1、An Introduction to Database Systenm,数据库系统概论 An Introduction to Database System,An Introduction to Database Systenm,介绍本课程的特点、重点和难点、知识面、学习方法,An Introduction to Database Systenm,一、课程简介,1.数据库作为信息处理最先进的技术和最有效的工具，则从一般的大型软件发展成为了现代计算环境的核心技术。数据库是整个社会信息资源开发利用的基础，各行各业均需应用信息系统，而数据库是信息系统的核心。 2.国际互连网络的信息系统和动态网页发布
2、同样离不开数据库技术的支持 3.鉴于数据库技术的重要的学术地位和广泛的实际应用范围，“数据库原理与应用”则成为计算机专业、软件学专业信息专业和电子商务等多个专业的必修课程。 4.本课程总学时数为54学时，全部为理论学时。,An Introduction to Database Systenm,目前国内外大学计算机专业数据库课程的教学情况，把数据库教学总结为3个层次：,数据库应用 要求学生熟练掌握最流行的一种大型数据库产品，如Oracle，DB2，Sybase，Informix，SQL Server等 DBMS原理和设计 DBMS是数据库的操作系统，目前国内只有少数几个高校和公司具备DBMS的设
3、计能力，如中国人民大学、东大阿尔派。 数据库理论的研究和数据库新技术 该层次的教学对象为计算机专业的研究生,An Introduction to Database Systenm,二、学前准备及学习方法,1.数据库原理课程的先修课程为操作系统、数据结构和编译原理。是一个复杂而综合的软件系统。对于学习者来说，如果能够了解操作系统、数据结构、编译原理等知识对于学习数据库课程是大有好处的 . 2.需要首先了解数据库是什么？能干什么？如何使用等基本问题，然后在“做中学”即选择一个数据库管理系统产品，完成一个简单的、接近于社会或生活实际问题的管理应用系统，在实践过程中领会和加深对数据库原理的理解，并用学
4、到的数据库原理，指导数据库应用系统的设计和实现。,An Introduction to Database Systenm,三、课程重点、难点,数据库技术的应用是三分技术，七分设计，关键的工作是设计合理、好用、效率高的数据库。数据库应用系统的设计者必须灵活地运用数据库理论，根据实际情况决定创建什么样的数据库，库中包括什么信息，信息之间如何联系，以及数据库模式应该达到那个级别的范式等。 数据库原理与应用课程的目的是培养学生具有这样的能力：在事务用户和计算机之间架起桥梁，开发出满足用户使用的、操作简便、功能齐全、运行效率高的应用系统。为达此目的，学生必须深刻领会数据库原理的本质，还要善于从管理的对象
5、中，抽取出有用信息，并建立数据模型。而此能力不是靠知识的记忆，应该是知识的综合利用。,An Introduction to Database Systenm,四、数据库到底有哪一些知识层面呢？,编程：编程相对比较简单，只要索引的使用合法，尽量提高程序的效率，事物完整，没有逻辑错误就差不多了. 数据库结构的设计：数据库设计不是创建几个表那么简单，连一个数据类型都会关系到系统的性能，比如用int型就比char型查找起来快. 数据库设备空间配置：涉及到怎么把数据库设备创建到几个物理硬盘，采用裸设备方式还是采用操作系统文件方式 . 系统调优：包括共享内存参数管理，日志大小、及安全考虑（如采用镜像）、I
6、O配置、CPU配置及页面调配设置等等。,An Introduction to Database Systenm,教材及参考书(1), 教材 萨师煊，王珊：数据库系统概论(第五版) ， 高等教育出版社，2015,An Introduction to Database Systenm,五、教材及参考书(2), 参考书 数据库系统原理，李建中，王珊主编，电子工业出版社 数据库原理全国高等教育自学考试指导委员会组编，丁宝康主编，经济科学出版社 数据库原理及应用系统开发张健沛编著，中国水利水电出版社 三级教程-数据库技术教育部考试中心编，高等教育出版社 数据库原理与应用-习题解析，李春葆主编，清华大学出
7、版社 上机软件 SQL SERVER数据库技术,An Introduction to Database Systenm,考试成绩,平时成绩（10%）（书面作业、上机练习、综合练习） 期中考试（20%） 期末考试（70%）,An Introduction to Database Systenm,内容安排, 基础篇 第一章 绪论 第二章 关系数据库 第三章 关系数据库标准语言SQL 第四章 数据库安全性 第五章 数据库完整性 设计与应用开发篇 第六章 关系数据理论 第七章 数据库设计 第八章 数据库编程,An Introduction to Database Systenm,内容安排, 系统篇 第
8、九章 关系查询处理和查询优化 第十章 数据库恢复技术 第十一章 并发控制,An Introduction to Database Systenm,数据库系统概论 An Introduction to Database System第一章 绪论,An Introduction to Database Systenm,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 Systenm,1.1 数据库系统概述,1.1.1 四个基本概念1.1.2 数据管理技术的产生和发展1.1.
