数据库系统原理与实践教学课件整本书电子教案全套教学教程电子教案.pptx

数据库系统数据库系统数据库系统数据库系统原理与实践原理与实践原理与实践原理与实践第第一一章章 数据库系统概论数据库系统概论数据管理数据管理1数据库技术的发展数据库技术的发展22数据库系统的结构数据库系统的结构3数据库管理系统数据库管理系统4数据库系统的组成数据库系统的组成51.1 1.1 数据管理数据管理v数据（数据（datadata）是数据库存储和处理的基本）是数据库存储和处理的基本对象，它记录了通过观察、测量和实验而对象，它记录了通过观察、测量和实验而获得的获得的信息信息联系和区别：数据是信息的符号表示，是信息联系和区别：数据是信息的符号表示，是信息的载体；信息则是数据的内涵，是对数据含义的载体；信息则是数据的内涵，是对数据含义的具体解释的具体解释v数据库技术发展的目的：研制出一种通用、数据库技术发展的目的：研制出一种通用、高效而又方便的软件系统，将数据有效地高效而又方便的软件系统，将数据有效地管理起来，最大限度地减轻用户的负担管理起来，最大限度地减轻用户的负担数数据据31.1 1.1 数据管理数据管理 v核心概念核心概念数据库数据库数据库管理系统数据库管理系统数据库系统数据库系统41.1 1.1 数据管理数据管理 v数据库数据库数据库（数据库（DatabaseDatabase，缩写为，缩写为DBDB），直接从字面），直接从字面理解，就是存储数据的理解，就是存储数据的仓库仓库这个仓库要建立在计算机的存储设备上，其中的数这个仓库要建立在计算机的存储设备上，其中的数据是按照一定的规则和格式存放据是按照一定的规则和格式存放的的在计算机科学中，数据库是指长期存储在计算机内在计算机科学中，数据库是指长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据的、有组织的、可共享的数据集合集合数据库中的数据符合某种数据模型，可被多个用户数据库中的数据符合某种数据模型，可被多个用户共享，具有冗余度低、独立性高等共享，具有冗余度低、独立性高等特点特点51.1 1.1 数据管理数据管理 v数据库管理系统数据库管理系统数据库管理系统（数据库管理系统（Database Management Database Management SystemSystem，缩写为，缩写为DBMSDBMS），是专门用来管理数据），是专门用来管理数据库的计算机库的计算机软件软件DBMSDBMS主要是面向开发者而设计的，它为应用程序提主要是面向开发者而设计的，它为应用程序提供访问数据库的各种供访问数据库的各种接口接口具有代表性的具有代表性的DBMSDBMS有：有：OracleOracle、DB2DB2、Microsoft Microsoft SQL ServerSQL Server、PostgreSQLPostgreSQL和和MySQLMySQL等等61.1 1.1 数据管理数据管理vDBMSDBMS在计算机中的位置在计算机中的位置71.1 1.1 数据管理数据管理v数据库系统数据库系统数据库系统（数据库系统（Database SystemDatabase System，缩写为，缩写为DBSDBS），），是针对某种具体应用而开发的信息管理系统，是针对某种具体应用而开发的信息管理系统，一般由数据库、一般由数据库、DBMSDBMS、应用程序、数据库管理、应用程序、数据库管理员等构成，能够执行多个用户提出的数据访问员等构成，能够执行多个用户提出的数据访问请求请求不要将不要将DBSDBS与与DBMSDBMS相混淆：相混淆：DBMSDBMS是专门管理数据库是专门管理数据库的系统软件，而的系统软件，而DBSDBS一般是针对企业实际需求而开一般是针对企业实际需求而开发的应用软件，发的应用软件，DBSDBS建立在建立在DBMSDBMS的基础之上的基础之上81.1 1.1 数据管理数据管理vDBSDBS的组成的组成91.2 1.2 数据库技术的发展数据库技术的发展v数据库的史前时代数据库的史前时代人工管理阶段人工管理阶段数据不存储数据不存储程序直接管理数据程序直接管理数据数据无法共享数据无法共享数据不具有独立性数据不具有独立性101.2 1.2 数据库技术的发展数据库技术的发展v数据库的史前时代数据库的史前时代人工管理阶段的程序与数据人工管理阶段的程序与数据111.2 1.2 数据库技术的发展数据库技术的发展v数据库的史前时代数据库的史前时代文件系统阶段文件系统阶段特点特点数据持久保存数据持久保存设备独立性设备独立性缺点缺点逻辑独立性差逻辑独立性差数据冗余度大数据冗余度大并发控制困难并发控制困难数据缺乏联系数据缺乏联系121.2 