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第一章 绪论


数据库系统
西安电子科技大学 计算理论与技术研究所

王小兵
xbwang@foxmail.com
1

课程简介
? 有关数据库技术的主要内容:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

数据库基本概念 数据库语言 数据库实现技术(DBMS) 数据库设计 数据库新技术 数据库编程 数据库运行维护

《数据库系统》 必修课(3学分)

2

课程简介
? 教材:
? 王珊,萨师煊

? 萨师煊,王珊

数据库系统概论(第四版) 数据库系统概论(第三版)

高等教育出版社 高等教育出版社

? 参考书目:
施伯乐,丁宝康 等 数据库系统教程 高等教育出版社 ? 王珊,朱青 数据库系统概论学习指导与习题解答 高等教育出版社 ? 杨冬青 等译 数据库系统概念 机械工业出版社 ? 岳丽华 等译 数据库系统全书 机械工业出版社 ? Patrick O’Neil, Elizabeth O’Neil DATABASE Principles, Programming, and Performance Higher Education Press ? 周傲英 等译 数据库原理、编程与性能 机械工业出版社 ? C.J. Date 深度探索关系数据库 电子工业出版社
?
3

课程简介
? 课程安排、考核标准和注意事项:
理论讲授40学时;上机实习12机时,一共3次 ? 理论课考试(笔试、闭卷)占总成绩70%,平时作业+ 上机作业占总成绩30% ? 平时作业和上机报告一律手写,打印稿无效 ? 每次收作业提前通知,上课之前交齐,补交无效 ? 课代表负责收作业,向教师反映学生建议和意见 ? 答疑安排另行通知
?

4

数据库领域的三位图灵奖得主
? Charles W. Bachman(查尔斯?巴赫曼)1973
?

主持设计与开发了最早的网状数据库管理系统 IDS,其设计思想和技术直接影响了后来的数 据库。促成了数据库标准DDL和DML的制定。 于1970年6月发表了题为“A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks”一文,首次 明确而清晰地为数据库系统提出了一种崭新的模 型,即关系模型。一经提出迅速商品化。 在事务处理技术上的创造性思维和开拓性工作, 使他成为该技术领域公认的权威。在解决保障 数据的完整性、安全性、并行性,以及从故障 中恢复方面发挥了十分关键的作用。

? Edgar F. Codd(埃德加?科德)1981
?

? James Gray(詹姆斯?格雷)1998
?

5

? 教材作者:萨师煊
?

计算机科学家,中国人民大学经济信息管理系的 创建人,我国数据库学科的奠基人之一,数据库 学术活动的积极倡导者和组织者。 中国人民大学信息学院教授、博士生导师。

? 教材作者:王珊
?

? 主讲教师:苏向阳、王小兵、祁建军

6

第一章 绪论
1.1 数据库系统概述

? 数据库技术的产生和发展
计算机发展的初期只是用于做复杂的科学计算, 随着软硬件技术的发展,对字符串处理能力的引入, 开始具有了数据处理的能力。 数据是描述现实事物的符号。

?

?

什么是数据管理
对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护, 是数据处理的中心问题。

7

1.1 数据库系统概述
? 数据管理技术的发展经历了以下三个阶段:

人工管理阶段 (20世纪50年代中期前)
DATA SEGMENT X DB -25 RESULT DB ? DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME S:DATA,CS:CODE START: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV AL,X TEST AL,80H JZ NEXT NEG AL NEXT: MOV RESULT,AL MOV AH,4CH INT 21H CODE ENDS END START
应用程序1 应用程序2 ... … 应用程序n 数据集1 数据集2 ... … 数据集n 8

特点: 1. 数据不保存 2. 应用程序管理数据 3. 数据不共享 4. 数据不具有独立性

1.1 数据库系统概述
文件系统阶段 (20世纪50年代后~60年代中期)
95004 95006 95008 王小明 黄大鹏 张文斌 19 20 18 女 男 女 社会学 商品学 法律学 95 95 95 …