9、3 数据库系统的特点,An Introduction to Database Systenm,1.1.1 四个基本概念,数据(Data) 数据库(Database) 数据库管理系统(DBMS) 数据库系统(DBS),An Introduction to Database Systenm,一、数据,数据(Data)是数据库中存储的基本对象 数据的定义 描述事物的符号记录 数据的种类 文本、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录、货物的运输情况等 数据的特点 数据与其语义是不可分的,An Introduction to Database Systenm,数据举例,数据的含义称为数据的语义，数据与其
10、语义是不可分的。 例如 93是一个数据 语义1：学生某门课的成绩 语义2：某人的体重 语义3：计算机系2003级学生人数 语义4：请同学给出。,An Introduction to Database Systenm,数据举例,学生档案中的学生记录 （李明，男，197205，江苏南京市，计算机系，1990） 语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、入学时间 解释：李明是个大学生，1972年5月出生，江苏南京市人，1990年考入计算机系 请给出另一个解释和语义,An Introduction to Database Systenm,二、数据库,数据库是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的
11、大量数据的集合。,An Introduction to Database Systenm,An Introduction to Database Systenm,An Introduction to Database Systenm,An Introduction to Database Systenm,二、数据库(续),人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后，应将其保存起来以供进一步加工处理，进一步抽取有用信息数据库的定义 数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合,An Introduction to Database Systenm,二
12、、数据库(续),数据库的特征 数据按一定的数据模型组织、描述和储存 可为各种用户共享 冗余度较小 数据独立性较高 易扩展,An Introduction to Database Systenm,三、数据库管理系统,什么是DBMS 数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。 DBMS的用途 科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据,An Introduction to Database Systenm,数据库在计算机系统中的位置,硬件平台,基础软件平台,软件基础构架平台,应用软件平台,软件产品,协同软件 办公
13、软件,数据库系统 操作系统,中间件应用服务器,An Introduction to Database Systenm,DBMS的主要功能,数据定义功能提供数据定义语言(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确定组织数据的文件结构和存取方式实现数据之间的联系提供多种存取方法提高存取效率,An Introduction to Database Systenm,DBMS的主要功能,数据操纵功能提供数据操纵语言(DML)实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改) 数据库的事务管理和运行管理数据库在建立、运行和维护时由DBMS统一管理和控制 保证数据的安
14、全性、完整性、多用户对数据的并发使用 发生故障后的系统恢复,An Introduction to Database Systenm,DBMS的主要功能,数据库的建立和维护功能(实用程序)数据库初始数据装载转换数据库转储介质故障恢复数据库的重组织性能监视分析等 其它功能DBMS与网络中其它软件系统的通信两个DBMS系统的数据转换异构数据库之间的互访和互操作,An Introduction to Database Systenm,四、数据库系统,什么是数据库系统 数据库系统（Database System，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。 在不引起混淆的情况下常常把数据库系统
15、简称为数据库。 数据库系统的构成 由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员（和用户）构成。,An Introduction to Database Systenm,数据库,应用系统,应用开发工具,操作系统,数据库管理系统,数据库管理员,用户,用户,用户,数据库系统,An Introduction to Database Systenm,1.1 数据库系统概述,1.1.1 四个基本概念 1.1.2 数据管理技术的产生和发展 1.1.3 数据库系统的特点,An Introduction to Database Systenm,1.1.2 数据管理技术的产生和发展,什么是数据
16、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 数据管理技术的发展过程 人工管理阶段(40年代中-50年代中) 文件系统阶段(50年代末-60年代中) 数据库系统阶段(60年代末-现在),An Introduction to Database Systenm,数据管理技术的产生和发展(续),数据管理技术的发展动力 应用需求的推动 计算机硬件的发展 计算机软件的发展,An Introduction to Database Systenm,一、人工管理,时期 20世纪40年代中-50年代中 产生的背景 应用需求 科学计算 硬件水平 无直接存取存储设备 软件水平 没有操作系
