第1章：关系数据库(1).ppt

1、主讲教师：陈耀秋 联系方式：,关系数据库与SQL语言,第一章：关系数据库,一、数据库发展的三个阶段,数据库技术是应数据管理任务的需要而产生的，自从1946年第一台真正的计算机诞生以来，数据管理大约经历了三个阶段，它们分别是： 人工管理阶段：20世纪50年代中期以前 文件系统阶段：20世纪50年代后期至60年代中期 数据库系统阶段：20世纪60年代后期以后,接上表,数据独立性：包括数据的物理独立性和逻辑独立性，它是由数据库系统的二级映象实现的 物理独立性：指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中的数据是相互独立的 逻辑独立性：指用户的应用程序与数据库中的逻辑结构是相互独立的，也就是数据库的逻辑结

2、构变化了，用户程序也可以不变,二、数据库系统的特点,数据库系统中的数据具有高度的结构化 数据库系统中的数据具有较小的数据冗余度 数据库系统中的数据共享性高，易扩充,三、数据库系统,用户,用户,用户,应用系统,应用程序开发工具,数据库管理系统,操作系统,数据库,数据库管理员,数据库系统,数据库在计算机系统中的地位,应用系统,应用开发工具,数据库管理系统,操作系统,硬件,编译系统,1、数据（Data）：反映客观世界的事实，并可以区分其特征的符号。如： 数值、文字、图形、声音、语言学生档案记录、货物的运输情况等 2、数据库（DataBase）：顾名思义，是存放数据的仓库。指长期存储在计算机内的、有组

3、织的、可共享的数据集合。,3、数据库管理系统（DataBase Management System）：位于用户和操作系统之间的一层数据管理系统，其具有如下功能： 数据定义功能（定义数据库对象） 数据操纵功能（实现数据库的基本操作） 数据库的运行管理（保证数据的安全性、完整性） 数据库的建立和维护（包括数据的输入、转换功能，数据的转储、恢复功能，数据库的重组织功能和性能监视、转换功能等）,4、数据库管理员（DataBase Administrator）：负责全面管理和控制数据库系统的人员。 决定数据库中的信息内容和结构 决定数据库的存储结构和存储策略 定义数据的安全性要求和完整性约束条件 监控数

4、据的使用和运行 数据库的改进、重组、重构,5、最终用户（End Users）：通过应用系统接口使用数据库，包括如下三种： 偶然用户 简单用户 复杂用户,四、数据库系统的模型,1、层次模型 满足： 有且只有一个结点没有双亲结点（根结点） 根以外的其他结点有且只有一个双亲结点 代表：1968年IBM的IMS(Information Manage System) 基本特点：任何一个给定的记录值只有按其路径查看时才能显示出它的全部含义 优点： 比较简单比较优越良好的完整性描述 缺点： 解决多对多的情况比较困难对插入、删除操作的限制比较多查询必须通过父结点层次命令趋于程序化,2、网状模型 满足： 允许一

5、个以上的结点没有双亲结点 一个结点可以有多于一个的双亲 代表：1969年CODASYL的DBTG(Data Base Task Group) Cullinet Software的IDMS HP的IMAGE Honeywell的IDS/2 优点： 很好的描述现实世界 效率高,查询方便 缺点： 结构复杂 操作语言复杂,3、关系模型 常见：DB2、Oracle、Ingres、Sybase、MS-SQL Server 特点：建立在严格的数学概念的基础上的，从用户的角度看，其数据的逻辑结构是一张表 优点： 概念单一 关系模型的存储结构对用户来说是透明的 缺点： 查询效率不如非关系数据库高,4、面向对象模

6、型,五、数据模型,在现实世界的交流终，人们用自然语言来描述各种对象、事物或者过程，缺乏形式与标准。而在具体的应用过程中，我们知道只有将对象、事物或者过程出现的特征或属性抽取出来作为它们的描述，才能便于计算机的记录与处理，这些记录要求是具有一定的格式的数据，而这些有格式的数据形成一个集合数据库，人民可以从数据间的联系，通过解释、推论、分析、综合等方法获得信息。数据库不仅反映数据本身的内容，而且反映数据之间的联系，在数据库系统中用数据模型来实现对现实世界的抽象 数据模型是指描述构成对象的数据项间及对象间联系的数据组织形式。,1、概念数据模型(Conceptual Data Model) 概念模型是

