wzm数据库技术 148页

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1、数据库技术数据库系统概述关系数据库及数据模型关系数据库标准语言SQL 1. 数据库系统概述n数据(Data): 能够输入计算机并能被计算机程序识别和处 理的信息集合。数据的种类: 文字、图形、图象、声音 n数据库 数 据 库 是 在 数 据 库 管 理 系 统 管 理 和 控 制 之 下 ， 存 放 在 存 储 介 质 上 的 数 据 集 合 （ D a t a B a s e ） 。n数据库管理系统（DBMS） （ D a t a b a s eM a n a g e m e n tS y s t e m， 简 称 D B M S） 是 位 于 用 户 与 操 作 系 统 之 间 的 一 层

2、 数 据 库 操 作 管 理 软 件 。(1) 数据库(2) 数据库管理系统（DBMS） (3) 数据库应用( Database Application ) (4) DBA ( Data Base Administrator-DBA )(5) 计算机系统平台, 包括：硬件、软件、网络 系统等。数据库系统及构成硬件、软件、网络DB、DBMS、DBS之间的关系数据库系统应用程序1应用程序2应用程序n数据库管理系统 DBMS数据库 数据库管理员 DBA数据库应用DBMS的用途:科学地组织和存储数据、高效 地获取和维护数据DBMS的主要功能( 1 )数 据 定 义 功 能提供数据定义语言(DDL)定义

3、数据库中的数据对象(2)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)( 3 )数 据 库 的 运 行 管 理提 供 数 据 库 运 行 控 制 语 言 ( D C L )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( 4 )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 据 库 转 储介 质 故 障 恢 复数 据 库 的 重 组 织性 能 监 视 等数据库的特征:数据按一定的数据模型组织、描述和储存可为

4、各种用户共享冗余度较小数据独立性较高易扩展目前主流的数据库:ORACEL,SQL SERVER,DB2,SyBase2. 文件管理阶段优点：（）数据可长期保存 二、数据管理及其发展缺点： (）数据冗余度（redundancy）大，（）数据与程序缺乏高度独立性。1. 人工管理阶段数据一致性（consistency）、 完整性（integrity、空指针）难以维持。（）能存储大量数据3.数据库系统阶段（）统一的数据控制。（）具有较高的数据与程序之间的独立性。（）数据冗余度比较小，易扩充。（）数据组织结构化。三、数据库技术的发展1. 1969年IBM公司研制了商品化软件IMS (Informatio

5、n Management System)，IMS的数据模型 是层次结构的。2. DBTG 于60年代末至70年代初提出了若干报告，称 为DBTG报告，确立了数据库系统的许多概念、方法和 技术。DBTG所提议的方法是基于网状结构的。3. 1970年IBM 公司San Jone研究实验室的研究员 E.F.Codd 发表了题为“大型共享数据库数据的关系模型 ”论文，提出了数据库的关系模型，开创了数据库关系方法和关系数据理论的研究，为数据库技术奠定了理论 基础。1978年，美国ANSI/X3/SPARC 的SPARC报告，标志数据库技术进入成熟阶段。查询处理程序存储管理程序元数据 数据事务管理程序DB

6、MS 输入部分元数据（metadata）更新查询DBMS的构成及工作流程模式更新-关于数据的数据页 命 令事务管理器应用程序查询编译器查询/更新索引/文件/ 记录管理器日志与恢复锁表执行引擎缓冲区 管理器存储管理器数据/元数据缓冲区 查询计划索引、文件、 记录请求读写页数据/元数据/索引DDL编译器DBA并发控制元数据/统计数据元 数 据日 志页模式创建/更新查询处理器(Query Processor)存储管理器(Storage Manager)事务管理器(Transaction Manager)1. 事务：一个事务是访问并可能更新数据库数据 的一组数据库操作。2. 事务管理器的任务：维护日志

7、(logging) 、并发 控制（加锁Locking等技术)、故障恢复。控制数据的存储和数据在磁盘与主存之间移动。把对数据库的操作（查询、更新等）转换成对 存储器处理的请求。 （查询编译器；执行引擎）视图层（局 部逻辑层）外模式/模式映像模式/内模式映像数据库模式全局逻辑层用户1用户2用户3用户4内模式物理层外模式1外模式2数据库系统的模式（schema）结构数 据 抽 象 ！DBMS数据库的模式结构 : 2. 模式（schema） 3. 外模式（external schema）三层模式结构：外模式、模式和内模式。内模式也称存贮模式或物理层。它描述数据的 实际存贮方式。模式也称逻辑模式或逻辑层

8、。它描述数据库所 有数据及其联系。外模式也称子模式、用户模式或视图层。1. 内模式（internal schema）-DBA使用！-面向用户！4. 二级映像(map)：(2) 模式 / 内模式映像 (1) 外模式 / 模式映像 定义了数据逻辑结构与存贮结构之间的对应关 系。定义了各个外模式与模式之间的对应关系。数据库数据的逻辑独立性和物理独立性在某一层次上修改该层模式定义而不影响位于上一层模式的能力叫做数据独立性。1外模式/模式映象 2. 模式/内模式映象 解决：数据的物理独立性（逻辑结构独立于 物理结构）。解决： 数据的逻辑独立性（局部逻辑结构独 立于全局逻辑结构）。模式改变内模式改变 映象