1.2 数据库技术的发展数据库技术的发展v数据库的史前时代数据库的史前时代文件系统阶段的程序与数据文件系统阶段的程序与数据131.2 1.2 数据库技术的发展数据库技术的发展v数据库的诞生与发展数据库的诞生与发展2020世纪世纪6060年代标志数据库系统诞生的三件大事：年代标志数据库系统诞生的三件大事：IMSIMS系统系统IMSIMS系统的最大贡献是提出了层次数据模型系统的最大贡献是提出了层次数据模型DBTGDBTG报告报告CoddCodd发表论文发表论文CoddCodd在论文中首次提出了关系数据模型在论文中首次提出了关系数据模型141.2 1.2 数据库技术的发展数据库技术的发展v数据库的诞生与发展数据库的诞生与发展数据库系统的特点数据库系统的特点数据独立性高数据独立性高数据共享性高、冗余度低数据共享性高、冗余度低数据结构化数据结构化数据由数据由DBMSDBMS统一管理和控制统一管理和控制数据安全性数据安全性数据完整性数据完整性并发控制并发控制数据库恢复数据库恢复151.2 1.2 数据库技术的发展数据库技术的发展v数据库的诞生与发展数据库的诞生与发展文件中的记录结构文件中的记录结构161.2 1.2 数据库技术的发展数据库技术的发展v数据库的诞生与发展数据库的诞生与发展数据的整体结构化数据的整体结构化171.2 1.2 数据库技术的发展数据库技术的发展v数据库的诞生与发展数据库的诞生与发展数据库系统中的的程序与数据数据库系统中的的程序与数据181.2 1.2 数据库技术的发展数据库技术的发展v数据库的诞生与发展数据库的诞生与发展2020世纪世纪8080年代之后，关系数据库依靠其坚实的年代之后，关系数据库依靠其坚实的理论基础逐渐成为数据库市场的主流产品理论基础逐渐成为数据库市场的主流产品2020世纪世纪9090年代，正是面向对象技术迅猛发展的年代，正是面向对象技术迅猛发展的时期，人们也提出了面向对象数据库，用于存时期，人们也提出了面向对象数据库，用于存储复杂的数据对象储复杂的数据对象进入进入2121世纪以来，世纪以来，XMLXML已经成为已经成为WebWeb上表示和交上表示和交换信息的标准格式，文档管理和数据管理的界换信息的标准格式，文档管理和数据管理的界线开始逐渐消失，线开始逐渐消失，XMLXML数据库随之应运而生数据库随之应运而生191.3 1.3 数据库系统的结构数据库系统的结构v三级模式结构三级模式结构模式（模式（schemaschema）是数据库中全体数据的逻辑结）是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，它只涉及到类型的定义，而构和特征的描述，它只涉及到类型的定义，而不考虑具体的值不考虑具体的值模式是相对稳定的，而实例是相对变化的模式是相对稳定的，而实例是相对变化的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模式和内模式三级构成的式和内模式三级构成的201.3 1.3 数据库系统的结构数据库系统的结构v三级模式结构三级模式结构211.3 1.3 数据库系统的结构数据库系统的结构v三级模式结构三级模式结构模式，也称为概念模式（模式，也称为概念模式（conceptual conceptual schemaschema）或逻辑模式（）或逻辑模式（logical schemalogical schema）模式采用模式采用DBMSDBMS支持的数据模型定义要存储到数据库支持的数据模型定义要存储到数据库中的数据，它描述了数据库中全体数据的逻辑结构中的数据，它描述了数据库中全体数据的逻辑结构和特征和特征在关系数据库管理系统（在关系数据库管理系统（RDBMSRDBMS）中，模式主要描）中，模式主要描述存储在数据库中的所有关系述存储在数据库中的所有关系在在DBMSDBMS中，用于定义模式的数据库语言称为模式数中，用于定义模式的数据库语言称为模式数据定义语言（据定义语言（schema data definition schema data definition languagelanguage），即模式），即模式DDLDDL221.3 1.3 