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1、1 数据库系统原理数据库系统原理 主讲：罗梓元主讲：罗梓元 邮箱：邮箱：cadre cadre 课件下载：课件下载： 数据库系统原理2 课程的地位、目的和任务 课程地位：数据库技术是计算机科学技术中发展最快的领域之 一，也是应用最为广泛的技术之一，它已成为计算机信息系统与 应用系统的核心技术和重要基础。因此，本门课程是信息管理与 信息系统专业非常重要的专业基础课。 课程目的与任务： u在理论方面：通过本课程的学习，使学生掌握和理解数据库 系统的基本概念和基本原理，为以后学习和应用数据库打下 坚实的理论基础。 u在实践方面：要求学生利用数据库的原理知识，熟练掌握一 种流行的关系型数据库管理系统的
2、应用。其最终目的是培养 学生运用数据库技术解决问题的能力，为以后能够运用一种 流行的数据库管理系统设计数据库及进行简单的应用系统开 发打下基础。 课程考核、教材 课程考核： u期末成绩：学生参加闭卷理论考试，占70% u平时成绩：平时作业（上机作业）、到课率，占30% 教材： u数据库原理与VisualFoxpro9 实用教程 u作者：高春玲 4 教学目的：教学目的： u掌握数据库、数据库管理系统等基本概念 u掌握三种常用的数据模型 u掌握关系型数据模型的相关概念 第第1 1章 数据库系统章 数据库系统 基础知识基础知识 数据库系统原理5 一、数据、信息和数据处理 数据：data u数据：是用
3、于描述现实事物的各种特征的符号，它的形 式可以是数字、文本、图形、音频和视频等 u数据包括两大类：数值型数据和非数值型数据 信息：information u信息：是指数据经过加工处理后所获取的有用知识，是 指有意义的数据 u数据与信息之间的关系：数据是信息的具体表现形式， 信息是数据经过加工处理后的有意义的知识 数据库系统原理6 一、数据、信息和数据处理 数据和信息的举例 学生档案中一学生记录的数据 李明是个大学生，李明是个大学生，19861986年出生，男，年出生，男， 江苏人，江苏人，20062006年考入数学系；年考入数学系； 得到下列信息： 数据库系统原理7 一、数据、信息和数据处理
4、数据处理： u数据处理：又称数据管理，是将数据转换（加工）为信 息的过程。 u数据处理的内容主要包括：数据的收集、整理、存储、 加工、分类、维护、排序、检索和传输等一系列活动的 总和。 u数据处理的目的：从大量的数据中，根据数据自身的规 律和及其相互联系，通过分析、归纳、推理等科学方法 ，利用计算机技术、数据库技术等技术手段，提取有效 的信息资源，为进一步分析、管理和决策提供依据。 u数据库技术的发展实际上是应数据管理的需求而发展起 来的技术 数据信息 数据处理 信息=数据+数据处理 数据库系统原理8 二、数据处理技术的发展 数据处理的中心问题是对数据的进行组织、分类、编 码、存储、检索和维护
5、。 随着计算机硬件和软件技术的发展，数据管理经历了 人工管理、文件系统和数据库系统三个发展阶段。 数据库系统原理9 二、数据处理技术的发展 人工管理阶段 u时期：40年代中-50年代中 u产生的背景 应用需求：科学计算 硬件水平：无直接存取存储设备（卡片、纸带、磁带） 软件水平：没有操作系统 数据处理方式：批处理 u特点： 数据不保存：用户在操作时将数据输入，用完就撤走 数据不独立：数据是程序的组成部分，即数据和程序结合为一 个不可分割的整体，数据的结构发生改变，程序要做相应的修 改 数据不共享：数据面向应用，一组数据对应一个程序。程序和 程序间存在大量的冗余数据 数据库系统原理10 二、数据
