數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理教學(xué)PPT數(shù)據(jù)庫(kù)概論

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1、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理第一章第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)概論數(shù)據(jù)庫(kù)概論 本課程解決的問題：如何有效的組織、管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的本課程解決的問題：如何有效的組織、管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的大量的數(shù)據(jù)？大量的數(shù)據(jù)？ 引出：引出： DB的概念的概念 方法方法 理論理論 技術(shù)技術(shù) 本章的重點(diǎn)：本章的重點(diǎn)： DB的體系結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu) DBS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)據(jù)管理技術(shù)發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷三個(gè)階段：經(jīng)歷三個(gè)階段： 人工管理階段（人工管理階段（20世紀(jì)世紀(jì)50年代中期以前）年代中期以前） 文件系統(tǒng)管理階段（文件系統(tǒng)管理階段（20世紀(jì)世紀(jì)50年代后期至年代后期至 60年代中期）年代中期） 數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段（數(shù)據(jù)庫(kù)管理階

2、段（20世紀(jì)世紀(jì)60年代末開始）年代末開始）一一 人工管理階段人工管理階段存儲(chǔ)介質(zhì)：存儲(chǔ)介質(zhì)： 磁帶、卡片、紙帶（無磁盤）主要用于科學(xué)計(jì)算磁帶、卡片、紙帶（無磁盤）主要用于科學(xué)計(jì)算 特點(diǎn)：數(shù)據(jù)量小、計(jì)算復(fù)雜。特點(diǎn)：數(shù)據(jù)量小、計(jì)算復(fù)雜。數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)：數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)： （1）數(shù)據(jù)不保存在計(jì)算機(jī)中。）數(shù)據(jù)不保存在計(jì)算機(jī)中。 （2）只有程序的概念，無文件的概念。）只有程序的概念，無文件的概念。 （3）沒有專用的軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。）沒有專用的軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。 （4）數(shù)據(jù)面向應(yīng)用，程序與數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性。）數(shù)據(jù)面向應(yīng)用，程序與數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性。二二 文件系統(tǒng)管理階段文件系統(tǒng)管理階段存儲(chǔ)介質(zhì)：出現(xiàn)了

3、磁盤和磁鼓。存儲(chǔ)介質(zhì)：出現(xiàn)了磁盤和磁鼓。應(yīng)用：由科學(xué)計(jì)算轉(zhuǎn)向于信息管理。應(yīng)用：由科學(xué)計(jì)算轉(zhuǎn)向于信息管理。特點(diǎn)：計(jì)算簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)量大。特點(diǎn)：計(jì)算簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)量大。數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)：數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)： （1）數(shù)據(jù)要求長(zhǎng)期保存在磁盤上。）數(shù)據(jù)要求長(zhǎng)期保存在磁盤上。 （2）數(shù)據(jù)不再屬于某個(gè)特定的程序，可重復(fù)使用。）數(shù)據(jù)不再屬于某個(gè)特定的程序，可重復(fù)使用。 （3）數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)有區(qū)別；程序與數(shù)據(jù)之間具）數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)有區(qū)別；程序與數(shù)據(jù)之間具 有有“設(shè)備獨(dú)立設(shè)備獨(dú)立”。 （4）文件組織呈現(xiàn)多樣化：索引文件，鏈接文件和散列文）文件組織呈現(xiàn)多樣化：索引文件，鏈接文件和散列文 件等。件等。 文件系統(tǒng)管理

4、數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)：文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)： （1） 數(shù)據(jù)冗余大。數(shù)據(jù)冗余大。 （2）數(shù)據(jù)操作具有不一致性。）數(shù)據(jù)操作具有不一致性。 (3) 數(shù)據(jù)缺乏獨(dú)立性。數(shù)據(jù)缺乏獨(dú)立性。 （4）數(shù)據(jù)之間聯(lián)系弱。）數(shù)據(jù)之間聯(lián)系弱。 （5）數(shù)據(jù)管理無法實(shí)施統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。）數(shù)據(jù)管理無法實(shí)施統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。三三 數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段1、特點(diǎn)：、特點(diǎn)： (1) 采用了復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。采用了復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 (2) 有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性。有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性。 數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立：當(dāng)數(shù)據(jù)整體邏輯結(jié)構(gòu)改變時(shí)，盡量不影響用戶的數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立：當(dāng)數(shù)據(jù)整體邏輯結(jié)構(gòu)改變時(shí)，盡量不影響用戶的 邏輯結(jié)構(gòu)和應(yīng)用程序邏輯結(jié)構(gòu)

5、和應(yīng)用程序 。 數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立：當(dāng)數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)改變時(shí)，不影響整體的邏輯結(jié)數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立：當(dāng)數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)改變時(shí)，不影響整體的邏輯結(jié) 構(gòu)以及應(yīng)用程序構(gòu)以及應(yīng)用程序 。 (3) 減少了數(shù)據(jù)的無控冗余。減少了數(shù)據(jù)的無控冗余。 (4) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為用戶提供了方便的用戶接口來使用數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為用戶提供了方便的用戶接口來使用數(shù)據(jù)庫(kù)。 (5) 數(shù)據(jù)操作的基本單位是數(shù)據(jù)項(xiàng)而不是記錄，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性。數(shù)據(jù)操作的基本單位是數(shù)據(jù)項(xiàng)而不是記錄，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性。 (6) 系統(tǒng)提供了系統(tǒng)提供了4個(gè)方面的數(shù)據(jù)控制功能：數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)、并發(fā)控制、個(gè)方面的數(shù)據(jù)控制功能：數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)、并發(fā)控制、 數(shù)據(jù)完整性和數(shù)據(jù)的

6、安全性。數(shù)據(jù)完整性和數(shù)據(jù)的安全性。2、4個(gè)重要的概念個(gè)重要的概念 （1）數(shù)據(jù)庫(kù)（）數(shù)據(jù)庫(kù)（Database）:能為多個(gè)用戶所共享，具有最小冗余能為多個(gè)用戶所共享，具有最小冗余 度，數(shù)據(jù)間聯(lián)系密切，而又有較高數(shù)據(jù)獨(dú)立性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)。度，數(shù)據(jù)間聯(lián)系密切，而又有較高數(shù)據(jù)獨(dú)立性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)。 （2）數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（）數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）：位于用戶與）：位于用戶與OS之間的一層數(shù)據(jù)管之間的一層數(shù)據(jù)管 理軟件，它能為用戶或應(yīng)用程序提供訪問理軟件，它能為用戶或應(yīng)用程序提供訪問DB的方法，包括的方法，包括DB 的建立、查詢、更新及各種數(shù)據(jù)控制。的建立、查詢、更新及各種數(shù)據(jù)控制。 （3）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（）數(shù)據(jù)

