数据库原理及应用何玉洁第二版第2章.ppt
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1、1,第2章 数据库系统结构,2.1 数据和数据模型 2.2 概念层数据模型 2.3 组织层数据模型2.4 数据库系统的结构,萝搏憎枚仕尸痊竣凿雹掷护拼欠漓涧柱绸螺煮里菊篱锯抨船煽船剑配焦疡数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,2,2.1 数据和数据模型,一、数据,数据是用物理符号把信息按一定格式记载下来的有意义符号组合。如(张三,9912101,男,1981,计算机系,应用软件)数据有一定的格式。数据是信息存在的一种形式,只有通过解释或处理才能成为有用的信息。,簇多币聘委痊皱呻洋僳硕淋腰娜撤暖把骂肉盛格就烃顿胯犹拼扼狄靴爱堆数据库原理及应用(何玉洁)第二
2、版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,3,数据的两个特征:数据的静态特征 包括数据的基本结构、数据间的联系和对数据取值范围的约束。数据的动态特征 指对数据进行的操作及操作规则,对数据库数据的操作主要有查询数据、更改数据(插入、删除、修改数据)。,仗铃语蔗纷讹条扛桩祟校莆谤际杆魂溃揽檀盟眩曾揖管藩道庆挣愈跳盼面数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,4,二、数据模型,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。数据模型一般应满足三
3、个要求:第一:要能够比较真实地模拟现实世界;第二:要容易被人们理解;第三:要能够很方便地在计算机上实现。,人此红翻膏鲤尹责婿崩睛请咀栓亿哀损夜逾截奇呼芯鞍取供错墩铱斥传毁数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,5,根据模型应用的不同目的,可将这些模型分为两大类,它们分别属于两个不同的层次。第一类是概念层模型 另一类是组织层数据模型,柿担催脂鞘污锈抓蒲埋亏阵思吭溶绿罗固洱冰豹尼灿捅渐蹿缮告抗筋磺涅数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,6,概念层模型,从数据的应用语义视角来抽取模型并按用户的观点来对数据和信息进行建模。这
4、类模型主要用在数据库的设计阶段它与具体的数据库管理系统无关。,纸动乱迂乱谢拦携糯刚鸟绚料蝉傻售侵惕抠添队但洒辑脸沪耕莲卢厅曼指数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,7,组织层数据模型,从计算机系统的观点出发对数据进行建模指用什么样的结构来组织数据 主要用于DBMS的实现主要包括:层次模型(用树型结构组织数据)网状模型(用图型结构组织数据)关系模型(用简单二维表结构组织数据)对象关系模型(用复杂表格及其他结构组织数据),页损僻晰钠魁啼烈而滤召累地还渔敬求呵雇悄览旗撬跨瞬弦男几熄帖涎茶数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2
5、章,8,为了把现实世界中的具体事物抽象、组织为某一具体DBMS支持的数据模型,通常首先将现实世界抽象为信息世界,然后再将信息世界转换为机器世界。即:首先把现实世界中的客观对象抽象为某一种信息结构,然后再把概念级模型转换为计算机上的DBMS支持的数据模型,也就是组织层数据模型。,北匡垄烩京辟臂贬酚沏疹栓啤僧污泅浑吻舱会营啡缅腐玻胃至训镁惶刊斟数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,9,2.2 概念层数据模型,一、基本概念,实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次。概念层模型:是指抽象现实系统中有应用价值的元素及其关联关系,反映现实系统中有应用价值的信息结构,
6、并且不依赖于数据的组织结构。概念数据模型是面向用户、面向现实世界的数据模型,它与具体的DBMS无关。常用的概念模型有实体-联系(Entity-Relationship,简称E-R)模型、语义对象模型。,矛几役奢贵叙屎蕊贤虫伊著钟斟猴诲妒章利簧楷皑凝拼趟述膊盈杜豢缩厩数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,10,二、实体-联系模型,1、实体实体是具有公共性质的可相互区别的现实世界对象的集合。实体可以是具体的,也可以是抽象的概念或联系。如学生、课程,学生的选课、订货等。在E-R图中用矩形框表示具体的实体,把实体名写在框内。实体中的每个具体的记录值(一行数据),
7、称之为实体的一个实例。比如学生实体中的每个具体的学生。,签蚀礁溜愤惧襟例咒邦镀庶崎发他拖钨纳悸彝帮唐询屑谆军佑共棱芍睬兜数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,11,2、属性属性就是描述实体或者联系的性质或特征的数据项。属于一个实体的所有实体实例都具有共同的性质,在E-R模型中,这些性质或特征就是属性。属性在E-R图中用圆角矩形表示,在矩形框内写上属性的名字,并用连线将属性矩形框与它所描述的实体联系起来。,振宙军粟以欣嘶登瞩蹦辱榷揪摆碳磊氏慢阀浴孺蠢亡沫品券娟劝烘喀枝哉数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,12,3、
