数据库原理及应用

《数据库原理及应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据库原理及应用（144页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 数据库原理及应用1数据库系统概论 王珊 萨师煊 编著高等教育出版社教材 2教学参考书 段丁凡，苏斌 数据库基础及应用 王珊，陈红数据库系统原理教程 汤庸，叶小平等数据库理论及应用基础 陶宏才 数据库原理及设计 李俊山 数据库系统原理与设计 SQL Server 2000的相关辅导书籍3课程目的 u 掌握数据库管理系统的基本原理u 作为系统管理员管理数据库系统u 设计开发数据库应用系统4课程内容 u 数据库相关的一些基本概念u 关系数据库和关系运算u 关系数据库标准语言SQL的使用 u 关系数据库规范化理论u 数据库的恢复技术、并发控制、安全性和完整性u 数据库设计的基本概念和方法 5学习要求

2、u 理解数据库的基本概念u 了解数据管理技术的发展u 理解数据模型的基本概念u 掌握数据库系统的结构 第一章绪论61.1 数据库系统概述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。71.1.1 四个基本概念u 数据u数据库u数据库管理系统u数据库系统8四个基本概念u 数据(Data)：数据库中存储的基本对象，是描述事物的符号记录，如:数字、文字、图形、图像、声音等，数据与其语义是不可分的

3、。如学生档案中的学生记录(李明,男,1972,江苏,计算机系,1990)9四个基本概念u 数据库(Database，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。其特征是： 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。10四个基本概念u 数据库管理系统(Database Management System，DBMS)：是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。DBMS的主要功能有： 数据管理功能:数据定义功能，数据组织、存储和管理，数据操纵功能，数据库的事物管理和运行管理，数据库的建立和维护功能，其他功能 提供数据库的用

4、户接口Oracle ， Sybase ，Informix，SQL Server， MySQL，Access11四个基本概念u 数据库系统(Database System，DBS)：是指在计算机系统中引入数据库后的系统“DB+DBMS+应用系统+数据库管理员（DataBase Administration, DBA ）”在不引起混淆时常常把数据库系统简称为数据库。12数据库最终用户应用系统应用开发工具DBMS操作系统数据库管理员 DBA应用程序员13应用系统应用开发工具 DBMS操作系统硬件数据库系统环境示意图数据库在计算机系统中的地位数据库管理系统应用系 统数据库用户、数据库管理员141.1.

5、2 数据库技术的产生与发展z 人工管理阶段z 文件系统阶段z 数据库系统阶段15数据库技术的产生与发展u 人工管理阶段(40年代中-50年代中) 应用需求：科学计算 硬 件：无直接存取存储设备 软 件：无通用的操作系统 处理方式：批处理16数据库技术的产生与发展人工管理阶段 数据管理者：应用程序，数据不保存。 数据面向的对象：某一应用程序。 数据共享程度：无共享、冗余度极大。 数据独立性：不独立，完全依赖于程序。 数据结构化：无结构。 数据控制能力：应用程序自己控制。17应用程序数据集应用程序数据集应用程序数据集n.人工管理阶段应用程序与数据的对应关系数据库技术的产生与发展人工管理阶段18数据

6、库技术的产生与发展u 文件系统阶段(50年代末-60年代中) 应用需求：科学计算、数据处理 硬 件：出现磁盘、磁鼓等 软 件：操作系统、高级语言 处理方式：批处理、共享的实时处理方式19 数据管理者：文件系统，数据长期保存。 数据面向的对象：某一应用程序。 数据共享程度：共享性差、冗余度大。 数据结构化：记录内有结构,整体无结构。 数据独立性：逻辑结构改变须修改应用程序。 数据控制能力：应用程序自己控制。数据库技术的产生与发展文件系统阶段20文件管理阶段应用程序与数据的对应关系应用程序文件应用程序文件2应用程序文件n存取 方法. . 数据库技术的产生与发展文件系统阶段21数据库技术的产生与发展

7、u 数据库系统阶段(60年代末以来) 应用需求：大规模管理 硬 件：出现大容量磁盘、磁盘阵列 软 件：数据库管理系统 处理方式：联机实时处理、分布处理和批处理22数据库技术的产生与发展数据库系统阶段 数据管理者：DBMS 数据面向的对象：整个系统 数据高度结构化：数据库与文件系统的根本区别 数据的共享性高，冗余度低，易扩充 数据的独立性高：物理独立性和逻辑独立性 数据控制能力：由DBMS统一管理和控制23数据库管理阶段应用程序与数据的对应关系DBMS应用程序1应用程序2数据库数据库技术的产生与发展数据库系统阶段241.1.3 数据库系统的特点u数据结构化 u数据的共享性高，冗余度低，易扩充 u

8、数据独立性高 u数据由DBMS统一管理和控制25数据结构化l数据库系统：实现整体数据的结构话，这是数据库系统 与文件系统的本质区别。 文件系统：文件由记录组成，文件内部有结构，文件 之间无结构。 数据库系统：数据之间整体有结构，是一个有机的整 体。26数据结构化学生文件student的记录结构学生 编编号姓名性别别年龄龄系家庭 住址联联系 电话电话课程文件course的记录结构课课程编编号课课程名称学时时数教材名称学生选课文件sc的记录结构学生编编号课课程编编号学期成绩绩27数据结构化学生基本记录学生 编编号姓名性别别年龄龄系学生学籍记录 家庭出 身籍贯贯政治面 貌奖惩情况记录日期奖惩奖惩 条

