数据库系统教程第1章.ppt

数据库系统教程 叶小平 汤 庸 等 编著 数据（data）一词来自拉丁文“to give”表示“给”或“供给”的意义由此引申，数据可看作给定事实，并可从中推出新的事实。 广义理解：“数据”可以看做描述客观实体特征的各种符号记录，例如，文字、图形、图像、声音等都是数据，这些数据不一定都可由计算机进行处理。 在现今计算机得到广泛应用的时代，数据为人们所极其重视，主要是由于计算机本身对数据具有及其强大的“计算”能力，人们能够通过计算机系统对数据的基本处理来有效使用数据。 数据抽象过程可以分为三个不同层面●物理层面 数据的存储方式与结构●逻辑层面 数据的组织方式●视图层面 用户（应用程序）与系统的交互方式 在数据抽象过程中，需要涉及两个基本概念：数据模式与数据实例 1.三级模式结构 2.二级映射功能 数据模型（Data Model）数据库中描述客观实体和实体间相互关系以及有关语义的一种抽象模型。数据是现实世界中事物及其特征的抽象，数据模型则是数据各种特征和必要约束的抽象。由于事物个体特征通过个体间相互关系表现，从本质上来说，数据模型是数据间相互联系或约束条件的描述，是从一般抽象的层面上模拟和描述了数据库系统的静态特征、动态行为和约束条件。 （1）概念数据模型（Conceptual Data Model）也称为信息模型。概念数据模型的实质是面向用户，它是用户所容易理解的现实世界特征的数据抽象，其基本特征是按照用户观点对数据和信息进行建模，而与具体数据库管理系统无关。概念数据模型作为数据库设计人员与用户之间进行交流的基本工具，服务于数据库设计的应用目的。 （2）逻辑数据模型(Logic Data Model) 也称为结构数据模型(Structure Data Model)，它是既面向用户又面向系统的数据模型，其特征是按计算机系统观点对数据和信息进行建模，服务于DBMS的应用实现。 （3）物理数据模型(Physical Data Model)用以描述数据在物理存储介质上的组织结构，它与具体的DBMS有关，同时也与具体的操作系统和硬件有关，是物理层次上的数据模型。每种结构数据模型在实现时都要有其对应的物理数据模型。为了保证数据的独立性和可移植性，DBMS能够自动完成大部分物理数据模型的实现工作，设计者只需设计索引和集簇等特殊结构。 ● 概念数据模型是现实客观世界特征的第一层次的抽象。● 概念数据模型是数据库设计人员与用户之间进行交流的语言。 ● 构造上应该具有较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识。● 使用中应该简单、直观和清晰，能够为不具专业知识或者所具专业知识较少的用户所理解与掌握 逻辑数据模型是严格定义的一组概念的集合，主要由数据结构、数据操作和完整性约束三个部分组成，通常称为数据模型三要素。 ① 数据结构 计算机数据组织方式和数据之间联系的框架描述，数据文件中数据按照这种框架描述进行组织。这种框架可分为两类： ● 与数据类型、内存和性质有关的描述：例如网状模型中的数据项或记录；关系模型中的域、属性和关系等等。 ● 与数据之间联系有关的描述：例如关系模型中的外键。 ② 数据操作 数据操作是指对数据库中各种对象的实例（或取值）所允许执行的操作的集合，其中包括操作方法及相应操作规则，它是对数据库动态特性的描述。在数据库中，数据操作主要有数据查询和数据更新（插入、删除和修改）两大类。数据模型需要定义这些操作的语义、操作符号、操作规则（例如优先级）以及实现操作的相关语句。 ③ 完整性约束 对数据的一组完整性规则（约束条件）的集合。完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则，用以限定数据库中数据的状态以及状态的变化，目的是保证数据的正确性、有效性和相容性。 每种数据模型都应包含下面两个内容： ● 规定完整性约束条件 即确定数据模型必须遵守的基本的和通用的完整性约束条件。例如，在关系模型中，任何关系都要遵守实体完整性和参照完整性两个基本约束条件。 ● 用户定义完整约束机制 即提供用户定义完整约束条件的机制。 1.格式化数据模型 （1）层次数据模型（Hierarchical Model）是数据库系统中最早出现的数据模型，其用树型（层次）结构表示各类实体以及实体间的联系，它反映现实世界中实体间本身具有一种自然的层次关系，如行政机构，家族关系等。基于层次模型数据库系统的典型代表是IBM公司的IMS(Information Management System)数据库管理系统，它曾经得到广泛使用。 层次数据模型示例 实体集间联系可表现为非层次关系，如果用层次模型表示各种这些联系就很不自然，为此，人们引入网状数据模型。通过连通有向图来表示实