9、改变 外模式不变 映象改变 模式不变C/S模型客户1客户2客户n服务器1服务器2服务器m客户1客户2客户n数据库服务器应用服务器管理软件应用架构及发展管理软件应用架构及发展Internet浏览器1浏览器m数据库服务器AWeb服务器A 应用服务器A浏览器1浏览器n数据库服务器BWeb服务器B 应用服务器BB/S模型多数据源结构Oracle驱动程序Excel驱动程序Sybase驱动程序ODBC统一接口数据源1驱 动 程 序驱动程序管理器应 用 程 序数据源n数据集成！管理软件应用架构及发展2.1. 数据库的类型:以树状结构描述数据。最常用的层次型数据库是IBM的 IMS（Information M

10、anagement System）。它把每个记录中的 数据元素组成一个个记录块叫做节点。对于用户来说，每个记 录就象一个组织图，最上层的节点叫根节点，上下层的节点以 父-子逻辑关系关联。父节点可以有多个子节点，而子节点只 能有一个父节点。(1).层次型数据库员工工作分配福利收入收入收入收入收入收入2. 关系数据库及数据模型是层次型数据库的变种。实际上，数据库为 了优化数据处理，既可以从层次变为网状，也可 以从网状变为层次。层次结构描述的是一对多的 关系，而网络结构描述的是多对多的关系。(2). 网络型数据库课程1课程1课程1学生1学生5学生2学生4学生3将数据库中所有数据以二维表（称为关系）

11、的形式来表示。表（Table）看起来类似于一个文 件，多个文件中的信息很容易地提取和合并。(3). 关系型数据库下图列出的是供应商表、零件表、订货表。 在每一个表中，每行表示一个记录，每列表示一 个字段。用户经常需要用多个相关联的表中的信 息来生成报表，而这一点恰好是关系型数据库的 威力所在，即它可以将任何一个表与另一个表关 联起来，前提是两个表要有共同的数据项。关系数据库模型：24.30114503/01/0101/13/01163679.70313702/29/0101/12/011635144.50215202/22/0102/02/011634金额数量零件号发货日期订货日期订单编号14

12、5137152零件号112570.00压缩机203822.50门把手405826.25门 锁供应商编号单价零件名称112520384058供应商编号智远公司先锋公司光明公司供应商名称112324海滨路51号114321五四路32号116044人民路44号邮编供应商地址订货表供应商表零件表按用户的观点对数据和信息建模。常常首先将现实世界的 客观对象抽象为某一种不依赖于计算机系统和某一个DBMS的信 息结构即概念模型，然后再把概念模型转换为计算机上某一 DBMS支持的数据模型。如ODL,E-R模型。2.2. 数据模型:n概念模型（信息模型） n数据模型 数据模型是数据库系统设计中用于提供信息表示和

13、操作手段的形式构架，分为以下两个层次：概念模型按用户观点对数据和信息的建模 。实体(Entity)属性联系 主要概念一对一联系(1:1) 一对多联系(1:n) 多对多联系(m:n)实体：现实世界中存在的对象或事物。 属性：实体具有的某种特性。 联系：实体内部或实体之间的联系。概念模型描述 E-R方法E-R方法实体-联系方法（Entity-RelationApproach）。用来描述某一组织的概念（信息）模型。表示方法实体：用矩形表示属性：用椭圆表示关系：用菱形表示联系：用无向边表示一对一联系一对多联系多对多联系销售企业进销存系统E-R图数据模型数据模型是对客观事物及其联系的数据 化描述。在数据

14、库系统中,对现实世界中数据 的抽象、描述以及处理等都是通过数据模型 来实现的。数据模型在数据库系统设计中是 用来提供信息表示和操作手段的形式构架,是 数据库系统实现的基础。目前，主要的数据模型: 对象模型: ODL 关系模型: Relational Model。关系模型每一个关系为一张二维表，相当于 一个文件。实体间的联系均通过关系进 行描述。关系模型：应用关系代数和关系演算等数学理论来处理数据库系统中的数据关系。 主要术语 关系：一个关系对应一张二维表。 元组：二维表中的一行称为一个元组。 属性：二维表中的一列称为一个属性。 主码（Primary Key）：唯一标识一个 元组。 域 ：属性的

15、取值范围。 分量：元组中的一个属性值。 关系模式：用关系名（属性1，属性2， ）表示。下表用m行n列的二维表表示了具有n 元组(n-Tuple)的“付款“关系。每一行即一 个n元组,相当于一个记录,用来描述一个实 体。结 算 编 码合 同 号数 量金 额J0012HT1008100030000J0024HT110760012000J0036HT111520004000ER模型到关系模型的转换实例运动员编号姓名性别名次顺序11运动员（编号，姓名，性别，名次，上一名次编号，下一名次编号） 职工工号姓名年龄性别领导1N职工（工号，姓名，年龄，性别，经理工号） 零件零件号零件名规格数量组成MN仓库商品

16、商店仓库号仓库名地址数量商店号商品名商品号商店名日期进货MNP零件（零件号，零件名，规格）组成（零件号，子零件号，数量） 仓库（仓库号，仓库名，地址）商店（商店号，商店名）商品（商品号，商品名）进货（商店号，商品名，仓库号，日期，数量） 关系的规范化目的： 降低数据冗余度，消除插入、修改与删除异常的发生。方法：关系拆分（分解）关系必须是规范化的关系，满足一定的约束条件 。称为范式（Normal Form）。 AM2M2D2DN2AM1M1D1DN1名姓经理部门号部门名非1NF关系名姓部门号部门名AM2M2D2DN2AM1M1D1DN11NF关系一范式（1NF）:元组中的每一个分量都是不可分割的数据项，即