应用程序1 应用程序2




文件1 文件2 ... …





存取方 法

应用程序n

文件n

特点: 1. 数据可以长期保存 2. 文件系统管理数据 3. 数据共享性差、冗余度大 4. 数据独立性差
9

... …

1.1 数据库系统概述
数据库系统阶段 (60年代末--现在)
学号 801 802 803 804 805 姓名 张三 李四 王五 赵六 钱七 性别 女 男 男 女 男 专业号 01 01 01 02 02 年龄 19 20 20 20 19

课程号 01 02 03 04

课程名 数据库 数据结构 编译 PASCAL

学分 4 4 4 2

学号 801 801 801 802 802 803

课程号 04 03 02 03 04 04

成绩 92 78 85 82 90 88
10

1.1 数据库系统概述
特点: 1. 数据结构化 2. 数据共享性高 冗余度低 易扩充 3. 数据独立性高 4. 数据由DBMS统一 管理和控制

应用程序1
应用程序2 …

数据库 DBMS

应用程序与数据的对应关系

11

1.1 数据库系统概述
? 几个概念: ? 数据库(DataBase,简称 DB):长期存储在计算机 内、有组织、可供享的数 据集合。 ? 数据库管理系统(DataBase Management system,简称 DBMS):专门用于管理数 据库的软件。 ? 数据库系统(DataBase System,简称DBS):引入 数据库之后的计算机系统。
用户 用户 用户

应用系统 应用开发工具

DBMS
操作系统

DBA

数据库

数据库系统的结构
12

1.1 数据库系统概述
? 数据库管理系统的主要功能
? ? ?

?

? ?

数据定义功能:由DBMS提供的数据定义语言(Data Definition Language,DDL)定义数据库中的数据对象。 数据组织、存储和管理:分类组织、存储和管理各种数据, 包括数据字典、用户数据、数据的存取路径等。 数据操纵功能:由DBMS提供的数据操纵语言(Data Manipulation Language,DML)实现对数据库的查询、插入、删 除和修改。 数据控制功能:由DBMS提供的数据控制语言(Data Control Languge,DCL)实现数据保护和事务管理等功能。包括完整性、 安全性、并发控制、数据库恢复。 数据库的建立和维护功能。 其他功能:DBMS与其他软件的通信,与另一个DBMS或文件 系统进行数据交换;异构数据库的互操作等。
13

1.1 数据库系统概述
DBMS的主要构成:
SchemaModification 模式修改 Query 查询 Modifications 修改

“Query” Processor 查询处理器 Transaction Manager 事务处理器 Storage Manager 存储管理器

Data Metadata 数据、元数据

Figure 1.1:Major components of a DBMS

14

1.1 数据库系统概述
? Database Applications: 数据库应用
transactions 银行业:完全事务 ? Airlines: reservations, schedules 航空业:预定、调度 ? Universities: registration, grades 大学:注册、评分 ? Sales: customers, products, purchases 销售业:客户、产品、 购买 ? Manufacturing: production, inventory, orders, supply chain制 造业:生产、记帐、定单、供应链 ? Human resources: employee records, salaries, tax deductions 人力资源:雇员记录、工资、课税减免
? Banking: all

At all, Databases touch all aspects of our lives 数据 库接触生活各层面
15

1.2 数据模型
? 数据模型是现实世界数据特征的抽象,通俗地讲, 数据模型就是现实世界的模拟。 ? 计算机只能处理数字化的数据,需要使用数据模型 来抽象、表示和处理现实世界中的具体事物。 ? 数据模型是数据库系统的核心和基础。 ? 数据模型应满足三个要求:
? 能比较真实地模拟现实世界 ? 容易为人所理解

? 便于在计算机上实现

16

1.2 数据模型
? 根据模型应用的不同目的,数据模型分为两类:
? 概念模型(信息模型)

按用户的观点对数据和信息建模,主要用于数据库设 计。 ? 逻辑模型、物理模型 ? 逻辑模型:包括层次模型、网状模型、关系模型、面 向对象模型、对象关系模型等。它按计算机系统的观 点对数据建模,用于DBMS实现。 ? 物理模型:是对数据最底层的抽象,描述数据在系统 内部的表示方式和存取方法,在磁盘或磁带上的存储 方式和存取方法。它的具体实现是DBMS的任务。
?