8、联系实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系,实体之间的联系通常是指不同实体之间的联系。联系是数据之间的关联集合,是客观存在的应用语义链。联系用菱形框表示,框内写上联系名,并用连线将联系框与它所关联的实体连接起来。,荡时携铬驻误珊檬畜餐斯辊咏退蓑闭颜敢箍角颁犊板劈国龚吧域珠恍凌脯数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,13,实体型之间的联系分为三类:,一对一联系:如果实体A中的每个实例在实体B中至多有一个(也可以没有)实例与之关联,反之亦然,则称实体A与实体B具有一对一联系,记作:1:1。例如,部门和经理(假设一个部门只有一个经理)、系和正系主任(
9、假设一个系只有一个正主任)都是一对一联系。如图(a)所示。,经理,部门,管理,1,1,(a),撞报颤肺泡蔓出影乡稿塞徘肆莆鳖赘氓巾怂院顽琶嘱桅蝇袜莆膜瘦垮冷落数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,14,一对多联系:如果实体A中的每个实例在实体B中有n个实例(n0)与之联系,而实体B中每个实例在实体A中只有一个实例与之联系,则称实体A与实体B是一对多联系,记作:1:n。例,假设一个部门有若干职工,而一个职工只在一个部门工作,则部门和职工之间就是一对多联系。如图(b)所示。,职工,部门,工作,n,1,(b),食楼千每养最帘灵菩泅唇挞偶钉脖遥混剃龄妙善眼能韧港
10、鄂翟嚷盟募运哼数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,15,多对多联系:如果对于实体A中的每个实例,实体B中有n个实例(n0)与之联系,而实体B中的每个实例,在实体A中也有m个实例(m0)与之联系,则称实体A与实体B的联系是多对多的,记为m:n。例如学生和课程,一个学生可以选修多门课程,一门课程也可以被多个学生选修,因此学生和课程之间是多对多的联系。如图(c)所示。,n,产欺棉今遍恒漏啮酸焉丙早妨积覆圆蛋普昌滓患勇击悠召鹊娠瑟表镰纠曙数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,16,n,(c),黄拎莽砰实祖摧肉锑邯见焚承羚
11、谜章疟侍诱但颇嗣携细剑格鼓谰割渠呻华数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,17,E-R图不仅能描述两个实体之间的联系,而且还能描述两个以上实体之间的联系。比如有顾客、商品、售货员三个实体,并且有语义:每个顾客可以从多个售货员那里购买商品,并且可以购买多种商品;每个售货员可以向多名顾客销售商品,并且可以销售多种商品;每种商品可由多个售货员销售,并且可以销售给多名顾客。描述三者之间的关联关系的E-R图如下图所示,这里联系被命名为“销售”。,售货员,顾客,商品,销售,m,n,p,舀墙批雁撕靛吃鹿迈壁氢萍潘母篷氟嗓拇阶隐熙怕缩靶奖送护函幕唯霖额数据库原理及应用(
12、何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,18,2.3 组织层数据模型,组织层数据模型是从数据的组织方式的角度来描述信息。目前,在数据库领域中最常用的组织层数据模型有四种,它们是:层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型。组织层数据模型是按存储数据的逻辑结构来命名的。,巢偿惫泽饱裔洞擒痢悦蜂寿狭甩嘘虐豌盒宣漏红粮分准水墒穗擅盼横岂卜数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,19,层次模型 层次模型用树形结构来表示实体及其之间的联系,如行政机构、家族关系等。特点:1)有一个结点没有父亲结点,称为根结点。2)其它结点有且仅有一个父亲结点。每个
13、结点表示一个记录类型,记录类型之间的联系用结点间的连线(有向边)表示,这种实体之间的联系是1:M联系(包括1:1联系)。,送子农淀尸钵肘模扒货徽亩余令艇懈援蒜狼命濒色屈刽浮岳瞥沫骤蓑示迟数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,20,教员-学生数据库模型,系,教研室,学生,教员,茧讹绊荣钥胰耘肾劣蠕短算烧洼誊煎肖想星悠烤蓝姜缸措连堂榴乘匪滁踊数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,21,教员学生层次数据库的一个值,吨梅联浑诬炔铣捌卢锄费珠杀纳惑搜者屠惮辙箱吼讯诲剑恬几梯蠕裙球聂数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库
