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1、第 二 章数据库原理Part two 第 4 讲 数 据 库 基 础 知 识4.1 数据库、数据库管理系统与数据库系统数据库、数据库管理系统与数据库系统什么是数据？什么是数据？数据在日常生活中表现为文字、符号、数字、图形、图像、声音等，这些都被我们称为信息信息。 第 4 讲 数 据 库 基 础 知 识4.1 数据库、数据库管理系统与数据库系统数据库、数据库管理系统与数据库系统什么是数据库（什么是数据库（Database，DB） 1. 存放数据的仓库 2. 存在于计算机的存储设备上 3. 数据是按照一定的数据模型组织的一组相关数据的集合4. 数据可以被共享数据库是长期存储在计算机内，有组织的、大
2、量的、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、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为用户共享。 第 4 讲 数 据 库 基 础 知 识4.1 数据库、数据库管理系统与数据库系统数据库、数据库管理系统与数据库系统什么是数据库管理系统（什么是数据库管理系统（Database Management System，DBMS） 问题1：数据存放在哪里？ 数据库问题2：如何把数据组织入库？问题3：如何从上万条数据中，筛选出符合条件的数据？我们的任务是科学的组织和存储数据，高效的获取和维护数据。我们的任务是科学的组织和存储数据，高效的获取和维护数据。数据库管理系统（数
3、据库管理系统（DBMS） 第 4 讲 数 据 库 基 础 知 识4.1 数据库、数据库管理系统与数据库系统数据库、数据库管理系统与数据库系统什么是数据库管理系统（什么是数据库管理系统（Database Management System，DBMS） 1. DBMS是指数据库系统中对数据进行管理的软件系统软件系统，它是数据库系统的核心组成部分，数据库系统的一切操作，包括查询、更新及各种控制，都是通过DBMS进行的。 2. DBMS是基于数据模型数据模型的，根据所采用数据模型的不同，DBMS可以分成网状型、层次型、关系型、面向对象型等。 3. DBMS的主要目标是使数据成为一种可管理的资源可管理的
4、资源。 第 4 讲 数 据 库 基 础 知 识4.1 数据库、数据库管理系统与数据库系统数据库、数据库管理系统与数据库系统什么是数据库系统（什么是数据库系统（Database System，DBS ） 1. 数据库2. 硬件3. 软件（数据库管理系统，操作系统，开发工具， 应用系统）4. 数据库管理员以及其他相关数据人员（系统分析员，数据库设计人员，应用程序员，用户）应用系统用户1用户3应用开发工具数据库管理员DBA数据库管理系统DBMS数据库操作系统OS用户2软件系统硬件用户编译系统 第 4 讲 数 据 库 基 础 知 识4.1 数据库、数据库管理系统与数据库系统数据库、数据库管理系统与数据
5、库系统数据库系统的结构数据库系统的结构 三级模式三级模式与与两级映像两级映像概念模式（概念模式（Conceptual Schema），也称模式），也称模式对数据库中全局数据逻辑结构的描述，是全体用户公共的数据视图。这种描述是一种抽象描述，不涉及具体硬件环境与平台。外模式（外模式（External Schema），也称子模式或用户模式），也称子模式或用户模式数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用相关的数据的逻辑表示。 内模式（内模式（Internal Schema），也称存储模式），也称存储模式数据物理结构和存储
6、方式的描述，它定义所有的内部记录类型、索引和文件的组织形式，以及数据控制方面的细节，一个数据库只有一个内模式。 第 4 讲 数 据 库 基 础 知 识4.1 数据库、数据库管理系统与数据库系统数据库、数据库管理系统与数据库系统数据库系统的结构数据库系统的结构 三级模式三级模式与与两级映像两级映像 外模式外模式/模式映像模式映像数据库的每一个外模式都有一个外模式/模式映像为了保证数据的逻辑独立性，应用程序一般是依据外模式编写的，因此应用程序也不必修改 模式模式/内模式映像内模式映像模式/内模式映像是唯一的为了保证数据的物理独立性，当数据库的存储结构改变时，由数据库管理员对模式/内模式映像做相应改
7、变，可以使模式保持不变，应用程序也不必改变。20世纪世纪50年代中期前年代中期前无专门的设备存取数据，无专用软件管理数据，数据不保存，不共享，无独立性人工管理阶段20世纪世纪50年代后期年代后期至至60年代中期年代中期数据以文件形式长期保存，由文件系统管理数据 ，数据具有一定的共享性和独立性，但冗余度大。文件系统阶段20世纪世纪60年代后期年代后期数据结构化 ，共享性高、冗余度低 ，独立性高 ，有统一的数据管理和控制功能数据库系统阶段20世纪世纪80年代后年代后分布式数据库，对象数据库，网络数据库高级数据库阶段 第 4 讲 数 据 库 基 础 知 识4.2 数据库技术的产生与发展数据库技术的产
8、生与发展 第 4 讲 数 据 库 基 础 知 识4.3 数据模型数据模型产生的原因产生的原因：由于计算机无法直接处理现实世界中的具体事物，因此必须把这些具体事物转换成计算机能够处理的数据。概念本质概念本质：数据模型是数据库中用来对现实世界进行抽象的工具，是数据库中用于提供信息表示和操作手段的形式构架，是现实世界的一种抽象模型。本质本质：它是现实世界数据特征的抽象。第二层抽象 第 4 讲 数 据 库 基 础 知 识4.3 数据模型数据模型数据处理经历了三重世界和两级抽象。具体事物概念模型第一层抽象数据库支持的数据模型信息世界信息世界计算机世界计算机世界现实世界现实世界第二层抽象具体事物概念模型第
