数据库系统原理1课件.ppt

1、课程名称：数据库系统概论课程名称：数据库系统概论课课 时：时：72任课教师：陈红任课教师：陈红内容安排内容安排1l基础篇基础篇 第第1章：绪论章：绪论 第第2章：关系数据库章：关系数据库 第第3章：关系数据库标准语言章：关系数据库标准语言SQLl设计篇设计篇 第第4章：关系数据库设计理论章：关系数据库设计理论 第第6章：数据库设计章：数据库设计内容安排内容安排2l系统篇系统篇 第第5章：数据库保护章：数据库保护 第第7章：关系数据库管理系统实例章：关系数据库管理系统实例 第第8章：数据库技术新进展章：数据库技术新进展第第1章章 绪论绪论1.1 引言引言1.2 数据模型数据模型1.3 数据库系统

2、结构数据库系统结构1.4 数据库管理系统数据库管理系统1.5 数据库工程与应用数据库工程与应用1.6 小结小结第第1章章 绪论绪论1.1 引言引言1.2 数据模型数据模型1.3 数据库系统结构数据库系统结构1.4 数据库管理系统数据库管理系统1.5 数据库工程与应用数据库工程与应用1.6 小结小结1.1 引言引言1.1.1 1.1.1 数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统1.1.2 1.1.2 数据库技术的生产与发展数据库技术的生产与发展1.1.3 1.1.3 数据库技术的研究领域数据库技术的研究领域1.1 引言引言1.1.1 1.1.1 数据、数据

3、库、数据库系统、数据库管理系统数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统1.1.2 1.1.2 数据库技术的生产与发展数据库技术的生产与发展1.1.3 1.1.3 数据库技术的研究领域数据库技术的研究领域数据库的地位数据库的地位数据库技术产生于六十年代末，是数据管数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支。理的最新技术，是计算机科学的重要分支。数据库技术是信息系统的核心和基础，它数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透。业的渗透。数据库的建设规模、数据库信息量的大小数据库的建设规模、数据库信

4、息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志。度的重要标志。一、数据一、数据l数据数据(Data)是数据库中存储的基本对象是数据库中存储的基本对象l数据的定义数据的定义 描述事物的符号记录描述事物的符号记录l组成数据的符号种类组成数据的符号种类 数字、字符串、日期、逻辑值、文本、图形、图象、数字、字符串、日期、逻辑值、文本、图形、图象、声音声音l数据的特点数据的特点 数据与其语义是不可分的数据与其语义是不可分的数据举例数据举例l学生档案中的学生记录学生档案中的学生记录（李明，男，（李明，男，1972，江苏，计算机系，江苏，计算机系，1990）l

5、数据的形式不能完全表达其内容数据的形式不能完全表达其内容l数据的解释数据的解释 语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间所在系别、入学时间 解释：李明是个大学生，解释：李明是个大学生，1972年出生，男，年出生，男，江苏人，江苏人，1990年考入计算机系年考入计算机系二、数据库二、数据库l人们收集并抽取出一个应用所需要的大人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后，应将其保存起来以供进一量数据之后，应将其保存起来以供进一步加工处理，进一步抽取有用信息。步加工处理，进一步抽取有用信息。l数据库的定义数据库的定义 数据库数据库(Databas

6、e,简称简称DB)是长期储存在计是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。算机内、有组织的、可共享的数据集合。数据库数据库(续续)l数据库的特征数据库的特征 数据按一定的数据模型组织、描述和数据按一定的数据模型组织、描述和储存储存 可为各种用户共享可为各种用户共享 冗余度较小冗余度较小 数据独立性较高数据独立性较高 易扩展易扩展三、数据库管理系统三、数据库管理系统l什么是什么是DBMS 数据库管理系统（数据库管理系统（Database Management System，简称简称DBMS）是位于用户与操作系是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。统之间的一层数据管理软件。lDBMS

