何玉潔新版《數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用》-第2章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu).ppt

《何玉潔新版《數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用》-第2章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu).ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《何玉潔新版《數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用》-第2章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu).ppt（60頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用 第2版 高等院校計算機教材系列 第2章數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu) 2 1數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)2 2概念層數(shù)據(jù)模型2 3組織層數(shù)據(jù)模型2 4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2 5數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 2 1數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)模型 現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)是散亂無章的 散亂的數(shù)據(jù)不利于人們對其進行有效的管理和處理 因此 必須把現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)按照一定的格式組織起來 以方便對其進行操作和使用 在用數(shù)據(jù)庫技術(shù)管理數(shù)據(jù)時 數(shù)據(jù)被按照一定的格式組織起來 比如二維表結(jié)構(gòu) 以使數(shù)據(jù)能夠被更高效地管理和處理 2020年1月22日3時38分 3 2 1 1數(shù)據(jù)與信息 描述事物的符號記錄稱為數(shù)據(jù) 將從數(shù)據(jù)中獲得的有意義的內(nèi)容稱為信息數(shù)據(jù)有一定的格式 這些格式的規(guī)定是數(shù)據(jù)的語法 而數(shù)據(jù)的含義是數(shù)據(jù)的語義 數(shù)據(jù)是信息存在的一種形式 只有通過解釋或處理才能成為有用的信息 2020年1月22日3時38分 4 示例 數(shù)據(jù) 張三 9912101 男 1981 計算機系 應(yīng)用軟件 解釋 張三是9912101班的男生 1981年出生 計算機系應(yīng)用軟件專業(yè) 2020年1月22日3時38分 5 數(shù)據(jù) 信息 解釋 數(shù)據(jù)的靜態(tài)特征 數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)學(xué)生的學(xué)號 姓名 性別 出生日期數(shù)據(jù)間的聯(lián)系學(xué)生選課中的學(xué)號與學(xué)生基本信息中的學(xué)號數(shù)據(jù)取值范圍約束考試成績在0 100分之間 2020年1月22日3時38分 6 動態(tài)特征 指對數(shù)據(jù)可以進行的操作以及操作規(guī)則 對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的操作主要有查詢數(shù)據(jù)更改數(shù)據(jù) 插入 刪除和更新一般將對數(shù)據(jù)的靜態(tài)特征和動態(tài)特征的描述稱為數(shù)據(jù)模型三要素 2020年1月22日3時38分 7 2 1 2數(shù)據(jù)模型 對于模型 人們并不陌生 建筑模型飛機模型計算機中的模型是對事物 對象 過程等客觀系統(tǒng)中感興趣的內(nèi)容的模擬和抽象表達 是理解系統(tǒng)的思維工具數(shù)據(jù)模型 datamodel 也是一種模型 它是對現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的抽象 2020年1月22日3時38分 8 數(shù)據(jù)模型 續(xù) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是基于某種數(shù)據(jù)模型對數(shù)據(jù)進行組織的 因此 了解數(shù)據(jù)模型的基本概念是學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫知識的基礎(chǔ) 