数据库及程序设计01课件

数据库及程序设计数据库及程序设计25 六月 20242第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 u参考教材参考教材1.张玉洁、孟祥武.数据库与数据处理：数据库与数据处理：Access2010实现实现.机械工业出版社,2013.12.李湛.Access2010数据库应用习题与实验指导教程数据库应用习题与实验指导教程.清华大学出版社,2013.7u课时安排课时安排理论：32课时，116周，2课时/周实验：32课时，116周，2课时/周u课程邮箱课程邮箱（pw.jluzh123456）课程概述课程概述25 六月 20243第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 课程考核：1平时作业及出勤：10%2大作业（分组完成，期末收）：10%3上机考试（闭卷）：30%4期末笔试（闭卷）：50%课程概述课程概述25 六月 20244第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 大作业（课后分组完成，每24人为一组，期末交）选题：说明选题的原因、期望解决的问题，要求有新意(第3周)需求分析(第68周)数据库概念设计、逻辑设计、物理设计(第912周)应用系统简单实现(第1315周)设计报告(第16周)提交(第17周)课程概述课程概述25 六月 20245第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 u数据管理技术数据管理技术指人们对数据进行收集、组织、存储、加工、传播和利用的一系列活动的总和。u狭义：数据库技术狭义：数据库技术通过研究数据库的结构、存储、设计、管理以及应用的基本理论和实现方法，并利用这些理论来实现对数据库中的数据进行处理、分析和理解的技术。即：数据库技术是研究、管理和应用数据库的一门软件科学。u广义：对数据进行管理、利用的所有技术广义：对数据进行管理、利用的所有技术数据库技术数据仓库技术数据挖掘技术数据集成技术信息检索技术课程概述课程概述25 六月 20246第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 数据管理技术与我们的生活数据管理技术与我们的生活u选课、教室排课：选课和排课已全部实现计算机化，通过数据管理技术管理着每个人的课表、每个教室的安排u食堂就餐：一卡通的背后是学校几台服务器7*24小时运转，时刻准备处理数据，管理着每个人的账户u银行取款：银行和金融机构是数据管理技术最早的采纳者，数据管理软件记录着用户的每一笔交易和存取款数据u网上遨游：每个大型网站的背后都有一个大型数据库；很多小型软件也都依赖于数据管理软件：QQ，IE，迅雷等课程概述课程概述25 六月 20247第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 数据管理技术的重要性数据管理技术的重要性u数据管理技术是信息社会赖以运转的技术基础之一u数据管理技术是Web时代的基石u数据管理技术逐渐渗透到人们的日常学习和生活中u数据管理技术是信息技术和计算机科学最重要的分支之一u形成了一个巨大的软件产业，是理论成果转化为产品的成功典范课程概述课程概述25 六月 20248第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 课程目标定位课程目标定位u学会“用”数据库 系统分析、数据库设计、数据库应用程序开发、数据库操作管理维护u具体来说：掌握数据库的基本知识、基本理论和基本方法；具有较强的数据库设计、数据库系统管理、数据库应用开发等 数据库应用能力；培养自主学习能力、创新意识、团队协作精神、写作表达能力等综合素质；以及从应用中发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力问题求解能力。u用比较小的代价，快速开发小型数据库应用系统课程概述课程概述25 六月 20249第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 课程主要内容课程主要内容 第1章 数据处理与数据库概述第2章 实体-联系数据模型第3章 关系数据库基础第4章 关系数据库标准语言SQL第5章 关系数据库设计第6章 数据库的保护第7章 认识Access2010课程概述课程概述第8章 数据库的创建与管理第9章 表与表操作第10章 查询第11章 窗体第12章 报表第13章 宏第14章 模块与VBA编程*红色部分在实验课时内解决25 六月 202410第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 课程概述课程概述理论课理论课实验课实验课第第1 1章章 数据处理与数据库概述数据处理与数据库概述第第7 7章章 认识认识Access2010Access2010第第2 2章章 实体实体-联系数据模型联系数据模型第第8 8章章 数据库的创建与管理数据库的创建与管理第第3 3章章 关系数据库基础关系数据库基础第第9 9章章 表与表操作表与表操作第第4 4章章 关系数据库标准语言关系数据库标准语言SQLSQL第第1010章章 查询查询第第5 5章章 关系数据库设计关系数据库设计第第1111章章 窗体窗体第第6 6章章 数据库的保护数据库的保护第第1212章章 报表报表第第1414章章 模块与模块与VBAVBA编程编程第第1313章章 宏宏课程内容教学顺序课程内容教学顺序25 六月 202411第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 1.4数据处理数据处理1.1数据库基本概念数据库基本概念1.2数据视图数据视图1.3数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构 1.5数据模型数据模型 第第1 1章章 数据处理与数据库概述数据处理与数据库概述25 六月 202412第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 1.1 1.1 数据处理数据处理几个基本概念几个基本概念数据、数据管理、数据处理、信息，及其相互关系25 六月 202413第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 u对对客观世界中各种事物的一种客观世界中各种事物的一种抽象、符号化的表示抽象、符号化的表示。