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1、第3章 数据库基本概念,3.1 数据库系统应用实例,图书馆数据库系统的应用一个查询应用程序界面,一个查询应用程序结果,图书馆数据库,图书馆数据库系统工作原理用户通过应用程序输入查询条件，应用程序将查询条件转换为查询命令，将该命令发给DBMS；DBMS根据接收到的查询命令从图书馆数据库中取出数据返回给应用程序；应用程序按用户通俗易懂的格式显示查询结果。,概括：（1）数据库由若干张相互关联的表格组成。（2）数据库管理系统是一个管理数据库的软件。（3）数据库系统的组成。,3.2 数据模型,在现实世界中有许多模型，这些模型都是对现实世界中某个对象特征的模拟和抽象，例如飞机模型、汽车模型等。3.2.1
2、数据模型由三个要素组成：数据结构 数据操作 完整性约束,数据结构,数据结构用于描述系统的静态特性，是所研究的对象类型的集合。数据模型按其数据结构分为层次模型、网状模型和关系模型。,数据操作,数据操作用于描述系统的动态特性，是指对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作集合。,数据的约束条件,数据的约束条件是一组完整性规则的集合。完整性规则是给定的数据及其联系所具有的制约和存储规则，用以限定符合数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效和相容。,3.2.2 概念模型,概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。现实世界的事物反映到人的脑子中来，人们把这些事物抽象为一
3、种既不依赖于具体的计算机系统又不为某一DBMS支持的概念模型，然后再把概念模型转换为计算机上某一DBMS支持的数据模型。,1概念模型的主要概念,实体：客观存在并相互区别的事物及其事物之间的联系。例如，一个学生、一门课程、学生的一次选课等都是实体。属性：实体所具有的某一特性。例如，学生的学号、姓名、性别、出生年份、系、入学时间等。码：惟一标识实体的属性集。例如，学号是学生实体的码。域：属性的取值范围。例如，年龄的域为大于等于0小于等于300的整数，性别的域为（男，女）。,实体型：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。例如，学生（学号，姓名，性别，出生年份，系，入学时间）就是一个
4、实体型。实体集：同型实体的集合称为实体集。例如，全体学生就是一个实体集。联系：实体与实体之间以及实体与组成它的各属性间的关系。联系有三种情况：一对一联系，一对多联系，多对多联系。,2概念模型的表示方法,概念模型的表示方法很多，最常用的是实体联系方法。该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型。E-R图提供了表示实体型、属性和联系的方法。实体型：用矩形表示，矩形框内写明实体名。属性：用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来。联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1:1，1:n或m:n）。,下图所示就是一个班级的概念模型的E-R
5、图。,学生,3.2.3 常用的数据模型,目前最常用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。其中层次模型和网状模型统称为非关系模型。,层次数据模型,层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，它用树形结构表示各类实体以及实体间的联系。层次模型数据库系统的典型代表是IBM公司的IMS（Information Management Systems）数据库管理系统，这是一个曾经广泛使用的数据库管理系统。,在数据库中，对满足以下两个条件的数据模型称为层次模型。（1）有且仅有一个节点无双亲，这个节点称为“根节点”。（2）其他节点有且仅有一个双亲。若用图来表示，层次模型是一棵倒立的树。节点层次（Level）
6、从根开始定义，根为第一层，根的孩子称为第二层，根称为其孩子的双亲，同一双亲的孩子称为兄弟。,下图给出了一个系的层次模型。系教研室教师学生,层次模型对具有一对多的层次关系的描述非常自然、直观、容易理解，这是层次数据库的突出优点。,网状数据模型,在数据库中，对满足以下两个条件的数据模型称为网状模型：（1）允许一个以上的节点无双亲。（2）一个节点可以有多于一个的双亲。网状数据模型的典型代表是DBTG系统，也称CODASYL系统，它是20世纪70年代数据系统语言研究会CODASYL（Conference On Data Systems Language）下属的数据库任务组（Data Base Task