数据库系统的结构数据库系统的结构v三级模式结构三级模式结构例：学生选课数据库的模式例：学生选课数据库的模式学生学生(学号学号:string:string,姓名姓名:string,:string,性别性别:char,:char,出生日期出生日期:date,:date,系别系别:string):string)课程课程(课号课号:integer:integer,课程名课程名:string,:string,学分学分:integer)integer)选课选课(学号学号:string,:string,课号课号:integer:integer,成绩成绩:integer)integer)231.3 1.3 数据库系统的结构数据库系统的结构v三级模式结构三级模式结构外模式，也称为子模式（外模式，也称为子模式（sub-schemasub-schema）或用户）或用户模式模式外模式是用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结外模式是用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征，是数据库的用户视图，是与某一具体应构和特征，是数据库的用户视图，是与某一具体应用相关联数据的逻辑表示用相关联数据的逻辑表示外模式是提供数据安全性的一种方式外模式是提供数据安全性的一种方式在在RDBMSRDBMS中，外模式主要通过视图来实现中，外模式主要通过视图来实现在在DBMSDBMS中，用于定义外模式的数据库语言称为外模中，用于定义外模式的数据库语言称为外模式数据定义语言（式数据定义语言（external schema data external schema data definition languagedefinition language），即外模式），即外模式DDLDDL241.3 1.3 数据库系统的结构数据库系统的结构v三级模式结构三级模式结构例：在学生选课数据库中，定义视图例：在学生选课数据库中，定义视图“学生选学生选课成绩课成绩”学生选课成绩学生选课成绩(学号学号:string,:string,姓名姓名:string,:string,课课号号:integer,:integer,课程名课程名:string,:string,成绩成绩:integer):integer)251.3 1.3 数据库系统的结构数据库系统的结构v三级模式结构三级模式结构内模式，也称为存储模式（内模式，也称为存储模式（storage schemastorage schema）或物理模式（或物理模式（physical schemaphysical schema）内模式是数据物理结构和存储方式的描述，是数据内模式是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部或者说在磁盘上的表示方式在数据库内部或者说在磁盘上的表示方式在在RDBMSRDBMS中，内模式主要通过指定数据存储格式和中，内模式主要通过指定数据存储格式和定义索引来实现定义索引来实现在在DBMSDBMS中，用于定义内模式的数据库语言称为内模中，用于定义内模式的数据库语言称为内模式数据定义语言（式数据定义语言（internal schema data internal schema data definition languagedefinition language），即内模式），即内模式DDLDDL261.3 1.3 数据库系统的结构数据库系统的结构v三级模式结构三级模式结构例：学生选课数据库的内模式例：学生选课数据库的内模式学生关系按学号升序存储；学生关系按学号升序存储；课程关系用堆文件存储；课程关系用堆文件存储；选课关系用堆文件存储；选课关系用堆文件存储；在学生关系的在学生关系的 学号学号 属性上建立聚簇属性上建立聚簇B+B+树索引；树索引；在学生关系的在学生关系的 出生日期出生日期 属性上建立非聚簇属性上建立非聚簇B+B+树索树索引；引；在课程关系的在课程关系的 课号课号 属性上建立非聚簇属性上建立非聚簇B+B+索引；索引；在选课关系的在选课关系的 学号学号,课号课号 属性上建立非聚簇属性上建立非聚簇HashHash索引；索引；271.3 1.3 数据库系统的结构数据库系统的结构v两级映像和数据独立性两级映像和数据独立性外模式外模式/模式映像模式映像模式描述数据的全局逻辑结构，外模式描述数据的模式描述数据的全局逻辑结构，外模式描述数据的局部逻辑结构。由一个模式可以推导出任意多个外局部逻辑结构。