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1.4 对象关系数据库
? 传统关系型仅支持简单数据类型；不支持数组、
嵌套和递归的数据结构，给新型数据模型 -面向
对象的数据模型提供了应用背景。
? 面向对象的程序设计思想和技术促进了面向对象
的数据模型的实现和应用 -OODBS(面向对象数据
库 )。
? 习惯于 ‘ 填表 ’ 方式的客户不太愿意接受对象模
型，而且 面向对象数据库系统与编程语言集成度
高,没有统一可行标准； OODBS只占很小的市场分
额。
? 以关系数据库和 SQL为基础扩展关系模型 -对象关
系数据库 (ORDBMS)的发展满足了许多应用需求。
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1.4 对象关系数据库
? ORACLE,DB2 UDB,INFORMIX都推出 ORBMS,
ANSI/ISO 发布的 SQL-99标准是一个对象关系
标准。
1.4.1 面向对象数据模型
1.4.1.1对象与标识
1.4.1.2类和类层次
1.4.1.3继承和嵌套
1.4.1.4面向对象数据库
1.4.2 ORACLE对象关系库
1.4.2.1ORACLE中对象类型
1.4.2.2ORACLE中汇集类型
1.4.2.3PL/SQL过程、用户
定义函数和方法
1.4.3 对象关系数据库
1.4.3.1对象联系
1.4.3.2ORDB数据定义
1.4.3.3ORDB数据查询
1.4.3.4三种产品的对象
关系特征
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1.4.1面向对象数据模型
? 面向对象数据库系统 (Object Oriented Database System,
OODBS)是数据库技术与面向对象程序设计方法相
结合的产物；面向对象程序设计方法的主要活动
在建立对象和对象之间的联系；面向对象数据库
系统一般依赖于一个面向对象的程序设计语言,
一个面向对象数据库系统是一个持久的、可共享
的对象库的存储和管理者；而一个对象库是由一
个 OO模型所定义的对象的集合体。
? 面向对象数据模型是用面向对象观点来描述现实
世界实体的逻辑组织、对象间限制、联系,
面向对象程序设计语言中建立的对象自动保存在磁盘上即 OODBS
面向对象数据库的用户主要是应用软件系统软件开发专业程序员
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1.4.1面向对象数据模型
? 面向对象数据模型的主要观点,
对象,对象是基本的数据结构,现实世界的任
一实体都被统一模型化为一个对象，每个对象有
一个永久标识；对象可以被指定为一个给定类型,
还可以定义为其它对象的子类型；
封装,每一个对象是其状态与行为的封装。
封装的状态为属性，行为为方法。对象与外部通
信一般只能通过显式的消息传递。
继承,子类型继承父类型的所有特性和行为,
面向对象的核心观点构成 OO模型的基础，没有像关系模型那样
的规范说明。
如果与面向对象数据库相比,RDBMS可以称为面向表的数据库。
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1.4.1.1对象与标识
? 对象是由一组数据结构和在这组数据结构上的操
作的程序代码封装起来的基本单位，包括：属性、
方法和消息。
? 面向对象的数据库系统在逻辑上和物理上从面向
记录上升为面向对象、面向可具有复杂结构的一
个逻辑整体。
? 面向对象数据库中的每一个对象都有一个唯一的
不变的标识 (OID)。创建对象时系统就给它赋予
一个 OID，直到它被删除。
? 外部与对象的通信只能通过消息，隔离了对象的
实现与对象的应用，提高数据独立性。
? 查询属性值通过调用方法,不象关系系统那样使
用 SQL,不够方便灵活。 ORDBMS中不支持
封装,可即席查询
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1.4.1.2 类和类层次
? 相似对象的集合称为类,每个对象称为它所在类
的一个实例,一个类中的所有对象共享一个定义,
它们的区别仅在与属性的取值不同,类本身也可
以看作一个对象 (类对象 ).
? 面向对象数据模型提供类层次结构,一个面向对
象数据库模式可能有多个类层次 (超类和子类 ),
在一个类层次中,一个类继承其所有 (直接和间接
的 )超类的全部属性、方法和消息,超类是子类的
抽象,子类是超类的特殊化,
对相似对象的重复定义十分浪费,将相似对象分组形
成一个“类”
不同类的对象可以共享他们公共部分的结构和特性
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1.4.1.2 类和类层次
? 类层次可以动态扩展，一个新的子类能从一个或
多个已有类导出。
? 面向对象数据库中,类是, 型,,对象是某一类的
一个, 值,,类属性的定义域可以是任何类 (基本
类或包含属性和方法的一般类 )。
? 面向对象数据库模式是类的集合，类可能有多个
类层次。
例如：一个学校应用的面向对象数据库，其中有教职员工
和学生两个类，这两类都有身份证号、姓名、性别、住址
等属性，也有相同的方法和消息。统一定义教职员工和学
生的公共属性、方法和消息部分，称为一个类“人”；分
别定义各自的特殊属性、方法和消息部分，分别称为教职
员工类和学生类，教职员工类和学生类定义为人的子类。
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1.4.1.3继承和嵌套
? 子类继承超类的特性,避免许多重复定义,这种继
承性有两优点,是建模的有力工具 ;提供信息重用
机制,封装和继承导出多态性,
? 子类可以定义自己特殊的属性、方法和消息,在
定义这些特殊的属性、方法和消息时可能与超类
或多个超类之间发生冲突,这种冲突由系统解决,
不同系统使用不同的冲突解决方法,
? 一个对象属性可以是另一个对象称为对象的嵌套,
这样一来,不仅类之间具有层次结构,而且某一个
类内部也具有嵌套层次结构,形成对象横向和纵
向的复杂结构, 不像 RDBMS中的平面结构
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1.4.1.4面向对象数据库
? 在 OODB中，与对象模型密切相关的是面向对象数
据库语言。 OODB语言主要包括对象定义语言
（ ODL）和对象操纵语言（ OML），对象操纵语言
一个重要子集是对象查询语言（ OQL）。
? OODB语言一般应具备类的定义与操纵、操作 /方
法的定义、对象的操纵功能。
? 面向对象数据库语言的研制是 OODB系统开发中的
重要部分，人们试图扩充面向对象程序设计语言
OOPL的查询语言或者扩充 SQL的功能，目前还没
有像 SQL那样的关于面向对象数据库语言的标准。
不同的 OODBMS其具体的数据库语言各不相同。
RDBMS中有数据定义 DDL、数据操纵 DML、数据控制 DCL
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1.4.2ORACLE对象关系库 (对象关系模型 )
? 对象关系模型支持用户类型定义 (ORACLE称对象
类型 ;INFORMIX称行类型 ;DB2 UDB称用户定义类
型 ).一个表是包含用户定义类型的多个行,
? 对象关系模型允许一个行包括一个行值汇集 (如
数组或单个列自身是一个表 ).