7、 Group，简称DBTG）提出的一个系统方案。若用图表示，网状模型是一个网络。,教师,教务主任,学生,课程,成绩,网状模型的例子,关系数据模型,关系模型是目前最重要的一种模型。美国IBM公司的研究员于1970年发表题为“大型共享系统的关系数据库的关系模型”的论文，文中首次提出了数据库系统的关系模型。20世纪80年代以来，计算机厂商新推出的数据库管理系统（DBMS）几乎都支持关系模型，非关系系统的产品也大都加上了关系接口。数据库领域当前的研究工作都是以关系方法为基础的。本书的重点也将放在关系数据模型上。,a关系数据模型的数据结构 一个关系模型的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。每一行称为一
8、个元组，每一列称为一个字段。b关系数据模型的数据操纵与完整性约束 关系数据模型的操纵主要包括查询、插入、删除和更新数据。这些操作必须满足关系的完整性约束条件。关系的完整性约束条件包括三大类：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。其具体含义将在后面介绍。,c关系数据模型的存储结构 在关系数据模型中，实体及实体间的联系都用表来表示。在数据库的物理组织中，表以文件形式存储，每一个表通常对应一种文件结构。,d.关系数据模型的优缺点 关系模型与非关系模型不同，它是建立在严格的数学概念的基础上的。关系模型的概念单一，无论实体还是实体之间的联系都用关系来表示，对数据的检索结果也是关系（即表），所以结构简
9、单、清晰，用户易懂易用。关系模型的存取路径对用户透明，从而具有更高的数据独立性，更好的安全保密性。,关系模型的优点：（1）数据以表的形式组织（2）表中存放实体本身的属性和表间的关系（3）有严格的数学基础，便于用数学理论进行讨论研究（4）以表的形式组织数据，通俗直观易懂。,关系数据模型的缺点，由于存取路径对用户透明，查询效率往往不如非关系数据模型高。因此，为了提高性能，必须对用户的查询请求进行优化，这增加了开发数据库管理系统的负担。,3.3 索引,索引是根据表中一列或若干列按照一定顺序建立的列值与记录行之间的对应关系表。索引的作用：（1）快速存取数据；（2）保证数据记录的唯一性；（3）实现表与表
10、之间的参照完整性；（4）在使用order by，group by子句进行数据检索时，可以减少排序和分组时间。,索引的分类：聚集索引和非聚集索引。索引的创建：有两种方法，企业管理器和命令。掌握使用企业管理器创建索引。在xscj数据库中，经常要对xs，kc，xs_kc三个表查询和更新，为了提高查询和更新速度，可以考虑对三个表建立如下索引：,工商40班,（1）对于xs表，按姓名建立唯一索引，索引组织方式为非聚集索引。（2）对于kc表，按照课程名建立唯一索引，索引组织方式为非聚集索引。使用命令创建（1）create index name_xs_ind on xs(姓名),3.8 视图（View）,视图
11、的定义：视图是从一个或多个表（或视图）导出的表。视图与表的区别：视图是一个虚表。数据库中只存放视图的定义，不存放视图对应的数据。视图一经定义，就可以进行查插删改。创建视图的方法：使用企业管理器和命令方式。,掌握使用企业管理器创建视图的方法。例1 使用企业管理器为xscj数据库xs表创建一个视图，只包含计算机专业学生的情况，视图命名为cs_xs。创建视图的命令为create view。,create view的语法为：create view 视图名字asselect 语句,例2 在xscj数据库中，用xs_kc表创建学生的平均成绩视图kc_avg。use xscjgocreate view kc_avgasselect 学号，avg(成绩)as 平均成绩from xs_kcgroup by 学号,例3 在xscj数据库中，为xs表创建一个视图，把学号，姓名，专业名挑选出来做成一个视图，名字为xs_view。对视图的操作：查插删改。视图定义后，就可以如同查询基本表那样对视图进行查询。例4 查询xs_view的数据。,例5 插入数据。使用Insert语句通过视图向基本表插入数据。向cs_xs视图中插入一条记录：(001115,刘明义,计算机,1,1978-3-2,50,null).例6 将cs_xs视图中所有学生的总学分增加8学分。,
