數據庫系統理論講解-資料下載頁

　　

【正文】 CLASS（CNO=39。901039。） DLET上述語句執行結果是，將001系9010班級及其板級中所有學生的片斷值全部刪除。GHU的操作功能與GU類似，只是用GHU操作檢索的片斷值是用于刪除或修改。⑤REPL（Replace)：其功能是修改滿足條件的一片斷值。例如：GHU DEPT（DNO=39。00139。) CLASS（CNO=39。901039。） （修改用戶工作區中的CSK值） REPL上述語句執行結果是，將001系C9010班級的專業修改應用數學。 由以上操作例子可以看出，層次數據庫的數據操作是基于檢索進行的；數據檢索都是從根片斷開始，按照數據庫的層次數據結構進行查找的。因此在使用層次數據庫的數據操作命令時，使用者必須熟悉層次數據庫的數據層次結構。如同領航員一樣，在樹形的河道中航行。 最后我們要說明的是在層次數據庫的數據邏輯組織定義中，層次數據模型中的實體被定義成片斷，屬性被定義成片斷中的字段，而實體間的聯系則沒有被顯式定義出來，這些聯系被缺省地隱含在各片斷定義的說明中。 網狀數據模型 網狀數據模型也是定義在Ｅ－Ｒ數據模型基礎之上一種數據模型，它與網狀數據庫系統中數據邏輯組織結構是一致的。其具體定義如下：（1）對Ｅ－Ｒ數據模型中的聯系類型加以限制，只容許是一對多的聯系（包括一對一聯系），在此基礎上，用實體、屬性和聯系這三個數據概念描述客觀信息世界中的信息結構。（2）若將實體抽象表示為一結點，聯系抽象表示為一有向線段，忽視屬性，所得到的數據模型抽象拓撲圖，滿足以下要求：（Ａ）可以有一個以上的結點無雙親結點。（Ｂ）至少有一個結點可以有兩個或兩個以上的雙親結點。滿足以上兩條約束的Ｅ－Ｒ數據模型，就可稱為是網狀數據模型，在網狀數據模型中，用長方形表示實體型；將長方形分為若干方塊，表示實體型的各屬性；用有向線段表示各實體型之間的聯系。這描述所得到的圖形稱為網狀數據模型的結構圖。，它們均為網狀數據模型。(a) (b) (c) 網狀數據模型的結構圖 網狀數據模型與層次數據模型有兩點不同：（1）層次數據模型從子女實體到其雙親實體之間的聯系是唯一的。即一個子女實體對應于一個雙親實體；而在網狀數據模型中，從子女實體到其雙親實體之間的聯系可以不是唯一的，(a)中，R4實體就有兩個雙親R2和R3。因此在網狀數據模型中，就不能再用指定雙親的方式來定義聯系了。（2）網狀數據模型中容許有復合鏈。即兩個實體型之間可以有兩種以上聯系，(c)所示。R1實體和R2實體之間有兩種聯系SET1和SET2。如R1實體為工人，R2實體為機器，SET1為“使用”聯系，SET2為“保養”聯系。 為了描述網狀數據模型中各實體型之間不同的聯系，必須給每個聯系明確的定義，在網狀數據庫中，每個聯系被定義成一個系。它是網狀數據庫中的重要內容。網狀數據模型對于層次或非層次結構的事物都能比較自然地模擬描述，從這一點上講，它比層次數據模型功能要強。 網狀數據庫系統 網狀數據庫系統的應用開始于七十年代，目前仍有少量的系統還再運行。同樣它在數據庫的發展過程中，曾起過重要的作用。在這一小節，我們將介紹網狀數據庫的數據描述，數據操縱的一些基本知識。這里以網狀數據庫方面著名的DBTG報告為基礎，介紹有關的情況。DBTG報告為網狀數據庫在數據模型的描述及其語言的定義制定了標準。它主要包括三方面內容，它們是：（1）模式數據描述語言規范；（2）子模式數據描述語言規范；（3）數據操縱語言規范。【1】網狀數據庫概念層數據邏輯組織結構的設計與描述 在將現實世界的信息結構用Ｅ－Ｒ數據模型（Ｅ－Ｒ圖）描述出來后，再將所獲得的Ｅ－Ｒ數據模型轉換成網狀數據模型，這時就可以進行網狀數據庫概念層數據邏輯組織結構的設計了。在設計概念層數據邏輯組織結構時，通常將實體型定義為記錄型，實體型的屬性定義為記錄型的數據項，并將實體型之間的聯系用系加以描述，由此將網狀數據模型的定義描述轉換為網狀數據庫概念層數據邏輯組織結構。 同記錄的概念類似，記錄有型和值兩種形式。系也有型和值之分，系型是與系所描述的聯系相關聯的記錄型的集合，通常一個系型是由一個首記錄型和若干相關的屬記錄型組成。首記錄型的一個記錄值和其屬記錄型相應的記錄值所構成的集合即為系型的系值。一個系型中的首記錄型有幾個記錄，系型的系值就有幾個。 (a) (b) (c) 學生選課網狀模型 下面我們以一個簡單例子來說明上述有關概念，（a）所示，這是一個學生選課小例子，這里有兩個實體型，他們是學生實體型（S）和課程實體型（C），它們之間的“選課”聯系是多對多的聯系，為了建立其網狀數據模型，（b）所示還要建立一新的記錄型，即學生選課記錄型（SC），這樣學生記錄型和學生選課記錄型之間的聯系為一對多的聯系（S—SC），課程記錄型和學生選課記錄型之間的聯系也為一對多的聯系（C—SC），這三個記錄型中的數據項分別是：S（S—學號，SN—姓名），C（C—課號，CN—課名），SC（S—學號，C—課號，G—成績），表示兩種聯系的系型分別是S—SC（首記錄型為S，屬記錄型為SC），C—SC（首記錄型為C，屬記錄型為SC）。(c)所示，則C—SC系型的系值共有三個，它們是：｛C1；S1C1A，S2C1B，S3C1B，S4C1B｝，｛C2；S1C2B，S3C2C，S4C2A｝，｛C3；S2C3A，S4C3C｝，而S—SC系型的系值共有四個，它們是：｛S1；S1C1A，S1C2B｝，｛S2；S2C1B，S2C3A｝，｛S3；S3C1B，S3C2C｝，｛S4；S4C1B，S4C2A，S4C3C｝。 由于網狀數據庫模式定義較為繁瑣，這里我們只給出網狀數據庫模式定義描述所包括的主要內容：（1）模式條目。它的作用是標識一個模式，即標識一個網狀數據庫的概念層數據庫，其格式為：SCHEMA NAME IS 〈模式名〉。（2）域條目。它的作用是定義一個或若干域，其格式為：AREA NAME IS 〈域名〉。一個域對應于物理設備的一塊存儲空間，通過域可以將數據庫劃分成若干部分，使得數據庫系統管理員可以按具體應用環境的需要，合理地分配物理存儲空間，以使得數據庫的管理和維護更為方便、靈活、高效。（3），它用來定義記錄名、記錄的存放方式、記錄所在的域及記錄中各數據項的類型、長度等。（b）中學生記錄型的描述如下：RECORD NAME IS SLOCATION MODE IS CALC USING SDUPLICATES ARE NOT ALLOWEDWITHIN AREA—102 S TYPE IS CHARACTER 302 SN TYPE IS CHARACTER 15其中：記錄的存放方式有四種，它們是：（A）計算方式（CALC），記錄的存放位置由指定的數據項作為參量計算確定。（B）直接方式（DIRECT），記錄的存放位置由系統所給定每個記錄的數據庫碼確定。（C）經由方式（VIA），根據首記錄，確定屬記錄的存放位置。（D）系統方式（SYSTEM），由DBMS所提供的一種標準方式，確定記錄的存放位置。上述學生記錄型描述說明，記錄名為S，記錄存放方式是計算方式，計算參量為數據項S，不容許有相同S值的記錄存在，記錄S存放于域名為AREA—1的域中。（4）系條目。一個系描述條目對應一個系型，它的內容有：系名、系的實現方式、系的構成（即指明首記錄型和屬記錄型）、屬籍類別、系值的選擇方式等。如圖2。7（b）中學生選課系型的描述主要內容如下：SET NAME IS S—SCMODE IS CHAINOWNER IS SMEMBER IS SC MANDATORY AUTOMATICSET SELECTION IS THRU S—SC OWNER IDENTIFIED BY CALC—KEY其中這里有三個概念需要進一步解釋一下。（A）系的實現方式（MODE）有兩種：（i）鏈式（CHAIN），將一個系值中的首記錄及其屬記錄用指針連接在一起。（ii）指針陣列式（POINT ARRAY），將一個系值中的指向屬記錄的指針集中在一起，形成一張表，在首記錄中存放這張表或存放指向這張表的指針。（B）屬籍類別是指屬記錄在插入或刪除時，所具有的特性。屬籍類別分為加入系屬籍和離開系屬籍，（i）加入系屬籍（INSERTION），它有兩種情況，自動（AUTOMATIC）和手動（MANUAL）。自動意味著當一個屬記錄值插入到數據庫后，由DBMS自動將其加入到一個系值中；手動則意味著加入到某一系值的工作將由用戶自己完成。（ii）離開系屬籍（RETENTION），它有三種情況，固定（FIXED）、強制（MANDATORY）和任選（OPTIONAL）。固定意味著一個屬記錄刪除前，它必須是某一系值中的成員；強制意味著一個屬記錄在屬于某個系值時，可以通過操作，使之成為另一系值的成員，但不容許離開這一系；任選則意味著一個屬記錄可以屬于某個系值，也可以不附屬任一系值而獨立存在。