数据库原理及应用的概述

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1、数据库原理及应用的概述数据库原理及应用的概述课程介绍1.数据库作为信息处理最先进的技术和最有效的工具，已经从一般的大型软件发展成为了现代计算环境的核心技术。数据库是整个社会信息资源开发利用的基础，各行各业均需应用信息系统，而数据库是信息系统的核心。2.国际互连网络的信息系统和动态网页发布同样离不开数据库技术的支持 3.鉴于数据库技术的重要的学术地位和广泛的实际应用范围，“数据库原理与应用”则成为计算机专业、软件学专业、信息专业和电子商务等多个专业的必修课程。学习目的通过本课程的学习，能对数据库技术及其应用系统有一个较全面的认识。掌握数据库系统的基本概念、原理和方法。学会运用规范化的数据分析方法

2、从实例出发、分析、抽象、设计，最终在一种关系数据库管理系统上实现对数据库的建立及基本操作。学前准备及学习方法1.数据库原理及应用课程的先修课程为操作系统、 数据结构和编译原理。是一个复杂而综合的软件系统。 对于学习者来说，如果能够了解操作系统、数据结构、 编译原理等知识对于学习数据库课程是大有好处的 .2.需要首先了解数据库是什么？能干什么？如何使用等 基本问题，然后在“做中学”即选择一个数据库管理系 统产品，完成一个简单的、接近于社会或生活实际问题 的管理应用系统，在实践过程中领会和加深对数据库原 理的理解，并用学到的数据库原理，指导数据库应用系 统的设计和实现。课程重点、难点数据库技术的应

3、用是三分技术，七分设计，关键的工作是 设计合理、好用、效率高的数据库。数据库应用系统的设 计者必须灵活地运用数据库理论，根据实际情况决定创建 什么样的数据库，库中包括什么信息，信息之间如何联系 ，以及数据库模式应该达到那个级别的范式等。数据库原理与应用课程的目的是培养学生具有这样的能力 ：在事务、用户和计算机之间架起桥梁，开发出满足用户 使用的、操作简便、功能齐全、运行效率高的应用系统。 为达此目的，学生必须深刻领会数据库原理的本质，还要 善于从管理的对象中，抽取出有用信息，并建立数据模型 。而此能力不是靠知识的记忆，应该是知识的综合利用。数据库到底有哪一些知识层面呢？编程：编程相对比较简单，

4、只要索引的使用合法，尽量提高程序的效率，事务完整，没有逻辑错误就差不多了.数据库结构的设计：数据库设计不是创建几个表那么简单，连一个数据类型都会关系到系统的性能，比如用int型就比char型查找起来快.数据库设备空间配置：涉及到怎么把数据库设备创建到几个物理硬盘，采用裸设备方式还是采用操作系统文件方式 .系统调优：包括共享内存参数管理，日志大小、及安全考虑（如采用镜像）、IO配置、CPU配置及页面调配设置等等。教材和参考书目教材 高凯等:数据库原理及应用，电子工业出 版社,2011年参考书目 萨师煊，王珊:数据库系统概论(第四版) ，高等教育出版社，2006年 Jeffrey.D.Ullman

5、, Jennifer Widom:A First Course in Database Systems,Dept. Of Computer Science Stanford University SQL Server 2000 入门教程 内容安排(1) 原理篇第一章：绪论第二章：关系数据库基础第三章：关系数据库标准语言SQL第四章：规范化理论第五章：数据库设计第六章：关系查询处理和查询优化第七章：数据库完整性和安全性 第八章：数据库恢复和并发控制 内容安排(2) 应用篇（*）第九章：数据库应用技术概述 第十章：ADO数据访问技术及操作第十一章：ADO.NET数据访问技术及操作 第十二章：基于C

6、#的数据库系统开发应用案例第十三章：基于数据库的Web应用程序开发 第十四章：XML与数据库技术 要点数据管理技术的发展 数据库系统涉及的最基本、最重要的概念数据模型v概念模型 v关系模型数据库系统结构v数据库系统模式的概念 v数据库系统的三级模式结构数据库管理系统1 数据管理技术的 产生和发展 1 数据管理技术的产生和发展数据管理技术的发展过程人工管理阶段(20世纪50年代中期以前)文件系统阶段(20世纪50年代末-60年代中)数据库系统阶段(20世纪60年代末-现在)数据管理技术的发展动力应用需求的推动计算机硬件的发展计算机软件的发展1.1 人工管理阶段时间： 20世纪50年代中期以前应用

7、背景：科学计算硬件背景：无直接存取存储设备,磁带、卡片、纸带软件背景：无操作系统,只有汇编语言数据处理方式：批处理数据不保存没有专用的软件对数据进行管理应用程序管理数据，数据是程序的一部分 数据不共享数据和程序是一种依赖关系，数据和程序是一种依赖关系，数据不具有独立性DATASEGMENTX DB -25RESULT DB ? DATAENDS CODESEGMENTASSUME S:DATA,CS:CODE START:MOVAX,DATAMOVDS,AX MOVAL,XTEST AL,80HJZ NEXT NEG AL NEXT:MOV RESULT,ALMOV AH,4CHINT 21H

8、 CODEENDSEND START 人工管理数据的特点应用程序与数据的对应关系应用程序应用程序1 1数据集数据集1 1应用程序应用程序2 2应用程序应用程序n n数据集数据集2 2数据集数据集n n举例应用程序应用程序数据数据求平均成绩求平均成绩三十人五门课的成绩三十人五门课的成绩求总成绩求总成绩三十人五门课的成绩三十人五门课的成绩1.2 文件系统阶段时间： (20世纪50年代末-60年代中)应用背景：科学计算、管理硬件背景：出现直接存取存储设备 （磁盘、磁鼓）软件背景：高级语言、高级语言、操作系统操作系统中已经有了专门的管理数 据的软件(即文件系统)数据处理方式：批处理、联机实时处理文件系