7、庫(kù)系統(tǒng)（DBS）:實(shí)現(xiàn)有組織地，動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)大量關(guān)聯(lián)數(shù)實(shí)現(xiàn)有組織地，動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)大量關(guān)聯(lián)數(shù) 據(jù)，方便多用戶訪問計(jì)算機(jī)軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源組成的系統(tǒng)據(jù)，方便多用戶訪問計(jì)算機(jī)軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源組成的系統(tǒng). （4）數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)：是一門研究數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)、管理和使用的）數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)：是一門研究數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)、管理和使用的 軟件科學(xué)。軟件科學(xué)。第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)據(jù)描述數(shù)據(jù)描述一一 三個(gè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)描述三個(gè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)描述 從事物的特性到計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示要經(jīng)歷三個(gè)領(lǐng)域：從事物的特性到計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示要經(jīng)歷三個(gè)領(lǐng)域： 現(xiàn)實(shí)世界、信息世界和計(jì)算機(jī)世界?，F(xiàn)實(shí)世界、信息世界和計(jì)算機(jī)世界。（1）現(xiàn)實(shí)世界：人們頭腦之

8、外的客觀世界用表格、報(bào)表、圖表記錄的數(shù)據(jù)。）現(xiàn)實(shí)世界：人們頭腦之外的客觀世界用表格、報(bào)表、圖表記錄的數(shù)據(jù)。（2）信息世界：用文字和符號(hào)記載下來實(shí)現(xiàn)世界相關(guān)數(shù)據(jù)。）信息世界：用文字和符號(hào)記載下來實(shí)現(xiàn)世界相關(guān)數(shù)據(jù)。 常用術(shù)語：常用術(shù)語： 實(shí)體（實(shí)體（entity）：客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。）：客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。 實(shí)體集：同類、性質(zhì)相同的實(shí)體的集合。實(shí)體集：同類、性質(zhì)相同的實(shí)體的集合。 屬性（屬性（attribute）:實(shí)體的某種特性。實(shí)體的某種特性。 實(shí)體標(biāo)識(shí)符：能唯一標(biāo)識(shí)每一個(gè)實(shí)體的屬性或?qū)傩约?shí)體標(biāo)識(shí)符：能唯一標(biāo)識(shí)每一個(gè)實(shí)體的屬性或?qū)傩约?3)計(jì)算機(jī)世界：信息

9、世界的信息在機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)存放形式。計(jì)算機(jī)世界：信息世界的信息在機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)存放形式。 常用術(shù)語：常用術(shù)語：字段（字段（field）：標(biāo)記實(shí)體屬性的命名單位。）：標(biāo)記實(shí)體屬性的命名單位。記錄（記錄（record）：字段的有序集合。）：字段的有序集合。文件（文件（file）：同類記錄的匯集。）：同類記錄的匯集。關(guān)鍵字（關(guān)鍵字（key）：能唯一標(biāo)識(shí)文件中每個(gè)記錄的字段或字段集。）：能唯一標(biāo)識(shí)文件中每個(gè)記錄的字段或字段集。信息世界與計(jì)算機(jī)世界的術(shù)語對(duì)應(yīng)關(guān)系信息世界與計(jì)算機(jī)世界的術(shù)語對(duì)應(yīng)關(guān)系 信息世界信息世界 計(jì)算機(jī)世界計(jì)算機(jī)世界 實(shí)體實(shí)體 記錄記錄 實(shí)體集實(shí)體集 文件文件 屬性屬性 字段字段 實(shí)體標(biāo)識(shí)符實(shí)

10、體標(biāo)識(shí)符 關(guān)鍵字關(guān)鍵字二二 數(shù)據(jù)聯(lián)系的描述數(shù)據(jù)聯(lián)系的描述 實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系：反映在數(shù)據(jù)上指記錄內(nèi)部字段間的聯(lián)系實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系：反映在數(shù)據(jù)上指記錄內(nèi)部字段間的聯(lián)系實(shí)體聯(lián)系有兩類：實(shí)體聯(lián)系有兩類： 實(shí)體間的聯(lián)系：反映在數(shù)據(jù)上指記錄之間的聯(lián)系實(shí)體間的聯(lián)系：反映在數(shù)據(jù)上指記錄之間的聯(lián)系 同一實(shí)體集中各實(shí)體的聯(lián)系（簡(jiǎn)單聯(lián)系）同一實(shí)體集中各實(shí)體的聯(lián)系（簡(jiǎn)單聯(lián)系）實(shí)體間的聯(lián)系：實(shí)體間的聯(lián)系： 不同實(shí)體集中各實(shí)體的聯(lián)系（復(fù)雜聯(lián)系）不同實(shí)體集中各實(shí)體的聯(lián)系（復(fù)雜聯(lián)系） 1對(duì)對(duì)1聯(lián)系聯(lián)系不同實(shí)體集之間的聯(lián)系分為三類：不同實(shí)體集之間的聯(lián)系分為三類： 1對(duì)多聯(lián)系對(duì)多聯(lián)系 多對(duì)多聯(lián)系多對(duì)多聯(lián)系1、1對(duì)對(duì)1聯(lián)系聯(lián)系 如果實(shí)

11、體集如果實(shí)體集E1中每個(gè)實(shí)體至多與實(shí)體集中每個(gè)實(shí)體至多與實(shí)體集E2中一個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，反之亦中一個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，反之亦然，則然，則E1對(duì)對(duì)E2稱為稱為“1對(duì)對(duì)1”的聯(lián)系的聯(lián)系 ，記為：，記為：1:1。E1E2圖形表示為：E1E2E1E2或1:12、1對(duì)多的聯(lián)系對(duì)多的聯(lián)系 如果實(shí)體集如果實(shí)體集E1中每個(gè)實(shí)體與實(shí)體集中每個(gè)實(shí)體與實(shí)體集E2中任意個(gè)（零個(gè)或多個(gè)）實(shí)體有中任意個(gè)（零個(gè)或多個(gè)）實(shí)體有聯(lián)系，而聯(lián)系，而E2中每個(gè)實(shí)體至多和中每個(gè)實(shí)體至多和E1中一個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，則稱中一個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，則稱E1與與E2的聯(lián)系的聯(lián)系為為“1對(duì)多對(duì)多”聯(lián)系，聯(lián)系， 記為：記為：1:m。E1E2圖形表示為：E1E1E2E2

12、或1:m3、多對(duì)多的聯(lián)系、多對(duì)多的聯(lián)系 如果實(shí)體集如果實(shí)體集E1中每個(gè)實(shí)體與實(shí)體集中每個(gè)實(shí)體與實(shí)體集E2中任意個(gè)（零個(gè)或多個(gè)）實(shí)體有中任意個(gè)（零個(gè)或多個(gè)）實(shí)體有聯(lián)系，反之亦然，則稱聯(lián)系，反之亦然，則稱E1與與E2的聯(lián)系是的聯(lián)系是“多對(duì)多多對(duì)多”的聯(lián)系，記為的聯(lián)系，記為n:m。E1E2圖形表示為：E1E2E2E1或n:m注：注： 記錄中的字段之間（屬性之間）也存在這三種聯(lián)系。記錄中的字段之間（屬性之間）也存在這三種聯(lián)系。 三種聯(lián)系的聯(lián)系：三種聯(lián)系的聯(lián)系： 實(shí)體集之間的復(fù)雜聯(lián)系：實(shí)體集之間的復(fù)雜聯(lián)系：1:11:nn:m航班駕駛員飛機(jī)零件一個(gè)零件由若干個(gè)子零件組成，而一個(gè)零件又是其他零件的子零件。第