? 面向对象数据库中,只能通过对象的方法操纵对
象,在对象关系模型中,所有对象被看作是公共的
而并非私有的,通过 SQL即可操纵对象,当然也可
使用用户定义的函数,
显然,对象关系模型违反第一泛式规则
显然,对象关系模型没有面向对象数据模型和关系
模型那样严格
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1.4.2ORACLE对象关系库 (一个例子 )
职工号 姓名 职务 家属关系 姓名
0001 张家口 职员 妻子 李小玫儿子 张冠李
0002 柴米油 经理 妻子 陆续琴
0003 郝成功 职员
妻子 朱那亚
儿子 郝乃军
女儿 郝佳欣
家属属性有内部数据结构,对象类型
每个行中包含多个值,汇集类型
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1.4.2.1ORACLE中对象类型
? 一个对象类型有多个类型属性,ORACLE中对象类
型由 Create type语句创建,
例,create type namesex_t as object
(name char(8),sex char(2));/
create table employees (eid char(4),
ename namesex_t,job char(6));
insert into employees value(‘0001’,
namesex_t(‘赵子龙 ’,’男 ’ ),’经理 ’ );
select e.eid,e.ename.name,e.ename.sex
from employees e
where e.job=‘业务员 ’ ;
SQL*plus中创
建对象必须有 /
前面‘表名,’
不能省略
typename(属性
值 )称为对象构
造器
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1.4.2.1ORACLE中对象类型
? 创建对象的一般格式,
CREATE TYPE typename AS OBJECT
(属性名 类型 [,属性名 类型 …]);
(informix中用 create row type rowname(),行类型 )
? 若 ORACLE中表的行包含对象类型,则称为对象
表 (informix中称类型表 ).采用如下形式定义表,
CREATE TABLE tablename OF typename
[([属性名 NOT NULL][,属性名 NOT NULL…]
[,PRIMARY KEY (属性名 [,属性名 …])])];
? DROP TYPE typename [FORCE];
DROP TABLE tablename;
可以是其他用户已经定义的类型,由此形成对象的嵌套和依赖
typename
对象中属
性即成为
表中属性
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1.4.2.1ORACLE中对象类型
? 例,create type employee_t as object
(eid char(4),ename namesex_t,job char(6));
create table employees of employee_t
(primary key(eid));
? 对象表 (包含行对象 employee_t和列对象 ename)
无名顶层列 employees
顶层属性 eid ename Job
ename属性 ename,name ename.sex
行 1 0001 赵子龙 男 经理
行 2 0002 张翌德 男 职员
行 3 0003 孟可飞 女 职员
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1.4.2.1ORACLE中对象类型
? 可用嵌套的点号访问一个对象的属性,无
名顶层列可以用 VALUE()形式引用行对象,
select * from employees e where e.job=‘经理 ’ ;
select value(e) from employees e where e.job=‘经理 ’ ;
select e.eid,e.job from employees e
where e.ename=namesex_t(‘孟可飞 ’,’女 ’ );
eid ename(name,sex) job
0001 namesex_t(‘赵子龙’,’男’ ) 经理
value(e) (eid ename(name,sex) job)
employee_t (0001 namesex_t(‘赵子龙’,’男’ ) 经理 )
行
对
象
列
对
象
对象构造器
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1.4.2.1ORACLE中对象类型
? INSERT和 UPDATE同样可以使用对象构造器,
insert into employees
values(‘0004’,namesex_t(‘胡作为 ’,’男 ’ ),null);
update employees e set e=employee_t(‘0004’,
namesex_t(‘胡有为 ’,’男 ’ ),‘职员 ’ ) where eid=‘0004’;
? ORACLE为每个行对象提供一个唯一标识
(对象标识符 ).一个表的列可被定义为
REF(引用 )的内部数据类型,允许它 ‘ 指向 ’
一个对象表的行对象,对象的 REF与对象自
身具有不同类型,
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1.4.2.1ORACLE中对象类型
create type c_t as object (…);
create type a_t as object (…);
create type p_t as object (…);
create type o_t as object
(ordno int,month char(2),
cid char(3),aid char(3),
pid char(3),qty int,
dollars double precision,
oc ref c_t,
oa ref a_t,
op ref p_t);
create table c of c_t
(primary key (cid));
create table a of a_t
(primary key (aid));
create table p of p_t
(primary key (pid));
create table o of o_t
(primary key (ordno),
scope for (oc) is c,
scope for (oa) is a,
scope for (od) is p);
想着外码,理解 REF? 例,
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1.4.2.1ORACLE中对象类型
? 一般通过 REF访问比通过连接访问的效率高,
超过 200元的订单号和顾客名,
select x.ordno,x.oc.cname from o x where x.dollars>200;
? 获得引用 (REF)对象值的函数 REF().
没有通过代理商 a05 订货的顾客名,
select x.cname from c x where not exists (select *
from o y where y.oc=ref(x) and y.aid=‘a05’);
通过北京的所有代理商订货的顾客 cid:
select x.cid from c x where not exists
(select * from a y where y.city=‘北京 ’ and not exists
(select * from o z where
z.oc=ref(x) and z.oa=ref(y)));
不存在 北京代理
没有和该
顾客订货
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1.4.2.1ORACLE中对象类型
? 一个对象类型不能嵌套包含与自己类型相同的
成分 (递归 ),但可以包含对同样类型的引用,
建一个配偶对象表,
create type mate_t as object
(mid char(4),mname namesex_t,partner ref mate_t);
create table mates of mate_t
(primary key (mid),scope for (partner) is mates);
检索其配偶为女性的人名,
select mname.name from mates m where
m.partner.mname.sex=‘女 ’ ;
? 一个表集合可以具有一个用 ref表示的复杂关系
集,如雇员有部门,部门有经理,经理又是雇员,回
路的依赖中删除时用 DROP TYPE … FORCE.