17

1.2 数据模型
现实世界 认识 抽象

数据库设计人员完成 (设计工具协助) 数据库设计人员完成
逻辑模型 机器世界 DBMS支持的数据模型 物理模型

信息世界

概念模型

DBMS完成

现实世界中客观对象的抽象过程

18

1.2 数据模型
认识和处理的过程:
指导、决策依据
客观事物及 事物间的联系 作用、指导 信息 信息化 数据

反映(抽象)
构成 客观存在 概念模型

数据化
规范信息 数据模型

分类 组织 编码 存储 检索

现实世界

信息世界 反映

机器世界

19

1.2 数据模型
? 数据模型是严格定义的一组概念的集合。精确描 述了系统的静态特性、动态特性和完整性约束条

件。 ? 数据模型三要素:
?

数据结构(静态) ? 数据库组成对象以及对象之间的联系。 ? 数据操纵(动态) ? 数据库中各种对象(型)的实例(值)允许操作的集合,包括 操作及有关的操作规则。 ? 查询、更新(插入、删除、修改)。 ? 数据完整性约束 ? 一组完整性规则:给定的数据模型中数据及其联系所具 有的制约和存储规则。 ? 限定数据库状态以及状态的变化,以保证数据的正确、 有效、相容。
20

1.2 数据模型
? 概念模型是信息建模,是对现实世界的事物符号化的描述,

为计算机处理做准备。常用的概念模型是E-R图(EntityRelationship Diagram)。 ? 信息世界的主要概念
? ? ? ? ?

实体(Entity):客观存在的各类事物。分为弱实体和强实体。 属性(Attribute):实体所具有的特性。有组合属性、多值属性、 派生属性。 码(Key):能唯一标识实体的属性集。 域(Domain):属性的取值范围。 实体型(Entity Type):对具有相同属性特征实体的描述。

? ?

实体集(Entity Set):同型实体的集合。 联系(Relationship):不同实体集中实体之间的联系,也 可以是同一实体集内实体的联系。
21

1.2 数据模型
? 联系的种类:
?

一对一联系(1:1):实体集A中的任一实体,在实体集B中最多 有唯一实体和它对应;反之,实体集B中的任一实体,在实体 集A中最多有唯一实体和它对应。

A a1 a2

B b1 b2

a3
a4

b3
b4
22

1.2 数据模型
?

一对多联系(1:N):实体集A中的任一实体,在实体集B中有多 个实体和它对应;反之,实体集B中的任一实体,在实体集A 中最多有唯一实体和它对应。

A

B

A

B

b1
a1 a2 a3 b2 b3 b4 b5

b1
b2 b3 b4 b5
23

a1 a2 a3

1.2 数据模型
? 多对多联系(M:N):实体集A中的任一实体,在实体集B中有

多个实体和它对应;反之,实体集B中的任一实体,在实体 集A中有多个实体和它对应。
A B

a1
a2

b1
b2 b3 b4

a3
a4

24

1.2 数据模型
? 用E-R图建立概念模型
?
?

实体的表示:

实体名 属性名

属性的表示:

并用无向边将其与相应的实体连接起来。
学生

学号

姓名

性别

年龄

25

1.2 数据模型
? 联系的表示:

1

联系名

1 联系名

1

联系名

N

M

N

实体联系图示例:
班级 1 班级 1 组成 n 学生 课程 m 选修 n 学生

班级-班长 1
班长

1:1联系

1:n联系

m:n联系
26

第一章 绪论
回顾:
? 人们对信息的存储是为了更好地利用信息。

? 对信息的计算机存储首先是对其进行数据化,即用计算

机能表示和识别的符号来表示信息。 ? 随着计算机软、硬件技术的发展,对数据的管理先后经 历了人工管理、文件系统管理和数据库管理三个阶段。 ? 数据库管理系统(DBMS)是专门管理数据库的软件。 它包含的主要功能有数据定义、数据操纵(操作)、数 据控制和数据库建立与维护。 ? 数据模型是现实世界数据特征的抽象,描述了系统的静 态特性、动态特性和完整性约束条件。 ? 对数据的组织存储首先是对事物及其联系的正确描述, 就是建立概念模型(信息模型),常用E-R图来描述。 27 ? E-R图三要素:实体、属性和联系。

