数据库原理及应用

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1、数据库原理及应用AN INTRODUCTION TO DATABASE SYSTEM 黄 楠2 2v 授课教师：黄楠v E-mail: v Tel: 139387111993 3 王珊 萨师煊 数据库系统概论第四版 高教出版社 施伯乐等 数据库系统教程高教出版社 刘云生等 数据库系统概论 华中理工大学出版社 王能忠等 数据库原理及应用成都科技大学出版社 A First Course in Database Systems 数据库系统基础教程Jeffrey.D.Ullman著 史嘉权译 詹英 等 数据库技术（SQL Server）清华大学出版社SQL Server 操作的相关书籍数据库原理及其

2、应用的主要参考资料：4 4本课程主要内容：第第1 1章章 绪论绪论(1)(1) 第第3 3章章 关系数据库关系数据库(2.9)(2.9)第第2 2章章 SQL-ServerSQL-Server操作基础操作基础第第6 6章章 关系数据理论关系数据理论(6)(6)第第8 8章章 数据库设计数据库设计(7)(7) 第第7 7章章 系统实现技术系统实现技术（4.5.10.114.5.10.11）第第4 4章章 SQLSQL语言语言 (3.8)(3.8)第第5 5章章 Transact-SQLTransact-SQL、存储过程和触发器、存储过程和触发器第第9 9章章 数据库新技术数据库新技术 5 5第

3、1 章 绪论1.1 1.1 数据库系统概论数据库系统概论1.2 1.2 数据模型数据模型1.3 1.3 数据库系统体系结构数据库系统体系结构1.41.4数据库的系统组成及应用研究数据库的系统组成及应用研究6 6数 据 库 系 统 概 论1.11.1.1 引言1. 计算机的应用领域： 数值计算 数据处理 实时控制 人工智能 辅助设计 等80%以上2. 什么是数据？在计算机系统中，各种字母、数字符号的组合、语音 、图形、图像等统称为数据，数据经过加工后就成为信 息。7 73. 什么是 数据处理指对各种形式的数据进行收集、存储、加工和传播 等一系列活动的总和。 目的：是从大量、原始的数据中抽取、推导

4、出对人们有 价值的信息作为行为决策的依据。 方式：借助于计算机科学的保存和管理复杂的大量数据 ，以便能方便地利用信息资源。1.1.1引言8 81.1.1引言4. 出现（存在）的问题：(1) 大量的数据如何存放。(2) 大量的数据如何组织。(3) 大量的数据如何分类、查找、统计。(4) 大量的数据如何有效使用。(5) 大量的数据如何维护。（存储）（结构）（处理）（共享、保护）（维护）正是这些问题的存在，迫使人们去形成一套数据处 理的理论、方法、技术。 -数据库技术9 95. 基本概念(1) 数据库技术是研究数据库结构、存储、设计 、管理和使用的一门软件学科。(2) 数据库（Data Base）是

5、长期存储在计算机 内有组织的、大量的、共享的数据集合，具有最小 的冗余和较高的数据独立性，并为各种用户共享。 1.1.1引言(3) 数据库管理系统（Data Base Management System）位于用户和OS之间的一层数据管理 软件，包括DB的建立、查询、更新。(4) 数据库系统（Data Base System）有组织地 、动态地存储大量关联数据，方便用户访问的计算 机软、硬件和数据资源组成的系统。 10101.1.2 数据管理的进展 数据管理包括1.1数 据 库 系 统 概 论依据其使用的技术和设备不同，数据处理可分为： 手工数据处理 1890年前 机械数据处理 18901946

6、年 电子数据处理 1946年以后 包括以下几个阶段数据处理的中心问题是数据管理 数据的分类数据的组织数据的编码数据的存储数据的检索数据的维护11111.1.2数据管理的进展1、人工管理阶段(1) 背景 50年代中期前，用于科学计算软件：汇编语言 没有OS硬件：磁带、卡片等顺序存储设备数据处理方式：批处理 应用程序1数据组1应用程序2数据组2应用程序n数据组n(2) 特点 数据不保存，用完即撤走。 没有专门的数据管理软件。 数据不共享。 无控冗余。 数据缺乏独立性。1212人工管理阶段数据管理示例：例：两个C语言程序，分别求10个数据之和和最大值。 程序与数据放在一起，数据没有能够共享。1.1.

7、2数据管理的进展1313 数据以文件的形式长期保存。 由文件系统管理数据，数据与应用程序之间有了物理独立性。 数据冗余度较大，共享性差。2、文件系统阶段(1) 背景 50-60年代 计算机不仅用于科学计算，开始处理数据软件：高级语言，OS，文件系统硬件：磁盘、磁鼓等直接存储设备数据处理方式：批处理，联机实时处理1.1.2数据管理的进展(2) 特点应用程序1文件1应用程序2文件2应用程序n文件n文 件 系 统 1414文件系统阶段数据管理示例上例用文件系统实现1515(1) 背景 60年代后期 数据量的管理越来越大，共享性的 要求高。 软件：软件价格上升，编制和维护软件的成本增加，出现 “软件危

8、机”硬件：大容量的磁盘，且价格下降。 数据处理方式：批处理，联机实时处理，分布处理。1.1.2数据管理的进展3、数据库系阶段 1968年 IBM公司的 IMS 1969年 美国 CODASYL（conference on data system language）下的DBTG报告 1970年 IBM公司 E. F. Codd的关系模型(2) 进入DBS的三大标志1616 数据结构化。 数据的共享性高，冗余度小，易扩充。数据的最 小存储单位是数据项。 有较高的数据独立性。 数据由DBMS的统一管理和控制。 数据的安全控制 数据的完整性 并发控制 恢复 3数据库阶段(3) 特点应用程序1文件1文件

