数据库系统第一章

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1、数据库系统概论,计算机科学系,联系方法,名字：蔡涛 办公地点 老计算机中心，二楼，工作站机房 电话 办公室：8780375-804 宿舍：8786117 邮箱 C ftp:/202.195.168.66 student student,上课的要求,点名 35次 缺3次以上的，降低一个等级。 迟到：请报告一下 手机：请调成震动 课堂的纪律：不希望私下讲话，影响别人，也会影响我的。 作业：过半次数不交者，降低一个等级。,数据库的应用,非常广泛 飞机、导弹的控制 银行系统、公司管理系统 Web系统 PDA 手机 在大部分的软件系统中都有 最大的作用：存储数据,本课程的主要内容,了解数据库的产生 数据

2、库系统的主要类型 关系数据库的基本概念 SQL语言 关系数据理论 数据库的设计 数据库的其它相关技术 数据库技术的新发展,学习的内容,数据库系统的功能 理解数据库管理系统的发展过程 各阶段改进的思想 如何使用数据库系统 形式化的理论、SQL语言 具体的SQL SERVER中的使用 如何设计数据库系统 其它的需要注意的一些问题 当前的一些发展,综述,数据库的类型 NO：传统意义上的数据库； XML、Web； 学习的内容： NO：仅仅数据库的使用 YES：数据库的目的、组成、实现、设计。 学习的作用： 了解数据库的基本实现原理，更好的使用； 更好的解决程序和使用中的问题； 更深入理解数据库的工作原

3、理，区分数据库类型。,学习的方法,NO：死记硬背，太无聊，没乐趣； 我认为好一点的方法： 首先理解数据库系统相关的定义，明白数据库做什么用，可推出数据库要解决的问题； 针对数据库要解决的问题，理解解决的思想： 根据思想，遵循几大原则，推出解决的方法； 比较相关概念之间的差异，主要的异同点。,第一章 绪论,了解什么是数据库、数据库技术的产生背景以及数据库的基本特点 掌握数据库相关的基本概念及数据库系统的核心数据模型 了解数据库系统的三级模式结构及其系统的组成,要求,信息是重要的财富和资源 产生的问题：如何组织、管理，并且产生更大的效益。 数据管理的新技术：数据库技术 应用范围：非常广 小型单项事

4、务大型信息系统 联机事务处理联机分析处理 管理系统、CAD、CAM、CIMS、OSI、GIS,数据库的产生和应用,1.1 数据库系统概述,信息（information） 广泛的概念，事物存在方式和运动状态的反映。 数据（Data） 描述事物的符号记录（包括数字、文字、图像、图形、声音等），用符号记录下来的、可以识别的信息。 它们之间的联系和区别 信息是数据的内涵，是对数据语义的解释 数据是信息的符号表示（载体）,1.1.1 数据、数据库、数据库管理系统、数据库 系统,1.1 数据库系统概述,数据库（Database，简称DB） 解决的问题：如何存放数据 定义：存储在计算机内的、有组织的、可共享

5、的数据集合 按照一定的数据模型进行组织、描述和存储 高数据独立性、小冗余度、易扩展、多用户共享 数据库管理系统（DataBase Management System ，简称DBMS） 解决的问题：如何科学的组织、存储、管理数据 定义：位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件,1.1.1 数据、数据库、数据库管理系统、数据库 系统,DBMS的主要功能 数据定义功能：DDL 数据操纵功能：DML 数据库的运行管理（安全性、完整性、并发控制） 数据库的建立和维护（输入、转换、转储、性能监视、分析） 数据库系统（DataBase System，简称DBS）把计算机硬件、软件、数据集合和人员组织起来为用