在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中 數(shù)據(jù)模型用于表達現(xiàn)實世界中的對象 即將現(xiàn)實世界中雜亂的信息用一種規(guī)范的 形象化的方式表達出來 2020年1月22日3時38分 9 數(shù)據(jù)模型 續(xù) 數(shù)據(jù)模型即要面向現(xiàn)實世界 又要面向機器世界 因此需滿足三個要求 能夠真實地模擬現(xiàn)實世界 容易被人們理解 能夠方便地在計算機上實現(xiàn) 2020年1月22日3時38分 10 數(shù)據(jù)模型 續(xù) 數(shù)據(jù)模型實際上是模型化數(shù)據(jù)和信息的工具 根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的 可以將模型分為兩大類 概念層數(shù)據(jù)模型 概念模型 從數(shù)據(jù)的語義視角來抽取模型 是按用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息進行建模 組織層數(shù)據(jù)模型 組織模型 從數(shù)據(jù)的組織層次來描述數(shù)據(jù) 2020年1月22日3時38分 11 從現(xiàn)實世界到機器世界的過程 2 2概念層數(shù)據(jù)模型 基本概念概念層數(shù)據(jù)模型是指抽象現(xiàn)實系統(tǒng)中有應(yīng)用價值的元素及其關(guān)聯(lián)關(guān)系 反映現(xiàn)實系統(tǒng)中有應(yīng)用價值的信息結(jié)構(gòu) 不依賴于數(shù)據(jù)的組織層數(shù)據(jù)模型 2020年1月22日3時38分 13 2 2概念層數(shù)據(jù)模型 續(xù) 概念層數(shù)據(jù)模型用于對信息世界的建模 是現(xiàn)實世界到信息世界的第一層抽象 是數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員進行數(shù)據(jù)庫設(shè)計的工具 也是數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員和業(yè)務(wù)領(lǐng)域的用戶之間進行交流的工具 面向用戶 面向現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)模型 與具體的DBMS無關(guān) 常用的概念層數(shù)據(jù)模型有實體 聯(lián)系 Entity Relationship E R 模型 語義對象模型 實體 聯(lián)系模型 實體 聯(lián)系方法使用的工具稱為E R圖 它所描述的現(xiàn)實世界的信息結(jié)構(gòu)稱為企業(yè)模式 EnterpriseSchema 也把這種描述結(jié)果稱為E R模型 在E R模型中主要涉及三方面內(nèi)容 實體屬性聯(lián)系 實體 聯(lián)系模型 實體屬性聯(lián)系 實體 具有公共性質(zhì)的可相互區(qū)分的現(xiàn)實世界對象的集合 可以是具體的事物 也可以是抽象的概念或聯(lián)系具體的事物 學(xué)生 課程 職工抽象的聯(lián)系 學(xué)生選課 實體的表示方式 在E R圖中用矩形框表示實體 把實體名寫在框內(nèi) 比如學(xué)生實體可以表示為 學(xué)生 屬性 實體所具有的特征或性質(zhì) 身高年齡性別體重 屬性的表示方式 用圓角矩形表示 在圓角矩形框內(nèi)寫上屬性的名字 并用連線將屬性框與它所描述的實體聯(lián)系起來 學(xué)生 學(xué)號 姓名 年齡 聯(lián)系 聯(lián)系是數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)集合 是客觀存在的應(yīng)用語義鏈 實體內(nèi)部的聯(lián)系 一個實體內(nèi)屬性之間的聯(lián)系 職工實體內(nèi)部的職工號和此職工的部門經(jīng)理號實體之間的聯(lián)系 不同實體之間的聯(lián)系 課程實體和學(xué)生實體之間存在選課聯(lián)系 聯(lián)系的表示方式 實體之間的聯(lián)系用菱形框表示 框內(nèi)寫上聯(lián)系名 并用連線與有關(guān)的實體相連 聯(lián)系名 實體1 實體2 聯(lián)系的種類 一對一聯(lián)系 1 1 一對多聯(lián)系 1 n 多對多聯(lián)系 m n 一對一聯(lián)系 實體內(nèi)部的聯(lián)系 如果實體A中的每個實例在實體B中至多有一個 也可以沒有 實例與之關(guān)聯(lián) 反之亦然 則稱實體A與實體B具有一對一聯(lián)系 記作 1 1 一對一聯(lián)系 1 1 一對一聯(lián)系的例子 部門和正經(jīng)理 假設(shè)一個部門只有一個正經(jīng)理 一個人只當(dāng)一個部門的經(jīng)理 