第2章 数据库应用系统的层次体系分析
第2章数据库系统结构
一些基本术语（续）
• 元组：表中的每一行称作是一个元组，它 相当于一个记录值。 • 属性：表中的每一列是一个属性值的集合， 列可以命名，称为属性名。 • 主码：表中用于惟一地确定一个元组的一 个属性或最小的属性组。 • 域：属性的取值范围。如性别的域为: （‘男’,‘女’）
主码示例 • 学生基本信息表： （学号，姓名，年龄，性别，所在系） • 学生修课信息表： （学号，课程号，成绩）
2014年2月26日1时52分
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2.1.2 数据模型
• 对于模型，人们并不陌生。
• 建筑模型 飞机模型
• 计算机中的模型是对事物、对象、过程等 客观系统中感兴趣的内容的模拟和抽象表 达，是理解系统的思维工具 • 数据模型(data model)也是一种模型，它 是对现实世界数据特征的抽象。
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实体-联系模型
• 实体 • 属性 • 联系
实体
• 具有公共性质的可相互区分的现实世界 对象的集合。 • 可以是具体的事物，也可以是抽象的概 念或联系 • 具体的事物：学生、课程、职工
• 抽象的联系：学生选课
实体的表示方式
• 在E-R图中用矩形框表示实体，把实体 名写在框内，比如学生实体可以表示 为：
学号 9512101 姓名 李勇 性别 男 年龄 19 所在系 计算机系
9512102 9512103
9521101 9521102
刘晨 王敏
张立 吴宾
男 女
男 女
20 20
22 21
计算机系 计算机系
信息系 信息系
一些基本术语
• 关系 ：关系就是二维表。并满足如下性质：
关系表中的每一列都是不可再分的基本属性； 表中的行、列次序并不重要。
数据库基础知识2
生产副厂长
技术副厂长
经营副厂长
车间主任
处长
部门经理
层次模型具有层次分明、结构清晰的优点。 层次模型具有层次分明、结构清晰的优点。但只能反映实体 一对多”的联系。 间“一对多”的联系。
网状模型用 图结构” 网状模型用“图结构”来表示数据之间的联 系
网状数据模型反映现实世界较为复杂的事物间的联系。特点是: 网状数据模型反映现实世界较为复杂的事物间的联系。特点是: （1）可以有两个以上的根结点。 可以有两个以上的根结点。 一个父结点可以有多个子结点, （2 ） 一个父结点可以有多个子结点, 一个子结点也可以有多个父 结点。 结点。 专业系
2.1 数据模型概述
2.1.2 数据模型的组成三要素
1、数据结构——用于描述现实世界数据(系统)的静态特性 数据结构——用于描述现实世界数据(系统) ——用于描述现实世界数据 规定数据的存储和表示方式。 规定数据的存储和表示方式。 2、数据操作—用于描述现实世界数据(系统)的动态特性 数据操作—用于描述现实世界数据(系统) 是数据库中各种数据的操作集合以及相应的操作规则。 是数据库中各种数据的操作集合以及相应的操作规则。 如：创建、插入、替换、删除、查询、统计等操作。 创建、插入、替换、删除、查询、统计等操作。 3、数据的约束条件—一组完整性规则的集合 数据的约束条件— 是给定的数据模型中的数据及其联系所具有的制约和依存关 系，用以保证数据的正确、有效、相容。 用以保证数据的正确、有效、相容。 如：有效性规则，参照完整性，触发器等。 有效性规则，参照完整性，触发器等。
层次模型用 树结构” 层次模型用“树结构”来表示数据之间的联系
把客观问题抽象为一个严格的自上而下的层次关系。 把客观问题抽象为一个严格的自上而下的层次关系。 其特点是：(1)只有一个根结点. 其特点是：(1)只有一个根结点. 只有一个根结点 (2) 一 个 父 结 点 可 以 有 多 个 子 结 点 , 但 每 个 子 结点只能有一个父结点。 结点只能有一个父结点。
数据库原理及应用第2章课后习题答案
习题21、试述概念模型的作用。
概念层数据模型，也称为概念模型或信息模型，它是从数据的应用语义角度来抽取模型，并按照用户的观点来对数据和信息进行建模，这类模型主要用于数据库设计阶段，它与具体的数据库管理系统无关。
概念模型一方面应该具有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，另一方面它还应该简单、清晰、易于用户理解，它是用户和设计人员交流的工具。
2、解释“三个世界”之间的联系。