采用一种人为规定的符号来表示从现实世界中观察和收集到的现象和事实。u数据的表现数据的表现形式：形式：文本形式（数字、文字文本形式（数字、文字）、多媒）、多媒体体形式（图形、图像、动画、声音形式（图形、图像、动画、声音）等。）等。u从计算机的角度，数据泛指可以被计算机接受并能从计算机的角度，数据泛指可以被计算机接受并能被计算机处理的符号。被计算机处理的符号。u从数据库的角度，数据就是数据库中存储的基本对从数据库的角度，数据就是数据库中存储的基本对象。象。数据数据数据数据1.1 1.1 数据处理数据处理几个基本概念几个基本概念25 六月 202414第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 u数据的描述形式数据的描述形式结构化、非结构化数据结构化、非结构化数据显然，在这种描述形式中，数据的表现形式不能完全表达其内容，其含义即语义需要经过解释才能被正确理解，因此数据和关于数据的解释是不可分的。无结构的文本形式描述：李天乐，男，李天乐，男，19681968年年9 9月出月出生，江西南昌人，现工作于江西财经大学信息学院，教授，生，江西南昌人，现工作于江西财经大学信息学院，教授，主要研究兴趣包括主要研究兴趣包括XMLXML数据库、数据库、WebWeb数据管理数据管理。1.1 1.1 数据处理数据处理几个基本概念几个基本概念25 六月 202415第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 有结构的表格形式描述：姓名性别出生年月籍贯工作单位/部门职称研究方向李天乐男1968年9月 江西南昌江西财经大学信息学院教授XML数据库、Web数据管理表中，一行数据组织在一起便构成一条记录，其数据的语义已由其所在列的表头栏目名给出解释，因此表格描述的数据称为结构化数据结构化数据。1.1 1.1 数据处理数据处理几几个基本概念个基本概念25 六月 202416第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 信息信息u数据经过解释并赋予一定的含义之后，就成为了信息。u信息信息是有用的数据有用的数据。是根据需要对数据进行加工处理后得到的结果。u数据数据是反映客观事物属性的记录反映客观事物属性的记录，是信息的符号表示，是信息的具体表现形式具体表现形式。u信息只有通过数据的形式表示出来，才能被理解和接受。u信息信息是数据的内涵，即，数据的语义，信息在计算机中的存储即为数据。u信息信息是观念上的，受制于人对客观事物变化规律的认知。1.1 1.1 数据处理数据处理几几个基本概念个基本概念25 六月 202417第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 数据与信息的关系数据与信息的关系u数据是信息的符号表示，是信息的具体表现形式，信息通过数据的形式表示出来才能容易被理解和接受。u信息是数据的内涵，即数据的语义。1.1 1.1 数据处理数据处理几几个基本概念个基本概念25 六月 202418第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 u数据处理数据处理：是将数据加工成信息的过程，主要包括数值计算和数据管理。主要目的是从大量无序、难以理解的数据中抽取并推导出有价值、有意义的数据和信息。u具体具体内容：内容：指利用计算机对各种数据（包括数值的和非数值的）进行数据采集/收集、整理、存储、分类、排序、检索、维护、加工、统计、传输等一系列活动的总和。u数据处理的目的数据处理的目的：提取有用的数据成分，作为行为和决策的依据。u数据处理的核心数据处理的核心：数据管理数据处理数据处理1.1 1.1 数据处理数据处理几几个基本概念个基本概念25 六月 202419第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 u数据管理数据管理：是数据处理的中心问题，主要包括数据的收集和分类、数据的表示和存储、数据的定位和查找、数据的维护和保护、提供数据访问接口和数据服务等。即，对数据进行有效的采集、分类、组织、编码、存储、检索、维护和应用等。u数据处理与数据管理密切相关，数据管理技术的优劣直接影响数据处理的效果。u数据管理是数据库技术研究的主要内容。数据数据管理管理1.1 1.1 数据处理数据处理几几个基本概念个基本概念25 六月 202420第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 人工管理人工管理阶段阶段数据管理是计算机应用（办公自动化）领域中最大一类应用，经历了三个发展阶段。文件管理文件管理阶段阶段数据库系统数据库系统阶段阶段1.1 1.1 数据处理数据处理数据管理三个发展阶段数据管理三个发展阶段25 六月 202421第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 人工管理人工管理阶段阶段n数据存储设备：卡片、纸带、磁带，数据随用随丢，不能长期保存。