六章节数据资源管理技术.ppt

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1、第六章 数据资源管理技术 科学管理依赖信息，信息是一个组织重要的资源。 数据库技术的使用是 MIS 成熟的重要标志。 数据管理技术的发展 数据人工管理阶段：没有软件支持，只有程序文件的概念 数据处理后程序和数据的内存空间一起被释放。数据和程序相互依赖； 数据结构的变化、修改，导致整个程序的修改。 最大的问题是编程效率低，程序依赖数据，不灵活，容易出错。 文件管理阶段：有分离的程序文件和数据文件，文件系统管理数据 。 程序使用数据文件名访问数据，不必关心其物理位置和细节。便于程序 访问数据，有索引文件，链接文件和散列文件等等。 数据不属于某个特定程序，允许重复使用，但数据文件的结构仍取决于 特定

2、的应用，程序与数据间的依赖关系并未根本改变。具有数据设备独 立性，但不能体现用户观点下的数据逻辑结构独立于数据在外存上物理 结构的要求，在数据物理结构修改时，仍需修改用户应用程序。 文件管理方式是数据资源管理的一大进步，它也是数据库的基础。 文件系统的缺陷：数据冗余（redundancy），每个应用程序有对应的数 据文件，文件间缺乏联系，同样的数据可能重复出现。冗余浪费存储空 间，且数据修改稍有不谨慎可能造成数据不一致性（inconsistency）； 其次，数据文件面向应用，当数据结构改变时，程序维护成为系统的主 要矛盾。 第六章 数据资源管理技术 数据管理技术的发展 数据库阶段：数据存储在

3、数据库中，数据资源使用数据库管理系统 的专门软件管理。 数据库用数据结构描述了数据，数据间的联系。数据面向整个应用系统 ，减少冗余，真正实现数据在不同应用中共享。 数据库管理系统（DBMS，Database Management System）的三级模式 ，有物理数据独立性，数据库只根据系统需求独立设计；逻辑数据独立 性，特定用户以逻辑结构（视图）操作数据，大大提高了编程效率。 DBMS 提供方便操作的用户接口，数据库的恢复，并发控制，数据完整 性、安全性等控制功能，保证数据的安全，可靠性。 数据库系统以记录为单位操作数据，也可操作数据项，增加系统灵活性 。 从文件系统发展到数据库系统是信息处

4、理领域中的一个重大变化， 以数据为中心。应用程序设计退居为外围地位。 程序A 程序B 程序C DBMS 数据库 文件管 理系统 文件B 程序A 程序B 程序C 文件A2 文件A1 文件C 第六章 数据资源管理技术 访问远程数据资源 计算机网络中有多台计算机访问数据资源，系统由三部分组成： 客户机（Client）用户操作的多台个人（PC）计算机； 服务器（Server）数据集中存储的计算机。通常只有一台服务器，有些 系统配置有多台服务器； 通信网络连接客户机和服务器的通信线路。 传统的文件方式：客户机应用程序访问远程数据资源时，将文件服务 器上的数据文件装载到客户机上，应用程序在数据文件中找到它

5、所需 的数据，处理后再将整个数据文件回送文件服务器。 整个远程数据资源访问过程都不可见，但占据了时间和网络总线的带宽。 要求有较大内存容量，较强的处理能力的客户机。 客户机/服务器（C/S，Client/Server）方式：客户机的应用程序请求 服务器查找它所需的数据，服务器将数据文件中匹配的数据返回。 节省时间和网络的开销。 发挥了服务器较强的处理功能，客户机只集中处理用户界面。 在两层C/S结构中，客户机必须配置访问的各种数据库的驱动程序，成本 高；用户还必须考虑配置和软件维护问题。三层C/S结构中，插入中间件 服务器，客户机仅需与中间件服务器驱动程序通信，中间件服务器完成与 服务器的不同

6、数据库的驱动问题。 第六章 数据资源管理技术 访问远程数据资源 分布式客户/服务器结构用于更复杂的和更有弹性的系统，系统中有 多个分布配置的服务器，执行不同的功能或某些特殊功能。 浏览器/服务器（B/S，Browser/Server）方式：随着网络技术和 Web技术的发展，使用数据源的数据量剧增，开发Web数据库系统 十分有意义。 在Internet和Intranet上，如网上银行、在线购物、产品信息、市场调查 分析、联机数据库查询等，到处可看到Web数据库的应用。 Web数据库基于C/S结构的三层模式，即Browser/Web server/DB server ，客户层是统一界面的浏览器，数

