刘卫国全套配套课件大基第4版第7章数据的组织与管理

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1、第7章 数据的组织与管理,数据不保存 由应用程序自身管理数据 数据不独立 数据不能共享,7.1 数据的管理方式,7.1.1 人工管理,数据可以长期保存 由文件系统管理数据 数据共享性差，冗余度大 数据独立性,7.1.2 文件管理,数据真正实现了结构化 数据的共享性高，冗余度低，易扩充 数据独立性高 数据由DBMS统一管理和控制,7.1.3 数据库管理,应用程序1,应用程序2,应用程序n,数据库,数据库 管理系统,7.1.4 数据管理技术的新发展,在数据库技术的发展过程中，先后出现了层次数据库、网状数据库和关系数据库。 随着应用的不断深入，占主导地位的关系数据库系统已不能满足新的应用领域的需求。

2、 例如，在实际应用中，除了需要处理数字、字符数据的简单应用之外，还需要存储并检索复杂的复合数据(如集合、数组、结构体)、多媒体数据、计算机辅助设计绘制的工程图纸和地理信息系统(Geographic Information System，GIS)提供的空间数据等，对于这些复杂数据，关系数据库无法实现对它们的管理。 正是实际应用中涌现出的许多问题，促使数据库技术不断向前发展，出现了许多不同类型的新型数据库系统。,6,分布式数据库系统（Distributed Database System，DDBS）是在集中式数据库基础上发展起来的，是数据库技术与计算机网络技术、分布处理技术相结合的产物。 分布式数

3、据库是地理上分布在计算机网络的不同结点，逻辑上属于同一系统的数据库。 它不同于将数据存储在服务器上供用户共享存取的网络数据库。,. 分布式数据库系统,7,分布式数据库系统的主要特点：,数据是分布的。数据库中的数据分布在计算机网络的不同结点上，而不是集中在一个结点。 数据是逻辑相关的。分布在不同结点的数据逻辑上属于同一数据库，数据间存在相互关联。 结点的自治性。每个结点都有自己的计算机软、硬件资源、数据库、数据库管理系统（即局部数据库管理系统Local Database Management System，LDBMS），因而能够独立地管理局部数据库。,8,. 面向对象数据库系统,将面向对象的模型

4、、方法和机制，与先进的数据库技术有机地结合而形成的新型数据库。 基本设计思想是，一方面把面向对象语言向数据库方向扩展，使应用程序能够存取并处理对象，另一方面扩展数据库系统，使其具有面向对象的特征 。,. 多媒体数据库系统,随着信息技术的发展，数据库应用从传统的企业信息管理扩展到计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)、计算机辅助制造(Computer Aided Manufacture，CAM)、办公自动化(Office Automation，OA)、人工智能(Artificial Intelligent，AI)等多种应用领域。 这些领域中要求处理的数据不仅包括传统

5、的数字、字符等格式化数据，还包括大量多种媒体形式的非格式化数据，如图形、图像、声音等。 这种能存储和管理多种媒体的数据库称为多媒体数据库。,9,10,. 数据仓库,随着信息技术的高速发展，数据库应用的规模、范围和深度不断扩大，一般的事务处理已不能满足应用的需要，企业界需要在大量信息数据基础上的决策支持，数据仓库（Data Warehouse）技术的兴起满足了这一需求。 数据仓库作为决策支持系统（Decision Support System）的有效解决方案，涉及3方面的技术内容：数据仓库技术、联机分析处理（On-Line Analysis Processing，OLAP）技术和数据挖掘（Dat

6、a Mining）技术。,5. 嵌入式移动数据库,随着笔记本电脑、无线网络、移动计算设备、射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术的应用和发展，移动计算变得越来越重要。例如用户可以在旅途中工作和访问数据、邮递服务对邮件跟踪、医疗紧急救护等。 移动数据库是能够支持移动式计算环境的数据库，其数据在物理上分散而逻辑上集中。 由于移动数据库的应用大都嵌入到诸如掌上电脑、PDA、车载设备等移动通信设备中，故移动数据库也称为嵌入式移动数据库。,6.大数据技术,大数据(Big Data)是规模非常巨大和复杂的数据集，传统数据库管理工具处理起来面临很多困难，如对数

7、据库高并发读写要求、对海量数据的高效率存储和访问需求、对数据库高可扩展性和高可用性的需求。 大数据有4个基本特征：数据规模大（Volume）、数据种类多（Variety）、要求数据处理速度快（Velocity）、数据价值密度低（Value），即所谓的4V特性。 大数据将在商业智能、政府决策、公共服务等领域得到广泛应用。,1数据库 数据库（DataBase，DB）是存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。 数据库中的数据按一定的数据模型进行组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并为各种用户共享。,7.2.1 数据库与数据库管理系统,7. 2 有关数据库的概念,2数

8、据库管理系统,数据库管理系统（Database Management System,DBMS）是用于建立、使用和维护数据库的软件 对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。 （1）数据库管理系统的功能 定义功能 操纵功能 控制功能 维护功能 数据字典,（2）常用的数据库管理系统,Access：Microsoft Office软件包中的重要组件，其功能越来越强，适用于中、小型数据库应用系统。 Visual FoxPro：Microsoft公司的从dBase 、FoxBase、FoxPro For DOS、 FoxPro For Windows 发展过来的一个相对简单的数据库管理