n人工管理数据：应用程序和数据不可分割、数据无法共享。n数据是面向应用程序的：一个数据集只能对应于一个程序。n数据需要由应用程序自己定义和管理：没有相应的软件系统专门负责数据的管理工作。n当多个应用程序涉及某些相同的数据时，必须由各自的应用程序分别定义和管理这些数据，无法共享利用，因此存在大量冗余数据。20世纪50年代中期之前，当时计算机主要用于科学计算，没有操作系统和专门的数据管理软件。1.1 1.1 数据处理数据处理数据管理三个发展阶段数据管理三个发展阶段25 六月 202422第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 应用程序与数据之间的对应关系应用程序与数据之间的对应关系为实现某种数据处理的功能而编写的计算机代码集合，如对账目进行统计汇总的应用程序应用程序与数据是一个整体1.1 1.1 数据处理数据处理数据管理三个发展阶段数据管理三个发展阶段25 六月 202423第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 人工管理阶段特点人工管理阶段特点u数据不保存在计算机中。u没有专用的软件系统管理数据，数据由应用程序自己管理。u数据是面向应用的，不具有独立性。u数据不共享，冗余量大。1.1 1.1 数据处理数据处理数据管理三个发展阶段数据管理三个发展阶段25 六月 202424第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 文件管理文件管理阶段阶段20世纪50年代后期至60年代中后期，计算机技术有了很大发展，出现了操作系统，并使用操作系统中的文件管理系统实施数据管理。数据存储设备主要是磁盘（随机存取）、磁鼓，允许用户直接随机访问数据。应用程序与数据有了一定的独立性。1.1 1.1 数据处理数据处理数据管理三个发展阶段数据管理三个发展阶段25 六月 202425第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 文件管理阶段的主要特点文件管理阶段的主要特点n数据存储到文件中既可以长期保存，也便于存取或修改。n应用程序与数据之间有了一定的独立性。n数据文件有了一定的共享性，但仍存在较大的数据冗余。1.1 1.1 数据处理数据处理数据管理三个发展阶段数据管理三个发展阶段25 六月 202426第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 文件管理阶段的主要缺点文件管理阶段的主要缺点u数据冗余较大；u应用程序依赖于文件的结构。u不具备自动实现数据之间联系的功能，文件与文件之间相互独立；u文件系统本身不具备维护数据一致性的功能，完全由用户负责维护，容易造成数据的不一致；u文件系统对于文件只提供了几个低级的文件操作命令，文件的查询、修改需要编写应用程序来实现，功能相同的操作很难共享。1.1 1.1 数据处理数据处理数据管理三个发展阶段数据管理三个发展阶段25 六月 202427第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 数据库系统数据库系统阶段阶段20世纪60年代后期开始，计算机技术有了很大发展，计算机网络系统和分布式系统相继出现，出现了能在多用户环境下进行数据共享和处理的数据库管理系统软件。应用程序通过DBMS访问数据，存储数据的文件由DBMS统一管理。1.1 1.1 数据处理数据处理数据管理三个发展阶段数据管理三个发展阶段25 六月 202428第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 数据库管理阶段的主要特点数据库管理阶段的主要特点u相关数据集成在一起；u数据冗余减少；u程序与数据相对独立，减少了应用程序开发和维护成本；u保证数据安全可靠；u最大限度保证数据正确性。1.1 1.1 数据处理数据处理数据管理三个发展阶段数据管理三个发展阶段25 六月 202429第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 数据库数据库数据库管数据库管理系统理系统数据库数据库系统系统数据数据字典字典数据库数据库管理员管理员1.2数据库基本概念数据库基本概念25 六月 202430第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 u数据库不仅能表示数据库不仅能表示数据本身，数据本身，还能还能表示数据与数据表示数据与数据之间的联系之间的联系。如：学籍管理学生、课程两类数据。u数据通过一定的数据模型（如关系模型）进行组织、描述和存储。u具有较小的冗余度、较高的数据独立性（数据的组织和存储方法不依赖于具体的应用程序）和易扩展性。u用户和应用程序可以共享数据。u数据的各种操作由DBMS统一管理。数据库数据库数据库（DB）是相互关联的数据的集合。（是长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的大量数据的集合）1.2数据库基本概念数据库基本概念数据库数据库DB25 六月 202431第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 数据库管数据库管理系统理系统数据库管理系统（DBMS）是一种介于用户与操作系统之间、专门用于数据管理的系统软件。是数据库系统的核心部分。用户和数据库管理员用户和数据库管理员可以在操作系统和可以在操作系统和DBMS支持下进行二支持下进行二次开发，编制应用软次开发，编制应用软件，通过件，通过DBMS访问访问和维护数据库。