从客观世界、信息世界到数据世界是一个认识的过程，也是抽象和映射的过程。
在计算机数据库中存储的数据，是经过两级抽象而来的，并且反映的是现实世界的有关信息。
现实世界的复杂事物经过两级抽象的结果就是数据模型。
而抽象的过程是先将现实世界抽象为信息世界的实体模型，然后再将实体模型经过二级抽象得到数据库系统支持的数据模型。
3、定义并解释下列术语。
1）实体客观存在并可相互区别的事物称为实体（Entity）。
实体可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念或联系。
2）实体型具有相同特征的实体称为实体型（Entity Type）。
3）实体集同属于一个实体型的实体的集合称为实体集（Entity Set）。
4）属性属性（Attribute）就是描述实体的特性或性质的数据。
5）码能够唯一标识一个实体的属性或属性集称为码（Key）。
如果码是由几个属性构成的，则其中不能有多余的属性。
即必须是几个属性全部给出才能唯一标识一个实体。
码是区别实体集中不同实体的关键属性，也称为关键字或键。
6）实体-联系图：采用图形的形式描述实体-联系模型称为实体-联系图。
4、学校中有若干个系，每个系有若干个班级和教研室，每个教研室有若干个教员，其中教授和副教授各带若干研究生，每个班有若干学生，每个学生选修若干课程，每门课程由若干学生选修。
试用E-R图画出此学校的概念模型。
给出主要实体（系、班级、教研室、学生、教员、课程）的E-R图5、某工厂生产若干产品，每种产品由不同的零件组成，每种零件可用在不同的产品上。
第2章 Oracle数据库的体系结构
因此，Oracle实例是由内存空间和Oracle 进程两部分组成。
Oracle实例结构图
1．系统全局区SGA
数据缓存区（database buffer cache） ：最近 使用过的数据 。 重做日志缓冲区（redo log buffer） ：记录了 用户对数据库执行的操作，被循环使用 。 共享池（shared pool） ：包含了库缓存区（ library cache）、数据字典缓存区（dictionary cache）、并行执行消息缓冲区（buffers for parallel execution messages），以及用于系 统控制的各种内存结构。
数据文件又可以分为以下几种：
系统数据文件 回滚数据文件 临时数据文件 用户数据文件 系统辅助数据文件 示例数据文件
2.1.2 日志文件
日志文件记录了用户对数据库的修改信息( 如增加、删除、修改)，名字通常为 REDO*.LOG格式。
日志文件也叫重做日志文件或重演日志文件 (Redo Log Files)。 日志组是日志文件的逻辑组织单元，每个日志 组中有一个或多个日志文件。 同一个日志组中的多个日志文件具有相同的信 息，它们是镜相关系
用户进程和服务进程之间的对应关系是由 Oracle数据库的工作模式决定的。数据库通 常有两种工作模式：
专用服务器模式 共享服务器模式
3．后台进程（background process）
Oracle实例启动时，为了保证该实例的正常使 用，系统将为该实例启动一些后台进程。 这些进程是操作数据库的基础，不管有没有用 户连接数据库，这些进程都会被启动。
《数据库技术及应用》课程教学大纲精选全文
可编辑修改精选全文完整版《数据库技术及应用》课程教学大纲一、课程简介本课程是计算机类专业必修的专业课程。
关系数据库是当今数据库技术的主流，本课程以关系数据库为核心，全面概述了数据库系统的基本概念、基本原理和基本技术。
内容覆盖了数据管理技术的进展和特点、数据库系统的组成、数据库的三级模式结构、数据模型的组成和分类、关系模型、SQL语言（含数据库完整性的实现）、索引和视图、数据库安全性、事务的并发控制和恢复、规范化设计理论、ER模型和数据库设计等。
面对21世纪互联网应用所产生的海量数据和巨大点击量，关系型数据库技术显得有些力不从心，这助推了更注重大数据存储和高并发交互响应的NoSQL数据库技术的诞生。
本课程概要介绍NoSQL数据库技术的概念与特点、存储模式、基本操作和应用场景。
数据库技术是信息处理技术中的核心和关键技术，也是一切信息系统的基础。
本课程采用基本理论与实际应用相结合的原则，在注重理论性、系统性和科学性的同时，结合目前最流行的数据库管理系统（SQL Server 2014和MongoDB）对照讲述数据库的基本技术与应用。
通过Python数据处理技术的学习，训练运用数据库技术解决实际应用问题的知识、素质和能力，为后继课程的学习和今后的工作奠定重要基础。
