數(shù)據(jù)庫原理-1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論.ppt

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1、數(shù) 據(jù) 庫 原 理 王 政科 技 樓 7 0 6 數(shù) 據(jù) 管 理 技 術(shù) 與 我 們 的 生 活 (上 午 )學(xué) 生 選 課 、 教 室 排 課 ： 選 課 和 排 課 已 全 部 實(shí) 現(xiàn) 計(jì) 算 機(jī) 化 ， 通 過 數(shù) 據(jù) 管 理 技 術(shù) 管 理 著 每 個 人 的課 表 、 每 個 教 室 的 安 排 (中 午 )食 堂 就 餐 ： 一 卡 通 的 背 后 是 學(xué) 校 幾 臺 服 務(wù) 器 7 *2 4 小 時 運(yùn) 轉(zhuǎn) ， 時 刻 準(zhǔn) 備 處 理 數(shù) 據(jù) ，管 理 著 每 個 人 的 賬 戶 (下 午 )銀 行 取 款 ： 銀 行 和 金 融 機(jī) 構(gòu) 是 數(shù) 據(jù) 管 理 技 術(shù) 最 早 的

2、采 納 者 ， 數(shù) 據(jù) 管 理 軟 件 記 錄 著用 戶 的 每 一 筆 交 易 和 存 取 款 數(shù) 據(jù) (晚 上 )網(wǎng) 上 遨 游 ： 每 個 大 型 網(wǎng) 站 的 背 后 都 有 一 個 大 型 數(shù) 據(jù) 庫 ： sohu， baidu 很 多 小 型 軟 件 也 都 依 賴 于 數(shù) 據(jù) 管 理 軟 件 ： QQ， IE， 迅 雷信息社會非常精彩！充滿誘惑！期 待 著 每 一 個 同 學(xué) ：努 力 成 為 信 息 社 會 的 主 宰 者 、 受 益 者 ！不 要 成 為 信 息 社 會 的 俘 虜 者 、 受 害 者 ！ 教 學(xué) 內(nèi) 容 與 課 時 安 排第 1 章 數(shù) 據(jù) 庫 系 統(tǒng) 概 論

3、 (5)第 2 章 關(guān) 系 模 型 與 關(guān) 系 代 數(shù) (4)第 3 章 SQL語 言 (10)第 4 章 數(shù) 據(jù) 庫 建 模 (實(shí) 體 -聯(lián) 系 模 型 )(6)第 5 章 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 理 論 及 模 式 求 精 (6)第 6 章 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 庫 設(shè) 計(jì) 實(shí) 例 網(wǎng) 上 書 店 (6) 第 7 章 數(shù) 據(jù) 庫 存 儲 結(jié) 構(gòu) (4 )第 8章 查 詢 處 理 (4 )第 9 章 數(shù) 據(jù) 庫 完 整 性 與 安 全 (6 )第 10章 事 務(wù) 管 理 及 恢 復(fù) (4 )第 1 1 章 數(shù) 據(jù) 庫 應(yīng) 用 開 發(fā) (2 )第 1 2 章 Web數(shù) 據(jù) 庫 (3 ) 學(xué) 習(xí) 方 法 ：分

4、 組 學(xué) 習(xí) ： 3 -4 人 學(xué) 習(xí) 小 組 組 長 1 名 ， 組 內(nèi) 協(xié) 調(diào) 、 收 交 作 業(yè)注 重 動 手 能 力 ： 課 后 加 強(qiáng) 練 習(xí) ， 自 主 學(xué) 習(xí)成 績 = 平 時 成 績 + 期 末 成 績 （ 3 0 %） （ 7 0 %）平 時 成 績 = 考 勤 成 績 + 平 時 作 業(yè) + 課 堂 表 現(xiàn) + 大 作 業(yè) （ 2 0 %） （ 2 0 %） （ 2 0 %） （ 4 0 %） 其 中 ： 考 勤 成 績 即 平 時 點(diǎn) 名 成 績 ， 每 次 曠 課 -8 分 平 時 作 業(yè) 即 各 組 作 業(yè) 平 均 成 績 ， 優(yōu) 良 中 及 格 不 及 格 課 堂

5、表 現(xiàn) 即 組 長 打 分 成 績 ， 5 級 制 ， 優(yōu) 良 各 不 超 過 1 人 期 末 成 績 即 期 末 考 試 成 績 4 大 作 業(yè) （ 課 外 ） 選 題 ： 說 明 選 題 的 原 因 、 期 望 解 決 的 問 題 ， 要 求 有 新 意 (第 9周 ) 需 求 分 析 (第 1 0 1 1 周 ) 數(shù) 據(jù) 庫 概 念 設(shè) 計(jì) 、 邏 輯 設(shè) 計(jì) 、 物 理 設(shè) 計(jì) (第 1 2 1 5 周 ) 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 簡 單 實(shí) 現(xiàn) (第 1 6 周 ) 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 (第 1 6 1 7 周 ) 第 1章 數(shù) 據(jù) 庫 系 統(tǒng) 概 論 目 錄 數(shù) 據(jù) 庫 系 統(tǒng)1 .4 數(shù) 據(jù)

6、 庫 系 統(tǒng) 的 作 用1 .1 數(shù) 據(jù) 模 型1 .2 數(shù) 據(jù) 抽 象 與 數(shù) 據(jù) 庫 三 級 模 式1 .3 數(shù) 據(jù) 管 理 技 術(shù) 的 體 系 模 型 是 主 線 概 念 模 型 ： E-R模 型 邏 輯 模 型 ： 關(guān) 系 模 型 （ 數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 、 操 作 、 約 束 ） 物 理 模 型 ： 存 儲 結(jié) 構(gòu) 、 索 引 技 術(shù) 等 系 統(tǒng) 是 核 心 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 系 統(tǒng) DBMS： 存 儲 結(jié) 構(gòu) 與 索 引 、 查 詢 與 優(yōu) 化 、 完 整 性 與 安 全 、 事 務(wù) 與恢 復(fù) 等 人 員 ： 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 員 、 系 統(tǒng) 分 析 員 和 數(shù) 據(jù) 庫 設(shè) 計(jì) 人

7、 員 、 數(shù) 據(jù) 庫 應(yīng) 用 程 序 員 以 及終 端 用 戶 等 支 撐 軟 件 及 硬 件 系 統(tǒng) ： 操 作 系 統(tǒng) 及 各 種 硬 件 資 源 應(yīng) 用 是 動 力 需 求 分 析 ： 業(yè) 務(wù) 需 求 及 處 理 流 程 、 功 能 需 求 及 數(shù) 據(jù) 需 求 分 析 、 業(yè) 務(wù) 規(guī) 則 分 析 等 數(shù) 據(jù) 庫 設(shè) 計(jì) ： 數(shù) 據(jù) 庫 概 念 模 型 、 邏 輯 模 型 和 物 理 模 型 等 數(shù) 據(jù) 庫 應(yīng) 用 開 發(fā) ： 數(shù) 據(jù) 庫 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 的 體 系 結(jié) 構(gòu) 、 常 用 數(shù) 據(jù) 庫 訪 問 技 術(shù) 和 數(shù) 據(jù) 庫應(yīng) 用 開 發(fā) 技 術(shù) 等 數(shù) 據(jù) 與 數(shù) 據(jù) 管 理 數(shù) 據(jù)

8、 ： 描 述 事 物 的 符 號 記 錄 數(shù) 據(jù) 處 理 ： 從 大 量 的 、 可 能 是 雜 亂 無 章 的 、 難以 理 解 的 數(shù) 據(jù) 中 抽 取 并 推 導(dǎo) 出 對 于 某 些 特 定 的人 們 來 說 有 價(jià) 值 、 有 意 義 的 數(shù) 據(jù) 。 數(shù) 據(jù) 管 理 ： 對 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 有 效 的 分 類 、 組 織 、 編碼 、 存 儲 、 檢 索 、 維 護(hù) 和 應(yīng) 用 數(shù) 據(jù) 處 理 的中 心 問 題 。 數(shù) 據(jù) 庫 技 術(shù) 的 產(chǎn) 生 與 發(fā) 展 人 工 管 理 階 段 2 0 世 紀(jì) 5 0 年 代 中 期 以 前 的 這 段 時 間 。 計(jì) 算 機(jī) 還 很 簡 陋 ， 尚

