数据库武大版1章绪论1课件教学教材

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1、1,岳厚光,数据库系统概论 An Introduction to Database System,山东经济学院计算机科学与技术学院,2,历史沿革,50年代 战争，情报，information base 60年代 序幕，阿波罗登月，IBM 70年代 网状系统，层次系统 80年代 硬件改善，关系系统，SQL 90年代至今 技术渗透,3,发展历程,数据管理技术四个阶段人工管理，文件系统，数据库，高级数据库技术 三位图灵奖turing award得主 C.W.Bachman、 Edgar.F.Codd和James Gray 一门计算机基础学科 以数据模型和DBMS核心技术为主，内容丰富、领域宽广 一个

2、巨大的软件产业 DBMS及其相关工具产品、应用解决方案,4,“大家”风采,Charles.W. Bachman网状数据库之父,1924 生于堪萨斯州的曼哈顿 1950 在宾夕法尼亚获得硕士 1960年为通用电气制造了世界上第一个网状数据库系统IDS 积极推动与促成了数据库标准的制定：DBTG报告 由于他在数据库方面的杰出成就1973获图灵奖,6,“大家”风采,James Gray 博士 数据库技术和“事务处理”专家,生于1944年，在美国加州大学伯克利分校计算机科学系获得博士学位。 他先后在贝尔实验室、IBM、DEC、Microsoft等公司工作。 James Gray在事务处理上的创造性思维

3、和开拓性工作使他获得1998年的图灵奖。,7,数据库:CS核心课程,我国的计算机专业、信息系统及其他相关专业中都开设数据库系统课程 ACM/IEEE 91中有数据库课程 ；CC2001中将数据库和信息检索放在一起。 日本J97的教学计划中,将计算机相关课程划分成不同的专业方向, 数据库是几乎在全部教学计划中出现的课程。,8,数据库与其它基础课程的关系,9,教材及参考书(1), 教材 萨师煊，王珊：数据库系统概论(第三版) ， 高等教育出版社，2000 中国人民大学 A First Course in Database Systems Jeffrey.D.Ullman, Jennifer Wid

4、om Dept. Of Computer Science Stanford University,10,教材及参考书(2), 参考书 Date C J, An Introduction to Database System (Ed.7), Addison-Wesley,2000 王珊，陈红：数据库系统原理教程， 清华大学出版社，2000,11,学习方式, 听课 （启发式、讨论式） 读书 （预习、复习） 报告 （综合练习）,12,考试成绩,平时成绩 20%30%包括实验、课程作业 考试,13,内容安排(1), 基础篇 第一章：绪论 第二章：关系数据库 第三章：关系数据库标准语言SQL 第四章：关

5、系系统及其查询优化 第五章：关系数据理论 设计篇 第六章：数据库设计,14,内容安排(2), 系统篇 第七章：数据库恢复技术 第八章：并发控制 第九章：数据库安全性 第十章：数据库完整性,15,计算机科学与技术学院,数据库系统概论 第一章 绪论,16,第一章 绪论,1.1 数据库系统概述 1.2 数据模型 1.3 数据库系统结构 1.4 数据库系统的组成 1.5 数据库技术的研究领域 1.6 小结,17,1.1 数据库系统概述,1.1.1 数据库的地位 1.1.2 四个基本概念 1.1.3 数据管理技术的产生与发展,18,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

6、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,19,1.1 数据库系统概述,1.1.1 数据库的地位 1.1.2 四个基本概念 1.1.3 数据管理技术的产生与发展,20,1.1.2 四个基本概念,数据(Data) 数据库(Database) 数据库管理系统(DBMS) 数据库系统(DBS),21,一、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、图象、声音 数据的特点 数据与其语义是不可分的,22,

7、数据举例,学生档案中的学生记录 （李明，男，1972，江苏，计算机系，1990） 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，1972年出生，江苏人，1990年考入计算机系,23,二、数据库（举例）,24,二、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,25,二、数据库(续),数据库的特征 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

8、冗余度较小 数据独立性较高 易扩展,26,三、数据库管理系统,什么是DBMS 数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）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,27,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),28,DBMS的主要功能,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