和维护数据库。常见的数据库产品：常见的数据库产品：Oracle,Sybase,Informix,MicrosoftSQLServer,MicrosoftAccess,VisualFoxPro等。等。1.2数据库基本概念数据库基本概念数据库管理系统数据库管理系统DBMS25 六月 202432第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 u数据定义数据定义语言（语言（DDLDDL）-定义数据库结构、各种数据对象、数据完整性及其他约束条件。u数据操纵数据操纵语言（语言（DMLDML）-数据的插入、修改、删除和查询。u数据控制数据控制语言（语言（DCLDCL）-对数据库进行统一管理和控制，实现存取控制、安全控制、完整性控制，以及多用户环境下的并发控制、事务管理和发生故障后的系统恢复等。u数据数据库库维护功能维护功能-提供初始数据的装入、转换和卸出，数据存储、备份、恢复等批处理操作，以及数据库性能分析和监测功能；-提供数据字典，存放数据库各级结构的描述；-提供数据库接口即访问数据库的方法DBMSDBMS的主要功能的主要功能1.2数据库基本概念数据库基本概念数据库管理系统数据库管理系统DBMS25 六月 202433第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 基于基于数据库的计算机应用数据库的计算机应用系统系统 数据库应用系统数据库应用系统 提供友好的用户访问数据库的操作界面，常见的有信息管理系统、办公自动化系统、情报检索系统、高校教学管理系统、财务管理系统、商业交易系统等。数据库系数据库系统统DBS1.2数据库基本概念数据库基本概念数据库管理系统数据库管理系统DBS25 六月 202434第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 计计算算机机硬硬软软件件数据库数据库（物理（物理数据库数据库和描述和描述数据库）数据库）数据数据库管库管理系理系统统DBMSDBMS数数据据库库应应用用系系统统数数据据库库管管理理员员&用用户户数数据据库库系系统统DBSDBSDBS=计算机软硬件计算机软硬件+数据库（物理数据库和描述数数据库（物理数据库和描述数据库）据库）+DBMS+数据库应用系统数据库应用系统+数据库管理员数据库管理员+用户用户1.2数据库基本概念数据库基本概念数据库管理系统数据库管理系统DBMS25 六月 202435第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 u数据结构化数据结构化(数据表内、表间相互联系)u数据共享程度高、易扩充、冗余度低。数据共享程度高、易扩充、冗余度低。u数据的独立性高数据的独立性高（数据独立于应用程序的程度）。数据的物理独立性：数据的物理独立性：应用程序与外存中数据库中的数据相互独立，存储结构变化不影响应用程序。数据的逻辑独立性：数据的逻辑独立性：应用程序与数据库的逻辑结构相互独立。逻辑结构变化不影响应用程序。u数据控制能力较强数据控制能力较强（数据由DBMS统一管理和控制，能容易实现数据的并发控制、安全性控制、完整性控及故障恢复等）。数据库系统的数据库系统的特点特点1.2数据库基本概念数据库基本概念数据库管理系统数据库管理系统DBMS25 六月 202436第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 数据库数据库管理员管理员数据库管理员数据库管理员（DBA）：负责负责对数据对数据库进行全面管理和控制的人员库进行全面管理和控制的人员或机构或机构，负责完成整个系统的建立负责完成整个系统的建立、共享、共享、控控制制、管理、维护和协调工作、管理、维护和协调工作。（人员或机构）（人员或机构）1.2数据库基本概念数据库基本概念数据库管理数据库管理员员DBA25 六月 202437第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 数据数据字典字典存放对数据库系统的说明信息，即数据的数存放对数据库系统的说明信息，即数据的数据，称为元数据（据，称为元数据（如对各级模式的描述、索如对各级模式的描述、索引、完整性约束、安全性要求等）引、完整性约束、安全性要求等）。类似于日常生活中使用的字典或书的目录，类似于日常生活中使用的字典或书的目录，能够帮助能够帮助DBMSDBMS按照用户指定的数据对象名称按照用户指定的数据对象名称快速找到所需的信息。快速找到所需的信息。数据字典数据字典提供了对描述数据进行集中管理的手段，可以将它提供了对描述数据进行集中管理的手段，可以将它看成是数据库系统自身看成是数据库系统自身的、的、专门专门的的小小数据库数据库，区别于真正的，区别于真正的物理数据库，常称为描述数据库或数据库的数据库物理数据库，常称为描述数据库或数据库的数据库。这种数这种数据库只能由数据库系统本身来访问或修改。据库只能由数据库系统本身来访问或修改。