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1、大学计算机基础UniversityComputerBase 数据库及信息管理技术基础 数据库技术是信息社会的重要基础技术之一 是计算机科学领域中发展最为迅速的分支 数据库技术是一门综合性技术 它涉及到操作系统 数据结构 程序设计等方面的知识 学好数据库及信息管理技术的基础知识 对学习计算机的后续课程 程序设计 打下良好的基础 数据库概述 主要教学内容 数据库基础数据模型数据库系统数据库设计数据库管理系统关系定义信息与管理信息系统管理信息系统 信息 人们对客观事务的直接描述 信息是指数据经过加工处理后所获取的有用知识 信息的特征 普遍性记载性共享性时效性可识别性可表征性可处理性 数据库系统的基本
2、概念 数据库基础 信息 数据和数据处理 数据库系统的基本概念 数据库基础 数据 数据是信息的具体表达形式 是记载信息的物理符号 是描述现实世界中各种信息的手段数据与信息的关系 数据和信息是两个相互联系 但又相互区别的概念 数据是信息的具体表现形式 信息是数据有意义的表现 数据处理 数据处理是对数据进行采集 存储 分类 加工 整理和分析 最后得出有效信息 并为进一步分析 管理 决策提供依据的一个过程 例 考试试卷的分析数据处理方式 人工处理方式 文件系统 数据库 数据库系统的基本概念 数据库基础 数据库系统的基本概念 数据库基础 人工处理方式 应用程序1 应用程序2 应用程序N 数据组1 数据组
3、2 数据组N 人工阶段应用程序与数据之间的对应关系 数据库系统的基本概念 数据库基础 人工处理方式 数据和应用程序一一对应 互为依赖程序之间存在着大量重复数据 称为数据冗余数据的独立性很差数据不能长期保存 例 较早版本的BASIC语言中的READ和DATA语句 READA B DATA12 23 45 1 10 2 87 数据库系统的基本概念 数据库基础 文件系统 应用程序1 应用程序2 应用程序N 文件系统 物理文件1 物理文件2 物理文件N 文件系统阶段应用程序与数据之间的对应关系 数据库系统的基本概念 数据库基础 文件系统应用程序通过专门管理数据的软件即文件系统管理来使用数据 程序采用统
4、一的存取方法来存取数据程序和数据有了一定的独立性数据可长期保存在外存储器上数据可重复使用数据独立性较差 仍有较高的数据冗余 数据库系统的基本概念 数据库基础 数据库 应用程序1 应用程序2 应用程序N 数据库管理系统DBMS 数据库DATABASE 数据库系统阶段应用程序和数据之间的联系 数据库系统的基本概念 数据库基础 数据库也是以文件方式存储数据的 数据库技术使数据有了统一的结构 对所有的数据实行统一 集中 独立的管理 以实现数据的共享 保证数据的完整性和安全性 提高了数据管理效率 在应用程序和数据库之间 由数据库管理软件DBMS把所有应用程序中使用的相关数据汇集起来 按统一的数据模型 以
5、记录为单位存储在数据库中 为各个应用程序提供方便 快捷的查询 使用 数据库有较小的数据冗余度 较高的数据独立性 为各种用户共享 数据库定义数据库 DataBase 按一定的数据模型组织 存储的相互关联的数据集合 数据库管理系统 DataBaseManagementSystem 接受和完成用户提出访问数据的各种请求的软件系统 数据库系统 DataBaseSystem 由数据 数据库管理系统和应用程序组成 数据库系统的基本概念 数据库基础 数据库中的数据分为四级组织单位存储在计算机的各种硬件介质上 它们是数据项 记录 文件和数据库 数据项 又称字段 是描述实体属性的符号集记录 又称元组 是字段有序