17、统 处理方式 批处理,An Introduction to Database Systenm,人工管理(续),特点 数据的管理者：用户（程序员），数据不保存 数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：无共享、冗余度极大 数据的独立性：不独立，完全依赖于程序 数据的结构化：无结构 数据控制能力：应用程序自己控制,An Introduction to Database Systenm,应用程序与数据的对应关系(人工管理),An Introduction to Database Systenm,二、文件系统,时期 50年代末-60年代中产生的背景 应用需求 科学计算、管理 硬件水平 磁盘、磁鼓
18、软件水平 有文件系统 处理方式 联机实时处理、批处理,An Introduction to Database Systenm,文件系统(续),特点 数据的管理者：文件系统，数据可长期保存 数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：共享性差、冗余度大 数据的结构化：记录内有结构,整体无结构 数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必须 修改应用程序 数据控制能力：应用程序自己控制,An Introduction to Database Systenm,应用程序与数据的对应关系(文件系统),An Introduction to Database Systenm,文件系统中数据的结构,记录内有
19、结构。 数据的结构是靠程序定义和解释的。 数据只能是定长的。 可以间接实现数据变长要求，但访问相应数据的应用程序复杂了。 文件间是独立的，因此数据整体无结构。 可以间接实现数据整体的有结构，但必须在应用程序中对描述数据间的联系。 数据的最小存取单位是记录。,An Introduction to Database Systenm,三、数据库系统,时期 60年代末以来产生的背景 应用背景 大规模管理 硬件背景 大容量磁盘 软件背景 有数据库管理系统 处理方式 联机实时处理,分布处理,批处理,An Introduction to Database Systenm,数据库系统(续),特点 数据的管理者
20、：DBMS 数据面向的对象：现实世界 数据的共享程度：共享性高 数据的独立性：高度的物理独立性和一定的逻辑独立性 数据的结构化：整体结构化 数据控制能力：由DBMS统一管理和控制,An Introduction to Database Systenm,应用程序与数据的对应关系(数据库系统),An Introduction to Database Systenm,再如教学管理数据库,An Introduction to Database Systenm,设备管理数据库,An Introduction to Database Systenm,1.1 数据库系统概述,1.1.1 四个基本概念1.1.
21、2 数据管理技术的产生和发展1.1.3 数据库系统的特点,An Introduction to Database Systenm,1.1.3 数据库系统的特点,数据结构化 数据的共享性高，冗余度低，易扩充 数据独立性高 数据由DBMS统一管理和控制,举例阐述数据库系统的特点,例：设一个学生信息包括学号，姓名，性别，年龄，专业和奖励。假设学籍管理系统具有录入学生信息，根据学号可以找到一个学生信息的功能。,An Introduction to Database Systenm,An Introduction to Database Systenm,数据结构化,整体数据的结构化是数据库的主要特征之一
22、 整体结构化 不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织 不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具有联系数据库中实现的是数据的真正结构化 数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释 数据可以变长 数据的最小存取单位是数据项,An Introduction to Database Systenm,数据的共享性高，冗余度低，易扩充,数据库系统从整体角度看待和描述数据，数据面向整个系统，可以被多个用户、多个应用共享使用。 数据共享的好处 减少数据冗余，节约存储空间 避免数据之间的不相容性与不一致性 使系统易于扩充,An Introduction to Database Systenm,数据独立性
23、高,物理独立性 指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。 逻辑独立性 指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。 数据独立性是由DBMS的二级映像功能来保证的,An Introduction to Database Systenm,DBMS对数据的控制功能,数据的安全性（Security）保护 使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据，保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。数据的完整性（Integrity）检查 将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。,An
