第2章 数据模型与数据库系统结构
合集下载
数据库原理及应用(第2版)--课后习题参考答案
9．在利用概念层数据模型描述数据时，一般要求模型要满足三个要求。下列描述中，不属于概念层 数据模型应满足的要求的是 A A．能够描述并发数据 B．能够真实地模拟现实世界 C．容易被业务人员理解 D．能够方便地在计算机上实现 10．数据模型三要素是指 B
3
·4·
A．数据结构、数据对象和数据共享 B．数据结构、数据操作和数据完整性约束 C．数据结构、数据操作和数据的安全控制 D．数据结构、数据操作和数据的可靠性 11．下列关于实体联系模型中联系的说法，错误的是 A．一个联系可以只与一个实体有关 B．一个联系可以与两个实体有关 C．一个联系可以与多个实体有关 D．一个联系也可以不与任何实体有关 D
·1·
第 1 章 数据概述
一．选择题 1．下列关于数据库管理系统的说法，错误的是 C A．数据库管理系统与操作系统有关，操作系统的类型决定了能够运行的数据库管理系统的类型 B．数据库管理系统对数据库文件的访问必须经过操作系统实现才能实现 C．数据库应用程序可以不经过数据库管理系统而直接读取数据库文件 D．数据库管理系统对用户隐藏了数据库文件的存放位置和文件名 2．下列关于用文件管理数据的说法，错误的是 D A．用文件管理数据，难以提供应用程序对数据的独立性 B．当存储数据的文件名发生变化时，必须修改访问数据文件的应用程序 C．用文件存储数据的方式难以实现数据访问的安全控制 D．将相关的数据存储在一个文件中，有利于用户对数据进行分类，因此也可以加快用户操作数 据的效率 3．下列说法中，不属于数据库管理系统特征的是 C A．提供了应用程序和数据的独立性 B．所有的数据作为一个整体考虑，因此是相互关联的数据的集合 C．用户访问数据时，需要知道存储数据的文件的物理信息 D．能够保证数据库数据的可靠性，即使在存储数据的硬盘出现故障时，也能防止数据丢失 5．在数据库系统中，数据库管理系统和操作系统之间的关系是 A．相互调用 B．数据库管理系统调用操作系统 C．操作系统调用数据库管理系统 D．并发运行 6．数据库系统的物理独立性是指 D A．不会因为数据的变化而影响应用程序 B．不会因为数据存储结构的变化而影响应用程序 C．不会因为数据存储策略的变化而影响数据的存储结构 D．不会因为数据逻辑结构的变化而影响应用程序 7．数据库管理系统是数据库系统的核心，它负责有效地组织、存储和管理数据，它位于用户和操作 系统之间，属于 A A．系统软件 B．工具软件 C．应用软件 D．数据软件 8．数据库系统是由若干部分组成的。下列不属于数据库系统组成部分的是 A．数据库 B．操作系统 C．应用程序 D．数据库管理系统 B D
第二章数据模型
• 概念模型的用途 – 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 – 是数据库设计的有力工具 – 数据库设计人员和用户之间进行交流的语言
• 对概念模型的基本要求 – 较强的语义表达能力 – 能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识 – 简单、清晰、易于用户理解
12
2、信息世界中的基本概念
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，同时在无向边旁标上联 系的类型（1：1，1：n或m：n）
键：用下划线表示。
16
4、联系和联系型 （1）联系(Relationship)
概念：二个或多个实体间的关联(Association)。 示例：选课是学生与课程之间的联系；门市零售是客 户、
5
数据模型 是用来描述数据的一组概念和定义，是描
述数据的手段。
概念数据模型：面向用户，面向现实世界，它是按用户
的观点对数据和信息建模。与DBMS无关，如E-R模型。
数 据 模
逻辑模型：用户从数据库管理系统看到的数据模型，与 DBMS有关，如层次数据模型、网状数据模型、关系数据
模型。它是按计算机系统的观点对数据建模。
（1）二元(两个实体型之间的)联系(Binary Relationship)； （2）三元(两个以上实体型之间的)联系(Ternary Relationship)； （3）两个实体型之间可能有多个不同的联系；