系和正系主任 假設(shè)一個系只有一個正主任 一個人只當(dāng)一個系的主任 都是一對一聯(lián)系 管理 經(jīng)理 部門 1 1 一對多的聯(lián)系 如果實體A與實體B之間存在聯(lián)系 并且對于實體A中的一個實例 實體B中有多個實例與之對應(yīng) 而對實體B中的任意一個實例 在實體A中都只有一個實例與之對應(yīng) 則稱實體A到實體B的聯(lián)系是一對多的 記為1 n 有部門和職工兩個實體 并且有語義 一個部門可以有多名職工 但是一個職工只在一個部門工作 則部門和職工之間的聯(lián)系是一對多的 我們把這種聯(lián)系命名為工作 一對多聯(lián)系的例子 工作 部門 職工 1 n 多對多的聯(lián)系 如果實體A與實體B之間存在聯(lián)系 并且對于實體A中的一個實例 實體B中有多個實例與之對應(yīng) 而對實體B中的一個實例 在實體A中也有多個實例與之對應(yīng) 則稱實體A到實體B的聯(lián)系是多對多的 記為m n 多對多聯(lián)系的例子 有學(xué)生和課程兩個實體 并且有語義 一個學(xué)生可以修多門課程 一門課程可以被多個學(xué)生修 那么學(xué)生和課程之間的聯(lián)系就是多對多的 我們把這種聯(lián)系命名為選課 學(xué)生 課程 選課 m n 關(guān)聯(lián)多個實體的聯(lián)系 顧客購買商品 每個顧客可以從多個售貨員那里購買商品 并且可以購買多種商品 每個售貨員可以向多名顧客銷售商品 并且可以銷售多種商品 每種商品可由多個售貨員銷售 并且可以銷售給多名顧客 兩個圖不等價 2020年1月22日3時38分 31 2 3組織層數(shù)據(jù)模型 2 3 1層次數(shù)據(jù)模型2 3 2網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型2 3 3關(guān)系數(shù)據(jù)模型 層次數(shù)據(jù)模型 采用層次模型作為數(shù)據(jù)的組織方式 典型代表是IBM公司的IMS InformationManagementSystem 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 是IBM公司1968年推出的第一個大型的商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 層次模型用樹形結(jié)構(gòu)表示實體和實體之間的聯(lián)系 構(gòu)成層次模型的樹由結(jié)點和連線組成 結(jié)點表示實體 連線表示相連的兩個實體間的聯(lián)系 這種聯(lián)系是一對多的 通常把表示 一 的實體放在上方 稱為父結(jié)點 把表示 多 的實體放在下方 稱為子結(jié)點 層次模型的兩點限制 1 有且僅有一個結(jié)點無父結(jié)點 這個結(jié)點即為樹的根 2 其他結(jié)點有且僅有一個父結(jié)點 層次結(jié)構(gòu)示例 層次數(shù)據(jù)庫值示例 層次模型對多對多關(guān)系的表示 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型 用圖形結(jié)構(gòu)表示實體和實體之間的聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型就稱為網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型 去掉了層次模型中的兩點限制 可以直接表示多對多的聯(lián)系 同樣使用父結(jié)點和子結(jié)點這樣的術(shù)語 并且同樣一般把父結(jié)點放置在子結(jié)點的上方 典型代表是CODASYL系統(tǒng) 它是CODASYL組織的標準建議的具體實現(xiàn) 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)示意圖 關(guān)系數(shù)據(jù)模型 把數(shù)據(jù)看成是二維表中的元素 而這個二維表就是關(guān)系用關(guān)系 表格數(shù)據(jù) 表示實體和實體之間聯(lián)系的模型稱為關(guān)系數(shù)據(jù)模型示例 學(xué)生基本信息表 2 4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 2 4 1模式的基本概念2 4 2三級模式結(jié)構(gòu)2 4 2模式映象與數(shù)據(jù)獨立性 2 4 1模式的基本概念 模式是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述 它僅僅涉及 型 的描述 不涉及具體的值 關(guān)系模式是關(guān)系的 型 或元組的結(jié)構(gòu)共性的描述 它對應(yīng)的是關(guān)系表的表頭 模式的一個具體值稱為模式的一個實例 一個模式可以有多個實例 模式 實例 2 4 2三級模式結(jié)構(gòu) 廣義上講 內(nèi)模式 最接近物理存儲 