由一个模式可以推导出任意多个外模式模式数据的逻辑独立性数据的逻辑独立性模式模式/内模式映像内模式映像数据库只有一个模式，也只有一个内模式，模式数据库只有一个模式，也只有一个内模式，模式/内模式映像是唯一的，它定义了数据全局逻辑结构内模式映像是唯一的，它定义了数据全局逻辑结构与物理存储结构之间的映射关系与物理存储结构之间的映射关系数据的物理独立性数据的物理独立性281.4 1.4 数据库管理系统数据库管理系统vDBMSDBMS的系统架构的系统架构291.4 1.4 数据库管理系统数据库管理系统vDBMSDBMS的工作流程的工作流程接受客户端发出的数据库语言命令接受客户端发出的数据库语言命令语法解析器将数据库语言命令转换为语法树语法解析器将数据库语言命令转换为语法树优化器对语法树进行各种优化优化器对语法树进行各种优化计划生成器生成命令的执行计划计划生成器生成命令的执行计划执行器按照生成的计划执行命令执行器按照生成的计划执行命令将命令执行结果返回给客户端将命令执行结果返回给客户端301.4 1.4 数据库管理系统数据库管理系统v根据数据模型的不同，根据数据模型的不同，DBMSDBMS可分为层次的、可分为层次的、网状的、关系的、面向对象的、对象关系网状的、关系的、面向对象的、对象关系的、的、XMLXML的等等的等等vDBMSDBMS的系统架构主要分为存储管理层和查的系统架构主要分为存储管理层和查询处理引擎。询处理引擎。v存储管理层和查询处理引擎都需要使用事存储管理层和查询处理引擎都需要使用事务管理器和锁定管理器进行并发控制，使务管理器和锁定管理器进行并发控制，使用恢复管理器记录数据库日志用恢复管理器记录数据库日志311.4 1.4 数据库管理系统数据库管理系统vDBMSDBMS的主要功能的主要功能数据库的定义数据库的定义数据库的操纵数据库的操纵数据库的保护数据库的保护数据库的恢复数据库的恢复数据库的并发控制数据库的并发控制数据完整性控制数据完整性控制数据安全性控制数据安全性控制数据库的维护数据库的维护数据字典数据字典321.5 1.5 数据库系统的组成数据库系统的组成v数据库系统是由硬件平台、数据库管理系数据库系统是由硬件平台、数据库管理系统（统（DBMSDBMS）、应用程序以及各类人员组成）、应用程序以及各类人员组成的计算机应用系统的计算机应用系统v数据库系统一般是针对某种具体应用而开数据库系统一般是针对某种具体应用而开发的信息管理系统发的信息管理系统例如：银行交易管理系统、人力资源管理系统、例如：银行交易管理系统、人力资源管理系统、医疗信息管理系统、教学教务管理系统等医疗信息管理系统、教学教务管理系统等331.5 1.5 数据库系统的组成数据库系统的组成341.5 1.5 数据库系统的组成数据库系统的组成v硬件平台硬件平台数据库系统的硬件平台包括数据库服务器和应数据库系统的硬件平台包括数据库服务器和应用程序服务器。用程序服务器。在选择数据库服务器的硬件平台时，要考虑的在选择数据库服务器的硬件平台时，要考虑的因素包括：因素包括：具备足够大的内存具备足够大的内存具备足够大的磁盘存储设备具备足够大的磁盘存储设备具有较高的数据传输能力。具有较高的数据传输能力。351.5 1.5 数据库系统的组成数据库系统的组成v软件软件操作系统操作系统DBMSDBMS应用程序应用程序361.5 1.5 数据库系统的组成数据库系统的组成v人员人员系统架构师系统架构师数据库设计人员数据库设计人员应用程序开发人员应用程序开发人员用户用户数据库管理员数据库管理员监管监管DBMSDBMS的运行的运行数据库的安全性和完整性数据库的安全性和完整性数据库的备份和恢复数据库的备份和恢复数据库的性能调优数据库的性能调优37本章小结本章小结v对数据库系统概括描述。指出数据管理的对数据库系统概括描述。指出数据管理的必要性，明确了数据、数据库、数据库管必要性，明确了数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统这几个重要概念理系统、数据库系统这几个重要概念v介绍了数据库技术的发展历史。在专门的介绍了数据库技术的发展历史。在专门的数据库管理软件出现之前，应用程序要用数据库管理软件出现之前，应用程序要用到的数据经历了人工管理和文件系统管理到的数据经历了人工管理和文件系统管理两个阶段。两个阶段。