数据库原理与程序设计资料讲解

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1、数据库原理与程序设计,主讲： 李 浩,华中农业大学资环学院信息系,教学环节和成绩评定,课堂讲授 教学环节 课外阅读 上机实践 上机考查 20% 成绩评定 期中考查 10% 期末考试 60% 作业及出勤 10% 联系方式 E-Mail : Tel : 87280664,主要参考书目,数据库系统概念 Abraham Silberschatz, Henry F.Korth, S.Sudarshan, 杨冬青，唐世渭等译，机械工业出版社，2000 对象-关系数据库管理系统下一个大浪潮 Michael Stonebraker, Dorothy Moore 杨冬青，唐世渭，裴芳等译，北京大学出版社，199

2、7 数据库系统实现 Hector Garcia-Molina, Jeffery D.Ullman,Jennifer Widom, 杨冬青，唐世渭，徐其钧等译，机械工业出版社，2001 数据库系统概论（第三版） 萨师煊，王珊，高等教育出版社，2001,学习方法四项修炼,第一项修炼：自我超越( Personal Mastery ) “自我超越”的修炼是学习不断理清并加深个人的真正愿望，集中精力，培养耐心，并客观地观察现实的过程。它是学习型组织的精神基础。精通“自我超越”的人，能够不断实现他们内心深处最想实现的愿望，他们对生命的态度就如同艺术家对于艺术一样，全心投入、锲而不舍，并不断追求超越自我。有

3、了这种精神动力，个人的学习就不是一个一蹴而就的项目，而是一个永无尽头的持续不断的过程。而组织学习根植于个人对于学习的意愿与能力，也会不断学习。,学习方法四项修炼,第三项修炼：团队学习( Team Learning ) 团队中的成员互相学习，取长补短，不仅使团队整体的绩效大幅提升，而且使团队中的成员成长得更快 团队学习的修炼从“对话”( dialogue ) 开始。所谓“对话”，指的是团队中的所有成员敞开心扉，进行心灵的沟通，从而进入真正统一思考的方法或过程。另外，“对话”也可以找出有助于学习的互动模式 在现代组织中，学习的基本单位是团队而非个人。除非团队能学习，否则组织就无法学习 海森堡“科学

4、根源于交谈，在不同的人的合作之下，可能孕育出极为重要的科学成果。”,学习方法四项修炼,第四项修炼：系统思考( System Thinking ) 企业与人类社会都是一种“系统”，是由一系列微妙的、彼此息息相关的因素所构成的有机整体。这些因素通过各不相同的模式或渠道相互影响，“牵一发而动全身”。但是，这种影响并不是立杆见影、一一对应的，而常常是要经年累月才完全展现出来。身处系统中的一小部分，人们往往不由自主地倾向于关注系统中的某一片段（或局部），而无法真正把握整体。系统思考的修炼就在于扩大人们的视野，让人们“见树又见林”,课程目标,了解，并结合关系型数据库系统深入理解数据库系统的基本概念，原理和

5、方法。 掌握关系数据模型及关系数据语言，能熟练应用SQL语言表达各种数据操作。 掌握E-R模型的概念和方法，关系数据库规范化理论和数据库设计方法，通过上机实习的训练，初步具备进行数据库应用系统开发的能力。 对数据库领域研究的深入课题有大致了解，激发在此领域中继续学习和研究的愿望，为学习数据库系统高级课程做准备。,第1章 数据库概论,在本章中，首先介绍数据库中有关的主要概念，然后回顾数据管理技术的三个发展阶段 要求了解数据库的三个发展阶段及各阶段的主要特点，掌握数据库中的有关的基本概念、数据库系统的组成及各部分的主要功能 重点掌握实体、属性定义和实体型之间的联系类型及特点,信息产业朝阳产业,三低

