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第2章 关系数据库基本知识 数据库系统: 发展、系统组成 数据模型：概念和常用模型 关系数据库：基本原理和知识 关系数据库的理论基础：关系代数 2.1 数据库技术的发展 1. 第一代数据库系统（20世纪60~70年代） 网状模型数据库和层次模型数据库为代表。实现了数据管理的“集中控制与数据共享”这一基本目标。主要代表产品： 1963，美国GE的Bachman等人开发成功世界上第一个网状数据库系统IDS。 1969，美国IBM的第一个商品化层次数据库管理系统IMS。 1969～1970，美国CODASYL提出了DBTG报告，建立了以网状数据库模型为基础的数据库系统概念。 主要特点：支持三级抽象模型的体系结构；用存取路径（指针）来表示数据间的联系；数据定义语言和数据操作语言相对独立，数据库语言采用过程性导航式语言。 2. 第二代数据库系统（20世纪70~80年代） 20世纪70年代初，关系数据模型的提出，关注和争论。以 E.F.Codd为代表的理论研究成果获得肯定。 代表产品： 1976，IBM公司System R， 并先后推出了SQL/DS（1982年）和DB2（1985年）两个商品化关系数据库系统。 1976，美国加州大学Berkeley分校开发INGRES，1981年商品化。 1979年美国ORACLE公司推出用于VAX小型机上的Oracle v2.0，第一次实现使用SQL语言的商品化关系数据库软件。 关系模型建立在严格的数学理论基础之上，它概念简单、清晰，易于用户理解和使用。 20世纪80年代以后逐渐走向成熟。一批商品化关系数据库软件：如Oracle、Sybase、Informix、INGRES、SQL Server等。 3. 新一代数据库系统（20世纪80年代以后） 信息管理的应用的新需求：例如存储和处理复杂对象、数据类型；海量、大对象数据的存取和计算；实现程序设计语言和数据库语言无缝地集成；等等。 技术发展主要特征： 1）面向对象的方法和技术与数据库技术的结合； 2）数据库技术与多学科技术的有机结合，如网络通讯技术、面向对象、并行计算、多媒体、人工智能、管理信息系统、决策支持系统等技术； 3）面向应用领域的数据库技术的研究，如异构数字资源管理、移动办公、分布式应用、电子商务、数字图书馆、知识管理等。 “应用驱动”和“技术驱动”相结合形成了新一代进入商业化应用的数据库管理系统的大家族。 2.2 数据模型 数据模型用来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息，以便于采用数据库技术对数据进行集中管理和应用。一个好的数据模型应能比较真实地模拟现实世界，容易为人们理解并便于计算机表达。 2.2 数据模型 数据模型是指构造数据结构时所遵循的规则以及对数据所能进行的操作的总称，是现实世界的模拟和抽象。 2.2.1 概念数据模型 不依赖于具体的计算机系统和DBMS，它是对要开发的信息系统所涉及的客观对象相关信息的抽象描述，是信息系统分析的有效交流工具，是结构数据模型设计的基础。 典型的概念数据模型是实体联系模型（Entiry-Relationship Data Model，简称E-R模型），实体联系模型采用“实体—联系”图来表示，简称E-R图。 E-R图的最大优点是比较简单、有效和灵活，对于技术和非技术人员来说都可以很快地学会和使用，并可卓有成效地针对数据需求进行讨论，辅助技术开发人员和最终用户间沟通的沟通。 E-R图 （1）实体：是指现实世界客观存在并可相互区别的事物，例如学生实体。在E-R图中，实体用矩形表示，中间书写实体名。 （4）联系：是实体之间的一种关联。联系也可以具有属性。例如，学生选课是一个联系，反映了学生实体与课程实体的一种关联，成绩可作为学生选课联系的一个属性。在E-R图中，联系用菱形表示，中间书写联系名，并用直线将它与关联的实体相连接。 在E-R图中，联系的类型有三种： 一对一联系（1:1）：实体A中的每一个成员最多与实体B中的一个成员相关联，反之亦然。 一对多联系（1:n）：实体A中的每一个成员可以与实体B中的多个成员相关联，反之，实体B中的每一个成员最多与实体A中的一个成员相关联。 多对多联系（m:n）：实体A中的每一个成员可以与实体B中的多个成员相关联，反之，实体B中的每一个成员也可以与实体A中的多个成员相关联。 学校教务管理中的几个E-R图 2.2.2 结构数据模型 简称数据模型，又称作组织层数据模型，它是严格定义的一组概念的集合，这些概念精确地描述了系统的静态特性、动态特性和完整性约束条件。 1）数据结构 2）数据操作 3）数据完整性约束 2.2.3 基本数据模型 1．层次模型 层次模型又称树状模型。下面为一模型和数据组织实例。 2．网状模型 和层次模型相比，网状模型可以提供更大的灵