7、的用途的用途 科学地组织和存储数据、高效地获取和维护科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据数据数据库管理系统数据库管理系统(续续)lDBMS的主要功能的主要功能 数据定义功能数据定义功能:提供数据定义语言提供数据定义语言(DDL)，用用于定义数据库中的数据对象。于定义数据库中的数据对象。数据操纵功能数据操纵功能:提供数据操纵语言提供数据操纵语言(DML)，用于操纵数据实现对数据库的基本操作用于操纵数据实现对数据库的基本操作(查查询、插入、删除和修改询、插入、删除和修改)。数据库管理系统数据库管理系统(续续)lDBMS的主要功能的主要功能(续续)数据库的运行管理数据库的运行管理:保证数据的安

8、全性、完保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复后的系统恢复。数据库的建立和维护功能数据库的建立和维护功能:提供实用程序，提供实用程序，完成数据库数据批量装载，数据库转储，介完成数据库数据批量装载，数据库转储，介质故障恢复，数据库的重组织和性能监视等质故障恢复，数据库的重组织和性能监视等四、数据库系统四、数据库系统l什么是数据库系统什么是数据库系统 数据库系统（数据库系统（Database System，简称简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。成。在不引起混淆的情况下常常

9、把数据库系统简在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。称为数据库。l数据库系统的构成数据库系统的构成 由数据库、数据库管理系统（及其开发工由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。数据库系统数据库系统(续续)l数据库系统构成图示数据库系统构成图示用户用户用户应用系统应用开发系统数据库管理系统操作系统数据库数据库管理员用 系应 统 数据库系统数据库系统(续续)发 工开 具用 软应 件l数据库系统在计算机系统中的位置图示数据库系统在计算机系统中的位置图示 B MD S编 统译 系作 系操 统硬件1.1 引言引言1.

10、1.1 1.1.1 数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统1.1.2 1.1.2 数据库技术的生产与发展数据库技术的生产与发展1.1.3 1.1.3 数据库技术的研究领域数据库技术的研究领域1.1.2 数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展l什么是数据管理什么是数据管理 对数据进行分类、组织、编码、存储、检索对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题。和维护，是数据处理的中心问题。l数据管理技术的发展过程数据管理技术的发展过程 人工管理阶段人工管理阶段(40年代中年代中-50年代中年代中)文件系统阶段文件系统阶段(50

11、年代末年代末-60年代中年代中)数据库系统阶段数据库系统阶段(60年代末年代末-现在现在)数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展(续续)l数据管理技术的发展动力数据管理技术的发展动力 应用需求的推动应用需求的推动 计算机硬件的发展计算机硬件的发展 计算机软件的发展计算机软件的发展一、人工管理一、人工管理l时期时期 40年代中年代中-50年代中年代中l产生的背景产生的背景 应用需求应用需求科学计算科学计算 硬件水平硬件水平无直接存取存储设备无直接存取存储设备 软件水平软件水平没有操作系统没有操作系统 处理方式处理方式批处理批处理人工管理人工管理(续续)特点特点1 数据的管理者：应用程序

12、，数据不保存。数据的管理者：应用程序，数据不保存。人工管理人工管理(续续)特点特点2数据面向的对象：某一应用程序数据面向的对象：某一应用程序 应用程序与数据的对应关系图应用程序与数据的对应关系图应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集n.人工管理人工管理(续续)特点特点3 数据的共享程度：无共享、冗余度极大数据的共享程度：无共享、冗余度极大 数据的独立性：不独立，完全依赖于程序数据的独立性：不独立，完全依赖于程序 数据的结构化：无结构数据的结构化：无结构 数据控制能力：应用程序自己控制数据控制能力：应用程序自己控制二、文件系统二、文件系统l时期时期

13、50年代末年代末-60年代中年代中l产生的背景产生的背景 应用需求应用需求科学计算、管理科学计算、管理 硬件水平硬件水平磁盘、磁鼓磁盘、磁鼓 软件水平软件水平有文件系统有文件系统 处理方式处理方式联机实时处理、批处理联机实时处理、批处理文件系统文件系统(续续)特点特点1 数据的管理者：文件系统，数据可长期保存数据的管理者：文件系统，数据可长期保存应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(文件系统文件系统)特点特点2数据面向的对象：某一应用程序数据面向的对象：某一应用程序 应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系应用程序应用程序文件文件应用程序应用程序文件文件2应用程序应用程序文