24、 Introduction to Database Systenm,DBMS对数据的控制功能,并发（Concurrency）控制 对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。数据库恢复（Recovery） 将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。,An Introduction to Database Systenm,应用程序与数据的对应关系(数据库系统),数据库系统阶段应用程序与数据之间的对应关系,An Introduction to Database Systenm,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
25、组成 1.5 小结,An Introduction to Database Systenm,1.2 数据模型,1.2.1 两大类数据模型1.2.2 数据模型的组成要素1.2.3 概念模型1.2.4 最常用的数据模型1.2.5 层次模型1.2.6 网状模型1.2.7 关系模型,An Introduction to Database Systenm,数据模型,在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟 数据模型应满足三方面要求 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,An Introduction to Datab
26、ase Systenm,1.2.1 两大类数据模型,数据模型分为两类（分属两个不同的层次） (1) 概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，用于数据库设计。 (2) 逻辑模型和物理模型 逻辑模型主要包括网状模型、层次模型、关系模型、面向对象模型等，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。,An Introduction to Database Systenm,两大类数据模型 (续),客观对象的抽象过程-两步抽象 现实世界中的客观对象抽象为概念模型； 把概念模型
27、转换为某一DBMS支持的数据模型。,An Introduction to Database Systenm,两大类数据模型 (续),DBMS支持的数据模型,概念模型,认识 抽象,信息世界,机器世界,现实世界中客观对象的抽象过程,现实世界,An Introduction to Database Systenm,1.2 数据模型,1.2.1 两大类数据模型1.2.2 数据模型的组成要素1.2.3 概念模型1.2.4 最常用的数据模型1.2.5 层次模型1.2.6 网状模型1.2.7 关系模型,An Introduction to Database Systenm,1.2.2 数据模型的组成要素,数
28、据结构 数据操作 数据的约束条件,An Introduction to Database Systenm,1. 数据结构,什么是数据结构 对象类型的集合两类对象 与数据类型、内容、性质有关的对象 与数据之间联系有关的对象数据结构是对系统静态特性的描述,An Introduction to Database Systenm,2.数据操作,数据操作 对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作及有关的操作规则 数据操作的类型 检索 更新（包括插入、删除、修改）,An Introduction to Database Systenm,数据操作(续),数据模型对操作的定义 操作的确切含义 操作符
29、号 操作规则（如优先级） 实现操作的语言数据操作是对系统动态特性的描述。,An Introduction to Database Systenm,3.数据的约束条件,数据的约束条件 一组完整性规则的集合。 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储存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。,An Introduction to Database Systenm,数据的约束条件(续),数据模型对约束条件的定义 反映和规定本数据模型必须遵守的基本的通用的完整性约束条件。例如在关系模型中，任何关系必须满足实体完整性和参照完整性两个条件。 提供
30、定义完整性约束条件的机制，以反映具体应用所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件。,An Introduction to Database Systenm,1.2 数据模型,1.2.1 两大类数据模型1.2.2 数据模型的组成要素1.2.3 概念模型1.2.4 最常用的数据模型1.2.5 层次模型1.2.6 网状模型1.2.7 关系模型,An Introduction to Database Systenm,1.2.3 概念模型,信息世界中的基本概念 两个实体型之间的联系 两个以上实体型之间的联系 单个实体型内的联系 概念模型的一种表示方法 一个实例,An Introduction to Da
31、tabase Systenm,概念模型,概念模型的用途 概念模型用于信息世界的建模 是现实世界到机器世界的一个中间层次 是数据库设计的有力工具 数据库设计人员和用户之间进行交流的语言 对概念模型的基本要求 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 简单、清晰、易于用户理解。,An Introduction to Database Systenm,一、信息世界中的基本概念,(1) 实体（Entity） 客观存在并可相互区别的事物称为实体。 可以是具体的人、事、物或抽象的概念。 (2) 属性（Attribute） 实体所具有的某一特性称为属性。 一个实体可以由若干个属性来刻画。
32、 (3) 码（Key） 唯一标识实体的属性集称为码。,An Introduction to Database Systenm,一、信息世界中的基本概念(续),(4) 域（Domain） 属性的取值范围称为该属性的域。 (5) 实体型（Entity Type） 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 (6) 实体集（Entity Set） 同型实体的集合称为实体集,An Introduction to Database Systenm,一、信息世界中的基本概念(续),(7) 联系（Relationship） 现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界 中反映为实体内部的联系和