9、 沒 有 完 整 的 操 作 系 統(tǒng) ， 主要 應(yīng) 用 于 科 學(xué) 計(jì) 算 。 數(shù) 據(jù) 是 面 向 應(yīng) 用 程 序 的 ， 一 個 數(shù) 據(jù) 集 只 能 對 應(yīng)于 一 個 程 序 ， 程 序 與 數(shù) 據(jù) 之 間 的 關(guān) 系 如 圖 1 -1 所示 。 數(shù) 據(jù) 需 要 由 應(yīng) 用 程 序 自 己 定 義 和 管 理 ， 沒 有 相應(yīng) 的 軟 件 系 統(tǒng) 專 門 負(fù) 責(zé) 數(shù) 據(jù) 的 管 理 工 作 。 當(dāng) 多 個 應(yīng) 用 程 序 涉 及 某 些 相 同 的 數(shù) 據(jù) 時 ， 必 須由 各 自 的 應(yīng) 用 程 序 分 別 定 義 和 管 理 這 些 數(shù) 據(jù) ， 無 法 共 享 利 用 ， 因 此 存 在

10、 大 量 冗 余 數(shù) 據(jù) 。 應(yīng) 用 程 序 1應(yīng) 用 程 序 2應(yīng) 用 程 序 n 數(shù) 據(jù) 集 1數(shù) 據(jù) 集 2數(shù) 據(jù) 集 n圖 1-1 人 工 管 理 階 段 應(yīng) 用 程 序 與 數(shù) 據(jù)之 間 的 對 應(yīng) 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 庫 技 術(shù) 的 產(chǎn) 生 與 發(fā) 展 文 件 系 統(tǒng) 階 段 2 0 世 紀(jì) 5 0 年 代 后 期 到 6 0 年 代 中 期 的 這 段 時 間 。 計(jì) 算 機(jī) 除 了 應(yīng) 用 于 科 學(xué) 計(jì) 算 外 ， 已 開 始 應(yīng) 用 于 數(shù)據(jù) 管 理 在 操 作 系 統(tǒng) 之 上 建 立 的 文 件 系 統(tǒng) 已 經(jīng) 成 熟 并 廣 泛應(yīng) 用 ， 數(shù) 據(jù) 由 專 門 的 軟 件 進(jìn)

11、 行 統(tǒng) 一 管 理 。 對 于 一 個 特 定 的 應(yīng) 用 ， 數(shù) 據(jù) 被 集 中 組 織 存 放 在 多個 數(shù) 據(jù) 文 件 （ 以 后 簡 稱 為 文 件 ） 或 文 件 組 中 ， 并針 對 該 文 件 組 來 開 發(fā) 特 定 的 應(yīng) 用 程 序 。 利 用 “ 按 文 件 名 訪 問 ， 按 記 錄 進(jìn) 行 存 取 ” 的 管 理技 術(shù) ， 可 以 對 文 件 進(jìn) 行 記 錄 的 修 改 、 插 入 和 刪 除 等 操 作 。 文 件 系 統(tǒng) 階 段 程 序 與 數(shù) 據(jù) 之 間 的 關(guān) 系 如 圖 1 -2 所 示 。 存 取方 法應(yīng) 用 程 序 1應(yīng) 用 程 序 2應(yīng) 用 程 序 n

12、 文 件 組 1文 件 組 2文 件 組 n圖 1-2 文 件 系 統(tǒng) 階 段 應(yīng) 用 程 序 與 數(shù) 據(jù)之 間 的 對 應(yīng) 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 庫 技 術(shù) 的 產(chǎn) 生 與 發(fā) 展 文 件 系 統(tǒng) 的 主 要 特 點(diǎn) 文 件 系 統(tǒng) 實(shí) 現(xiàn) 了 文 件 內(nèi) 的 結(jié) 構(gòu) 性 ， 即 一 個 文 件 內(nèi)的 數(shù) 據(jù) 是 按 記 錄 進(jìn) 行 組 織 的 ， 這 樣 的 數(shù) 據(jù) 是 有 結(jié)構(gòu) 的 。 整 體 上 還 是 無 結(jié) 構(gòu) 的 ， 即 多 個 文 件 之 間 是 相 互 獨(dú)立 的 ， 無 法 建 立 全 局 的 結(jié) 構(gòu) 化 數(shù) 據(jù) 管 理 模 式 。 程 序 和 數(shù) 據(jù) 之 間 由 文 件 系 統(tǒng)

13、提 供 的 存 取 方 法 進(jìn) 行轉(zhuǎn) 換 ， 程 序 員 可 以 不 必 過 多 地 考 慮 物 理 細(xì) 節(jié) 。 由 于 數(shù) 據(jù) 在 存 儲 上 的 改 變 不 一 定 反 映 在 程 序 上 ， 因 此 應(yīng) 用 程 序 與 數(shù) 據(jù) 之 間 有 了 一 定 的 物 理 獨(dú) 立 性 。 數(shù) 據(jù) 庫 技 術(shù) 的 產(chǎn) 生 與 發(fā) 展 文 件 系 統(tǒng) 的 弊 端 數(shù) 據(jù) 共 享 性 差 ， 數(shù) 據(jù) 冗 余 和 不 一 致 數(shù) 據(jù) 冗 余 是 指 相 同 的 數(shù) 據(jù) 在 不 同 的 地 方 (文 件 )重 復(fù) 存 儲 文 件 系 統(tǒng) 中 的 一 個 (或 一 組 )文 件 基 本 上 對 應(yīng) 于 一 個

14、 應(yīng) 用 程 序 ， 不 同 應(yīng) 用程 序 之 間 很 難 共 享 相 同 數(shù) 據(jù) 如 何 有 效 地 提 高 不 同 應(yīng) 用 共 享 數(shù) 據(jù) 的 能 力 成 為 急 需 解 決 的 問 題 數(shù) 據(jù) 獨(dú) 立 性 差 文 件 系 統(tǒng) 中 的 文 件 組 是 為 某 一 特 定 應(yīng) 用 服 務(wù) 的 ， 其 邏 輯 結(jié) 構(gòu) 對 于 該 特 定應(yīng) 用 程 序 來 說 是 優(yōu) 化 的 ， 但 系 統(tǒng) 也 不 易 擴(kuò) 充 數(shù) 據(jù) 與 應(yīng) 用 程 序 之 間 缺 乏 邏 輯 獨(dú) 立 性 如 何 有 效 地 提 高 數(shù) 據(jù) 與 應(yīng) 用 程 序 之 間 的 獨(dú) 立 性 成 為 急 需 解 決 的 問 題 數(shù) 據(jù)

15、 孤 立 ， 數(shù) 據(jù) 獲 取 困 難 對 于 數(shù) 據(jù) 與 數(shù) 據(jù) 之 間 的 聯(lián) 系 ， 文 件 系 統(tǒng) 仍 缺 乏 有 效 的 管 理 手 段 如 何 有 效 地 管 理 數(shù) 據(jù) 與 數(shù) 據(jù) 之 間 的 聯(lián) 系 成 為 急 需 解 決 的 問 題 數(shù) 據(jù) 庫 技 術(shù) 的 產(chǎn) 生 與 發(fā) 展 文 件 系 統(tǒng) 的 弊 端 完 整 性 問 題 數(shù) 據(jù) 的 完 整 性 是 指 數(shù) 據(jù) 的 正 確 性 、 有 效 性 和 相 容 性 ， 也稱 為 一 致 性 約 束 例 如 ， 一 個 學(xué) 生 需 要 選 修 某 門 課 程 ， 該 學(xué) 生 必 須 已 經(jīng) 修過 了 該 課 程 規(guī) 定 的 先 修 課