6、一高 低失业、低通胀、低赤字、高增长 技术密集型 高技术产业+高素质人才,数据库在信息系统中的地位,数据库在信息系统中的地位,四大支柱 操作系统、网络、计算机语言、数据库 两大热门 网络、数据库。 无所不在的数据管理 Everything Over DB 如电子商务、数字图书馆、交互视频等等,1.1.1 信息（Information）,信息的定义 信息是关于现实世界事物的存在方式或运动状态的反映的综合，具体说是一种被加工为特定形式的数据，但这种数据形式对接收者来说是有意义的，而且对当前和将来的决策具有明显的或实际的价值。 如“2005年硕士研究生将继续扩招20%”，对接受者有意义，使接受者据此

7、作出决策。,1.1.1 信息（Information）,2. 信息的特征 信息源于物质和能量，它不可能脱离物质而存在，信息的传递需要物质载体，信息的获取和传递要消耗能量。 如信息可以通过报纸、电台、电视、计算机网络进行传递 信息是可以感知的，人类对客观事物的感知，可以通过感觉器官，也可以通过各种仪器仪表和传感器等，不同的信息源有不同的感知形式。 如报纸上刊登的信息通过视觉器官感知，电台中广播的信息通过听觉器官感知 信息是可存储、加工、传递和再生的。动物用大脑存储信息，叫做记忆。计算机存储器、录音、录像等技术的发展，进一步扩大了信息存储的范围。借助计算机，还可对收集到的信息进行取舍整理。,信息与

8、知识,知识 “行动的能力” “可以辅助我们作出决策或采取行动的有很高价值的一种信息形态” 可以很快地将信息从一个地方转移到另一个地方，但将知识从一个人转移给另一个人经常是很困难和很慢的,学习知识,信息与知识,信息管理 信息管理通过收集、处理、浓缩信息以达到有效的管理 知识管理 知识管理的焦点是通过信息的收集、存储、发布、重用等获得人的交流与知识共享达到知识的创新目的 知识管理是一个过程，个人通过这一过程学习新知识和获得新经验，并将这些新知识和新经验反应出来，进行共享，以用来促进培养、增强个人的知识和机构组织的价值 知识管理应该是组织有意识采取的一种战略，它保证能够在最需要的时间将最需要的知识传

9、送给最需要的人。这样可以帮助人们共享信息，并进而将之通过不同的方式付诸实践，最终达到提高组织业绩的目的,1.1.2 数据 (Data),1. 数据的定义 数据是用来记录信息的可识别的符号，是信息的具体表现形式 2. 数据的表现形式 可用多种不同的数据形式表示同一信息，而信息不随数据形式的不同而改变 如“2005年硕士研究生将扩招20%”，其中的数据可改为汉字形式“两千零五年”、“百分之二十” 数据的概念在数据处理领域中已大大地拓宽了，其表现形式不仅包括数字和文字，还包括图形、图象、声音等。这些数据可以记录在纸上，也可记录在各种存储器中。 3. 数据与信息的联系 数据是信息的符号表示或载体，信息

10、则是数据的内涵，是对数据的语义解释 数据是符号化的信息；信息是语义化的数据 如上例中的数据2005、30%被赋予了特定的语义，它们就具有了传递信息的功能,1.1.3 数据处理,数据处理是将数据转换成信息的过程，包括对数据的收集、存储、加工、检索、传输等一系列活动。其目的是从大量的原始数据中抽取和推导出有价值的信息，作为决策的依据 可用下式简单的表示信息、数据与数据处理的关系： 信息=数据+数据处理 数据是原料，是输入，而信息是产出，是输出结果。“信息处理”的真正含义应该是为了产生信息而处理数据 数据处理的中心问题是数据管理 数据管理是指对数据的组织、分类、编码、存储、检索和维护,1.1.4 数