9、系统，它的主要特点是自带编程工具，即在VF中可以编写应用程序，这是迄今为止仍然有许多用户的原因之一。 SQL Server：Microsoft公司的面向高端的数据库管理系统，适用于大、中型数据库应用系统。 Oracle：目前功能最强大的数据库管理系统，适用于大型数据库应用系统。,7.2.2 数据库系统（ DBS ）,1数据库系统的组成 存储、管理、处理和维护数据的软件系统。由数据库、数据库管理系统（DBMS）、宿主语言、开发工具和应用程序等软件和数据库管理员（DBA）组成。,2. 数据库系统的体系结构,(1)单用户数据库系统 将数据库、DBMS和应用程序装在一台计算机上，由一个用户独占系统 ，

10、不同系统之间不能共享数据。 (2)主从式多用户数据库系统 将数据库、DBMS和应用程序装在主机上，多个终端用户使用主机上的数据和程序。 在这种结构中，所有处理任务都由主机完成，用户终端本身没有应用程序。当终端用户数目增加到一定程度时，主机任务过分繁重，造成瓶颈，用户请求响应慢。,(3) C/S（Client/Server）数据库系统 客户机提供用户操作界面、运行业务处理逻辑，服务器专门用于执行DBMS功能，提供数据的存储和管理。 在C/S结构中，客户端应用程序通过网络向数据库服务器发出操作命令，服务器根据命令进行相应数据操作后，只将结果返回给用户，从而显著减少了网络上的数据传输量，提高了系统的

11、性能。,数据库系统的3层结构,第1层是客户端，提供系统的用户操作界面 第2层是应用服务器，处理业务逻辑 第3层是数据库服务器，实现对数据的存储、访问。 3层结构把业务处理逻辑从客户端独立出来，减少了客户端的复杂程度，在一些业务量大的系统中得到了广泛应用。,(4) B/S（Browser/Server）数据库系统,随着Internet技术的发展，出现了Web数据库。 Web数据库的访问采用B/S结构，客户端采用标准通用的浏览器，服务器端有Web服务器和数据库服务器。 用户通过浏览器，按照HTTP协议向Web服务器发出请求，Web服务器对浏览器的请求进行处理，将用户所需信息返回到浏览器。 Web服

12、务器端通常提供中间件来连接Web服务器和数据库服务器。 中间件的主要功能是提供应用程序服务、负责Web服务器和数据库服务器间的通信。,3. 常见的数据库开发工具,目前，一些专有数据库厂商都提供了数据库编程工具，如 Sybase的Power+、Oracle SQL Developer 4.0 等。 比较流行的是Delphi、Visual Basic、PowerBuilder等通用语言，这几个开发工具各有所长、各具优势。 最常用的Web数据库系统的开发技术有：ASP（Active Server Page）、JSP（Java Server Page）和PHP（Personal Home Page）。

13、,7.3 数据模型,数据模型（Data Model）是现实世界数据特征的一种抽象，是对现实世界的模拟。 用数据模型可以抽象、表示和处理现实中的数据和信息。 目前数据模型按不同的应用层次被分为概念数据模型（Conceptual Data Model）、逻辑数据模型和物理数据模型。,为了把现实世界中的具体事物抽象、组织为DBMS支持的数据模型，人们通常先将现实世界抽象为信息世界，建立概念模型，然后再将信息世界转换为机器世界，建立逻辑数据模型，再由DBMS将逻辑数据模型转化为物理数据模型。 物理数据模型也称为物理模型，是描述数据在存储介质上组织结构的数据模型，它不但与具体的DBMS有关，而且还与操作

14、系统和硬件有关，是物理层次的模型。,7.3.1 概念数据模型,概念数据模型也称信息模型或概念模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计，是现实世界到信息世界的第一层抽象。 强调其语义表达能力，它能较方便、直观地表达应用中各种语义知识 。 1实体的描述 实体：客观存在并可相互区别的事物。 属性：实体所具有的某一特性称为实体的属性。 实体集：具有相同属性的实体的集合。,2实体集间的联系,联系：实体集之间的对应关系。 一对一联系 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有且只有一个实体与之联系，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一的联系，记为 1:1。负责人与其单位的联系

15、。 一对多联系 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有多个实体与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，则称实体集A与实体集B有一对多的联系，记为1:n ，其中A称为一方，B称为多方。单位与职工的联系 。 多对多联系 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有多个实体与之联系，而对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有多个实体与之联系，则称实体集A、B之间有多对多的联系，记为m:n 。实体（集）课程与实体（集）学生。,3E-R模型,概念模型的表示方法有很多，目前较常用的是E-R模型 实体-联系方法（Entity-Relationship Appr

16、oach） E-R方法也称为E-R模型 用E-R图描述现实世界的概念模型 使用图形方式,7.3.2 逻辑数据模型,又称为数据模型，是一种面向数据库系统的模型。 实体及其之间的联系在数据库中的存储形式。 由三部分组成：数据（实体及其实体之间的联系）的数据结构、数据操作和数据的完整性约束条件。 数据结构用于描述系统的静态特性，是所研究的对象类型的集合，这些对象是数据库的组成成分。 数据操作用于描述系统的动态特性，是对数据库中各种对象允许执行的操作的集合。 数据的约束条件是一组完整性规则的集合。,1层次模型,用层次结构（树形结构）来表示实体及实体之间的联系，如 IMS系统。,2网状模型,没有惟一的根结点，且每一个结点都可以与其他任意个结点相连 ，这样便成了网状结构。 用网状结构来表示实体及实体之间的联系 ，如：DBTG系统,3关系模型,用二维表格结构来表示实体以及实体之间联系的模型 操作的对象和结果都是二维表，这种二维表就是关系 采用关系模型的数据库称为关系数据库 关系模型与层次型、网状型的本质区别在于数据描述的一致性，模型概念单一 。