慌指定麻集合卵的查绪询4、克字符女匹配奇的查叮询5、伯设计界控制草的查归询6、哭多重奶条件膨的查仪询（三帝）组沾合查份询多条娃件的跪任意菜组合棍查询蕉。表达抬式条令件查摧询二、膝数据寸项表童达式倍计算技的查哄询在数恩据库稠中有劣一种剥特殊乘的查晕询任思务，庄需要陆得到集某些蝴数据帐项进兄行数钱值计正算（柴表达锡式计隔算）戒后的众结果揉。这议些数悉据项志表达袭式计编算的中特点重是：（1哪）表丑达式银的形蠢式是蚁任意千变化枣的。（2痰）表加达式姓的计冤算是起临时菊进行醒的。这种叫对数令据项锦表达判式计干算的施查询取不是伶查询篇语句取所能苦够完傍成的简，必乌须专丧门编揭制程辆序来械完成茎这种桃特殊水的查歌询。摘编制洞这种傅查询处程序静需要句利用弊编译百技术侵，完井成对敌表达厦式的码识别捡和解探释执泳行。24客/三一、浑数据岭库系敢统1.登2爪演绎看数据股库第三夹章伸数徒据库帖系统捆与人狐机交奋互演绎狂数据糊库基映本概告念演绎踏功能败+镜关系箭数据搂库花=量>御演荣绎数新据库演绎伯推理蚕：假言亭推理邪（形形式逻步辑）P，谦P→Q┣QP、撕Q为事威实，P→Q为规荣则。从已休知的困关系巧数据优库中甚一事境实（岗实数袋据）拆推出坟一些凶新数参据，浇这些晶新数东据是篮数据范库中丈所没丸有的柔。这瓦些在用数据骡库中丽不出演现的吉，而狐由演葱绎推营理推鲜出的秀新数卖据称宰为虚数听据。25值/三一、茎数据雀库系弃统1.拦2叶演绎坚数据受库第三冶章邀数抹据库亚系统租与人肥机交捆互演绎炼数据古库基百本概淹念谓词被逻辑乌的合够法表找达式参称为合式削公式，它由原子就公式夏、连真接词鹊和量田词组成保。原子茎公式筹：由谓旧词、描括号凑和括周号中大的项掘组成办公地点关系刘凌401陈东华402张明亮318办公宪地点港（刘咽凌、厅40月1）办公镰地点兰（陈项东华斤、4南02讯）办公股地点播（张代明亮允、3吴18趟）26决/三一、闸数据肿库系圆统1.鞋2蝇演绎织数据引库第三携章划数逮据库文系统棉与人刺机交密互演绎红数据债库基盲本概能念连接预词：用来职组合允原子椅公式竟以形挨成较态复杂倚的合裕式公辟式。∧——合取：P遭∧Q悟，当P、名Q皆为桑真时码，才盐为真葛，否根则为架假；回类似竭“AN佣D”∨——析取：P央∨订Q抱，当P、华Q中皆籍为假薪时，层则为忘假，杨否则袋为真觉；类跃似“OR”——蕴涵：P=腊>Q昏,只有P为真邮，Q为假镇时，何蕴涵喝式为产假，带否则伏为真淘；类似雅“if放P恐t匹he籍n督Q”~——否定。量词巩：炸、侮例子说：“越张某祥送给巡寿屋里圈的每尊个人胞一件庄礼物竭”（y）{烈[偏I材N(迟y抓,额RO企OM辩)∧HU脆MA多N(呢y唱)]=>(x)怒[G堪IV微E(随ZH算AN咐G歪,勇x胞,稳y凤)∧PR岂ES柳EN屋T(葱x)素]}27熊/三一、庄数据楼库系府统1.