第1章-大型数据库概述

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1、第1章 数据库概述,同济大学 研究生课程,张大强 Email: dqzhang,大型数据库分析与设计,课程教学目的,课程教学目的 通过数据管理、分析和解决问题的学习和训练，掌握数据库有关基本知识、基本技术及基本应用，提高运用数据库技术解决实际应用问题的知识、素质和能力, 为以后的学习和工作奠定重要基础。,业务定位、目标励志、进取、成功 业务方向、规划有志者事竟成！ 最优化学习方法:预习听课研读练习与实践 教学模式:授课实验(模拟+训练)课设交流总结,课程性质: 专业基础课 (必修课) （非计算机专业） 学时学分: 48学时,3.0学分 (15周理论/实验30/18) 考核办法: 理论与实践结合

2、,课内与课外结合,知识素质能力考核结合.末60%,平时(出勤作业表现)占40%.,数据库技术应用: 根据需求 , 处理、管理和控制业务数据。 三大热门技术网络、数据库、人工智能 三大支柱(生存发展)物资、信息-能源,信息化(21世纪-社会) 数字化(城市,行业) 应用广(工具,业务数据管理) 发展快(业务处理-网络服务-商务智能-决策支持-辅助设计等),同济大学 研究生课程,目 录,重点,重点,同济大学 研究生课程,目 录 1数据库概述 2关系数据库基础 3SQL Server2012概述及有关操作 4. 索引及视图 5. T-SQL应用编程 6. 存储过程及触发器 7. 数据库设计 8. 数

3、据库安全与保护 9. 数据库新技术,第1章 数据库概述,教学目标 熟悉数据、数据管理和数据库的基本概念 掌握数据库技术特点、应用及发展趋势 了解数据库系统的组成及数据库体系结构 掌握DBMS的工作模式、主要功能和组成 理解概念模型和数据模型,重点,重点,同济大学 研究生课程,友情 提示,1.1 数据库的概念,1.1.1 信息和数据的概念 1. 信息的概念 信息(Information)是人们对客观事物状态和特征的反映.是对现实事物的状态和特征的描述,是进行决策的重要依据. 信息是实际客观事物的存在方式、运动形态和特征，及其之间相互联系等要素在人脑中的反映，通过人脑的抽象后形成的概念及描述。 2

4、. 数据的概念 数据（Data）是信息的表达方式和载体。是人们描述客观事物及其活动的抽象表示,是描述事物的符号记录, 是利用信息技术进行采集、处理、存储和传输的基本对象。 数据的概念包括两方面含义：一是数据的内容-含义(实质)是信息，二是数据的表现形式是符号（记录）。,21世人类进入信息化时代,信息时代,同济大学 研究生课程,数据分为数值数据和非数值数据两大类，可以是数字、文字、符号、图形、表格、图像、声音、录像、视频等形式。 数据是数据库中存储与管理的基本对象。 特性：（1）整体性。（2）共享性。 3.信息与数据的区别 数据是信息的具体表示形式和载体 一种符号化表示方法.信息反映数据含义。

5、信息来源于数据,信息以数据的形式 存储、管理、传输和处理,数据经过处理 后可得到更多有价值的信息。 信息是概念性的，数据是物理性的。 信息可用数据的不同形式来表示， 数据的表示方式可以选择，而信息不随 数据表现形式而改变。,1.1 数据库的概念,注意,同济大学 研究生课程,企业产供销信息系统,注意： 数据处理与数据管理的区别：狭义上一般使数据发生较大根本性变化的数据加工称为数据处理(其他称为数据管理)，如汇总，而广义上时常不加区别地统称为数据处理。,1.1.2 数据库与数据库管理系统 1. 数据处理与管理 数据处理（Data Processing）是对数据进行加工的过程。对数据进行的查询、分类

