1、兰彬制作,1,2019/2/11,兰彬制作,1,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 数据库技术的研究领域(*),兰彬制作,2,2019/2/11,兰彬制作,2,某大学的教学管理数据库系统,1. 数据库应用系统的需求分析（1）学生处要录入新生的信息、处理毕业生的信息、产生各种各样的学生统计表 （2）教务处每学期要制定教学计划和课程表，统计学生选课记录、登录学生成绩、产生学生成绩单和补考通知单等。 （3）人事处要经常了解各学院和教研室的日常情况，管理教师职称评定、升降工资。 （4）各个学院经常要查询教师、学生、课程、成
2、绩等情况。,兰彬制作,3,2019/2/11,兰彬制作,3,某大学的教学管理数据库系统,2. 数据库存储结构的设计,（2）对这些数据的存储结构进行设计,（1）确定必须要收集和存储哪些数据对象本数据库中必须的数据对象有：所有学院、系、教师、班级、学生、课程、成绩等 7 个将要存储的数据对象,兰彬制作,4,2019/2/11,兰彬制作,4,某大学的教学管理数据库系统,3. 建立数据库（1）定义每个表的结构 （2）输入数据4. 数据库的应用利用数据库中的数据进行数据查询、报表输出、统计汇总，以满足用户的各种数据处理的需求 ，例如，打印成绩单，课程表，查看选课情况,兰彬制作,5,2019/2/11,兰
3、彬制作,5,1.1 数据库系统概述,1.1.1 数据库的地位1.1.2 四个基本概念1.1.3 数据管理技术的产生与发展,兰彬制作,6,2019/2/11,兰彬制作,6,1.1.1 数据库的地位,是计算机科学的重要分支,是信息系统的核心和基础,是国家信息化程度的重要标志,兰彬制作,7,2019/2/11,兰彬制作,7,1.1.2 四个基本概念,数据 数据库 数据库管理系统 数据库系统,兰彬制作,8,2019/2/11,兰彬制作,8,一、数据,数据(Data)是数据库中存储的基本对象。,数据的种类,数据的定义,数据的语义,兰彬制作,9,2019/2/11,兰彬制作,9,数据举例,某大学学生档案中
4、的一条学生记录：,该数据各个字段的的语义为：,根据语义阅读这条记录，可得到如下信息：,(李明，男，1982年8月，江西南昌，信息学院，2002 ),学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、入学时间,李明是个大学生，1982年8月出生，江西南昌人，2002年考入信息学院,兰彬制作,10,2019/2/11,兰彬制作,10,二、数据库（Database,简称DB),数据库：存放数据的仓库,数据库的定义：,是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合,数据库的特征：,1 数据按一定的数据模型组织、描述和储存2 可为各种用户共享 3 冗余度较小4 数据独立性较高 5 易扩展,兰彬制作,11
5、,2019/2/11,兰彬制作,11,三、数据库管理系统（DBMS）,DBMS是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。使用它，可以科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据,什么是数据库管理系统？,兰彬制作,12,2019/2/11,兰彬制作,12,DBMS 的主要功能,1、数据定义功能（DDL）,2、数据操纵功能（DML）,3、数据库的运行管理,4、数据库的建立和维护功能,兰彬制作,13,2019/2/11,兰彬制作,13,四、数据库系统,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（DBA）用户,数 据 库 系 统,兰彬制作,14,2019/2/11,兰彬制作,14,数据库
6、系统的组成-DBS,数据库在计算机系统中的地位,兰彬制作,15,2019/2/11,兰彬制作,15,1.1.3 数据管理技术的产生和发展,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：,数据管理技术发展的过程： 1 人工管理阶段(40年代中-50年代中) 2 文件系统阶段(50年代末-60年代中) 3 数据库系统阶段(60年代末-现在),兰彬制作,16,2019/2/11,兰彬制作,16,一、人工管理,时期： 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： 没有操作系统 处理方式： 批处理,兰彬制作,17,2
7、019/2/11,兰彬制作,17,人工管理(续),特点： 数据不保存 应用程序管理数据 数据不共享 数据不具有独立性,兰彬制作,18,2019/2/11,兰彬制作,18,应用程序与数据的对应关系(人工管理),兰彬制作,19,2019/2/11,兰彬制作,19,二、文件系统阶段,时期 50年代末-60年代中产生的背景 应用需求 科学计算、数据处理 硬件水平 磁盘、磁鼓 软件水平 有文件系统 处理方式 联机实时处理、批处理,兰彬制作,20,2019/2/11,兰彬制作,20,文件系统(续),特点： 数据可以长期保存 由文件系统管理数据 数据共享性差、冗余度大 数据独立性差,兰彬制作,21,2019
