數據庫技術總結數據(Data)：是數據庫中存儲的基本對象數據的定義：描述事物的符號記錄數據的種類：文字、圖形、圖象、聲音等數據的特點：數據與其語義是不可分的數據庫(Database,簡稱DB) ：是長

數據庫技術總結

數據(Data)：是數據庫中存儲的基本對象

數據的定義：描述事物的符號記錄

數據的種類：文字、圖形、圖象、聲音等

數據的特點：數據與其語義是不可分的

數據庫(Database,簡稱DB) ：是長期儲存在計算機內、有組織的、可共享的大量數據集合 數據庫的特征：

? 數據按一定的數據模型組織、描述和儲存

? 可為各種用戶共享

? 冗余度較小

? 數據獨立性較高

? 易擴展

數據庫管理系統(tǒng)（Database Management System，簡稱DBMS ）：是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數據管理軟件。

DBMS 的用途：科學地組織和存儲數據、高效地獲取和維護數據

DBMS 的主要功能：

數據庫的運行管理

保證數據的安全性、完整性、 多用戶對數據的并發(fā)使用 發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復

? 數據庫的建立和維護功能(實用程序)

數據庫數據批量裝載

數據庫轉儲

介質故障恢復

數據庫的重組織

性能監(jiān)視等

數據庫系統(tǒng)（Database System，簡稱DBS ）是指在計算機系統(tǒng)中引入數據庫后的系統(tǒng)構成。

? 數據庫系統(tǒng)的構成

? 由數據庫、數據庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、應用系統(tǒng)、數據庫管理員（和用戶）構

成。

? 數據管理

? 對數據進行分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護，是數據處理的中心問題

數據模型這個工具來抽象、表示和處理現實世界中的數據和信息。

? 數據模型應滿足三方面要求

? 能比較真實地模擬現實世界

? 容易為人所理解

? 便于在計算機上實現

? 數據模型分成兩個不同的層次

(1) 概念模型 也稱信息模型，它是按用戶的觀點來對數據和信息建模。

(2) 數據模型 主要包括網狀模型、層次模型、關系模型等，它是按計算機系統(tǒng)的觀點對數據建模。

? 客觀對象的抽象過程---兩步抽象

? 現實世界中的客觀對象抽象為概念模型；

? 把概念模型轉換為某一DBMS 支持的數據模型。

? 數據結構

? 對象類型的集合

數據結構是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述

? 兩類對象

? 與數據類型、內容、性質有關的對象

? 與數據之間聯系有關的對象

? 數據操作

? 對數據庫中各種對象（型）的實例（值）允許執(zhí)行的操作及有關的操作規(guī)則

? 數據操作的類型

? 檢索

? 更新（包括插入、刪除、修改）

? 數據模型對操作的定義

? 操作的確切含義

? 操作符號

? 操作規(guī)則（如優(yōu)先級）

? 實現操作的語言

? 數據操作是對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述。

? 數據模型對約束條件的定義

? 反映和規(guī)定本數據模型必須遵守的基本的通用的完整性約束條件。

提供定義完整性約束條件的機制，以反映具體應用所涉及的數據必須遵守的特定的語義約束條件。

信息世界中的基本概念

(1) 實體（Entity ）

客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體。

(2) 屬性（Attribute ）

實體所具有的某一特性稱為屬性。

一個實體可以由若干個屬性來刻畫。

(3) 碼（Key ）

唯一標識實體的屬性集稱為碼。

(4) 域（Domain ）

屬性的取值范圍稱為該屬性的域。

(5) 實體型（Entity Type）

用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫

同類實體稱為實體型

(6) 實體集（Entity Set）

同型實體的集合稱為實體集

聯系（Relationship ）

現實世界中事物內部以及事物之間的聯系在信息世界

中反映為實體內部的聯系和實體之間的聯系

實體型間聯系

兩個實體型 一對一聯系（1:1）

三個實體型 一對多聯系（1:n）

一個實體型 多對多聯系（m:n）

兩個實體型間的聯系

? 一對一聯系

? 如果對于實體集A 中的每一個實體，實體集B 中至多有一個實體與之聯系，反之亦然，

則稱實體集A 與實體集B 具有一對一聯系。記為1:1。

? 一對多聯系

? 如果對于實體集A 中的每一個實體，實體集B 中有n 個實體（n ?0）與之聯系，反之，

對于實體集B 中的每一個實體，實體集A 中至多只有一個實體與之聯系，則稱實體集A 與實體集B 有一對多聯系

記為1:n

? 多對多聯系（m:n）

? 如果對于實體集A 中的每一個實體，實體集B 中有n 個實體（n ?0）與之聯系，反之，

對于實體集B 中的每一個實體，實體集A 中也有m 個實體（m ?0）與之聯系，則稱實體集A 與實體B 具有多對多聯系。記為m:n

概念模型的表示方法

? 實體－聯系方法(E-R方法)