19
示例：
（4）有时一个联系型所关联的是同一个实体型中的两个实体。
20
6、 实体联系模型的完整性约束
（1）联系型分类
①一对一联系（one-to-one，1:1）
②一对多联系（one-to-many，1:N）
• 对概念模型的基本要求 – 较强的语义表达能力 – 能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识 – 简单、清晰、易于用户理解
12
2、信息世界中的基本概念
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，同时在无向边旁标上联 系的类型（1：1，1：n或m：n）
键：用下划线表示。
16
4、联系和联系型 （1）联系(Relationship)
概念：二个或多个实体间的关联(Association)。 示例：选课是学生与课程之间的联系；门市零售是客 户、
5
数据模型 是用来描述数据的一组概念和定义，是描
述数据的手段。
概念数据模型：面向用户，面向现实世界，它是按用户
的观点对数据和信息建模。与DBMS无关，如E-R模型。
数 据 模
逻辑模型：用户从数据库管理系统看到的数据模型，与 DBMS有关，如层次数据模型、网状数据模型、关系数据
模型。它是按计算机系统的观点对数据建模。
（1）二元(两个实体型之间的)联系(Binary Relationship)； （2）三元(两个以上实体型之间的)联系(Ternary Relationship)； （3）两个实体型之间可能有多个不同的联系；
19
示例：
（4）有时一个联系型所关联的是同一个实体型中的两个实体。
20
6、 实体联系模型的完整性约束
（1）联系型分类
①一对一联系（one-to-one，1:1）
②一对多联系（one-to-many，1:N）
第2节数据库系统结构(田)
数据库原理与应用
第2章 数据模型
• 2.1 • 2.2 • 2.3 • 2.4 数据和数据模型 概念层数据模型 组织层数据模型 数据库系统的结构
信息的三种世界及其描述
1. 信息的现实世界
要管理的客观存在的各种事物、事务之间的相互联系及事物的 发生、变化过程。 (1)实体(Entity)
现实世界中存在的可以相互区分的事物或概念。 (2) 实体的特征(Entity Characteristic)
(2) 关系模型中的数据全部用关系表示
关系模式一般的表示是： 关系名(属性1，属性2，…，属性n).
学生学籍表
学 号
00001
姓 名
王平
性 别
男
年 龄
20
所 在 系
计算机系
00002
00010 …
李丽
张晓刚 …
女
男 …
20
19 …
计算机系
数学系 …
关系操作和完整性约束条件
• 关系操作主要包括数据查询和插入、删除、修改数据。 • 关系中的数据操作是集合操作。 • 关系操作语言都是高度非过程的语言 • 关系的完整性约束条件包括三类：实体完整性、参照 完整性和用户定义的完整性。
• 数据模型即要面向现实世界，又要 面向机器世界，因此需满足三个要 求:
• 能够真实地模拟现实世界; • 容易被人们理解; • 能够方便地在计算机上实现。
2019年1月23日10时19分 16
数据模型（续）
• 数据模型实际上是模型化数据和信息的 工具。根据模型应用的不同目的，可以 将模型分为两大类： • 概念层数据模型（概念模型），从数据 的语义视角来抽取模型，是按用户的观 点来对数据和信息进行建模。 • 组织层数据模型（组织模型）。从数据 的组织层次来描述数据。
第2章 数据模型
• 2.1 • 2.2 • 2.3 • 2.4 数据和数据模型 概念层数据模型 组织层数据模型 数据库系统的结构
信息的三种世界及其描述
1. 信息的现实世界
要管理的客观存在的各种事物、事务之间的相互联系及事物的 发生、变化过程。 (1)实体(Entity)
现实世界中存在的可以相互区分的事物或概念。 (2) 实体的特征(Entity Characteristic)
(2) 关系模型中的数据全部用关系表示
关系模式一般的表示是： 关系名(属性1，属性2，…，属性n).