13、三節(jié)第三節(jié) 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型 表示實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)系的模型。表示實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)系的模型。一、數(shù)據(jù)模型的分類一、數(shù)據(jù)模型的分類 概念模型（語義模型）：獨(dú)立于計(jì)算機(jī)，用來描述特定組織關(guān)心的信息結(jié)構(gòu)，著重信概念模型（語義模型）：獨(dú)立于計(jì)算機(jī)，用來描述特定組織關(guān)心的信息結(jié)構(gòu)，著重信 信息之間的語義表達(dá)，如：實(shí)體聯(lián)系模型（信息之間的語義表達(dá)，如：實(shí)體聯(lián)系模型（ER模型）。模型）。 結(jié)構(gòu)模型：面向結(jié)構(gòu)模型：面向DB邏輯結(jié)構(gòu)的模型，如：層次、網(wǎng)狀、關(guān)系和面向?qū)ο笮?。邏輯結(jié)構(gòu)的模型，如：層次、網(wǎng)狀、關(guān)系和面向?qū)ο笮汀纱箢悾簝纱箢悾簎結(jié)構(gòu)模型的組成結(jié)構(gòu)模型的組成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：實(shí)體類型和聯(lián)系表達(dá)與實(shí)現(xiàn)；數(shù)據(jù)結(jié)

14、構(gòu)：實(shí)體類型和聯(lián)系表達(dá)與實(shí)現(xiàn)；數(shù)據(jù)操作：檢索與更新操作；數(shù)據(jù)操作：檢索與更新操作；數(shù)據(jù)完整性約束：數(shù)據(jù)及聯(lián)系應(yīng)具有的約束和依賴規(guī)則。數(shù)據(jù)完整性約束：數(shù)據(jù)及聯(lián)系應(yīng)具有的約束和依賴規(guī)則。二、二、E R模型模型 ER模型：模型：ER圖表示現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的模型。圖表示現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的模型。 用途：用于用途：用于DB概念設(shè)計(jì)階段，描述概念設(shè)計(jì)階段，描述DB概念模式。概念模式。 構(gòu)成：構(gòu)成：a) 矩形框：其內(nèi)寫上實(shí)體名，表示實(shí)體類型；矩形框：其內(nèi)寫上實(shí)體名，表示實(shí)體類型；b) 菱形框：其內(nèi)寫上聯(lián)系名，表示聯(lián)系類型；菱形框：其內(nèi)寫上聯(lián)系名，表示聯(lián)系類型；c) 橢圓框：其內(nèi)寫上屬性名，

15、表示實(shí)體或聯(lián)系的屬性；橢圓框：其內(nèi)寫上屬性名，表示實(shí)體或聯(lián)系的屬性；d) 直線：連接實(shí)體，聯(lián)系及屬性框，傍邊可標(biāo)注聯(lián)系的種類直線：連接實(shí)體，聯(lián)系及屬性框，傍邊可標(biāo)注聯(lián)系的種類（1:1,1:n或或n:m）。）。例：例：有語義：有語義：“一個(gè)部門擁有多個(gè)倉(cāng)庫(kù)，倉(cāng)庫(kù)中存放了多種零件，多種零件存一個(gè)部門擁有多個(gè)倉(cāng)庫(kù)，倉(cāng)庫(kù)中存放了多種零件，多種零件存放在不同的倉(cāng)庫(kù)中。放在不同的倉(cāng)庫(kù)中?！碑嫵鲈撜Z義的畫出該語義的E-R圖。圖。部門號(hào)部門名電話號(hào)倉(cāng)庫(kù)名地址電話號(hào)碼零件號(hào)零件名數(shù)量型號(hào)部門擁有儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)零件1nnm實(shí)體間聯(lián)系的特殊情況：實(shí)體間聯(lián)系的特殊情況： 三元聯(lián)系：三元聯(lián)系： 回路表示的實(shí)體集內(nèi)部的聯(lián)系：回

16、路表示的實(shí)體集內(nèi)部的聯(lián)系： 語義（概念）模型描述的優(yōu)點(diǎn)：語義（概念）模型描述的優(yōu)點(diǎn)： 在高層上直接表達(dá)實(shí)體間聯(lián)系的語義，容易理解；在高層上直接表達(dá)實(shí)體間聯(lián)系的語義，容易理解； 不涉及數(shù)據(jù)組織的具體結(jié)構(gòu)，與計(jì)算機(jī)無關(guān)。不涉及數(shù)據(jù)組織的具體結(jié)構(gòu)，與計(jì)算機(jī)無關(guān)。供應(yīng)者工程零件零件M組裝mnkmn三、結(jié)構(gòu)模型三、結(jié)構(gòu)模型 層次模型層次模型傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型：傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型： 網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型 關(guān)系模型關(guān)系模型用樹型結(jié)構(gòu)或森林表表示實(shí)體及實(shí)體聯(lián)系的模型。用樹型結(jié)構(gòu)或森林表表示實(shí)體及實(shí)體聯(lián)系的模型。 層次模型樹型結(jié)構(gòu)：層次模型樹型結(jié)構(gòu)： 樹的結(jié)點(diǎn)是記錄類型，有且僅有一個(gè)無父的結(jié)點(diǎn)（樹的根），其它結(jié)點(diǎn)僅樹的結(jié)點(diǎn)

17、是記錄類型，有且僅有一個(gè)無父的結(jié)點(diǎn)（樹的根），其它結(jié)點(diǎn)僅有一個(gè)父結(jié)點(diǎn)；有一個(gè)父結(jié)點(diǎn)； 父子結(jié)點(diǎn)之間只能是父子結(jié)點(diǎn)之間只能是1對(duì)多或則對(duì)多或則1對(duì)對(duì)1的聯(lián)系，不能是多對(duì)多。的聯(lián)系，不能是多對(duì)多。1、層次模型、層次模型例：例： d# dname t# tnamec# cname credits# sname deptteacherstudentcourse 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 層次性：實(shí)體層次性：實(shí)體 之間的聯(lián)系是單向的樹任一結(jié)點(diǎn)只有唯一一條自根到達(dá)之間的聯(lián)系是單向的樹任一結(jié)點(diǎn)只有唯一一條自根到達(dá) 它的路徑；它的路徑； 有序性：從左到右的順序規(guī)則了任一結(jié)點(diǎn)所有子樹的先后次序；有序性：從左到右的順序規(guī)則了

18、任一結(jié)點(diǎn)所有子樹的先后次序； 原子性：結(jié)點(diǎn)中記錄的任何屬性均不可再分的簡(jiǎn)單類型數(shù)據(jù)；原子性：結(jié)點(diǎn)中記錄的任何屬性均不可再分的簡(jiǎn)單類型數(shù)據(jù)； 父子結(jié)點(diǎn)之間是父子結(jié)點(diǎn)之間是1對(duì)多（或則對(duì)多（或則1對(duì)對(duì)1）的聯(lián)系。）的聯(lián)系。 優(yōu)點(diǎn)：層次模型的優(yōu)點(diǎn)：層次模型的DB中，結(jié)點(diǎn)記錄之間是通過指針聯(lián)系，查詢效率高。中，結(jié)點(diǎn)記錄之間是通過指針聯(lián)系，查詢效率高。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系只能是結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系只能是1對(duì)多，因此，對(duì)于多對(duì)多聯(lián)系需要對(duì)多，因此，對(duì)于多對(duì)多聯(lián)系需要轉(zhuǎn)變且轉(zhuǎn)換較為復(fù)雜。轉(zhuǎn)變且轉(zhuǎn)換較為復(fù)雜。 由于樹的層次性和順序性的要求，引起數(shù)據(jù)查詢和更新操由于樹的層次性和順序性的要求，引起數(shù)據(jù)查詢和更