9、一层抽象数据库支持的数据模型第二层抽象具体事物概念模型第一层抽象数据库支持的数据模型 第 4 讲 数 据 库 基 础 知 识4.3 数据模型数据模型按照不同的应用层次，数据模型分为3种类型：概念数据模型（概念数据模型（conceptual data model）一种面向客观世界、面向用户的模型，与计算机平台、数据库管理系统无关。仅仅是将现实世界中的事物抽象到信息世界。概念模型是从现实世界到机器世界的一个中间层次。逻辑数据模型（逻辑数据模型（logic data model）一种面向数据库系统的模型，它是概念模型到计算机之间的中间层次。概念模型只有在转换成逻辑模型之后才能在数据库中得以表示。目前
10、，逻辑模型的种类很多，其中比较成熟的有：层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型等。物理数据模型（物理数据模型（physical data model）物理数据模型又称物理模型，它是一种面向计算机物理表示的模型，此模型是数据模型在计算机上的物理结构表示。 第 4 讲 数 据 库 基 础 知 识4.3 数据模型数据模型概念模型中最著名的是实体联系模型（Entity Relationship Model，ER模型）。实体联系模型是PPChen于1976年提出的。这个模型直接从现实世界中抽象出实体类型及实体间联系，然后用实体联系图（E-R图）表示数据模型。实体属性实体型实体集码联系域客观存在并且可
11、以相互区别的事物，可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的事件。客观存在并且可以相互区别的事物，可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的事件。实体所具有的某一特性。有实体所具有的某一特性。有“型型”和和“值值”之分，之分，“型型”为属性名，为属性名，“值值”为属性的内容。为属性的内容。若干个属性的型组成的集合，表示一个实体的类型。若干个属性的型组成的集合，表示一个实体的类型。同型实体的集合。同型实体的集合。能唯一标识一个实体的属性或属性集。能唯一标识一个实体的属性或属性集。属性值的取值范围。属性值的取值范围。组成实体的各属性之间的联系，或者不同实体集之间的联系。组成实体的各属性之间的联系，或者不同
12、实体集之间的联系。 第 4 讲 数 据 库 基 础 知 识两个实体集之间的联系有如下3种类型：4.3 数据模型数据模型ABABAB一对一 （1:1） 一对多（1：n） 多对多（m:n） 第 4 讲 数 据 库 基 础 知 识教你如何画教你如何画E-R图图E-R图的图的4个基本成分个基本成分 矩形框，表示实体。 菱形框，表示联系类型。 椭圆形框，表示实体和联系类型的属性。名字写在图形中。对于实体的标识符属性，在属性名下面要画一条横线。 直线，连接前三个对象，表示它们之间的联系，并在直线端部标注联系的种类（1 1、1 n或m n）。 第 4 讲 数 据 库 基 础 知 识一起来画一个一起来画一个E
13、-R图图例题：请例题：请为图书管理设计一个为图书管理设计一个E-R模型。包括如下过程：读者从图书馆借模型。包括如下过程：读者从图书馆借书，图书馆从出版社购书。书，图书馆从出版社购书。画图步骤分析： 确定实体。本例中涉及到的实体有：读者、书、出版社。确定实体。本例中涉及到的实体有：读者、书、出版社。确定联系类型。读者和书之间是确定联系类型。读者和书之间是m n联系，联系名为联系，联系名为“借阅借阅”，书和出版社之，书和出版社之间是间是1 n联系，联系名为联系，联系名为“订购订购”。确定实体类型和联系类型的属性。实体类型读者的属性有：读者编号、读者姓确定实体类型和联系类型的属性。实体类型读者的属性
14、有：读者编号、读者姓名、读者年龄、性别、系别；实体类型书的属性有：书号、书名、作者、价格；名、读者年龄、性别、系别；实体类型书的属性有：书号、书名、作者、价格；实体类型出版社的属性有：出版社编号、出版社名、出版社地址。联系类型借阅实体类型出版社的属性有：出版社编号、出版社名、出版社地址。联系类型借阅的属性有借阅日期、归还日期。的属性有借阅日期、归还日期。确定实体类型的键，在下画一条横线。确定实体类型的键，在下画一条横线。组合成完整的组合成完整的E-R图。图。 第 4 讲 数 据 库 基 础 知 识一起来画一个一起来画一个E-R图图画图步骤分析： 确定实体。本例中涉及到的实体有：读者、书、出版社
15、。确定实体。本例中涉及到的实体有：读者、书、出版社。确定联系类型。读者和书之间是确定联系类型。读者和书之间是m n联系，联系名为联系，联系名为“借阅借阅”，书和出版社之，书和出版社之间是间是1 n联系，联系名为联系，联系名为“订购订购”。借阅读者书出版社订购mnn1 第 4 讲 数 据 库 基 础 知 识一起来画一个一起来画一个E-R图图画图步骤分析：确定实体类型和联系类型的属性。实体类型读者的属性有：读者编号、读者姓名、读者年龄、确定实体类型和联系类型的属性。实体类型读者的属性有：读者编号、读者姓名、读者年龄、性别、系别；实体类型书的属性有：书号、书名、作者、价格；实体类型出版社的属性有：出性别、系别；实体类型书的属性有：书号、书名、作者、价格；实体类型出版社的属性有：出版社编号、出版社名、出版社地址。联系类型借阅的属性有借阅日期、归还日期。版社编号、出版社名、出版社地址。联系类型借阅的属性有借阅日期、归还日期。确定实体类型的键，在下画一条横线。最后，组合成完整的确定实体类型的键，在下画一条横线。最后，组合成完整的E-R图。图。借阅读者书出版社订购mnn1读者编号姓名年龄性别系别借阅日期归还日期书号书名作者价格出版社编号出版社名地址