16、 程 時 才 能 選 修 (因 為 課 程 之 間存 在 先 修 后 修 關(guān) 系 )； 必 須 在 該 教 學(xué) 班 尚 未 選 滿 時 才 能選 修 (因 為 教 室 容 量 有 限 )； 必 須 在 時 間 上 與 其 它 已 經(jīng) 選修 的 課 程 不 沖 突 時 才 能 選 修 如 何 有 效 地 表 達(dá) 和 實(shí) 現(xiàn) 一 致 性 約 束 成 為 急 需 解 決 的 問 題 安 全 性 問 題 一 個 系 統(tǒng) 可 能 有 很 多 用 戶 ， 不 同 用 戶 可 能 只 允 許 其 訪 問一 部 分 數(shù) 據(jù) ， 即 該 用 戶 只 有 一 部 分 數(shù) 據(jù) 的 訪 問 權(quán) 限 如 何 有 效 地

17、 保 障 數(shù) 據(jù) 的 安 全 性 就 成 為 急 需 解 決 的 問 題 數(shù) 據(jù) 庫 技 術(shù) 的 產(chǎn) 生 與 發(fā) 展 文 件 系 統(tǒng) 的 弊 端 原 子 性 問 題 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 有 時 會 發(fā) 生 故 障 ， 一 旦 故 障 發(fā) 生 并 被 檢 測 到 ，數(shù) 據(jù) 就 應(yīng) 該 恢 復(fù) 到 故 障 發(fā) 生 前 的 狀 態(tài) 例 如 ， 學(xué) 生 選 課 時 ， 不 僅 要 在 選 課 文 件 中 增 加 某 學(xué) 生 選修 某 門 課 的 記 錄 ， 同 時 也 要 在 該 課 程 教 學(xué) 班 記 錄 中 將 已選 課 人 數(shù) 加 1 ， 以 便 學(xué) 生 選 課 時 進(jìn) 行 容 量 控 制 因

18、此 ， 增 加 選 課 記 錄 與 選 課 人 數(shù) 加 1 兩 個 操 作 要 么 都 發(fā)生 ， 要 么 都 不 發(fā) 生 ， 這 就 是 學(xué) 生 選 課 操 作 的 原 子 性 要 求 如 何 有 效 地 保 障 操 作 的 原 子 性 就 成 為 急 需 解 決 的 問 題 并 發(fā) 訪 問 異 常 系 統(tǒng) 應(yīng) 該 允 許 多 個 用 戶 同 時 訪 問 數(shù) 據(jù) ， 在 這 樣 的 環(huán) 境 中由 于 并 發(fā) 更 新 操 作 相 互 影 響 ， 可 能 會 導(dǎo) 致 數(shù) 據(jù) 的 不 一 致 如 何 有 效 地 控 制 并 發(fā) 操 作 的 正 確 性 就 成 為 急 需 解 決 的 問題 數(shù) 據(jù) 庫

19、 技 術(shù) 的 產(chǎn) 生 與 發(fā) 展 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 系 統(tǒng) 階 段 2 0 世 紀(jì) 6 0 年 代 后 期 以 來 數(shù) 據(jù) 管 理 對 象 的 規(guī) 模 越 來 越 大 ， 應(yīng) 用 范 圍越 來 越 廣 ， 多 種 應(yīng) 用 共 享 數(shù) 據(jù) 的 要 求 越 來越 強(qiáng) 烈 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 系 統(tǒng) (DBMS)是 由 一 個 相 互 關(guān) 聯(lián)的 數(shù) 據(jù) 的 集 合 和 一 組 用 以 訪 問 、 管 理 和 控制 這 些 數(shù) 據(jù) 的 程 序 組 成 這 個 數(shù) 據(jù) 集 合 通 常 稱 為 數(shù) 據(jù) 庫 (database, DB)， 其 中 包 含 了 關(guān) 于 某 個 企 業(yè) 信 息 系 統(tǒng) 的所

20、有 信 息 DBMS是 位 于 用 戶 與 操 作 系 統(tǒng) 之 間 的 一 層 數(shù)據(jù) 管 理 軟 件 ， 它 提 供 一 個 可 以 方 便 且 高 效地 存 取 、 管 理 和 控 制 數(shù) 據(jù) 庫 信 息 的 環(huán) 境 DBMS和 操 作 系 統(tǒng) 一 樣 ， 都 是 計(jì) 算 機(jī) 的 基 礎(chǔ)軟 件 （ 系 統(tǒng) 軟 件 ） ， 也 是 一 個 大 型 復(fù) 雜 的軟 件 系 統(tǒng) 數(shù) 據(jù) 庫 技 術(shù) 的 產(chǎn) 生 與 發(fā) 展 設(shè) 計(jì) 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 系 統(tǒng) 的 目 的 是 為 了 有 效 地管 理 大 量 的 數(shù) 據(jù) ， 既 涉 及 到 數(shù) 據(jù) 存 儲 結(jié) 構(gòu)的 定 義 ， 又 涉 及 到 數(shù) 據(jù)

21、操 作 機(jī) 制 的 提 供 解 決 文 件 處 理 系 統(tǒng) 中 存 在 的 問 題 ： 數(shù) 據(jù) 共 享 性 差 (數(shù) 據(jù) 冗 余 和 不 一 致 ) 數(shù) 據(jù) 獨(dú) 立 性 差 數(shù) 據(jù) 孤 立 和 數(shù) 據(jù) 獲 取 困 難 完 整 性 問 題 原 子 性 問 題 并 發(fā) 訪 問 異 常 安 全 性 問 題 數(shù) 據(jù) 庫 技 術(shù) 的 產(chǎn) 生 與 發(fā) 展 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 系 統(tǒng) 的 主 要 特 點(diǎn) 數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 化 。 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 系 統(tǒng) 實(shí) 現(xiàn) 數(shù) 據(jù) 的整 體 結(jié) 構(gòu) 化 ， 這 是 數(shù) 據(jù) 庫 的 主 要 特 征 之 一 ，也 是 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 系 統(tǒng) 與 文 件 系 統(tǒng) 的 本

22、 質(zhì) 區(qū)別 一 是 指 數(shù) 據(jù) 不 僅 僅 是 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 化 ， 而 是 將 數(shù) 據(jù) 以 及 數(shù) 據(jù) 之 間 的 聯(lián) 系 統(tǒng) 一 管 理 起 來 ， 使 之 結(jié) 構(gòu) 化 。 圖 1-3 學(xué) 生 、 課 程 、 學(xué) 生 成 績 文 件 結(jié) 構(gòu)姓 名 性 別學(xué) 號 出 生 日 期 所 學(xué) 專 業(yè) 家 庭 住 址 聯(lián) 系 電 話學(xué) 生 文 件 Student的 記 錄 結(jié) 構(gòu)課 程 號 課 程 名 稱 教 材 名 稱學(xué) 時 學(xué) 分課 程 文 件 Course的 記 錄 結(jié) 構(gòu)學(xué) 號 課 程 號 學(xué) 期 成 績學(xué) 生 成 績 文 件 Score的 記 錄 結(jié) 構(gòu) 數(shù) 據(jù) 庫 技 術(shù) 的 產(chǎn) 生

23、與 發(fā) 展二 是 指 在 數(shù) 據(jù) 庫 中 的 數(shù) 據(jù) 不 是 僅 僅 針 對 某 一 個 應(yīng)用 ， 而 是 面 向 全 組 織 的 所 有 應(yīng) 用 。例 如 ， 一 個 學(xué) 校 的 信 息 系 統(tǒng) 中 不 僅 要 考 慮 教 務(wù)處 的 學(xué) 生 成 績 管 理 ， 還 要 考 慮 學(xué) 生 處 的 學(xué) 籍 注冊 管 理 、 學(xué) 生 獎 懲 管 理 、 學(xué) 生 家 庭 成 員 管 理 ，以 及 財(cái) 務(wù) 處 的 學(xué) 生 繳 費(fèi) 管 理 ； 同 時 還 要 考 慮 研究 生 院 的 研 究 生 管 理 、 科 研 處 的 科 研 管 理 、 人事 處 的 教 職 工 人 事 管 理 和 工 資 管 理