1.2数据库基本概念数据库基本概念数据字典数据字典DBMS25 六月 202438第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 DiagramDiagram 2 2事/物个体1 -特征11-特征12 概念模型（如E-R模型）概念1 -属性11-属性12关系1 逻辑模型（如关系模型）&物理模型（DBMS实现）记录或元组1 -字段/数据项11-字段/数据项12DiagramDiagram 2 2现实世界现实世界信息世界信息世界（头脑）（头脑）计算机世界计算机世界/数据世界数据世界1.3 1.3 数据视图数据视图数据管理和数据处理过程中涉及的三个世界数据管理和数据处理过程中涉及的三个世界数据库初始设计不同阶段采用的思维工具和协作交流时采用数据库初始设计不同阶段采用的思维工具和协作交流时采用的语言的语言关键词：抽象关键词：抽象25 六月 202439第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 视图层视图层逻辑层逻辑层物理层物理层数据库整个数据库中的部分数据整个数据库中的部分数据屏蔽数据类型等细节屏蔽数据类型等细节定义多个不同的视图供不同的用定义多个不同的视图供不同的用户访问不同的数据户访问不同的数据描述整个数据库所存储的数据以及数据描述整个数据库所存储的数据以及数据之间的关系之间的关系使用高级语言操作使用高级语言操作DBA通常在这个层次上工作通常在这个层次上工作三个抽象层次三个抽象层次描述数据的实际存储情况描述数据的实际存储情况DBA可能需要了解数据物理结构的细节可能需要了解数据物理结构的细节系统开发人员无需了解物理层的细节系统开发人员无需了解物理层的细节1.3 1.3 数据视图数据视图数据库的三个抽象层次数据库的三个抽象层次25 六月 202440第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 用户视图用户视图概念视图概念视图存储视图存储视图数据库也称为外部视图，呈现的是数据库的也称为外部视图，呈现的是数据库的局部结构。局部结构。数据库的全局结构数据库的全局结构类比：滤镜类比：滤镜内部视图，呈现的是存储记录的物理内部视图，呈现的是存储记录的物理顺序和彼此关联的方式。顺序和彼此关联的方式。1.3 1.3 数据视图数据视图数据库视图数据库视图25 六月 202441第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 1.3 1.3 数据视图数据视图抽象层次与视图之间的对应关系抽象层次与视图之间的对应关系面向用户：系统与用户的界面面向开发人员：系统与用户的界面系统层次，无需程序开发人员过多关注25 六月 202442第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 n数据模型是对数据、数据的特征及数据之间联系的模拟、组织和抽象。n数据模型是数据库系统的基础和核心，是数据库的框架，这个框架表示了信息及其联系的组织和表达方式，同时反映了数据的存取路径，是对数据库如何组织的一种模型化表示。（DBMS对数据库描述、组织、操作等方面的定义程序设计人员的视角）n数据模型的型-对数据库中全体数据的逻辑结构和属性的描述，称为数据模式。n数据模型的值 型的一个具体值，称为实例。n在同一数据模式下，可以有很多实例。1.4 1.4 数据模型数据模型定义定义25 六月 202443第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 姓名姓名性别性别身高身高体重体重血型血型李四男17575O型型值值现实世界抽象信息世界转换计算机世界事物或现象抽象概念模型转换数据模型现实世界现实世界数据模型的抽象过程数据模型的抽象过程(用户需求用户需求-系统结构系统结构/功能设计功能设计)1.4 1.4 数据模型数据模型定义定义例：表例：表数据库系统开发平台数据库系统开发平台25 六月 202444第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 姓名姓名学号学号班级班级系别系别籍贯籍贯李四男17575O课程课程名称名称课程课程代码代码开课开课单位单位开课开课学期学期主讲主讲教师教师数据库1001计算机系2王五数据模型数据模型三要素三要素数据结构数据结构：描述数据的静态特征，数据和数据间的联系数据操作数据操作：一组定义在数据上的操作-查询、插入、删除、修改等。描述的是数据的动态特征。数据的约束条件数据的约束条件：对数据本身的完整性、数据之间联系的约束，是对数据的静态特征和动态特征的限定。1.4 1.4 数据模型数据模型数据模型的三要素数据模型的三要素例：例：着眼于计算机实现25 六月 202445第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 数据模型数据模型概念数据模型概念数据模型逻辑数据模型逻辑数据模型物理数据模型物理数据模型1.4 1.4 数据模型数据模型数据模型的分类数据模型的分类对应数据库系统设计的不同阶段25 六月 202446第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 也也称称信信息息模模型型，面面向向现现实实世世界界建建模模，按按照照用用户户的的观观点对数据进行描述，是面向用户的点对数据进行描述，是面向用户的模型模型。最最常用的概念模型是常用的概念模型是E-R模型。模型。u主主要要用用来来描描述述现现实实世世界界的的概概念念化化结结构构，与与具具体体的的DBMS和具体的计算机平台无关。和具体的计算机平台无关。u是是系系统统分分析析员员、程程序序设设计计员员、维维护护人人员员、用用户户之之间间相相互理解的共同语言。互理解的共同语言。u使设计人员在设计初始阶段摆脱计算机系统及使设计人员在设计初始阶段摆脱计算机系统及DBMS的的具体技术问题，集中精力分析数据、数据之间的联系。具体技术问题，集中精力分析数据、数据之间的联系。（如学生表、成绩表、课程表等组成的数据库系统）u概念模型必须转换成逻辑模型，才能在概念模型必须转换成逻辑模型，才能在DBMS中实现。中实现。1.4数据模型数据模型数据模型的分类：概念数据模型数据模型的分类：概念数据模型CDM25 六月 202447第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 u在在计计算算机机的的底底层层对对数数据据进进行行抽抽象象，描描述述数数据据在在存存储储介介质质上上的的存存储储方方式式和和存存取取方方法法，是是面面向向计计算算机机系系统统的数据模型。