33、实体之间的联系 实体型间联系 两个实体型 一对一联系（1:1） 三个实体型 一对多联系（1:n） 一个实体型 多对多联系（m:n）,An Introduction to Database Systenm,二、两个实体型间的联系,一对一联系（1:1） 实例 一个班级只有一个正班长 一个班长只在一个班中任职 定义：如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多有一个（也可以没有）实体与之联系，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一联系，记为1:1,An Introduction to Database Systenm,两个实体型间的联系 (续),一对多联系（1：n） 实例 一个班级中有若干名学
34、生， 每个学生只在一个班级中学习 定义： 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，则称实体集A与实体集B有一对多联系，记为1:n,An Introduction to Database Systenm,两个实体型间的联系 (续),多对多联系（m:n） 实例 课程与学生之间的联系： 一门课程同时有若干个学生选修 一个学生可以同时选修多门课程 定义：如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实体（m0）与之联系，则称实体
35、集A与实体B具有多对多联系，记为m:n,An Introduction to Database Systenm,多个实体型间的联系(续),多个实体型间的一对多联系 若实体集E1，E2，.，En存在联系，对于实体集Ej（j=1，2，.，i-1，i+1，.，n）中的给定实体，最多只和Ei中的一个实体相联系，则我们说Ei与E1，E2，.，Ei-1，Ei+1，.，En之间的联系是一对多的。,An Introduction to Database Systenm,多个实体型间的联系(续),实例课程、教师与参考书三个实体型 一门课程可以有若干个教师讲授，使用若干本参考书。 每一个教师只讲授一门课程，使用多
36、本参考书。 每一本参考书供多位教师讲授一门课程使用。,An Introduction to Database Systenm,多个实体型间的联系(续),多个实体型间的一对一联系 两个以上实体型间的多对多联系 实例供应商、项目、零件三个实体型一个供应商可以供给多个项目多种零件，每个项目可以使用多个供应商供应的零件，每种零件可由不同供应商供给。,An Introduction to Database Systenm,四、单个实体型内的联系,一对多联系 实例职工实体型内部具有领导与被领导的联系 某一职工（干部）“领导”若干名职工 一个职工仅被另外一个职工直接领导 这是一对多的联系 一对一联系请举例,
37、An Introduction to Database Systenm,单个实体型内的联系,多对多联系 请举例,An Introduction to Database Systenm,五、 概念模型的一种表示方法,实体联系方法(E-R方法) 用E-R图来描述现实世界的概念模型 E-R方法也称为E-R模型,An Introduction to Database Systenm,E-R图,实体型 用矩形表示，矩形框内写明实体名。,学生,教师,An Introduction to Database Systenm,E-R图(续),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,An Intr
38、oduction to Database Systenm,E-R图(续),联系 联系本身：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）,An Introduction to Database Systenm,联系的表示方法,An Introduction to Database Systenm,联系的表示方法示例,An Introduction to Database Systenm,联系属性的表示方法,联系的属性： 联系本身也是一种实体型，也 可以有属性。如果一个联系具有属性，则这些属性也要用无向边与该联系连接起来,
39、An Introduction to Database Systenm,六、一个实例,用E-R图表示某个工厂物资管理的概念模型 实体 仓库： 仓库号、面积、电话号码 零件 ：零件号、名称、规格、单价、描述 供应商：供应商号、姓名、地址、电话号码、帐号 项目：项目号、预算、开工日期 职工：职工号、姓名、年龄、职称,An Introduction to Database Systenm,六、一个实例,实体之间的联系如下： (1)一个仓库可以存放多种零件，一种零件可以存放在多个仓库中。仓库和零件具有多对多的联系。用库存量来表示某种零件在某个仓库中的数量。 (2)一个仓库有多个职工当仓库保管员，一个职
40、工只能在一个仓库工作，仓库和职工之间是一对多的联系。职工实体型中具有一对多的联系 (3)职工之间具有领导-被领导关系。即仓库主任领导若干保管员。 (4)供应商、项目和零件三者之间具有多对多的联系,An Introduction to Database Systenm,实体属性图,An Introduction to Database Systenm,实体联系图,An Introduction to Database Systenm,一个实例,An Introduction to Database Systenm,1.2 数据模型,1.2.1 两大类数据模型1.2.2 数据模型的组成要素1.2.