1.2 数据模型
两个以上不同实体集之间的联系:
课程 1 讲授 m 教师 n 参考书 教师 m 进餐 n 食堂 吃饭 m m

教-学

n

学生 n

多个实体型间的1:n联系
职工 1 领导 n

多个实体型两两间的m:n联系
学生 m 室友 n

同一实体集内部实体间的联系:

同一实体型内部的 1:n联系

同一实体型内部的 m:n联系

28

1.2 数据模型
? 完整的E-R图(实体、属性和联系都要完整)
学号 姓名 课程号 学生

性别
年龄 班级

m

选修

n 课程

课程名 学分

成绩

学生选课E-R图

29

1.2 数据模型
完整的E-R图:
姓名 供应商号 地址 电话 账号 仓库号

面积
电话 职工号

姓名

年龄
职称

供应商
m 供应量 n 项目 项目号 预算 开工日期 供应 p

仓库
m 库存 n 零件

1

工作

n 1

职工
n 领导

库存量

零件号 规格 描述 名称 单价 工厂物资管理E-R图
30

1.2 数据模型
超类与子类(P213):
超类 学生

子类

本科生

研究生

特殊化(specialization,特化):从实体集中找出与其他实 体具有不同属性集的子集构成新实体的过程。 一般化(generalization,泛化):从实体集中提取公共属性 构成新实体的过程。

31

第一章 绪论
作业: P38 第10,11,12题

32

第一章 绪论
学生选课E-R图
学号
姓名 性别 年龄 班级 学生 课程号

m

选修

n 课程

课程名
学分

成绩

学生选课E-R图
? 结论

E-R图可以准确地描述现实世界的事物及事物之间 的关系(联系)。 ? 问题 这些实体和联系如何用计算机来实现?
33

第一章 绪论
学号 801 802 803 804 805 姓名 张三 李四 王五 赵六 钱七 性别 女 男 男 女 男 专业号 01 01 01 02 02 年龄 19 20 20 20 19

课程号 01 02 03 04

课程名 数据库 数据结构 编译 PASCAL

学分 4 4 4 2

学号 801 801 801 802 802 803

课程号 04 03 02 03 04 04

成绩 92 78 85 82 90 88

结论:实体以记录为基本单位存储在计算机内。 问题:联系如何来实现?
34

1.2 数据模型
? 数据库领域常用的逻辑数据模型: 1. 层次模型 2. 网状模型 3. 关系模型 4. 面向对象模型 5. 对象关系模型

35

1.2 数据模型
? 层次模型(Hierarchical Model)
数据结构:以一条包含实体所有属性值的记录为基本单位,记 录之间的联系以树型结构来表示。
R1

根结点

满足下面两个条件: 1. 有且只有一个结点没有双 亲结点,这个结点称为根

R2

兄弟结点

R3

结点。 2. 根以外的其它结点有且只 有一个双亲结点。

叶结点

R4

兄弟结点

R5

叶结点

叶结点
36

1.2 数据模型
层次模型实现示意图:
系:
D01 D02 D03 …… 通信工程 电子工程 计算机 …… 主楼Ⅱ区 主楼Ⅲ区 主楼Ⅰ区 …

教研室:
R0101 R0102 …… R0301 R0302 R0303 信息科学研究所 信息保密研究所 …… 应用教研室 软件实践中心 软件教研室 ……

教师:
E0102 E0103 …… E0313
E0315 ……

……

王大明 李明丽 …… 陈芝
孟正堂 ……

男 女 … 女
男 … 37

1.2 数据模型
? 层次模型特点:
? 结点的双亲是唯一的

? 只能直接处理一对多(一对一)的实体联系
? 每个记录类型定义一个排序字段,也称为码字段 ? 任何记录值只有按其路径查看时,才能显出它的全部意

义 ? 没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在

? 问题:多对多联系如何表示?

38

1.2 数据模型
? 多对多联系在层次模型中的表示 将多对多联系分解成一对多联系。 ? 分解方法:
1.