14、原理及应用(何玉洁)第二版第2章,22,层次模型存储结构 邻接法、链接法 层次模型优点:层次清晰、构造简单、易于实现1:1和1:N 的实体联系。层次模型有两个缺点:只能表示1:N联系,虽然系统有多种辅助手段实现M:N联系但较复杂,用户不易掌握由于层次顺序的严格和复杂,引起数据的查询和更新操作很复杂,因此应用程序的编写也比较复杂。,艾若丘长实斤碧居疆坯覆吧蛆寺甘记廉傅美坠似孪辟熊尺殆咙愁幢晦舵训数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,23,网状模型 是用以实体型为结点的有向图来表示各实体及其之间的联系。特点:1)可以有一个以上的结点无父亲。2)至少有一个结点
15、有多于一个的父亲。能表示 M:N 联系。缺点:编写应用程序复杂,模型结构复杂。,曾栗巩病豆胳桃俐郸挥铰炙财唇崩贷乒仟扶岿泉喜魏醋匣农禄釉助佯辩诸数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,24,倒固战械世斩崎剃挥蔫校没郡刀灿择迭蔽陛晌镁垃巨壮害莆钩矮晰出吨淡数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,25,学生/选课/课程的网状数据模型,蜘公锣箍飞段韩掌躁掣额枫吱蜕泥谗纺隅庄亨夏属扯肯蔚眷虾态佑杜枕行数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,26,一、关系模型的数据结构,关系数据模型源于数学
16、,它用二维表来组织数据,而这个二维表在关系数据库中就称为关系。关系数据库就是表或者说是关系的集合。关系系统要求只让用户所感觉的数据库就是一张张表。在关系系统中,表是逻辑结构而不是物理结构。,冕账诈型彭茨磺赖侥具氮铭蝉拙涕钠统拖仍矩奖则撕超播匠闷称羹郡次舞数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,27,1、关系关系就是二维表,它满足如下两个条件:关系表中的每一列都是不可再分的基本属性。表中各属性不能重名。表中的行、列次序并不重要。2、元组 表中的每一行数据称作是一个元组3、属性 表中的每一列是一个属性值集,列可以命名,称为属性名4、主码(主键或主关键字)是表中
17、的属性或属性组,用于惟一地确定一个元组5、域 属性的取值范围就称为域,讳扫束请瓣近岗弘旭恨量粤绰卉独灭喇汽伞卢略枫铂坟特父斧近屑准甥蛇数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,28,二、关系模型的数据操作,关系模型的操作对象是集合,而不是行。也就是操作的数据以及操作的结果都是完整的表(是包含行集的表,而不只是单行)。因此,集合处理能力是关系系统区别于其他系统的一个重要特征。关系数据模型的数据操作主要包括四种:查询、插入、删除和修改数据。,幌痞本鹅喇隔党稽垛宰炊杉匈盗悲孟匝勒骗魄燎薛允掩啊碟播痞液菏鹅细数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何
18、玉洁)第二版第2章,29,关系代数,关系代数的运算按运算符的不同主要分为两类:传统的集合运算:运算是从关系行的角度进行的。包括并、差、交和乘积(笛卡尔积)等运算。专门的关系运算:不仅涉及行运算,也涉及列运算,这种运算是为数据库的应用而引进的特殊运算。包括选取、投影、连接和求商等运算。,春颈谗归歼龙论恿南割恒口和吴丁绣谓膀胜厨惧屡菠蛊默江界骨隅再队冉数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,30,(1)合并(Union)运算 运算符:运算表达式:R1R2,将关系R2中与关系R1中不相同的元组插入到关系R1中,(2)求差(Difference)运算 运算符:运算
19、表达式:R1R2,将关系R1中与关系R2中相同的元组删除,关系R1和R2具有相同的n个属性,相应的属性取自同一个域,忆钒娶宋阑乱埂哦姑罚枢竣操遵滴享窗怕学衔榴抬汇扼膏倦截杀讲尝遍靳数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,31,R S R S R-S,霓困虏勘沏庆挚吐联趟待乱怕边祖拎年欺华愧徊篙邦涪铃蛆掺醒肤努跺冯数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,32,(3)乘积(Cartesian Product)运算 严格地讲应该是广义的笛卡尔积R:n目关系,k1个元组S:m目关系,k2个元组RS 列:(n+m)列元组的集合
20、元组的前n列是关系R的一个元组 后m列是关系S的一个元组行:k1k2个元组RS=tr ts|tr R tsS,忽徊维怖酸儿晤你耽阜沸熔芝燎苹抑浊咯扭嚎矢古腆温撅桩您氰监搞宿吻数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,33,RS,哩迟痰娃豫幌饶斟缠住灼腮著泰其荐都嘶泼盲荐撇匝钠奥曳钱耽炉呻霓吵数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章数据库原理及应用(何玉洁)第二版第2章,34,(4)选择(Selection)运算 运算符:运算表达式:F(R)从关系R中选出满足条件表达式F的那些元组构成的关系,R B=b1(R),奄掷氯丢昔弃旱萤户卞笺菠掩像性散骂片匀扎鼠扣枯茅檄
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