? 用E-R 圖來描述現實世界的概念模型

? E-R 方法也稱為E-R 模型

常用數據模型

? 非關系模型

? 層次模型（Hierarchical Model）

? 網狀模型(Network Model )

? 數據結構：以基本層次聯系為基本單位

基本層次聯系：兩個記錄以及它們之間的一對多（包括一對一) 的聯系

? 關系模型(Relational Model)

? 數據結構：表

? 面向對象模型(Object Oriented Model）

? 數據結構：對象

? 層次模型

滿足下面兩個條件的基本層次聯系的集合為層次模型。

1. 有且只有一個結點沒有雙親結點，這個結點稱為根 結點

2. 根以外的其它結點有且只有一個雙親結點

? 表示方法

實體型：用記錄類型描述。

每個結點表示一個記錄類型。

屬性：用字段描述。每個記錄類型可包含若干個字段。 聯系：用結點之間的連線表示記錄（類）型之間的 一對多的聯系

網狀數據模型的數據結構

? 網狀模型

滿足下面兩個條件的基本層次聯系的集合為網狀模型。

1. 允許一個以上的結點無雙親；

2. 一個結點可以有多于一個的雙親。

? 表示方法（與層次數據模型相同）

實體型：用記錄類型描述。

每個結點表示一個記錄類型。 屬性：用字段描述。

每個記錄類型可包含若干個字段。 聯系：用結點之間的連線表示記錄（類）型之 間的一對多的父子聯系。

關系模型的基本概念

? 關系（Relation ）

一個關系對應通常說的一張表。

? 元組（Tuple ）

表中的一行即為一個元組。

? 屬性（Attribute ）

表中的一列即為一個屬性，給每一個屬性起一個名稱即屬性名。

? 關系必須是規(guī)范化的，滿足一定的規(guī)范條件

最基本的規(guī)范條件：關系的每一個分量必須是一個不

可分的數據項。

? 查詢、插入、刪除、更新

? ? 存取路徑對用戶隱蔽，用戶只要指出“干什么”，不必詳細說明“怎么干” 關系模型的完整性約束

? 實體完整性

? 參照完整性

? 用戶定義的完整性

關系數據模型的存儲結構

? 表以文件形式存儲

? 有的DBMS 一個表對應一個操作系統(tǒng)文件

? 有的DBMS 自己設計文件結構

關系模型的優(yōu)缺點

? 優(yōu)點

? 建立在嚴格的數學概念的基礎上

? 概念單一。數據結構簡單、清晰，用戶易懂易用

? 實體和各類聯系都用關系來表示。

? 對數據的檢索結果也是關系。

? 關系模型的存取路徑對用戶透明

? 具有更高的數據獨立性，更好的安全保密性

? 簡化了程序員的工作和數據庫開發(fā)建立的工作

? 缺點

存取路徑對用戶透明導致查詢效率往往不如非

關系數據模型

為提高性能，必須對用戶的查詢請求進行優(yōu)化

增加了開發(fā)數據庫管理系統(tǒng)的難度

數據庫系統(tǒng)外部的體系結構

? 單用戶結構

? 主從式結構

? 分布式結構

? 客戶/服務器結構

? 瀏覽器/應用服務器/數據庫服務器結構

分布式結構的數據庫系統(tǒng)

?