8、/2/11,兰彬制作,21,应用程序与数据的对应关系(文件系统),兰彬制作,22,2019/2/11,兰彬制作,22,三、数据库系统阶段,时期 60年代末以来 产生的背景 应用背景 大规模数据管理 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,兰彬制作,23,2019/2/11,兰彬制作,23,1.数据结构化 数据结构化是数据库与文件系统的根本区别 数据库系统中，可以存取的最小单位是数据项 文件系统中，可以存取的最小单位是记录,数据库系统的特点,2.数据的共享性高，冗余度低，易扩充,4.数据由DBMS统一管理和控制 数据库的共享是并发共享,3.数据
9、独立性高,兰彬制作,24,2019/2/11,兰彬制作,24,学号,姓名,性别,年龄,系别,学生基本记录,政治面貌,家庭出身,籍贯,日期,学历名,地点,学号,课程号,学分,学号,与本人关系,详细情况,家庭成员记录,课程号,课程名,课程记录,学生人事记录,学生学籍记录,学生选课记录,学生数据的组织(数据库),兰彬制作,25,2019/2/11,兰彬制作,25,数据独立性,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。,兰彬制作,
10、26,2019/2/11,兰彬制作,26,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指定数据，保护数据以防止不合法的使用造成数据的泄密和破坏。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。,兰彬制作,27,2019/2/11,兰彬制作,27,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。,兰彬制作,28,2019/2/11,兰彬制
11、作,28,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 数据库技术的研究领域 1.6 小结,兰彬制作,29,2019/2/11,兰彬制作,29,1.2 数据模型,模 型：对现实世界事物特征的模拟和抽象,数据模型：对现实世界数据特征的模拟和抽象,数据模型的3个要求： 1.真实模拟现实世界；2.容易为人所理解； 3 能在计算机上实现,兰彬制作,30,2019/2/11,兰彬制作,30,兰彬制作,31,2019/2/11,兰彬制作,31,1.2 数据模型,1.2.1 数据模型的组成要素1.2.2 概念模型1.2.3 常用数据模型1
12、.2.4 层次模型1.2.5 网状模型1.2.6 关系模型,兰彬制作,32,2019/2/11,兰彬制作,32,1.2.1 数据模型的组成要素,数据模型通常由数据结构、数据操作和完整性约束条件三部分组成。,数据的约束条件：是一组完整性规则的集合，指数据及其联系所具有的制约和依存规则,数 据 操 作：对数据库中的对象可以进行的各种操作的集合，包括各种操作和操作的规则,数 据 结 构：是所研究的对象类型的集合,兰彬制作,33,2019/2/11,兰彬制作,33,1.2.2 概念模型,1. 概念模型 2. 信息世界中的基本概念 3. 概念模型的表示方法,兰彬制作,34,2019/2/11,兰彬制作,
13、34,1. 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 是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 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 简单、清晰、易于用户理解,兰彬制作,35,2019/2/11,兰彬制作,35,2. 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，也可以是抽象的概念或联系。,实体举例：一个学生， 一个部门， 一门课，学生的一次选课， 老师与学院的联系（某个老师在某个哪个学院工作）,兰彬制作
14、,36,2019/2/11,兰彬制作,36,2. 信息世界中的基本概念,(2) 属性（Attribute） 实体所具有的某一特性 称为属性。 一个实体可以具有若干个属性。,属性举例：学生实体可以由学号、姓名、性别、院系、入学时间等属性组成。（200204，张山，男，信息学院，2002）,兰彬制作,37,2019/2/11,兰彬制作,37,2. 信息世界中的基本概念,(3) 码（Key） 唯一标识实体的属性集 称为码。,码举例：学生实体可以由学号、姓名、性别、院系、入学时间等属性组成。（200204，张山，男，信息学院，2002）其中，学号是学生实体的码。,兰彬制作,38,2019/2/11,兰