19、新操作較為復(fù)雜。作較為復(fù)雜。 典型的層次典型的層次DB系統(tǒng)：系統(tǒng)：IMS。2、網(wǎng)狀模型、網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型DB的結(jié)構(gòu)（的結(jié)構(gòu)（DBTG報(bào)告中的網(wǎng)狀模型，簡(jiǎn)單模型）報(bào)告中的網(wǎng)狀模型，簡(jiǎn)單模型）用記錄類型為結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)狀來表示實(shí)體與實(shí)體間用記錄類型為結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)狀來表示實(shí)體與實(shí)體間1對(duì)多聯(lián)系的模型。對(duì)多聯(lián)系的模型。例：例：ACDB去掉層次模型中的下列限制：去掉層次模型中的下列限制：n最多只有一個(gè)無父的結(jié)點(diǎn)的根（有多個(gè)無父結(jié)點(diǎn)）最多只有一個(gè)無父的結(jié)點(diǎn)的根（有多個(gè)無父結(jié)點(diǎn)）n其它的所有結(jié)點(diǎn)只有一個(gè)父結(jié)點(diǎn)（可能有多個(gè)父結(jié)點(diǎn)）其它的所有結(jié)點(diǎn)只有一個(gè)父結(jié)點(diǎn)（可能有多個(gè)父結(jié)點(diǎn)）所以，層次所以，層次DB模型是模型

20、是DBTG中網(wǎng)狀模型的特殊形式。中網(wǎng)狀模型的特殊形式。優(yōu)點(diǎn)：記錄之間用指針連接，聯(lián)系容易，查詢效率高優(yōu)點(diǎn)：記錄之間用指針連接，聯(lián)系容易，查詢效率高.缺點(diǎn)：編寫應(yīng)用程序復(fù)雜，程序員必須熟知缺點(diǎn)：編寫應(yīng)用程序復(fù)雜，程序員必須熟知DB的邏輯結(jié)構(gòu)。的邏輯結(jié)構(gòu)。典型網(wǎng)狀典型網(wǎng)狀DBS： TOTAL DMS1100 IDMS IDS/3、關(guān)系模型、關(guān)系模型用二維表格結(jié)構(gòu)表達(dá)實(shí)體集，用外關(guān)鍵字表示實(shí)體間聯(lián)系的模型。用二維表格結(jié)構(gòu)表達(dá)實(shí)體集，用外關(guān)鍵字表示實(shí)體間聯(lián)系的模型。關(guān)系模型：關(guān)系模式組成的集合。關(guān)系模型：關(guān)系模式組成的集合。1、關(guān)系模型的物理概念、關(guān)系模型的物理概念 關(guān)系就是俗稱的二維表：關(guān)系就是俗稱

21、的二維表：學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名姓名性別性別系名系名專業(yè)名專業(yè)名2001120012 . .王一王一張三張三 . .男男女女 . .計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)物理物理 . .軟件軟件地球物理地球物理 . .學(xué)生登記表學(xué)生登記表屬性（字段）屬性（字段） 元組元組（記錄值）（記錄值）屬性值集屬性值集n表頭：稱為關(guān)系的框架，表頭：稱為關(guān)系的框架，即為屬性集。即為屬性集。n構(gòu)成模式：學(xué)生（學(xué)號(hào)，構(gòu)成模式：學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，性別，系名，專業(yè)名）姓名，性別，系名，專業(yè)名）n必須滿足下列條件的二維表：必須滿足下列條件的二維表：表中的每一列是不可再分的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)（初等項(xiàng)）。表中的每一列是不可再分的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)（初等項(xiàng)）。每列指定一個(gè)相

22、異的名稱，類型相同。每列指定一個(gè)相異的名稱，類型相同。各行相異不允許重復(fù)（無重元組）。各行相異不允許重復(fù)（無重元組）。列行次序無關(guān)緊要。列行次序無關(guān)緊要。例：例：編號(hào)編號(hào)線型線型E1E2E3111描述邊、點(diǎn)組成的空間封閉的多邊形的關(guān)系：描述邊、點(diǎn)組成的空間封閉的多邊形的關(guān)系：xyzE3E1E2V3(4,3,6)V2(5,2,1)V1(0,0,0)邊號(hào)邊號(hào)點(diǎn)號(hào)點(diǎn)號(hào)E1E1E2E2E3E3V1V2V2V3V3V1點(diǎn)號(hào)點(diǎn)號(hào)XYZV1V2V3054023016模式：模式：s(s#,line) v(v#,x,y,z) sv(s#,v#)n關(guān)系模型的數(shù)學(xué)概念：笛卡爾積中有意義的子集稱為關(guān)系。關(guān)系模型的數(shù)學(xué)

23、概念：笛卡爾積中有意義的子集稱為關(guān)系。邊邊/點(diǎn)點(diǎn)關(guān)系關(guān)系描述邊描述邊/點(diǎn)之間的多點(diǎn)之間的多對(duì)多的聯(lián)系對(duì)多的聯(lián)系邊關(guān)系邊關(guān)系點(diǎn)關(guān)系點(diǎn)關(guān)系2、關(guān)系模型與層次模型，網(wǎng)狀模型的差別：、關(guān)系模型與層次模型，網(wǎng)狀模型的差別： 用關(guān)鍵字而不是用指針導(dǎo)航數(shù)據(jù)（建立聯(lián)系）；用關(guān)鍵字而不是用指針導(dǎo)航數(shù)據(jù)（建立聯(lián)系）； 關(guān)系模型具有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和操作的代數(shù)性質(zhì)，網(wǎng)狀、層次無；關(guān)系模型具有嚴(yán)密的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和操作的代數(shù)性質(zhì)，網(wǎng)狀、層次無； 簡(jiǎn)單靈活地表達(dá)實(shí)體間的復(fù)雜關(guān)系；簡(jiǎn)單靈活地表達(dá)實(shí)體間的復(fù)雜關(guān)系； 表格簡(jiǎn)單、易懂，編程方便，不涉及到存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，訪問的細(xì)節(jié)。表格簡(jiǎn)單、易懂，編程方便，不涉及到存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，訪問的細(xì)節(jié)。n主

24、要的關(guān)系主要的關(guān)系DBMS產(chǎn)品：產(chǎn)品：DB2，ORACLE，F(xiàn)OXPRO，ACCESS等。等。4、面向?qū)ο竽Ｐ停?、面向?qū)ο竽Ｐ停╫bject-oriented-model）對(duì)于復(fù)雜的數(shù)據(jù)對(duì)象，如對(duì)于復(fù)雜的數(shù)據(jù)對(duì)象，如CAD數(shù)據(jù)，圖形數(shù)據(jù)等需要新的概念及方法描述。數(shù)據(jù)，圖形數(shù)據(jù)等需要新的概念及方法描述。面向?qū)ο竽Ｐ妥罨镜母拍钍牵簩?duì)象和類。面向?qū)ο竽Ｐ妥罨镜母拍钍牵簩?duì)象和類。 對(duì)象（對(duì)象（object）n對(duì)象是現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體的模型化。對(duì)象是現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體的模型化。n組成：每個(gè)對(duì)象有唯一的標(biāo)識(shí)符，把狀態(tài)和行為封裝在一起。組成：每個(gè)對(duì)象有唯一的標(biāo)識(shí)符，把狀態(tài)和行為封裝在一起。n其中：狀態(tài)是對(duì)象的屬