冗余结点法
学号 姓名 成绩 课程号 课程名

S

学号 姓名 成绩 m S-C

S

C

C

n 课程号 课程名

+
C 课程号 课程名 S 学号 姓名 成绩

39

1.2 数据模型
2. 虚拟结点法
S 学号 姓名 成绩 m S-C n 课程号 课程名 S 学号 姓名 成绩 C 课程号 课程名

+
C V.C S V.S

C

?

两种方法的比较:
1. 2.

冗余结点法可以随意改变结点的存储位置,但增加了 额外存储空间,容易造成数据的不一致性。 虚拟结点法改变结点存储位置后必须修改虚拟结点的 指针,但不会产生数据的不一致性。
40

1.2 数据模型
? 数据操纵与约束:
? ? ? ? ?

操纵主要有查询(Query)、插入(Insert)、删除(Delete) 和修改(Update)。 查询信息通常需要从根结点出发做树的遍历。 插入若无双亲结点则无法进行。 删除某一结点则必须将子树删除。 修改必须保证数据的一致性。
邻接表法(前序穿越顺序存储) 链接法(子女-兄弟链接法,层次序列链接法)

? 存储结构:
1.

2.

? 结论:层次模型中的联系是以指针或数据间的相对位置

来表达的。

41

1.2 数据模型
? 优点
层次数据模型简单,对具有一对多的层次关系的部门描述自 然、直观,容易理解 ? 性能优于关系模型,不低于网状模型 ? 层次数据模型提供了良好的完整性支持
?

? 缺点
多对多联系表示不自然 ? 对插入和删除操作的限制多 ? 查询子女结点必须通过双亲结点 ? 层次命令趋于程序化
?

? 典型代表: 1968年推出的IMS(Information Management System)系统。
42

1.2 数据模型
? 网状模型:
? 数据结构
R1
R1 L1 R2 L2

R2

L3 L1
R4

L2

R3

L4
R5

R3

1. 数据结构是网。
2. 记录之间的联系用连线表达。 3. 联系必须标注名称。
43

1.2 数据模型
? 网状模型的实现
1. 将多对多联系分解成两个一对多联系
学号

姓名
学生 m 选修 n 课程

系别

2. 对于带属性的联系单独作为一组记录
S 学号 姓名 系别 C 课程号 课程名 学分
C-SC

成绩

S-SC

课程号

课程名

学分

SC

学号 课程号 成绩

学生选课E-R图

Bachman图
44

1.2 数据模型
示意图:
S S001 李小明 CS SC S001 C01 80 C C01 高等数学 … … …… 3 …

S002
S003 ……

张娜
王杰 ……

CS
CS …

S001
S002 S002 S003 S003 ……

C02
C01 C02 C01 C02 …..

78
65 84 91 85 … …

C02 计算机原理 4

45

1.2 数据模型
? 操纵与约束
? 操纵同层次模型

? 支持码(对应实体标识符)
? 双亲结点与子女结点间有一对多的联系 ? 支持双亲结点与子女结点间的某些约束

? 存储结构--链式存储

46

1.2 数据模型
? 优点
? ?

能够更为直接地描述现实世界,如一个结点可以有多个双亲 具有良好的性能,存取效率较高 结构比较复杂,而且随着应用环境的扩大,数据库的结构就变得越 来越复杂,不利于最终用户掌握 DDL、DML语言复杂,用户不容易使用

? 缺点
? ?

? 规范:DBTG系统,亦称CODASYL系统(1970's) ? 实际系统
?

?
? ?

Cullinet Software Inc.公司的 IDMS Univac公司的 DMS1100 Honeywell公司的IDS/2 HP公司的IMAGE

47

1.2 数据模型
? 关系模型
? 数据结构
学号 801 802

属性(Attribute)
姓名 张三 李四 王五 赵六 钱七 性别 女 男 男 女 男

分量
专业号 01 01 01 02 02 年龄 19 20 20 20 19

码(Key)

元组(Tuple)

803 804 805

关系(Relation)

域:属性的取值范围。 关系模式:对关系结构的描述,定义如下: 关系名(属性1,属性2,…,属性n ) 例: 学生(学号,姓名,年龄,性别,系,年级)

48

1.2 数据模型
? 数据操纵与完整性约束
?

查询、插入、删除、修改
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。

?

