数据库原理与技术基础

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1、第第6 6章章 数据库原理与技术基础数据库原理与技术基础主讲教师 郭松涛主讲教师 郭松涛 EmailEmail： 高校计算机基础教育系列课程高校计算机基础教育系列课程本章教学计划本章教学计划 理论教学（课堂教学）：理论教学（课堂教学）：4 4学时学时实验教学（上机实习）：实验教学（上机实习）：2 2学时学时本章教学重点本章教学重点1. 1. 数据模型及数据库系统数据模型及数据库系统2. 2. 关系运算及关系的规范化关系运算及关系的规范化3. 3. 关系数据库及关系数据库及SQLSQL语言语言4. 4. 管理信息系统的结构与功能管理信息系统的结构与功能5. 5. 管理信息系统的开发与设计步骤管理

2、信息系统的开发与设计步骤 第第6 6章章 数据库原理与技术基础数据库原理与技术基础6.16.1 数据库系统概述数据库系统概述 6.26.2 关系数据库关系数据库 6.36.3 常见数据库管理系统常见数据库管理系统 6.4 6.4 管理信息系统管理信息系统第第6 6章章 数据库原理与技术基础数据库原理与技术基础6.1 6.1 数据库系统概述数据库系统概述数据库系统是计算机软件系统的一个重要分支，也是一门新 数据库系统是计算机软件系统的一个重要分支，也是一门新 兴学科，它和计算机网络、人工智能一起被称为计算机技术领域兴学科，它和计算机网络、人工智能一起被称为计算机技术领域 的三大热门技术，而且随着

3、各种应用领域对数据管理的进一步需的三大热门技术，而且随着各种应用领域对数据管理的进一步需 求，数据处理迅速成为计算机应用的重要方面，数据库也成为计求，数据处理迅速成为计算机应用的重要方面，数据库也成为计 算机领域发展最快的学科之一。数据库已经成为信息社会的重要算机领域发展最快的学科之一。数据库已经成为信息社会的重要 基础设施。基础设施。数据库技术发展到今天已经是一门成熟的技术，但由于数据 数据库技术发展到今天已经是一门成熟的技术，但由于数据 库是一个复杂系统，涉及面广，所以至今仍没有统一的、公认的库是一个复杂系统，涉及面广，所以至今仍没有统一的、公认的 定义。综合较为流行的数据库文献中对数据库

4、的定义，可以给数定义。综合较为流行的数据库文献中对数据库的定义，可以给数 据库定义为：数据库是以某种方式组织和存储起来的、可以检索据库定义为：数据库是以某种方式组织和存储起来的、可以检索 和利用的、互相关联的数据集合，它提供给多种用户共享并且有和利用的、互相关联的数据集合，它提供给多种用户共享并且有 最小的冗余度和较高的数据独立性，其安全控制机制可保证数据最小的冗余度和较高的数据独立性，其安全控制机制可保证数据 安全、可靠。安全、可靠。6.1 6.1 数据库系统概述数据库系统概述6.1.16.1.1 数据管理技术的发展历史数据管理技术的发展历史数据库技术是数据库技术是2020世纪世纪6060年

5、代开始兴起的一门信息管理自动化年代开始兴起的一门信息管理自动化 的新兴学科，是计算机科学中的一个重要分支。从的新兴学科，是计算机科学中的一个重要分支。从6060年代末到年代末到7070 年代初，数据库技术日益成熟，并有了坚实的理论基础。进入年代初，数据库技术日益成熟，并有了坚实的理论基础。进入7070 年代，数据库技术有了很大的发展。数据库方法，特别是年代，数据库技术有了很大的发展。数据库方法，特别是DBTGDBTG（ Data Base Task GroupData Base Task Group，数据库任务组）方法（该方法是，数据库任务组）方法（该方法是DBTGDBTG所所 提议的基于网状