7、面向用户、面向现实世界的数据模型，与DBMS无关，主要用来描述一个单位的概念化结构。采用概念模型，数据库设计人员可以在设计的开始阶段，把主要精力用于了解和描述现实世界，而把涉及DBMS的一些技术性问题推迟到设计阶段去进行。概念模型的表示方法很多，其中最为著名，最为常用的是P.P.S.Chen于1976年提出的实体联系方法(Entity-Relationship Approach)，该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型，也称为E-R模型。,E-R模型主要有以下的术语： (1)实体(Entity)：客观存在并可以相互区别的对象、事物和过程。 (2)属性(Attribute)：实体所具有的某一特

8、性。一个实体由若干个属性刻画与描述。 (3)域(Domain)：属性的取值范围称为该属性的域。 (4)实体集(Entity Set)：由相同属性组所描述的实体集合称为实体集。 (5)实体型(Entity Type)：在同一个实体集中的实体，具有相同的属性组，用实体集名及其属性名集合来抽象、刻画一个实体集，称为实体型，是一个形式上的描述。,(6)码或键(Key)：在一个实体集中，重要的是要能够区别不同的实体，能唯一标识实体的最小属性集，称为码或键。 “唯一标识”指的是对于这个属性集上的一个值，只能找到一个实体 “最小”指的是这个属性集的任何一个子集，不再具有唯一标识的功能。,(7)联系(Rela

9、tionship)：在现实世界中。事物内部以及事物之间是有联系的，这些联系在信息世界中反映为实体(型)内部的联系和实体(型)之间的联系。实体内部的联系通常是指组成实体的个各属性之间的联系。实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系。 两个实体间的联系可以分为三类：它们分别是：一对一联系、一对多联系、多对多联系。,一对一联系(1:1)：如果对于实体集A中的每一个实体，实体B中至多有一个(也可以没有)实体与之联系，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一联系，记为：1:1。 例如，学校里面，一个班级只有亦各正班长，而一个正班长只在亦各班中任职，则班级与班长之间具有一对一联系。,一对多联系(1:n

10、)：如果对于实体集A中的每一个实体，实体B中有n个实体(n=0)与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，则称实体集A与实体集B有一对多联系，记为：1:n。 例如，一个班级中有若干名学生，而学生只在一个班级中学习，则班级与学生之间有一对多联系。,多对多联系(n:n)：如果对于实体集A中的每一个实体，实体B中有n个实体(n=0)与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有m(m=0)个实体与之联系，则称实体集A与实体集B有多对多联系，记为：n:n。 例如，一门课程同时有若干个学生在选修，而一个学生可以同时选修多们课程，则课程与学生之间具有多对多

11、联系。 实际上，一对一联系是一对多联系的特例，而一对多联系又是多对多联系的特例。,可以用图形来表示两个实体之间的这三类联系：,实体型A,实体型A,联系名,实体型A,实体型A,联系名,实体型A,实体型A,联系名,1,1,1,n,m,n,1:1联系,1:n联系,m:n联系,一般地，两个以上的实体型之间也存在一对一、一对多、多对多联系。 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 中一个实体相联系，则说Ei 与E1，E2，Ei-1 ， E1+1，En之间的联系是一对多的。 同理可以得出多实体间的一对一、多对多联系的定义。,例如，

12、对于课程、教师与参考书三个实体型，如果一门课可以有若干个教师讲授，使用若干本参考书，而每一个教师只讲授一门，每本参考书只供一门课程使用，则课程与教师、参考书之间是一对多的。,课程,教师,讲授,1,m,参考书,n,又如，有三个实体型：供应商、项目、零件，一个供应商可以供给多个项目多种零件，而每个项目可以使用多个供应商供应的零件。每种零件可由不同供应商供给，由此看出供应商、项目、零件三者之间是多对多的联系。,供应商,项目,供应,m,n,零件,p,概念模型的表示方法： E-R图提供了表示实体型、属性和联系的方法： 实体集：用矩形表示，矩形内写明实体名。 属性：用圆角矩形表示，并用无向边将其与相应的实

13、体集连接。 联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关的实体连接，同时在无向边上标明联系的类型(1:1、1:n、m:n)。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。,2、逻辑数据模型(Logical Data Model) 逻辑数据模型是用户从数据库所看到的数据模型。它与DBMS有关，DBMS常以其所用逻辑数据模型来分类。关系数据模型是是目前最常用的逻辑数据模型。用概念模型表示的数据必须转化为逻辑数据模型表示的数据才能在DBMS中实现。,逻辑数据模型是用来描述数据的一组概念与定义。一般说。数据的描述包括如下的三个方面： (1)数据结构(数据的静态特性)：对象类型的集合。包括数据的基本结构对象(域、属性、关系)与数据间的联系对象(1:1、1:n、m:n)。 (2)数据操作(数据的动态特性)：对数据库中的各种对象(型)的实例(值)