实体完整性、参照完整性、用户定义完整性

? 存储结构
实体和联系都作为数据文件来存储。
? ?

?
? ?

实体型:直接用关系(表)表示。 属性:用属性名表示。 一对一联系:隐含在实体对应的关系中。 一对多联系:隐含在实体对应的关系中。 多对多联系:直接用关系表示。

49

1.2 数据模型
? 优点
建立在严格的数学概念的基础上 ? 概念单一。数据结构简单、清晰,用户易懂易用 ? 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

? 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 了开发数据库管理系统的难度。
50

1.2 数据模型
? ORACLE ? SYBASE

? INFORMIX
? DB/2 ? Ingres ? OpenBase ? SQL

Server ? PostgreSQL ? MySQL

51

1.3 数据库系统结构
? 数据库系统结构的两种划分方法
从数据库管理系统角度看:三级模式结构 ? 从数据库最终用户角度看 1. 集中式结构(单用户结构、主从式结构) 2. 分布式结构 3. 客户/服务器(Client/Server)结构 4. 浏览器/应用服务器/数据库服务器多层结构
?

52

1.3 数据库系统结构
? 数据库系统的模式
型(Type):对某一类数据的结构和属性的说明 ? 值(Value):是型的一个具体赋值 例如:学生记录 记录型: (学号,姓名,性别,系别,年龄,籍贯) 该记录型的一个记录值: (900201,李明,男,计算机,22,江苏)
?

53

1.3 数据库系统结构
? 模式(Schema)
?

数据库逻辑结构和特征的描述

?
? ?

是型的描述
反映的是数据的结构及其联系 模式是相对稳定的 模式的一个具体值 反映数据库某一时刻的状态

? 模式的一个实例(Instance)
? ?

?
?

同一个模式可以有很多实例
实例随数据库中的数据的更新而变动

54

1.3 数据库系统结构
? 数据库系统的三级模式结构
应用程序1 应用程序2 应用程序3 应用程序4 应用程序5

外模式1 外模式/模式映象

外模式2

外模式3

模式 模式/内模式映象 内模式

数据库

55

1.3 数据库系统结构
? 模式(Schema,也称逻辑模式)
数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述 ? 所有用户的公共数据视图,综合了所有用户的需求
?

? 一个数据库只有一个模式 ? 模式的地位:是数据库系统模式结构的中间层 ? 与数据的物理存储细节和硬件环境无关 ? 与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关 ? 模式的定义 ? 数据的逻辑结构(数据项的名字、类型、取值范围等) ? 数据之间的联系 ? 数据有关的安全性、完整性要求

56

1.3 数据库系统结构
? 外模式(External Schema,也称子模式或用户模式)
数据库用户(包括应用程序员和最终用户)使用的局部数据 的逻辑结构和特征的描述 ? 数据库用户的数据视图,是与某一应用有关的数据的逻辑表 示
?

? 外模式的地位:介于模式与应用之间 ? 模式与外模式的关系:一对多
外模式通常是模式的子集 ? 一个数据库可以有多个外模式。反映了不同的用户的应用需 求、看待数据的方式、对数据保密的要求 ? 对模式中同一数据,在外模式中的结构、类型、长度、保密 级别等都可以不同
?

57

1.3 数据库系统结构
? 外模式与应用的关系:一对多
同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所使用, ? 但一个应用程序只能使用一个外模式。
?

? 外模式的用途
保证数据库安全性的一个有力措施。 ? 每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据
?

58

第一章 绪论
回顾:
? 层次模型:树型结构,多对多联系需要拆分,联系使用

指针表达 ? 网状模型:网状结构,多对多联系需要拆分,联系使用 指针表达 ? 关系模型:基于关系,联系直接用关系表示 ? 三级模式结构 ? 模式:全体数据的逻辑结构和特征的描述 ? 外模式:局部数据的逻辑结构和特征的描述

59

1.3 数据库系统结构
? 内模式(Internal Schema,也称存储模式)
是数据物理结构和存储方式的描述 ? 是数据在数据库内部的表示方式
?