9、2文件nabcdefghDBMS应用程序2应用程序nabacfb1717求和： SELECT Sum(Num) FROM Data 求最大值：SELECT Max(Num) FROM Data 数据库系统阶段数据管理示例上例用数据库系统实现18181.1数 据 库 系 统 概 论1.1.3 高级数据库技术阶段80年代后 1. 分布式DBS的特点 分布性。（多数处理就地完成） 逻辑整体性。（各地的计算机由数据通信网络相联系） 2. 并行DBS的特点 并行处理。 各节点是完全非独立。 通过高速网连接。 3. 面向对象DBS的特点 面向对象的数据模型能完整地描述现实世界的数据结构，能表达数据间的嵌套

10、、递归关系。 具有面向对象技术的封装性和继承性，提高了软件的可重用性。19194. 多媒体数据库涉及图像、音频、视频处理、三维动画、数 据存储与检索等技术 5. 数据仓库面向主题的、集成的、稳定的和随时间变化 的数据集合，用于决策制定 6. 工程数据库存储和管理各种工程设计图形和工程设计文 档，并能为工程设计提供各种服务的数据库 7. 空间数据库是描述、存储与处理具有位置、形状、大小 、分布特征及空间关系等属性的空间数据及其 属性数据的数据库系统20201、计算机化的数据管理经过的三个阶段 本节小结本节小结: :数 据 库 系 统 概 论1.1人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段2、三个

11、阶段的特点。2121作作 业业： 本节结束数 据 库 系 统 概 论1.1P37 1计算机化的数据管理经历了哪几个阶段？各有什么特点？22221.2数据模型模型：是现实世界事物的特征的模拟和抽象 。数据模型也是一种模型。是现实世界中事 物的数据特征的抽象。1.2 数据模型23231.2数据模型认识抽象转换现实世界信息世界计算机世界用概念模型描述用数据模型描述从DBS开发的角度，这种抽象经历了三个世界24241.2.1 数据模型的三要素1.2数据模型数据结构 数据操作 完整性约束条件1. 数据结构描述系统的静态特征。数据结构是所研究的对象类型（object type）的集合。在DBS中按数据结构

12、的类型来命名数据模型分：层次结构 网状结构 关系结构 的模型称为 层次模型 网状模型 关系模型25252. 数据操作 描述系统的动态特性。 对DB中各种对象（型）和实例（值）允许执行的 操作的集合，要定义这些操作确切含义、操作符 号、操作规则以及实现这些操作的语言等3. 数据的约束条件是一种完整性规则的集合，保证数据的正确、 有效。 如：性别（男，女）数据操作 检索 更新 ：增加、删除、修改数 据 模 型 的 三 要 素1.2.126261.2.2 信息世界中的基本概念v实体（Entity）：客观存在并可相互区分的事物。 v属性（Attribute）：实体所具有的每一个特征。 v实体型（Ent

13、ity Type）：实体类型。同型实体应具有相同的属性。 v实体集（Entity Set） ：同型实体的集合。 v键（key）：能唯一标识每个实体的属性或属性集。 v联系（Relationship）：数 据 模 型1.22727 一对一联系（1: 1）E1、E2两实体集，E1中的任一实体在E2 中至多有一个与之联系，反之亦然。那么， E1和E2间的联系为一对一联系，记作 1:1 。E2 E1两个实体型之间的联系信 息 世 界 中 的 基 本 概 念1.2.22828 一对多联系（1：m）E1、E2两实体集，E1中的任一实体在E2中 有n个实体（n0）与之联系。反之，E2中的每 一个实体在E1中

14、至多有一个与之联系，则E1与 E2间为为一对多联系，记作 1：m。E2 E1信 息 世 界 中 的 基 本 概 念1.2.22929 多对多联系（m：n）E1、E2两实体集，E1中的任一实体在E2中有n 个实体（n0）与之联系，反之亦然，则E1、E2 为多对多联系，记作 m：n。E2E1两个以上实体型之间也存在着1:1、1:m、m:n 的联系。(例16)同一实体集内各实体间也存在着1:1、1:m、 m:n联系。 (例17、 例18)信 息 世 界 中 的 基 本 概 念1.2.230301976年P.S.Chen提出 实体联系方法（ Entity- Relationship Approach

15、）。也称为E-R模型。E-R模型提供了表示实体型、属性、联系的方法：v 实体型：用矩形表示 ，矩形框内写明实体名。例1-1：学生实体型，课程实体型。学生课程信 息 世 界 中 的 基 本 概 念1.2.23、概念模型的表示方法3131v 属性：用椭圆形表示，椭圆形框内写属性名，键的属性下画一条 横线，并用无向边将其与相应的实体连接起来。例1-2：学生实体型具有学号、姓名、性别、出生日期、专业 属性，并且，学号具有唯一标识性。学生出生日期专业性别学号姓名信 息 世 界 中 的 基 本 概 念1.2.23232v 联系： 用菱形表示，菱形框内写联系名，并用无向边分别与 有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的 类型（1:1，1:m, m:n ）。 例1-3: 一个校长管理一个学校，一个学校也只有一 个校长。学校校长管理11例1-4: 一个学校有若干学生，一个学生只能在一个学校学习。学校学习学生1m信 息 世 界 中 的 基 本 概 念1.2.23333例1-5: 学生选修课程。一个学生可以选修多门课程，一门 课程可以被多个学生选修。