6、、修改、变换、运算、统计、汇总等都属于加工。其目的是根据需要,从大量的数据中抽取出有意义、有价值数据(信息),作为决策和行动的依据，其实质是信息处理。 数据管理（Data Management）是对原有基本数据进行管理为目的，在数据处理过程中，数据收集、存储、检索、分类、传输等基本环节统称为数据管理。,1.1 数据库的概念, 注意,同济大学 研究生课程,1.1 数据库的概念,【案例1-1】从货物信息管理系统的“货物价格数据表”中，查找价格最高的货物、按价格从高到低排序、修改价格或打印等操作都属于数据管理，而进行价格统计汇总或制作货物数据图则属于数据处理。,2012.9.5人民币汇率,同济大学

7、研究生课程,装备制造业用法兰盘,法兰盘质量数据库表（数据）,2. 数据库与数据库系统 数据库(DataBase,DB)是存储在计算机上的结构化的相关数据集合。可理解为“按一定结构存管数据的仓库”,是在计算机内的、有组织（结构）的、可共享、长期存储的数据集合。数据库中的数据可按一定的数据模型（结构）进行组织、描述和存储，具有较高的数据独立性和易扩展性，较小的冗余度，并可共享。数据库还具有集成性、共享性、海量性和持久性等特点。数据库技术主要用于根据需求自动处理、管理和控制大量业务数据。 数据库系统（DataBase System，DBS）是具有数据库功能特点的计算机系统。是实现有组织地、动态地存储

8、大量关联数据、方便多用户访问的计算机软硬件和数据资源组成的系统。 特性：实现数据共享,减少数据冗余度; 保持数据一致性和独立性;提高系统安全性, 并发控制及故障恢复。,1.1 数据库的概念,同济大学 研究生课程,1.1 数据库的概念,3. 数据库管理系统 数据库管理系统（DataBase Management System，DBMS）是建立、运用、管理和维护数据库，并对数据进行统一管理和控制的系统软件。便于用户定义和操纵数据，并保证数据的安全性、完整性、多用户对数据同时并发使用及发生意外时的数据库恢复等。DBMS是整个数据库系统的核心，对数据库中的各种数据进行统一管理、控制和共享。DBMS 的

9、功能和结构将在1.5中介绍，其地位如图1-1所示。常见的大型关系型DBMS,如微软的SQL Server, IBM的 DB2，以及Oracle、Sybase、Informix等，桌面单机型FoxPro、Access等。 图1-1 DBMS的地位作用,同济大学 研究生课程,1.1 数据库的概念,1.1.3 数据库技术的特点及应用 1数据库技术的主要特点 1）数据高度集成 2）数据广泛共享 3）数据独立冗余低 4）实施统一的数据标准 5）提高数据安全性和完整性 6）保证数据一致性 7）应用程序开发与维护效率高 2数据库技术应用 随着IT技术的快速发展，数据库技术的应用从数据处理与管理，扩展到计算机

10、网络应用、决策支持系统、商务智能和计算机辅助设计等新领域。在21世纪现代信息化社会，由于信息（数据）无处不在，数据库技术的应用非常广泛深入，遍布各个领域、行业、业务部门和各个层面。网络数据库系统及数据库应用软件已成为信息化建设和应用中的重要支撑性信息产业，得到广泛应用。,产品销售业务数据管理,同济大学 研究生课程,【案例1-2】数据库技术应用行业。 销售业、金融业、制造业、电信业、航空业、教育系统等。 数据库技术是数据管理的最新技术，新的应用领域包括： （1）多媒体数据库。 （2）空间（云）数据库。 （3）移动数据库。 （4）信息检索系统。 （5）决策支持系统。 讨论思考 （1）什么是数据管理

11、？与数据处理有何区别。 （2）数据库系统与数据库管理系统的区别有哪些？ （3）数据库技术的主要特点有哪些？,1.1 数据库的概念,讨论思考,同济大学 研究生课程,1.2.1 人工管理阶段 1946年开始以电子管为主要元器件，主要依靠硬件系统，工作效率极低，只能计算并输入输出很少的数据。人工管理数据的特点： （1) 计算机不存储数据。 （2) 数据面向应用。 （3) 数据不独立。 （4) 无数据文件处理软件。,1.2 数据库技术的发展,图1-2应用和数据文件间的关系,同济大学 研究生课程,1.2.2 文件管理阶段 从20世纪50年代中期到60年代中期，计算机以晶体管取代了运算器和控制器中的电子管