24、等 。因 此 ， 學(xué) 校 信 息 系 統(tǒng) 中 的 學(xué) 生 數(shù) 據(jù) 要 面 向 全 校各 個 職 能 管 理 部 門 和 院 系 的 應(yīng) 用 ， 而 不 僅 僅 是教 務(wù) 處 的 一 個 學(xué) 生 成 績 管 理 應(yīng) 用 。 圖 1-4 某 校 信 息 管 理 系 統(tǒng) 中 的 學(xué) 生 數(shù) 據(jù)姓 名 性 別學(xué) 號 出 生 日 期 所 學(xué) 專 業(yè) 學(xué) 生 基 本 情 況 課 程 號 課 程 名 稱 課 程學(xué) 號 課 程 號 學(xué) 期 成 績 學(xué) 生 成 績?nèi)?期學(xué) 號 管 理 員 學(xué) 生 學(xué) 籍 注 冊 日 期學(xué) 號 獎 懲 條 目 學(xué) 生 獎 懲序 號學(xué) 號 與 本 人 關(guān) 系 學(xué) 生 家 庭 成 員

25、成 員 姓 名 詳 細(xì) 情 況日 期學(xué) 號 管 理 員 學(xué) 生 繳 費(fèi) 金 額 數(shù) 據(jù) 庫 技 術(shù) 的 產(chǎn) 生 與 發(fā) 展 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 系 統(tǒng) 的 主 要 特 點(diǎn) 數(shù) 據(jù) 的 共 享 度 高 ， 冗 余 度 底 ， 易 擴(kuò) 充 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 系 統(tǒng) 從 整 體 角 度 描 述 和 組 織 數(shù) 據(jù) ， 數(shù) 據(jù) 不 再是 面 向 某 個 應(yīng) 用 ， 而 是 面 向 整 個 系 統(tǒng) 因 此 ， 數(shù) 據(jù) 可 以 被 多 個 用 戶 、 多 個 應(yīng) 用 共 享 使 用 數(shù) 據(jù) 共 享 可 以 大 大 減 少 數(shù) 據(jù) 的 冗 余 ， 避 免 數(shù) 據(jù) 之 間 的 不一 致 性 數(shù) 據(jù) 獨(dú) 立

26、性 高 數(shù) 據(jù) 獨(dú) 立 性 是 用 來 描 述 數(shù) 據(jù) 與 應(yīng) 用 程 序 之 間 的 依 賴 程 度 ，包 括 數(shù) 據(jù) 的 物 理 獨(dú) 立 性 和 數(shù) 據(jù) 的 邏 輯 獨(dú) 立 性 ， 依 賴 程 度 越 低 則 獨(dú) 立 性 越 高 物 理 獨(dú) 立 性 是 指 用 戶 的 應(yīng) 用 程 序 與 存 儲 在 磁 盤 上 數(shù) 據(jù) 庫中 的 數(shù) 據(jù) 是 相 互 獨(dú) 立 的 邏 輯 獨(dú) 立 性 是 指 用 戶 的 應(yīng) 用 程 序 與 數(shù) 據(jù) 庫 的 邏 輯 結(jié) 構(gòu) 是相 互 獨(dú) 立 的 數(shù) 據(jù) 庫 技 術(shù) 的 產(chǎn) 生 與 發(fā) 展 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 系 統(tǒng) 的 主 要 特 點(diǎn) 數(shù) 據(jù) 由 數(shù) 據(jù) 庫 管

27、 理 系 統(tǒng) （ DBMS） 統(tǒng) 一 管 理 和 控 制 數(shù) 據(jù) 的 安 全 性 保 護(hù) ： 保 護(hù) 數(shù) 據(jù) 以 防 止 不 合 法 的 使 用 造 成 數(shù) 據(jù)的 泄 密 和 破 壞 數(shù) 據(jù) 的 完 整 性 檢 查 ： 將 數(shù) 據(jù) 控 制 在 有 效 的 范 圍 內(nèi) ， 或 保 證 數(shù)據(jù) 之 間 滿 足 一 定 的 關(guān) 系 并 發(fā) 控 制 ： 對 多 個 用 戶 或 應(yīng) 用 同 時 訪 問 同 一 個 數(shù) 據(jù) 的 并 發(fā) 操作 加 以 控 制 和 協(xié) 調(diào) ， 確 保 得 到 正 確 的 修 改 結(jié) 果 或 數(shù) 據(jù) 庫 的 完整 性 不 遭 到 破 壞 數(shù) 據(jù) 庫 恢 復(fù) ： 當(dāng) 計(jì) 算 機(jī) 系

28、 統(tǒng) 發(fā) 生 硬 件 或 軟 件 故 障 時 ， 需 要 將數(shù) 據(jù) 庫 從 錯 誤 狀 態(tài) 恢 復(fù) 到 某 一 已 經(jīng) 正 確 狀 態(tài) 應(yīng) 用 程 序 或 用 戶 1應(yīng) 用 程 序 或 用 戶 2應(yīng) 用 程 序 或 用 戶 n 數(shù) 據(jù) 庫圖 1-5 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 系 統(tǒng) 階 段 應(yīng) 用 程 序 與 數(shù) 據(jù) 之 間 的 對 應(yīng) 關(guān) 系數(shù) 據(jù) 庫管 理 系統(tǒng) 數(shù) 據(jù) 庫 應(yīng) 用 圖 書 館 管 理 用 于 存 儲 圖 書 館 的 館 藏 資 料 (圖 書 、 期 刊 等 )、 讀 者 (教 師 、 學(xué) 生等 )信 息 ， 以 及 圖 書 和 期 刊 的 借 閱 、 歸 還 記 錄 等 ， 方

29、 便 讀 者 查 找資 料 ， 方 便 管 理 人 員 辦 理 圖 書 和 期 刊 的 借 閱 、 歸 還 和 催 還 等 手續(xù) ， 提 高 圖 書 館 管 理 水 平 書 店 管 理 用 于 存 儲 員 工 、 客 戶 信 息 以 及 圖 書 采 購 、 庫 存 、 銷 售 記 錄 等 ，提 高 圖 書 的 采 購 、 庫 存 和 銷 售 管 理 水 平 ， 方 便 書 店 的 賬 務(wù) 處 理 教 學(xué) 管 理 用 于 存 儲 各 專 業(yè) 教 學(xué) 計(jì) 劃 、 教 師 和 學(xué) 生 信 息 、 教 室 信 息 、 教 材信 息 、 教 師 開 課 以 及 學(xué) 生 選 課 記 錄 等 ， 提 高 排

30、 課 、 選 課 、 成 績管 理 、 畢 業(yè) 管 理 效 率 科 研 管 理 用 于 存 儲 教 師 信 息 、 科 研 成 果 記 錄 等 ， 方 便 科 研 成 果 的 考 核 、檢 索 和 統(tǒng) 計(jì) 工 作 數(shù) 據(jù) 庫 應(yīng) 用 銀 行 管 理 用 于 存 儲 客 戶 信 息 、 存 款 賬 戶 和 貸 款 賬 戶 記 錄 以 及 銀 行 之 間 的 轉(zhuǎn)賬 交 易 記 錄 等 ， 提 高 存 款 、 貸 款 管 理 水 平 ， 加 速 資 金 流 轉(zhuǎn) 和 銀 行結(jié) 算 售 票 管 理 用 于 存 儲 客 戶 信 息 和 客 運(yùn) 飛 機(jī) 、 火 車 、 汽 車 班 次 等 信 息 ， 以 及

31、 訂票 、 改 簽 和 退 票 記 錄 等 ， 提 高 交 通 客 運(yùn) 管 理 水 平 ， 方 便 客 戶 訂 票 電 信 管 理 用 于 存 儲 客 戶 信 息 、 通 話 記 錄 等 ， 自 動 結(jié) 算 話 費(fèi) ， 維 護(hù) 預(yù) 付 電 話卡 的 余 額 ， 產(chǎn) 生 每 月 賬 單 ， 提 高 電 信 管 理 水 平 證 券 管 理 用 于 存 儲 客 戶 信 息 以 及 股 票 、 債 券 等 金 融 票 據(jù) 的 持 有 、 出 售 和 買入 信 息 ， 也 可 以 存 儲 實(shí) 時 的 市 場 交 易 數(shù) 據(jù) ， 以 便 客 戶 能 夠 進(jìn) 行 聯(lián)機(jī) 交 易 ， 公 司 能 夠 進(jìn) 行 自

