【软件技术基础】数据管理技术

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1、第4章数据管理技术4.1数据管理技术的发展4.2数据描述与数据模型4.3数据库体系结构4.4关系代数4.5关系模式的规范化4.6数据库设计4.7关系数据库语言4.1数据管理技术的发展4.1.1数据管理技术发展的三个阶段1．人工管理阶段2．文件系统管理阶段3．数据库管理阶段数据的数据库管理具有以下三个主要特点。①数据是结构化的，是面向系统的。②数据具有独立性。③保证了数据的完整性、安全性和并发性。4.1.2数据库管理系统为了实现数据的共享，保证数据的独立性、完整性和安全性，需要有一组软件来管理数据库中的数据，处理用户对数据库的访问，这组软件就是数据库管理系统（DBM

2、S）。数据库管理系统具有以下功能。①定义数据库。②管理数据库。③建立和维护数据库。数据库管理系统中的主要程序模块可以划分成以下三大部分。1．语言处理部分①数据描述语言解释程序②数据操纵语言处理程序③终端询问解释程序④数据库控制命令解释程序2．系统运行控制程序系统运行控制程序又分为以下几个模块。①系统总控程序②访问控制程序③并发控制程序④保密控制程序⑤数据完整性控制程序⑥数据访问程序⑦通信控制程序3．系统建立与维护程序①数据装入程序②工作日志程序③性能监督程序④系统恢复程序⑤重新组织程序4.2数据描述与数据模型4.2.1数据描述1．信息现实生活中反映客观事物的信息是

3、各种各样的，在计算机中都是以二进制数据的形式表示的。信息世界中所涉及到的几个基本概念。（1）属性属性是指事物在某一方面的特性。（2）实体若干属性的属性值的集合称实体。（3）实体型表征某一类实体的属性的集合。（4）实体集同一类型实体的集合。2．数据数据世界中的对象是数据。现实世界中的客观事物及其联系在数据世界中是用数据模型来描述的。（1）数据项（字段）数据项（field）相应于观念世界中的属性。（2）记录记录（record）是每一个实体所对应的数据。（3）记录型记录型（recordtype）相应于观念世界中的实体型。（4）文件文件（file）相应于观念世界中的实体集

4、。（5）关键字关键字（key）是能够惟一标识一个记录的字段集。描述信息是为了更好地处理信息，计算机所处理的信息形式是数据。因此，为了用计算机来处理信息，首先必须将现实世界中的客观事物转换为信息，然后将这些信息数据化。3．实体间的联系客观事物之间的联系包括两个方面：一是实体内部的联系，二是实体与实体之间的联系。（1）一对一（1：1）的联系（2）一对多（1：n）的联系（3）多对多（m：n）的联系由上述叙述可以看出，一对一的联系是最简单的一种实体联系，它是一对多的联系的一种特殊情况。一对多的联系是比较常见的一种实体联系，它又是多对多的联系的一种特殊情况。4.2.2数据模

5、型1．层次模型在层次模型中，实体之间的联系是用树结构来表示的，其中实体集（记录型）是树中的结点，而树中各结点之间的连线表示它们之间的关系。建立数据的层次模型需要满足下列两个条件：①有一个数据记录没有“父亲”，这个记录即是根结点。②其他数据记录有且只有一个“父亲”。2．网状模型网状数据模型是以记录型为结点的网状结构，它的特点是：①可以有一个以上的结点无“父亲”。②至少有一个结点有多于一个的“父亲”。网状模型可以描述数据之间的复杂关系。用网状模型设计出来的数据库称为网状数据库。3．关系模型关系模型是与格式化模型完全不同的数据模型，它与层次模型、网状模型有着本质的区别。

6、关系模型是用表格数据来表示实体本身及其相互之间的联系的，它是建立在数学理论基础上的。关系模型较之格式化模型有以下几方面的优点。（1）数据结构比较简单（2）具有很高的数据独立性（3）可以直接处理多对多的联系4.3数据库体系结构数据库系统的层次结构如图4.10所示。数据库管理系统（DBMS）是整个数据库系统的核心，它对数据库中的数据进行管理，还在用户的个别应用与整体数据库之间起接口作用。数据库管理员DBA负责整个数据库系统的建立、维护和协调工作。在数据库中，数据模型可以分为三个层次：外层、概念和内层；分别称为外模型、概念模型和内模型。图4.11所示的表示用户访问数据库

7、中数据时的主要步骤。4.4关系代数4.4.1关系代数运算将关系（即二维表）看成是元组的集合，这些运算主要是从二维表的行的方向来进行的；后者主要是从二维表的列的方向来进行运算的。两者统称为关系代数。1．并运算（union）例4.1设关系R和关系S分别如图4.12（a）和（b）所示，则关系R∪S如图4.12（c）所示。2．差运算（difference）例4.2设关系R和关系S分别如图4.13（a）和（b）所示，则关系R–S如图4.13（c）所示。3．交运算（intersection）例4.3设关系R和关系S分别如图4.14（a）和（b）所示，则关系R∩S如图4.14（

8、c）所示。