9、统管理数据的特点数据可长期保存由文件系统对数据的存取进行管理 文件组织多样化 程序与数据之间有一定独立性 应用程序与数据的对应关系应用程序1文件1应用程序2应用程序n文件2文件n文件 系统文件系统阶段存在的问题数据冗余度大，一致性差 数据联系弱，不同的数据文件之间相互独立，缺乏联系。数据独立性差 举例应用程序应用程序 数据数据 求平均成绩求平均成绩求总成绩求总成绩三十人五门课的成绩三十人五门课的成绩文件文件 系统系统学校管理系统学校管理系统人事处人事处教务处教务处科研处科研处个人情况个人情况社会关系社会关系个人情况个人情况教学情况教学情况个人情况个人情况科研情况科研情况1.3 数据库系统阶段时

10、间： (20世纪60年代后)应用背景：大规模管理硬件背景：大容量磁盘、价格下降软件背景：数据库管理系统数据处理方式：联机实时处理、分布处理DBMSDBMS应用程序应用程序1 1应用程序应用程序2 2应用程序应用程序n n数据库数据库Database Management SystemDatabase Management System 数据库管理系统数据库管理系统应用程序与数据的对应关系数据库系统管理数据的特点数据整体结构化数据共享性高、冗余少，易扩充 数据独立性高有统一的数据控制功能 数据整体结构化例：学生人事记录例：学生人事记录数据库系统：文件系统：学号姓名性别系别年龄政治面貌籍贯籍贯政治

11、面貌年龄系别性别姓名学号详细情况姓名与本人关系奖惩条目时间学号时间奖惩 条目学号姓名与本人关系详细 情况山东党员21信息男李明9500 1。李易山父子奖学金1998。张语母子。李平兄弟三好学生1999例：学生人事记录实例系名系名系主任系主任地点地点教研组名教研组名教研组主任教研组主任姓名姓名代号代号 职称职称 年龄年龄专长专长课程名课程名 代号代号开课日期开课日期奖惩奖惩日期日期工资级别工资级别日期日期开课教师开课教师日期日期系记录系记录教研组记录教研组记录教师记录教师记录人事记录人事记录课程记录课程记录开课记录开课记录工资记录工资记录数据库系统中对数据的描述不仅要描述数据本身数据库系统中对数

12、据的描述不仅要描述数据本身, ,还还 要描述各数据记录之间的联系。要描述各数据记录之间的联系。例：教师记录举例学校管理系统学校管理系统人事处人事处科研处科研处个人情况个人情况 社会关系社会关系 教学情况教学情况 科研情况科研情况DBMDBMS S教务处教务处是指数据库中的数据与应用程序之间不存在依赖 关系，而是相互独立的。包括数据的物理独立性和数据的逻辑独立性： 物理独立性 v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。 逻辑独立性 v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

13、独立性是由DBMS的二级映像功能来 保证的数据独立性高统一的数据控制功能 数据的安全性（Security）保护保护数据，以防止不合法的使用造成的 数据的泄密和破坏。 数据的完整性（Integrity）检查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。 并发（Concurrency）控制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。 数据库恢复（Recovery）将数据库从错误状态恢复到某一已知的 正确状态。2 数据库基本概念 四个基本概念数据(Data)数据库(DB)数据库管理系统(DBMS)数据库系统(DBS)2.1 数据 （Data）数据(Data)是数据库

14、中存储的基本对象数据的定义描述事物的符号记录数据的种类文本、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录、货物的运输情况等数据举例数据的含义义称为为数据的语义语义 。例如 93是一个数据v语义语义 1：学生某门课门课 的成绩绩v语义语义 2：某人的体重v语义语义 3：计计算机系2003级级学生人数v语义语义 4：请请同学给给出。数据和关于数据的语义是不可分的。数据举例学生档案中的学生记录（081637121，黎明，男，1987-5-11，计算机系）语义：学生学号、姓名、性别、出生年月、所在院系解释：黎明是个大学生，学号为081637121 ，1987年5月11日出生，在计算机系学习请给出另一个解释和

15、语义2.2 数据库（DBDataBase）数据库是一个长期存储在计算机内、有组织的、 可共享的、统一管理的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和 储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和 易扩展性，可以为各种用户共享。 数据库的基本特征长期存储有组织可共享DB2.3 数据库管理系统（DBMS）DBMSDataBase Management System什么是DBMS数据库管理系统是操纵和管理数据库的 软件系统，它由一组计算机程序构成，管理并控制数 据资源的使用。在计算机软件系统的体系结构中，数据库管理系 统位于用户和操作系统之间。 数据库在建立、运用和维护时由数据库 管理系统统

16、一管理、统一控制。 数据库管理系统使用户能方便地定义数 据和操纵数据。 能够保证数据的安全性、完整性。能够保证多用户对数据的并发使用及发 生故障后的系统恢复。2.4 数据库系统DBSDataBase System什么是数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系 统。数据库系统的构成数据库计算机软件系统，主要包括数据库管理 系统及其开发工具、操作系统和应用系统等计算机硬件系统用户，包括终端用户、应用程序员和数 据库管理员。终端用户终端用户数据库管理员数据库管理员 DBADBA应用程序员应用程序员数据库数据库应用系统应用系统应用开发工具应用开发工具操作系统操作系统数据库数据库数据库管理系统数据库管理系统数据库系统构成数据库管