第四章 數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用
4.1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念
數(shù)據(jù):實(shí)際上就是描述事物的符號(hào)記錄。
數(shù)據(jù)的特點(diǎn):有一定的結(jié)構(gòu),有型與值之分,如整型、實(shí)型、字符型等。而數(shù)據(jù)的值給出了符合定型的值,如整型值15。
數(shù)據(jù)庫(kù):是數(shù)據(jù)的集合,具有統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)形式并存放于統(tǒng)一的存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi),是多種應(yīng)用數(shù)據(jù)的集成,并可被各個(gè)應(yīng)用程序共享。
數(shù)據(jù)庫(kù)存放數(shù)據(jù)是按數(shù)據(jù)所提供的數(shù)據(jù)模式存放的,具有集成與共享的特點(diǎn)。
數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng):一種系統(tǒng)軟件,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)維護(hù)、控制及保護(hù)和數(shù)據(jù)服務(wù)等,是數(shù)據(jù)庫(kù)的核心。
數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)功能:
(1)數(shù)據(jù)模式定義:即為數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建其數(shù)據(jù)框架;
(2)數(shù)據(jù)存取的物理構(gòu)建:為數(shù)據(jù)模式的物理存取與構(gòu)建提供有效的存取方法與手段;
(3)數(shù)據(jù)操縱:為用戶(hù)使用數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)提供方便,如查詢(xún)、插入、修改、刪除等以及簡(jiǎn)單的算術(shù)運(yùn)算及統(tǒng)計(jì);
(4)數(shù)據(jù)的完整性、安生性定義與檢查;
(5)數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)控制與故障恢復(fù);
(6)數(shù)據(jù)的服務(wù):如拷貝、轉(zhuǎn)存、重組、性能監(jiān)測(cè)、分析等。
為完成以上六個(gè)功能,數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)提供以下的數(shù)據(jù)語(yǔ)言:
(1)數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言:負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的模式定義與數(shù)據(jù)的物理存取構(gòu)建;
(2)數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言:負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的操縱,如查詢(xún)與增、刪、改等;
(3)數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言:負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)完整性、安全性的定義與檢查以及并發(fā)控制、故障恢復(fù)等。
數(shù)據(jù)語(yǔ)言按其使用方式具有兩種結(jié)構(gòu)形式:交互式命令(又稱(chēng)自含型或自主型語(yǔ)言)宿主型語(yǔ)言(一般可嵌入某些宿主語(yǔ)言中)。
數(shù)據(jù)庫(kù)管理員:對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、維護(hù)、監(jiān)視等的專(zhuān)業(yè)管理人員。
數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng):由數(shù)據(jù)庫(kù)(數(shù)據(jù))、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(軟件)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員(人員)、硬件平臺(tái)(硬件)、軟件平臺(tái)(軟件)五個(gè)部分構(gòu)成的運(yùn)行實(shí)體。
數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng):由數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、應(yīng)用軟件及應(yīng)用界面三者組成。
文件系統(tǒng)階段:提供了簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)管理能力,但是它無(wú)法提供完整的、統(tǒng)一的、管理和數(shù)據(jù)共享的能力。
層次數(shù)據(jù)庫(kù)與網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段 :為統(tǒng)一與共享數(shù)據(jù)提供了有力支撐。
關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段
數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本特點(diǎn):數(shù)據(jù)的集成性 、數(shù)據(jù)的高共享性與低冗余性 、數(shù)據(jù)獨(dú)立性(物理獨(dú)立性與邏輯獨(dú)立性)、數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與控制。
數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式:
(1)概念模式:數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中全局?jǐn)?shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的描述,全體用戶(hù)公共數(shù)據(jù)視圖;
(2)外模式:也稱(chēng)子模式與用戶(hù)模式。是用戶(hù)的數(shù)據(jù)視圖,也就是用戶(hù)所見(jiàn)到的數(shù)據(jù)模式;
(3)內(nèi)模式:又稱(chēng)物理模式,它給出了數(shù)據(jù)庫(kù)物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與物理存取方法。
數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的兩級(jí)映射:
(1)概念模式到內(nèi)模式的映射;
(2)外模式到概念模式的映射。
4.2 數(shù)據(jù)模型
數(shù)據(jù)模型的概念:是數(shù)據(jù)特征的抽象,從抽象層次上描述了系統(tǒng)的靜態(tài)特征、動(dòng)態(tài)行為和約束條件,為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的信息表與操作提供一個(gè)抽象的框架。描述了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作及數(shù)據(jù)約束。
E-R模型的基本概念
(1)實(shí)體:現(xiàn)實(shí)世界中的事物;
(2)屬性:事物的特性;
(3)聯(lián)系:現(xiàn)實(shí)世界中事物間的關(guān)系。實(shí)體集的關(guān)系有一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多的聯(lián)系。
E-R模型三個(gè)基本概念之間的聯(lián)接關(guān)系:實(shí)體是概念世界中的基本單位,屬性有屬性域,每個(gè)實(shí)體可取屬性域內(nèi)的值。一個(gè)實(shí)體的所有屬性值叫元組。
E-R模型的圖示法:(1)實(shí)體集表示法; (2)屬性表法; (3)聯(lián)系表示法。
層次模型的基本結(jié)構(gòu)是樹(shù)形結(jié)構(gòu),具有以下特點(diǎn):
(1)每棵樹(shù)有且僅有一個(gè)無(wú)雙親結(jié)點(diǎn),稱(chēng)為根;
(2)樹(shù)中除根外所有結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)雙親。
從圖論上看,網(wǎng)狀模型是一個(gè)不加任何條件限制的無(wú)向圖。
關(guān)系模型采用二維表來(lái)表示,簡(jiǎn)稱(chēng)表,由表框架及表的元組組成。一個(gè)二維表就是一個(gè)關(guān)系。
在二維表中凡能唯一標(biāo)識(shí)元組的最小屬性稱(chēng)為鍵或碼。從所有侯選健中選取一個(gè)作為用戶(hù)使用的鍵稱(chēng)主鍵。表A中的某屬性是某表B的鍵,則稱(chēng)該屬性集為A的外鍵或外碼。
關(guān)系中的數(shù)據(jù)約束:
(1)實(shí)體完整性約束:約束關(guān)系的主鍵中屬性值不能為空值;
(2)參照完全性約束:是關(guān)系之間的基本約束;
(3)用戶(hù)定義的完整性約束:它反映了具體應(yīng)用中數(shù)據(jù)的語(yǔ)義要求。
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