9、目日期学校学历历名家庭成员记录姓名与本人 关系详细详细 情 况学生选课记录学号课课程 号学期成绩绩课程记录课课程号课课程名称28数据库系统的特点共享性高u数据共享性高，冗余度低，容易扩充数据库系统从整体角度来组织存储数据，数据不只是面向某一个应用，而是面向整个系统，因此具有很高的共享性。共享数据带来了低冗余性，也能避免数据之间的不相容性和不一致性。数据共享使得应用可以应需要而增加，容易扩充29数据库系统的特点数据独立性高u物理独立性：是指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中的数据时相互独立的。数据的物理存储由DBMS负责，应用程序不必了解，只需要处理数据的逻辑结构。这样当数据库的物理结构改变

10、时，应用程序不用改变。u逻辑独立性：直指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的，数据库的逻辑结构改变了，用户程序可以不予改变。u数据与程序的独立，把数据的定义和存储从程序中分离出去，而存取数据的方法由DBMS提供，从而大大简化了应用程序的编制，减少了应用程序的维护和修改。30数据库系统的特点数据由DBMS统一管理和控制u数据的安全性保护：保护数据不被不合法应用，不合法用户破坏。u数据的完整性检查：包括检查数据的正确性，有效性和相容性。u并发控制：多个进程并发存取或修改数据库时的控制。u数据库恢复：计算机系统的硬件故障，软件故障，操作员的操作错误或者故意破坏导致数据库丢失或破坏时，由DBM

11、S提供的功能让数据库恢复到正确状态。数据库中的数据是共享的，多个应用，多个用户可以同 时存取数据库的数据，甚至同时存取统一数据，那么， DBMS必须具有以下的基本功能：311.2 数据模型数据模型就是对现实世界数据特征的抽象，是现实世界的模拟描述或表示。数据模型应满足的三个要求： 比较真实地描述现实世界 易为用户所理解 易于在计算机上实现模型是所研究的系统、过程、事物或概念的一种表达形式，也可指根据实验、图样放大或缩小而制作的样品，一般用于展览或实验或铸造机器零件等用的模子。数据（data）是描述事物的符号记录。模型（Model)是现实世界的抽象。321.2.1 两类数据模型按照建立数据模型的

12、目的不同，可以分为两类：u 按照用户的观点建模u 按照计算机系统的观点建模 网状模型 层次模型 关系模型概念模型（信息模型）逻辑模型逻辑模型和物理模型用于设计数据库用于数据库的逻辑实现 和物理实现33两大类数据模型 (续) 客观对象的抽象过程-两步抽象 现实世界中的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。34两大类数据模型 (续)DBMS支持的数据模型概念模型认识 抽象信息世界机器世界现实世界中客观对象的抽象过程现实世 界现实世界 概念模型 数据库设计人员完成逻辑模型 物理模型 由DBMS完成概念模型 逻辑模型 数据库设计人员完成351.2.2 数据模型的组成要素

13、u 数据结构系统的静态特性数据结构不仅要描述数据库组成对象，还要描述对象之间的联 系。通常所说的层状、网状和关系模型，就是按照此处的数据 结构来进行划分的。u 数据操作系统的动态特性是指对数据库中的各种对象运行执行的操作的集合，包括操作及 有关的操作规则。数据库的操作包括查询和更新。u 数据的完整性约束条件一组完整性规则的集合完整性规则是数据模型中数据及其联系所具有的约束规则，用 来限定数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确。36二、数据模型的组成要素u 数据结构系统的静态特性u 数据操作系统的动态特性u 数据的完整性约束条件一组完整性规则的集合同时数据模型还必须提供定义完整性约束条件的机

14、制，以反映 具体应用所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件。 例如，在全国英语等级考试中规定，要先考过四级才能考六 级；四级要达到520分，才能参加口语考试。371.2.3 概念模型（信息模型）u 概念从用户的角度出发，将具体的现实世界抽象为一个具有某种信息结构的信息世界，这种信息结构只 反映现实世界，与具体的DMBS无关。 u 作用对信息世界进行建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，是用户和数据库设计者进行交流 的语言。最后将概念模型转换为计算机上某一 DBMS支持的数据模型，建立数据库。38信息世界中的基本概念 实体(Entity)：客观存在并可相互区别的事物。 属性(Attribut

15、e)：实体所具有的某一特性。 码(Key)：能唯一标识实体的属性集。 域(Domain)：属性的取值范围。 实体型(Entity Type):实体名和属性集表达的同类实体。 实体集(Entity Set):同型实体的集合。39信息世界中的基本概念 联系(Relationship):实体内部的联系和实体间的联系一对一联系（one-to-one ，1:1）一对多联系（one-to-many，1:N）多对多联系（many-to-many， M:N）定义：设联系型R关联实体型A和B。若对应A中的每个实体，B中有且仅有一个实体与之关联，则称R是一对一联系型。若对应A中的每个实体，B中有n个实体(n0)与之关联，则称R是一对多联系型。若对应A中的每个实体，B中有n个实体(n 0)与之关联，对应B中的每个实体，A中有m个实体(m 0)与之关联，则称R是多对多联系型。40返回41返回4243概念模型的一种表示方法u 实体联系方法(E-R方法)，也称E-R模型。 实体型：用矩形表示，矩形框内写明实体名；实体的属性用椭圆形表示，以无向边将其与相应的实体 连接起来。 联系：联系本身用菱形表示，菱形框内