（C）系值的選擇方式（SET SELECTION IS THRU）常用的有二種，（i）由系當前值選擇系值，由于應用程序運行時，當前狀態指示可以得到一個系的當前值，無論當前系值中當前記錄是首記錄還是屬記錄。其語句格式為：SET SELECTION IS THRU 〈系名〉OWNER IDENTIFIED BY CURRENT OF SET。（ii）由首記錄存放方式選擇系值，其語句格式為：SET SELECTION IS OWNER USING 〈字段名表〉，在系的首記錄是CALC計算方式時，通過這種方式，由當前記錄中的CALC碼，可確定首記錄，進而確定系值。（5），模式定義描述結束。其語句為：END SCHEMA【2】網狀數據庫用戶層數據邏輯組織結構的設計與描述 用戶層數據邏輯組織結構的設計即為子模式的設計，由于DBTG系統支持子模式。每一個子模式可供若干應用程序共享，但一個應用程序一次只能啟用一個子模式。子模式是模式的子集，不論是域、記錄、系還是數據項都可以只取其一部分，以滿足具體應用的需要。子模式的定義描述與模式有所不同，它的描述主要有以下內容：（1）子模式標識部分，其作用是定義子模式名稱及其所對應的模式（2）換名描述，即將模式中的域名、記錄名、系名還是數據項名用其它名稱替換，以消除同主語言規則不一致的地方，同時提高描述的可讀性。如欲將記錄名DEPT換成DEPARTMENT。（3）域的描述，列出子模式定義所涉及的域。（4）記錄的描述，列出子模式定義所涉及的記錄名。若其中數據項有變化，還需列出有變化的數據項。（5）系的描述，列出子模式定義所涉及的系并可改變系值選擇方式。【3】網狀數據庫數據操縱方法 在DBTG系統中，用戶的應用程序是用主語言和DML語言混合編寫而成，主語言用于操縱內存中的數據，進行某種運算等，DML語言則是對數據庫中的數據進行操縱。由于網狀數據庫的數據操縱比較復雜，這里僅列出幾種常用的操作。（1）FIND（查找），它主要有：（A）在某記錄類型中查找；（B）在某系類型中查找；（C）在某系中查找屬記錄；（D）查找某系值的首記錄；（E）在某系中按某數據項值查找；（2）GET（取值），將當前的記錄值或數據項的值讀取到用戶工作區，以供進一步操作。（3）STORE（存值），將當前用戶工作區中的記錄，存放到數據庫中，并根據系屬籍類型，將其插入到相應系值中。（4）MODIFY（修改），將用GET所獲的記錄值或數據項，在用戶工作區進行修改后，用此語句將其回存到數據庫中。（5）ERASE（刪除），從數據庫將當前所確定的記錄刪除。（6）CONNECT（加入屬籍），將當前記錄插入到指定的系型的系值中。當然是要在系籍約束容許的情況下。（7）RECONNECT（改變屬籍），將當前記錄從包含它的某一指定系值中移走，然后加入到這個系的另一系值中。當然也是要在系籍約束容許的情況下。（8）DISCONNECT（撤消屬籍），將當前記錄從包含它的全部或部分系型的系值中移走，在系籍約束容許的情況下。 關系數據模型 。之后，引進了規范化理論，提出了關系代數和關系演算等數據操縱語言，為數據庫的發展奠定了堅實的基礎，由于關系數據庫是建立在較完善的關系理論數學基礎之上，同時它簡單明了，便于用戶理解和使用，自八十年代以來，關系數據庫系統已成為數據庫領域中最為活躍的一個分支。 關系數據模型是以集合論中的關系概念為基礎而建立起來的數據模型，以下我們將介紹關系數據模型的基本知識.【1】關系的數學定義（1）這里我們首先介紹笛卡爾乘積的定義。給定一組集合，…，則這組集合的笛卡爾乘積是集合：。這其中：笛卡爾乘積集合中的每一個元素稱為元組，表示參與笛卡爾乘積中的集合個數，又稱為笛卡爾乘積的度。如：現有集合A，B，其中A={a1，a2}，B={b1，b2，b3}，則集合A，B的笛卡爾乘積為集合D，且有D={(a1,b1),(a1,b2),(a1,b3),(a2,b1),(a2,b2),(a2,b3)}。笛卡爾乘積D集合包含了六個元組，每個元組有兩個分量。（2）關系的數學定義。笛卡爾乘積的一個子集，就稱為定義在集合，…，之上的一個關系。集合，…，稱為關系的域。例如：現有集合NAME={李，王，張}，集合AGE={21，22}，集合SEX={M，F}，其笛卡爾乘積的兩個子集R1，子集R1，R2均是建立在集合NAME、AGE、SEX基礎之上的關系。關系R1表示三個人基本情況，而關系R2則無實際意義，因為一個人不可能有兩個年齡和性別。【2】關系數學模型 ，可以看出用二維表格的形式，來描述關系的內容是非常直觀形象的。二維表格的第一行為構成關系的各屬