6、处理技术的发展 文件系统阶段 u时期：50年代末-60年代中 u产生的背景 应用需求：科学计算、数据管理 硬件水平：磁盘、磁鼓 软件水平：有文件系统（出现操作系统） u特点： 数据可以长期保存，反复使用。 由文件系统管理数据：文件系统把数据组织成相互独立的 数据文件，程序和数据之间由文件系统提供的存取方法进 行转换，使应用程序与数据之间有一定的独立性 数据库系统原理11 二、数据处理技术的发展 文件系统阶段 u缺点： 数据共享性差：通常由一个文件对应一个程序（数据面向 程序）。 数据冗余度大：由于文件之间缺乏联系；相同的数据常常 在不同的文件中重复存贮。 易造成数据的不一致性：由于冗余而在更新
7、时，稍不注意 就有可能使同样的数据对象在不同的文件中不一致。 数据独立性差：文件的逻辑结构改变时，应用程序必须改 变，同时修改文件结构的定义。 数据库系统原理12 二、数据处理技术的发展 数据库系统阶段 u时期：60年代末以来 u产生的原因： 应用需求：大量的数据处理，数据需共享 磁盘技术的发展：大容量、高速度、低成本 软件发展：出现专门的数据管理软件DBMS u特点： 采用数据模型组织数据：实现了数据的结构化，既能够描 述数据本身，也能够描述数据之间的联系，这是与文件系 统的根本区别 数据共享性高，冗余度低： 独立性高：数据与应用程序之间相互独立 数据由DBMS统一管理和控制：数据操作简单
8、数据库系统原理13 三、重要基本概念 数据库：database（DB） uDB：是指长期存储在计算机内、有组织的、可共享的数 据集合。 u特点： 数据库的数据是按一定的数据模型组织、描述和存储 数据库的数据具有较小的冗余度、较高的数据独立性 和扩展性 可以为各种用户共享 数据库系统原理14 三、重要基本概念 数据库管理系统：DBMS uDBMS：（DataBase Management system），是指负责数 据库数据存取、维护和管理的系统软件。 uDBMS提供对数据库中数据资源进行统一管理和控制的功能， 并将用户应用程序与数据库数据相互隔离 u在DBMS的支持下，数据与程序的关系如图所示
9、： u现实中，常用的DBMS有： Oracle、SQL Server、 Sybase、Informix、 DB2、Visual Foxpro、 Access 应用程序与数据之间的关系 数据库系统原理15 三、重要基本概念 DBMS的主要功能 u数据库的定义功能：必须提供定义数据库的功能（如建立、 删除数据库），DBMS用数据定义语言（Data Definition Language,DDL）实现 u数据操纵功能：对数据库中的数据进行插入、修改、删除、 检索等操作，DBMS用数据操纵语言（Data Manipulation Language,DML）实现 u数据库运行控制功能：必须提供并发控制功
10、能、数据的安全 性控制功能、数据完整性控制功能，DBMS一般通过数据控制 语言（Date Control Language,DCL）实现 u数据字典：存放数据库中所有数据的定义和设置信息 数据库系统原理16 三、重要基本概念 数据库系统：DBS（Database System） u定义：DBS是指引进了数据库技术后的整个计算机系统 u组成： 硬件系统 系统软件：操作系统、数据库管理系统DBMS 数据库集合：应用程序的数据库 数据库应用系统：以数据库为基础和核心的应用系统 数据库管理员：DataBase Administrator（DBA） 用户：User，包括普通用户和一般程序员 数据库系统原
11、理17 三、重要基本概念 数据库系统示意图： 用户 数据库管理员 用户用户 应用程序 数据库管理系统 操作系统 数据库 数据库系统原理18 四、数据模型 三个“世界” u将现实世界的事物及其联系转化为计算机及数据库所允 许的形式的过程，一般要经过三个阶段，或者说，要通 过三个“世界”。 u如图： 现实世界 现实事物 及联系 信息世界 概念模 型 数据世界 数据模 型 抽象 数据表示 数据库系统原理19 四、数据模型 概念模型： u实体（Entity）：客观存在的、可以相互区别的事物， 可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念 u实体集：具有相同性质的多个实体所组成的集合 u属性（Attrib
