数据库理论基础.ppt
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1、数据库理论基础,第六章,数据库理论基础,6.1 数据管理技术的发展及各阶段的特点 6.2 数据模型 6.3 关系数据库理论基础 6.4 数据库系统结构,61 数据管理技术的发展及各阶段的特点,表6-1 数据管理技术三个阶段的比较,6.1.1 人工管理阶段,产生的时期 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,人工管理阶段(二),二者一一对应 不具有数据独立性,应用程序与数据间的关系,人工管理阶段(三),数据的管理者:应用程序,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
2、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:应用程序控制,人工管理阶段的特点是什么?,6.1.2 文件管理阶段,产生的时期 50年代末- 60年代中 产生的背景 应用需求 科学计算、信息管理 硬件水平 磁盘、磁鼓 软件水平 高级语言和操作系统(有文件系统) 处理方式 联机实时处理、批处理,文件管理阶段(二),应用程序与数据间的关系,文件管理阶段(三),文件系统阶段的数据管理有以下特点 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,若数据的逻辑结
3、构改变则必须修改应用程序 数据控制能力:主要由应用程序控制 随着数据管理规模的扩大,数据量急剧增加,文件系统显露出三个缺陷 数据冗余(redundancy) 数据不一致(inconsistency) 数据联系弱(poor data relationship),6.1.3 数据库系统管理阶段,数据管理技术进入数据库阶段的标志是20世纪60年代末的三件大事 1968年美国IBM公司推出层次模型的IMS系统 1969年美国CODASYL组织发布了DBTG报告,总结了当时各式各样的数据库,提出网状模型 1970年美国IBM公司的E.F.Codd 连续发表论文,提出关系模型,奠定了关系数据库的理论基础
4、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,数据库管理阶段(二),程序和数据间的联系,Database Management System 数据库管理系统,数据库管理阶段(三),数据库阶段的数据管理具有以下特点 数据的管理者: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:采用数据模型表示复杂的数据结构,整体结构化 数据控制能力:由DBMS统一管理和控制,提供数据库的并发控制,数据库的恢复,数据的完整性和数据安全性等功能 数据库系统为用
5、户提供了方便的用户接口。,数据库管理阶段(四),数据库应用的一般结构,用户,数据库 应用,DBMS,数据库,6.2 数据模型,6.2.1 概念模型 6.2.2 数据模型,事物概念模型和数据模型的关系,现实世界,信息世界,数据世界,抽象化,数据化,(概念模型),(数据模型),(事物),数据模型的概念,根据应用目的,模型分为两个层次: 概念模型(信息模型) 独立于计算机实现的,只用来描述和组织所关心的信息结构的概念数据模型 对应于信息世界 数据模型 直接面向计算机系统的,描述数据库中数据的逻辑结构的基本数据模型 对应于数据世界,6.2.1 概念模型,信息世界中的基本概念 (1) 实体(Entity
6、) (2) 实体集(Entity Set) (3) 属性(Attribute) (4) 关键字(Key) (5) 域(Domain) (6) 实体型(Entity Type),概念模型(二),概念模型反映实体型及其联系的结构形式 联系(Relationship):两类 实体内部的联系 实体之间的联系 两个实体型之间的联系可分为三类: 1对1联系(1:1) 1对多联系(1:n) 多对多联系(m:n),概念模型实体联系模型,1对1联系 定义:若对于实体集A中的每一个实体,实体集B中至多有一个实体与之联系,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。,概念模型实体联系模型,1对多联系
7、 定义:若对于实体集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具有一对多联系,记为1:n。,概念模型实体联系模型,多对多联系 定义:若对于实体集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,则称实体集A与实体集B具有多对多联系,记为m:n。,6.2.2 数据模型,数据模型的三要素 数据结构(最重要) 数据操作 检索 更新(删除、插入、更改) 数据的完整性约束,数据模型的分类,当前流行的基本数据模型有4类:
8、层次模型 (树) 网状模型 (图) 关系模型 (Relational Model) (表) 面向对象模型,层次模型,最早使用的一种模型 数据结构是一棵有向树 特点:,A,B,A_C,C,层次模型举例,网状模型,数据结构是一个有向图 特点: 能表示实体之间的多种复杂联系 缺点: 编写应用程序比较复杂,需熟悉数据库的逻辑结构,A,A_B,B_C,B,C,关系模型,数据的逻辑结构是二维表 有严格的数学基础及关系数据理论 由若干个关系模式组成 市场上典型的关系DBMS产品: DB2,ORACLE,SYBASE,SQL Server,Informix等 微机型产品: Foxpro,Access, Par
9、adox等,数据模型中基本术语,(1)字段(field) 标记实体属性的命名单位称为字段,或数据项。 (2)记录(record) 字段的有序集合称为记录 (3)文件(file) 同一类记录的集合称为文件 (4)关键码(key) 能惟一标识文件中每个记录的字段或字段集,称为记录的关键码(简称为键),6.3 关系数据库理论基础,6.3.1 关系的定义 6.3.2 关系模型的常用术语 6.3.3 关系代数 6.3.4 关系的完整性,6.3.1 关系的定义,1域(Domain) 2笛卡尔积(Cartesian Product) 3关系,域(Domain),域是一组具有相同数据类型的值的集合 例如 整数
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