9、能(实用程序) 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,29,四、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（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员（和用户）构成。,30,数据库系统构成图示,31,1.1 数据库系统概述,1.1.1 数据库的地位 1.1.2 四个基本概念 1.1.3 数据管理技术的产生与发展,32,1.1.3 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

10、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) 数据库系统阶段(60年代末-现在),33,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,34,一、人工管理,时期 40年代中-50年代中 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 软件水平没有操作系统 处理方式批处理,35,人工管理(续),特点 数据的管理者：应用程序，数据不保存。 数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：无共享、冗余度极大 数据的独立性

11、：不独立，完全依赖于程序 数据的结构化：无结构 数据控制能力：应用程序自己控制,36,应用程序与数据的对应关系(人工管理),37,二、文件系统,时期 50年代末-60年代中 产生的背景 应用需求科学计算、管理 硬件水平磁盘、磁鼓 软件水平有文件系统 处理方式联机实时处理、批处理,38,文件系统(续),特点 数据的管理者：文件系统，数据可长期保存 数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：共享性差、冗余度大 数据的结构化：记录内有结构,整体无结构 数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必须修改应用程序 数据控制能力：应用程序自己控制,39,应用程序与数据的对应关系(文件系统),40,文件

12、系统中数据的结构,记录内有结构。 数据的结构是靠程序定义和解释的。 数据只能是定长的。 可以间接实现数据变长要求，但访问相应数据的应用程序复杂了。 文件间是独立的，因此数据整体无结构。 可以间接实现数据整体的有结构，但必须在应用程序中对描述数据间的联系。 数据的最小存取单位是记录。,41,三、数据库系统,时期 60年代末以来 产生的背景 应用背景大规模管理 硬件背景大容量磁盘 软件背景有数据库管理系统 处理方式联机实时处理,分布处理,批处理,42,数据库系统(续),特点 数据的管理者：DBMS 数据面向的对象：现实世界 数据的共享程度：共享性高 数据的独立性：高度的物理独立性和一定的 逻辑独立

13、性 数据的结构化：整体结构化 数据控制能力：由DBMS统一管理和控制,43,应用程序与数据的对应关系(数据库系统),44,数据的高共享性的好处,降低数据的冗余度，节省存储空间 避免数据间的不一致性 使系统易于扩充,45,数据独立性,物理独立性 指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。 逻辑独立性 指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。,46,数据结构化,整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。 数据库中实现的是数据的真正结构化 数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释。 数据可以

14、变长。 数据的最小存取单位是数据项。 例子：Page 9,47,DBMS对数据的控制功能,数据的安全性（Security）保护 使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据，保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。 数据的完整性（Integrity）检查 将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。,48,DBMS对数据的控制功能,并发（Concurrency）控制 对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。 数据库恢复（Recovery） 将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。,49,第一章 绪论,1.1 数据库系统概述 1.2 数据模型 1.

15、3 数据库系统结构 1.4 数据库系统的组成 1.5 数据库技术的研究领域 1.6 小结,50,数据模型,在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟 数据模型应满足三方面要求 能比较真实地模拟现实世界 容易为人所理解 便于在计算机上实现,51,数据模型(续),数据模型分成两个不同的层次 (1) 概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模。 (2) 数据模型 主要包括网状模型、层次模型、关系模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模。,52,数据模型(续),53,数据模型(续),客观对象的抽象过程-两步抽象 现实世界中的

16、客观对象抽象为概念模型； 把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。 概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。,54,数据模型(续),55,1.2 数据模型,1.2.1概念模型 1.2.2数据模型的组成要素 1.2.3 常用数据模型 1.2.4 层次模型 1.2.5 网状模型 1.2.6 关系模型,56,1.2.1 概念模型,1. 概念模型 2. 信息世界中的基本概念 3. 概念模型的表示方法,57,1. 概念模型,概念模型的用途 概念模型用于信息世界的建模 是现实世界到机器世界的一个中间层次 是数据库设计的有力工具 数据库设计人员和用户之间进行交流的语言 对概念模型的基本要求 较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识 简单、清晰、易于用户理解。,58,2. 信息世界中的基本概念,(1) 实体（Entity） 客观存在并可相互区别的事物称为实体。 可以是具体的人、事、物或抽象的概念。 例如：一个学生、一个部门、一门课、学生的一次选课、老师与系的工作关系 (2) 属性（Attribut