14、件文件n存取存取方法方法.文件系统文件系统(续续)特点特点3 数据的共享程度：共享性差、冗余度大数据的共享程度：共享性差、冗余度大文件系统文件系统(续续)特点特点4数据的结构化：记录内有结构数据的结构化：记录内有结构,整体无结构整体无结构l文件系统中数据的结构文件系统中数据的结构记录内有结构记录内有结构 学生人事记录学生人事记录数据的结构是靠程序定义和解释的。数据的结构是靠程序定义和解释的。学号学号姓名姓名性别性别系别系别年龄年龄政治政治面貌面貌家庭家庭出身出身籍贯籍贯家庭家庭成员成员奖惩奖惩情况情况文件系统文件系统(续续)数据一般是定长的。数据一般是定长的。可以间接实现数据变长要求，但访问相

15、应数据的应用程序复杂可以间接实现数据变长要求，但访问相应数据的应用程序复杂了。了。学生人事主记录学生人事主记录学号学号姓名姓名性别性别系别系别年龄年龄政治政治面貌面貌家庭家庭出身出身籍贯籍贯家庭家庭成员成员奖惩奖惩情况情况姓名姓名与本人关系与本人关系详细情况详细情况日期日期奖惩条目奖惩条目家庭成员记录家庭成员记录奖惩情况记录奖惩情况记录文件系统文件系统(续续)900201李明李明男男计算机计算机24共青团员共青团员工人工人江苏无锡江苏无锡李义山李义山父子父子李平李平兄弟兄弟1991吴玉章奖学金吴玉章奖学金1991一等奖学金一等奖学金张玉张玉母子母子家庭成员记录家庭成员记录奖惩情况记录奖惩情况记

16、录 文件间是独立的，因此数据整体无结构。文件间是独立的，因此数据整体无结构。间接实现数据整体的有结构也比较困难。间接实现数据整体的有结构也比较困难。数据的最小存取数据的最小存取单位单位是记录。是记录。文件系统文件系统(续续)特点特点5 数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构 改变必须修改应用程序改变必须修改应用程序 数据控制能力：应用程序自己控制数据控制能力：应用程序自己控制三、数据库系统三、数据库系统l时期时期 60年代末以来年代末以来l产生的背景产生的背景 应用背景应用背景大规模管理大规模管理 硬件背景硬件背景大容量磁盘大容量磁盘 软件背景软件背景有数

17、据库管理系统有数据库管理系统 处理方式处理方式联机实时处理联机实时处理,分布处理分布处理,批处理批处理数据库系统数据库系统(续续)特点特点1 数据的管理者：数据的管理者：DBMS数据库系统数据库系统(续续)特点特点2数据面向的对象：现实世界数据面向的对象：现实世界 应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系DBMS应用程序1应用程序2数据库数据库系统数据库系统(续续)特点特点3数据的共享程度：共享性高数据的共享程度：共享性高l数据的高共享性的好处数据的高共享性的好处降低数据的冗余度，节省存储空间降低数据的冗余度，节省存储空间避免数据间的不一致性避免数据间的不一致性使系统易于扩充使系统易于

18、扩充数据库系统数据库系统(续续)特点特点4数据的独立性：高度的物理独立性和一数据的独立性：高度的物理独立性和一定的逻辑独立性定的逻辑独立性l数据的物理独立性数据的物理独立性 指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的物理存储改变了，数据是相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。应用程序不用改变。l数据的逻辑独立性数据的逻辑独立性 指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。可以不变。数据库系统

19、数据库系统(续续)特点特点5数据的结构化：整体结构化数据的结构化：整体结构化l数据结构化数据结构化整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。数据库中实现的是数据的真正结构化数据库中实现的是数据的真正结构化 数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释。数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释。数据可以变长。数据可以变长。数据的最小存取单位是数据项。数据的最小存取单位是数据项。数据库系统数据库系统(续续)l特点特点6 数据控制能力：由数据控制能力：由DBMS统一管理和统一管理和控制控制DBMS对数据的控制功能对数据的控制功能l数据的安全性（数据的安全性（