7、据服务器为服务层，中间层是Web服 务器和应用服务。用户通过浏览器的Web页上输入信息，并发送到Web 服务器，通过应用程序访问数据库，将结果以图形、图像、文本或表的 形式返回浏览器。 一种特别感兴趣的网络计算机：没有磁盘驱动器或其它当地数据存 储设备的PC机，使网络管理简化，又能处理图形用户界面，需要的 是能在任何计算机上运行的图形用户界面，在服务器上修改某个驱 动程序或应用程序时，可以在该服务器的每个网络计算机客户机上 运行。 面向对象的程序设计语言Java，使应用程序独立于异构网络上的多种平 台，提供在任何计算机上运行的图形用户界面设计。 第六章 数据资源管理技术 数据描述 现实世界：现

8、实世界是在人们头脑以外的客观世界（real world）， 对信息系统而言，组织的业务活动涉及的物流、人、事、单位以及 相关的数据，如库存管理，涉及货物的存放、进出、搜查等业务活 动。业务活动中抽取的数据为管理活动提供报表、汇总、统计分析 图等。 信息世界：人的认知一是从特殊到一般的归纳，二是从一般到特殊 的演绎。将现实世界中客观存在相互区别的事物或事件抽象为实体 集。实体集具有组成实体的共同的性质（属性） 如学生实体集有姓名 、年龄、性别等共同属 性。 实体集中的具体实例 称实体，有具体的属性 值，如某个学生姓名叫 李四，年龄22岁，性别 为男等，属性值的不同 用来区别不同的实体。 实体标识

9、符是某个属 性（代码）或一组属性 ，唯一标别每个实体。 属性字段 现实世界信息世界计算机世界 事物类实体集 事物 性质 实体 属性 文件 记录 字段 第六章 数据资源管理技术 数据描述 计算机世界：是数据存储形式，在计算机中数据以文件方式存储， 并分下列层次： 字段（field）或称数据项：字段可以命名的最小数据单位，字段名表示 实体的属性。字段值表示每个具体属性值或数据，一般分两大类型：数 值型和字符型。 记录（record）：记录结构是字段有序集合，记录描述一个具体实体， 是字段值有序集合，实体属性的数据描述。 例 实体集： 学生（学号， 姓名，年龄， 性别， ） 实体： 99064111

10、 李四 22 男 文件（file）：文件是同一实体集的所有记录的集合，所有的学生记录组 成一个学生文件。 其中，主关键字（key）简称主键，是能唯一标识文件中每个记录的字段 或字段集，与信息世界中实体标识符的概念相对应。 数据库是数据层次最高一层，它是综合的、相关的文件集合，它表示一 个应用项目中相关的实体集的集合及实体集间的关联。 我们可以不必关心数据的存储结构和具体实现方式，因为数据库系 统的目标之一，是用户能简单、方便地访问数据库中的数据。 第六章 数据资源管理技术 数据库数据模型：逻辑模型和物理模型。 逻辑模型不涉及数据的表示、物理实现，只描述从系统需求到信息世界的 高层抽象的信息模型

11、。 创建数据逻辑模型的工具是实体联系（E-R）图。 物理模型面向信息模型所采用的具体数据结构，第二层抽象。数据的物理 模型有严格形式化定义，便于计算机中实现数据的存储和访问。 实体间的联系：其联系方式不外乎三种： 一对一（1：1）联系：在两个实体集中，一方的一个实体最多与另一方对应的一 个实体相联系。例如，已婚男性集合和已婚女性集合间实体关系是一对一的联系 。 一对多（1：M）联系：在两个实体集中，一方的一个实体与另一方对应的若干个 实体相联系；反之，另一方的一个实体最多对应一方的一个实体，称一对多联系 。 例如，一个组织部门和职工，在一个具体部门工作的职工有若干个，而一个职工只在一 个部门工

12、作，工作将部门和职工两个实体联系在一起，是一对多的联系。 多对多（M：N）联系：若两个实体集中，任何一方的一个实体都对应另一方的若 干个实体，称多对多联系。 例如，在教学管理中学生和课程，一个具体学生可选修若干门课程，反之，一门课程可 以被若干个同学选修，选修将学生和课程两个实体联系在一起，是多对多的联系。 实体有属性，联系也有属性。例如，学生和课程的选修多对多的联系有成绩属性 。 除多对多联系的属性外，一对一和一对多联系的属性，一般都可归併相应的实体属性中 。 递归联系是一个实体与自身相联系，也有一对一，一对多和多对多的联系。例如一个组 件可以由多个零件组装而成，而一个零件又可以在多个组件中