41、3 概念模型1.2.4 最常用的数据模型1.2.5 层次模型1.2.6 网状模型1.2.7 关系模型,An Introduction to Database Systenm,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 Systenm,1.2 数据模型,1.2.1 两大类数据模型1.2.2
42、 数据模型的组成要素1.2.3 概念模型1.2.4 最常用的数据模型1.2.5 层次模型1.2.6 网状模型1.2.7 关系模型,An Introduction to Database Systenm,1.2.5 层次模型,层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型 层次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 层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系,An Introduction to Database Systenm,一、 层次数据模型的数据结构,层次模型满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型。 1
43、. 有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点 2. 根以外的其它结点有且只有一个双亲结点 层次模型中的几个术语 根结点，双亲结点，兄弟结点，叶结点,An Introduction to Database Systenm,层次数据模型的数据结构(续）,An Introduction to Database Systenm,层次数据模型的数据结构(续),层次模型的特点： 结点的双亲是唯一的 只能直接处理一对多的实体联系 每个记录类型可以定义一个排序字段，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,An Introduct
44、ion to Database Systenm,层次数据模型的数据结构(续）,根结点,叶结点,记录型系的子女结点 记录型教员的双亲结点,字段,叶结点,An Introduction to Database Systenm,层次数据模型的数据结构(续),An Introduction to Database Systenm,二、多对多联系在层次模型中的表示,多对多联系在层次模型中的表示 用层次模型间接表示多对多联系 方法 将多对多联系分解成一对多联系 分解方法 冗余结点法 虚拟结点法,An Introduction to Database Systenm,例如:,如果记录型R和S之间存在M：N父
45、子联系型，则型记录对应多个型记录，每个型记录对应多个型记录。 例如，工作人员和工程项目存在多对多联系。,An Introduction to Database Systenm,第一种方法：记录冗余方法。,允许父子联系的子记录型的记录实例重复存储。 把工作人员和工程项目之间m:n表示为（工程项目，工作人员）父 子 把工作人员和工程项目之间m:n表示为（工作人员，工程项目）父 子 两个缺点：一是记录重复存储，浪费存储空间；二是记录重复存储引起很大的一致性维护开销。,An Introduction to Database Systenm,第二种方法：虚拟父子联系方法。,一个虚拟记录型的每个记录包括一
46、个指向另一个记录型的指针，我们称（，）为虚拟父子联系，的每个记录指向而且仅指向的个记录，本身不重复存储，但是多个虚拟记录可以指向同一个。 例：第一种方法建立一个虚拟记录型，一个父子联系（工程项目，虚拟记录型），一个虚拟父子联系（虚拟记录，工作人员） 第二种方法建立一个虚拟记录型，一个父子联系（工作人员，虚拟记录），一个虚拟父子联系（虚拟记录，工程项目,An Introduction to Database Systenm,三、层次模型的数据操纵与完整性约束,查询插入删除更新,An Introduction to Database Systenm,层次模型的数据操纵与完整性约束（续）,无相应的双
47、亲结点值就不能插入子女结点值 如果删除双亲结点值，则相应的子女结点值也被同时删除 更新操作时，应更新所有相应记录，以保证数据的一致性,An Introduction to Database Systenm,四、层次数据模型的存储结构,邻接法 按照层次树前序遍历的顺序把所有记录值依次邻接存 放，即通过物理空间的位置相邻来实现层次顺序,An Introduction to Database Systenm,层次数据模型的存储结构（续）,图1.20 层次数据库及其实例,按邻接法存放图1.20（b） 中以根记录A1为首的层次 记录实例集,按邻接法存放图1.20（b）中以根记录A1为首的层次记录实例集,
48、An Introduction to Database Systenm,层次数据模型的存储结构（续）,链接法 用指引元来反映数据之间的层次联系 子女兄弟链接法 层次序列链接法,An Introduction to Database Systenm,层次数据模型的存储结构（续）,子女-兄弟链接法 每个记录设两类指针，分别指向最左边的子女（每个记录型对应一个）和最近的兄弟,An Introduction to Database Systenm,层次数据模型的存储结构（续）,层次序列链接法 按树的前序穿越顺序链接各记录值,An Introduction to Database Systenm,五、层
49、次模型的优缺点,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,An Introduction to Database Systenm,1.2 数据模型,1.2.1 两大类数据模型1.2.2 数据模型的组成要素1.2.3 概念模型1.2.4 最常用的数据模型1.2.5 层次模型1.2.6 网状模型1.2.7 关系模型,An Introduction to Database Systenm,1.2.6 网状模型,网状数据库系统采用网状模型作为数据的组织方式 典型代表是DBTG系统： 亦称CODASYL系统 70年代由DBTG提出的一个系统方案 奠定了数据库系统的基本概念、方法和技术 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,
