数据库系统概论 An Introduction to Database System教材及参考书 教材n萨师煊，王珊：数据库系统概论(第四版) ， 高等教育出版社，2000 中国人民大学教材及参考书(2) 参考书n施伯乐，丁宝康：数据库系统教程，高 教出版社，2003内容安排(1) 基础篇n第一章：绪论n第二章：关系数据库n第三章：关系数据库标准语言SQLn第四章：关系系统及其查询优化n第五章：关系数据理论 设计篇n第六章：数据库设计内容安排(2) 系统篇n第七章：数据库恢复技术n第八章：并发控制n第九章：数据库安全性n第十章：数据库完整性数据库系统概论 An Introduction to Database System第一章 绪论第一章 绪论1.1 数据库系统概述 1.2 数据模型 1.3 数据库系统结构 1.4 数据库系统的组成 1.5 数据库技术的研究领域 1.6 小结1.1 数据库系统概述1.1.1 数据库的地位1.1.2 四个基本概念1.1.3 数据管理技术的产生与发展数据库的地位n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n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n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1.1 数据库系统概述1.1.1 数据库的地位1.1.2 四个基本概念1.1.3 数据管理技术的产生与发展1.1.2 四个基本概念n数据(Data)n数据库(Database)n数据库管理系统(DBMS)n数据库系统(DBS)一、数据n数据(Data)是数据库中存储的基本 对象n数据的定义n描述事物的符号记录n数据的种类n文字、图形、图象、声音n数据的特点n数据与其语义是不可分的数据举例n学生档案中的学生记录 （李明，男，1972，江苏，计算机系， 1990）n数据的形式不能完全表达其内容n数据的解释n语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯 、所在系别、入学时间n解释：李明是个大学生，1972年出生，江 苏人，1990年考入计算机系n请给出另一个解释和语义二、数据库（举例）二、数据库(续)n人们收集并抽取出一个应用所需要的大量 数据之后，应将其保存起来以供进一步加 工处理，进一步抽取有用信息n数据库的定义n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 量数据集合二、数据库(续)n数据库的特征n数据按一定的数据模型组织、描述和储存n可为各种用户共享n冗余度较小n数据独立性较高n易扩展三、数据库管理系统n什么是DBMSn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。
nDBMS的用途n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n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n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)DBMS的主要功能n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n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四、数据库系统n什么是数据库系统n数据库系统（Database System，简称DBS ）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成 n在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简 称为数据库n数据库系统的构成n由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员（和用户）构成数据库系统(续)n数据库系统构成图示n参看教材page_5 图1.1n数据库系统在计算机系统中的位置图示n参看教材page_ 5 图1.21.1 数据库系统概述1.1.1 数据库的地位1.1.2 四个基本概念1.1.3 数据管理技术的产生与发展1.1.3 数据管理技术的产生和发展n什么是数据管理n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n数据管理技术的发展过程n人工管理阶段(40年代中--50年代中)n文件系统阶段(50年代末--60年代中)n数据库系统阶段(60年代末--现在)数据管理技术的产生和发展(续)n数据管理技术的发展动力n应用需求的推动n计算机硬件的发展n计算机软件的发展一、人工管理n时期n40年代中--50年代中n产生的背景n应用需求科学计算n硬件水平无直接存取存储设 备n软件水平没有操作系统n处理方式批处理人工管理(续)n特点n数据的管理者：应用程序，数据不保存 。
n数据面向的对象：某一应用程序 n数据的共享程度：无共享、冗余度极大n数据的独立性：不独立，完全依赖于程 序n数据的结构化：无结构n数据控制能力：应用程序自己控制应用程序与数据的对应关系(人工管理)应用程序１数据集１应用程序２数据集２应用程序ｎ数据集n...…...…二、文件系统n时期n50年代末--60年代中n产生的背景n应用需求科学计算、管理n硬件水平磁盘、磁鼓n软件水平有文件系统n处理方式联机实时处理、批处理文件系统(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：某一应用程序 数据的共享程度：共享性差、冗余度大 数据的结构化：记录内有结构,整体无结构 数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必须 修改应用程序 数据控制能力：应用程序自己控制应用程序与数据的对应关系(文件系统)应用程序１文件１应用程序２文件2应用程序ｎ文件n存取 方法...…...…文件系统中数据的结构n记录内有结构n数据的结构是靠程序定义和解释的n数据只能是定长的n可以间接实现数据变长要求，但访问相应数据的 应用程序复杂了n文件间是独立的，因此数据整体无结构n可以间接实现数据整体的有结构，但必须在应用 程序中对描述数据间的联系。