京2哀演绎露数据应库第三维章气数边据库绘系统糊与人然机交蚁互演绎油数据廊库实锋例表3限.6著父施子关掉系数苦据库F（絮f竭，守s）祖孙顺规则仍：F（拆X，碧Z）渴∧F昼（Z拼，Y焰）→通G（集X，磁Y）两种戚逻辑肝规则祖先范规则执：（枕1）F（填X，惯Y）贩→A搞（X贱，Y物）（2侮）摘A（全X，恒Z）爽∧F购（Z召，Y疼）→斤A（践X，货Y）二、很演绎井数据唇库实瞧例（胡续）建立崇如下鹿两种纹逻辑赢规则菠：1．器祖孙运规则F（访X，比Z）数∧F督（Z竿，Y托）→鹅G（握X，描Y）该规素则表花示X是Z的父郑亲，Z是Y的父饶亲，洲则X是Y的祖僻父。用父若子关酿系数候据库F通过沿以上壤规则境就得挑祖孙支关系G。表3丈.6土的数警据库探得出币的祖索孙关梅系为雄：李学嚼—李椅山痛，膏李平笨—李趁同浮，射刘它定—馅刘思二、跨演绎马数据糊库实东例（医续）2．撒祖先枯规则（1轰）F（稻X，械Y）猴→A谜（X东，Y蛇）（2吼）猪A（酒X，殿Z）示∧F逢（Z裤，Y誉）→塔A（教X，湾Y）其中德：（1）表示X是Y的父辅亲，高则X是Y的祖盒先，（2诸）表桑示X是Z的祖决先，Z是Y的父绒亲，羽则X是Y的祖号先。父子隔关系F通过纽奉以上劫规则蝴得到山祖先菌关系A。28既/三1.筑2匙演绎计数据互库第三列章彼数域据库铲系统缘瑞与人帮机交反互演绎择数据城库的元程序给设计祖先丸-子朽孙推骄理算妄法流挂程主程痛序k：过=1检索裳数据般库F（fk，sk）输出叔：sk（某晚耗辈）fk（祖先搂）调用葵过程A（疫a，fk）k：杏=k爬+1k凭>砌n骡?结束YNA（贝a，由z）i走：=煮1检索恐数据练库是诊否存嚷在F（瓜fi，si=z胜）?输出烧：fi（祖先蔽）调用A（勤a，册fi）i包：=夕i誉+1i熟>n竿?退出YYNN过程29灵/三1.饰2汗演绎成数据舌库第三牵章酱数片据库沿系统苦与人泉机交息互演绎御数据安库的匹基本卖结构演绎饶数据价库系茧统由恢三部窝分组盈成：⒈传坚统数胀据库土系统演绎拜数据侍库扩叉充了负传统森数据伐库的肿作用乖。⒉具拼有演莲绎推甲理的据机构通过焦演绎旬推理斑能力煌，在咐实数这据中颤推出慢虚数售据。⒊数渗据库年和演悠绎推火理之宋间的寇接口演绎说推理述机构翻是逻肤辑的抗，而长数据懒库是择非逻体辑的遣，两欲者需斯要有井一个颂接口纸，以村实现斥其物弱理上趋的连吼接。30窝/三1.麦2越演绎后数据姐库第三挡章耐数冠据库苏系统税与人虑机交门互演绎朽数据衡库的涝基本近结构演绎年数据险库系生统结桥构演绎房诚数据帐库的份实现茎方法在数奏据库搭管理邻系统科（DB红MS索）的基察础上增加栋一个丙规则梯（RU爆LE甚）处理旦层，雄实现攀演绎拳数据批库。演绎抖推理用PR世OL粥OG程序蚕或者C程序摧来完俱成。接包口部堪分的奇功能巴是将完推理袍中的湾逻辑保表示骗转换否成给莫定的DB窄MS中的鸦数据酱操纵岛语言懂中的碎语句绘。查询毅演绎况数据谢库时遵，查匠询对挎象可名能是匀实关磨系，躁或者妨是虚四关系茂。当宇是虚诱关系挥时，干则由存演绎叮推理炎机构跃将其喊转换休成实兼关系与，然学后再伴由接焰口部参分将欠其转浅换成DB亚MS中的池语句香，最拴后通艇过DB半MS操纵凳数据照库得顾到结孤果。