数据库系统概论 An Introduction to Database Systems

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1 数据库系统概论 An Introduction to Database Systems

2 An Introduction to Database Systems
1.2.4 最常用的数据模型 非关系模型 层次模型(Hierarchical Model) 网状模型(Network Model) 关系模型(Relational Model) 面向对象模型(Object Oriented Model） 对象关系模型(Object Relational Model) An Introduction to Database Systems

3 An Introduction to Database Systems
1.2 数据模型 两大类数据模型 数据模型的组成要素 概念模型 最常用的数据模型 层次模型 网状模型 关系模型 An Introduction to Database Systems

4 An Introduction to Database Systems
关系模型 关系数据结构 关系操作 数据完整性约束 An Introduction to Database Systems

5 An Introduction to Database Systems
关系 单一的数据结构----关系 现实世界的实体以及实体间的各种联系均用关系来表示 逻辑结构----二维表 从用户角度，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表 An Introduction to Database Systems

6 An Introduction to Database Systems
一、关系数据模型的数据结构 学生登记表 属性 元组 学 号 姓 名 年 龄 性 别 系 名 年 级 王小明 19 女 社会学 2005 黄大鹏 20 男 商品学 张文斌 18 法律 … An Introduction to Database Systems

7 An Introduction to Database Systems
关系数据模型的数据结构（续） 关系（Relation） 一个关系对应通常说的一张表 元组（Tuple） 表中的一行即为一个元组 属性（Attribute） 表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性名 An Introduction to Database Systems

8 An Introduction to Database Systems
关系数据模型的数据结构（续） 分量 元组中的一个属性值。 关系模式 对关系的描述 关系名（属性1，属性2，…，属性n） 学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级） An Introduction to Database Systems

9 An Introduction to Database Systems
关系(续) ⒈ 域（Domain） 2. 笛卡尔积（Cartesian Product） 3. 关系（Relation） An Introduction to Database Systems

10 An Introduction to Database Systems
⒈ 域（Domain） 域是一组具有相同数据类型的值的集合。例: 整数 实数 介于某个取值范围的整数 长度指定长度的字符串集合 {‘男’，‘女’} …………….. An Introduction to Database Systems

11 2. 笛卡尔积（Cartesian Product）
给定一组域D1，D2，…，Dn，这些域中可以有相同的。 D1，D2，…，Dn的笛卡尔积为： D1×D2×…×Dn ＝ ｛（d1，d2，…，dn）｜diDi，i＝1，2，…，n｝ 所有域的所有取值的一个组合 不能重复 An Introduction to Database Systems

12 An Introduction to Database Systems
笛卡尔积（续) 基数（Cardinal number） 若Di（i＝1，2，…，n）为有限集，其基数为mi（i＝1，2，…，n），则D1×D2×…×Dn的基数M为： 笛卡尔积的表示方法 笛卡尔积可表示为一个二维表 表中的每行对应一个元组，表中的每列对应一个域 An Introduction to Database Systems

13 An Introduction to Database Systems

14 An Introduction to Database Systems
关系 D1，D2，…，Dn的笛卡尔积的某个子集才有实际含义 例：表2.1 的笛卡尔积没有实际意义 取出有实际意义的元组来构造关系 关系：SAP(SUPERVISOR，SPECIALITY，POSTGRADUATE) 假设：导师与专业：1:1， 导师与研究生：1:n 主码：POSTGRADUATE（假设研究生不会重名） SAP关系可以包含三个元组 ｛ (张清玫，计算机专业，李勇)， (张清玫，计算机专业，刘晨)， (刘逸，信息专业，王敏) } An Introduction to Database Systems

15 An Introduction to Database Systems
3. 关系（Relation） 1) 关系 D1×D2×…×Dn的子集叫作在域D1，D2，…，Dn上的 关系，表示为 R（D1，D2，…，Dn） R：关系名 n：关系的目或度（Degree） 建立在集合代数的基础上 An Introduction to Database Systems

16 An Introduction to Database Systems
关系（续） 2) 关系的表示 关系也是一个二维表，表的每行对应一个元组，表的每 列对应一个域 An Introduction to Database Systems

17 An Introduction to Database Systems
关系（续） 3)属性 关系中不同列可以对应相同的域 为了加以区分，必须对每列起一个名字，称为属性（Attribute） n目关系必有n个属性 An Introduction to Database Systems

18 An Introduction to Database Systems
关系（续） 4) 码 候选码（Candidate key） 若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组，则称该属性组为候选码 简单的情况：候选码只包含一个属性 主码(Primary key): 若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码 外码 关系模式 R 中属性或属性组X 并非 R的码，但 X 是另一个关系模式的码，则称 X 是R 的外部码（Foreign key）也称外码 An Introduction to Database Systems

19 An Introduction to Database Systems
关系（续） 5)基本关系的性质 ① 列是同质的（Homogeneous） ② 不同的列可出自同一个域 ③ 列的顺序无所谓,，列的次序可以任意交换 ④ 任意两个元组的候选码不能相同 ⑤ 行的顺序无所谓，行的次序可以任意交换 An Introduction to Database Systems