学生学籍表
学 号
00001
姓 名
王平
性 别
男
年 龄
20
所 在 系
计算机系
00002
00010 …
李丽
张晓刚 …
女
男 …
20
19 …
计算机系
数学系 …
关系操作和完整性约束条件
• 关系操作主要包括数据查询和插入、删除、修改数据。 • 关系中的数据操作是集合操作。 • 关系操作语言都是高度非过程的语言 • 关系的完整性约束条件包括三类：实体完整性、参照 完整性和用户定义的完整性。
• 数据模型即要面向现实世界，又要 面向机器世界，因此需满足三个要 求:
• 能够真实地模拟现实世界; • 容易被人们理解; • 能够方便地在计算机上实现。
2019年1月23日10时19分 16
数据模型（续）
• 数据模型实际上是模型化数据和信息的 工具。根据模型应用的不同目的，可以 将模型分为两大类： • 概念层数据模型（概念模型），从数据 的语义视角来抽取模型，是按用户的观 点来对数据和信息进行建模。 • 组织层数据模型（组织模型）。从数据 的组织层次来描述数据。
数据库第2章数据模型PPT课件
通过E-R模型，计算机专业人员可以确定 系统需要管理哪些对象，这些对象分别 具有哪些特性，对象和对象之间具有哪 些联系？
18.08.2020
12
2.2.1 基本概念（续）
1、实体（Entity） 实体是客观存在的且可以区别的事物。
2、联系（Relationship） 实体与实体间的关系抽象为联系。
概念数据模型（又称概念模型） 逻辑数据模型（又称数据模型） ➢ 概念模型是对现实世界的第一层抽象，与具体 的计算机系统、DBMS无关。逻辑数据模型的 设计则与DBMS有关。
18.08.2020
3
现实世界 认识抽象
概念数据模型：信息世界 转换
逻辑数据模型：DBMS支持的数据模型
数据模型转换过程
2.1.1 数据模型的基本组成
B
C
A
m
A-B-C
n
p
B
C
18.08.2020
24
（2）画出实体集及联系的属性
用无向边把属性框连向与其相关的实体集或联系。
例如学校和教师实体集间存在聘任联系，联系有“聘
任日期”属性，则一个描述学校和教师实体集及其联
系的E－R图如下图所示。
学校代码
学校名称
地址
学校
1
聘任
n
教师
聘任日期
18.08.2020
如果实体集A和实体集B之间有联系A－B,则实 体间联系如下图：
A 1
A-B 1
B
A 1
A-B n
B
A m
A-B n
B
18.08.2020
23
2）E－R图的构图规则（续）
如果三个上实体集A、B、C之间有联系A-B-C，则实
18.08.2020
12
2.2.1 基本概念（续）
1、实体（Entity） 实体是客观存在的且可以区别的事物。
2、联系（Relationship） 实体与实体间的关系抽象为联系。
概念数据模型（又称概念模型） 逻辑数据模型（又称数据模型） ➢ 概念模型是对现实世界的第一层抽象，与具体 的计算机系统、DBMS无关。逻辑数据模型的 设计则与DBMS有关。
18.08.2020
3
现实世界 认识抽象
概念数据模型：信息世界 转换
逻辑数据模型：DBMS支持的数据模型
数据模型转换过程
2.1.1 数据模型的基本组成
B
C
A
m
A-B-C
n
p
B
C
18.08.2020
24
（2）画出实体集及联系的属性
用无向边把属性框连向与其相关的实体集或联系。
例如学校和教师实体集间存在聘任联系，联系有“聘
任日期”属性，则一个描述学校和教师实体集及其联
系的E－R图如下图所示。
学校代码
学校名称
地址
学校
1
聘任
n
教师
聘任日期
18.08.2020
如果实体集A和实体集B之间有联系A－B,则实 体间联系如下图：
A 1
A-B 1
B
A 1
A-B n
B
A m
A-B n
B
18.08.2020
23
2）E－R图的构图规则（续）
如果三个上实体集A、B、C之间有联系A-B-C，则实
数据库原理及应用第二版-第-章习题答案-课后习题
第1章数据库概述1．试说明数据、数据库、数据库管理系统和数据库系统的概念。
答：数据是描述事物的符号记录，是数据库中存储的基本对象。
数据库是存放数据的仓库，是长期存储在计算机中的有组织的、可共享的大量数据的集合。
数据库管理系统是一个专门用于实现对数据进行管理和维护的系统软件。
数据库系统是指在计算机中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统（及相关的实用工具）、应用程序、数据库管理员组成。
2．数据管理技术的发展主要经历了哪几个阶段？答：数据管理技术的发展主要经历了文件管理和数据库管理两个阶段。
3．与文件管理相比，数据库管理有哪些优点？答：将相互关联的数据集成在一起，具有较少的数据冗余，程序与数据相互独立，保证数据的安全可靠，最大限度地保证数据的正确性，数据可以共享并能保证数据的一致性。
4．在数据库管理方式中，应用程序是否需要关心数据的存储位置和存储结构？为什么？答：不需要。
因为在数据库系统中，数据的存储位置以及存储结构保存在数据库管理系统中，从数据到物理存储位置的转换是由数据库管理系统自动完成的。