32、 動 交 易 和 結(jié) 算 數(shù) 據(jù) 庫 應(yīng) 用 銷 售 管 理 用 于 存 儲 客 戶 、 商 品 信 息 以 及 銷 售 記 錄 ， 以 便 能 夠 實(shí)時 的 訂 單 跟 蹤 、 銷 售 結(jié) 算 、 庫 存 管 理 和 商 品 推 薦 制 造 業(yè) 管 理 用 于 存 儲 客 戶 信 息 、 生 產(chǎn) 工 藝 信 息 ， 以 及 采 購 、 生 產(chǎn) 、入 庫 、 出 庫 記 錄 等 ， 實(shí) 現(xiàn) 供 應(yīng) 鏈 管 理 ， 跟 蹤 工 廠 的 產(chǎn)品 生 產(chǎn) 情 況 ， 實(shí) 現(xiàn) 零 部 件 、 半 成 品 、 產(chǎn) 成 品 的 庫 存 管理 等 固 定 資 產(chǎn) 管 理 用 于 存 儲 客 戶 信 息 、 部

33、 門 信 息 和 員 工 信 息 ， 固 定 資 產(chǎn) 的 采 購 記 錄 、 領(lǐng) 用 記 錄 和 報(bào) 廢 記 錄 等 ， 自 動 計(jì) 提 固 定資 產(chǎn) 折 舊 ， 提 供 各 種 固 定 資 產(chǎn) 報(bào) 表 人 力 資 源 管 理 用 于 存 儲 部 門 信 息 、 員 工 信 息 ， 以 及 出 勤 記 錄 、 計(jì) 件記 錄 等 ， 自 動 計(jì) 算 員 工 的 工 資 、 所 得 稅 和 津 貼 ， 產(chǎn) 生工 資 單 目 錄 數(shù) 據(jù) 庫 系 統(tǒng)1 .4 數(shù) 據(jù) 庫 系 統(tǒng) 的 作 用1 .1 數(shù) 據(jù) 模 型1 .2 數(shù) 據(jù) 抽 象 與 數(shù) 據(jù) 庫 三 級 模 式1 .3 數(shù) 據(jù) 模 型 的 分

34、類 數(shù) 據(jù) 庫 結(jié) 構(gòu) 的 基 礎(chǔ) 是 數(shù) 據(jù) 模 型 (data model) 數(shù) 據(jù) 模 型 是 一 個 描 述 數(shù) 據(jù) 語 義 、 數(shù) 據(jù) 與數(shù) 據(jù) 之 間 聯(lián) 系 (數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu) )， 數(shù) 據(jù) 操 作 ，以 及 一 致 性 (完 整 性 )約 束 的 概 念 工 具 的集 合 通 過 數(shù) 據(jù) 模 型 可 以 對 現(xiàn) 實(shí) 世 界 的 數(shù) 據(jù) 特征 進(jìn) 行 抽 象 根 據(jù) 數(shù) 據(jù) 抽 象 的 不 同 級 別 ， 將 數(shù) 據(jù) 模 型 劃 分 為 3 類 ： 概 念 模 型 ： 概 念 層 次 的 數(shù) 據(jù) 模 型 ， 也 稱 為信 息 模 型 邏 輯 模 型 ： 用 于 描 述 數(shù) 據(jù) 庫

35、數(shù) 據(jù) 的 整 體 邏輯 結(jié) 構(gòu) 物 理 模 型 ： 用 來 描 述 數(shù) 據(jù) 的 物 理 存 儲 結(jié) 構(gòu)和 存 取 方 法 數(shù) 據(jù) 模 型 的 分 類 概 念 模 型 按 用 戶 的 觀 點(diǎn) 或 認(rèn) 識 對 現(xiàn) 實(shí) 世 界 的 數(shù) 據(jù) 和信 息 進(jìn) 行 建 模 主 要 用 于 數(shù) 據(jù) 庫 設(shè) 計(jì) 常 用 的 概 念 模 型 有 實(shí) 體 -聯(lián) 系 模 型 (E-R模 型 )和 面 向 對 象 模 型 (OO模 型 ) E-R模 型 基 于 對 現(xiàn) 實(shí) 世 界 的 如 下 認(rèn) 識 ： 現(xiàn) 實(shí)世 界 是 由 一 組 稱 作 實(shí) 體 的 基 本 對 象 以 及 這些 對 象 間 的 聯(lián) 系 構(gòu) 成 實(shí)

36、 體 是 現(xiàn) 實(shí) 世 界 中 可 區(qū) 別 于 其 他 對 象 的 一 件 “ 事 情 ” 或 一 個 “ 物 體 ” 例 如 ， 選 課 系 統(tǒng) 中 的 一 門 課 程 、 一 個 學(xué) 生 、 一個 部 門 、 一 條 選 課 記 錄 、 一 個 教 室 、 一 本 書 等都 是 實(shí) 體 OO模 型 是 用 面 向 對 象 觀 點(diǎn) 來 描 述 現(xiàn) 實(shí) 世 界實(shí) 體 (對 象 )的 邏 輯 組 織 、 對 象 間 限 制 、 聯(lián) 系等 的 模 型 對 象 是 由 一 組 數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 和 在 這 組 數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 上 操作 的 程 序 代 碼 封 裝 起 來 的 基 本 單 位 數(shù) 據(jù) 模

37、型 的 分 類 邏 輯 模 型 是 用 戶 通 過 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 系 統(tǒng) 看 到 的 現(xiàn) 實(shí) 世界 ， 是 按 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 的 觀 點(diǎn) 對 數(shù) 據(jù) 建 模 ，即 數(shù) 據(jù) 的 計(jì) 算 機(jī) 實(shí) 現(xiàn) 形 式 主 要 用 于 DBMS的 實(shí) 現(xiàn) 。 它 既 要 考 慮 用 戶 容易 理 解 ， 又 要 考 慮 便 于 DBMS實(shí) 現(xiàn) 不 同 的 DBMS提 供 不 同 的 邏 輯 數(shù) 據(jù) 模 型 層 次 模 型 (hierarchical model) 網(wǎng) 狀 模 型 (network model) 關(guān) 系 模 型 (relational model) 面 向 對 象 模 型 (即 OO

38、模 型 ) XML模 型 對 象 關(guān) 系 模 型 (object relational model) 數(shù) 據(jù) 模 型 的 分 類 物 理 模 型 物 理 層 是 數(shù) 據(jù) 抽 象 的 最 低 層 例 如 ， 一 個 數(shù) 據(jù) 庫 中 的 數(shù) 據(jù) 和 索 引 是 存 放在 不 同 的 數(shù) 據(jù) 段 上 還 是 相 同 的 數(shù) 據(jù) 段 上 ；數(shù) 據(jù) 的 物 理 記 錄 格 式 是 變 長 的 還 是 定 長 的 ；數(shù) 據(jù) 是 否 壓 縮 存 儲 ； 索 引 結(jié) 構(gòu) 是 B+樹 還 是Hash結(jié) 構(gòu) 等 物 理 模 型 的 具 體 實(shí) 現(xiàn) 是 DBMS的 任 務(wù) ， 數(shù) 據(jù)庫 設(shè) 計(jì) 人 員 要 了 解

39、和 選 擇 物 理 模 型 ， 一 般用 戶 則 不 必 考 慮 物 理 層 細(xì) 節(jié) 適 用 對 象 從 現(xiàn) 實(shí) 世 界 到 概 念 模 型 的 轉(zhuǎn) 換 是 由 數(shù) 據(jù) 庫設(shè) 計(jì) 人 員 完 成 從 概 念 模 型 到 邏 輯 模 型 的 轉(zhuǎn) 換 可 以 由 數(shù) 據(jù)庫 設(shè) 計(jì) 人 員 完 成 ， 也 可 以 用 數(shù) 據(jù) 庫 設(shè) 計(jì) 工具 協(xié) 助 設(shè) 計(jì) 人 員 完 成 從 邏 輯 模 型 到 物 理 模 型 的 轉(zhuǎn) 換 一 般 由 DBMS來 完 成 概 念 模 型信 息 世 界圖 1-6 現(xiàn) 實(shí) 世 界 中 客 觀 對 象 的 抽 象 過 程現(xiàn) 實(shí) 世 界認(rèn)識抽象DBMS支 持 的 邏 輯