记录的存储方式(顺序存储,按照 B树结构存储,按 hash方法存储) ? 索引的组织方式 ? 数据是否压缩存储 ? 数据是否加密 ? 数据存储记录结构的规定 ? 一个数据库只有一个内模式
?

60

1.3 数据库系统结构
成绩单
学号:xxxxx 姓名:xxx 离散数据 数据库系统 …… 性别:x 75 81 ……

?外 模 式 ( External Schema ,

也称子模式或用户模式)
—— 数据库用户使用的局部数 据的逻辑结构和特征的描述

?模式(Schema,也称逻辑

模式)

Sno Sname Ssex Sage Sdept

Cno Cname Cpno Ccredit Grade

——数据库中全体数据的逻 Sno Cno 辑结构和特征(型)的描述

?内模式(Internal Schema,也

称存储模式)

—— 数据物理结构和存储方式 61 的描述

1.3 数据库系统结构
应用程序1 应用程序2 应用程序3 应用程序4 应用程序5

外模式1 外模式/模式映象

外模式2

外模式3

模式 模式/内模式映象 内模式

数据库

? 三级模式是对数据的三个抽象级别

? 二级映象在DBMS内部实现这三个抽象层次的联系和转换

62

1.3 数据库系统结构
成绩单
学号:xxxxx 姓名:xxx 离散数据 数据库系统 …… 性别:x 75 81 ……

外模式/模式映象

Sno Sname Ssex Sage Sdept
…… ……

Cno Cname Cpno Ccredit
………………

Sno

Cno

Grade
……

模式/内模式映象
63

1.3 数据库系统结构
1. 数据的逻辑独立性——应用程序(外模式)与数据库的
逻辑结构(模式)是相互独立的。即数据的逻辑结构发生改 变,应用程序不用改变。 ? 外模式/模式映象的用途 ——保证数据的逻辑独立性 ? 外模式/模式映象定义了外模式与模式之间的对应 关系 ? 当模式改变时,数据库管理员只需修改有关的外模 式/模式映象,使外模式保持不变 ? 应用程序是依据数据的外模式编写的,从而应用程 序不必修改,保证了数据与程序的逻辑独立性,简 称数据的逻辑独立性。
64

1.3 数据库系统结构
2. 数据的物理独立性——应用程序(外模式)与存储在磁
盘上的数据库(文件)中的存储结构(内模式)是相互独立的。 即数据文件的组织方式改变不需要修改应用程序。 ? 模式/内模式映象的用途 ——保证数据的物理独立性 ? 模式/内模式映象定义了数据全局逻辑结构与存储 结构之间的对应关系 ? 当数据库的存储结构改变了(例如选用了另一种存 储结构),数据库管理员修改模式/内模式映象, 使模式保持不变 ? 应用程序是依据数据的外模式编写的,从而应用程 序不必修改,保证了数据与程序的物理独立性,简 称数据的物理独立性。
65

1.4 数据库系统的组成
用户 用户 用户

? 硬件平台

应用系统 应用开发工具
DBMS 操作系统 数据库 DBA

? 软件
? 人员分类
? 数据库管理员 ? 系统分析员 ? 数据库设计人员 ? 应用程序员 ? (最终用户)

数据库系统示意图
66

1.4 数据库系统的组成
? 数据库管理员(DBA)的职责:
? 决定数据库中的信息内容和结构

? 决定数据库的存储结构和存取策略
? 定义数据的安全性要求和完整性约束条件 ? 监控数据库的使用和运行 ? 周期性转储数据库 ? 系统故障恢复 ? 介质故障恢复 ? 监视审计文件 ? 数据库的改进和重组 ? 数据库重构

67

1.4 数据库系统的组成
? 系统分析员职责:
? 负责应用系统的需求分析和规范说明

? 与用户及DBA协商,确定系统的软硬件配置
? 参与数据库系统的概要设计

? 数据库设计人员职责:
? 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

? 应用程序员职责:
? 设计和编写应用系统的程序模块 ? 进行调试和安装
68

1.4 数据库系统的组成
? 用户
? 偶然用户

企业或组织机构的高中级管理人员 ? 简单用户 ? 银行的职员、机票预定人员、旅馆总台服务员 ? 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
?

69

第一章 绪论
作业: P38 第13、20、22题

70


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