第2章+数据库系统结构详解.ppt

数据库原理与应用 高等院校计算机教材系列 第2章 数据库系统结构 2.1 数据和数据模型 2.2 概念层数据模型 2.3 组织层数据模型 2.4 数据库系统的结构 2.1 数据和数据模型 1.数据 数据是人们从实际当中抽取感兴趣的事物特征或属性。 数据有一定的格式，例如，性别是一个汉字的字符。格式的规定是数据的语法，而数据的含义是数据的语义 数据是信息存在的一种形式，只有通过解释或处理才能成为有用的信息。 通过解释、推论、归纳、分析和综合等方法，从数据所获得的有意义的内容称为信息。 2. 数据模型 模型是现实世界感兴趣的内容的抽象特征的模拟和抽象。（是理解系统的思维工具） 数据模型是用来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息的。（如：数据库、文件） 数据模型应满足三个条件： 能比较真实地模拟现实世界； 容易被人们理解； 便于在计算机上实现。 数据模型分类 不同的数据模型实际上是提供给我们模型化数据和信息的不同工具。 第一类是概念层模型：从数据的语义视角来抽取模型，此模型是按用户的观点来对数据和信息进行建模。 第二类是组织层模型：从数据的组织层次来描述数据，主要包括层次模型、网状模型、关系模型以及对象-关系模型。此模型是从计算机系统的观点对数据进行建模，主要用于DBMS的实现。 数据模型是数据库系统的核心和基础。 DBMS都基于某种数据模型。 为了把现实世界中的具体事物抽象、组织为某一具体DBMS支持的数据模型，通常首先将现实世界抽象为信息世界(概念层模型），然后再将信息世界转换为机器世界（组织层模型）。 概念层模型与DBMS无关，组织层模型与DBMS有关 现实世界客观事物的抽象过程 数据的两个特征 静态特性：包括数据的基本结构、数据间的联系和数据中的约束。 动态特征：指定义在数据上的操作。比如对学生的基本信息可以查询、修改和增加新记录等。 2.2 概念层数据模型 概念层次模型实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次。 概念层次模型：抽象现实系统中有应用价值的元素及其关联，反映现实系统中有应用价值的信息结构，不依赖于数据的组织结构。 概念模型用于信息世界的建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象。 是数据库设计人员和用户之间进行交流的工具 。 是面向用户、面向现实世界的数据模型，是与DBMS无关 。 常用的概念模型：实体-联系模型、语义对象模型 实体-联系模型 实体 属性 联系 实体 具有公共性质的可相互区分的现实世界对象的集合。 可以是具体的事物，也可以是抽象的概念或联系 具体的事物：学生、课程、职工 抽象的联系：学生选课 实体的表示方式 在E-R图中用矩形框表示实体，把实体名写在框内，比如学生实体可以表示为： 属性 实体所具有的特征或性质。 联系 联系是数据之间的关联集合，是客观存在的应用语义链 。 实体内部的联系：一个实体内属性之间的联系。 职工实体内部的职工号和此职工的部门经理号 实体之间的联系：不同实体之间的联系。 课程实体和学生实体之间存在选课联系。 一对一联系（实体内部的联系） 如果实体A中的每个实例在实体B中至多有一个（也可以没有）实例与之关联，反之亦然，则称实体A与实体B具有一对一联系，记作：1 : 1。 一对一联系的例子 部门和正经理（假设一个部门只有一个正经理，一个人只当一个部门的经理）、系和正系主任（假设一个系只有一个正主任，一个人只当一个系的主任）都是一对一联系。 关联多个实体的联系 顾客购买商品： 每个顾客可以从多个售货员那里购买商品，并且可以购买多种商品； 每个售货员可以向多名顾客销售商品，并且可以销售多种商品； 每种商品可由多个售货员销售，并且可以销售给多名顾客。 2.3 组织层数据模型 2.3.1 层次数据模型 2.3.2 网状数据模型 2.3.3 关系数据模型 层次数据模型 采用层次模型作为数据的组织方式。 典型代表是IBM公司的IMS（Information Management System）数据库管理系统，是IBM公司1968年推出的第一个大型的商用数据库管理系统。 层次模型用树形结构表示实体和实体之间的联系。 构成层次模型的树由结点和连线组成，结点表示实体，连线表示相连的两个实体间的联系，这种联系是一对多的。通常把表示“一”的实体放在上方，称为父结点；把表示“多”的实体放在下方，称为子结点。 层次模型的两点限制 （1）有且仅有一个结点无父结点，这个结点即为树的根； （2）其他结点有且仅有一个父结点。 层次结构示意图 层次模型对多对多关系的表示 网状数据模型 用图形结构表示实体和实体之间的联系的数据模型就称为网状数据模型。 去掉了层次模型中的两点限制。 可以直接表示多对多的联系。 同样使用父结点和子结点这样的术语，并