《数据库》课件第1章

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1、,数据库系统概论 An Introduction to Database System,数据库系统概论 第一章 绪论,学习要点,了解DB、DBMS和DBS的概念及它们之间的关系 了解数据管理技术的特点、应用及发展趋势 掌握概念模型与数据模型 理解数据库系统的组成及其体系结构,第一章 绪论,1.1 数据库系统概述 1.2 数据模型 1.3 数据库系统的结构 1.4 数据库系统的组成 1.5 小结,1.1 数据库系统概述,1.1.1 数据库的4个基本概念 1.1.2 数据管理技术的产生和发展 1.1.3 数据库系统的特点,1.1.1 数据库的4个基本概念,数据（Data） 数据库（Database

2、） 数据库管理系统（DBMS） 数据库系统（DBS）,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 狭义：数字 早期计算机：科学计算 广义：文字、图像、视频、声音 现代计算机：数据处理,数据举例,数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。 例如 93是一个数据 语义1：学生某门课的成绩 语义2：某人的体重 语义3：计算机系2013级学生人数 语义4：请同学给出,数据举例,学生档案中的学生记录 （李明，男，199505，江苏南京市，计算机系，2013） 语义：学生姓名、性别、出生年月、出生地、所在院系、入学时间 解释：李明是个大学生，1

3、995年5月出生，江苏南京市人， 2013年考入计算机系,1.1.1 数据库的4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）,2. 数据库,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、可共享的大量数据的集合。 数据库的基本特征 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,注意事项,第一章,13,数据库是相互关联的数据的集合,数据库中的数据不是孤立的，数据与数据之间是相互关联的。也就是说，在数据库中不仅要能够表示数据本身，还要能够表示数据与数据之间的

4、联系。,注意事项,第一章,数据库能够根据不同的需要按不同的方法组织数据,顺序,索引,聚簇,2、用综合的方法组织数据,注意事项,1.1.1 数据库的4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）,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，能够科学的组织和存储数据，可以高效获取和维护数据。 数据库管理系统是专门用于管理数据库的计算机系统软件，是整个数据库系统的核心。,3. 数据库管理系统,数据库管理系统的主要功能,数据组织、存储和管理 分类组织、存储和

5、管理各种数据 确定组织数据的文件结构和存取方式 实现数据之间的联系 提供多种存取方法提高存取效率,An Introduction to Database Systenm,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),An Introduction to Database Systenm,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能(实用程序) 数据库数据批量装载 数

6、据库转储 介质故障恢复 数据库的重组织 性能监视等,1.1.1 数据库的4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）,4.数据库系统,数据库系统（Database System，简称DBS） 数据库系统的构成 数据库 数据库管理系统（及其应用开发工具） 应用程序 数据库管理员,数据库,应用系统,应用开发工具,操作系统,数据库管理系统,数据库管理员,用户,用户,用户,数据库系统,1.1 数据库的基本概念,数据库(DB-Data Base)： 按一定结构组织存储的、集成的、可共享的数据的集合。 数据库管理系统(DBMS-Data Ba

7、se Management System)： 管理和维护数据库的系统软件。 数据库系统(DBS-Data Base System)： 具有管理数据库功能的计算机系统。,练 习,1数据库管理系统是_。 A、操作系统的一部分B、在操作系统支持下的系统软件 C、一种编译系统D、一种操作系统 2数据库DB、数据库系统DBS、数据库管理系统DBMS之间的关系是_。 A、DB包含DBS和DBMSB、DBMS包含DB和DBS C、DBS包含DB和DBMSD、没有任何关系 3负责数据库中查询操作的数据库语言是_。 A、数据定义语言B、数据管理语言 C、数据操纵语言D、数据控制语言 4数据库管理系统中负责数据模

8、式定义的语言是_。 A、数据定义语言B、数据管理语言 C、数据操纵语言D、数据控制语言,B,C,C,A,1.1 数据库系统概述,1.1.1 四个基本概念 1.1.2 数据管理技术的产生和发展 1.1.3 数据库系统的特点,1.1.2 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）,数据管理技术好坏评判的标准 P12,（1）数据冗余：同一数据多次存放。 数据冗余带来的问题有： 浪费存储空间

9、 修改麻烦 潜在的数据不一致性 （2）数据共享 多个应用可以使用同一数据、记录、数据项。 在同一时刻多个用户可存取同一数据。,（3）数据独立性 数据独立性是指应用程序和数据之间相互独立， 不受影响。即数据结构的修改不引起应用程序修改 的特性。 数据独立性包括： 逻辑独立性 物理独立性,数据管理技术好坏评判的标准 P13,1.1.2 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,人工处理阶段 文件系统阶段 数据库阶段 (无专门数据管理功能） (文件管理系统） (数据库管理系统）,1. 人工管理阶段,时期 20世纪50年代中之前 产生的