包括數(shù)據(jù)存儲位置 存儲方式等 外模式 最接近用戶 是用戶所看到的數(shù)據(jù)視圖 模式 介于內(nèi)模式和外模式之間的中間層 是數(shù)據(jù)的邏輯組織方式 關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的模式一定是關(guān)系的 在該層可見的實體是關(guān)系的表和關(guān)系的操作符 外模式也是關(guān)系的或接近關(guān)系的 它們的內(nèi)容來自模式 內(nèi)模式不是關(guān)系的 它是數(shù)據(jù)的物理存儲方式 外模式 也稱為用戶模式 子模式 用戶對現(xiàn)實系統(tǒng)中感興趣整體的局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述 是DB整體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的子集或局部重構(gòu) 用外模式定義語言表達 例 對RDB 定義視圖結(jié)構(gòu) 是保證數(shù)據(jù)庫安全的一個措施 示例1 子集 2020年1月22日3時38分 48 學(xué)生 模式 外模式 示例2 重構(gòu) 學(xué)生 學(xué)號 姓名 性別 年齡 所在系 課程 課程號 課程名 學(xué)分 選課 學(xué)號 課程號 成績 2020年1月22日3時38分 49 學(xué)生 姓名 課程名 成績 姓名 課程名 成績 示例3 安全性 職工表 職工號 姓名 所在部門 基本工資 職務(wù)工資 獎勵工資 2020年1月22日3時38分 50 職工信息 職工號 姓名 所在部門 基本工資 職務(wù)工資 獎勵工資 模式 也稱為邏輯模式 是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述 是所有用戶的公共數(shù)據(jù)描述 是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的中間層 用模式定義語言表達 例 對關(guān)系數(shù)據(jù)庫 定義 表頭結(jié)構(gòu) 屬性取值范圍 模式實際上是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)在邏輯級上的視圖 一個數(shù)據(jù)庫只有一種模式 不涉及存儲記錄對列 索引 指針或其他存儲的訪問細節(jié) 2020年1月22日3時38分 52 內(nèi)模式 也稱為存儲模式 數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲結(jié)構(gòu)描述 數(shù)據(jù)的組織與存儲 用內(nèi)模式定義語言描述 例 對RDB 定義數(shù)據(jù)文件的位置 索引的依據(jù)等 2 4 3模式映象與數(shù)據(jù)獨立性 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式是對數(shù)據(jù)的三個抽象級別 它把數(shù)據(jù)的具體組織留給DBMS管理 使用戶能邏輯地 抽象地處理數(shù)據(jù) 而不必關(guān)心數(shù)據(jù)在計算機中的具體表示方式與存儲方式 為了能夠在內(nèi)部實現(xiàn)這三個抽象層次的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在三級模式之間提供了兩層映象 外模式 模式映象模式 內(nèi)模式映象 模式間的映象 DBMS基本功能之一 維持DB數(shù)據(jù)與DB應(yīng)用程序相互獨立 從而使DB應(yīng)用程序不隨DB數(shù)據(jù)的邏輯或存儲結(jié)構(gòu)的變動而變動 模式 內(nèi)模式映象 當(dāng)存儲結(jié)構(gòu)改變時 可 由DBA 用內(nèi)模式定義語句 調(diào)整內(nèi)模式定義 從而保持模式不變 數(shù)據(jù)和程序物理獨立 存儲獨立 外模式 模式映象 當(dāng)模式改變時 可用外模式 模式定義語句 調(diào)整外模式 模式映象定義 從而保持外模式不變 數(shù)據(jù)和程序邏輯獨立 概念獨立 2 5數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) DBMS是處理數(shù)據(jù)庫訪問的系統(tǒng)軟件 處理過程 用戶使用數(shù)據(jù)庫語言發(fā)出一個訪問請求 DBMS接受請求并分析 DBMS檢查用戶外模式 相應(yīng)的外模式 概念模式間的映象 概念模式 概念模式 內(nèi)模式間的映象和存儲結(jié)構(gòu)定義 DBMS的功能和組成 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能 數(shù)據(jù)定義數(shù)據(jù)操作優(yōu)化和執(zhí)行數(shù)據(jù)安全和完整性數(shù)據(jù)恢復(fù)和并發(fā)數(shù)據(jù)字典性能