5．在数据库系统中，数据库的作用是什么？答：在数据库系统中，数据库是存放数据的场所。
6．在数据库系统中，应用程序可以不通过数据库管理系统而直接访问数据文件吗？答：不能。
7．数据独立性指的是什么？它能带来哪些好处？答：数据独立性指的是数据的逻辑独立性和物理独立性。
逻辑独立性带来的好处是当表达现实世界信息的逻辑结构发生变化时，可以不影响应用程序；物理独立性带来的好处是当数据的存储结构发生变化时，可以不影响数据的逻辑组织结构，从而也不影响应用程序。
8．数据库系统由哪几部分组成，每一部分在数据库系统中的作用大致是什么？答：数据库系统由四个主要部分组成，即数据库、数据库管理系统、应用程序和系统管理员。
数据库是数据的汇集，它以一定的组织形式存于存储介质上；数据库管理系统是管理数据库的系统软件，它可以实现数据库系统的各种功能；系统管理员负责数据库的规划、设计、协调、维护和管理等工作；应用程序指以数据库数据为核心的应用程序。
数据库第2章 数据模型
能在一个实体集中惟一标识一个实体的属性称为码。码可以只包含一个属性， 也可以同时包含多个属性。有多个码时，选择一个作为主码。最极端的一种 情况就是所有属性组成主码，称为全码。
4．域（Domain）
某个（些）属性的取值范围称为该属性的域。例如，性别的域为（男，女）， 姓名的域为字符串集合，学院名称的域为学校所有学院名称的集合。
4．文件集（File Set） 文件集是若干文件的集合，即由计算机操作系统通过文件系统来组织和管理。它 与信息世界中的对象集相对应。
文件系统通过对文件、目录、磁盘的管理，可以对文件的存储空间、读写权限等 进行管理。
2.1.4 三种世界的转换
信息的三种世界之间是可以进行转换的。人们常常首先将现实世界抽象为信 息世界，然后将信息世界转换为计算机世界。也就是说，首先将现实世界中 客观存在的事物或对象抽象为某一种信息结构，这种结构并不依赖于计算机 系统，是人们认识的概念模型；然后再将概念模型转换为计算机上某一具体 的DBMS支持的数据模型。这一转换过程如图2-1所世界抽象为信息世界的过程中，实际上是抽象出 现实系统中有应用价值的元素及其关联。这时所形成的信 息结构就是概念模型。这种信息结构不依赖于具体的计算 机系统。
2.2.1 概念模型的基本概念
1．实体（Entity）
客观存在并且可以互相区别的事物称为实体。实体可以是人，也可以是物， 也可以是抽象的概念；可以指事物本身，也可以指事物的联系。例如，一名 学生，一门课、一次选课、学生和课程的关系等，都是实体。实体是信息世 界的基本单位。
2.1.4 三种世界的转换
信息的三种世界在转换过程中，每种世界都有自己对象的概念描述，但是它 们之间又相互对应。信息的三种世界之间的对象对应关系见表2-1。
4．域（Domain）
某个（些）属性的取值范围称为该属性的域。例如，性别的域为（男，女）， 姓名的域为字符串集合，学院名称的域为学校所有学院名称的集合。
4．文件集（File Set） 文件集是若干文件的集合，即由计算机操作系统通过文件系统来组织和管理。它 与信息世界中的对象集相对应。
文件系统通过对文件、目录、磁盘的管理，可以对文件的存储空间、读写权限等 进行管理。
2.1.4 三种世界的转换
信息的三种世界之间是可以进行转换的。人们常常首先将现实世界抽象为信 息世界，然后将信息世界转换为计算机世界。也就是说，首先将现实世界中 客观存在的事物或对象抽象为某一种信息结构，这种结构并不依赖于计算机 系统，是人们认识的概念模型；然后再将概念模型转换为计算机上某一具体 的DBMS支持的数据模型。这一转换过程如图2-1所世界抽象为信息世界的过程中，实际上是抽象出 现实系统中有应用价值的元素及其关联。这时所形成的信 息结构就是概念模型。这种信息结构不依赖于具体的计算 机系统。
2.2.1 概念模型的基本概念
1．实体（Entity）
客观存在并且可以互相区别的事物称为实体。实体可以是人，也可以是物， 也可以是抽象的概念；可以指事物本身，也可以指事物的联系。例如，一名 学生，一门课、一次选课、学生和课程的关系等，都是实体。实体是信息世 界的基本单位。
2.1.4 三种世界的转换
信息的三种世界在转换过程中，每种世界都有自己对象的概念描述，但是它 们之间又相互对应。信息的三种世界之间的对象对应关系见表2-1。
第二章数据模型
事物与联系 事物： 对象、性质 联系： 共同、特殊 现实世界 经过大脑的 认识、抽象 概念模型 实体： 对象、属性 实体分级： 总体、单体 数据模型 数据： 记录、项 数据分类： 型、值 数据世界 经过转换
10
信息世界
两类数据模型
现实世 界 象
抽 认
识
概念模型
现实世界 概念模型 数据库设计人员完成 概念模型 逻辑模型 数据库设计人员完成 逻辑模型 物理模型 由DBMS完成
15
3、概念模型的表示方法
概念模型是对信息世界建模，所以概念模型 应该能够方便、准确地表示出信息世界中的常用 概念。概念模型的表示方法很多，其中最为常用 的是P.P.S.Chen于1976年提出的实体-联系方法。 该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型。