12、。出现了操作系统、汇编语言和一些高级语言。计算机不仅限于科学计算，还大量用于管理等，在操作系统中有专门的数据管理软件，称为文件系统。 1）文件系统管理数据的特点 (1) 数据可长期保存。 (2) 数据共享性差。 (3) 数据的独立性弱。 (4) 具有简单的数据管理功能。 2）文件系统的不足 文件系统的缺陷为： （1）数据冗余大。 （2）数据不一致。 （3）数据联系弱。,1.2 数据库技术的发展,类似电子表格,同济大学 研究生课程,1.2.3 数据库管理阶段 从20世纪60年代中期以来，CPU向超大规模集成电路发展,操作系统得到了发展，而且各种DBMS软件不断涌现，使得数据库管理技术不断发展和完

13、善，成为计算机领域中最具影响力和发展潜力、应用范围最广、成果最显著的技术之一，形成了“数据库时代”。主要特点包括： 1) 数据的集成性强 2) 数据高度共享冗余低 3) 数据独立性高 4) 数据统一进行管理和控制,1.2 数据库技术的发展,同济大学 研究生课程,1.2.4 高级数据库管理阶段 从20世纪80年代以后，数据库技术在商业领域取得巨大成功，激发了其他领域对其需求的快速增长，开辟了新的应用领域。 1分布式数据库技术 具有如下5个主要特点： （1）大部分数据在本地进行分布处理,提高了系统处理效率和可靠性.数据复制技术是分布式数据库的重要技术。 （2）解决了中心数据库的不足，减少了数据传输

14、代价。 （3）提高系统的可靠性，局部系统发生故障,其他部分仍可继续工作. （4）各地终端由数据通信网络相联。 （5）数据库位置透明，方便系统扩充。,1.2 数据库技术的发展,图1-3分布式数据库,分布式数据库系统兼顾集中管理和分布处理两项任务，具体结构如图1-3所示,同济大学 研究生课程,2. 面向对象数据库技术 主要有2个特点： （1）对象数据模型能完整地描述现实世界的数据结构，表达数据间 嵌套、递归的联系。 （2）具有面向对象技术的封装性（数据与操作定义一起）和继承性（继承数据结构和操作）的特点，提高了软件的可重用性。 3. 面向应用领域的数据库技术 为了适应应用多元化的需求，结合各应用领

15、域的特点，将数据库技术应用到特定领域，产生了工程数据库、地理数据库、统计数据库、科学数据库、空间数据库等多种数据库，同时也出现了数据仓库和数据挖掘等技术，使数据库领域中的新技术不断涌现。 SQL Server 2012 为云计算做好平台准备。,1.2 数据库技术的发展,同济大学 研究生课程,1.2.5 数据库技术的发展趋势 1）混合数据快速发展 2）数据集成与数据仓库倾向内容管理 3）主数据管理 4）数据仓库将向内容展现和战术性分析方面发展 5）基于网络的自动化管理 6）PHP将促进数据库产品应用 7）数据库将与业务语义的数据内容融合 讨论思考： （1）数据管理技术经历了哪几个阶段？其特点如何

16、？ （2）分布式数据库的主要特点有哪些？ （3）数据库技术的发展趋势是什么？,1.2 数据库技术的发展,超文本预处理语言是一个基于服务端创建动态网站的脚本语言,可与HTML生成网站主页,讨论思考,同济大学 研究生课程,为企业各级决策分析提供智能支持的各类数据的战略集合,1.3 数据库系统的构成,1.3.1 数据库系统的构成 数据库系统是一个采用数据库技术的计算机系统。是按照数据库方式存储、管理、维护并可提供数据支持的系统，一个典型的数据库系统包括数据库、DBMS、应用程序、用户和数据库管理员(DBA)五个部分。如图1-4所示。,图1-4 数据库系统的构成,同济大学 研究生课程,1.3 数据库系统的构成,用户（User）是指使用数据库的人员。用户可分为终端用户、和应用程序员。终端用户（End User）是指在终端按权限使用数据库的各类人员。应用程序员(App