v2020世纪世纪6060年代末期，数据管理领域发生的年代末期，数据管理领域发生的三件大事标志着数据库系统的诞生三件大事标志着数据库系统的诞生38本章小结本章小结v与人工管理和文件系统相比，数据库系统与人工管理和文件系统相比，数据库系统的优点包括：数据独立性高、数据共享度的优点包括：数据独立性高、数据共享度高、数据冗余度低、数据结构化、数据由高、数据冗余度低、数据结构化、数据由DBMSDBMS统一管理和控制统一管理和控制v2020世纪世纪8080年代之后，关系数据库依靠其坚年代之后，关系数据库依靠其坚实的理论基础逐渐成为数据库市场的主流实的理论基础逐渐成为数据库市场的主流产品产品39本章小结本章小结v数据库系统普遍采用的三级模式结构形成数据库系统普遍采用的三级模式结构形成了两级映像，保证了数据的逻辑独立性和了两级映像，保证了数据的逻辑独立性和物理独立性物理独立性v介绍了介绍了DBMSDBMS的系统架构和数据库系统的组的系统架构和数据库系统的组成成40思考与练习题思考与练习题v一一.选择题选择题v1.1.数据库（数据库（DBDB）、数据库系统（）、数据库系统（DBSDBS）和数据库管）和数据库管理系统（理系统（DBMSDBMS）三者之间的关系是）三者之间的关系是_。vA.A.DBSDBS包括包括DBDB和和DBMS B.DBMSDBMS B.DBMS包括包括DBDB和和DBSDBSvC.C.DBDB包括包括DBSDBS和和DBMS D.DBSDBMS D.DBS就是就是DB,DB,也就是也就是DBMSDBMSv2.2.数据库系统依靠数据库系统依靠_支持数据的独立性。支持数据的独立性。vA.A.具有封锁机制具有封锁机制vB.B.模式分级，各级之间有映像机制模式分级，各级之间有映像机制vC.C.DDLDDL语言和语言和DMLDML语言相互独立语言相互独立vD.D.具有并发控制具有并发控制机制机制41思考与练习题思考与练习题3.3.数据库系统数据库系统通常提供数据的安全性控制、通常提供数据的安全性控制、_和并发控制。和并发控制。A.A.完整性控制完整性控制 B.B.一致性一致性控制控制C.C.完全性控制完全性控制 D.D.实体实体性性控制控制4.4.模式模式是数据库是数据库_。A.A.装配装配数据的数据的框架框架 B.B.物理物理存储策略存储策略C.C.局部局部逻辑逻辑结构结构 D.D.模型模型42思考与练习题思考与练习题5.5.对于对于数据库系统，负责定义数据库内容，数据库系统，负责定义数据库内容，决定存储结构和存储及安全授权等工作的是决定存储结构和存储及安全授权等工作的是_。A.A.应用程序应用程序员员B.B.数据库管理员数据库管理员C.C.数据库管理系统数据库管理系统的软件设计员的软件设计员D.D.数据库数据库使用者使用者43思考与练习题思考与练习题二、二、填空填空题题1.DBMS1.DBMS提供提供_语言（语言（DDLDDL），定义数据库的三），定义数据库的三级模式、两级映像、数据完整性和安全性等。级模式、两级映像、数据完整性和安全性等。2.2.数据库数据库具有数据结构化，最小具有数据结构化，最小_和较高的程和较高的程序与数据的独立性，易扩充等特点。序与数据的独立性，易扩充等特点。3.DBMS3.DBMS能够防止未经授权的用户存取数据库中的数能够防止未经授权的用户存取数据库中的数据，这是数据库系统提供的据，这是数据库系统提供的_控制。控制。4.DBMS4.DBMS在三级模式之间提供两级映像，以实现这三在三级模式之间提供两级映像，以实现这三个抽象级别的联系和转换。这两级映像分别是个抽象级别的联系和转换。这两级映像分别是_和和_。44思考与练习题思考与练习题三、三、思考题思考题1.1.为什么为什么应用程序要使用数据库系统管理应用程序要使用数据库系统管理数数 据据而不使用文件系统管理数据？而不使用文件系统管理数据？2.2.数据库系统数据库系统具有哪些优点？具有哪些优点？3 3、数据库数据库的三级模式结构如何形成两级映像的三级模式结构如何形成两级映像？为什么两级映像能够实现数据独立性？为什么两级映像能够实现数据独立性？4 4、DBMSDBMS的工作流程是怎样的？的工作流程是怎样的？DBMSDBMS有哪些主有哪些主要功能？要功能？45数据库系统数据库系统数据库系统数据库系统原理与实践原理与实践原理与实践原理与实践第第二二章章 数据模型数据模型数据模型描述数据模型描述1概念模型概念模型248逻辑模型逻辑模型32.1 2.1 数据模型描述数据模型描述v数据模型（数据模型（Data ModelData Model）是一种模型，它）是一种模型，它采用抽象的方法刻画出现实世界中数据的采用抽象的方法刻画出现实世界中数据的组织结构和使用组织结构和使用方式方式v在数据库系统的开发过程中，需要使用两在数据库系统的开发过程中，需要使用两类不同层次的数据模型类不同层次的数据模型：概念模型概念模型逻辑模型逻辑模型492.1 2.1 数据模型描述数据模型描述v概念模型的抽象层次较高，它是按用户的概念模型的抽象层次较高，它是按用户的视角对现实世界的数据进行建模视角对现实世界的数据进行建模v概念模型设计好之后需要将其转换为概念模型设计好之后需要将其转换为DBMSDBMS支持的某种逻辑模型。