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1.4.2.2ORACLE汇集类型
? ORACLE有两种汇集类型,表类型和数组类型,汇
集类型是数据库成熟的数据类型,经过适当的转
换,可以在查询中解释为表,
? 表类型和嵌套表创建,
CREATE TYPE typename AS TABLE OF obj_name;
CREATE TABLE tablename
( 属性名 类型 [NOT NULL][…] )
[NESTED TABLE 属性名 STORE AS tablename]
[,NESTED TABLE 属性名 STORE AS
tablename…];
已建的对象表类型名
表类型的属性
父表
子表
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1.4.2.2ORACLE汇集类型
? 例,
create type depe_t as table of namesex_t;
create table employees
(eid char(4),ename namesex_t,dependents depe_t,
primary key (eid) )
nested table dependents store as d_tab;
eid ename Dependents
0001 namesex_t(‘张家口’,‘男’ )
namesex_t(‘李小玫’,‘女’ )
namesex_t(‘张冠李’,‘男’ )
0002 namesex_t(‘柴米油’,‘男’ ) namesex_t(‘陆续琴’,‘女’ )
0003 namesex_t(‘郝成功’,‘男’ )
namesex_t(‘朱那亚’,‘女’ )
namesex_t(‘郝乃军’,‘男’ )
namesex_t(‘郝佳欣’,‘女’ )
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1.4.2.2ORACLE汇集类型
? 子表的数据只能通过父表来访问,
检索 0001号职工的家属,
select dependents from employees where eid=‘0001’;
检索有 2个家属以上的职工 eid:
select eid from employees e where 2<(select count(*) from
table(e.dependents));
检索 0003号职工的家属数目,
错误,select count(*) from (select e.dependents from
employees e where e.eid=‘0003’);
错误,select count(*) from (select table(e.dependents) from
employees e where e.eid=‘0003’);
正确,select count(*) from table (select e.dependents from
employees e where e.eid=‘0003’);
对象列必须加限定非对象列不加
Table()将 e.dependents转换为一表
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1.4.2.2ORACLE汇集类型
? 利用表的乘积可以消除表的嵌套,
显示职工号和其家属名,
select e.eid,d.name from employees e,
table(e.dependents) d;
select e.eid,d.name from employees e,
table(e.dependents) (+) d;
显示具有最大家属名的 职工号和其家属名,
select e.eid,d1.name from employees e,
table(e.dependents) d1 where d1.name=
(select max(d2.name)
from table(e.dependents) d2);
(+)表示外连，
没有家属的
eid也显示
没有家属的 eid不显示
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1.4.2.2ORACLE汇集类型
? ORACLE的另一种汇集类型即 数组类型,以
VARRAY声明,
create type phone_t as varray(4) of int;
create table employees
(eid char(4),ename namesex_t,
telephone phone_t,primary key (eid)) ;
eid ename telephone
0001 namesex_t(‘张家口’,‘男’ ) phone_t(12345678,23456789)
0002 namesex_t(‘柴米油’,‘男’ ) phone_t(34567890)
0003 namesex_t(‘郝成功’,‘男’ ) phone_t(45678901,56789012,67890123)
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1.4.2.2ORACLE汇集类型
? SQL语句不能访问数组的下标,在嵌入主语言后,
从一行检索的数组可付给编程语言的数组,
TABLE()可以应用于 VARRAY.
例,列出电话号码为 45678901的人,
select eid,ename from employees e where
45678901 in (select * from table(e.telephone));
? 汇集类型 (表类型和数组 )的更新用汇集构造器,
Insert into employees values
(‘0006’,namesex_t(‘孙子兵 ’,‘男 ’ ),
phone_t(68888888,96666666));
Update employees set
telephone=phone_t(80166666,80166667) where eid=‘0001’;
汇集构造器
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1.4.2.3PL/SQL、用户定义函数和方法
? 非过程的 SQL不具备计算的完整性。 ORACLE引入
PL/SQL,INFORMIX引入 SPL,SQLSERVER引入 T-SQL.
过程 SQL支持内存驻留变量、条件和循环结构、过
程和函数等。
? 一个用过程 SQL编写的函数在服务器上执行时被称
为存储过程，由 Create Function语句记录在服务
器上的数据库目录表中。
? 触发器是可以在任意事件发生时执行的过程性 SQL
语句块。触发器用于实现定制的约束或缺省行为。
? 用户定义函数 (UDF)是用过程性 SQL(或 C,Java)写
的函数，可以像交互式 SQL中的内部函数一样被调
用。
? 方法是与用户定义类型一起定义的用户定义函数。
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1.4.2.3PL/SQL、用户定义函数和方法
? 例,对象关系数据库中利用对象类型定义表、利
用用户定义函数定义对象的方法。
? 1)定义对象点 (point_t)和矩形 (rectangle_t)及其方
法 inside(point_t)(点是否在矩形对象内 )和 area()(矩
形面积 ).
定义点对象
create type point_t as object (x int,y int);
定义包含方法的矩形对象
create type rectangle_t as object (pt1 point_t,pt2 point_t,
member function inside(p point_t) return int,
member function area return int);
成员函数，实际是对象的方法
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1.4.2.3PL/SQL、用户定义函数和方法
create type body rectangle_t as
member function area return int is begin --成员函数 area定义
return (self.pt2.x-self.pt1.x)* (self.pt2.y-self.pt1.y);
end; --成员函数 area没有参数,返回长乘宽,
member function inside(p in point_t) return int is begin
if (p.x>=self.pt1.x) and (p.x<=self.pt2.x) and
(p.y>=self.pt1.y) and (p.y<=self.pt2.y) then return 1;
else return 0;
end if;
end; --成员函数 inside参数为点类型的 p,当 p在矩形中时返回 1,
否则返回 0.
end;
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1.4.2.3PL/SQL、用户定义函数和方法
? 2) 创建 point_t和 rectangle_t类型的对象表,
create table points of point_t (primary key (x,y));
create table rects of rectangle_t (primary key
(pt1.x,pt1.y,pt2.x,pt2.y));
插入两个矩形：
insert into rects values (point_t(1,2),point_t(3,4));
insert into rects values (point_t(1,1),point_t(6,6));
插入三个点：
insert into points values (2,3);
insert into points values (1,4);
insert into points values (4,4);
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1.4.2.3PL/SQL、用户定义函数和方法
? 3) 使用方法 area和 inside.