二、课程目标1、掌握数据库技术的基本概念、原理、方法和技术；2、掌握SQL语言查询和编程的基本技术，具备SQL语言编程能力；3、掌握一个典型的RDBMS（如SQL Server）数据库安全性管理、事务并发控制以及数据库备份和恢复的基本技能；4、掌握关系数据库规范化设计理论和ER模型基本方法，具备独立思考设计数据库的能力；5、初步掌握使用Python语言连接SQL Server数据库的方法，培养学生应用数据库技术解决实际问题的思维方法与基本能力；6、初步掌握自主学习方法，能够阅读并理解数据库相关文献，不断拓展知识面，更新知识结构，从而了解数据库技术的最新发展。
数据库系统原理与应用课后习题答案
数据库系统原理与应用课后习题答案第1章绪论1.试述数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念。
答：(l)数据(Data)：描述事物的符号记录称为数据。
数据的种类有数字、文字、图形、图像、声音、正文等。
数据与其语义是不可分的。
解析在现代计算机系统中数据的概念是广义的。
早期的计算机系统主要用于科学计算，处理的数据是整数、实数、浮点数等传统数学中的数据。
现代计算机能存储和处理的对象十分广泛，表示这些对象的数据也越来越复杂。
数据与其语义是不可分的。
500这个数字可以表示一件物品的价格是500元，也可以表示一个学术会议参加的人数有500人，还可以表示一袋奶粉重500克。
(2)数据库(DataBase，简称DB)：数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。
数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。
(3)数据库系统(DataBas。
Sytem，简称DBS)：数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成，一般由数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员构成。
解析数据库系统和数据库是两个概念。
数据库系统是一个人一机系统，数据库是数据库系统的一个组成部分。
但是在日常工作中人们常常把数据库系统简称为数据库。
希望读者能够从人们讲话或文章的上下文中区分"数据库系统"和"数据库"，不要引起混淆。
(4)数据库管理系统(DataBase Management sytem，简称DBMs)：数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，用于科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。
DBMS的主要功能包括数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理功能、数据库的建立和维护功能。
解析DBMS是一个大型的复杂的软件系统，是计算机中的基础软件。
目前，专门研制DBMS的厂商及其研制的DBMS产品很多。
第二章 数据库管理与网络应用
第二章 数据库管理与网络应用
第一节 数据库基础知识 一、数据管理技术的发展
数据管理技术的发展过程大致可分如下四个阶段： 人工管理阶段 文件系统阶段 这一阶段的特点： 数据库系统阶段 （1）数据以文件形式可以长期保存在计算机中并由操作系统 来管理，文件组织方式由顺序文件逐步发展到随机文件 高级数据库技术阶段 （2）操作系统的文件管理系统提供了对数据的输入和输出操 作接口，即提供数据存取方法。 （3）一个应用程序可以使用多个文件，一个文件可被多个应 用程序使用，数据可以共享。 （4）数据仍然是面向应用的，文件之间彼此孤立，不能反映 数据之间的联系，因而仍存在数据大量冗余和不一致性
第二章 数据库管理与网络应用
第一节 数据库基础知识 四、数据库系统的组成
（三）操作系统 主要负责计算机系统的进程 管理、作业管理、存储器管 理、设备管理以及文件管理 等，因此可以给DBMS的数据 组织、管理和存取提供支持。
（四）数据库应用系统
（五）数据库应用开发工具 （六）数据库管理员及其他人员（DBA）
数据管理技术的发展过程大致可分如下四个阶段： 人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段 高级数据库技术阶段 具有代表性的是
分布式数据库
面向对象数据库