支持的某种逻辑模型。v常见的逻辑模型包括：层次模型、网状模常见的逻辑模型包括：层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型、对象关系型、关系模型、面向对象模型、对象关系模型和模型和XMLXML模型等模型等502.1 2.1 数据模型描述数据模型描述v现实世界、概念模型和逻辑模型现实世界、概念模型和逻辑模型512.1 2.1 数据模型描述数据模型描述v由由DBMSDBMS支持的逻辑数据模型通常具有严格支持的逻辑数据模型通常具有严格的形式化定义，包括数据结构、数据操作的形式化定义，包括数据结构、数据操作和数据完整性约束三个部分和数据完整性约束三个部分数据结构描述组成数据库的实体以及实体之间数据结构描述组成数据库的实体以及实体之间的联系，是数据库的静态特性的联系，是数据库的静态特性数据操作描述对于数据库的查询和更新（包括数据操作描述对于数据库的查询和更新（包括插入、删除、修改）操作，是数据库的动态特插入、删除、修改）操作，是数据库的动态特性性数据完整性约束描述数据及其联系应具有的制数据完整性约束描述数据及其联系应具有的制约和依赖规则约和依赖规则522.2 2.2 概念模型概念模型v概念模型是根据具体应用对现实世界进行概念模型是根据具体应用对现实世界进行认识、分析和抽象而得到的，它描述了概认识、分析和抽象而得到的，它描述了概念（也称为实体）及其联系念（也称为实体）及其联系vE-RE-R模型（模型（ERER图）是表达概念模型最常用的图）是表达概念模型最常用的图形符号系统，此外图形符号系统，此外UMLUML模型（类图）也可模型（类图）也可用于描述概念模型用于描述概念模型532.2 2.2 概念模型概念模型vE-RE-R模型模型建立建立E-RE-R模型的过程称为模型的过程称为ERER方法，其表现形式方法，其表现形式是是ERER图（图（ER diagramER diagram，简称，简称ERDERD）基本概念基本概念实体（实体（entityentity）实体集（实体集（entity setentity set）属性（属性（attributeattribute）域（域（domaindomain）主键（主键（primary keyprimary key）联系（联系（relationshiprelationship）542.2 2.2 概念模型概念模型vERER图图矩形框矩形框表示实体集，标明实体集的名称表示实体集，标明实体集的名称菱形框菱形框表示联系，标明联系的名称，用直线将联系与参加表示联系，标明联系的名称，用直线将联系与参加该联系的各实体集连接起来，并在直线端部标注联该联系的各实体集连接起来，并在直线端部标注联系的类型系的类型椭圆框椭圆框表示属性，标明属性的名称，用直线将实体集或联表示属性，标明属性的名称，用直线将实体集或联系与它们的属性连接起来，如果某属性是主键中的系与它们的属性连接起来，如果某属性是主键中的属性，则在属性名下面画一条横线属性，则在属性名下面画一条横线552.2 2.2 概念模型概念模型v例：学生实体及其属性的例：学生实体及其属性的ERER图图562.2 2.2 概念模型概念模型v两个实体集之间的二元联系两个实体集之间的二元联系一对一联系（一对一联系（1:11:1）对于实体集对于实体集A A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B B中至多有一中至多有一个（也可以没有）实体与之联系，反之亦然个（也可以没有）实体与之联系，反之亦然一对多联系（一对多联系（1:1:n n）或多对一联系（）或多对一联系（n n:1:1）对于实体集对于实体集A A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B B中有中有n n个实个实体与之联系，反之，对于实体集体与之联系，反之，对于实体集B B中的每一个实体，中的每一个实体，实体集实体集A A中至多只有一个实体与之联系中至多只有一个实体与之联系从另一侧（多的一侧）来看待一对多联系就成为多从另一侧（多的一侧）来看待一对多联系就成为多对一联系（记作对一联系（记作n n:1:1）572.2 2.2 