计算 rects表中矩形面积：
select value(x),x.area() from rects x;
判断点 (4,2)是否在每个矩形中：
select value(x),x.inside(point_t(4,2)) from rects x;
查询在所有矩形内的所有点：
select value(p) from points p where not exists
(select * from rects r where r.inside(p)=0);
计算覆盖各点的最小矩形的面积：
select p.x,p.y,min(r.area()) from rects r,points p
where r.inside(value(p))>0 group by p.x,p.y;
将面积小于 24的矩形的 pt2横纵坐标加 1:
update rects r set pt2=point_t(r.pt2.x+1,r.pt2.y+1) where r.area()<24;
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1.4.2.3PL/SQL、用户定义函数和方法
? 定义包含方法的对象
CREATE TYPE typename AS OBJECT
(attrname datatype [,attrname datatype…]
MEMBER FUNCTION methodname
[(param type [,param type…])]
RETURN datatype,
[,MEMBER FUNCTION methodname
[(param type [,param type…])]
RETURN datatype,…]);
在前面对象类型的基础上增加了 MEMBER
FUNCTION语句,定义对象的成员函数，即方法。
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1.4.2.3PL/SQL、用户定义函数和方法
? 对象成员函数的定义
CREATE [OR REPLACE] TYPE BODY typename [AS|IS]
MEMBER FUNCTION methodname [(param type…)]
RETURN type IS
BEGIN --PL/SQL语句开始
statements
END; --PL/SQL语句结束
[MEMBER FUNCTION methodname [(param type…)]
RETURN type is
BEGIN……]
END；
对于不同的 DBMS，对象成员函数的处理过程
使用的语句可能不同，带来移植的通用问题。
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1.4.3对象关系数据库
? 对象关系数据库系统除具有原来关系数据库的
各种特点外，还应该提供以下特点：
? 1）扩充数据类型：允许用户根据自己应用需求
定义自己的数据类型、函数和操作符。例如可
以定义数组、向量、矩阵、集合以及这些数据
类型上的操作。
? 2）支持复杂对象：复杂对象指由多种基本类型
或用户定义类型构成的对象。
? 3）支持继承：支持子类、超类的概念，支持属
性数据和函数及过程的继承。
? 4）提供通用的规则系统：规则在 DBMS及其应用
中十分重要，传统 DBMS中的触发器可以看作规
则的一种形式。
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1.4.3.1对象联系
? 关系模型中基本的数据结构层次是关系 -元组 -
属性,属性类型是基本类型,
? 嵌套关系模型是平面关系模型的扩展,允许关系
的属性又是一个关系,
? 嵌套关系模型进一步扩展,出现复合对象模型,
关系中的属性可以是基本类型,也可以是结构类
型或集合类型,
关系
基本类型
关系
关系 基本类型
关系
关系 基本类型结构类型
关系模型 嵌套关系模型 复合对象模型
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1.4.3.1对象联系
? 嵌套关系和复合对象类型定义时不能允许
递归,否则可能造成无穷嵌套,语义混乱,
采用 ‘ 引用 ’ 技术 (Reference)可解决类
型定义中的递归问题,在属性类型中有基
本类型、结构类型、关系类型和引用类型,
引用类型相当于程序设计中指针概念,
? 数据的泛化和细化引出对象类型的层次,
较高层对象类型为超类,较低层对象类型
为子类,子类型继承超类型的特征,而子类
型又有本身的其他特征,
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1.4.3.2对象关系数据定义
? 对象关系模型中,属性可以是复合类型,
1)结构类型,不同类型元素的有序集合 ;
2)数组类型,同类元素的有序集合 ;
3)集合类型,同类元素的无序集合,
数据类型可以嵌套,
? 继承性表现在类型的继承和表的继承,子
类型继承超类型的特征 ;子表继承父表的
特征,
? 数据类型可以嵌套定义,但要实现递归,就
要采用 ‘ 引用 ’ 类型,
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1.4.3.3对象关系数据查询
? 当属性值为单值或结构值时,属性的引用
方式在 层次间加圆点‘,’
? 聚集函数 (max,min,count等 )可以应用
于任何以关系为值的表达式中,以关系作
为参数,返回单个值,
? 当属性值为一个集合时,应当将嵌套的集
合转换为常规的表的形式 (解除嵌套 ).
? 在数据更新时,充分注意数据定义的形式,
利用‘对象构造器’,也可以利用将常规
关系转换为嵌套集合形式的函数完成 (解
除嵌套的逆过程 ).
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1.4.3.4三种产品的对象关系特征
ORACLE INFORMIX DB2 UDB
用户定义类
型 (UDT)
有，结构化的‘对
象类型’
有，结构化的
‘行类型’
有，结构化的
UDT
继承 无 有 有
UDT引用 有 无 有
集合类型 有，嵌套表、
VARRAY
有，集合，多
集合，列表
无
用户定义函
数 (UDF)
有,PL/SQL,C,Java 有,SPL,C，
Java
有,C,Java
封装的 UDT BLOB(Binary Large
OBject)对象
BLOB对象 BLOB对象
打包 UDT Cartridge DataBlad Extender
BLOB尺寸 4G-1 4T 2G-1
BLOB子串 UDF访问 UDF访问 UDF访问
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作业：
1.对象关系数据库特点,
2.行对象与列对象有何不同？
3.Value(),Ref(),Table()的作用？
4.student_t类型中有 namesex_t类型以及学号 id、
e-mail和入学年份 (整数 ),其中 namesex_t不空,
定义 student_t类型和表 student,学号 id.