40、模 型DBMS支 持 的 物 理 模 型邏 輯 機(jī) 器 世 界物 理 機(jī) 器 世 界 數(shù) 據(jù) 模 型 的 組 成 要 素 數(shù) 據(jù) 模 型 是 一 個 描 述 數(shù) 據(jù) 、 操 作 和 約 束 的 一 組 概念 和 工 具 的 集 合 這 些 概 念 精 確 地 描 述 了 系 統(tǒng) 的 靜 態(tài) 特 性 、 動 態(tài) 特性 和 完 整 性 約 束 條 件 數(shù) 據(jù) 模 型 的 組 成 要 素 有 ： 數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu) ： 描 述 數(shù) 據(jù) 庫 的 組 成 對 象 (數(shù) 據(jù) )以及 對 象 之 間 的 聯(lián) 系 數(shù) 據(jù) 操 作 ： 指 對 數(shù) 據(jù) 庫 中 各 種 對 象 (型 )的 實(shí)例 (值 )允 許 執(zhí) 行

41、 的 操 作 集 合 ， 包 括 操 作 及 有關(guān) 的 操 作 規(guī) 則 完 整 性 約 束 ： 一 組 完 整 性 規(guī) 則 ， 它 給 定 數(shù)據(jù) 模 型 中 數(shù) 據(jù) 及 其 聯(lián) 系 所 具 有 的 制 約 和 依 存 規(guī) 則 ， 用 以 限 定 符 合 數(shù) 據(jù) 模 型 的 數(shù) 據(jù) 庫狀 態(tài) 以 及 狀 態(tài) 的 變 化 ， 以 保 證 數(shù) 據(jù) 庫 中 數(shù)據(jù) 的 正 確 、 有 效 和 相 容 層 次 模 型 典 型 代 表 是 1 9 6 8 年 IBM公 司 推 出 的 第 一 個 大 型 商 用 數(shù)據(jù) 庫 管 理 系 統(tǒng) IMS(information management system)

42、層 次 模 型 用 樹 形 結(jié) 構(gòu) 來 表 示 各 類 實(shí) 體 以 及 實(shí) 體 間 的 聯(lián)系 。 實(shí) 體 用 記 錄 來 表 示 ， 實(shí) 體 間 的 聯(lián) 系 用 鏈 接 (可 看作 指 針 )來 表 示 滿 足 如 下 兩 個 條 件 的 基 本 層 次 聯(lián) 系 的 集 合 為 層 次 模 型 ： 有 且 只 有 一 個 結(jié) 點(diǎn) 沒 有 雙 親 結(jié) 點(diǎn) ， 這 個 結(jié) 點(diǎn) 稱 為 根 結(jié) 點(diǎn) 根 以 外 的 其 他 結(jié) 點(diǎn) 有 且 只 有 一 個 雙 親 結(jié) 點(diǎn) 在 層 次 模 型 中 ， 每 個 結(jié) 點(diǎn) 表 示 一 個 記 錄 型 ， 記 錄 (型 )之 間 的 聯(lián) 系 用 結(jié) 點(diǎn) 之 間

43、的 連 線 (有 向 邊 )表 示 ， 這 種 聯(lián)系 是 父 子 之 間 的 一 對 多 的 聯(lián) 系 每 個 記 錄 型 由 若 干 個 字 段 組 成 ， 記 錄 型 描 述 的 是 實(shí) 體 ， 字 段 描 述 的 是 實(shí) 體 的 屬 性 。 每 個 記 錄 型 可 以 定 義 一 個排 序 字 段 ， 也 稱 為 碼 字 段 ， 如 果 所 定 義 的 排 序 字 段 的值 唯 一 ， 則 它 也 可 以 用 來 唯 一 標(biāo) 識 一 個 記 錄 值 圖 1-7 一 個 簡 單 的 教 學(xué) 管 理 系 統(tǒng) 的 層 次 數(shù) 據(jù) 模 型職 工 號 姓 名 研 究 方 向Employee 班 級

44、號 年 級 專 業(yè)Class系 編 號 系 名 辦 公 地 點(diǎn)Department 學(xué) 號 姓 名 性 別Student 出 生 日 期 層 次 模 型 圖 1-8 一 個 簡 單 的 教 學(xué) 管 理 系 統(tǒng) 的 實(shí) 例 值E0501 萬 家 樂 數(shù) 據(jù) 庫Employee C01 2008 計(jì) 算 機(jī)Class D05 計(jì) 算 機(jī) 系 信 息 大 樓DepartmentE0502 吳 文 君 信 息 檢 索E0503 廖 興 旺 操 作 系 統(tǒng) C02 2009 信 息 系 統(tǒng)StudentS090204 王 紅 敏 女 06/12/92S090212 劉 宏 昊 男 09/25/91S09

45、0228 李 立 女 02/18/92StudentS080125 李 小 勇 男 11/26/90S080148 黃 小 紅 女 05/21/91 E0803 王 國 方 數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 03 2008 電 子 商 務(wù)D08 信 息 系 信 息 大 樓E0805 張 長 工 編 譯 原 理E0809 李 小 紅 運(yùn) 籌 學(xué) C04 2009 信 息 系 統(tǒng)S090404 劉 月 高 女 06/12/92S090412 王 永 民 男 09/25/91S090428 英 達(dá) 成 女 02/18/92S080325 萬 元 戶 男 11/26/90S080348 李 興 女 05/21/91 層

46、 次 模 型 層 次 模 型 的 主 要 優(yōu) 點(diǎn) ： 數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 比 較 簡 單 清 晰 查 詢 效 率 高 提 供 了 良 好 的 完 整 性 支 持 層 次 模 型 的 主 要 缺 點(diǎn) ： 現(xiàn) 實(shí) 世 界 中 很 多 聯(lián) 系 是 非 層 次 的 (如 多 對 多聯(lián) 系 )， 層 次 模 型 在 表 示 這 類 聯(lián) 系 時 ， 解 決的 辦 法 ： 一 是 通 過 引 入 冗 余 數(shù) 據(jù) (易 產(chǎn) 生 不一 致 性 )， 二 是 創(chuàng) 建 非 自 然 的 數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu) (引 入虛 擬 結(jié) 點(diǎn) ) 。 對 插 入 和 刪 除 操 作 的 限 制 比 較 多 ， 因 此 應(yīng) 用 程 序 的

47、編 寫 比 較 復(fù) 雜 查 詢 孩 子 結(jié) 點(diǎn) 必 須 通 過 雙 親 結(jié) 點(diǎn) 由 于 結(jié) 構(gòu) 嚴(yán) 密 ， 層 次 命 令 趨 于 程 序 化 網(wǎng) 狀 模 型 典 型 代 表 是 DBTG系 統(tǒng) ， 亦 稱 為 CODASYL系 統(tǒng) ， 它是 2 0 世 紀(jì) 7 0 年 代 由 數(shù) 據(jù) 系 統(tǒng) 語 言 研 究 會(conference on data system language, CODASYL)下屬 的 數(shù) 據(jù) 庫 任 務(wù) 組 (data base task group, DBTG)提出 的 一 個 系 統(tǒng) 方 案 滿 足 如 下 兩 個 條 件 的 基 本 層 次 聯(lián) 系 的 集 合

48、稱 為 網(wǎng)狀 模 型 允 許 一 個 以 上 的 結(jié) 點(diǎn) 無 雙 親 一 個 結(jié) 點(diǎn) 可 以 有 多 個 雙 親 網(wǎng) 狀 模 型 是 一 種 比 層 次 模 型 更 具 普 遍 性 的 結(jié) 構(gòu) ， 它 去 掉 了 層 次 模 型 的 兩 個 限 制 ， 還 允 許 兩 個 結(jié) 點(diǎn)之 間 有 多 種 聯(lián) 系 (稱 為 復(fù) 合 聯(lián) 系 )。 因 此 ， 網(wǎng) 狀 模型 可 以 更 直 接 地 去 描 述 現(xiàn) 實(shí) 世 界 網(wǎng) 狀 模 型 網(wǎng) 狀 模 型 的 主 要 優(yōu) 點(diǎn) ： 能 夠 更 為 直 接 地 描 述 現(xiàn) 實(shí) 世 界 具 有 良 好 的 性 能 ， 存 取 效 率 較 高 網(wǎng) 狀 模 型 的