6、结构的数据库网状模型方法）和思想已应用于各提议的基于网状结构的数据库网状模型方法）和思想已应用于各 种计算机系统，出现了许许多多基于网状模型和层次模型的商品种计算机系统，出现了许许多多基于网状模型和层次模型的商品 化数据库系统。随后，关系方法的理论研究和软件系统的研制又化数据库系统。随后，关系方法的理论研究和软件系统的研制又 取得了很大成果，关系方法也从实验室走向了商用。取得了很大成果，关系方法也从实验室走向了商用。数据库是数据管理的产物。数据管理是数据库的核心任务，数据库是数据管理的产物。数据管理是数据库的核心任务， 内容包括对数据的分类、组织、编码、储存、检索和维护。随着内容包括对数据的分

7、类、组织、编码、储存、检索和维护。随着 计算机硬件和软件的发展，数据库技术也不断地发展。从数据管计算机硬件和软件的发展，数据库技术也不断地发展。从数据管 理的角度看，数据库技术到目前共经历了理的角度看，数据库技术到目前共经历了人工管理阶段、文件系人工管理阶段、文件系 统阶段和数据库系统阶段统阶段和数据库系统阶段。6.1 6.1 数据库系统概述数据库系统概述6.1.16.1.1 数据管理技术的发展历史数据管理技术的发展历史1) 1) 人工管理阶段人工管理阶段人工管理阶段是指人工管理阶段是指2020世纪世纪5050年代中期之前。当时计算机刚诞年代中期之前。当时计算机刚诞 生不久，这个时期的计算机主

8、要用于科学计算。从硬件看，没有生不久，这个时期的计算机主要用于科学计算。从硬件看，没有 磁盘等直接存取的存储设备；从软件看，没有操作系统和管理数磁盘等直接存取的存储设备；从软件看，没有操作系统和管理数 据的软件，数据处理方式是批处理。这个时期数据管理的特点是据的软件，数据处理方式是批处理。这个时期数据管理的特点是 ：（1 1）数据不保存。）数据不保存。（2 2）没有专门对数据进行管理的软件系统。）没有专门对数据进行管理的软件系统。（3 3）没有文件的概念。）没有文件的概念。（4 4）数据是面向应用的。）数据是面向应用的。人工管理阶段数据和程序之间的关系如下图所示。 人工管理阶段数据和程序之间的

9、关系如下图所示。6.1 6.1 数据库系统概述数据库系统概述6.1.16.1.1 数据管理技术的发展历史数据管理技术的发展历史1) 1) 人工管理阶段人工管理阶段人工管理阶段程序和数据之间的关系人工管理阶段程序和数据之间的关系6.1 6.1 数据库系统概述数据库系统概述6.1.16.1.1 数据管理技术的发展历史数据管理技术的发展历史2) 2) 文件系统阶段文件系统阶段文件系统阶段是指文件系统阶段是指2020世纪世纪5050年代后期到年代后期到6060年代中期。在这个年代中期。在这个 阶段，计算机不仅用于科学计算，还大量用于管理数据。在硬件阶段，计算机不仅用于科学计算，还大量用于管理数据。在硬

10、件 方面，外存储器有了磁盘、磁鼓等直接存取的存储设备。在软件方面，外存储器有了磁盘、磁鼓等直接存取的存储设备。在软件 方面，操作系统中已经有了专门用于管理数据的软件，称为文件方面，操作系统中已经有了专门用于管理数据的软件，称为文件 系统。这个时期数据管理的特点是：系统。这个时期数据管理的特点是：（1 1）数据需要长期保存在外存上供反复使用。）数据需要长期保存在外存上供反复使用。（2 2）程序和数据之间有了一定的独立性。）程序和数据之间有了一定的独立性。（3 3）文件的形式已经多样化。）文件的形式已经多样化。（4 4）数据的存取基本上以记录为单位。）数据的存取基本上以记录为单位。文件系统阶段数据

11、和程序之间的关系如下图所示。 文件系统阶段数据和程序之间的关系如下图所示。6.1 6.1 数据库系统概述数据库系统概述6.1.16.1.1 数据管理技术的发展历史数据管理技术的发展历史2) 2) 文件系统阶段文件系统阶段文件系统阶段数据和程序之间的关系文件系统阶段数据和程序之间的关系6.1 6.1 数据库系统概述数据库系统概述3) 3) 数据库系统阶段数据库系统阶段数据库系统阶段是从数据库系统阶段是从2020世纪世纪6060年代后期开始的。由于计算机年代后期开始的。由于计算机 用于管理，从而使数据量急剧增加，其中非数值数据所占比例较用于管理，从而使数据量急剧增加，其中非数值数据所占比例较 大，