13、组装使用，这就是多对多 的递归联系，组装使用数量则是联系的属性。 对1：1（m）递归联系，事实上是超类与子类的联系，如职工与干部、领导的联系。 第六章 数据资源管理技术 数据库数据模型 实体联系ER图（Entity Relationship Diagram）：数据的逻辑模型强调语义 表达功能，概念简单、清晰，易于理解，便于数据库设计人员和用户交流， 启发、检验、返回补充系统需求。 E-R图使用图形符号表示组织业务活动涉及的实体及实体间联系。 矩形框表示实体，两部分分别表示实体标识及其属性；菱形表示实体间的联系， 带有联系方式的直线相关的实体连接，关系有属性直接附于菱形框。 在实际系统中往往有多

14、个相互关联的实体，作图也比较复杂。 例 仓库主要管理零件入库、出库及采购等事项。工程项目需要仓库提供零件， 仓库需要向零件供应商采购零件， 建立E-R图过程：确定实体集；确定实体间关系；确定实体集名称和属性。 工程项目 （项目编号 J#，项目名称Jname， 开工日期DATE） 零件 （零件编号P#， 零件名称Pname，规格 Psize，重量Pweight） 供应商 （供应商代号 S#，姓名Sname，地址 SADR） 第六章 数据资源管理技术 数据库数据模型 数据的物理模型数据库的数据结构。 层次或树状模型：用倒树结构表示实体及实体间关系。树的结点是记录类型 ，非根结点只有一个父结点，上层

15、与下层间是一对多的关系。 特点是记录间的联系依靠指针，查询效率高。缺点是只能表示一对多的联系，多 对多联系实现复杂困难；数据查询、更新复杂、编程比较复杂。 网状模型：用有向图表示实体及实体间关系。有向图的结点是记录类型，有 向边从箭尾端记录类型到箭头端记录类型是一对多关系。 特点是记录之间的联系用指针，多对多的关系亦可拆成两个一对多的关系。模型 易于实现，查询效率较高，缺点是编写程序比较复杂，程序员必须熟悉数据库的 逻辑结构。 关系模型：用二维表格表达实体集，外键表示实体间关系。 与层次网状模型相比，简单易懂，编程方便，集合论是关系模型的数学基础。 关系数据库的标准化语言SQL已得到广泛应用。

16、典型关系数据库管理系统DBMS 产品有DB2，ORACELE，SYBASE，INFORMIX和微机产品FOXPRO， ACCESS等。 概念简单，易于理解，多对多的关系可简单地分解二个一对多的关系。实体集的 主键用直线下划线表示，则上节仓库管理的实体及实体间关系可表示： 工程项目(J#, Jname, Date) 零件(P#, Pname, Psize, Pweight) 供应商(S#, Sname, Saddr) 供需关系 (J#, p#, Total) 需供关系 (P#, S#, Quantity) 第六章 数据资源管理技术 数据库管理系统 DBMS DBMS 是一个提供对共享数据可靠管理

17、用的软件，数据库系统的核心。 DBMS 对数据库定义、提供用户视图、查询、更新等一切操作，用作数据库与应用 程序之间，或数据库与用户之间的接口。 三级模式结构：内模式、概念模式和外模式。 外模式（external schema）：单个用户使用的数据视图，是概念模式的一个子集。 概念模式（conceptual）：所有用户的数据定义，系统的、全局的数据视图。 内模式（internet）：涉及的数据存储结构，物理存储数据视图，又称存储模式。 数据据库数据的三个抽象级别，使用户只要抽象地处理数据，不必关心数据的表示 和存储，数据的具体组织、管理工作交给DBMS，减轻用户使用系统的负担。 数据在三级模式

18、间差别很大， DBMS 在三级模式间提供两个层次的映射外模式到 概念模式、概念模式到内模式映射。 两级数据独立性： 数据库的逻辑独立性：概念模式的修改不影响外模式，只需改变外模式到概念模式 的映射关系，从而保证子模式不变，应用程序亦无须修改。数据的逻辑独立性，简 化了数据库系统应用程序的设计工作。 数据库的物理独立性：内模式的修改不影响概念模式，只需改变概念模式到存储模 式的映射关系。使数据库只需根据系统需求独立设计，又因为有数据库的逻辑数据 独立性，从而保证对于外模式和应用程序不受存储模式影响，简化了数据库系统应 用系统的开发、设计工作。 两级独立性简化应用系统的开发，提高开发效率。 概念模

