《现代数据库系统及应用教程》课件

参见P.26 图1.15(d)
1.2 数据模型
5. 网状模型 (1) 数据结构 图结构（更多采用 DBTG的系结构）
系主

系结构 以记录类型为结点的二 级树。
网状模型m:n联系的表示 分解法：
Ri
L1
Rk
L2
例
Rj
成员
1.2 数据模型
(2) 网状模型的操纵与完整性约束 ①一个记录型不能在同一个系型中 既是主记录型又是属记录型。 ②一个记录不能出现在同一系型的 多个系值中。 ③任何一个系值中至多只有一个主 s1 记录。 ④插入一个新记录时，必须遵守插 入系籍约束。 ⑤删除一个记录时，必须遵守删除 系籍约束。 (3)存储结构
学号 姓名 性别 年龄 籍贯 选课
Βιβλιοθήκη Baidu(3)存储结构

表 结 构
学号 课程号 成绩
学生
教师
教师号 教师名 职称
任课
课程号 教师名
课程
课程号 课程名 学分
1.2 数据模型
层次模型、网状模型、关系模型比较： 层、网 关系 数据结构： 复杂 简单 联系表示： 指针链接 二维表 出现年代 68，69 70 理论基础 无 关系规范化理论 查询效率 较高 较低 数据独立性 较差 较高 DML操作方式 过程式 非过程式
991091 程会军 23 990676 王 翌 22
男
男 女
湖北
山西 四川
← 值2
← 值3 ← 值4
↑事物
↑特征
现实世界 现实世界
1.2 数据模型
2. 概念模型及其扩展 实体型间的联系: 1：1 1：m m：n




设实体集：
A B
例：
系 --- 系主任(1:1) 学生 --- 座位(1:1) 班级 --- 学生(1:m) 公司 --- 职员(1:m) 学生 --- 课程(m:n) 运动员 --- 项目(m:n)
例：某系统涉及人事、科研、教学、工资四个部门。假定每个部门 只有一种登记表。其结构如下：
序号
姓名
性别
年龄
职称
单位
科研名称 经费
教学文件
序号 姓名 性别 年龄 职称 单位 课程名 学时
工资文件 序号 姓名 单位 工资 工龄补贴 房租 水电
1.1
引 言
试建立该系统的数据结构。 文件系统： 建立与上述结构相同的四个文件。
n 数量
1.2 数据模型
扩充的E-R模型---EE-R模型 (1)实体集可继承 增加了IS-a联系（超-子联系）。 超实体集：矩形表示。 子实体集：两端双线的矩形表示。 超-子联系：直线带小圆圈表示。

生源类别
导师姓名 研究生 学生
学号 姓名 年龄
研究方向
学生与研究生关系的EE-R图表示
1.2 数据模型
数据管理技术的产生和发展
应用程序1 应用程序1 应用程序2 应用程序2 文件 系统 应用程序n 应用程序n 数据集n 文件n 应用程序1 应用程序2
数据管理的三个 阶段：
人工管理
文件系统
数据库系统
DBMS
应用程序n
1.1

引 言
数据库系统的特点 （1）数据结构化
人事文件 序号 姓名 性别 年龄 职称 单位 工龄 工资 科研文件
1.2 数据模型
1. 信息的三个世界
认识、分 析、抽象 信息世界
描述 规范 转换
机器世界 DBMS支持 的数据模型
现实 世界
概念 模型
信息世界的基本概念： 实体

1.2 数据模型
属性
简单属性和复合属性 单值属性和多值属性 存储属性和派生属性
属性域 码（Key) 实体型(实体的结构和属性) 实体集(实体的集合) 机器世界： 识别、存储、处理



1.2 数据模型
E-R图:

实体
属性
联系

例1：
? 总分: sum ? 成绩: score
sum no name age score cno

(1) (2)
注意： 联系也可以有属性。 实体间的联系不仅存在 于两个实体之间，也可 以存在于一个或两个以 上的实体间。
学生s S-C
课程c
cname
1.2 数据模型
（2）转换为层次树结构的方法
① 将多对多联系转换为层次结构 方法：引入冗余结点将一个多对多联系转换为两个一对多联 系。
例
② 将非树型结构转换为树型结构 • 引入冗余结点法 方法：先取一个无父结点的结点作为第一棵树的根，然 后填上其孩子和孙子。如果还有在第一棵树中没有出现过的 结点，则按相同的方法造第二、三…棵树，直到所有的结点 都出现在已造的树中为止。
全局数据逻辑结构和特征的描述。（一个）。定义模式时不 仅要定义数据的逻辑结构，还要定义与数据有关的安全性、 完整性要求。 内模式（存储模式、物理模式） 数据物理结构和存储方式的描述。（一个）
序 姓 性 号 名 别 序号 年 职 单 工 工 科研 经 课程 学 房 水 龄 称 位 龄 资 名称 费 名 时 租 电 姓名 性别 年龄 职称 单位
第二层
第三层
序号 科研名称 经费
序号 工龄 工资
序号
课程名
水电
学时
房租
1.1

引 言
相关的几个概念 数据库(DB)：

按一定结构组织存储的、集成的、 可共享的数据的集合。 管理和维护数据库的系统软件。 具有管理数据库功能的计算机系统。
1.2 数据模型
例
• 引入虚拟结点法
方法：造树过程与引入冗余结点法相似，不同的是对
已出现过的结点用该结点的虚拟结点代之。虚拟结点是
一个指针，指向所代替的结点。
优点：减少了存储空间的浪费，易于维护数据的一致 性。 缺点：结点存储位置的移动会引起虚拟结点中指针的 修改。
1.2 数据模型
(3)数据操纵与完整性约束 数据操纵： (4) 存储结构 查、插、删、改结点值 1）邻接法： 需满足完整性约束条件： 按树前序序列依次存 插入：无双亲不能插子女； 放记录值 删除：删双亲则子女无； 参见P.26 图1.15(c) 修改：保证一致性。 2）链接法 层次序列链接法 子女-兄弟链接法

数据库管理系统(DBMS)：


数据库系统(DBS)：

DBMS
主机 DB
外存
1.1

引 言

DBMS的软件地位 用户、应用软件 DBMS OS DB
DBS的层次关系
用户 应用软件 开发工具 DBMS
OS
硬件
1.1
引 言
（2）数据的共享性高、冗余度低、易扩充 数据库的共享是并发的共享。 （3）数据独立性高 这是由数据库系统的体系结构决定的。 （4）数据由DBMS统一管理和控制 DBMS应提供下列功能： ① 数据安全性 ② 数据完整性 ③ 并发控制 ④ 数据库恢复
第一章 数据库系统概论
数据库是研究数据管理的技术。即如何妥善地保存和科学地管 理数据。
数据管理是指对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维 护等操作。 数据管理技术好坏评判的标准： （1）数据冗余 数据冗余是指同一数据多次存放。 数据冗余带来的问题有： ① 浪费存储空间 ② 修改麻烦 ③ 潜在的数据不一致性 （2）数据共享 数据共享体现在： ① 多个应用可以使用同一数据、记录、数据项。
（2）实体集可嵌套 属性可以是某个实体集。 实体集的嵌套关系用有向线段表示。
学院
学院名
学院地址
院长
编号 院长 办公地址
姓名
职称
电话号码
学院与院长关系的EE-R图表示
1.2 数据模型
3.数据模型的组成及新特征 数据模型组成的要素 （1）数据结构（描述系统的静态特性） 数据结构是指实体类型和实体间联系的表达和实现。 （2）数据操作（描述系统的动态特性） 数据操作是指对数据库各种对象允许执行的操作集合。 （3）数据的约束条件 是一组完整性规则的集合。 数据模型的新特征 （1）数据特征 数据可以是多维的、易变、多态的。

S1 c1 90 S1 c2 92
C1
S2 c1 87
S3 c1 76
链接法(P.30 图 1.20）
S4 c1 65
1.2 数据模型
6.关系模型 (1)数据结构





关系 元组 属性、分量 主码(主Key) 域 元数（度、目） 关系模式：关系结构的描述 R(A1 ，A2，A3，….An)
表 结 构
主码 属性 学号 姓名 年龄 9801 黄林 19 9802 李红 20 9803 张英 21 …… …… …. 9830 王刚 20
元组