25、性值集；行為是在狀態(tài)上操作的方法集。其中：狀態(tài)是對(duì)象的屬性值集；行為是在狀態(tài)上操作的方法集。 類（類（class）n類：將屬性集和方法集相同的所有對(duì)象組合在一起，構(gòu)成一個(gè)類。類：將屬性集和方法集相同的所有對(duì)象組合在一起，構(gòu)成一個(gè)類。n其中：類的屬性值域可以是基本數(shù)據(jù)類型（整，實(shí)，字符串），也可以是其中：類的屬性值域可以是基本數(shù)據(jù)類型（整，實(shí)，字符串），也可以是 記錄型或集合型（嵌套）。記錄型或集合型（嵌套）。n類層次：系統(tǒng)中所有的類組成一個(gè)有根的有向無環(huán)圖。類層次：系統(tǒng)中所有的類組成一個(gè)有根的有向無環(huán)圖。n一個(gè)類可以從類層次中直接或間接祖先那里繼承所有的屬性和方法。一個(gè)類可以從類層次中直接或間

26、接祖先那里繼承所有的屬性和方法。（實(shí)現(xiàn)軟件重用）（實(shí)現(xiàn)軟件重用）例如：有例如：有E-R模型：模型：J#jnamedateP#pnamecolorweightsaddrsnameS#totalprojectpartsupplierpppsquantitymnmn根據(jù)上面的根據(jù)上面的E-R圖，設(shè)計(jì)如下面向?qū)ο竽Ｐ停簣D，設(shè)計(jì)如下面向?qū)ο竽Ｐ停篜RPATOTAL PA PSQUANTITYj#Jnamedatep#PnameColorweightS#Snamesaddr類類pp類類ps類類project類類part類類supplier其中：其中： PR取值為類取值為類project中的對(duì)象中的對(duì)象 P

27、A取值為類取值為類part中的對(duì)象中的對(duì)象 PA取值為類取值為類part中的對(duì)象中的對(duì)象 PS取值為類取值為類supplier中的對(duì)象中的對(duì)象類類PP類類PS5、E-R模型與結(jié)構(gòu)模型的關(guān)系。模型與結(jié)構(gòu)模型的關(guān)系。E-R模型屬于語義模型，獨(dú)立與機(jī)器，用于信息世界描述試題及實(shí)體之間的聯(lián)系。模型屬于語義模型，獨(dú)立與機(jī)器，用于信息世界描述試題及實(shí)體之間的聯(lián)系。E-R模型用于模型用于DB設(shè)計(jì)階段的概念設(shè)計(jì)階段。設(shè)計(jì)階段的概念設(shè)計(jì)階段。E-R模型很方便地轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)模型中之一個(gè)模型：模型很方便地轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)模型中之一個(gè)模型：E-R模型：模型：E1E2R 關(guān)系模型關(guān)系模型層次層次模型模型網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型面向?qū)γ?/p>

28、向?qū)ο竽Ｐ拖竽Ｐ娃D(zhuǎn)換規(guī)則轉(zhuǎn)換規(guī)則第四節(jié)第四節(jié) DB的體系結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)一、三級(jí)模式和兩級(jí)變換結(jié)構(gòu)一、三級(jí)模式和兩級(jí)變換結(jié)構(gòu)n三級(jí)模式和兩級(jí)變換結(jié)構(gòu)三級(jí)模式和兩級(jí)變換結(jié)構(gòu)外模式1 外模式2外模式n概念模式內(nèi)模式DBMSOSDB外模式/模式映象1外模式/模式映象2外模式/模式映象n模式/內(nèi)模式映象I/O視圖視圖DBA建立建立和維和維護(hù)護(hù)DBS的體系結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)1、三級(jí)模式結(jié)構(gòu)、三級(jí)模式結(jié)構(gòu) 外模式（子模式，用戶模式）外模式（子模式，用戶模式） 概念模式（模式）概念模式（模式） 內(nèi)模式（物理模式，存儲(chǔ)模式）內(nèi)模式（物理模式，存儲(chǔ)模式） 外模式（外模式（external schema） 外模式：是用

29、戶與外模式：是用戶與DBS的接口，是單個(gè)用戶所使用的那一部分?jǐn)?shù)據(jù)視的接口，是單個(gè)用戶所使用的那一部分?jǐn)?shù)據(jù)視圖的描述。圖的描述。程序員程序員 表現(xiàn)形式：表現(xiàn)形式：DB局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，由若干外部記錄類型組成。局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，由若干外部記錄類型組成。（I/O與視圖區(qū)別：數(shù)據(jù)，命名，組合，次序，種類等不同）與視圖區(qū)別：數(shù)據(jù)，命名，組合，次序，種類等不同） 外模式通過外模式通過“外模式外模式DDL”定義，并通過數(shù)據(jù)庫(kù)操縱語言定義，并通過數(shù)據(jù)庫(kù)操縱語言DML操縱。操縱。 一個(gè)一個(gè)DB由若干個(gè)子模式由若干個(gè)子模式,為多個(gè)應(yīng)用程序共享。為多個(gè)應(yīng)用程序共享。 概念模式（概念模式（conceptual s

30、chema）n概念模式（概念模式（conceptual schema）: DB中全部的整體數(shù)據(jù)邏輯視圖的中全部的整體數(shù)據(jù)邏輯視圖的描述。描述。DBAn表現(xiàn)形式：概念模型（表現(xiàn)形式：概念模型（E-R模型）描述：概念、記錄、類型、記錄間的模型）描述：概念、記錄、類型、記錄間的聯(lián)系，操作，完整性，安全性要求。聯(lián)系，操作，完整性，安全性要求。n概念模式通過概念模式通過“模式模式DDL”定義：定義： 子模式是模式的邏輯子集；子模式是模式的邏輯子集；DBS中只有一個(gè)概念模型它是子模式的中只有一個(gè)概念模型它是子模式的合成。均不涉及存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及訪問技術(shù)等細(xì)節(jié)。合成。均不涉及存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及訪問技術(shù)等細(xì)節(jié)。 子模式與模