第二章 数据库管理与网络应用
第一节 数据库基础知识 一、数据管理技术的发展
数据管理技术的发展过程大致可分如下四个阶段： 人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段 高级数据库技术阶段 具有代表性的是
（5）有功能强大的关系数据库语言SQL的支持。
第二章 数据库管理与网络应用
第一节 数据库基础知识 三、数据库模型
（三）面向对象模型（Object—Oriented Model） 在面向对象的数据模型中，最重要的概念是对象（Object） 和类（Class）。 面向对象数据 模型比网状、 层次、关系数 据模型具有更 加丰富的表达 能力。
第二章 数据库的概念结构设计
第二章数据库的概念结构设计将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构（即概念模型）的过程就是概念结构设计。
它是整个数据库设计的关键步骤。
本章主要介绍以下内容：•数据模型。
•概念模型。
•概念结构设计的方法与步骤。
第一节数据模型一、数据数据是数据库中存储的基本对象，也是数据模型的基本元素。
1．数据在数据库中描述事物的符号记录称为数据，是存储的基本对象。
计算机是人们解决问题的辅助工具，而解决问题的前提是对问题存在条件及环境参数的正确描述，在现实世界中人们可以直接用自然语言来描述世界，为了把这些描述传达给计算机，就要将其抽象为机器世界所能识别的形式。
例如，我们在现实世界中用以下语言来描述一块主板：编号为0001的产品为“技嘉主板”，其型号为GA-8IPE1000-G，前端总线800MHz。
如果将其转换为机器世界中数据的一种形式则为：0001，技嘉主板，GA-8IPE1000-G，800MHz。
因此从现实世界中的数据到机器世界中的符号记录形式的数据，还需要一定的转换工作。
2．数据描述在数据库设计的不同阶段都需要对数据进行不同程度的描述。
在从现实世界到计算机世界的转换过程中，经历了概念层描述、逻辑层描述及存储介质层描述三个阶段。
在数据库的概念设计中，数据描述体现为“实体”、“实体集”、“属性”等形式，用来描述数据库的概念层次；在数据库的逻辑设计中，数据描述体现为“字段”、“记录”、“文件”、“关键码”等形式，用来描述数据库的逻辑层次；在数据库的具体物理实现中，数据描述体现为“位”、“字节”、“字”、“块”、“桶”、“卷”等形式，用来描述数据库的物理存储介质层次。
二、数据模型模型是对现实世界中的事物、对象、过程等客观系统中感兴趣的内容的模拟和抽象表达。
如一座大楼模型、一架飞机模型就是对实际大楼、飞机的模拟和抽象表达，人们从模型可以联想到现实生活中的事物。
数据模型也是一种模型，它是对现实世界数据特征的抽象。
数据模型一般应满足三个要求：一是能比较真实地模拟现实世界；二是容易被人们理解；三是便于在计算机上实现。
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存在，网络传输的数据实际上是无用的。 随着网络技术的发展，尤其是以Internet为代表的广域网上的
应用已成为必须。如此大的数据传输量是不可想像的。 因此，人们提出了在服务器中能够执行部分代码的客户机/服
务器结构。 即第二种数据处理形式：
网络数据库技术
（2）在处理时，客户机接受用户要求，并发给服务器，在服 务器端处理，最后将结果传回客户机显示或打印。这种处理方
用于服务器的计算机提出较高的要求。最好要采用一台专用的 服务器，有较快的处理速度，有大容量的硬盘和内存，支持磁 带等大容量的存储设备。
网络数据库技术
总之，两层C/S结构的基本工作方式是客户程序向数据库服务器发送 SQL请
求，服务器返回数据或结果。 具体有两种实现方式：
一种是以客户为中心，客户完成表示部分和应用逻辑部分，而服务器完成
在设计时，对数据可能有如下不同处理形式。
（l） 在处理时，客户机先向服务器(文件）索取数据，然后释放
数据库，即客户机发出的是文件请求，在客户机端处理数据，最
后将结果送回服务器。这种处理方式的缺点很明显：所有的应用
处理都在客户端完成，这就要求客户端的计算机必须有足够的能
力，以便执行需要的任何程序。更为糟糕的是，由于所有的处理
网络数据库技术
按一定的格式或方式显示给用户。而后台服务器则负责共享外
部设备、存取共享数据、响应前台客户端的请求并回送结果等 工作。前台的应用程序和数据一般是用户专用的，而后台的数 据和代码是所有用户可以共享的。 由于数据库服务器不仅要管理共享数据，保证数据的完整