19、式能导出不同应用的多种子模式，减少数据冗余，保证数据的一致性，有利于数 据共享。应用程序只操作自己的子模式范围内的数据，把数据库中其他用户的数据隔离 ，用户对数据库概念模式和存储模式的数据都不可见，有利于数据的安全性和保密性。 第六章 数据资源管理技术 数据库管理系统的组成：查询处理器和存储管理器。 查询处理器：查询处理器主要包括有DDL编译器、DML编译器、嵌入型 DML预编译器、查询运行核心程序。 数据描述语言DDL（Data Description Language）：定义数据库的三级结构及其 相互之间的映射，定义数据完整性、安全控制等约束。数据库系统中存储三级结 构定义的数据库称数据字

20、典（data dictionary，DD）。 数据操纵语言DML（Data Manipulation Language）：实现数据操作。基本的操 作有查询、插入、删除、更新等四种。DML分交互型和嵌入型两种。 DML语言分：过程性的DML必需指示“做什么”和“怎么做”，层次、网状的DML 属过程性DML。非过程性的DML，如关系型的DML，只需指示“做什么”就可， 操作简单、使用方便，深受广大用户欢迎。 存储管理器：存储管理器主要包括有授权和完整性管理器、事务管理器、文 件管理器、缓冲管理器等，提供数据库保护功能如数据恢复、并发控制、数 据库完整性和安全性控制。 安全性保护：规定用户访问数据库

21、的权限防止非法用户窃取的安全、保密保护措 施。系统可采取多种措施，如鉴定用户身份、口令、数据编密码等安全性保护。 完整性管理：完整性指数据的正确性和一致性，通过对数据及数据间的逻辑关系 施加约束条件来实现。如对字段值类型、取值范围、精度等约束，对实体唯一性 约束，对实体间联系的约束等。 故障恢复：数据库在运行过程中难免会造成数据库被破坏，如磁盘损坏、病毒、 或操作不当等偶然因素使数据丢失，系统能恢复到破坏前的状态称故障恢复。 在使用故障恢复功能时，数据备份，事务管理必不可少。 并发控制：在多用户或网络应用中的数据库，多个用户操作同一数据时，必须控 制不合理的时差有可能造成数据出错现象。 第六章

22、 数据资源管理技术 数据库管理系统的组成 存储管理器： 并发错误解决方法是控制相关进程互斥地访问数据库，如用加锁和开锁控制。用 户程序中使用锁，就可能存在死锁问题。编写应用程序时，必须采取预防死锁的 措施。 数据库的维护功能提供数据库管理员运行DB系统时使用。如数据导入、备份、文 件重组、性能监控等，确保数据库保持最佳工作状态。 用户界面：用户是指使用管理信息系统应用程序的联机终端用户。程序员用 程序设计语言（称宿主语言），设计数据库应用程序或用户界面，编写数据 库应用系统。 DBMS 主要由数据定义语言DDL和数据操作语言DML组成，是基于记录模式的语 言，程序设计语言是基于整数、实数、字符

23、、记录、数组等数据类型的运算模式 的语言，两者之间有“缝隙”。 例如，SQL语言不能直接使用指针，数组等数据结构，程序设计语言也没有DDL、 DML。 有二种处理方式：一是扩充宿主语言的编译程序，使之能处理 SQL语句，如VC+ 、VB 等。另一种是自含语言，DBMS 有自己的编译器，也有程序控制命令，可直 接用于编写数据库应用程序，如 VFP、DELPHI 等，使用方便，很受欢迎。 第六章 数据资源管理技术 关系型数据库 关系模型的特点：数据结构是二维表格，简单易理解；集合论是其理 论基础有严密的关系运算理论和关系模式设计理论： 关系模型面向集合处理，一次可操作多个元组，层次、网状模型一次只