20 An Introduction to Database Systems
关系数据模型的数据结构（续） 关系必须是规范化的，满足一定的规范条件 最基本的规范条件：关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项, 不允许表中还有表 图1.27中工资和扣除是可分的数据项 ,不符合关系模型要求 职工号 姓名 职 称 工 资 扣 除 实 发 基 本 津 贴 职务 房 租 水 电 86051 陈 平 讲 师 1305 1200 50 160 112 2283 图1.27 一个工资表(表中有表)实例 An Introduction to Database Systems

21 An Introduction to Database Systems
关系数据库 关系数据库 在一个给定的应用领域中，所有关系的集合构成一个关系数据库 An Introduction to Database Systems

22 An Introduction to Database Systems
二、关系数据模型的操纵与完整性约束 数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系 查询 插入 删除 更新 数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系，即若干元组的集合 存取路径对用户隐蔽，用户只要指出“干什么”，不必详细说明“怎么干” An Introduction to Database Systems

23 An Introduction to Database Systems
关系数据模型的操纵与完整性约束（续） 关系的完整性约束条件 实体完整性 参照完整性 用户定义的完整性 An Introduction to Database Systems

24 An Introduction to Database Systems
关系数据模型的优缺点 优点 建立在严格的数学概念的基础上 概念单一 实体和各类联系都用关系来表示 对数据的检索结果也是关系 关系模型的存取路径对用户透明 具有更高的数据独立性，更好的安全保密性 简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作 An Introduction to Database Systems

25 An Introduction to Database Systems
关系数据模型的优缺点（续） 缺点 存取路径对用户透明导致查询效率往往不如非 关系数据模型 为提高性能，必须对用户的查询请求进行优化 增加了开发DBMS的难度 An Introduction to Database Systems

26 An Introduction to Database Systems
E-R模型向关系模型的转换 一个实体转换为一个关系模式。实体的属性就是关系的属性，实体的标识符就是关系的码。 对于实体间的联系有以下不同的情况： 1：1联系和1：n联系一般不转换成关系模式。 一个m：n联系转换为一个关系模式。 An Introduction to Database Systems

27 An Introduction to Database Systems
1:1转换示例 1 经理 部门 管理 部门名 部门号 经理号 经理名 电话 部门表（部门号，部门名，经理号） 经理表（经理号，经理名，电话） 或者： 部门表（部门号，部门名） 经理表（经理号，部门号，经理名，电话） An Introduction to Database Systems

28 An Introduction to Database Systems
1 职工 部门 工作 部门名 部门号 职工号 职工名 工资 部门表（部门号，部门名） 职工表（职工号，部门号，职工名，工资） An Introduction to Database Systems

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m:n转换示例 n m 课程 教师 授课 教师名 教师号 课程号 课程名 学分 职称 授课时数 教师表（教师号，教师名，职称） 课程表（课程号，课程名，学分） 授课表（教师号，课程号，授课时数） An Introduction to Database Systems

30 An Introduction to Database Systems
例题 一个图书借阅数据库系统要求提供下述服务：可随时查询书库中现有书籍的名称、品种、数量与存放位置，所有各类书籍均可由书号唯一标识；可随时查询书籍借还情况。包括借书人单位、姓名、借书证号、借书日期和还书日期。约定：任何人可借多种书，任何一种书可为多个人所借，借书证号具有唯一性；当需要时，可通过数据库中保存的出版社电报编号、电话、邮编及地址等信息向有关书籍的出版社增购有关书籍。约定：一个出版社可出版多种书籍，同一本书仅为一个出版社出版，出版社名具有唯一性。 1、根据上述语义画出ER图，要求在图中画出属性并注明联系的类型。 2、将ER模型转换成关系模型，并指出每个关系模式的主键和外键 An Introduction to Database Systems

31 An Introduction to Database Systems
练习 为某货运公司设计车队管理系统，对车辆、司机、维修、保险、报销等信息和业务活动进行管理。现实语义为：货运公司有多个部门多个车队；每个部门可以调用多个车队，每个车队可以被多个部门调用；每个车队可以聘用多个司机，一个司机只能在一个车队工作；一个车队可以拥有多辆车，但每辆车只能属于一个车队；每辆车可以报销多种费用；一个保险公司可以为多个司机，多辆车保险，但每个司机，每辆车只能在一个公司保险；一个维修公司可以维修多辆车，但每辆车只能在一个维修公司维修。其中部门编号、名称、负责人等属性描述部门；车队编号、名称、地址等属性描述车队；车牌号、车型、颜色、栽重等属性描述车辆；执照号、姓名、电话、工资等属性描述司机；保险公司编号、名称、地址等属性描述保险公司；维修公司编号、名称、地址等属性描述维修公司；顺序号、费用类型、费用、日期、经手人等属性描述开销；部门调用车队有出车编号、出车日期、车程、费用、出车数目；车辆和司机参保有投保日期、保险种类、费用。 1、根据现实语义设计E-R模型，其中实体的属性不要求画出，联系的属性要求画出。 2、将E-R模型转化为关系模式，并给出各关系模式的主键和外部键。 An Introduction to Database Systems