5.对对象关系数据库 CAP,查找姓李的代理商 aid和
aname，这些代理商没有销售过北京的商品,
6.检索在三个以上矩形中出现的点,显示点和覆盖
这些点的矩形数,
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1.4 对象关系数据库
? 传统关系型仅支持简单数据类型；不支持数组、
嵌套和递归的数据结构，给新型数据模型 -面向
对象的数据模型提供了应用背景。
? 面向对象的程序设计思想和技术促进了面向对象
的数据模型的实现和应用 -OODBS(面向对象数据
库 )。
? 习惯于 ‘ 填表 ’ 方式的客户不太愿意接受对象模
型，而且 面向对象数据库系统与编程语言集成度
高,没有统一可行标准； OODBS只占很小的市场分
额。
? 以关系数据库和 SQL为基础扩展关系模型 -对象关
系数据库 (ORDBMS)的发展满足了许多应用需求。
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1.4 对象关系数据库
? ORACLE,DB2 UDB,INFORMIX都推出 ORBMS,
ANSI/ISO 发布的 SQL-99标准是一个对象关系
标准。
1.4.1 面向对象数据模型
1.4.1.1对象与标识
1.4.1.2类和类层次
1.4.1.3继承和嵌套
1.4.1.4面向对象数据库
1.4.2 ORACLE对象关系库
1.4.2.1ORACLE中对象类型
1.4.2.2ORACLE中汇集类型
1.4.2.3PL/SQL过程、用户
定义函数和方法
1.4.3 对象关系数据库
1.4.3.1对象联系
1.4.3.2ORDB数据定义
1.4.3.3ORDB数据查询
1.4.3.4三种产品的对象
关系特征
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1.4.1面向对象数据模型
? 面向对象数据库系统 (Object Oriented Database System,
OODBS)是数据库技术与面向对象程序设计方法相
结合的产物；面向对象程序设计方法的主要活动
在建立对象和对象之间的联系；面向对象数据库
系统一般依赖于一个面向对象的程序设计语言,
一个面向对象数据库系统是一个持久的、可共享
的对象库的存储和管理者；而一个对象库是由一
个 OO模型所定义的对象的集合体。
? 面向对象数据模型是用面向对象观点来描述现实
世界实体的逻辑组织、对象间限制、联系,
面向对象程序设计语言中建立的对象自动保存在磁盘上即 OODBS
面向对象数据库的用户主要是应用软件系统软件开发专业程序员
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1.4.1面向对象数据模型
? 面向对象数据模型的主要观点,
对象,对象是基本的数据结构,现实世界的任
一实体都被统一模型化为一个对象，每个对象有
一个永久标识；对象可以被指定为一个给定类型,
还可以定义为其它对象的子类型；
封装,每一个对象是其状态与行为的封装。
封装的状态为属性，行为为方法。对象与外部通
信一般只能通过显式的消息传递。
继承,子类型继承父类型的所有特性和行为,
面向对象的核心观点构成 OO模型的基础，没有像关系模型那样
的规范说明。
如果与面向对象数据库相比,RDBMS可以称为面向表的数据库。
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1.4.1.1对象与标识
? 对象是由一组数据结构和在这组数据结构上的操
作的程序代码封装起来的基本单位，包括：属性、
方法和消息。
? 面向对象的数据库系统在逻辑上和物理上从面向
记录上升为面向对象、面向可具有复杂结构的一
个逻辑整体。
? 面向对象数据库中的每一个对象都有一个唯一的
不变的标识 (OID)。创建对象时系统就给它赋予
一个 OID，直到它被删除。
? 外部与对象的通信只能通过消息，隔离了对象的
实现与对象的应用，提高数据独立性。
? 查询属性值通过调用方法,不象关系系统那样使
用 SQL,不够方便灵活。 ORDBMS中不支持
封装,可即席查询
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1.4.1.2 类和类层次
? 相似对象的集合称为类,每个对象称为它所在类
的一个实例,一个类中的所有对象共享一个定义,
它们的区别仅在与属性的取值不同,类本身也可
以看作一个对象 (类对象 ).
? 面向对象数据模型提供类层次结构,一个面向对
象数据库模式可能有多个类层次 (超类和子类 ),
在一个类层次中,一个类继承其所有 (直接和间接
的 )超类的全部属性、方法和消息,超类是子类的
抽象,子类是超类的特殊化,
对相似对象的重复定义十分浪费,将相似对象分组形
成一个“类”
不同类的对象可以共享他们公共部分的结构和特性
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1.4.1.2 类和类层次
? 类层次可以动态扩展，一个新的子类能从一个或
多个已有类导出。
? 面向对象数据库中,类是, 型,,对象是某一类的
一个, 值,,类属性的定义域可以是任何类 (基本
类或包含属性和方法的一般类 )。
? 面向对象数据库模式是类的集合，类可能有多个
类层次。
例如：一个学校应用的面向对象数据库，其中有教职员工
和学生两个类，这两类都有身份证号、姓名、性别、住址
等属性，也有相同的方法和消息。统一定义教职员工和学
生的公共属性、方法和消息部分，称为一个类“人”；分
别定义各自的特殊属性、方法和消息部分，分别称为教职
员工类和学生类，教职员工类和学生类定义为人的子类。
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1.4.1.3继承和嵌套
? 子类继承超类的特性,避免许多重复定义,这种继
承性有两优点,是建模的有力工具 ;提供信息重用
机制,封装和继承导出多态性,
? 子类可以定义自己特殊的属性、方法和消息,在
定义这些特殊的属性、方法和消息时可能与超类
或多个超类之间发生冲突,这种冲突由系统解决,
不同系统使用不同的冲突解决方法,
? 一个对象属性可以是另一个对象称为对象的嵌套,
这样一来,不仅类之间具有层次结构,而且某一个
类内部也具有嵌套层次结构,形成对象横向和纵
向的复杂结构, 不像 RDBMS中的平面结构
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1.4.1.4面向对象数据库
? 在 OODB中，与对象模型密切相关的是面向对象数
据库语言。 OODB语言主要包括对象定义语言
（ ODL）和对象操纵语言（ OML），对象操纵语言
一个重要子集是对象查询语言（ OQL）。
? OODB语言一般应具备类的定义与操纵、操作 /方
法的定义、对象的操纵功能。
? 面向对象数据库语言的研制是 OODB系统开发中的
重要部分，人们试图扩充面向对象程序设计语言
OOPL的查询语言或者扩充 SQL的功能，目前还没
有像 SQL那样的关于面向对象数据库语言的标准。
不同的 OODBMS其具体的数据库语言各不相同。
RDBMS中有数据定义 DDL、数据操纵 DML、数据控制 DCL
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1.4.2ORACLE对象关系库 (对象关系模型 )
? 对象关系模型支持用户类型定义 (ORACLE称对象
类型 ;INFORMIX称行类型 ;DB2 UDB称用户定义类
型 ).一个表是包含用户定义类型的多个行,
? 对象关系模型允许一个行包括一个行值汇集 (如
数组或单个列自身是一个表 ).