24、 能操作一个元组； 关系模型有视图等工具，应用不随数据库改变而改变，有数据逻辑独立 性； RDBMS 只需指出“做什么”不必指出“怎么做”，层次、网状模型必须在应 用程序中用指针指出数据访问路径。 关系型数据库的基本概念 数据库的数据结构是一个由元组行和属性列组成的关系，或直接称作二维表或表 ，用以表示实体集。用外键实现实体集间的联系。 关系的定义：关系是元组的集合，元组是集合中的元素，一个元组为K（K=1 ）个属性的集合。关系有如下限制： 1）关系中每一个属性值不可分解，即不允许“表中套表”，也不允许出现重复值。 2）属性的取值范围称值域，每个属性对应一个值域，不同属性可对应同一值域。关系

25、中各属性的次序不改变关系的实际意义。元组中属性理论上是无序的，但在用户使用时 应考虑其有序排列。 3）关系中元组代表具体实体，不允许出现相同元组。元组的顺序不改变关系的意义。 实际上，关系、元组和属性等术语来自于关系数学，多数人习惯直接将关系称为 表，元组称为记录或行，属性称为字段或列。 第六章 数据资源管理技术 关系型数据库 键（key）又称关键字关系模型的一个重要概念，键是由一个或多个属性组 成。有下列几种键： 超键（super key）：在关系模式中，能标识唯一元组的属性集。 侯选键（candidate key）：能标识唯一元组又无多余属性的属性集。 主键（主关键字）：用户选择使用的标识

26、唯一元组的一个侯选键。主键必须唯一 ，不能为空（NULL），以保证标识唯一元组。 外键：如果关系R中的主键又是另一个关系P的侯选键的组成部分，则它是关系P 的外部主键或简称外键。外键不是关系P的主键，但用它构成关系R和P的联系。 次键又称次关键字：用以标识一类元组的一个或多个属性。 关系数据模型的完整性规则 字段（用户定义）完整性：针对某个具体数据项的约束条件，取决于环境。系统 提供定义和检验完整性的机制，无需应用程序承担，保证收集数据的准确性。 如学生年龄定义为两位数，可进一步限制为1530之间，保证系统收集准确的数据。 记录（实体）完整性：要求关系中元组在主键的属性值不能为空，否则不能起到

27、 唯一标识元组的作用；取决环境，要求元组中某些属性之间的相互约束条件。 如在职工实体集中，职工的年龄应大于等于工龄+16，否则为非法记录。 引用完整性又称参照完整性：关系数据库中依靠外码实现表间的联系，不允许引 用不存在的元组。否则将导致插入或删除异常现象，出现孤立无联系的元组。 如插入一个职工，外码车间号是允许置为空（NULL），但不允许车间号的值不在车间 表中。若要删除车间表中某个元组，对职工表中对应的车间号是必须采取三种方法之一 才能保证引用完整性：一是删除职工表中相关的元组；二是将职工表中相关元组车间号 为空，或其它存在的车间号；三是若职工表中存在要删除车间号时，禁止删除。 第六章 数

28、据资源管理技术 关系模型的操作 关系模型集中反映在关系代数上，它允许用户在整个关系范围内进行操作， 非关系模型所支持的语言一般只能操作数据库的一个记录。 关系模型的操作分为两类：代数操作和关系操作。投影、筛选和联结是所有 RDBMS必备的关系操作，称关系数据库的特征操作。 投影（projection）：投影操作从关系中垂直地选择指定的列，消去一些列 ，并重新安排列的顺序构成的关系。即关系进行重点减维，满足某些属性要 求，重新组成的关系。 筛选（select）：筛选操作从关系中水平地选择出满足条件要求的元组子集 构成的关系。 联结（join）：联结是双目操作，它把两个关系联结成一个新关系，笛卡儿

29、 积是基础。 笛卡儿积（cartesian product）：设关系R和S的元数分别为r和s ，则R和S 的笛卡 儿积是一个（r+s）元的元组集合，每个元组前r个分量来自R的一个元组，后s个 分量来自S的一个元组。笛卡儿积联结所得的表（元组和列数）往往十分庞大， 而实际意义不大。 条件联结：是关系R和S的笛卡儿积中选出满足条件两个关系的元组。 自然联结（natural join）：是实用价值很大的一种联结，它要求被联结的两个关 系有若干相同的属性（字段）名。在公共属性上具有相等值为依据，进行元组合 并构成的关系。自然联结先做RS计算，再从公共属性上具有相等值为条件筛选 ，提取满足条件的元组，去