20、Security）保护保护 使每个用户只能按指定方式使用和处理指定使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据，保护数据以防止不合法的使用造成的数据，保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。数据的泄密和破坏。l数据的完整性（数据的完整性（Integrity）检查检查 将数据控制在有效的范围内，或保证数据之将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。间满足一定的关系。DBMS对数据的控制功能（续）对数据的控制功能（续）l并发（并发（Concurrency）控制控制 对多用户的并发操作加以控制和协调，防止对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。相互干扰而

21、得到错误的结果。l数据库恢复（数据库恢复（Recovery）将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。状态。1.1 引言引言1.1.1 1.1.1 数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统1.1.2 1.1.2 数据库技术的生产与发展数据库技术的生产与发展1.1.3 1.1.3 数据库技术的研究领域数据库技术的研究领域1.1.3 1.1.3 数据库技术的研究领域数据库技术的研究领域l数据库管理系统软件的研制数据库管理系统软件的研制l数据库设计数据库设计l数据库理论数据库理论数据库管理系统软件的研制数据库管理系统软件

22、的研制lDBMSDBMS本身本身l以以DBMSDBMS为核心的一组相互联系的软件系为核心的一组相互联系的软件系统统工具软件工具软件中间件中间件数据库设计数据库设计l数据库设计方法数据库设计方法l设计工具设计工具l设计理论设计理论l数据模型和数据建模数据模型和数据建模数据库理论数据库理论l关系的规范化理论关系的规范化理论l关系数据理论关系数据理论第第1章章 绪论绪论1.1 引言引言1.2 数据模型数据模型1.3 数据库系统结构数据库系统结构1.4 数据库管理系统数据库管理系统1.5 数据库工程与应用数据库工程与应用1.6 小结小结 1.2 数据模型数据模型l 1.2.1 数据模型的要素数据模型的

23、要素l 1.2.2 概念模型概念模型l 1.2.3 数据模型数据模型数据模型数据模型l在数据库中用数据模型这个工具来抽象、在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟。l数据模型应满足三方面要求数据模型应满足三方面要求 能比较真实地模拟现实世界能比较真实地模拟现实世界 容易为人所理解容易为人所理解 便于在计算机上实现便于在计算机上实现数据模型数据模型(续续)l数据模型分成两个不同的层次数据模型分成两个不同的层次(1)概念模型概念模型 也称信息模型，它是按也称信息模型

24、，它是按用户用户的观点来对数据和信息建模。的观点来对数据和信息建模。(2)数据模型数据模型 主要包括网状模型、层次模主要包括网状模型、层次模型、关系模型等，它是按型、关系模型等，它是按计算机系统计算机系统的观点的观点对数据建模。对数据建模。数据模型数据模型(续续)l客观对象的抽象过程客观对象的抽象过程-两步抽象两步抽象 现实世界中的客观对象抽象为概念模型；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把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模支持的数据模型。型。l概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。次。1.2 数据模型数据模型l 1.2.

25、1 数据模型的要素数据模型的要素l 1.2.2 概念模型概念模型l 1.2.3 数据模型数据模型 1.2.1 数据模型的要素数据模型的要素l数据结构数据结构 l数据操作数据操作 l数据的约束条件数据的约束条件 1.数据结构数据结构l什么是数据结构什么是数据结构 对象类型的集合对象类型的集合l两类对象两类对象 与数据类型、内容、性质有关的对象与数据类型、内容、性质有关的对象 与数据之间联系有关的对象与数据之间联系有关的对象l数据结构是对系统静态特性的描述数据结构是对系统静态特性的描述 2.数据操作数据操作 l数据操作数据操作 对数据库中各种对象（型）的实例（值）允对数据库中各种对象（型）的实例（