31、式可能有若干差別：數(shù)據(jù)名，次序，數(shù)據(jù)的類型等。子模式與模式可能有若干差別：數(shù)據(jù)名，次序，數(shù)據(jù)的類型等。 模式模式/子模式之間映象由子模式之間映象由DBMS完成。完成。 內(nèi)模式（內(nèi)模式（internal schema）內(nèi)模式：內(nèi)模式：DB在物理存儲(chǔ)方面的描述是物理存儲(chǔ)數(shù)據(jù)視圖的描述。在物理存儲(chǔ)方面的描述是物理存儲(chǔ)數(shù)據(jù)視圖的描述。表現(xiàn)形式：表現(xiàn)形式：DB內(nèi)部記錄類型，索引和文件組織方式及控制的的描述細(xì)節(jié)。內(nèi)部記錄類型，索引和文件組織方式及控制的的描述細(xì)節(jié)。內(nèi)模式通過內(nèi)模式通過“內(nèi)模式內(nèi)模式DDL”定義。定義。內(nèi)模式只有一個(gè)，內(nèi)模式內(nèi)模式只有一個(gè)，內(nèi)模式/模式映象由模式映象由DBMS完成。完成。2、

32、兩級(jí)變換、兩級(jí)變換 外模式外模式/模式映象：模式映象：DBMS定義外模式與概念模式間的對(duì)應(yīng)性（內(nèi)部記錄與外定義外模式與概念模式間的對(duì)應(yīng)性（內(nèi)部記錄與外 部記錄的對(duì)應(yīng)性）部記錄的對(duì)應(yīng)性） 外模式外模式/模式映象都是在外模式中描述。模式映象都是在外模式中描述。 模式模式/內(nèi)模式映象：定義模式與內(nèi)模式之間的對(duì)應(yīng)性。由于數(shù)據(jù)中記錄類型，內(nèi)模式映象：定義模式與內(nèi)模式之間的對(duì)應(yīng)性。由于數(shù)據(jù)中記錄類型， 字段類型，命名組成可能不一樣，需要說明概念記錄和內(nèi)字段類型，命名組成可能不一樣，需要說明概念記錄和內(nèi) 部記錄的對(duì)應(yīng)關(guān)系。部記錄的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 模式模式/內(nèi)模式映象一般在內(nèi)模式中描述。內(nèi)模式映象一般在內(nèi)模式中描

33、述。二、數(shù)據(jù)兩級(jí)獨(dú)立性二、數(shù)據(jù)兩級(jí)獨(dú)立性 數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性 數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性分為：分為：1、數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性、數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性DBS中對(duì)中對(duì)DB的內(nèi)模式的修改盡量不影響概念模式的修改，稱數(shù)據(jù)具有物理獨(dú)的內(nèi)模式的修改盡量不影響概念模式的修改，稱數(shù)據(jù)具有物理獨(dú) 立性。立性。如：如：DB的存儲(chǔ)設(shè)備和存取方法有所變化，使模式的存儲(chǔ)設(shè)備和存取方法有所變化，使模式/內(nèi)模式映象進(jìn)行相應(yīng)修改，內(nèi)模式映象進(jìn)行相應(yīng)修改，但概念模式盡可能保持不變。但概念模式盡可能保持不變。2、數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性、數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性對(duì)對(duì)DB 的概念模式的修改，盡量不影響外模式和應(yīng)用程序的變化，稱數(shù)據(jù)具有的

34、概念模式的修改，盡量不影響外模式和應(yīng)用程序的變化，稱數(shù)據(jù)具有邏輯獨(dú)立性。邏輯獨(dú)立性。概念模式修改如增加記錄類型或數(shù)據(jù)項(xiàng)，外模式概念模式修改如增加記錄類型或數(shù)據(jù)項(xiàng)，外模式/概念模式映象隨之相應(yīng)修改，概念模式映象隨之相應(yīng)修改，但使外模式盡可能保持不便。但使外模式盡可能保持不便。三、用戶界面三、用戶界面I/O視圖是用戶的界面，通過數(shù)據(jù)操縱語言（視圖是用戶的界面，通過數(shù)據(jù)操縱語言（DML）編程序完成其方式。）編程序完成其方式。 自含型自含型DML：編程語言本身含有：編程語言本身含有DML語句，語句，DML兩種方式：兩種方式： 如：如：FoxPro。 宿主型宿主型DML：DML嵌入到高級(jí)語言（如嵌入到高

35、級(jí)語言（如C等）中使用，等）中使用， 如：如：SQL語言。語言。第五節(jié)第五節(jié) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DBS）一、一、DBS的構(gòu)成的構(gòu)成 數(shù)據(jù)庫(kù)（數(shù)據(jù)庫(kù)（DB） 硬件：硬件： DBS的物理支持。的物理支持。 DBMS：DBS管理功能的體現(xiàn)管理功能的體現(xiàn) 其它軟件（其它軟件（OS等）：等）：DBS的軟件支持的軟件支持 數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（DBA：database administrator）: 程序員程序員 DBS責(zé)任的承擔(dān)者和其它人員：用戶責(zé)任的承擔(dān)者和其它人員：用戶 專業(yè)人員專業(yè)人員軟件：軟件：DBS的構(gòu)成：的構(gòu)成：1、DBn一個(gè)組織中一個(gè)組織中,與各項(xiàng)應(yīng)用有關(guān)的全部數(shù)據(jù)集合。與各項(xiàng)

36、應(yīng)用有關(guān)的全部數(shù)據(jù)集合。 應(yīng)用數(shù)據(jù)的集合，稱為物理庫(kù)。應(yīng)用數(shù)據(jù)的集合，稱為物理庫(kù)。 各項(xiàng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述，稱為描述庫(kù)，由各項(xiàng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述，稱為描述庫(kù)，由DD系統(tǒng)管理。系統(tǒng)管理。n組成：組成：2、硬件、硬件n包括：包括：CPU、內(nèi)存、外存、內(nèi)存、外存、I/O設(shè)備、數(shù)據(jù)通訊設(shè)備等。設(shè)備、數(shù)據(jù)通訊設(shè)備等。nDBS關(guān)注的是：內(nèi)存、外存、關(guān)注的是：內(nèi)存、外存、I/O存取速度，可支持終端數(shù)和性能穩(wěn)定存取速度，可支持終端數(shù)和性能穩(wěn)定 性等指標(biāo)。性等指標(biāo)。3、軟件、軟件 OS：支持：支持DBMS存取數(shù)據(jù)。存取數(shù)據(jù)。 宿主語言及對(duì)應(yīng)的編譯系統(tǒng)。宿主語言及對(duì)應(yīng)的編譯系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)通訊軟件數(shù)據(jù)通訊軟件 用戶開發(fā)的應(yīng)用

37、程序用戶開發(fā)的應(yīng)用程序 集成的集成的DB管理軟件：報(bào)表生成器，管理軟件：報(bào)表生成器，DB輔助設(shè)計(jì)工具軟件，輔助設(shè)計(jì)工具軟件， 數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)試工具，圖形系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)試工具，圖形系統(tǒng)，I/O交換設(shè)施等。交換設(shè)施等。 DBMS系統(tǒng)（下面介紹）系統(tǒng)（下面介紹）包括：包括：關(guān)系：關(guān)系：硬件硬件OSDBMS/編譯系統(tǒng)編譯系統(tǒng)集成的集成的DB管理軟件管理軟件應(yīng)用程序應(yīng)用程序4、DBA 承擔(dān)創(chuàng)建，監(jiān)控和維護(hù)整個(gè)承擔(dān)創(chuàng)建，監(jiān)控和維護(hù)整個(gè)DB結(jié)構(gòu)的責(zé)任：結(jié)構(gòu)的責(zé)任： 模式定義模式定義 內(nèi)模式定義內(nèi)模式定義 修改修改DB的模式和內(nèi)模式的模式和內(nèi)模式 對(duì)對(duì)DB訪問的授權(quán)訪問的授權(quán) 完整性約束的說明完整性約束的說明 通過