30、掉重复的公共属性，得到自然联结的结果。 第六章 数据资源管理技术 关系型数据库 结构化查询语言SQL（Structured Query Language）查询命令 SQL确定为美国国家标准和国际标准的关系数据库语言。目前所有的关系型数据库 管理系统，从大型数据库到微机关系型数据库管理系统都支持SQL。 程序设计人员和终端用户，使用SQL语言对数据库中的数据进行检索、修改、定义 和管理。SQL包括：数据定义、数据查询、数据操纵和数据控制。 特点：SQL语言既是自含式语言，又是嵌入式语言。可用于联机交互使用方式，便 于数据库管理员维护数据库和提取信息，又可嵌入程序设计高级语言的程序中，便 于编写数

31、据库应用程序；SQL语言是面向问题型的语言，在进行数据操作时，只需 指出“做什么”，不必指出“怎么做”，大大减轻了用户的负担；加之功能丰富，语法 简单、易学易用，深受用户欢迎。 查询是SQL的核心，Foxpro 数据库查询命令格式： SELECT ALL/DISTINCT别名.选择项AS 别名，别名.选择项AS 别名 FROM 表名表别名，表名表别名 INTO 目标表名/TO FILE 文件名ADDITIVE/TO PRINTERPROMPT/TO SCREEN WHERE 条件 GROUP BY 分组列，分组列 HAVING 过滤条件 UNION ALL SELECT 命令 ORDER BY

32、 排序项 ASC/DESC，排序项 ASC/DESC 该查询命令共有七个子句，除SELECT和FROM子句外，其它可以任选。 第六章 数据资源管理技术 关系型数据库 SQL查询命令 Foxpro 数据库查询命令格式：FROM子句用来指明查询出自一个或多个表的表 名；INTO短语指明查询结果目标表的去向，忽略INTO短语表明查询结果出现 在BROWSE浏览窗口中。SELECT子句指明查询表（一个或多个表）投影字段 ，选择项还可以是常量、表达式和系统函数，如AVG，MAX，MIN，COUNT 和SUM等用以建立目标表的新字段，用“AS 别名”指定新字段名。WHERE子句 指明查询表记录筛选条件和查

33、询表为多个表时的联接条件，多表条件筛选选中记 录构成目标表的记录集合。忽略WHERE子句表明无筛选或联接条件。 GROUP BY子句将查询结果分组；HAVING子句和GROUP BY子句联用通过“过 滤条件” 进一步说明分组；UNION 子句中，由SELECT命令组成另一个子查询 ，将当前查询结果与子查询的结果进行并操作；ORDER BY将查询结果排序。 例 查询“职工工资”表、显示女职工而且基本工资大于300元的职工名单，要求 显示职工姓名，性别，工作部门，工作日期，基本工资和应发工资。其中应发工 资是新添字段，应发工资=基本工资+煤粮补贴+副食补贴。查询命令： SELECT 职工姓名，性别

34、，工作部门，工作日期，基本工资，基本工资+煤粮补 贴+副食补贴 as 应发工资 FROM 职工工资 WHERE 性别=“女“ AND 基本工资 300 第六章 数据资源管理技术 关系型数据库 关系数据库设计：数据库应用系统可以分步实施，但数据库设计必须先 行，且一定要以系统的、全局的观念进行设计。数据库设计好坏直接影响 应用系统性能，最坏可导致应用系统无法实现。 数据库逻辑设计步骤：用户需求分析；E-R模型设计，确定实体；确定实 体属性及表间的联系；优化设计。 关系数据库实体联系模型：在用户需求的驱动下，可用E-R图确定了系统 所须的实体和实体间的联系。 1：1的联系：将任何一个关系的主键，加

35、入另一关系作为外键，即可两个关系 间的联系。 例 学校与校长两个实体集如下： 学校S（学校名称，地址，电话） 校长P（校长姓名，性别，年龄，职称） 学校与校长间存在1：1联系，建立联系后的关系模型为： 学校S（学校名称，校长姓名，地址，电话） 校长P（校长姓名，性别，年龄，职称） 或 学校S（学校名称，地址，电话） 校长P（校长姓名，学校名称，性别，年龄，职称） 注：直线下划线表示关系的主键，波浪线下划线表示外键。 第六章 数据资源管理技术 关系数据库实体联系模型： 1：M联系：在M端关系中加入1端关系的主键作外键构成联系。 如果将1端关系的主键加入M端关系中作外键构成1：M联系，会造成外键很