15、彬制作,38,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。,例如：学号的域为 8 位整数姓名的域为字符串集合性别的域为（男，女）,兰彬制作,39,2019/2/11,兰彬制作,39,信息世界中的基本概念(续),(5) 实体型（Entity Type） 用实体名及其属性名的集合 来抽象和刻画同类实体，称为实体型,（200204，张山，男，信息学院，2002）,例如： 学 生（学号、姓名、性别、出生年月、院系、入学时间） 教 师（职工编号，姓名，所在教研室） 就是实体型。,兰彬制作,40,2019/2/11,兰彬制作,40,信息世界中的基本概念(续),(
16、6) 实体集（Entity Set） 同型实体的集合 称为实体集,例如： 全体学生，全体教师 都是实体集。,兰彬制作,41,2019/2/11,兰彬制作,41,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（型）内部的联系和 实体（型）之间的联系 两个实体型之间联系分为三类： 一对一联系（1:1） 一对多联系（1:n） 多对多联系（m:n）,兰彬制作,42,2019/2/11,兰彬制作,42,两个实体型间的 3 种联系,兰彬制作,43,2019/2/11,兰彬制作,43,多个实体型间的联系,多个实体型之间也存在：
17、 一对一联系 一对多联系 多对多联系,课 程,教 师,参考书,讲授,1,m,n,兰彬制作,44,2019/2/11,兰彬制作,44,同一实体集内各实体间的联系,同一实体集内的各个实体之间也存在着： 一对一联系 一对多联系 多对多联系,职 工,领导,1,n,兰彬制作,45,2019/2/11,兰彬制作,45,3. 概念模型的表示方法,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 模型在 E-R 图中，可以表示实体型、属性和联系。,兰彬制作,46,2019/2/11,兰彬制作,46,E-R图,实体型 用矩形表示，矩形框内写明实体名。,学生,教师,兰
18、彬制作,47,2019/2/11,兰彬制作,47,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,兰彬制作,48,2019/2/11,兰彬制作,48,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） 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,兰彬制作,49,2019/2/11,兰彬制作,49,E-R图实例1,学生实体及其属性：,兰彬制作,50,2019/2/11,兰彬制作,50,E-R图实例2,供
19、应商,供应,项目,零件,m,n,p,联系的属性：,供应量,兰彬制作,51,2019/2/11,兰彬制作,51,E-R图实例3,P19-P20某工厂物资管理 E-R 图,兰彬制作,52,2019/2/11,兰彬制作,52,1.2.3 常用数据模型,常用数据模型有四种层次模型 网状模型 关系模型 面向对象模型,兰彬制作,53,2019/2/11,兰彬制作,53,1.2.3 常用数据模型,基本层次联系在非关系模型中，基本层次联系是指两个记录以及他们之间的 一对多（包括一对一）的联系。如图：,Ri位于联系Lij的始点, 称为 双亲结点(Parent) Rj位于联系Lij的终点， 称为 子女结点(Chi
20、ld),兰彬制作,54,2019/2/11,兰彬制作,54,1.2 数据模型,1.2.1 数据模型的组成要素1.2.2 概念模型1.2.3 常用数据模型1.2.4 层次模型1.2.5 网状模型1.2.6 关系模型,兰彬制作,55,2019/2/11,兰彬制作,55,1.2.4 层次模型,一、 层次数据模型的数据结构 二、层次模型中多对多联系的表示 三、层次模型的数据操纵与完整性约束 四、 层次数据模型的存储结构 五、 层次数据模型的优缺点,兰彬制作,56,2019/2/11,兰彬制作,56,一、层次数据模型的数据结构,层次模型必须满足2个条件： 1. 有且只有一个结点没有双亲根结点 2. 其它
21、结点有且只有一个双亲结点子女结点 层次模型中的几个术语 根结点，双亲结点 兄弟结点，叶结点,层次模型只能处理一对多 的实体联系，是一棵倒立树,兰彬制作,57,2019/2/11,兰彬制作,57,层次数据模型实例,教员学生数据库模型,兰彬制作,58,2019/2/11,兰彬制作,58,层次数据模型实例,教员学生数据库的一个值,兰彬制作,59,2019/2/11,兰彬制作,59,二、层次模型中多对多联系的表示,冗余结点法,兰彬制作,60,2019/2/11,兰彬制作,60,二、层次模型中多对多联系的表示,虚拟结点法,兰彬制作,61,2019/2/11,兰彬制作,61,三、层次模型的数据操纵与完整性