26、值）允许执行的许执行的操作操作及有关的及有关的操作规则操作规则l数据操作的类型数据操作的类型 检索检索 更新（包括插入、删除、修改）更新（包括插入、删除、修改）数据操作数据操作(续续)l数据模型对操作的定义数据模型对操作的定义 操作的确切含义操作的确切含义 操作符号操作符号 操作规则（如优先级）操作规则（如优先级）实现操作的语言实现操作的语言l数据操作是对系统动态特性的描述。数据操作是对系统动态特性的描述。3.数据的约束条件数据的约束条件 l数据的约束条件数据的约束条件 一组完整性规则的集合。一组完整性规则的集合。完整性规则是给定的数据模型中数据及其联完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所

27、具有的制约和储存规则，用以限定符合系所具有的制约和储存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。保证数据的正确、有效、相容。数据的约束条件数据的约束条件(续续)l数据模型对约束条件的定义数据模型对约束条件的定义 反映和规定本反映和规定本数据模型数据模型必须遵守的基本的通必须遵守的基本的通用的完整性约束条件。例如在关系模型中，用的完整性约束条件。例如在关系模型中，任何关系必须满足实体完整性和参照完整性任何关系必须满足实体完整性和参照完整性两个条件。两个条件。提供定义完整性约束条件的机制，以反映提供定义完整性约束条件的

28、机制，以反映具具体应用体应用所涉及的数据必须遵守的特定的语义所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件。约束条件。1.2 数据模型数据模型l 1.2.1 数据模型的要素数据模型的要素l 1.2.2 概念模型概念模型l 1.2.3 数据模型数据模型 1.2.2 概念模型概念模型l1.概念模型概念模型l2.信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念l3.概念模型的表示方法概念模型的表示方法1.概念模型概念模型l概念模型的用途概念模型的用途 概念模型用于信息世界的建模概念模型用于信息世界的建模 是现实世界到机器世界的一个中间层次是现实世界到机器世界的一个中间层次 是数据库设计的有力工具是数据库设计的有力

29、工具 数据库设计人员和用户之间进行交流的语言数据库设计人员和用户之间进行交流的语言l对概念模型的基本要求对概念模型的基本要求 较强的语义表达能力，能够方便、直接地表较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识达应用中的各种语义知识 简单、清晰、易于用户理解简单、清晰、易于用户理解2.信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念l(1)实体（实体（Entity）客观存在并可相互区别的事物称为实体。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。可以是具体的人、事、物或抽象的概念。l(2)属性（属性（Attribute）实体所具有的某一特性称为属性。实体所具有的

30、某一特性称为属性。一个实体可以由若干个属性来刻画。一个实体可以由若干个属性来刻画。l(3)码（码（Key）唯一标识实体的属性集称为码。唯一标识实体的属性集称为码。信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(续续)l(4)域（域（Domain）属性的取值范围称为该属性的域。属性的取值范围称为该属性的域。l(5)实体型（实体型（Entity Type）用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类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。实体称为实体型。l(6)实体集（实体集（Entity Set）同型实体的集合称为实体集。同型实体的集合称为实体集。信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(续续

31、)l(7)联系（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。界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系。实体内部的联系：组成实体的各属性之间的联系实体内部的联系：组成实体的各属性之间的联系 实体之间的联系：不同实体集之间的联系实体之间的联系：不同实体集之间的联系 三类实体型间联系三类实体型间联系 一对一联系（一对一联系（1:1）一对多联系（一对多联系（1:n）多对多联系（多对多联系（m:n）两个实体型间的联系两个实体型间的联系 l一对一联系一对一联系 如果对于实体集如果对于实体集

32、A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B中至多有一个实体与之联系，反之亦然，中至多有一个实体与之联系，反之亦然，则称实体集则称实体集A与实体集与实体集B具有一对一联系。具有一对一联系。记为记为1:1。实例实例 班级与班长之间的联系：一个班级只有一个正班班级与班长之间的联系：一个班级只有一个正班长，而一个班长只在一个班中任职长，而一个班长只在一个班中任职两个实体型间的联系两个实体型间的联系(续续)l一对多联系一对多联系 如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B中有中有n个实体（个实体（n0）与之联系，反之，对与之联系，反之，对于实体集于实体集B中的每一