关系名 属性名 例：学生(学号，姓名，年龄)
1.2 数据模型
(2)操纵与完整性约束

数据操纵：查、插、删、改结点值 需满足关系的完整性约束条件 表以文件形式存储
1.2 数据模型
记录↓

三个世界术语间关系
机器世界 机器世界
↓属性
姓 名 年龄 性别 籍贯 男 湖南 ← 型 ← 值1
项↓
实体内联系
信息世界 信息世界
型 实体之间的联系 →
实体↓
学生 学生 1
学号
实体值1 →
990927 胡 伟 22
学生 2
实体值3 → 实体值4 → 学生 3 学生 4
990652 张春明 24
第一章 数据库系统概论
② 在同一时刻多个用户可存取同一数据。 （3）数据独立性 数据独立性是指应用程序和数据之间相互独立，不 受影响。即数据结构的修改不引起应用程序修改的特性。 数据独立性包括： ① 逻辑独立性 ② 物理独立性 （4）数据统一集中管理
1.1

引 言
数据集1 文件1 数据集2 文件2

1.2 数据模型
4.层次模型 (1)数据结构 树结构

记录类型 1: n的联系 R2
R1 R3

层次数据库的型与值： 见P23 R4 层次模型的基本特点： 课程 课程号 课程名 学分 需按路径查看给定记录 的值。
选课联系
R5
任课联系
学生
学号 姓名 性别 年龄 籍贯
教师
教师号 教师名 职称
数据库系统：（分三步进行）
第一步：建立全局数据逻辑结构。 数据的组织、存储与应用程序相分离独立进行，全面综合地考 虑数据的组织，从整个系统的效率、性能出发来组织数据。 第二步：建立局部数据逻辑结构。 面向各个具体用户，从满足用户的需求出发，从全局数据逻辑 结构导出各自所需的基本结构。
1.1
引 言
第三步：建立数据物理结构。 面向物理存储、在保证全局数据逻辑结构的前提下，权衡系统的 空间利用、效率等，按物理存储的最佳形式来组织文件结构。 第一层
1.3 数据库系统结构
从DBMS角度看（DBS内部的体系结构）：

外部级 概念级 内部级
从DB用户角度看（DBS外部的体系结构）

单用户结构 主从结构 分布式结构 客户/服务器结构
1.3 数据库系统结构
模型与模式的区别： 模型是以图形来表示的，给人以直观清晰、一目了然之感。但 计算机是无法识别的，必须用一种语言来描述它，即DDL。 模式是对模型的描述。 1. 数据库系统的三级模式结构 外模式（子模式） 局部数据逻辑结构和特征的描述。（多个） 概念模式（模式）
1.2 数据模型
实体型间联系的表示: 两实体型间 多实体型间 同一实体集内

供应商
项目 实体型A
m 1
零件
职工E
n E-D 1
供应商
m
n 供求 p
联系名
n 1
实体型B
部门D
项目
零件
1.2 数据模型
姓名 工号 年龄 职工 性别 职称 m 领导 民意测验 m 组装 代号 名称 价格
1
零件
1.2 数据模型
（2）数据结构 数据类型更丰富；数据格式多样化。 （3）数据操作 包含特殊的操作（如：执行、领域搜索、浏览和时态查 询等）、数据的互操作性、数据操作的主动性。 数据模型的分类 （1）三种基本数据模型 层次模型、网状模型、关系模型。 （2）面向对象模型 （3）谓词模型 （4）扩充的数据模型


概念模型（也称语义模型） （常用E-R模型） 结构数据模型（简称数据模型） （层次模型、网状模型、 关系模型） 注意：
语义模型强调语义表达能力，建模容易、方便、概念简单、清 晰，易于用户理解。它是一种独立于计算机系统的模型。
1.2 数据模型
结构数据模型着重于具体描述数据的数据结构。 能否一步到位，只建立结构数据模型呢？ 回答：可以，但更多是采用分二步的设计方法。因 为构造数据模型不是件简单的事，它既要模拟现实 世界，又要考虑数据结构，存取效率等一系列因素， 使问题变得复杂，对此，人们通过一个中间步骤， 先用E-R模型反映实体及其联系，再从E-R模型出发 结合具体数据模型进行转换。
1.1
引 言
注意：
文件系统中的文件与数据库系统中文件的本质区别： 文件系统中的文件是面向应用的，一个文件基本对 应一个应用程序，文件之间不存在联系,数据冗余大； 数据库系统中的文件是面向整个应用系统，文件之间 相互联系，减少了数据冗余，实现了数据共享。
1.2 数据模型
数据库是一个结构化的数据集合，这个结构要使 用数据模型来描述现实世界中事物间的联系。 数据模型—是表示数据及其联系的模型。 数据模型分类