? 面向对象数据库中,只能通过对象的方法操纵对
象,在对象关系模型中,所有对象被看作是公共的
而并非私有的,通过 SQL即可操纵对象,当然也可
使用用户定义的函数,
显然,对象关系模型违反第一泛式规则
显然,对象关系模型没有面向对象数据模型和关系
模型那样严格
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1.4.2ORACLE对象关系库 (一个例子 )
职工号 姓名 职务 家属关系 姓名
0001 张家口 职员 妻子 李小玫儿子 张冠李
0002 柴米油 经理 妻子 陆续琴
0003 郝成功 职员
妻子 朱那亚
儿子 郝乃军
女儿 郝佳欣
家属属性有内部数据结构,对象类型
每个行中包含多个值,汇集类型
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1.4.2.1ORACLE中对象类型
? 一个对象类型有多个类型属性,ORACLE中对象类
型由 Create type语句创建,
例,create type namesex_t as object
(name char(8),sex char(2));/
create table employees (eid char(4),
ename namesex_t,job char(6));
insert into employees value(‘0001’,
namesex_t(‘赵子龙 ’,’男 ’ ),’经理 ’ );
select e.eid,e.ename.name,e.ename.sex
from employees e
where e.job=‘业务员 ’ ;
SQL*plus中创
建对象必须有 /
前面‘表名,’
不能省略
typename(属性
值 )称为对象构
造器
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1.4.2.1ORACLE中对象类型
? 创建对象的一般格式,
CREATE TYPE typename AS OBJECT
(属性名 类型 [,属性名 类型 …]);
(informix中用 create row type rowname(),行类型 )
? 若 ORACLE中表的行包含对象类型,则称为对象
表 (informix中称类型表 ).采用如下形式定义表,
CREATE TABLE tablename OF typename
[([属性名 NOT NULL][,属性名 NOT NULL…]
[,PRIMARY KEY (属性名 [,属性名 …])])];
? DROP TYPE typename [FORCE];
DROP TABLE tablename;
可以是其他用户已经定义的类型,由此形成对象的嵌套和依赖
typename
对象中属
性即成为
表中属性
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1.4.2.1ORACLE中对象类型
? 例,create type employee_t as object
(eid char(4),ename namesex_t,job char(6));
create table employees of employee_t
(primary key(eid));
? 对象表 (包含行对象 employee_t和列对象 ename)
无名顶层列 employees
顶层属性 eid ename Job
ename属性 ename,name ename.sex
行 1 0001 赵子龙 男 经理
行 2 0002 张翌德 男 职员
行 3 0003 孟可飞 女 职员
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1.4.2.1ORACLE中对象类型
? 可用嵌套的点号访问一个对象的属性,无
名顶层列可以用 VALUE()形式引用行对象,
select * from employees e where e.job=‘经理 ’ ;
select value(e) from employees e where e.job=‘经理 ’ ;
select e.eid,e.job from employees e
where e.ename=namesex_t(‘孟可飞 ’,’女 ’ );
eid ename(name,sex) job
0001 namesex_t(‘赵子龙’,’男’ ) 经理
value(e) (eid ename(name,sex) job)
employee_t (0001 namesex_t(‘赵子龙’,’男’ ) 经理 )
行
对
象
列
对
象
对象构造器
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1.4.2.1ORACLE中对象类型
? INSERT和 UPDATE同样可以使用对象构造器,
insert into employees
values(‘0004’,namesex_t(‘胡作为 ’,’男 ’ ),null);
update employees e set e=employee_t(‘0004’,
namesex_t(‘胡有为 ’,’男 ’ ),‘职员 ’ ) where eid=‘0004’;
? ORACLE为每个行对象提供一个唯一标识
(对象标识符 ).一个表的列可被定义为
REF(引用 )的内部数据类型,允许它 ‘ 指向 ’
一个对象表的行对象,对象的 REF与对象自
身具有不同类型,
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1.4.2.1ORACLE中对象类型
create type c_t as object (…);
create type a_t as object (…);
create type p_t as object (…);
create type o_t as object
(ordno int,month char(2),
cid char(3),aid char(3),
pid char(3),qty int,
dollars double precision,
oc ref c_t,
oa ref a_t,
op ref p_t);
create table c of c_t
(primary key (cid));
create table a of a_t
(primary key (aid));
create table p of p_t
(primary key (pid));
create table o of o_t
(primary key (ordno),
scope for (oc) is c,
scope for (oa) is a,
scope for (od) is p);
想着外码,理解 REF? 例,
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1.4.2.1ORACLE中对象类型
? 一般通过 REF访问比通过连接访问的效率高,
超过 200元的订单号和顾客名,
select x.ordno,x.oc.cname from o x where x.dollars>200;
? 获得引用 (REF)对象值的函数 REF().
没有通过代理商 a05 订货的顾客名,
select x.cname from c x where not exists (select *
from o y where y.oc=ref(x) and y.aid=‘a05’);
通过北京的所有代理商订货的顾客 cid:
select x.cid from c x where not exists
(select * from a y where y.city=‘北京 ’ and not exists
(select * from o z where
z.oc=ref(x) and z.oa=ref(y)));
不存在 北京代理
没有和该
顾客订货
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1.4.2.1ORACLE中对象类型
? 一个对象类型不能嵌套包含与自己类型相同的
成分 (递归 ),但可以包含对同样类型的引用,
建一个配偶对象表,
create type mate_t as object
(mid char(4),mname namesex_t,partner ref mate_t);
create table mates of mate_t
(primary key (mid),scope for (partner) is mates);
检索其配偶为女性的人名,
select mname.name from mates m where
m.partner.mname.sex=‘女 ’ ;
? 一个表集合可以具有一个用 ref表示的复杂关系
集,如雇员有部门,部门有经理,经理又是雇员,回
路的依赖中删除时用 DROP TYPE … FORCE.