49、 主 要 缺 點(diǎn) ： 結(jié) 構(gòu) 比 較 復(fù) 雜 ， 而 且 隨 著 應(yīng) 用 規(guī) 模 的 擴(kuò) 大 ，數(shù) 據(jù) 庫 的 結(jié) 構(gòu) 會 變 得 越 來 越 復(fù) 雜 ， 不 利 于最 終 用 戶 掌 握 操 作 語 言 比 較 復(fù) 雜 關(guān) 系 模 型 1 9 7 0 年 美 國 IBM公 司 San Jose研 究 室 的 研究 員 E. F. Codd首 次 提 出 了 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 系統(tǒng) 的 關(guān) 系 模 型 ， 開 創(chuàng) 了 數(shù) 據(jù) 庫 關(guān) 系 方 法和 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 理 論 的 研 究 ， 為 數(shù) 據(jù) 庫 技 術(shù)奠 定 了 理 論 基 礎(chǔ) 。 由 于 E. F. Codd的 杰 出 工 作 ，

50、他 于 1 9 8 1 年獲 得 ACM圖 靈 獎 2 0 世 紀(jì) 8 0 年 代 以 來 ， 計(jì) 算 機(jī) 廠 商 新 推 出的 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 系 統(tǒng) 幾 乎 都 支 持 關(guān) 系 模 型 ，數(shù) 據(jù) 庫 領(lǐng) 域 當(dāng) 前 的 研 究 工 作 也 都 是 以 關(guān) 系 方 法 為 基 礎(chǔ) 本 書 的 重 點(diǎn) 也 主 要 是 講 授 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 庫 關(guān) 系 模 型 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 模 型 的 數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 關(guān) 系 模 型 中 的 常 用 術(shù) 語 ： 關(guān) 系 (relation)： 一 個 關(guān) 系 對 應(yīng) 一 張 二 維 表 ， 每一 個 關(guān) 系 有 一 個 名 稱 即 關(guān) 系 名 ； 元 組

51、 (tuple)： 表 中 的 一 行 稱 為 一 個 元 組 ； 屬 性 (attribute)： 表 中 的 一 列 稱 為 一 個 屬 性 ， 每一 個 屬 性 有 一 個 名 稱 即 屬 性 名 ； 碼 (key)： 也 稱 為 碼 鍵 。 表 中 的 某 個 屬 性 或 屬 性組 ， 它 可 以 唯 一 地 確 定 關(guān) 系 中 的 一 個 元 組 ； 域 (domain)： 屬 性 的 取 值 范 圍 ； 分 量 (component)： 元 組 中 的 一 個 屬 性 值 ； 關(guān) 系 模 式 (relational schema)： 通 過 關(guān) 系 名 和 屬性 名 列 表 對 關(guān)

52、 系 進(jìn) 行 描 述 ， 相 當(dāng) 于 二 維 表 的 表頭 部 分 (即 表 格 的 描 述 部 分 ) 關(guān) 系 模 式 的 一 般 形 式 ： 關(guān) 系 名 (屬 性 名 1 ， 屬 性 名 2 ， ， 屬 性 名 n) 關(guān) 系 模 型 關(guān) 系 Student、 Course和 Score可 分 別 描 述 為 ： Student(學(xué) 號 ， 姓 名 ， 性 別 ， 出 生 日 期 ， 所 學(xué) 專 業(yè) ) Course(課 程 號 ， 課 程 名 稱 ， 學(xué) 時 ， 學(xué) 分 ) Score(學(xué) 號 ， 課 程 號 ， 學(xué) 期 ， 成 績 ) 關(guān) 系 模 型 要 求 關(guān) 系 必 須 是 規(guī) 范

53、化 的 ， 即 要求 關(guān) 系 必 須 滿 足 一 定 的 規(guī) 范 條 件 。 最 基 本 的 規(guī) 范 條 件 是 ： 關(guān) 系 的 每 一 個 分 量 必 須 是 一 個 不 可 分 的 數(shù) 據(jù) 項(xiàng) ， 即不 允 許 表 中 有 表 圖 1-9 關(guān) 系 模 型 的 數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu)Student關(guān) 系學(xué) 號 姓 名 性 別 出 生 日 期 所 學(xué) 專 業(yè)0701001 李 小 勇 男 1990-12-21 計(jì) 算 機(jī)0701008 王 紅 男 1992-04-26 計(jì) 算 機(jī)0802002 劉 方 晨 女 1990-11-11 信 息 系 統(tǒng)0802005 王 紅 敏 女 1990-10-01 信

54、 息 系 統(tǒng)0703045 王 紅 男 1992-04-26 會 計(jì) 學(xué)0703010 李 宏 冰 女 1992-03-09 會 計(jì) 學(xué) Course關(guān) 系課 程 號 課 程 名 稱 學(xué) 時 學(xué) 分CS005 數(shù) 據(jù) 庫 系 統(tǒng) 概 論 64 4CS012 操 作 系 統(tǒng) 80 5CP001 基 礎(chǔ) 會 計(jì) 48 3 Score關(guān) 系學(xué) 號 課 程 號 學(xué) 期 成 績0701001 CS005 072 920701001 CS012 081 880701008 CS005 072 860701008 CS012 081 930701008 CP001 081 780802002 CS005 0

55、82 850802002 CP001 091 950802005 CS005 082 720802005 CP001 091 880703045 CP001 072 840703010 CP001 072 92 關(guān) 系 模 型 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 模 型 的 操 作 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 模 型 的 操 作 主 要 包 括 查 詢 、 插 入 、刪 除 和 修 改 (更 新 數(shù) 據(jù) ) 關(guān) 系 ： 元 組 的 集 合 ， 關(guān) 系 模 型 的 數(shù) 據(jù) 操 作是 集 合 操 作 ， 操 作 對 象 和 操 作 結(jié) 果 都 是 關(guān)系 (元 組 的 集 合 )不 同 于 傳 統(tǒng) 的 非 關(guān) 系 模型 的 數(shù) 據(jù)

56、 操 作 ： 單 記 錄 操 作 關(guān) 系 模 型 ： 存 取 路 徑 是 透 明 的 ， 用 戶 只 要指 出 “ 干 什 么 ” 或 “ 找 什 么 ” ， 不 必 說 明“ 怎 么 干 ” 或 “ 怎 么 找 ” ， 從 而 大 大 地 提 高 了 數(shù) 據(jù) 的 獨(dú) 立 性 ， 提 高 了 軟 件 的 開 發(fā) 和維 護(hù) 效 率 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 模 型 的 完 整 性 約 束 條 件 實(shí) 體 完 整 性 、 參 照 完 整 性 和 用 戶 自 定 義 完整 性 關(guān) 系 模 型 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 模 型 的 優(yōu) 點(diǎn) ： 嚴(yán) 格 的 數(shù) 學(xué) 基 礎(chǔ) ： 有 關(guān) 系 代 數(shù) 作 為 語 言 模 型 ，

57、 有 關(guān) 系數(shù) 據(jù) 理 論 作 為 理 論 基 礎(chǔ) 概 念 單 一 ： 無 論 實(shí) 體 還 是 實(shí) 體 之 間 的 聯(lián) 系 都 是 用 關(guān) 系來 表 示 ， 對 數(shù) 據(jù) (關(guān) 系 )的 操 作 (檢 索 和 更 新 )結(jié) 果 還 是 關(guān)系 。 所 以 其 數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 清 晰 ， 用 戶 易 懂 易 用 存 取 路 徑 透 明 ： 具 有 更 高 的 數(shù) 據(jù) 獨(dú) 立 性 、 更 好 的 安 全保 密 性 ， 簡 化 了 程 序 員 的 工 作 ， 提 高 了 軟 件 的 開 發(fā) 和維 護(hù) 效 率 關(guān) 系 數(shù) 據(jù) 模 型 的 缺 點(diǎn) ： 由 于 存 取 路 徑 對 用 戶 透 明