10、背景 应用背景科学计算 硬件背景无直接存取存储设备 软件背景没有操作系统 处理方式批处理,应用程序与数据的对应关系（人工管理阶段）,特点 数据的保存：数据不保存。程序员设计数据的存储格式 一组数据集对应一个应用程序 数据的共享程度：无共享、冗余度极大 数据的独立性：不独立，完全依赖于程序,多个应用程序涉及某些相同的数据时，也必须各自定义。,存储数据的子程序随存储结构的变化而变化。,2. 文件系统阶段,数据以文件的形式存放于外存中,数据由文件系统和操作系统统一管理，数据通过程序方式来实现操作。 时期 20世纪50年代末-60年代中 产生的背景 应用背景科学计算、数据管理 硬件背景磁盘、磁鼓 软件

11、背景有文件系统 处理方式联机实时处理、批处理,文件系统阶段（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 数据的共享程度：共享性差、冗余度大 数据的独立性：独立性差 数据控制能力：应用程序自己控制,程序员只与文件名打交道，不必考虑数据的物理存储,第一章,文件系统时：,教育子系统,人事子系统,在文件系统中，由于数据文件之间是相对独立的，不同的文件通常是为不同的应用服务的，所以同一单位的不同部门通常需要各自建立不同的数据文件。各个文件之间是无联系的，文件结构各不相同。,二、文件系统,3.特点 数据的结构化：记录内有结构,整体无结构 数据的结构是靠程序定义和解释的 数

12、据只能是定长的 文件间是独立的，因此数据整体无结构 数据的最小存取单位是记录,37,表1-1 数据库管理发展的三个阶段的比较,3. 数据库系统阶段,时期 20世纪60年代末以来 产生的背景 应用背景大规模数据管理 硬件背景大容量磁盘、磁盘阵列 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 文件系统到数据库系统，标志着数据管理技术的飞跃,应用程序与数据的对应关系（数据库系统阶段）,数据库系统阶段 应用程序与数据之间的对应关系,1.1 数据库系统概述,1.1.1 四个基本概念 1.1.2 数据管理技术的产生和发展 1.1.3 数据库系统的特点,1.1.3 数据库系统的特点,数据

13、结构化 数据的共享性高，冗余度低且易扩充 数据独立性高 数据由数据库管理系统统一管理和控制,数据结构化,数据的整体结构化是数据库的主要特征之一 整体结构化 不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织 不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具有联系 数据记录可以变长 数据的最小存取单位是数据项,数据的共享性高，冗余度低且易扩充,数据面向整个系统，可以被多个用户、多个应用共享使用。 数据共享的好处 减少数据冗余，节约存储空间 避免数据之间的不相容性与不一致性 使系统易于扩充,第一章,44,文件系统时：,教育子系统,人事子系统,第一章,数据库系统时：,物理独立性 指用户的应用程序与数据库中数据的物

14、理存储是相互独立的。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，应用程序不用改变。 数据独立性由数据库管理系统的二级映像功能来保证。,数据独立性,数据由数据管理系统统一管理和控制,数据库管理系统提供的数据控制功能 （1）数据的安全性（Security）保护,主动安全：有效地防止数据库中的数据被非 法使用或非法修改 被动安全：数据遭到破坏时能立刻将数据完全 恢复,安全机制,备份恢复,数据由数据管理系统统一管理和控制,数据库管理系统提供的数据控制功能 （2）数据的完整性（Integrity）检查 保证数据的正确性、有

15、效性和相容性。 正确性是指数据的合法性，如年龄属于数值型数据，只能含0,1,9，不能含字母或特殊符号； 有效性是指数据是否在其定义的有效范围，如月份只能用112之间的正整数表示； 相容性是指表示同一事实的两个数据应相同，否则就不相容，如一个人不能有两个性别。,数据由数据管理系统统一管理和控制,数据库管理系统提供的数据控制功能 （3）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。,500元,500+300=800,500 -168=332,332元,800元,500元,500元,？,50,数据库管理发展的三个阶段的比较,表1-1 数据库管理发

16、展的三个阶段的比较,练习选择题,1在数据管理技术发展的三个阶段中，数据共享最好的是_。 A、人工管理阶段B、文件系统阶段 C、数据库系统阶段D、三个阶段相同 2下列叙述中正确的是_。 A、数据库系统是一个独立的系统，不需要操作系统的支持 B、数据库技术的根本目标是要解决数据的共享问题 C、数据库管理系统就是数据库系统 D、以上三种说法都不对 3下述关于数据库系统的叙述中正确的是_。 A、数据库系统减少了数据冗余 B、数据库系统避免了一切冗余 C、数据库系统中数据的一致性是指数据类型的一致 D、数据库系统比文件系统能管理更多的数据,C,B,A,作业：分析文件系统和数据库系统之间的区别和联系。,1、数据的存储方式 文件系统用文件将数据长期保存在外存上，数据库系统用数据库统一存储数据； 2、程序与数据的联系 文件系统中的程序和数据有一定的联系，数据库系统中的程序和数据分离； 3、数据的管理方式 文件系统