6、户提供信息服务的系统。,规定数据的格式,如何使用数据,数据的管理,建立和维护,数据库系统：,数据处理：对各种数据进行收集、存储、加工和传播 数据管理对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护 数据管理的效率与数据的存储结构和处理方式密切相关,1.1.2 数据管理技术的产生和发展,数据管理过程：,数据管理,人工管理阶段（50年代中期之前） 计算机主要用来做科学计算 硬件：有纸带、卡片、磁带，无磁盘等直接存取的设备 软件：无OS，DBMS 数据处理方式：批处理 特点： 数据不保存 数据由应用程序管理 数据不共享 数据不具有独立性,从数据的存储结构和处理方式来看，计算机数据管理技术 的进展可分为以

7、下三个阶段,文件系统阶段（50年代后期60年代中期） 硬件：磁盘、磁鼓（直接存储设备） 软件：有OS，有专门的数据管理软件文件系统 处理方式：批处理，联机实时处理 特点： 数据可长期保存 数据由文件系统管理 数据共享性差，冗余度大 数据独立性差,数据库系统阶段（60年代后期以后） 需要管理的数据更多，应用广泛，共享的要求更强。 硬件：大容量磁盘，价格下降 软件：软件价格上升，成本相对增加 处理方式：批处理、联机实时处理、分布处理,数据管理技术进入数据库阶段的三件标志性大事,1969：IBM的IMS（Information Management System）问世。 1969：美国DBTG（Da

8、ta Base Task Group）数据库任务组提出 网状数据模型的数据库规范。并于1971年4月公布DBTG报告， 真正将数据库与文件区别开来。 1970：IBM发表论文大型共享数据库数据的关系模型，奠定了 关系数据库的理论基础。,数据结构化 数据库与文件系统的本质区别 文件系统中，相互独立的文件内的记录内部有结构。,1.1.3 数据库系统的特点,数据库系统中，不仅描述数据本身，还要描述数据间的联系,例：,学生,例：,面向组织 （学生选课系统）,针对某一应用（学生）,学生,选课,课程,数据共享性高、冗余度低、易扩充 数据共享性 不同的应用程序可以使用同一数据库 不同的应用程序可以在同一时刻

9、存取同一数据 可以开发新的应用而不增加新的数据 不同的程序设计语言编写的应用程序可以访问同一数据库 数据共享减少数据的冗余减少了不一致性 数据的不一致性：数据库中同一数据出现不同的值 数据共享易于系统扩充,数据独立性高 物理独立性：指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据相互独立，使用时不需要知道数据的存储。 逻辑独立性：指用户的应用程序与数据库的逻辑结构相互独立，数据的逻辑结构改变，应用不会改变。 数据由DBMS统一管理和控制DBMS的数据控制功能： 数据的安全性保护security 数据的完整性检查integrity 并发控制concurrency 数据库恢复recovery,由DBM

10、S 的二级 映象功能 实现,用来保证 数据 并发 的共享,数据库技术的影响,信息系统发生了改变 加工数据的程序为中心以共享的数据库为中心； 方便数据的管理、应用程序的维护； 提高数据的利用率和相容性、提高决策的可靠性； 数据库技术是发展的最快的技术之一 数据库技术的发展围绕着数据模型展开,1.2 数据模型,模型：现实世界特征的模拟和抽象 数据模型data model：现实世界数据特征的抽象 数据模型应满足三方面要求： 比较真实地模拟现实世界 容易为人所理解 便于在计算机上实现 模型的分类 概念模型：也称信息模型，面向客观世界、面向用户的模型，与具体的DBMS和计算机无关，用于数据库设计。 数据

11、模型：面向数据库系统、计算机系统的模型，与具体的DBMS有关，用于DBMS的实现。,数据库系统中 针对不同的对象和目的 使用不同的数据模型,数据库的 核心和基础,现实世界中客观对象的抽象过程,人的加工过程,数据模型的组成： 严格定义的一组概念的集合这些概念要描述的方面 系统的静态特性数据结构 系统的动态特性数据操作 完整性约束条件完整性约束,1.2.1 数据模型的组成要素,1.2.1 数据模型的组成要素,数据结构 定义：所研究的对象类型的集合。 所研究的对象类型： 与数据的类型、内容、性质有关的对象 与数据之间联系有关的对象 按数据结构命名的数据模型：一般按它来分类 层次结构层次模型 IMS