36、多冗余。 例 车间和职工两个实体集如下： 车间W（车间号，车间名称，电话） 职工E（职工号，姓名，性别，年龄，聘期） 车间聘用职工是1：M的联系，建立联系后的关系模型为： 车间W（车间号，车间名称，电话） 职工E （职工号，车间号，姓名，性别，年龄，聘期） M：N联系：关系型数据库不支持多对多的联系，引入纽带将其分解为两个一对 多的联系。纽带表分别将二个关系的主键，联系的属性置于纽带表中构成。 例 教学模型中，学生和课程两个实体集为： 学生S （学号，姓名，性别） 课程C （课号，课名，学分，开课学期，学时数） 学生和课程两个实体集间，由学生选课建立M：M联系，选课联系有成绩、积点属性 ，建立

37、联系后的关系模型为： 学生S （学号，姓名，性别） 课程C （课号，课名，学分，开课学期，学时数） 选课SC（学号，课号，成绩，绩点） 选课联系的属性置于称选课的纽带表中，不合适置于学生或课程关系中。 假设用户所需的子模式： 成绩子模式G（学号，姓名，课名，成绩，绩点） 子模式G反映了用户使用的数据视图，对应的数据来自关系模式的s和sc。 第六章 数据资源管理技术 关系数据库规范化理论（Normal Form，简称范式NF） ：研究从 多种组合中选取一个性能好的关系集合，减少数据冗余和便于维护。 范式理论对操作数据库设计十分重要，用于确定表的属性定义，表的分解。 表的范式可分5个等级，且满足较

38、高等级范式者必须满足较低等级范式。一 般，满足前三个范式即已有比较满意的性能。 1NF如果关系模式中的关系R，其所有属性的值域中每一个值不可再分解，称R 满足第一范式（1NF），否则将其分解。 表是一个简表，任何一字段不能为子表，或字段值不能是数组、集合、枚举量。 RDBMS 不支持数组、列表和嵌套的原因。 例 工资（工号，姓名，基本工资，加班补贴，交通补贴，） 在工资表套有补贴表，而且补贴项是枚举量，非1NF的关系。如果可能全部列举，有的 职工可能有其中的几项，有的可能一项也没有，空白项浪费存储空间十分可观。如果 采用其它补贴一是无法清楚表达究竟是些什么补贴，二是必须介入人工计算。 将补贴表

39、从工资表分离，对应的两个符合1NF关系为： 工资（工号，姓名，基本工资） 补贴（补贴名称，补贴数） 2NF满足1NF的关系R，且R中每一个非主属性完全函数依赖于主键属性，则称 R满足第二范式。即每一个非主属性不能函数依赖主键属性的一部分。 例 学生社团（学号，社团代号，姓名，性别，社团名称） 满足1NF，但不满足2NF，学生姓名、性别只依赖于学号，和社团无关。社团名称只依 赖于社团代号，和学号无关。 关系数据库规范化理论 不满足2NF关系，会引起数据冗余和插入、删除异常现象。例如插入新社团而缺少学 号无法添加；当删去某个学生信息时，可能会丢失有关的社团信息。解决方法：将非 函数依赖部分分解成二

40、个或多个满足要求第二范式（2NF）的关系。 学生（学号，姓名，性别） 社团（社团代号，名称） 学生社团（学号，社团代号） 3FN满足第二范式的关系R，且非主链属性都不传递依赖主链属性，则R满足 第三范式的关系。 例 产品供销（产品代码，名称，规格，供应商名，供应商地址） 非3FN关系同样存在冗余和更新异常问题。解决方法，分解成多个满足3FN的关系。 产品（产品代码，名称，规格，供应商名） 供应商（供应商名，供应商地址） 关系规范化实际上是关系分解，关系属性确定的过程，通过分解使关系达到较高 的范式。分解可有多种可能性，但必须遵循关系分解的基本原则： 无损分解原则，即分解后不丢失信息； 独立关系

41、分解原则，即分解后的关系必须相互独立，避免对一个关系的修改，涉 及到另一个关系。 关系型数据库最大特点之一，它有坚实的理论基础。关系代数以集合代数为基础 ，以关系（表）为分散对象的一组分散集合。 第六章 数据资源管理技术 第六章 数据资源管理技术 数据库技术的发展 分布式数据库系统：是数据库DB技术与网络技术结合的产物。 集中式数据库系统：数据集中在一台服务器上，完成数据管理和数据处 理。集中数据易于管理，可减少冗余，应用程序与数据间有较高的独立 性。但系统不灵活，安全性差，数据服务器发生故障，导致系统瘫痪。 分布式数据库系统：将数据库分散在多台服务器上，通过网络通信连接 构成逻辑整体，分布式