的数据模型。u与与具具体体的的DBMS有有关关，还还与与DBMS所所依依赖赖的的操操作作系系统和硬件有关。统和硬件有关。u每每一一种种逻逻辑辑数数据据模模型型在在实实现现时时都都有有其其对对应应的的物物理理数数据模型。据模型。1.4数据模型数据模型数据模型的分类：物理数据模型数据模型的分类：物理数据模型PDM25 六月 202448第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 u也也称称结结构构数数据据模模型型，直直接接面面向向数数据据库库的的逻逻辑辑结结构构，描描述述数数据据库库中中数数据据的的表表示示方方法法和和数数据据库库结结构构的的实实现现方方法法，与与具具体体的的DBMS有有关关。通通常常一一种种DBMS只只支支持持一一种种LDM。（今后如无特殊说明，一提到数学模型，均指逻辑数学模型）u目前数据库领域中最常用的目前数据库领域中最常用的LDM有四种：有四种：-层次模型层次模型-网状模型网状模型-关系模型关系模型-面面向向对对象象模模型型（如VB+Access开发模式下，数据库接口采用对象模型：数据库、工作区、表、记录等对象）精确描述DBS的静态结构（数据结构）、动态结构（数据操作）、完整性约束1.4数据模型数据模型数据模型的分类：逻辑数据模型数据模型的分类：逻辑数据模型LDM25 六月 202449第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 u采用采用树形结构，树中的每一个结点代表一种记录类树形结构，树中的每一个结点代表一种记录类型。型。u将将满足以下两个条件的基本层次联系的集合，称为满足以下两个条件的基本层次联系的集合，称为层次模型。层次模型。1 1）只有一个结点没有父结点（）只有一个结点没有父结点（或称双亲或称双亲结点），结点），称称根结点根结点；2 2）根以外的其他结点有且只有一）根以外的其他结点有且只有一个父结点。个父结点。（倒树形）u在现实世界中很普遍。在现实世界中很普遍。如家族结构、行政组织结构等。简单、直观。1.4数据模型数据模型逻辑数据模型：逻辑数据模型：层次模型层次模型Hierarchical ModelHierarchical Model25 六月 202450第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 1.4数据模型数据模型逻辑数据模型：逻辑数据模型：层次模型层次模型Hierarchical ModelHierarchical Model系教研中心教师学生层次层次模型的两个实例模型的两个实例25 六月 202451第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 数据结构数据结构使用记录类型表示实体，使用结点之间的连线表示一对多的联系层次模型三要素层次模型三要素数据操作数据操作包括结点的查询和更新操作完整性约束完整性约束一个模型只有一个根节点；其他结点只能有一个父节点；结点之间是一对多的关系1.4数据模型数据模型逻辑数据模型：逻辑数据模型：层次模型层次模型Hierarchical ModelHierarchical Model25 六月 202452第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 u优点优点结构简单、清晰，容易理解，结点之间联系简单，查询效率高。u缺点缺点（1）不能表示一个结点有多个父节点的情况。（2）不能直接表示多对多的联系，需要分解。（3）插入、删除限制多。（4）必须要经过父结点，才能查询子结点，因为在层次模型中，没有一个子结点的记录值能够脱离父结点的记录值而独立存在。层次层次模型特点模型特点1.4数据模型数据模型逻辑数据模型：逻辑数据模型：层次模型层次模型Hierarchical ModelHierarchical Model25 六月 202453第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 采用网状结构，能够直接描述一个结点有多个父结点以采用网状结构，能够直接描述一个结点有多个父结点以及结点之间为多对多联系的情形。及结点之间为多对多联系的情形。将满足以下两个条件的基本层次联系的集合称为网状模将满足以下两个条件的基本层次联系的集合称为网状模型。型。（1 1）允许有一个以上的结点无双亲结点；）允许有一个以上的结点无双亲结点；（2 2）一个结点可以有多于一个的双亲结点。）一个结点可以有多于一个的双亲结点。1.4数据模型数据模型逻辑数据模型：逻辑数据模型：网状模型网状模型Network ModelNetwork Model25 六月 202454第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 u网状模型去掉了层次模型的两个限制。因此网状网状模型去掉了层次模型的两个限制。因此网状模型可以更直接地去描述现实世界。模型可以更直接地去描述现实世界。u层次模型实际上是网状模型的一个特例。层次模型实际上是网状模型的一个特例。u与层次模型一样，网状模型中每个结点表示一个与层次模型一样，网状模型中每个结点表示一个实体，结点间的连线表示实体之间一对多的父子实体，结点间的连线表示实体之间一对多的父子联系。联系。1.4数据模型数据模型逻辑数据模型：逻辑数据模型：网状模型网状模型Network ModelNetwork Model25 六月 202455第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 从定义可以看出，层次模型从定义可以看出，层次模型中子结点与父结点中子结点与父结点的联系的联系是唯一的，而在网状模型中这种联系可以不唯一。