58、， 查 詢 效 率 往 往 不 如 非 關(guān) 系數(shù) 據(jù) 模 型 為 了 提 高 性 能 ， DBMS必 須 對 用 戶 的 查 詢 請 求 進(jìn) 行 查 詢優(yōu) 化 ， 這 樣 就 增 加 了 DBMS的 開 發(fā) 難 度 圖 1-8 一 個 簡 單 的 教 學(xué) 管 理 系 統(tǒng) 的 實(shí) 例 值E0501 萬 家 樂 數(shù) 據(jù) 庫Employee C01 2008 計(jì) 算 機(jī)Class D05 計(jì) 算 機(jī) 系 信 息 大 樓DepartmentE0502 吳 文 君 信 息 檢 索E0503 廖 興 旺 操 作 系 統(tǒng) C02 2009 信 息 系 統(tǒng)StudentS090204 王 紅 敏 女 06/1

59、2/92S090212 劉 宏 昊 男 09/25/91S090228 李 立 女 02/18/92StudentS080125 李 小 勇 男 11/26/90S080148 黃 小 紅 女 05/21/91層 次 模 型 ： 查 詢 信 息 系 C0 4 班 的 女同 學(xué) C03 2008 電 子 商 務(wù)D08 信 息 系 信 息 大 樓C04 2009 信 息 系 統(tǒng)S080325 萬 元 戶 男 11/26/90S080348 李 興 女 05/21/91 S090404 劉 月 高 女 06/12/92S090412 王 永 民 男 09/25/91S090428 英 達(dá) 成 女 0

60、2/18/92 StudentS080125 李 小 勇 男 11/26/90S080148 黃 小 紅 女 05/21/91 計(jì) 算 機(jī) 系 C01計(jì) 算 機(jī) 系 C01S090204 王 紅 敏 女 06/12/92S090212 劉 宏 昊 男 09/25/91S090228 李 立 女 02/18/92計(jì) 算 機(jī) 系 C02計(jì) 算 機(jī) 系 C02計(jì) 算 機(jī) 系 C02S080325 萬 元 戶 男 11/26/90S080348 李 興 女 05/21/91 信 息 系 C03信 息 系 C03S090404 劉 月 高 女 06/12/92S090412 王 永 民 男 09/25/

61、91 S090428 英 達(dá) 成 女 02/18/92 信 息 系 C04信 息 系 C04信 息 系 C04 關(guān) 系 模 型 ： 查 詢 信 息 系 C0 4 班 的 女同 學(xué) 面 向 對 象 模 型 以 面 向 對 象 數(shù) 據(jù) 模 型 為 核 心 的 面 向 對 象 數(shù) 據(jù) 庫 的 主 要 特 征 ： 對 象 。 面 向 對 象 數(shù) 據(jù) 模 型 將 客 觀 世 界 模 擬 成 由 各 個 相 互 作 用 的 稱 為 對象 的 單 元 組 成 的 復(fù) 雜 系 統(tǒng) 。 對 象 的 定 義 包 括 狀 態(tài) 和 行 為 兩 方 面 ， 狀 態(tài)由 一 組 屬 性 值 組 成 ， 行 為 由 一 組

62、方 法 組 成 對 象 類 。 具 有 相 同 屬 性 和 方 法 的 對 象 組 成 對 象 類 ， 對 象 只 屬 于 某 一 個類 并 作 為 該 類 的 實(shí) 例 繼 承 。 定 義 子 類 時 可 以 直 接 繼 承 超 類 的 屬 性 和 方 法 ， 在 此 基 礎(chǔ) 上 定 義不 同 于 超 類 的 屬 性 和 方 法 ， 這 稱 為 子 類 對 超 類 的 繼 承 (inheritance) 持 久 性 和 對 象 標(biāo) 識 。 在 大 多 數(shù) 程 序 設(shè) 計(jì) 語 言 中 ， 對 象 是 臨 時 的 ； 但 在面 向 對 象 數(shù) 據(jù) 庫 中 ， 對 象 在 被 刪 除 前 是 永 久

63、 存 在 的 。 一 個 對 象 的 對 象標(biāo) 識 在 系 統(tǒng) 中 是 唯 一 的 ， 在 整 個 生 存 期 內(nèi) 是 不 變 的 阻 抗 失 配 。 數(shù) 據(jù) 庫 查 詢 語 言 是 由 系 統(tǒng) 自 選 查 詢 路 徑 的 非 過 程 化 語 言 。 非 過 程 化 語 言 面 向 集 合 的 操 作 方 式 與 高 級 程 序 設(shè) 計(jì) 語 言 面 向 記 錄 的 操作 方 式 之 間 會 產(chǎn) 生 不 協(xié) 調(diào) 現(xiàn) 象 ， 稱 為 阻 抗 失 配 。 阻 抗 失 配 的 根 本 原 因在 于 數(shù) 據(jù) 庫 的 數(shù) 據(jù) 模 型 與 程 序 設(shè) 計(jì) 語 言 的 不 一 致 ， 因 而 對 所 有 嵌

64、入 式數(shù) 據(jù) 庫 查 詢 語 言 來 說 ， 阻 抗 失 配 是 不 可 避 免 的 面 向 對 象 模 型 面 向 對 象 模 型 的 基 本 概 念 ： 數(shù) 據(jù) 建 模 的 基 本 原 語 是 對 象 (object)和 文 字(literal)， 每 個 對 象 有 一 個 唯 一 的 標(biāo) 識 符 ，文 字 沒 有 標(biāo) 識 符 對 象 和 文 字 都 可 以 劃 分 為 類 型 (type)， 同 一類 型 的 對 象 或 文 字 具 有 相 同 的 行 為 和 狀 態(tài) ，對 象 可 以 稱 為 類 型 的 實(shí) 例 通 過 一 組 性 質(zhì) (property)來 定 義 對 象 的 狀

65、態(tài) ，性 質(zhì) 可 以 分 為 兩 種 ： 對 象 的 屬 性 和 對 象 之間 的 聯(lián) 系 通 過 一 組 操 作 (operation)來 定 義 對 象 的 行 為 ，操 作 都 具 有 輸 入 和 輸 出 參 數(shù) ， 并 且 可 以 返 回 特 定 類 型 的 結(jié) 果 利 用 ODL(object definition language)定 義 對象 數(shù) 據(jù) 庫 管 理 系 統(tǒng) 的 模 式 。 面 向 對 象 數(shù) 據(jù)庫 中 存 儲 的 對 象 都 是 模 式 中 定 義 的 類 型 的實(shí) 例 ， 即 對 象 ， 這 些 對 象 可 以 供 多 個 用 戶和 應(yīng) 用 共 享 XML模 型

66、XML（ 可 擴(kuò) 展 標(biāo) 記 語 言 ） 是 SGML（ 標(biāo) 準(zhǔn) 通 用 標(biāo) 記 語 言 ） 的 子集 ， 目 標(biāo) 是 允 許 普 通 的 SGML在 Web上 以 目 前 HTML（ 超 文 本 標(biāo)記 語 言 ） 的 方 式 被 服 務(wù) 、 接 收 和 處 理 。 XML被 設(shè) 計(jì) 成 易 于 實(shí) 現(xiàn) ，且 可 在 SGML和 HTML之 間 互 操 作 XML的 基 本 概 念 ： 元 素 ： 由 一 對 標(biāo) 記 (即 起 始 標(biāo) 記 和 終 止 標(biāo) 記 )串 行 化 而 成 ， 起 始標(biāo) 記 的 形 式 是 ， 終 止 標(biāo) 記 的 形 式 是 ， 元 素的 后 裔 則 位 于 起 始 標(biāo) 記 和 終 止 標(biāo) 記 之 間 。 典 型 地 組 成 了 XML文 檔 中 的 大 部 分 內(nèi) 容 屬 性 ： 用 來 給 元 素 提 供 所 顯 示 內(nèi) 容 的 額 外 信 息 DTD： 通 過 具 體 說 明 每 一 個 元 素 和 屬 性 的 名 稱 、 元 素 與 子 元素 之 間 的 嵌 套 關(guān) 系 、 子 元 素 的 出 現(xiàn) 次 數(shù) 等 來 定 義 XML文 檔 的 結(jié) 構(gòu) 模 型