22、约束,数据操纵： 完整性约束条件：,查询、插入、删除、修改,插入时：如果没有相应的双亲结点值,就不能插入子女结点值。 删除时：如果删除双亲结点值，则相应的子女结点值也被同时删除。 修改时：应修改所有相应的记录，以保证数据的一致性。,兰彬制作,62,2019/2/11,兰彬制作,62,四、层次数据模型的存储结构,在层次数据库中，要存储两类内容 数据本身 数据之间的联系两种存储方法 邻接法 链接法,兰彬制作,63,2019/2/11,兰彬制作,63,四、层次数据模型的存储结构,邻接法：从上到下，从左到右,兰彬制作,64,2019/2/11,兰彬制作,64,四、层次数据模型的存储结构,链接法：用指引
23、元表示层次联系 a 子女兄弟 链接法,兰彬制作,65,2019/2/11,兰彬制作,65,四、层次数据模型的存储结构,b 层次序列 链接法 从上到下，从左到右,兰彬制作,66,2019/2/11,兰彬制作,66,五、层次模型的优缺点,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 对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,兰彬制作,67,2019/2/11,兰彬制作,67,1.2 数据模型,1.2.1 概念模型1.2.2 数据模型的
24、组成要素1.2.3 最常用的数据模型1.2.4 层次模型1.2.5 网状模型1.2.6 关系模型,兰彬制作,68,2019/2/11,兰彬制作,68,1.2.5 网状模型,一、 网状数据模型的数据结构 二、 网状数据模型的操纵与完整性约束 三、 网状数据模型的存储结构 四、 网状数据模型的优缺点,兰彬制作,69,2019/2/11,兰彬制作,69,一、网状数据模型的数据结构,网状模型的两个条件 1. 允许一个以上的结点无双亲； 2. 一个结点可以有多于一个的双亲。,兰彬制作,70,2019/2/11,兰彬制作,70,网状数据模型的数据结构,兰彬制作,71,2019/2/11,兰彬制作,71,网
25、状数据模型的数据结构,例：学生选课，一个学生可以选修若干门课程，某一课程可以被多个学生选修。,兰彬制作,72,2019/2/11,兰彬制作,72,二、 网状模型的数据操纵与完整性约束,数据操纵：,查询、插入、删除、修改,作为码的字段，不能有重复值 双亲结点与子女结点之间是一对多联系 允许插入还没有双亲结点的子女结点 允许只删除双亲结点值,完整性约束条件：,兰彬制作,73,2019/2/11,兰彬制作,73,三、网状数据模型的存储结构,关键：实现记录之间的联系常用方法： 链接法 指引元阵列法 二进制阵列法 索引法 学生/选课/课程的网状数据库实例 P29,兰彬制作,74,2019/2/11,兰彬
26、制作,74,四、网状模型的优缺点,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 缺点 结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库的结构变得越来越复杂，不利于最终用户掌握 DDL、DML语言复杂，用户不容易使用,兰彬制作,75,2019/2/11,兰彬制作,75,1.2 数据模型,1.2.1 概念模型1.2.2 数据模型的组成要素1.2.3 最常用的数据模型1.2.4 层次模型1.2.5 网状模型1.2.6 关系模型,兰彬制作,76,2019/2/11,兰彬制作,76,1.2.6 关系模型,一、 关系数据模型的数据结构 二、 关系数据模型的操纵与完整
27、性约束 三、 关系数据模型的存储结构 四、 关系数据模型的优缺点,兰彬制作,77,2019/2/11,兰彬制作,77,一、关系数据模型的数据结构,在关系模型中，数据的结构是一张二维表，由行和列组成。,兰彬制作,78,2019/2/11,兰彬制作,78,关系模型的基本概念,关系一个关系对应一张表 元组表中的一行 属性表中的一列，起一个名，属性名 主码表中的某个属性组，其值唯一地标识一个元组 域属性的取值范围 分量元组中的一个属性值 关系模式对关系的描述，用关系名(属性名1,属性名2,属性名n)表示， 例如：学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级）,关系名 学生登记表,关系,主码,整数,字符串,1
28、,2,3,4,域,属性名,元组(行),属性(列),兰彬制作,80,2019/2/11,兰彬制作,80,关系名 学生登记表,关系,主码,整数,字符串,1,2,3,4,域,属性名,元组(行),属性(列),兰彬制作,81,2019/2/11,兰彬制作,81,二、关系模型的数据操纵与完整性约束,操作：查询、插入、删除、修改 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,兰彬制作,82,2019/2/11,兰彬制作,82,三、关系数据模型的存储结构,在关系数据库中： 实体及实体间的联系都用表来表示。 在数据的物理组织中，表以文件形式存储。,兰彬制作,83,2019/2/11,兰彬制作,83