是唯一的，而在网状模型中这种联系可以不唯一。1.4数据模型数据模型逻辑数据模型：逻辑数据模型：网状模型网状模型Network ModelNetwork Model25 六月 202456第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 因此，要为每个联系命名，并指出与该联系有关的父因此，要为每个联系命名，并指出与该联系有关的父记录和子记录。记录和子记录。1.4数据模型数据模型逻辑数据模型：逻辑数据模型：网状模型网状模型Network ModelNetwork Model25 六月 202457第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 数据结构数据结构使用记录类型表示实体，使用字段来描述实体的属性，每个记录类型可包括若干个字段，使用结点间连线表示一对多联系。网状模型的三网状模型的三要素要素 数据操作数据操作包括结点的查询和更新操作 完整性约束完整性约束支持码的概念，用于唯一标识记录的数据项的集合；保证一个联系中父结点与子结点间是一对多联系；支持父记录和子记录间的某种约束。1.4数据模型数据模型逻辑数据模型：逻辑数据模型：网状模型网状模型Network ModelNetwork Model25 六月 202458第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 网状模型的优缺点网状模型的优缺点u优点：优点：能够更直接描述现实世界，具有良好的性能，存取效率较高。u缺点：缺点：随着应用环境的扩大，数据库结构越来越复杂，不利于最终用户掌握。其DDL，DML语言复杂，用户不容易使用。应用程序在访问数据时必须选择适当的存取路径，因此，用户必须了解系统结构的细节，加重了编写应用程序的负担。1.4数据模型数据模型逻辑数据模型：逻辑数据模型：网状模型网状模型Network ModelNetwork Model25 六月 202459第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 层次模型和网状模型的共同缺点u通过存取路径实现记录之间的联系，应用程序在访问数据时必须选择适当的存取路径，用户必须了解系统结构的细节，加重了编写应用程序的负担。u不支持集合处理，即，没有提供一次处理多个记录的功能。1.4数据模型数据模型逻辑数据模型：逻辑数据模型：网状模型网状模型Network ModelNetwork Model25 六月 202460第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 u一种以关系代数为理论一种以关系代数为理论基础构造基础构造的数据模型，以二维的数据模型，以二维表格表达数据的逻辑结构表格表达数据的逻辑结构。u可以描述一对一、一对多和多对多的联系，并向用户可以描述一对一、一对多和多对多的联系，并向用户隐藏存取路径，可极大提高数据的独立性及程序员的隐藏存取路径，可极大提高数据的独立性及程序员的工作效率。工作效率。u建立建立在严格的数学概念和数学理论基础之上，支持集在严格的数学概念和数学理论基础之上，支持集合运算。合运算。u数据以表的形式出现，操作对象和结果都是二维表数据以表的形式出现，操作对象和结果都是二维表。1.4数据模型数据模型逻辑数据模型：关系逻辑数据模型：关系模型模型Relational Relational ModelModel25 六月 202461第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 关系模型由关系模型由关系数据结构、关系操作和完整性约束关系数据结构、关系操作和完整性约束三要素组三要素组成。成。实体和实体之间的联系实体和实体之间的联系均由均由关系关系来表示。来表示。1.4数据模型数据模型逻辑数据模型：关系逻辑数据模型：关系模型模型Relational Relational ModelModel25 六月 202462第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 1.5 1.5 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构外部体系结构（终端用户视角）集中式结构分布式结构客户/服务器结构并行结构内部体系结构（数据库管理系统视角）三级模式结构25 六月 202463第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 外模式外模式模式模式内模式内模式1.5 1.5 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构数据库系统的三级模式和二级映像结构数据库系统的三级模式和二级映像结构与数据抽象的层次相对应，数据库系统的三级模式分别是外模式、模与数据抽象的层次相对应，数据库系统的三级模式分别是外模式、模式和内模式式和内模式。二级映象包括外模式二级映象包括外模式/模式映象和模式模式映象和模式/内模式映象内模式映象。25 六月 202464第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 u一个数据库只有一个模式，一个内模式，但可以有多个外一个数据库只有一个模式，一个内模式，但可以有多个外模式。模式。u三三级模式不仅可使数据具有独立性，还可使数据达到共享。级模式不仅可使数据具有独立性，还可使数据达到共享。