12、而非数值数据比数值数据复杂得多，不仅要知道各项数据本大，而非数值数据比数值数据复杂得多，不仅要知道各项数据本 身的内容，而且还需要知道它们之间的关系，这就需要一个高度身的内容，而且还需要知道它们之间的关系，这就需要一个高度 组织化的数据管理系统。此外，随着计算机技术的飞速发展和网组织化的数据管理系统。此外，随着计算机技术的飞速发展和网 络通信的出现，使得多个用户共享一个数据集合成为可能，于是络通信的出现，使得多个用户共享一个数据集合成为可能，于是 出现了数据库系统。在这一阶段中，数据库中的数据不再是面向出现了数据库系统。在这一阶段中，数据库中的数据不再是面向 某个应用或某个程序，而是面向整个企

13、业（组织）或整个应用的某个应用或某个程序，而是面向整个企业（组织）或整个应用的 。数据库系统阶段的特点是：。数据库系统阶段的特点是：（1 1）采用复杂的结构化的数据模型。）采用复杂的结构化的数据模型。（2 2）较高的数据独立性。）较高的数据独立性。（3 3）最低的冗余度。）最低的冗余度。（4 4）数据控制功能。）数据控制功能。6.1 6.1 数据库系统概述数据库系统概述6.1.16.1.1 数据管理技术的发展历史数据管理技术的发展历史3) 3) 数据库系统阶段数据库系统阶段数据库系统阶段数据和程序之间的关系数据库系统阶段数据和程序之间的关系6.1 6.1 数据库系统概述数据库系统概述6.1.2

14、6.1.2 数据模型数据模型数据库存储的是数据，这些数据反映了现实世界中有意义、数据库存储的是数据，这些数据反映了现实世界中有意义、 有价值的信息，数据库不仅反映数据本身的内容，而且也反映数有价值的信息，数据库不仅反映数据本身的内容，而且也反映数 据之间的联系。数据模型就是用来抽象表示、处理现实世界的数据之间的联系。数据模型就是用来抽象表示、处理现实世界的数 据和信息的工具，它是数据库中用于提供信息表示和操作手段的据和信息的工具，它是数据库中用于提供信息表示和操作手段的 形式框架，也是将现实世界转换为数据世界的桥梁。有关数据模形式框架，也是将现实世界转换为数据世界的桥梁。有关数据模 型的基本概

15、念是数据库理论的基础。型的基本概念是数据库理论的基础。1) 1) 数据处理的抽象描述数据处理的抽象描述不同的领域，数据的描述有所不同。实际生活中，有对现实不同的领域，数据的描述有所不同。实际生活中，有对现实 世界的描述；理论研究中，有对符号化数据的描述；而在计算机世界的描述；理论研究中，有对符号化数据的描述；而在计算机 内部，数据又有其特定的表示方法。人们在研究和处理数据的过内部，数据又有其特定的表示方法。人们在研究和处理数据的过 程中，常常把数据的转换分为三个领域程中，常常把数据的转换分为三个领域现实世界、信息世界现实世界、信息世界 、机器世界，这三个世界间的转换过程，就是将客观现实的信息、

16、机器世界，这三个世界间的转换过程，就是将客观现实的信息 反映到计算机数据库中的过程。反映到计算机数据库中的过程。6.1 6.1 数据库系统概述数据库系统概述6.1.26.1.2 数据模型数据模型1) 1) 数据处理的抽象描述数据处理的抽象描述（1 1）现实世界。客观存在的世界就是现实世界，它独立于）现实世界。客观存在的世界就是现实世界，它独立于 人们的思想之外。现实世界存在无数事物，每一个客观存在的事人们的思想之外。现实世界存在无数事物，每一个客观存在的事 物可以看作是一个个体，个体有多项特征和属性。比如，电视机物可以看作是一个个体，个体有多项特征和属性。比如，电视机 就有价格、品牌、可视面积大小以及是否彩色等特征。而不同的就有价格、品牌、可视面积大小以及是否彩色等特征。而不同的 人，只会关心其中的一部分属性，一定领域内的