33、个实体，实体集中的每一个实体，实体集A中至中至多只有一个实体与之联系，则称实体集多只有一个实体与之联系，则称实体集A与与实体实体B有一对多联系。记为有一对多联系。记为1:n 实例实例 班级与学生之间的联系：一个班级中有若干名学班级与学生之间的联系：一个班级中有若干名学生，而每个学生只在一个班级中学习生，而每个学生只在一个班级中学习两个实体型间的联系两个实体型间的联系(续续)l多对多联系（多对多联系（m:n）如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B中有中有n个实体（个实体（n0）与之联系，反之，对与之联系，反之，对于实体集于实体集B中的每一个实体，实体集中的每

34、一个实体，实体集A中也中也有有m个实体（个实体（m0）与之联系，则称实体集与之联系，则称实体集A与实体与实体B具有多对多联系。记为具有多对多联系。记为m:n 实例实例 课程与学生之间的联系：一门课程同时有若干个课程与学生之间的联系：一门课程同时有若干个学生选修，而一个学生可以同时选修多门课程学生选修，而一个学生可以同时选修多门课程联系的表示方法示例联系的表示方法示例班级班级班级班级-班长班长班长班长111:1联系联系课程课程选修选修学生学生mnm:n联系联系班级班级组成组成学生学生1n1:n联系联系实体型间联系实体型间联系(续续)l三类联系之间的关系三类联系之间的关系m:n联系联系1:1联系联

35、系1:n联系联系特特例例特特例例特特例例多个实体型间的联系多个实体型间的联系l多个实体型之间的联系多个实体型之间的联系 一对一联系一对一联系 一对多联系一对多联系 多对多联系多对多联系多个实体型间的联系多个实体型间的联系(续续)l多个实体型间的一对多联系多个实体型间的一对多联系 若实体集若实体集E1，E2，.，En存在联系，对于实存在联系，对于实体集体集Ej（j=1，2，.，i-1，i+1，.，n）中中的给定实体，最多只和的给定实体，最多只和Ei中的一个实体相联中的一个实体相联系，则我们说系，则我们说Ei与与E1，E2，.，Ei-1，Ei+1，.，En之间的联系是一对多的。之间的联系是一对多的

36、。多个实体型间的联系多个实体型间的联系(续续)l多个实体型间的一对多联系多个实体型间的一对多联系(续续)实例实例 对于课程、教师与参考书三个实体型，如果一门对于课程、教师与参考书三个实体型，如果一门课程可以有若干个教师讲授，使用若干本参考书，课程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课程，每一本参考书只而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联系是一对多的l多个实体型间的一对一联系多个实体型间的一对一联系l多个实体型间的多对多联系多个实体型间的多对多联系联系的表示方法示例

37、联系的表示方法示例(续续)职工职工领导领导1n同一实体型内同一实体型内部的部的1:n联系联系课程课程讲授讲授教师教师1m多个实体型间的多个实体型间的1:n联系联系参考书参考书n同一实体集内各实体间的联系同一实体集内各实体间的联系l一对多联系一对多联系 实例实例 职工实体集内部具有领导与被领导的联系，即职工实体集内部具有领导与被领导的联系，即某一职工（干部）某一职工（干部）“领导领导”若干名职工，而一个若干名职工，而一个职工仅被另外一个职工直接领导，因此这是一对职工仅被另外一个职工直接领导，因此这是一对多的联系多的联系l一对一联系一对一联系l多对多联系多对多联系3.概念模型的表示方法概念模型的表

38、示方法l概念模型的表示方法很多概念模型的表示方法很多l实体联系方法实体联系方法(E-R方法方法)是最为常用的概念模型表示方法。是最为常用的概念模型表示方法。用用E-R图来描述现实世界的概念模型。图来描述现实世界的概念模型。E-R方法也称为方法也称为E-R模型。模型。E-R图图l实体型实体型 用矩形表示，矩形框内写明实体名。用矩形表示，矩形框内写明实体名。学生学生教师教师E-R图图(续续)l属性属性 用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来实体连接起来学生学生学号学号年龄年龄性别性别姓名姓名E-R图图(续续)l联系联系 联系本身联系本身：用菱形表示，菱