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1.4.2.2ORACLE汇集类型
? ORACLE有两种汇集类型,表类型和数组类型,汇
集类型是数据库成熟的数据类型,经过适当的转
换,可以在查询中解释为表,
? 表类型和嵌套表创建,
CREATE TYPE typename AS TABLE OF obj_name;
CREATE TABLE tablename
( 属性名 类型 [NOT NULL][…] )
[NESTED TABLE 属性名 STORE AS tablename]
[,NESTED TABLE 属性名 STORE AS
tablename…];
已建的对象表类型名
表类型的属性
父表
子表
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1.4.2.2ORACLE汇集类型
? 例,
create type depe_t as table of namesex_t;
create table employees
(eid char(4),ename namesex_t,dependents depe_t,
primary key (eid) )
nested table dependents store as d_tab;
eid ename Dependents
0001 namesex_t(‘张家口’,‘男’ )
namesex_t(‘李小玫’,‘女’ )
namesex_t(‘张冠李’,‘男’ )
0002 namesex_t(‘柴米油’,‘男’ ) namesex_t(‘陆续琴’,‘女’ )
0003 namesex_t(‘郝成功’,‘男’ )
namesex_t(‘朱那亚’,‘女’ )
namesex_t(‘郝乃军’,‘男’ )
namesex_t(‘郝佳欣’,‘女’ )
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1.4.2.2ORACLE汇集类型
? 子表的数据只能通过父表来访问,
检索 0001号职工的家属,
select dependents from employees where eid=‘0001’;
检索有 2个家属以上的职工 eid:
select eid from employees e where 2<(select count(*) from
table(e.dependents));
检索 0003号职工的家属数目,
错误,select count(*) from (select e.dependents from
employees e where e.eid=‘0003’);
错误,select count(*) from (select table(e.dependents) from
employees e where e.eid=‘0003’);
正确,select count(*) from table (select e.dependents from
employees e where e.eid=‘0003’);
对象列必须加限定非对象列不加
Table()将 e.dependents转换为一表
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1.4.2.2ORACLE汇集类型
? 利用表的乘积可以消除表的嵌套,
显示职工号和其家属名,
select e.eid,d.name from employees e,
table(e.dependents) d;
select e.eid,d.name from employees e,
table(e.dependents) (+) d;
显示具有最大家属名的 职工号和其家属名,
select e.eid,d1.name from employees e,
table(e.dependents) d1 where d1.name=
(select max(d2.name)
from table(e.dependents) d2);
(+)表示外连，
没有家属的
eid也显示
没有家属的 eid不显示
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1.4.2.2ORACLE汇集类型
? ORACLE的另一种汇集类型即 数组类型,以
VARRAY声明,
create type phone_t as varray(4) of int;
create table employees
(eid char(4),ename namesex_t,
telephone phone_t,primary key (eid)) ;
eid ename telephone
0001 namesex_t(‘张家口’,‘男’ ) phone_t(12345678,23456789)
0002 namesex_t(‘柴米油’,‘男’ ) phone_t(34567890)
0003 namesex_t(‘郝成功’,‘男’ ) phone_t(45678901,56789012,67890123)
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1.4.2.2ORACLE汇集类型
? SQL语句不能访问数组的下标,在嵌入主语言后,
从一行检索的数组可付给编程语言的数组,
TABLE()可以应用于 VARRAY.
例,列出电话号码为 45678901的人,
select eid,ename from employees e where
45678901 in (select * from table(e.telephone));
? 汇集类型 (表类型和数组 )的更新用汇集构造器,
Insert into employees values
(‘0006’,namesex_t(‘孙子兵 ’,‘男 ’ ),
phone_t(68888888,96666666));
Update employees set
telephone=phone_t(80166666,80166667) where eid=‘0001’;
汇集构造器
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1.4.2.3PL/SQL、用户定义函数和方法
? 非过程的 SQL不具备计算的完整性。 ORACLE引入
PL/SQL,INFORMIX引入 SPL,SQLSERVER引入 T-SQL.
过程 SQL支持内存驻留变量、条件和循环结构、过
程和函数等。
? 一个用过程 SQL编写的函数在服务器上执行时被称
为存储过程，由 Create Function语句记录在服务
器上的数据库目录表中。
? 触发器是可以在任意事件发生时执行的过程性 SQL
语句块。触发器用于实现定制的约束或缺省行为。
? 用户定义函数 (UDF)是用过程性 SQL(或 C,Java)写
的函数，可以像交互式 SQL中的内部函数一样被调
用。
? 方法是与用户定义类型一起定义的用户定义函数。
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1.4.2.3PL/SQL、用户定义函数和方法
? 例,对象关系数据库中利用对象类型定义表、利
用用户定义函数定义对象的方法。
? 1)定义对象点 (point_t)和矩形 (rectangle_t)及其方
法 inside(point_t)(点是否在矩形对象内 )和 area()(矩
形面积 ).
定义点对象
create type point_t as object (x int,y int);
定义包含方法的矩形对象
create type rectangle_t as object (pt1 point_t,pt2 point_t,
member function inside(p point_t) return int,
member function area return int);
成员函数，实际是对象的方法
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1.4.2.3PL/SQL、用户定义函数和方法
create type body rectangle_t as
member function area return int is begin --成员函数 area定义
return (self.pt2.x-self.pt1.x)* (self.pt2.y-self.pt1.y);
end; --成员函数 area没有参数,返回长乘宽,
member function inside(p in point_t) return int is begin
if (p.x>=self.pt1.x) and (p.x<=self.pt2.x) and
(p.y>=self.pt1.y) and (p.y<=self.pt2.y) then return 1;
else return 0;
end if;
end; --成员函数 inside参数为点类型的 p,当 p在矩形中时返回 1,
否则返回 0.
end;
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1.4.2.3PL/SQL、用户定义函数和方法
? 2) 创建 point_t和 rectangle_t类型的对象表,
create table points of point_t (primary key (x,y));
create table rects of rectangle_t (primary key
(pt1.x,pt1.y,pt2.x,pt2.y));
插入两个矩形：
insert into rects values (point_t(1,2),point_t(3,4));
insert into rects values (point_t(1,1),point_t(6,6));
插入三个点：
insert into points values (2,3);
insert into points values (1,4);
insert into points values (4,4);
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1.4.2.3PL/SQL、用户定义函数和方法
? 3) 使用方法 area和 inside.