实体型：用矩形表示，矩形框内写明实体名； 属性：用椭圆表示，并用无向边将其与相应的实体 连接起来。
– 定义：
如果对于实体集A中的每一个 实体，实体集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 。
1 班长
1:1联系
24
两个实体型之间的联系
• 一对多联系（1：n）
– 实例
一个班级中有若干名学生， 每个学生只在一个班级中学习。
班级 1 组成
①一对一联系（one-to-one，1:1） ②一对多联系（one-to-many，1:N） ③多对多联系（many-to-many，M:N） 定义：设联系型R关联实体型A和B。如果对应A中的每一
个实体，B中有且仅有一个实体与之关联，则称R是一对一联 系型， 简记作1 ：1联系。如果对应A中的每一个实体，B中有 n个实体 (n>1)与之关联，则称R是一对多联系型，简记作1 ： N联系。 如果对应A中的每个实体，B中有n个实体(n>1)与之关 联，对应B中的每个实体，A中有m个实体(m>1)与之关联，则 称 R是多对多联系型，简记作M ：N联系。
10
信息世界
两类数据模型
现实世 界 象
抽 认
识
概念模型
现实世界 概念模型 数据库设计人员完成 概念模型 逻辑模型 数据库设计人员完成 逻辑模型 物理模型 由DBMS完成
15
3、概念模型的表示方法
概念模型是对信息世界建模，所以概念模型 应该能够方便、准确地表示出信息世界中的常用 概念。概念模型的表示方法很多，其中最为常用 的是P.P.S.Chen于1976年提出的实体-联系方法。 该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型。
实体型：用矩形表示，矩形框内写明实体名； 属性：用椭圆表示，并用无向边将其与相应的实体 连接起来。
– 定义：
如果对于实体集A中的每一个 实体，实体集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 。
1 班长
1:1联系
24
两个实体型之间的联系
• 一对多联系（1：n）
– 实例
一个班级中有若干名学生， 每个学生只在一个班级中学习。
班级 1 组成
①一对一联系（one-to-one，1:1） ②一对多联系（one-to-many，1:N） ③多对多联系（many-to-many，M:N） 定义：设联系型R关联实体型A和B。如果对应A中的每一
个实体，B中有且仅有一个实体与之关联，则称R是一对一联 系型， 简记作1 ：1联系。如果对应A中的每一个实体，B中有 n个实体 (n>1)与之关联，则称R是一对多联系型，简记作1 ： N联系。 如果对应A中的每个实体，B中有n个实体(n>1)与之关 联，对应B中的每个实体，A中有m个实体(m>1)与之关联，则 称 R是多对多联系型，简记作M ：N联系。
数据模型与数据库系统结构.pptx
缺点：共享性差，冗余度大；独立性差
数据库系统阶段
时间：20世纪60年代末以来
背景：计算机应用广泛，数据量剧增，共享需求强烈，硬件发展且价
低
9
1.1.3 数据库系统的特点 数据结构化
整体结构化 不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织 不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具有联系 数据的共享性高，冗余度低，易扩充
数据操作的类型 • 查询 • 更新(包括插入、删除、修改)
18
c)完整性约束条件 – 一组完整性规则的集合。 – 完整性规则：给定的数据模型中数据及其联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，以保证数据的
正确、有效、相容。
19
1.2.3 概念模型 概念模型实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次。 概念模型的用途
客观对象的抽象过程---两步抽象 • 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DBMS支持的数据模型。
15
现实世界信息世界 机器世界来自概念模型认识 抽象
现实世界 概念模型 数据库设计人员完成
概念模型 逻辑模型 数据库设计人员完成
DBMS支持的数据模型
逻辑模型 物理模型 由DBMS完成
6
数据库系统(DBS) 数据库系统（Database System，DBS）
在计算机系统中引入数据库后的系统构成 数据库系统的构成
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
7
用户
用户
用户
应用系 统 应用开发工 具 数据库管理系统
数据库管理员
操作系 统
数据库
数据库系统
8
1.1.2 数据管理技术的产生和发展