性，还要执行一部分代码，完成客户端的一些处理请求，故对
网络数据库技术
1、单机结构
所有功能都存在于单台PC机上，因而适合未联网用户、个人用 户等。目前比较流行的DBMS有Microsoft Acess,Visual Foxpro等。
2、集中式数据库系统结构也叫主机/终端模式
是一种采用大型主机和多个终端相结合的系统。这种结构将操 作系统、应用程序、数据库系统等数据和资源均放在大型主机上， 而连接在主机上的许多终端，只是作为主机的一种输入输出设备。
数据访问部分。适用于应用相对简单、数据访问量不是很大的情况； 另一种是以服务器为中心，把一些重要的应用逻辑部分放到服务器上，充
分利用服务器的计算能力，减少网络上需要传送的数据。通常以存储过程和
触发器的形式出现。（触发器（trigger)：是数据库系统中，一个在插入、删 除、修改操作之后运行的记录级事件代码。不同的事件可以对应不同的动
这是数据库系统初期最流行的结构，随计算机网络的兴起和PC 机性能的大幅提高且价格又大幅降低，这种传统的集中式数据库系 统结构已被C/S数据库系统结构所代替。
网络数据库技术
3、客户机/服务器结构 二层C/S结构 是当前非常流行的数据库系统结构，在这种结构中，客户机 提出请求，服务器对客户机的服务请求作出回答。它把界面和
客户机/服务器结构的另一个主要特点在于前、后台软件、硬件
平台的无关性。数据库服务器上的数据库管理系统集中负责管理
数据，它向客户端提供一个开放的使用环境，客户端通过数据库 接口，如ODBC（开放数据库连接）和SQL语言访问数据库，也
就是说，不管客户端采用什么样的硬件和软件，它只要能够通过
网络和数据库接口程序连接到服务器，就可对数据库进行访问。 在客户机/服务器结构中，常把客户机称为前台，而把服务 器端称为后台。前台应用程序的功能包括用户界面、接收用户数 据、处理应用逻辑、向后台发出请求、同时接收后台返回的结果， 最后再将返回的结果
式网络通信量较小。客户机向服务器发出的是处理请求，而不
是文件请求，处理请求中的代码在服务器端执行后向客户机传 送处理后的结果。 这样为了一特定的任务，客户机上的程序可以和服务器上 的程序协同工作。一般客户机端的代码用于完成用户的输入、 输出及数据的检查，而服务器端的代码完成对数据库的操作。
网络数据库技术
客户机 应用服务器 数据库服务器
三层C/S结构 其中，应用服务器和数据库服务器可位于同一主机，也可位于 不同主机。
网络数据库技术
客户机是应用的用户接口部分，负责用户与应用程序的交互， 接受用户的输入请求，将结果以适当的形式（如图形、报表） 返回给用户。运行在客户机端的软件也称为表示层软件。 应用服务器存放业务逻辑层（也称为功能层）软件，是应用逻 辑处理的核心，是具体业务的实现。它能响应客户机请求，完 成业务处理或复杂计算。若有数据库访问任务时，应用服务器 层可根据客户机的要求向数据库服务器发送SQL指令。应用逻辑 变得复杂或增加新的应用时，可增加新的应用服务器。 数据库服务器便是用来执行功能层送来的SQL指令，完成数据的 存储、访问和完整性约束等。操作完成后再通过应用服务器向 客户机返回操作结果。
均在客户端完成，每次运行时都要将文件整体传送到客户端，然
后才能执行。如：Student表中有30，000条记录，客户端发出命
网络数据库技术
令：
Select * From Student Where Sno=‘2 Nhomakorabea0101’
这条命令将要求服务器将Student表中的所有记录传送到客户端，
然后在客户端执行查询，结果只用到一条记录；如果查询的记录不
作。）但存储过程都依赖于特定数据库，不同数据库之间很难移植，而三层
C/S结构可以很好地解决这个问题。 网络数据库技术
三层C/S结构
由于两层结构的客户机 / 服务器系统本身固有的缺陷，使得它 不能应用于一些大型、结构较为复杂的系统中，故出现了三层结 构的客户机/服务器系统，将两层结构中服务器部分和客户端部分 的应用单独划分出来。即采用“客户机 — 应用服务器 — 数据库服 务器”结构（如图所示）。典型的数据库应用可分为三部分：表 示部分、应用逻辑和数据访问部分。
数据处理操作分开在前端（客户端）和后端（服务器端），这
个主要特点使得C/S系统的工作速度主要取决于进行大量数据操 作的服务器，而不是前端的硬件设备；同时也大大降低了对网
络传输速度的要求，因为它只需客户端把服务请求发送给数据
库服务器，数据库服务器只把服务结果传回前端。
网络数据库技术
C/S结构
网络数据库技术