29、,四、关系模型的优缺点,优点 建立在严格的数学概念的基础上 概念单一。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（表）来表示。 对数据的检索结果也是关系（表）。 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,兰彬制作,84,2019/2/11,兰彬制作,84,四、关系模型的优缺点（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，增加了开发数据库管理系统的难度,兰彬制作,85,2019/2/11,兰彬制作,85,第一章 绪论,1.1 数据库系统概述 1.2 数
30、据模型 1.3 数据库系统结构 1.4 数据库系统的组成 1.5 数据库技术的研究领域 1.6 小结,兰彬制作,86,2019/2/11,兰彬制作,86,1.3 数据库系统结构,从数据库管理系统角度看（内部结构） 通常采用三级模式结构 从数据库的最终用户角度看（外部结构） 集中式结构（单用户结构，主从式结构） 分布式结构 客户/服务器结构 并行结构,兰彬制作,87,2019/2/11,兰彬制作,87,1.3.1 数据库系统的模式结构,数据库系统模式的概念 数据库系统的三级模式结构 数据库的二级映象功能与数据独立性,兰彬制作,88,2019/2/11,兰彬制作,88,数据库系统模式的概念,型：
31、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）,对某一类数据的结构和属性的说明,是型的一个具体赋值,兰彬制作,89,2019/2/11,兰彬制作,89,数据库系统模式的概念（续）,模式（Schema） 是数据库中所有数据的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 模式的一个实例（Instance） 模式的一个具体值 反映数据库某一时刻的状态 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,兰彬制作,90,2019/2/11,兰彬制作,90,1.3.1 数据
32、库系统的模式结构,数据库系统模式的概念 数据库系统的三级模式结构 数据库的二级映象功能与数据独立性,兰彬制作,91,2019/2/11,兰彬制作,91,数据库系统的三级模式结构,兰彬制作,92,2019/2/11,兰彬制作,92,1模式（Schema）,模式（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 与数据有
33、关的安全性、完整性要求,兰彬制作,93,2019/2/11,兰彬制作,93,2. 外模式（External Schema）,外模式（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,兰彬制作,94,2019/2/11,兰彬制作,94,外模式（续）,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
34、外模式与应用的关系：一对多 同一外模式可以为某一用户的多个应用系统使用， 但一个应用程序只能使用一个外模式。,兰彬制作,95,2019/2/11,兰彬制作,95,外模式（续）,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,兰彬制作,96,2019/2/11,兰彬制作,96,3内模式（Internal Schema）,内模式（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
35、只有一个内模式,兰彬制作,97,2019/2/11,兰彬制作,97,1.3.1 数据库系统的模式结构,数据库系统模式的概念 数据库系统的三级模式结构 数据库的二级映象功能与数据独立性,兰彬制作,98,2019/2/11,兰彬制作,98,三级模式与二级映象,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,兰彬制作,99,2019/2/11,兰彬制作,99,数据库系统的三级模式结构,兰彬制作,100,2019/2/11,兰彬制作,100,1外模式模式映象,定义外模式与模式之间的对应关系 每一个外模式都对应一个外模式模式映象 映象定义通常包含在各自外模式的描述中,
36、兰彬制作,101,2019/2/11,兰彬制作,101,外模式模式映象的用途,保证数据的逻辑独立性： 当模式改变时，数据库管理员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。,兰彬制作,102,2019/2/11,兰彬制作,102,2模式内模式映象,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。例如，说明逻辑记录和字段在内部是如何表示的 数据库中模式内模式映象是唯一的 该映象定义通常包含在模式描述中,兰彬制作,103,2019/2/11,兰彬制作,103,模式内模式映象的用