计算 rects表中矩形面积：
select value(x),x.area() from rects x;
判断点 (4,2)是否在每个矩形中：
select value(x),x.inside(point_t(4,2)) from rects x;
查询在所有矩形内的所有点：
select value(p) from points p where not exists
(select * from rects r where r.inside(p)=0);
计算覆盖各点的最小矩形的面积：
select p.x,p.y,min(r.area()) from rects r,points p
where r.inside(value(p))>0 group by p.x,p.y;
将面积小于 24的矩形的 pt2横纵坐标加 1:
update rects r set pt2=point_t(r.pt2.x+1,r.pt2.y+1) where r.area()<24;
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1.4.2.3PL/SQL、用户定义函数和方法
? 定义包含方法的对象
CREATE TYPE typename AS OBJECT
(attrname datatype [,attrname datatype…]
MEMBER FUNCTION methodname
[(param type [,param type…])]
RETURN datatype,
[,MEMBER FUNCTION methodname
[(param type [,param type…])]
RETURN datatype,…]);
在前面对象类型的基础上增加了 MEMBER
FUNCTION语句,定义对象的成员函数，即方法。
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1.4.2.3PL/SQL、用户定义函数和方法
? 对象成员函数的定义
CREATE [OR REPLACE] TYPE BODY typename [AS|IS]
MEMBER FUNCTION methodname [(param type…)]
RETURN type IS
BEGIN --PL/SQL语句开始
statements
END; --PL/SQL语句结束
[MEMBER FUNCTION methodname [(param type…)]
RETURN type is
BEGIN……]
END；
对于不同的 DBMS，对象成员函数的处理过程
使用的语句可能不同，带来移植的通用问题。
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1.4.3对象关系数据库
? 对象关系数据库系统除具有原来关系数据库的
各种特点外，还应该提供以下特点：
? 1）扩充数据类型：允许用户根据自己应用需求
定义自己的数据类型、函数和操作符。例如可
以定义数组、向量、矩阵、集合以及这些数据
类型上的操作。
? 2）支持复杂对象：复杂对象指由多种基本类型
或用户定义类型构成的对象。
? 3）支持继承：支持子类、超类的概念，支持属
性数据和函数及过程的继承。
? 4）提供通用的规则系统：规则在 DBMS及其应用
中十分重要，传统 DBMS中的触发器可以看作规
则的一种形式。
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1.4.3.1对象联系
? 关系模型中基本的数据结构层次是关系 -元组 -
属性,属性类型是基本类型,
? 嵌套关系模型是平面关系模型的扩展,允许关系
的属性又是一个关系,
? 嵌套关系模型进一步扩展,出现复合对象模型,
关系中的属性可以是基本类型,也可以是结构类
型或集合类型,
关系
基本类型
关系
关系 基本类型
关系
关系 基本类型结构类型
关系模型 嵌套关系模型 复合对象模型
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1.4.3.1对象联系
? 嵌套关系和复合对象类型定义时不能允许
递归,否则可能造成无穷嵌套,语义混乱,
采用 ‘ 引用 ’ 技术 (Reference)可解决类
型定义中的递归问题,在属性类型中有基
本类型、结构类型、关系类型和引用类型,
引用类型相当于程序设计中指针概念,
? 数据的泛化和细化引出对象类型的层次,
较高层对象类型为超类,较低层对象类型
为子类,子类型继承超类型的特征,而子类
型又有本身的其他特征,
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1.4.3.2对象关系数据定义
? 对象关系模型中,属性可以是复合类型,
1)结构类型,不同类型元素的有序集合 ;
2)数组类型,同类元素的有序集合 ;
3)集合类型,同类元素的无序集合,
数据类型可以嵌套,
? 继承性表现在类型的继承和表的继承,子
类型继承超类型的特征 ;子表继承父表的
特征,
? 数据类型可以嵌套定义,但要实现递归,就
要采用 ‘ 引用 ’ 类型,
北京邮电大学软件学院 郭文明 2003.06
,数据库设计与开发, 讲义
1.4.3.3对象关系数据查询
? 当属性值为单值或结构值时,属性的引用
方式在 层次间加圆点‘,’
? 聚集函数 (max,min,count等 )可以应用
于任何以关系为值的表达式中,以关系作
为参数,返回单个值,
? 当属性值为一个集合时,应当将嵌套的集
合转换为常规的表的形式 (解除嵌套 ).
? 在数据更新时,充分注意数据定义的形式,
利用‘对象构造器’,也可以利用将常规
关系转换为嵌套集合形式的函数完成 (解
除嵌套的逆过程 ).
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,数据库设计与开发, 讲义
1.4.3.4三种产品的对象关系特征
ORACLE INFORMIX DB2 UDB
用户定义类
型 (UDT)
有，结构化的‘对
象类型’
有，结构化的
‘行类型’
有，结构化的
UDT
继承 无 有 有
UDT引用 有 无 有
集合类型 有，嵌套表、
VARRAY
有，集合，多
集合，列表
无
用户定义函
数 (UDF)
有,PL/SQL,C,Java 有,SPL,C，
Java
有,C,Java
封装的 UDT BLOB(Binary Large
OBject)对象
BLOB对象 BLOB对象
打包 UDT Cartridge DataBlad Extender
BLOB尺寸 4G-1 4T 2G-1
BLOB子串 UDF访问 UDF访问 UDF访问
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,数据库设计与开发, 讲义
作业：
1.对象关系数据库特点,
2.行对象与列对象有何不同？
3.Value(),Ref(),Table()的作用？
4.student_t类型中有 namesex_t类型以及学号 id、
e-mail和入学年份 (整数 ),其中 namesex_t不空,
定义 student_t类型和表 student,学号 id.
5.对对象关系数据库 CAP,查找姓李的代理商 aid和
aname，这些代理商没有销售过北京的商品,
6.检索在三个以上矩形中出现的点,显示点和覆盖
这些点的矩形数,