39、形框内写明联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，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（同时在无向边旁标上联系的类型（1:1、1:n或或m:n）联系的表示方法联系的表示方法实体型实体型1联系名联系名实体型实体型2111:1联系联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型2mnm:n联系联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型21n1:n联系联系联系的表示方法联系的表示方法(续续)实体型实体型1联系名联系名mn同一实体型内同一实体型内部的部的m:n联系联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型21m多个实体型间的多个实体型间的1:n联

40、系联系实体型实体型3n联系的表示方法示例联系的表示方法示例班级班级班级班级-班长班长班长班长111:1联系联系课程课程选修选修学生学生mnm:n联系联系班级班级组成组成学生学生1n1:n联系联系联系的表示方法示例联系的表示方法示例(续续)职工职工领导领导1n同一实体型内同一实体型内部的部的1:n联系联系课程课程讲授讲授教师教师1m多个实体型间的多个实体型间的1:n联系联系参考书参考书nE-R图图(续续)l联系联系 联系的属性联系的属性：联系本身也是一种实体型，也：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

41、起来。些属性也要用无向边与该联系连接起来。联系属性的表示方法联系属性的表示方法课程课程选修选修学生学生mn成绩成绩E-R图实例图实例:某个工厂物资管理的概念模型某个工厂物资管理的概念模型l物资管理涉及的实体：物资管理涉及的实体：仓库仓库:属性有仓库号、面积、电话号码。属性有仓库号、面积、电话号码。零件零件:属性有零件号、名称、规格、单价、属性有零件号、名称、规格、单价、描述。描述。供应商供应商:属性有供应商号、姓名、地址、电属性有供应商号、姓名、地址、电话号码、账号。话号码、账号。项目项目:属性有项目号、预算、开工日期。属性有项目号、预算、开工日期。职工职工:属性有职工号、姓名、年龄、职称。属

42、性有职工号、姓名、年龄、职称。E-R图实例图实例(续续)l实体之间的联系实体之间的联系 一个仓库可以存放多种零件，一种零件可以一个仓库可以存放多种零件，一种零件可以存放在多个仓库中。用库存量来表示某种零存放在多个仓库中。用库存量来表示某种零件在某个仓库中的数量。件在某个仓库中的数量。一个仓库有多个职工当仓库保管员，一个职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。工只能在一个仓库工作。职工之间具有领导职工之间具有领导-被领导关系。即仓库主被领导关系。即仓库主任领导若干保管员。任领导若干保管员。一个供应商可以供给若干项目多种零件，每一个供应商可以供给若干项目多种零件，每个项目可以

43、使用不同供应商供应的零件，每个项目可以使用不同供应商供应的零件，每种零件可由不同供应商供给。种零件可由不同供应商供给。1.2 数据模型数据模型l 1.2.1 数据模型的要素数据模型的要素l 1.2.2 概念模型概念模型l 1.2.3 数据模型数据模型1.2.3 数据模型数据模型l一、层次数据模型一、层次数据模型l二、网状数据模型二、网状数据模型l三、关系数据模型三、关系数据模型 1.2.3 数据模型数据模型l非关系模型非关系模型 种类种类 层次模型（层次模型（Hierarchical Model）网状模型网状模型(Network Model)数据结构：以数据结构：以基本层次联系基本层次联系为基

44、本单位为基本单位 基本层次联系：两个记录以及它们之间的一对多基本层次联系：两个记录以及它们之间的一对多（包括一对一（包括一对一)的联系的联系数据模型数据模型(续续)l关系模型关系模型(Relational Model)数据结构：数据结构：表表l面向对象模型面向对象模型(Object Oriented Model）数据结构：数据结构：对象对象1.2.3 数据模型数据模型l一、层次数据模型一、层次数据模型l二、网状数据模型二、网状数据模型l三、关系数据模型三、关系数据模型层次模型层次模型l1.层次数据模型的数据结构层次数据模型的数据结构 l2.层次数据模型的数据操纵层次数据模型的数据操纵l3.层次