42、DBMS管理分布环境下逻辑集成数据的存取、一 致性、有效性和完整性的软件。 分布式数据库系统灵活、可扩展性好、可靠性高、局部应用响应速度快 ，特别适合分布式管理和控制的机构。但数据安全性和保密性处理困难 ，远程访问时，化费在通信上的开销较大，如系统并发控制、故障恢复 和远程数据访问技术复杂。 分布式数据库系统是非常实用、有发展前景的数据库系统。 面向对象数据库：是面向对象技术与数据库技术结合的产物。 RDBMS只能处理格式化数据，不能处理非格式化多媒体数据，如图形、 图象、声音、正文等，也不支持新的数据类型和嵌套、递归的数据结构 ，难以满足计算机应用领域的拓宽的需要，如CAD/CAM、CIMS

43、、 CASE、OA等领域的应用。 有两种模型：对象关系模型ORDBMS是在传统关系数据库上，扩充SQL 语言，支持处理非结构化数据的结构。面向对象模型OODBMS是在程序 设计语言OOPL上扩充能操作持久性数据，处理数据库。 第六章 数据资源管理技术 数据库技术的发展 数据集市和数据仓库：一个组织或企业在运转时，系统数据库应该 随时收集数据，称操作数据库，它为联机事务处理OLTP提供服务 。数据仓库（Data Warehouse）的目的是巩固、存储和管理从数据 库中抽取的数据，用以分析、解释，用业务所积累的数据作指导， 支持趋势、分析、解释和组织的决策。 数据仓库是一个面向主题的、集成的、稳定

44、的数据集合，主要用于 非结构化决策的联机分析处理OLAP，是操作数据库的数据库。数 据按主题组织，具有时间片的、历史数据，不被更改。 因为，非结构化决策所遇到的问题具有不确定性，数据仓库必须有 较操作数据库大得多的容量，适应联机分析处理、决策支持的所需 。 数据仓库可以很快成长为一个大系统，经常是千兆字节的信息，任 何特殊或不经常使用的分析查询对数据访问都会成为问题。数据集 市（Data Mart）是一个部门或小的数据仓库，被一个小组织优化和 维护，以满足他们的需求。数据集市可以认为是部门仓库或小仓库 ，是主仓库的子仓库。 第六章 数据资源管理技术 在没有任何解释时，数据本身没有多大意义，数据

45、及对数据的解释、分 析构成信息。信息是一种价值高于原数据的资源。 操作数据库：保障组织业务的运作，跟踪组织运作的整过程，其特点： 集中在某个特定时间，针对少量不连续的记录 要求操作数据尽可能和实际情况的变化同步更新 要求系统对所有用户的每项操作提供实时响应 OLTP应用程序允许用户在任何时间操作其个人/少数人的数据，操作数据 库关键是规范化，消除操作数据库的冗余，提供快速响应能力 适用于事务管理，确保在更新多个数据表时保持表间数据一致性，虽然增 加了数据库的开销，但对经常发生数据变化的数据库十分必要 分析型数据库：解决数据分析问题，它能对大数据量、复杂的查询作出 快速反映。适用于OLAP。其特

46、点： 多维数据结构、集成的存储数据 能够预先汇总和求平均值，即时查询涉及成千上万条记录也能迅速响应 两种数据库设计比较： 操作型数据库采用规范化技术尽量减少和消除冗余，便于数据修改 分析型数据库数据不仅可以接受冗余，而且鼓励使用冗余，保留重复信息 ，查询处理器只需要数据库的一部分就能够查询到要求的相关信息，改善 系统性能。 第六章 数据资源管理技术 OLTP与OLAP数据库设计需求对照 事务型数据库（OLTP） 分析型数据库（OLAP） 处理个别记录 关注一般趋势 高生产率（每天数百万事务处理） 低生产率（每天只有数十或数百记录） 系统的操作改变数据 系统的操作可以回答问题 查询只涉及几条记录 查询经常波及整个数据库 许多操作更改源数据 大多数操作是只读，不可更改 支持事务处理 不支持事务处理，支持决策 需要完全时实更新 经常批量更新（例如晚上或周末） 能很快反应新数据 最终反应新数据