11、据管理,1人工管理阶段（20世纪50年代中期以前） 背景 这一阶段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 硬件中的外存只有卡片、纸带、磁带，没有磁盘等直接存取设备 软件只有机器语言，没有操作系统和数据管理数据的软件 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,人工管理阶段,特点 1. 数据不保存 因为当时计算机主要用于科学计算，对于数据保存的需求尚不迫切 2. 系统没有专用的软件对数据进行管理 每个应用程序都要包括数据的存储结构、存取方法、输入方式等，程序员编写应用程序时，还要安排数据的物理存储，因此

12、程序员负担很重 3. 数据不共享 数据是面向程序的，一组数据只能对应一个程序 多个应用程序涉及某些相同的数据时，也必须各自定义，因此程序之间有大量的冗余数据 4. 数据不具有独立性 程序依赖于数据，如果数据的类型、格式、或输入输出方式等逻辑结构或物理结构发生变化，必须对应用程序做出相应的修改,人工管理阶段,2文件系统阶段（20世纪50年代后期至60年代中期） 背景 这一阶段计算机不仅用于科学计算，还大量用于信息管理 大量的数据存储、检索和维护成为紧迫的需求 硬件有了磁盘、磁鼓等直接存储设备 在软件方面，出现了高级语言和操作系统 操作系统中有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统 处理方式有批处

13、理，也有联机实时处理,1.1.4 数据管理,特点 1. 数据以文件形式可长期保存下来 用户可随时对文件进行查询、修改和增删等处理 2. 文件系统可对数据的存取进行管理 程序员只与文件名打交道，不必明确数据的物理存储，大大减轻了程序员的负担 3. 文件形式多样化 有顺序文件、倒排文件、索引文件等，因而对文件的记录可顺序访问，也可随机访问，更便于存储和查找数据 4. 程序与数据间有一定独立性 由专门的软件即文件系统进行数据管理，程序和数据间由软件提供的存取方法进行转换，数据存储发生变化不一定影响程序的运行,文件系统阶段,文件系统阶段,文件系统阶段,缺陷 1. 数据独立性低 ( Poor data

14、relationship ) 文件系统的出现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,文件系统阶段,2. 数据冗余度大（Redundancy ) 各数据文件之间没有有机的联系，一个文件基本上对应于一个应用程序，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

15、文件，而不能共享相同的数据 3.数据一致性差 ( Inconsistency ) 由于相同数据的重复存储、各自管理，在进行更新操作时，容易造成数据的不一致性。,文件系统阶段,数据一致性 难于保证,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,3数据库系统阶段 ( 20世纪60年代末) 背景 20世纪60年代末发生了对数据库技术有着奠基作用的3件大事，标志着以数据库系统为基本手段的数据管理阶段的开始。 （1）1968年美国的IBM公司推出了世界上第一个数据库管理系统IMS，它是基于层次模型的 （2）1969年美国数据系统语言协会（CODASYL）的数据库任务组（DBTG）

16、发表了网状数据模型的DBTG报告 （3）1970年美国IBM公司的高级研究员 E. F. Codd连续发表论文，提出了关系数据模型，奠定了关系数据库的理论基础。,1.1.4 数据管理,数据库系统阶段,特点 1. 数据共享性高、冗余少 这是数据库系统阶段的最大改进，数据不再面向某个应用程序而是面向整个系统，当前所有用户可同时存取库中的数据。 这样便减少了不必要的数据冗余，节约存储空间，同时也避免了数据之间的不相容性与不一致性。 2. 数据结构化 按照某种数据模型，将全组织的各种数据组织到一个结构化的数据库中，整个组织的数据不是一盘散沙，可表示出数据之间的有机关联。,数据库系统阶段,3. 数据独立性高 数据的独立性是指逻辑独立性和物理独立性。 数据的逻辑独立性是指当数据的总体逻辑结构改变时，数据的局部逻辑结构不变，由于应用程序是依据数据的局部逻辑结构编写的，所以应用程序不必须修改，从而保证了数据与程序间的逻辑独立性。 例如，在