45、数据模型的完整性约束层次数据模型的完整性约束 l4.层次数据模型的存储结构层次数据模型的存储结构 l5.层次数据模型的优缺点层次数据模型的优缺点 l6.典型的层次数据库系统典型的层次数据库系统1.层次数据模型的数据结构层次数据模型的数据结构l层次模型层次模型 满足下面两个条件的满足下面两个条件的基本层次联系基本层次联系的集合为的集合为层次模型。层次模型。1.有且只有一个结点没有双亲结点，这个结有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点点称为根结点 2.根以外的其它结点有且只有一个双亲结点根以外的其它结点有且只有一个双亲结点l层次模型中的几个术语层次模型中的几个术语 根结点，双亲结点，兄弟

46、结点根结点，双亲结点，兄弟结点，叶结点叶结点层次数据模型的数据结构层次数据模型的数据结构(续）续）1 根结点根结点 2 兄弟结点兄弟结点 3 叶结点叶结点 4 兄弟结点兄弟结点 5 叶结点叶结点 叶结点叶结点层次数据模型的数据结构层次数据模型的数据结构(续）续）l表示方法表示方法 实体型实体型：用记录类型描述。每个结点表示一：用记录类型描述。每个结点表示一个记录类型。个记录类型。属性属性：用字段描述。每个记录类型可包含若：用字段描述。每个记录类型可包含若干个字段。干个字段。联系联系：用结点之间的连线表示记录（类）型：用结点之间的连线表示记录（类）型之间的一对多的联系。之间的一对多的联系。层次数

47、据模型的数据结构层次数据模型的数据结构(续）续）l特点特点 结点的双亲是唯一的结点的双亲是唯一的 只能直接处理一对多的实体联系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，也称为码每个记录类型定义一个排序字段，也称为码字段字段 任何记录值只有按其路径查看时，才能显出任何记录值只有按其路径查看时，才能显出它的全部意义它的全部意义 没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在独立存在层次数据模型的数据结构层次数据模型的数据结构(续）续）l多对多联系在层次模型中的表示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用层次模型间接表示多对

48、多联系 表示方法表示方法 将多对多联系分解成一对多联系将多对多联系分解成一对多联系 分解方法分解方法 冗余结点法冗余结点法 虚拟结点法虚拟结点法2.层次模型的数据操纵层次模型的数据操纵l 查询查询l 插入插入l 删除删除l 更新更新3.层次模型的完整性约束层次模型的完整性约束l无相应的双亲结点值就不能插入子女结无相应的双亲结点值就不能插入子女结点值点值l如果删除双亲结点值，则相应的子女结如果删除双亲结点值，则相应的子女结点值也被同时删除点值也被同时删除l更新操作时，应更新所有相应记录，以更新操作时，应更新所有相应记录，以保证数据的一致性保证数据的一致性4.层次数据模型的存储结构层次数据模型的存

49、储结构l邻接法邻接法 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。存放，即通过物理空间的位置相邻来实现层次顺序。l链接法链接法 用指引元来反映数据之间的层次联系用指引元来反映数据之间的层次联系 子女兄弟链接法子女兄弟链接法 P18 层次序列链接法层次序列链接法 P18D02R01E2101E1709E3501R02R03E1101E3102S63871S63874S638765.层次模型的优缺点层次模型的优缺点l优点优点 层次数据模型简单，对具有一对多的层次关层次数据模型简单，对具有一对多的层次关系的部门

50、描述自然、直观，容易理解系的部门描述自然、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层次数据模型提供了良好的完整性支持层次模型的优缺点（续）层次模型的优缺点（续）l缺点缺点 多对多联系表示不自然多对多联系表示不自然 对插入和删除操作的限制多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查询子女结点必须通过双亲结点 层次命令趋于程序化层次命令趋于程序化6.典型的层次数据库系统典型的层次数据库系统lIMS数据库管理系统数据库管理系统 第一个大型商用第一个大型商用DBMS 1968年推出年推出 IBM公司研制公司研制1