数据库系统概念01引言

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1、DATABASE SYSTEM CONCEPTS,第一章 引言,2019年11月13日星期三,2,数据库系统概念-引言,提纲,1.1数据库系统的应用 1.2数据库系统的目标 & 1.13数据库系统发展历史 1.3数据视图 1.3.3数据模型 & 1.7基于对象数据库和半结构化数据库 &1.6.3实体-联系模型 1.4数据库语言 1.5关系数据库 1.6数据库设计 1.9事务管理 1.10数据挖掘与分析 1.11系统结构&1.8数据存储和查询 1.12数据库用户和管理员 数据库的若干研究方向,2019年11月13日星期三,3,数据库系统概念-引言,1.1数据库系统应用,银行业 航空公司 大学 通

2、讯业 财政系统 销售 制造业 人力资源 ,2019年11月13日星期三,4,数据库系统概念-引言,1.13数据库发展,1963年，美国Honeywell公司的IDS（Integrated Data Store）系统投入运行，揭开了数据库技术的序幕 20世纪70年代是数据库蓬勃发展的年代，网状系统和层次系统占据了整个数据库商用市场，而关系系统仅处于实验阶段 20世纪80年代，关系系统由于使用简便以及硬件性能的改善，逐步代替网状系统和层次系统占领了市场 20世纪90年代，关系数据库已成为数据库技术的主流 进入21世纪以后，无论是市场的需求还是技术条件的成熟，对象数据库技术、网络数据库技术的推广和普

3、及已成定局,2019年11月13日星期三,5,数据库系统概念-引言,1.13数据库的地位,数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支 数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透 数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志,2019年11月13日星期三,6,数据库系统概念-引言,1.2数据库系统的目标,基础-四个基本概念 数据管理技术的产生与发展,2019年11月13日星期三,7,数据库系统概念-引言,基础-四个基本概念,数据(Data) 数据库(Database) 数据库管理系统(DB

4、MS) 数据库系统(DBS),2019年11月13日星期三,8,数据库系统概念-引言,基础1-数据,数据(Data)是数据库中存储的基本对象 数据的定义 描述事物的符号记录 数据的种类 文字、图形、图像、声音 数据的特点 数据与其语义是不可分的,2019年11月13日星期三,9,数据库系统概念-引言,基础1-数据举例,学生档案中的学生记录 （李明，男，1992，江苏，计算机系，2010） 数据的形式不能完全表达其内容 数据的解释 语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间 解释：李明是个大学生，1992年出生，江苏人，2010年考入计算机系,2019年11月13日星期三,10,数

5、据库系统概念-引言,基础1-数据,数据结构 逻辑结构 数据之间存在的逻辑关系 表、树、图、数组 物理结构 数据在计算机内的存储方式 顺序方式、链接方式,2019年11月13日星期三,11,数据库系统概念-引言,基础2-数据库（举例）,2019年11月13日星期三,12,数据库系统概念-引言,基础2-数据库(续),人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后，应将其保存起来以供进一步加工处理，进一步抽取有用信息 数据库的定义 数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合,2019年11月13日星期三,13,数据库系统概念-引言,基础2-数据库(续),数

6、据库的特征 数据按一定的数据模型组织、描述和储存 可为各种用户共享 冗余度较小 数据独立性较高 易扩展,2019年11月13日星期三,14,数据库系统概念-引言,基础3-数据库管理系统,什么是DBMS 数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）由一个互相关联的数据的集合和一组用以访问这些数据的程序组成。是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。 DBMS的用途 科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据,2019年11月13日星期三,15,数据库系统概念-引言,基础3-DBMS的主要功能,数据定义功能 提供数据定义语言(DDL) 定义数据库中的数据对

7、象 数据操纵功能 提供数据操纵语言(DML) 操纵数据实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改),2019年11月13日星期三,16,数据库系统概念-引言,基础3-DBMS的主要功能(续),数据库的运行管理 保证数据的安全性、完整性、 多用户对数据的并发使用 发生故障后的系统恢复 数据库的建立和维护功能 数据库数据批量装载 数据库转储 介质故障恢复 数据库的重组织 性能监视等,2019年11月13日星期三,17,数据库系统概念-引言,基础4-数据库系统,什么是数据库系统 数据库系统（Database System，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成 在不引起混淆的情况

8、下常常把数据库系统简称为数据库 数据库系统的构成 由数据库、数据库管理系统、应用系统（及其开发工具） 、数据库管理员（和用户）构成,2019年11月13日星期三,18,数据库系统概念-引言,基础4-数据库系统(续),数据库系统构成,2019年11月13日星期三,19,数据库系统概念-引言,基础4-数据库系统(续),2019年11月13日星期三,20,数据库系统概念-引言,数据管理技术的产生和发展,什么是数据管理 对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题 数据管理技术的发展过程 人工管理阶段(40年代中-50年代中) 文件系统阶段(50年代末-60年代中) 数据库系统阶

9、段(60年代末-现在),2019年11月13日星期三,21,数据库系统概念-引言,数据管理技术的产生和发展(续),数据管理技术的发展动力 应用需求的推动 计算机硬件的发展 计算机软件的发展,2019年11月13日星期三,22,数据库系统概念-引言,数据管理的发展阶段,人工管理阶段（50年代中期以前） 文件系统阶段（50年代后期-60年代中期） 数据库系统阶段（60年代后期开始） 数据库系统 VS 文件系统 数据库系统的特点,2019年11月13日星期三,23,数据库系统概念-引言,人工管理阶段,背景 计算机主要用于科学计算 数据量小、结构简单，如高阶方程、曲线拟和等 外存为顺序存取设备 磁带、