37、途,保证数据的物理独立性 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，应用程序不受影响。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。,兰彬制作,104,2019/2/11,兰彬制作,104,数据库系统外部的体系结构,单用户结构 主从式结构 分布式结构 客户/服务器结构 浏览器/应用服务器/数据库服务器结构,兰彬制作,105,2019/2/11,兰彬制作,105,1. 单用户数据库系统,整个数据库系统(应用程序、DBMS、数据)装在一台计算机上，为一个用户独占，不同机器之间不能共享数据。早期的最简单的数据库系统,兰彬制作,106,
38、2019/2/11,兰彬制作,106,2. 主从式结构的数据库系统,一个主机带多个终端的多用户结构 数据库系统，包括应用程序、DBMS、数据，都集中存放在主机上，所有处理任务都由主机来完成 各个用户通过主机的终端并发地存取数据库，共享数据资源,兰彬制作,107,2019/2/11,兰彬制作,107,主从式结构的数据库系统(续）,优点：易于管理、控制与维护。 缺点： 当终端用户数目增加到一定程度后，主机的任务会过分繁重，成为瓶颈，从而使系统性能下降。 系统的可靠性依赖主机,当主机出现故障时，整个系统都不能使用。,兰彬制作,108,2019/2/11,兰彬制作,108,3. 分布式结构的数据库系统
39、,数据库中的数据在逻辑上是一个整体，但物理的分布在计算机网络的不同结点上。 网络中的每个结点都可以独立处理本地数据库中的数据，执行局部应用 同时也可以同时存取和处理多个异地数据库中的数据，执行全局应用,兰彬制作,109,2019/2/11,兰彬制作,109,分布式结构的数据库系统（续）,优点 适应了地理上分散的公司、团体和组织对于数据库应用的需求。 缺点 数据的分布存放给数据的处理、管理与维护带来困难。 当用户需要经常访问远程数据时，系统效率会明显地受到网络传输的制约。,兰彬制作,110,2019/2/11,兰彬制作,110,4客户服务器结构的数据库系统,把 DBMS 功能和应用分开 网络中某
40、个（些）结点上的计算机专门用于执行DBMS功能，称为数据库服务器，简称服务器 其他结点上的计算机安装DBMS的外围应用开发工具，用户的应用系统，称为客户机,兰彬制作,111,2019/2/11,兰彬制作,111,客户服务器数据库系统的种类,集中的服务器结构一台数据库服务器，多台客户机 分布的服务器结构 在网络中有多台数据库服务器 分布的服务器结构是客户服务器与分布式数据库的结合,兰彬制作,112,2019/2/11,兰彬制作,112,客户服务器结构的优点,客户端的用户请求被传送到数据库服务器，数据库服务器进行处理后，只将结果返回给用户，从而显著减少了数据传输量 数据库更加开放 客户与服务器一般
41、都能在多种不同的硬件和软件平台上运行 可以使用不同厂商的数据库应用开发工具,兰彬制作,113,2019/2/11,兰彬制作,113,客户服务器结构的缺点,“胖客户”问题： 系统安装复杂，工作量大。 应用维护困难，难于保密，安全性差。 相同的应用程序要重复安装在每台客户机上，从系统总体来看，大大浪费系统资源。 系统规模达到数百数千台客户机，它们的硬件配置、操作系统又常常不同，要为每一个客户机安装应用程序和相应的工具模块，其安装维护代价便不可接受了,兰彬制作,114,2019/2/11,兰彬制作,114,浏览器/应用服务器/数据库服务器结构,客户端：浏览器软件、用户界面浏览器的界面统一，广大用户容
42、易掌握大大减少了培训时间与费用。 服务器端分为两部分： Web服务器、应用服务器 数据库服务器等 大大减少了系统开发和维护代价 能够支持数万甚至更多的用户,兰彬制作,115,2019/2/11,兰彬制作,115,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 数据库技术的研究领域 1.6 小结,兰彬制作,116,2019/2/11,兰彬制作,116,1.4 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 用户,兰彬制作,117,2019/2/11,兰彬制作,117,一、硬件平台及数据库,数据库系
43、统对硬件资源的要求：,足够大的内存,足够大的外存,较高的通道能力,兰彬制作,118,2019/2/11,兰彬制作,118,二、软件,DBMS 建立、使用、维护数据库,操作系统 支持DBMS 运行,具有与数据库接口的高级语言及编译系统,以DBMS为核心的应用开发工具,数据库应用程序,兰彬制作,119,2019/2/11,兰彬制作,119,三、人员,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,兰彬制作,120,2019/2/11,兰彬制作,120,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 数据库技术的研究领域 1.6 小结,兰彬制作,121,2019/2/11,兰彬制作,121,1.5 数据库技术的研究领域,数据库管理系统软件的研制,数 据 库 设 计,数 据 库 理 论,