1.5 1.5 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构数据库系统的三级模式和二级映像结构数据库系统的三级模式和二级映像结构25 六月 202465第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 u也称子模式或用户模式，是数据库在视图层上的数据库模式。u它是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述。u一个数据库可有多个外模式，因为不同用户有不同的需求，以及拥有不同的访问权限，因此，对不同用户提供不同的外模式描述，每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据。u同一外模式可为多个应用程序使用，但一个应用程序只能使用一个外模式。外模式外模式1.5 1.5 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构数据库系统的三级模式和二级映像结构数据库系统的三级模式和二级映像结构25 六月 202466第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 通常称为数据模式，也称逻辑模式。是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，也是所有用户的公共数据视图。是数据库数据在逻辑层上的视图。模式模式1.5 1.5 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构数据库系统的三级模式和二级映像结构数据库系统的三级模式和二级映像结构25 六月 202467第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 内内模式模式u也称存储模式，是对数据库物理结构和存储方法的描述，是数据在存储介质上的保存方式。u内模式对一般用户是透明的，通常不需关心内模式具体的实现细节。1.5 1.5 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构数据库系统的三级模式和二级映像结构数据库系统的三级模式和二级映像结构25 六月 202468第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 数据独立性数据独立性u数据的独立性：物理独立性和逻辑独立性。u物理独立性：用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中的数据相互独立应用程序不会因为数据的物理存储结构改变而改变。u逻辑独立性：用户的应用程序与数据库的逻辑结构相互独立。数据的逻辑结构改变（如增加字段或联系），也不需要重写应用程序。u数据库系统的三级模式中提供了二级映象（由DBMS自动完成），目的是保证数据库系统的数据独立性。1.5 1.5 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构数据库系统的三级模式和二级映像结构数据库系统的三级模式和二级映像结构25 六月 202469第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 二级映像二级映像u二二级映象级映象包括：包括：外模式外模式/模式模式映象、模式映象、模式/内模式映象。内模式映象。u二级映象在DBMS内部实现数据库三个抽象层次的联系和转换。u二级映象保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。1.5 1.5 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构数据库系统的三级模式和二级映像结构数据库系统的三级模式和二级映像结构应用外模式模式（逻辑模式）内模式数据库25 六月 202470第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 u即，外模式到逻辑模式的映象，它定义了数据的局部逻辑结构与全局逻辑结构之间的对应关系。u映象定义通常包含在各自外模式的描述中。对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式/模式映象。u当逻辑模式改变时，由DBA对各个外模式模式映像作相应改变，可以使外模式保持不变，从而不必修改应用程序，保证了数据的逻辑独立性。外模式外模式/模式映像模式映像1.5 1.5 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构数据库系统的三级模式和二级映像结构数据库系统的三级模式和二级映像结构应用外模式模式（逻辑模式）内模式数据库25 六月 202471第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 模式模式/内模式映像内模式映像u即逻辑模式到内模式的映象，定义了数据的全局逻辑结构与物理存储结构之间的对应关系。u该映象定义通常包含在模式描述中。数据库中只有一个模式，也只有一个内模式，所以模式/内模式映象也是唯一的。u当数据库的存储结构改变时（例如换了另一个磁盘来存储该数据库），由DBA对模式内模式映象作相应改变，使模式和外模式保持不变，从而保证了数据的物理独立性。应用外模式模式（逻辑模式）内模式数据库1.5 1.5 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构数据库系统的三级模式和二级映像结构数据库系统的三级模式和二级映像结构25 六月 202472第1章 数据处理与数据库概述吉林大学珠海学院 第第1 1章小结章小结