38、一系列使用程序完成：通過一系列使用程序完成：DBMS裝載、重組、日志、恢復(fù)、統(tǒng)計(jì)分析。裝載、重組、日志、恢復(fù)、統(tǒng)計(jì)分析。 通過通過DD系統(tǒng)，掌握系統(tǒng)的工作情況。系統(tǒng)，掌握系統(tǒng)的工作情況。DBA：二、二、DBMS1、DBMS的主要功能的主要功能DBMS是是DBS中重要的核心軟件。中重要的核心軟件。DBMS的主要功能：的主要功能： （1）DB的定義功能：的定義功能： DBMS提供的數(shù)據(jù)定義語言（提供的數(shù)據(jù)定義語言（DDL）定義）定義DB的三級(jí)模式：外模式，的三級(jí)模式：外模式， 概念模式，內(nèi)模式及相互之間的映象。概念模式，內(nèi)模式及相互之間的映象。 定義數(shù)據(jù)完整性，安全性約束。定義數(shù)據(jù)完整性，安全性約

39、束。 說明說明DBMS中有對(duì)應(yīng)的中有對(duì)應(yīng)的DDL編譯程序。編譯程序。（2）DB的操作功能的操作功能 DBMS提供數(shù)據(jù)操作語言提供數(shù)據(jù)操作語言DML，實(shí)現(xiàn)對(duì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)DB中的數(shù)據(jù)操縱。（需要中的數(shù)據(jù)操縱。（需要DML編譯程序編譯程序或解釋程序）或解釋程序） 查詢查詢 更新（插入，刪除，修改）更新（插入，刪除，修改） 過程性過程性DML（指出（指出“做什么做什么”和和“如何做如何做”）：層次和網(wǎng)狀）：層次和網(wǎng)狀DB中中用。用。 非過程性非過程性DML（只指出（只指出“做什么做什么”）：關(guān)系）：關(guān)系DB中采用。中采用。DML的使的使用用方式分方式分為：自含型和宿主型（嵌入型）為：自含型和宿主型（嵌入型

40、）（3）DB的保護(hù)功能的保護(hù)功能DB的恢復(fù)的恢復(fù):DB被破壞，則利用被破壞，則利用DBMS提供的恢復(fù)子系統(tǒng)，將提供的恢復(fù)子系統(tǒng)，將DB恢復(fù)恢復(fù)到到正確狀態(tài)。正確狀態(tài)。DB的并發(fā)控制：解決多個(gè)用戶對(duì)的并發(fā)控制：解決多個(gè)用戶對(duì)DB中數(shù)據(jù)操作的共享問題。中數(shù)據(jù)操作的共享問題。DB的完整性控制：保證的完整性控制：保證DB中數(shù)據(jù)及語義的正確性和有效性。中數(shù)據(jù)及語義的正確性和有效性。DB的安全性控制：防止未授權(quán)的用戶竊取數(shù)據(jù)。的安全性控制：防止未授權(quán)的用戶竊取數(shù)據(jù)?；静僮鞣譃椋夯静僮鞣譃椋篋ML分為：分為：（4）DB的存取管理的存取管理把各種把各種DML語句轉(zhuǎn)換成低層的文件系統(tǒng)命令，交語句轉(zhuǎn)換成低層的

41、文件系統(tǒng)命令，交OS存取磁盤中的存取磁盤中的DB數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。（5）DB的維護(hù)和通信功能的維護(hù)和通信功能 數(shù)據(jù)的裝載數(shù)據(jù)的裝載 數(shù)據(jù)的備份數(shù)據(jù)的備份 文件重組文件重組 性能的監(jiān)控性能的監(jiān)控 通信功能：實(shí)現(xiàn)用戶程序與通信功能：實(shí)現(xiàn)用戶程序與DBMS之間的通信與之間的通信與OS協(xié)調(diào)完成。協(xié)調(diào)完成。維護(hù)功能：維護(hù)功能：2、DBMS組成組成 DBMS由一些功能程序組成。由一些功能程序組成。 查詢處理器查詢處理器 存儲(chǔ)管理器存儲(chǔ)管理器DBMS分為兩大部分：分為兩大部分：（1）查詢處理器組成）查詢處理器組成l DDL翻譯程序：把源模式翻譯成目標(biāo)模式：即編譯或解釋翻譯程序：把源模式翻譯成目標(biāo)模式：即編譯或解釋

42、DDL語句，并語句，并 把它們登陸到數(shù)據(jù)字典中。把它們登陸到數(shù)據(jù)字典中。l DML處理程序處理程序l DML預(yù)編譯程序預(yù)編譯程序l 查詢運(yùn)行的核心程序：執(zhí)行由查詢運(yùn)行的核心程序：執(zhí)行由DML編譯器產(chǎn)生的低層指令。編譯器產(chǎn)生的低層指令。把程序中的把程序中的DML語句翻譯成可執(zhí)行程序。語句翻譯成可執(zhí)行程序。（2）存儲(chǔ)管理器的組成）存儲(chǔ)管理器的組成l 授權(quán)和完整性管理器：測(cè)試訪問是否滿足完整性約束，檢查用戶訪問數(shù)授權(quán)和完整性管理器：測(cè)試訪問是否滿足完整性約束，檢查用戶訪問數(shù) 據(jù)是否合法。據(jù)是否合法。l 事務(wù)管理器：負(fù)責(zé)并發(fā)事務(wù)的正確執(zhí)行，保證事務(wù)管理器：負(fù)責(zé)并發(fā)事務(wù)的正確執(zhí)行，保證DB一致性。一致性

43、。l 文件管理器：負(fù)責(zé)磁盤空間的分配，管理物理文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法。文件管理器：負(fù)責(zé)磁盤空間的分配，管理物理文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法。l 緩沖區(qū)管理器：為應(yīng)用程序開辟緩沖區(qū)管理器：為應(yīng)用程序開辟DB的系統(tǒng)緩沖區(qū)，負(fù)責(zé)從磁盤讀取數(shù)據(jù)通過的系統(tǒng)緩沖區(qū)，負(fù)責(zé)從磁盤讀取數(shù)據(jù)通過 緩沖區(qū)進(jìn)入內(nèi)存。緩沖區(qū)進(jìn)入內(nèi)存。3、用戶訪問數(shù)據(jù)的過程、用戶訪問數(shù)據(jù)的過程例如：應(yīng)用程序從例如：應(yīng)用程序從DB中讀取一個(gè)記錄。中讀取一個(gè)記錄。應(yīng)用程序應(yīng)用程序A狀態(tài)字狀態(tài)字工作區(qū)工作區(qū)系統(tǒng)緩沖區(qū)系統(tǒng)緩沖區(qū)應(yīng)用程序應(yīng)用程序A子模式子模式模式模式內(nèi)模式內(nèi)模式DBMSOSDB運(yùn)行日志運(yùn)行日志數(shù)據(jù)字典系統(tǒng)數(shù)據(jù)字典系統(tǒng)1234567