12、网状结构网状模型 DBTG 关系结构关系模型 SYSTEM 说明 数据结构是对系统静态特性的描述 文件系统中文件是孤立的，没有结构，因此数据结构化是DBMS与文件系统的根本区别,1.2.1 数据模型的组成要素,数据操作 定义：对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作的集合（包括操作及有关的操作规则）。 操作类型： 检索 更新（插入、修改、删除） 定义的内容：操作确切含义、符号、规则、实现语言 说明：数据操作是对系统动态特性的描述 数据的约束条件 是一组完整性规则的集合。 完整性规则：实体完整性和参照完整性 数据模型中数据及联系所具有的制约和依存规则。,定义完整性 约束条件的机制,1.

13、2.2 概念模型,概念模型的叙述 现实世界机器世界的一个中间层次 概念模型用于信息世界的建模 现实世界机器世界的第一层抽象 数据库设计人员的工具，也是数据库设计人员和用户的交流语言 对概念模型的要求 具有较强的语义表达能力，能方便、直接地表达应用中的各种语义知识； 还应该简单、清晰、易于用户理解。,1.2.2 概念模型,信息世界的基本概念 实体（Entity）：客观存在并可相互区别的事物。（具体的人、事、物；抽象的概念、联系） 例：一个学生、一个部门、老师与系的工作关系。 属性（Attribute）：实体所具有的某一特性。实体可以由多个属性组合起来进行表征。 例：对（实体）学生：学号、姓名、性

14、别。 码（Key）：唯一标识实体的属性集。 例：对（实体）学生：学号 域（Domain）：属性的取值范围。 学号：8位整数 性别：（男、女）,1.2.2 概念模型,信息世界的基本概念 实体型（ Entity Type）： 具有相同属性的实体的共同的特性和性质。 用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体。 例：学生（学号，姓名，系别，年龄） 实体集（Entity Set）：同型实体的集合。 例：全体学生 联系（Relationship）： 现实世界：事物内部和事物间存在着联系。 信息世界： 实体（型）内部的联系：属性之间，实体之间； 实体（型）之间的联系：不同实体集之间,两个实体型间的三类联系

15、： 一对一联系（1：1） 定义：两个实体集A、B，若它们中的每一个实体至多和另一个实体集中的一个实体相联系，则A、B间的联系称为一对一的联系。 例：一个班级只有一个班长，一个班长只能代表一个班级。 一对多的联系（1：m） 定义：两个实体集A、B，如果A中的每个实体与B中的任意个实体相联系，而B中的每个实体至多与A中的一个实体相联系，则A、B间的联系为一对多的联系。 例：一个教研室有多个教员，一个教员只属于某一个教研室 多对多的联系（m：n） 定义：两个实体集A、B，若它们中每一个实体都和另一个实体集中的任意个实体相联系，则A、B间的联系为多对多的联系。 例：学生与选课之间的关系,实体集间的联系

16、： 两个实体集间 多个实体集间 一个实体集内部 概念模型的表示方法实体联系方法（Entity-Relationship Approach）：用E-R图来描述现实世界的概念模型。 E-R图的几个图形符号 矩形框：表示实体型，在框内写上实体名。 椭圆形框：表示实体的属性，在椭圆形框内写上属性名，并用无向边标上实体与属性的联系。 菱形框：表示实体间的联系，框内写上联系名，并用无向边与有关的实体相连，同时在连线旁标出联系类型,1：1 1：N M：N,各种实体间联系的E-R图 两个不同实体型实体间的联系,两个以上不同型实体间的联系,同一实体型内的联系,E-R图的实例联系的属性,联系,供应商,项目,零件,供应量,m,n,p,E-R图的实例,银行的客户帐号管理,层次模型（Hierarchical Model） 网状模型（Network Model） 关系模型（Relational Model） 面向对象模型（Object Oriented Model）,1.2.3 最常用的数据模型,