32 An Introduction to Database Systems
第一章 绪论 1.1 数据库系统概述 1.2 数据模型 1.3 数据库系统结构 1.4 数据库系统的组成 1.5 小结 An Introduction to Database Systems

33 An Introduction to Database Systems
第一章 绪论 1.1 数据库系统概述 1.2 数据模型 1.3 数据库系统结构 1.4 数据库系统的组成 1.5 小结 An Introduction to Database Systems

34 An Introduction to Database Systems
1.4 数据库系统的组成 数据库 数据库管理系统（及其开发工具） 应用系统 数据库管理员 An Introduction to Database Systems

35 An Introduction to Database Systems
数据库系统的组成（续） 硬件平台及数据库 软件 人员 An Introduction to Database Systems

36 An Introduction to Database Systems
一、硬件平台及数据库 数据库系统对硬件资源的要求 (1) 足够大的内存 操作系统 DBMS的核心模块 数据缓冲区 应用程序 An Introduction to Database Systems

37 An Introduction to Database Systems
硬件平台及数据库（续） (2) 足够大的外存 磁盘或磁盘阵列 数据库 光盘、磁带 数据备份 (3) 较高的通道能力，提高数据传送率 An Introduction to Database Systems

38 An Introduction to Database Systems
二、软件 DBMS 支持DBMS运行的操作系统 与数据库接口的高级语言及其编译系统 以DBMS为核心的应用开发工具 为特定应用环境开发的数据库应用系统 An Introduction to Database Systems

39 An Introduction to Database Systems
三、人 员 数据库管理员 系统分析员和数据库设计人员 应用程序员 用户 An Introduction to Database Systems

40 An Introduction to Database Systems
人 员（续） 不同的人员涉及不同的数据抽象级别，具有不同的数据视图，如下图所示 图1.30 各种人员的数据视图 An Introduction to Database Systems

41 An Introduction to Database Systems
1. 数据库管理员(DBA) 具体职责： 1.决定数据库中的信息内容和结构 2.决定数据库的存储结构和存取策略 3.定义数据的安全性要求和完整性约束条件 An Introduction to Database Systems

42 An Introduction to Database Systems
数据库管理员(续) 4.监控数据库的使用和运行 周期性转储数据库 数据文件 日志文件 系统故障恢复 介质故障恢复 监视审计文件 An Introduction to Database Systems

43 An Introduction to Database Systems
数据库管理员(续) 5. 数据库的改进和重组 性能监控和调优 定期对数据库进行重组织，以提高系统的性能 需求增加和改变时，数据库须需要重构造 An Introduction to Database Systems

44 An Introduction to Database Systems
2. 系统分析员和数据库设计人员 系统分析员 负责应用系统的需求分析和规范说明 与用户及DBA协商，确定系统的硬软件配置 参与数据库系统的概要设计 An Introduction to Database Systems

45 An Introduction to Database Systems
系统分析员和数据库设计人员（续） 数据库设计人员 参加用户需求调查和系统分析 确定数据库中的数据 设计数据库各级模式 An Introduction to Database Systems

46 An Introduction to Database Systems
3. 应用程序员 设计和编写应用系统的程序模块 进行调试和安装 An Introduction to Database Systems

47 An Introduction to Database Systems
4. 用户 用户是指最终用户（End User）。最终用户通过应用系统的用户接口使用数据库。 1. 偶然用户 不经常访问数据库，但每次访问数据库时往往需要不同的数据库信息 企业或组织机构的高中级管理人员 An Introduction to Database Systems

48 An Introduction to Database Systems
用户（续） 2. 简单用户 主要工作是查询和更新数据库 银行的职员、机票预定人员、旅馆总台服务员 3. 复杂用户 工程师、科学家、经济学家、科技工作者等 直接使用数据库语言访问数据库，甚至能够基于数据库管理系统的API编制自己的应用程序 An Introduction to Database Systems

49 An Introduction to Database Systems
第一章 绪论 1.1 数据库系统概述 1.2 数据模型 1.3 数据库系统结构 1.4 数据库系统的组成 1.5 小结 An Introduction to Database Systems

50 An Introduction to Database Systems
1.5 小结 数据库系统概述 数据库的基本概念 数据管理的发展过程 数据模型 数据模型的三要素 概念模型， E-R 模型 一种主要数据库模型 An Introduction to Database Systems

51 An Introduction to Database Systems
小结(续) 数据库系统的结构 数据库系统三级模式结构 数据库系统两层映像系统结构 数据库系统的组成 An Introduction to Database Systems

52 An Introduction to Database Systems
下课了。。。 追求 休息一会儿。。。 An Introduction to Database Systems