44、8910步驟：步驟：1. 應(yīng)用程序應(yīng)用程序A向向DBMS發(fā)出一個(gè)讀記錄命令（通過發(fā)出一個(gè)讀記錄命令（通過DML語句）。語句）。2. DBMS分析程序分析程序A中的操作命令：按子模式名從中的操作命令：按子模式名從DD中調(diào)出對(duì)應(yīng)的子模式，并檢查中調(diào)出對(duì)應(yīng)的子模式，并檢查A的存取的存取權(quán)限，決定是否執(zhí)行權(quán)限，決定是否執(zhí)行A的命令。的命令。3. DBMS通過子模式調(diào)出相應(yīng)的模式描述，并將子模式記錄格式映象模式中的對(duì)應(yīng)邏輯記錄通過子模式調(diào)出相應(yīng)的模式描述，并將子模式記錄格式映象模式中的對(duì)應(yīng)邏輯記錄格式，確定在概念模式中應(yīng)該讀取哪些記錄。格式，確定在概念模式中應(yīng)該讀取哪些記錄。4. DBMS調(diào)出內(nèi)模式描述

45、，并將模式的內(nèi)部記錄映象成內(nèi)模式記錄，從而決定所讀取的記錄調(diào)出內(nèi)模式描述，并將模式的內(nèi)部記錄映象成內(nèi)模式記錄，從而決定所讀取的記錄及相應(yīng)地址。及相應(yīng)地址。5. DBMS向向OS發(fā)出讀取記錄值的命令。發(fā)出讀取記錄值的命令。6. OS執(zhí)行讀命令，并把數(shù)據(jù)外存送到內(nèi)存的系統(tǒng)緩沖區(qū)中。執(zhí)行讀命令，并把數(shù)據(jù)外存送到內(nèi)存的系統(tǒng)緩沖區(qū)中。7. DBMS將讀入到系統(tǒng)緩沖區(qū)的記錄轉(zhuǎn)換成概念記錄，外部記錄。將讀入到系統(tǒng)緩沖區(qū)的記錄轉(zhuǎn)換成概念記錄，外部記錄。8. DBMS將導(dǎo)出的外部記錄從將導(dǎo)出的外部記錄從DB緩沖區(qū)送到程序緩沖區(qū)送到程序A的工作區(qū)。的工作區(qū)。9. DBMS向運(yùn)行日志向運(yùn)行日志DB寫入讀一條記錄的信

46、息，以備今后查詢，如：取數(shù)據(jù)，日期，記錄寫入讀一條記錄的信息，以備今后查詢，如：取數(shù)據(jù)，日期，記錄個(gè)數(shù)等。個(gè)數(shù)等。10.DBMS將讀記錄是否成功信息返回程序?qū)⒆x記錄是否成功信息返回程序A。11.程序程序A根據(jù)返回的狀態(tài)信息，決定是否使用工作區(qū)的變量值。根據(jù)返回的狀態(tài)信息，決定是否使用工作區(qū)的變量值。4、數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)字典(DD)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中存放數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中存放DB的三級(jí)結(jié)構(gòu)定義的數(shù)據(jù)庫(kù)稱為的三級(jí)結(jié)構(gòu)定義的數(shù)據(jù)庫(kù)稱為DD。（1）DD的主要內(nèi)容的主要內(nèi)容子模式，模式，內(nèi)模式定義的結(jié)構(gòu)。子模式，模式，內(nèi)模式定義的結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)項(xiàng)名，長(zhǎng)度，類型，數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)項(xiàng)名，長(zhǎng)度，類型，數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。用戶的

47、標(biāo)識(shí)符，口令，密碼，安全性和完整性的約束等信息。用戶的標(biāo)識(shí)符，口令，密碼，安全性和完整性的約束等信息。DB運(yùn)行時(shí)的統(tǒng)計(jì)信息，如：記錄個(gè)數(shù)模仿問次數(shù)等。運(yùn)行時(shí)的統(tǒng)計(jì)信息，如：記錄個(gè)數(shù)模仿問次數(shù)等。 被動(dòng)被動(dòng)DD：只能被用戶和：只能被用戶和DBA訪問，不能被訪問，不能被DBMS軟件訪問。軟件訪問。 主動(dòng)主動(dòng)DD：用戶，：用戶，DBA，DBMS都能訪問。都能訪問。 DD系統(tǒng)：管理系統(tǒng)：管理DD的實(shí)用程序，稱為的實(shí)用程序，稱為DD系統(tǒng)。系統(tǒng)。（2）DD分為兩類：分為兩類：（3）DD的作用的作用 供供DBMS快速查詢有關(guān)對(duì)象的信息；快速查詢有關(guān)對(duì)象的信息； DBA用用DD可以了解和掌握可以了解和掌握DB

48、的運(yùn)行情況；的運(yùn)行情況； 支持支持DB的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)分析。的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)分析。第一章練習(xí)題第一章練習(xí)題一一.選擇題選擇題1.在數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)的發(fā)展過程中在數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)的發(fā)展過程中,數(shù)據(jù)獨(dú)立性最高的是（數(shù)據(jù)獨(dú)立性最高的是（ ）階段。）階段。 A.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) B.文件系統(tǒng)文件系統(tǒng) C.人工管理人工管理2.三大經(jīng)典的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型是（三大經(jīng)典的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型是（ ）。）。 A.層次、網(wǎng)狀和實(shí)體聯(lián)系模型層次、網(wǎng)狀和實(shí)體聯(lián)系模型 B關(guān)系、層次和關(guān)系、層次和E-R模型模型 C.關(guān)系、層次和網(wǎng)狀模型關(guān)系、層次和網(wǎng)狀模型3.單個(gè)用戶使用的數(shù)據(jù)視圖的描述，稱為（單個(gè)用戶使用的數(shù)據(jù)視圖的描述，稱為（ ），它是

49、用戶與），它是用戶與DBS的接口。的接口。 A.模式模式 B.外模式外模式 C.概念模式概念模式4.DB中，數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性是指（中，數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性是指（ ）。）。 A.概念模式改變，外模式與應(yīng)用程序不變概念模式改變，外模式與應(yīng)用程序不變 B.模式改變，概念模式不變模式改變，概念模式不變 C.概念模式改變，內(nèi)模式不變概念模式改變，內(nèi)模式不變5.通過指針鏈接來表示實(shí)體間聯(lián)系的模型是（通過指針鏈接來表示實(shí)體間聯(lián)系的模型是（ ）。）。 A.關(guān)系模型關(guān)系模型 B.E-R模型模型 C.網(wǎng)狀和層次模型網(wǎng)狀和層次模型二二.填空題填空題1.DB的體系結(jié)構(gòu)分成三層，分別是的體系結(jié)構(gòu)分成三層，分別是_、_和和_。2.DBMS的主要功能有的主要功能有_、_、數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行管理，、數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行管理，DB維護(hù)和組維護(hù)和組織存儲(chǔ)管理及數(shù)據(jù)通信接口等。織存儲(chǔ)管理及數(shù)據(jù)通信接口等。3.組成數(shù)據(jù)模型的三大要素是組成數(shù)據(jù)模型的三大要素是_、_和和_。4.DBMS包括的主要程序包括的主要程序_、_、_和和_。