? 網絡中的每個結點都可以獨立處理本地數據庫中的數據，執(zhí)行局部應用 ? 同時也可以同時存取和處理多個異地數據庫中的數據，執(zhí)行全局應用

? 優(yōu)點

? 適應了地理上分散的公司、團體和組織對于數據庫應用的需求。

? 缺點

? 數據的分布存放給數據的處理、管理與維護帶來困難。

? 當用戶需要經常訪問遠程數據時，系統(tǒng)效率會明顯地受到網絡傳輸的制約

數據庫管理員(DBA)

? 決定數據庫中的信息內容和結構

? 決定數據庫的存儲結構和存取策略

? 定義數據的安全性要求和完整性約束條件

關系數據庫

? 關系模型的組成

? 關系數據結構

? 關系操作集合

? 關系完整性約束

? 1) 常用的關系操作

? 查詢

? 選擇、投影、連接、除、并、交、差

? 數據更新

? 插入、刪除、修改

? 查詢的表達能力是其中最主要的部分

? 2) 關系操作的特點

? 集合操作方式，即操作的對象和結果都是集合。

? 非關系數據模型的數據操作方式：一次一記錄

? 文件系統(tǒng)的數據操作方式

? 3) 關系數據語言的種類

? 關系代數語言

? 用對關系的運算來表達查詢要求

? 4) 關系數據語言的特點

? 關系語言是一種高度非過程化的語言

? 存取路徑的選擇由DBMS 的優(yōu)化機制來完成

? 用戶不必用循環(huán)結構就可以完成數據操作

? 能夠嵌入高級語言中使用

? 關系代數、元組關系演算和域關系演算三種語言在表達能力上完全等價

關系

? ⒈ 域（Domain ）

? 2. 笛卡爾積（Cartesian Product）

? 3. 關系（Relation ）

? 域是一組具有相同數據類型的值的集合。例:

? 整數

? 實數

? 介于某個取值范圍的整數

? 長度指定長度的字符串集合

? {?男?，?女?}

? 介于某個取值范圍的日期

? 笛卡爾積

給定一組域D 1，D 2，…，Dn ，這些域中可以有相同的。D 1，D 2，…，Dn 的笛卡爾積為： D 1×D 2×…×Dn ＝｛（d 1，d 2，…，dn ）｜di Di ，i ＝1，2，…，n ｝

? 所有域的所有取值的一個組合

? 不能重復

? 2) 元組（Tuple ）

? 笛卡爾積中每一個元素（d 1，d 2，…，dn ）叫作一個n 元組（n-tuple ）或簡稱元組。

? 3) 分量（Component ）

? 笛卡爾積元素（d 1，d 2，…，dn ）中的每一個值di 叫作一個分量。

? 4) 基數（Cardinal number）

? 若Di （i ＝1，2，…，n ）為有限集，其基數為mi （i ＝1，2，…，n ），則D 1×D 2×…

×Dn 的基數M 為：

? 5) 笛卡爾積的表示方法

? 笛卡爾積可表示為一個二維表。表中的每行對應一個元組，表中的每列對應一個域。 關系（Relation ）

1) 關系

D 1×D 2×…×Dn 的子集叫作在域D 1，D 2，…，Dn 上的關系，表示為

R （D 1，D 2，…，Dn ）

R ：關系名

n ：關系的目或度（Degree ）

2) 元組

關系中的每個元素是關系中的元組，通常用t 表示。

3) 單元關系與二元關系

當n =1時，稱該關系為單元關系（Unary relation）。

當n =2時，稱該關系為二元關系（Binary relation）

4) 關系的表示

關系也是一個二維表，表的每行對應一個元組，表的每列對應一個域。

5) 屬性

關系中不同列可以對應相同的域，為了加以區(qū)分，必須對每列起一個名字，稱為屬性（Attribute ）。

n 目關系必有n 個屬性。

6) 碼

候選碼（Candidate key）

若關系中的某一屬性組的值能唯一地標識 一個元組，則稱該屬性組為候選碼

在最簡單的情況下，候選碼只包含一個屬性。 稱為全碼（All-key ）

在最極端的情況下，關系模式的所有屬性組 是這個關系模式的候選碼，稱為全碼（All- key ） 主碼

若一個關系有多個候選碼，則選定其中一個 為主碼（Primary key） 主碼的諸屬性稱為主屬性（Prime attribute）。 不包含在任何侯選碼中的屬性稱為非碼屬性 （Non-key attribute）

7) 三類關系 基本關系（基本表或基表）

實際存在的表，是實際存儲數據的邏輯表示 查詢表

查詢結果對應的表 視圖表

由基本表或其他視圖表導出的表，是虛表，不對 應實際存儲的數據

基本關系的性質

① 列是同質的（Homogeneous ）

每一列中的分量是同一類型的數據，來自同 一個域

② 不同的列可出自同一個域

其中的每一列稱為一個屬性