12、ute）：实体所具有的特征，一个实体可以 用若干属性来刻画 u属性的域（Domain）：属性的取值范围 u码或关键字（Key）：在实体属性中，能够区别实体集中 不同实体的某个属性或某几个属性的组合 数据库系统原理20 四、数据模型 概念模型： u实体间的联系（Relationship）：实体集之间的关系 一对一（1:1）：对于实体集A中的每一个实体，实体集B 中至多有一个实体与之联系 一对多（1:n）：对于实体集A中的每一个实体，实体集B 中有n个实体（n=0）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 多对多（m:n）：对于实体集A中的每一个实体，实体集
13、B 中有n个实体（n=0）与之联系；反之，对于实体集B中的 每一个实体，实体集A中也有m个实体与之联系 A B A B A B 1:11:nn:m 数据库系统原理21 四、数据模型 常用数据模型 u数据模型：是DBMS采用的数据结构，它表示数据库中数据的 组织方式。 u常见数据模型有三种：层次模型、网状模型、关系模型，对 应于三种数据结构：树、图、表 u层次模型：是指用树型结构来表示实体及其联系 特点： 有且只有一个结点无双亲， 该结点为根 其他结点有且仅有一个双亲 结点 同层次的结点之间没有联系 层次模型可以方便地表示一对一联系和一对多 联系，但不能直接表示多对多联系 系 班级 办公室教研室
14、 学院 处 科 数据库系统原理22 四、数据模型 数据模型 u网状模型：是指用网络结构来表示实体及其联系 特点： 允许有一个以上的结点无双亲 允许一个结点有多个双亲结点 允许两个结点之间有多种联系 A B D CE 网状模型可以直接表示多对多联系，层次模型 是网状模型的特殊形式，网状模型是层次模型 的一般形式 学生 教室 专业 教师 课程 数据库系统原理23 四、数据模型 关系模型：用关系来表示实体及其联系，每个关系是一个二维表 与关系模型有关的术语： u关系：Relation，一个关系就是一张二维表 u元组：Tuple，表中的行称为元组。一行为一个元组，或为一条记 录（Record） u属性
15、：Attribute，表中的列称为属性（字段、Field）。每一列 有一个属性名（字段名），关系的n个属性称为关系的目或度 u域：Domain，属性的取值范围 u关键字：Key，能唯一标识一个元组的属性或属性组合；若一个关 系中有多个关键字，可以选定一个为主关键字（Primary Key） u关系模式：Relation Model，对关系的描述，格式 关系名（属性名1，属性名2，属性名n） 数据库系统原理24 关 系 关系名 山西21物 理男杨小东03007 北京19计算机男张 力03004 北京18数 学女王 名03003 山东19信 息女柳 城03002 江苏20计算机男李 永03001
16、籍贯年龄系 别性别姓 名学 号 属性（列） 属性名 元组（行） 男 女 1100 整 数 字符串 信息、数 学、 域 学 生 表 关 键 字 北京、 上海 学生表（学号,姓名,性别,系别,年龄,籍贯） 数据库系统原理25 四、数据模型 关系模型的实体间联系： 无论实体还是实体间的联系，都用关系模式来表示 例：1: “学生”、“课程”实体，用两个二维表表示 2: “学生”与“课程”之间的联系，用一个新的关系“选修”表示 四、数据模型 关系的性质：6条性质 u不允许“表中表”，即表中元组的分量必须是原子的 u列是同质的，即每一列的所有分量是相同类型的数据， 取自同一个域。 u不同的列的域可以相同。 u列的次序可以任意交换，不改变关系的实际意义 u表中不允许出现完全相同的两行，