概念模型概念模型v两个实体集之间的二元联系两个实体集之间的二元联系多对多联系（多对多联系（m m:n n）对于实体集对于实体集A A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B B中有中有n n个实个实体与之联系，反之，对于实体集体与之联系，反之，对于实体集B B中的每一个实体，中的每一个实体，实体集实体集A A中有中有m m个实体与之联系个实体与之联系582.2 2.2 概念模型概念模型v两个实体集之间的二元联系两个实体集之间的二元联系三种类型二元联系的三种类型二元联系的ERER图和实体集映射示意图图和实体集映射示意图592.2 2.2 概念模型概念模型v三个实体集之间形成的联系称为三元联系三个实体集之间形成的联系称为三元联系v一个实体集与其自身之间形成的联系称为一个实体集与其自身之间形成的联系称为一元联系一元联系602.2 2.2 概念模型概念模型v例：某购物网站销售多种商品，每种商品例：某购物网站销售多种商品，每种商品有商品号、名称、价格等属性。该网站拥有商品号、名称、价格等属性。该网站拥有多名会员，每名会员有用户名、密码、有多名会员，每名会员有用户名、密码、真实姓名、性别、出生日期等属性。一名真实姓名、性别、出生日期等属性。一名会员可以发出多张订单，每张订单由多个会员可以发出多张订单，每张订单由多个条目组成。每个条目只对应要购买的一种条目组成。每个条目只对应要购买的一种商品，条目包括条目号和购买商品数量等商品，条目包括条目号和购买商品数量等信息。为该购物网站的数据库设计信息。为该购物网站的数据库设计E-RE-R模型模型612.2 2.2 概念模型概念模型v购物网站数据库的购物网站数据库的ERER图图622.3 2.3 逻辑模型逻辑模型v逻辑模型是某逻辑模型是某DBMSDBMS支持的数据结构、数据支持的数据结构、数据操作和数据完整性的总称操作和数据完整性的总称v常见的逻辑模型包括常见的逻辑模型包括层次模型层次模型网状模型网状模型关系模型关系模型面向对象模型面向对象模型对象关系模型对象关系模型XMLXML模型模型632.3 2.3 逻辑模型逻辑模型v层次模型层次模型层次模型（层次模型（hierarchical modelhierarchical model）用树形结构）用树形结构表示实体和联系表示实体和联系树的节点表示实体集，也称为记录类型，节点中的树的节点表示实体集，也称为记录类型，节点中的字段表示属性。每个非根节点有且只有一个父节点，字段表示属性。每个非根节点有且只有一个父节点，每个父节点可以有多个子节点。由父节点指向子节每个父节点可以有多个子节点。由父节点指向子节点的有向边表示二者之间的一对多联系点的有向边表示二者之间的一对多联系层次模型必须通过指定全路径才能获取某记录类型层次模型必须通过指定全路径才能获取某记录类型的值，一个记录不能脱离其父记录而独立存在的值，一个记录不能脱离其父记录而独立存在642.3 2.3 逻辑模型逻辑模型v层次模型层次模型层次模型的数据结构层次模型的数据结构652.3 2.3 逻辑模型逻辑模型v层次模型层次模型层次模型的数据实例层次模型的数据实例662.3 2.3 逻辑模型逻辑模型v层次模型层次模型层次模型是第一个被提出的逻辑模型，使得用层次模型是第一个被提出的逻辑模型，使得用户可以面对逻辑数据结构进行管理工作，而不户可以面对逻辑数据结构进行管理工作，而不再需要面对物理数据结构的繁琐细节。再需要面对物理数据结构的繁琐细节。层次模型的缺点层次模型的缺点只能直接表示一对一和一对多联系，无法直接表示只能直接表示一对一和一对多联系，无法直接表示多对多联系。表示多对多联系时，必须将多对多联多对多联系。表示多对多联系时，必须将多对多联系分解为两个一对多联系，表示方式不自然系分解为两个一对多联系，表示方式不自然在层次模型中，由于记录具有严格的层次顺序，数在层次模型中，由于记录具有严格的层次顺序，数据的查询和更新语言比较复杂，进而增加了应用程据的查询和更新语言比较复杂，进而增加了应用程序编写的复杂程度序编写的复杂程度672.3 2.3 逻辑模型逻辑模型v网状模型网状模型网状模型（网状模型（network modelnetwork model）用有向图结构表）用有向图结构表示实体和联系示实体和联系与层次模型相同，网状模型中的节点是表示实体集与层次模型相同，网状模型中的节点是表示实体集的记录类型，由节点的记录类型，由节点A A指向节点指向节点B B的有向边表示记录的有向边表示记录类型类型A A与记录类型与记录类型B B之间存在一对多联系之间存在一对多联系与层次模型不同的是，网状模型放宽了对于父节点与层次模型不同的是，网状模型放宽了对于父节点个数的要求，在网状模型中，允许一个以上的节点个数的要求，在网状模型中，允许一个以上的节点无父节点，允许一个节点有多个父节点。