31灵/三1.骗2忠演绎贯数据棚库第三炎章放数瞧据库社系统慌与人啊机交防互演绎电数据贷库的恢基本距结构DB颈MS把+R去UL译E型演福绎数践据库32阵/三1.沸2燥演绎骡数据甲库第三惠章践数脖据库梦系统照与人雷机交杏互演绎宅数据胡库、案智能斩数据丈库和毫知识略库的矛关系演绎坐数据可库演绎色推理寻加入欧数据铃库系击统的燃功能忆中。智能萄数据昌库在数查据库巴系统尺中加入冈归纳谢推理绵，类小比推赠理等疤或然胸性推岔理，倘或加红入自氏然语勿言理聪解，浩语音倍识别两等人工浑智能纸中更驱多的悲技术。知识不库对知炼识的胳存储谦和管腿理，不个同于伶数据姐库。演绎困数据须库、方智能浮数据宁库和症知识擦库的航关系耀（续搞）1、厚演绎端数据私库和胖智能杀数据供库均飘以数圈据库厅为主罪体两者碍均是姿在数缴据库阴上增需加人派工智磁能技毕术。数据袖库中电的数剩据只良是知件识库咏中的性事实然。数据顿库用水于事笼务处结理。2、猾知识胸库包卸括大杰量规伯则知炕识或仿其它在形式相的知姿识知识铸库一达般用匠于专据家系袖统或板知识逢库系姨统中姓进行吵知识浙推理弹。33舍/三第三轧章升数养据库延系统由与人艺机交哈互二、人机绒交互心系统2.鹊1呜人机醉交互横系统各应满汇足的减要求（1）为决陶策者款提供童进一渐步理诊解决软策问红题的龟过程伏：DS竖S通过歉交互环向决雪策者择展示绣问题乒的各疏个侧超面并毙通过委交互勇使问董题逐华步深伴化，催使决烤策者验对问熟题的密结构寒认识论逐步控深入疑、细名化、塞清晰命，使鲁决策凳问题粒得以凳求解寇，人梁机交宝互是幸一个蛙启发薯用户稻思维饥的过匹程。（2史）为决姜策者否提供随一种岭“身艰临其案境”志的感葡受，尖便于请其通姻过DS冶S提供佩的信砍息进兼行决纵策。（3乎）为DS杆S提供板适应妥新的化决策逼问题山及环扁境的尤手段通过怠交互革，决伟策者礼可以缎构造岭新的羞决策高问题粪，增罪加新间的模值型及眼与模勾型有傍关的顽概念涨、数胁据和摇知识烧，以懒适应盘新的灰环境出变化豪的要牢求。人机罪交互副技术抄的发栽展过骂程60冲年代拒，计秋算机年语言救的出烛现，支如FO顷RT今RA朴N、呼CO剃BO订L、彩AL南GO惊L、咱BA捕SI鬼C。70年代篇，计犯算机薯图形异学的岛发展幸，如CA腰D、夹CA各M、绘图砍、电仅子印培刷。80蹈年代烤，窗指口系信统的笋应用鼠，如Wi着nd主ow浴s、装X-令Wi素nd答ow系统朗等。90离年代猴，多座媒体埋技术裕的发优展。人机胜系统发模型1.爆人的压优点人有柄创造肯性。赔有学抗习能布力、吼有感自情、陈有思百想，崇具有坝创造芝和适龙应新款情况瓜的能东力。2.计算症机的翼特点运算毅速度氏快，缘瑞可达胀每秒切万亿考次。就计算粮精度贸高，童不会笨疲劳拜，抗圾恶劣喂环境调比人截强。3.人机胀分工发挥蜡人机士各自政的特瓶点，药进行洞人机始分工瓜和交吴互。34透/三第三愧章真数救据库本系统妹与人胶机交给互二、人机杂交互旧系统2.掠2标人机泛交互衫系统膨的功捧能人机龙系统扔模型学图人的决策感觉器官运动器官