6、的集合 文件是同类记录的集合 文件是描述实体集的 数据库是数据组织层次中较高的结构 它是逻辑相关文件的集合 数据库系统的基本概念 数据模型 数据库系统的基本概念 数据模型 表示实体以及实体间联系的模型称为数据模型 概念模型是指对现实世界原始信息结构的一种描述 概念模型又称为实体模型或信息模型 概念模型通过对信息世界建模 能方便 准确的表示出信息世界中常用的概念 概念模型的表示方法 E R图 Entity RelationshipModel实体联系模型 数据库系统的基本概念 数据模型 学生 学号 姓名 地址 年龄 成绩 性别 学生实体与其属性联系图 数据库系统的基本概念 数据模型 实体 Enti
7、ty 信息世界中的任何客观事物称为实体 实体可以是人或物 也可以是具体的或抽象的事件 实体型 实体型就是实体的结构描述 通常是实体名和属性名的集合 实体集 性质相同的同类实体的集合 实体标识符 能唯一标识实体集合中的每一个实体 学号 身份证号等 数据库系统的基本概念 数据模型 属性 Attribute 实体所具有的特性称为属性 一个实体可用若干属性来刻画 每个属性都有特定的取值范围即值域 Domain 值域的类型可以是整数型 实数型 字符型等 属性型和属性值 与实体型和实体值相似 实体的属性也有型与值之分 属性型就是属性名及其取值类型 属性值就是属性在其值域中所取的具体值 数据库系统的基本概念
8、 数据模型 实体联系 建立实体模型的一个主要任务就是要确定实体之间的联系 常见的实体联系有3种 一对一联系一对多联系多对多联系 数据库系统的基本概念 数据模型 1 1 班长 班长 学生 学生 1 n 教师 教师 学生 学生 m n a b c 信息处理的三个层次 1 现实世界现实世界是存在于人脑之外的客观世界 客观事物及其相互联系就处于现实世界中 客观事物可以用对象和性质来描述 2 信息世界信息世界是现实世界在人们头脑中的反映 又称观念世界 客观事物在信息世界中称为实体 反映事物间联系的是实体模型或概念模型 现实世界是物质的 相对而言信息世界是抽象的 3 数据世界数据世界就是信息世界中的信息数
9、据化后对应的产物 现实世界中的客观事物及其联系 在数据世界中以数据模型描述 相对于信息世界 数据世界是量化的 物化的 数据库系统的基本概念 数据模型 数据库系统的基本概念 数据模型 数据库系统的基本概念 数据模型 数据模型 DataModels 数据模型是描述数据间的相互关系 表示实体与实体之间联系 是对客观事物及其联系的数据描述 数据库管理系统采用的数据模型一般有四种 层次模型网状模型关系模型面向对象模型 数据模型 层次模型 网状模型 关系模型 数据库系统的基本概念 数据模型 面向对象模型 层次数据模型 层次数据库 网状数据模型 关系数据模型 网状数据库 关系数据库 数据模型和数据库分类 数
10、据库系统的基本概念 数据模型 层次数据模型 四川大学 华西校区 望江校区 江安校区 口腔医学院 临床医学院 公共卫生学院 药学院 数据库系统的基本概念 数据模型 网状数据模型 网页制作 PC多媒体 SAS统计软件 计算机维修 学生 甲 课程 乙 丙 丁 数据库系统的基本概念 数据模型 关系数据模型 数据库系统的基本概念 数据模型 例 有学生表 选课表和课程表如下 面向对象模型 数据库系统的基本概念 数据模型 面向对象模型中最基本的概念是对象 Object 和类 Class 对象是现实世界实体的模型化 与关系模型中记录的概念相似 但要复杂得多 每个对象都有一个唯一的标识符 把对象的数据 属性的集
11、合 和操作 程序 封装在一起 共享同一属性集合和方法集合的所有对象组合在一起 构成一个类 数据库系统的基本概念 数据库系统 数据库系统 DataBaseSystem DBS 由计算机硬件 数据库集合 数据库管理系统 数据库管理员和用户等部分组成 数据库系统的组成 硬件 操作系统 DBMS 数据库应用系统 数据库系统的层次结构 数据库系统的基本概念 数据库系统 数据独立性数据安全性数据完整性数据一致性数据共享 数据库系统的特点 控制冗余集中管理并发控制数据故障恢复数据字典 数据库系统的基本概念 数据库系统 数据库系统的结构 3级模式外模式 用户模式 面向用户或应用程序员的用户级模式 逻辑模式 面
