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3.3pdm数据库技术

3.3 数据库技术 1.了解数据库管理系统的主要特征和功能、数据库技术的发展;2.熟悉数据模型的种类;3.了解几种网络数据库技术(如C/S 模式数据库、开放式数据库互联技术、基于web 的数据库技术);

4.了解PDM 中数据库技术应用状况。

1、重点:数据库管理系统的功能;数据模型;C/S 模式数据库。

2、难点:数据模型。

基本要求

教学重点与难点

1 绪论

内容

3.3.1 数据库原理

3.3.2 网络数据库技术

3.3.3 PDM中的数据库应用

3.3.4 PDM中的数据库编程技术

3.3pdm数据库技术

3.3数据库技术

3.3.1数据库原理

一、概述

什么是数据库?

(1)有一个结构化的相关数据的集合。这个数据集合中没有有害的或不必要的冗

余,能够为多种应用服务,它独立于应用程序而存在。这种结构化的数据集合就是数据库本身,是数据库系统的核心和管理对象。

(2)有一个负责数据库管理和维护的软件系统,称为数据库管理系统。它对数据

库中数据的各种操作,提供一种公用的方法。它接受并完成用户程序或终端命令提出的访问数据库的各种请求,企责数据库的维护,保护数据库产的数据不受破坏。

(3)有一个(或一组)负责整个数据系统的建立、维护和协调工作的专门人员,这

就是数据库管理员。他们负责对数据库系统的全面管理与监督,并对运行状况进行统计分析,不断改进数据库设计。

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数据库管理系统的主要特征

?具有面向全组织的复杂数据结构

?实现数据共享,数据冗余度小,易扩充

?具有较强的数据独立性

?具有统一的数据控制功能(数据的安全性控制、完整性控制、并发控制、数据库恢复功能)

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数据库管理系统的功能

(Data Base ManagementSystem,DBMS)1 数据定义功能

DBMS提供数据定义语言DDL,用户可通过它方便地定义数据。

2 数据操纵功能

DBMS向用户提供数据操纵语言DML实现对数据库的基本操作,包括查询、插入、删除和修改。

3 数据库的运行管理

这是DBMS的核心部分,包括并发控制、安全性检查、完整性约束条件的检查和执行、数据库内部维护等。

4 数据库的建立和维护功能

它包括数据库初始数据的输入、转换功能,数据库的转储、恢复功能,数据库的重组织功能和性能监视、分析功能等。

二、数据模型

数据模型是严格定义的一些要领和集合。这些要领精确地描述了数据、数据间的联系、对数据的操作以及有关的语义约束规则。数据模型包括数据结构、操作集合和完整性约束规则三部分。

现有数据模型按目的可分为两类

?信息模型(概念模型)

用概念来描述的,能较方便、直接地表达应用中各种语义知识。此类模型主要包括实体关系模型(ER模型)、IDEF1x模型、面向对象模型(O-O模型)等。

?基本数据模型或结构数据模型

是直接面向数据库中数据的逻辑结构的。任何一个数据库管理系统都有它自身支持的基本数据模型。基本数据模型通常需要严格的形式化定义,以便于在机器上实现。

1 实体关系模型(ER模型)

实体关系模型(ER模型)描述了整个组织的概念模式,该模式不考虑效率和物理数据库的设计,它能充分地反映现实世界,将现实世界的状态以信息结构的形式方便地表示出来,当初提出E—R数据模型的目的有:(1)企图建立一个统一的数据模型,以概括三种传统数

据模型(层次、网状和关系三种传统数据模型);

(2)作为三种传统数据模型互相转换的中间模型;

(3)作为超脱DBMs的一种概念数据模型,以比较自然的

方式模拟现实世界。

产品号

名称

性能参数产品组成零件

消耗

材料

使用

名称

零件号

名称

规格图3-12 ER模型

ER模型涉及以下主要概念:

?实体实体在图中用长方形表示,是客观存在并可相互区分的事物,它可以是人、物等实际对象,也可以指某些概念。

?属性和码图中以椭圆形表示的是属性和码。每个实体具有的特性称为属性,一个实体可以由若干个属性来描述。能唯一标识实体的属性称为实体的码,码亦称为关键字。

?实体集具有相同属性的实体的集合为实体集。

?联系联系在图中用菱形表示,表示实体之间的关系。实体间的联系分为一对一联系、一对多联系和多对多联系等。

2. IDEF1x模型

IDEF1x模型是将实体联系方法应用到语义数据模型中,即在ER模型的基础上增加了某些基本要素的规则,使IDEF1x是在语义上更为丰富。

?IDEF的含义是集成计算机辅助制造(Integrated Computer-

AidedManufacturing,ICAM)DEFinition。最初的IDEF方法是在美国空军ICAM项目建立的,最初开发3种方法:功能建模(IDEF0)、信息建模(IDEF1)、动态建模(IDEF2),后来,随着信息系统的相继开发,又开发出了下列IDEF族方法:数据建模(IDEF1X)、过程描述获取方法

(IDEF3)、面向对象的设计(OO设计)方法(IDEF4)、使用C++语言的OO设计方法(IDEF4C++)、实体描述获取方法(IDEF5)、设计理论(rationale)获取方法(IDEF6)、人-系统交互设计方法(IDEF8)、业务约束发现方法(IDEF9)、网络设计方法(IDEF14)等。

?根据用途,可以把IDEF族方法分成两类:

第一类IDEF方法的作用是沟通系统集成人员之间的信息交流。主要有:IDEF0、IDEF1、IDEF3、IDEF5。IDEF0通过对功能的分解、功能之间关系的分类(如按照输入、输出、控制和机制分类)来描述系统功能。

IDEF1用来描述企业运作过程中的重要信息。IDEF3支持系统用户视图的结构化描述。IDEF5用来采集事实和获取知识。

第二类IDEF方法的重点是系统开发过程中的设计部分。目前有两种

IDEF设计方法:IDEF1X和IDEF4。IDEF1X可以辅助语义数据模型的设计。IDEF4可以产生面向对象实现方法所需的高质量的设计产品。

IDEF1x方法

IDEF1X是IDEF系列方法中IDEF1的扩展版本,是在E-R(实体联系)方法的原则基础上,增加了一些规则,使语义更为丰富的一种方法。概念模型设计常用IDEF1X方法,它就是把实体-联系方法应用到语义数据模型中的一种语义模型化技术,用于建立系统信息模型。IDEF1的最初形式是在P.P.S (Peter) Chen的实体联系模型化概念与P.P.(Ted) Codd的关系理论的基础上发展起来的。IDEF1X是IDEF1的扩展版本,除在图形表达和模型化过程方面的改进外,还对语义进行了增强和丰富。例如:分类联系

(Categorization Relationships)的引入。

IDEF1X是语义数据模型化技术,它具有以下的特性:

(1)支持概念模式的开发。

IDEF1X语法支持概念模式开发所必需的语义结构,完善的IDEF1X模型具有所期望的一致性、可扩展性和可变换性。

(2) IDEF1X是一种相关语言。

IDEF1X对于不同的语义概念都具有简明的一致结构。IDEF1X语法和语义不但比较易于为用户掌握,而且还是强健而有效的。

IDEF1X的特性

(3) IDEF1X是便于讲授的。

语义数据模型对许多IDEF1X用户都是一个新概念。因此,语言的易教性是一个重要的考虑因素,设计IDEF1X

语言是为了教给事务专业人员和系统分析人员使用,

同样也是教给数据管理员和数据库设计者使用的。因

此,它能用作不同学科研究小组的有效交流。

(4)IDEF1X已在应用中得到很好地检验和证明。

IDEF1X是基于前人多年的经验发展而来的,它在美国空军的一些工程和私营工业中充分地得到了检验和证明。(5)IDEF1X是可自动化的。

IDEF1X图能由一组图形软件包来生成。商品化的软件还能支持IDEF1X模型的更改、分析和结构管理。

IDEF1X模型的基本结构和ER模型基本类似,主要有以下元素:

(1)实体(如人、地点、概念、事件等)用矩形方框表示;

(2)实体之间的关系(联系),用方框之间的连线表示;

(3)实体的属性,用方框内的属性名称来表示。

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图4 基于IDEF1x方法的学生选课概念模型

3 面向对象模型(O-O模型)

?面向对象模型的核心概念包括如下几个方面:对象标识、封装、类和类层次、继承

?常用的数据模型有如下三种:

层次模型、网状模型、关系模型

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三、数据库技术的发展

数据库技术最初产生于20世纪60年代中期,根据数据模型的发展,可以划分为三个阶段:

第一代的网状、层次数据库系统;

第二代的关系数据库系统;

第三代的以面向对象模型为主要特征的数据库系统。