可以认为，无父节点，允许一个节点有多个父节点。可以认为，网状模型是层次模型的一般化形式网状模型是层次模型的一般化形式682.3 2.3 逻辑模型逻辑模型v网状模型网状模型网状模型的数据结构网状模型的数据结构692.3 2.3 逻辑模型逻辑模型v网状模型网状模型网状模型的数据实例网状模型的数据实例702.3 2.3 逻辑模型逻辑模型v网状模型网状模型网状模型的优点在于，能够更为直接地描述现网状模型的优点在于，能够更为直接地描述现实世界，例如，一个节点可以有多个父节点；实世界，例如，一个节点可以有多个父节点；记录之间通过指针链接，存取效率较高记录之间通过指针链接，存取效率较高网状模型的缺点网状模型的缺点数据结构复杂，而且随着数据库规模的扩大，数据数据结构复杂，而且随着数据库规模的扩大，数据结构的复杂程度将显著增长结构的复杂程度将显著增长数据的查询和更新语言复杂，用户必须了解数据存数据的查询和更新语言复杂，用户必须了解数据存取的细节，增加了编程负担取的细节，增加了编程负担712.3 2.3 逻辑模型逻辑模型v关系模型关系模型关系模型（关系模型（relational modelrelational model）使用关系表示）使用关系表示实体和联系，可将每个关系看作一张规范的二实体和联系，可将每个关系看作一张规范的二维表维表与层次模型和网状模型相比，关系模型具有坚实的与层次模型和网状模型相比，关系模型具有坚实的数学基础，可以用集合论和数理逻辑进行严格定义数学基础，可以用集合论和数理逻辑进行严格定义关系模型的数据结构由若干关系模式组成，关系模关系模型的数据结构由若干关系模式组成，关系模式相当于层次模型和网状模型中的记录类型（即节式相当于层次模型和网状模型中的记录类型（即节点）点）722.3 2.3 逻辑模型逻辑模型v关系模型关系模型关系模型的数据结构关系模型的数据结构732.3 2.3 逻辑模型逻辑模型v关系模型关系模型关系模型的数据实例关系模型的数据实例742.3 2.3 逻辑模型逻辑模型v关系模型关系模型关系模型的优点关系模型的优点具有严格的数学基础具有严格的数学基础声明式的数据查询和更新声明式的数据查询和更新随着关系模型查询优化技术的完善和计算机硬随着关系模型查询优化技术的完善和计算机硬件性能的提高，目前关系模型的效率已与层次、件性能的提高，目前关系模型的效率已与层次、网状模型基本相当。在实际应用中，一般无需网状模型基本相当。在实际应用中，一般无需考虑关系模型的性能问题考虑关系模型的性能问题752.3 2.3 逻辑模型逻辑模型v其他数据模型其他数据模型面向对象模型面向对象模型随着面向对象方法论应用于数据库领域而产生随着面向对象方法论应用于数据库领域而产生用类表示实体集，用对象表示实体，用对象间的关用类表示实体集，用对象表示实体，用对象间的关联表示实体间的联系联表示实体间的联系对象关系模型对象关系模型是关系模型与面向对象模型的结合，在关系模型的是关系模型与面向对象模型的结合，在关系模型的基础上扩充了类、对象、继承等面向对象概念基础上扩充了类、对象、继承等面向对象概念允许用户以基本数据类型为基础，自己定义新的数允许用户以基本数据类型为基础，自己定义新的数据类型、函数和操作符据类型、函数和操作符762.3 2.3 逻辑模型逻辑模型v其他数据模型其他数据模型XMLXML模型模型最初最初XMLXML是作为不同应用系统之间交换数据的传输是作为不同应用系统之间交换数据的传输格式，后来格式，后来XMLXML越来越多地用于存储和共享各领域越来越多地用于存储和共享各领域的业务数据的业务数据XMLXML模型是一种树形结构，在概念上与层次模型有模型是一种树形结构，在概念上与层次模型有相似之处。但相似之处。但XMLXML模型的平台厂商无关性、自描述模型的平台厂商无关性、自描述性和高度灵活性是层次模型所不具备的。与层次模性和高度灵活性是层次模型所不具备的。与层次模型相比，型相比，XMLXML模型能够描述更为复杂、多样的数据。模型能够描述更为复杂、多样的数据。XMLXML模型特别适合于表示半结构化数据模型特别适合于表示半结构化数据772.3 2.3 逻辑模型逻辑模型v其他数据模型其他数据模型XMLXML模型的数据结构模型的数据结构782.3 2.3 逻辑模型逻辑模型v其他数据模型其他数