12、向建立和维护数据库人员的概念级内模式 存储模式 面向系统程序员的物理级 2个映射外模式 模式映射模式 内模式映射 数据库系统的体系图 数据库 内模式 概念模式 内模式映射 外模式 1 外模式 1 物理级 存储视图 概念模式 概念级 全局视图 用户视图 外模式 概念模式映射 用户级 应用程序 1 应用程序 2 应用程序 3 应用程序 4 OS DBMS DBMS 数据库系统的基本概念 数据库设计 数据库设计是利用数据库管理系统 DBMS 针对具体对象 设计合适的数据库模式 创建数据库 编制应用程序系统的一个过程 该过程是将数据库系统与现时世界有机的结合起来的一个过程 数据库设计的6个阶段 需求分
13、析 数据库实施 概念设计 逻辑结构设计 物理设计 数据库的运行与维护 数据库系统的基本概念 数据库管理系统 数据库管理系统组成 数据定义语言及翻译程序 数据操纵语言及编译程序 数据库管理例行程序 数据库系统的基本概念 数据库管理系统 数据定义功能数据库操纵功能数据库控制能力数据组织 存储与管理数据库通讯功能 数据库系统管理的功能 关系数据库的理论基础 一个关系通常可以被看作是一张二维表 表的每一行代表一个元组 表的每一列代表一个属性 属性的取值范围称为属性值的域 每个属性对应一个值域或域 属性的个数既为关系的度 关系和文件之间具有一定的联系关系 文件 元组 记录 属性 数据项 域 属性的取值范
14、围 关键字 在一个关系模式中 必然存在这样一个属性组 当这个属性组的值确定之后 关系中别的属性值也就唯一地被确定了 这个属性组就是该关系模式的关键字 关系数据库的理论基础 主关键字侯选关键字合成关键字外部关键字 关系数据库的理论基础 关系的数学定义 属性 A1 A2 An值域 D1 D2 Dn笛卡儿积 D D1xD2x xDn关系 笛卡儿积中的任意一个子集R A1 A2 An 例 学生 学号 姓名 入学成绩 选课 学号 课程号 成绩 课程 课程号 课程名 课时 关系数据库的理论基础 关系应有以下性质 每一列中的数值是同类型的数据 来自同一个域 不同的列应给予不同的属性名 任意两个元组不能全同
15、行 列的次序可以任意交换 关系中任何一个属性值都必须是不可再分的元素 关系是随时间的推移而变化的 这是由于对数据操作会引起元组的插入 删除或更新的缘故 关系运算选择 Selection 从关系中找出满足条件的记录投影 Projection 从关系中找出若干字段 构成新关系 连接 Join 把满足条件的两个关系联接起来 R1与R2有相同的字段 找出R1中与R2中字段名 值均相同的记录 关系数据库的理论基础 关系数据库 关系数据库是若干个二维数据表文件的集合 一个关系数据库由若干个数据表组成 每个数据表由若干个记录组成 每个记录由若干个数据项 字段 组成 关系数据库的理论基础 信息管理基础 信息与
16、管理 信息来自客观世界 它反映了事物的特征和变化 经过加工处理后的信息 能够对人们的社会活动以及对事物的决策判断产生巨大的影响 因此 要充分认识和了解信息 利用各种现代化工具管理信息 是当今社会的一项重要任务 管理信息通常用文字 数据 图像 图表 声音等表示 利用计算机管理信息是目前管理信息的主要手段之一 信息管理基础 信息与管理 信息 消息 信号 情报 即 事物之间相互联系 相互作用的状态的描述 人们关心的事情的情况 信息循环 信息的循环是信息运动的基本形式 管理是为了某种目标 应用一切思想 理论和方法去合理地计划 组织 指挥 协调和控制 调度各种资源 如人 财 物 设备 技术和信息等 以求用最小的投入去获取最大或最好的产出目标 管理信息的特点信息量大信息来源面广信息资源的非消耗性信息处理方式与手段的多样性 信息管理基础 信息与管理 按管理层次分为 战略决策信息 管理控制信息 作业操作信息 按管理职能分为 计划信息 经营信息 财务信息等 按管理对象分为 技术信息 资金信息 人事信息 设备信息等 按保存时间分为 永久信息 长期信息 短期信息等 信息管理基础 信息与管理 管理信息分类 信