n数据的最小存取单位是记录三、数据库系统n时期n60年代末以来n产生的背景n应用背景大规模管理n硬件背景大容量磁盘n软件背景有数据库管理系统n处理方式联机实时处理,分布处理,批处 理n数据管理技术进入数据库阶段的标志是20世纪 60年代末的三件大事： •1968年美国IBM公司推出层次模型的IMS系统 •1969年美国CODASYL组织发布了DBTG报告，总 结了当时各式各样的数据库，提出网状模型•1970年美国IBM公司的E.F.Codd 连续发表论文， 提出关系模型，奠定了关系数据库的理论基础 数据库系统(续)n特点n数据的管理者：DBMSn数据面向的对象：现实世界n数据的共享程度：共享性高n数据的独立性：高度的物理独立性和一 定的逻辑独立性n数据的结构化：整体结构化n数据控制能力：由DBMS统一管理和控 制应用程序与数据的对应关系(数据库系统)DBMS应用程序1应用程序2数据库…数据的高共享性的好处n降低数据的冗余度，节省存储空间n避免数据间的不一致性n使系统易于扩充数据独立性n物理独立性n指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据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。
n逻辑独立性n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，用户程序也可以不变数据结构化n整体数据的结构化是数据库的主要特征 之一n数据库中实现的是数据的真正结构化n数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释n数据可以变长n数据的最小存取单位是数据项DBMS对数据的控制功能n数据的安全性（Security）保护n使每个用户只能按指定方式使用和 处理指定数据，保护数据以防止不合法 的使用造成的数据的泄密和破坏n数据的完整性（Integrity）检查n将数据控制在有效的范围内，或保 证数据之间满足一定的关系DBMS对数据的控制功能n并发（Concurrency）控制n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n数据库恢复（Recovery）n将数据库从错误状态恢复到某一已知的 正确状态n程序和数据间的联系 n文件系统阶段信息处理的传统方式数据库阶段信息处理方式的演变第一章 绪论1.1 数据库系统概述 1.2 数据模型 1.3 数据库系统结构 1.4 数据库系统的组成 1.5 数据库技术的研究领域 1.6 小结数据模型n在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。
通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟n数据模型应满足三方面要求n能比较真实地模拟现实世界n容易为人所理解n便于在计算机上实现数据模型(续)n数据模型分成两个不同的层次(1) 概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模 (2) 数据模型 主要包括网状模型、层次模型、关系模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模 数据模型(续)n客观对象的抽象过程---两步抽象n现实世界中的客观对象抽象为概念模型；n把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次 1.2 数据模型1.2.1 数据模型的组成要素1.2.2 概念模型1.2.3 常用逻辑数据模型1.2.4 层次模型1.2.5 网状模型1.2.6 关系模型1.2.1 数据模型的组成要素n数据结构 n数据操作 n数据的约束条件 1. 数据结构n什么是数据结构n对象类型的集合n两类对象n与数据类型、内容、性质有关的对象n与数据之间联系有关的对象n数据结构是对系统静态特性的描述2.数据操作 n数据操作n对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作及有关的操作规则n数据操作的类型n检索n更新（包括插入、删除、修改）数据操作(续) n数据模型对操作的定义n操作的确切含义n操作符号n操作规则（如优先级）n实现操作的语言n数据操作是对系统动态特性的描述。
3.数据的约束条件 n数据的约束条件n一组完整性规则的集合n完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容数据的约束条件(续)n数据模型对约束条件的定义n反映和规定本数据模型必须遵守的基本的通用的完整性约束条件例如在关系模型中，任何关系必须满足实体完整性和参照完整性两个条件n提供定义完整性约束条件的机制，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1.2.2 概念模型1. 概念模型2. 信息世界中的基本概念3. 概念模型的表示方法1. 概念模型n概念模型的用途n概念模型用于信息世界的建模n是现实世界到机器世界的一个中间层次n是数据库设计的有力工具n数据库设计人员和用户之间进行交流的语 言n对概念模型的基本要求n较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识n简单、清晰、易于用户理解2. 信息世界中的基本概念(1) 实体（Entity） 客观存在并可相互区别的事物称为实体可以是具体的人、事、物或抽象的概念 (2) 属性（Attribute） 实体所具有的某一特性称为属性。
一个实体可以由若干个属性来刻画 (3) 码（Key） 唯一标识实体的属性集称为码信息世界中的基本概念(续)(4) 域（Domain） 属性的取值范围称为该属性的域 (5) 实体型（Entity Type） 用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型(6) 实体集（Entity Set） 同型实体的集合称为实体集信息世界中的基本概念(续)(7) 联系（Relationship） 现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系实体型间联系 两个实体型 一对一联系（1:1） 三个实体型 一对多联系（1:n） 一个实体型 多对多联系（。