10、卡片、纸带，没有磁盘等直接存取设备 没有操作系统，没有数据管理软件 用户用机器指令编码，通过纸带机输入程序和数据，程序运行完毕后，由用户取走纸带和运算结果，再让下一用户上机操作,2019年11月13日星期三,24,数据库系统概念-引言,人工管理阶段,特点 用户完全负责数据管理工作 数据的组织、存储结构、存取方法、输入输出等 数据完全面向特定的应用程序 每个用户使用自己的数据，数据不保存，用完就撤走 数据与程序没有独立性 程序中存取数据的子程序随着存储结构的改变而改变 磁带的特点 优点：廉价地存放大容量数据 缺点：顺序访问；1%所需，100%访问,2019年11月13日星期三,25,数据库系统概

11、念-引言,人工管理阶段,2019年11月13日星期三,26,数据库系统概念-引言,文件系统阶段,背景 计算机不但用于科学计算，还用于管理 外存有了磁盘、磁鼓等直接存取设备 直接存取设备（DASD） 无须顺序存取 由地址直接访问所需记录 有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统 文件存储空间的管理 目录管理 文件读写管理 文件保护 向用户提供操作接口,2019年11月13日星期三,27,数据库系统概念-引言,文件系统阶段,解放了用户对外存的访问,2019年11月13日星期三,28,数据库系统概念-引言,文件系统阶段,特点 系统提供一定的数据管理功能 存取方法（索引文件、链接文件、直接存取文件、倒

12、排文件等） 支持对文件的基本操作（增、删、改、查等），用户程序不必考虑物理细节 数据的存取基本上以记录为单位 数据仍是面向应用的 一个数据文件对应一个或几个用户程序 数据与程序有一定的独立性 文件的逻辑结构与存储结构由系统进行转换，数据在存储上的改变不一定反映在程序上,2019年11月13日星期三,29,数据库系统概念-引言,文件系统阶段,2019年11月13日星期三,30,数据库系统概念-引言,文件系统阶段,数据与程序的独立性差 文件系统并没有从根本上改变数据与程序紧密结合的状况，数据的逻辑结构改变则必须修改应用程序 文件系统只是解脱了程序员对物理设备存取的负担，它并不理解数据的语义，只负责

13、存储 数据的语义信息只能由程序来解释，也就是说，数据收集以后怎么组织，以及数据取出来之后按什么含义应用，只有全权管理它的程序知道。 一个应用若想共享另一个应用生成的数据，必须同另一个应用沟通，了解数据的语义与组织方式,2019年11月13日星期三,31,数据库系统概念-引言,文件系统阶段,数据的共享性差，冗余度大 数据面向应用 即使不同应用程序所需要的数据有部分相同时，也必须建立各自的文件，而不能共享相同的数据 数据孤立 数据分散管理，许多文件，许多数据格式 数据的不一致性 由于数据存在很多副本，给数据的修改与维护带来了困难，容易造成数据的不一致性,2019年11月13日星期三,32,数据库系

14、统概念-引言,文件系统阶段,数据查询困难 记录之间无联系 应用自己编程实现 对每个查询都重新编码 数据完整性难于维护 性别必须是男或女 员工工资不能超过其经理 每门课选修人数不能超过100 ,2019年11月13日星期三,33,数据库系统概念-引言,示例,S(SNO, SNAME, STATUS, CITY) P(PNO, PNAME, COLOR, WEIGHT, CITY) J(JNO, JNAME,CITY) SPJ(SNO, PNO, JNO, QTY) S表示供应商，各属性依次为供应商号，供应商名，供应商状态值，供应商所在城市 P表示零件，各属性依次为零件号，零件名，零件颜色，零件重

15、量，零件存放的城市 J表示工程，各属性依次为工程号，工程名，工程所在城市 SPJ表示供货关系，各属性依次为供应商号，零件号，工程号，供货数量,供应商,项目,零件,供应,2019年11月13日星期三,34,数据库系统概念-引言,示例,查询 “供应红色零件给北京的工程的供应商姓名” 维护 “不允许供应不存在的零件”,2019年11月13日星期三,35,数据库系统概念-引言,基于文件系统,分别组织几个文件，存储各类对象的记录,2019年11月13日星期三,36,数据库系统概念-引言,基于文件系统,如果InsertFile(SPJ),ScanFile(P) 判断欲插入的零件号是否在P中,如果Delet

16、eFile(P),ScanFile(SPJ) 判断欲删除的零件号是否在SPJ中,2019年11月13日星期三,37,数据库系统概念-引言,数据库系统阶段,背景 计算机管理的数据量大，关系复杂，共享性要求强（多种应用、不同语言共享数据） 外存有了大容量磁盘，光盘 软件价格上升，硬件价格下降，编制和维护软件及应用程序成本相对增加，其中维护的成本更高，力求降低,2019年11月13日星期三,38,数据库系统概念-引言,数据库系统阶段,数据库观点 数据不是依赖于处理过程的附属品，而是现实世界中独立存在的对象,2019年11月13日星期三,39,数据库系统概念-引言,数据库系统的特点,2019年11月13日星期三,40,数据库系统概念-引言,数据库系统阶段,特点 有了数据库管理系统 面向全组织，面向