医学信息学03(数据库)-1

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1、第一节 概述,1.什么是数据库？数据库(database)指的是长时间存储在计算机中的有组织的并有一定结构的数据集合。,第一节 概述,在数据库中会以一定的数据模型来进行数据库的定义、描述、组织和数据存储。数据库的建立、组织、管理、维护和使用的好坏，不仅将大大影响医院信息系统的运行和性能，而且势必会影响到全院医疗护理和行政管理等项业务工作是否能够正常和优质地运转。,第一节 概述,2. 什么是数据库管理系统？数据库管理系统(database management system, DBMS)，是用来对数据的存储、运行和维护进行统一管理控制的，包含了一组用以访问数据的程序。,第一节 概述,数据库本身存

2、放的数据资源和用于数据管理的数据库管理系统软件是两个相关的又有区别的事物和概念。数据库本身存放的数据资源：互相关联的数据集合。数据库管理系统软件：用以访问数据的程序。,第一节 概述,数据库技术是数据库管理的工具，信息系统的成功与否往往取决于数据管理的好坏。数据的有效管理，以及赖以实现的数据库管理系统是信息系统成败的关键，也是信息系统组成的核心。,第一节 概述,3. 从历史上看数据管理技术共经历了三个阶段：人工管理阶段、文件系统阶段、数据库阶段：(1)人工管理阶段：没有利用计算机管理，数据管理依靠人工管理，数据不保存在机器中，也没有专用软件对数据进行管理。,第一节 概述,(2)文件系统阶段：利用

3、计算机进行数据管理的初始阶段。数据已可以长期保存在磁盘上。缺陷是数据还需要重复存储，存在着数据的冗余、数据不一致性和数据间联系弱等。(3)数据库阶段：专门的数据库管理软件，可采用复杂的数据模型表示数据结构，有较高的数据独立性，数据结构可以分成整体逻辑结构、用户的逻辑结构和实际物理结构。,第一节 概述,数据库系统能为用户提供方便的用户接口，可以使用查询语言、终端命令或程序方式操作数据库。数据库管理系统对于数据的管理控制功能日益完善，可以提供多方面的数据管理控制功能，包括数据库的恢复、并发控制、数据完整性和数据库安全等。,第一节 概述,5.数据库管理系统在医疗行业中的应用：数据库技术是构成医院信息

4、系统的至关重要的核心技术平台。数据库管理系统是应用系统的基石。它处于应用系统的底层，为了便于用户使用，许多数据库应用设计对于最终用户往往是“透明“的,即应用系统设计时已经有意隐蔽了一些设计上的细节，无需用户在应用时去操心和处理。但这样也使用户往往容易忽视数据库选用和设计对于系统性能实际存在重大的影响。,第一节 概述,例如医院信息系统的运行性能在很大程度上取决于所选用的数据库管理系统的性能，在应用系统中是否对数据库结构进行了正确设计，以及是否对数据库的访问进行了必要的优化。医院信息系统在运行中造成所存储数据的不合理海量增长，系统容易不稳定和死锁，以及系统的运行性能越来越慢等问题的出现，有许多是和

5、数据库选用不当或在数据库应用设计上考虑不周直接有关的。,第一节 概述,6、当前流行的数据库管理系统：（1）MySQL，英特网上十分流行的数据库服务器，结合PHP脚本技术和ApacheWeb服务器使用。维基采用的就是MySQL数据库。 （2）Oracle，当前版本11g。多数医院采用该数据库。 （3）DB2， IBM产品, 当前版本9 。 （4）MS SQL-Server, 当前版本2008 （5）Sybase,数据库技术是计算机科学技术中发展最快的领域之一，也是应用最广的技术之一，它已成为信息管理、电子商务、网络服务等应用系统的核心技术和重要基础。从某种意义上说，数据库技术已成为计算机、控制、

6、信息等相关专业的学生所必须具备的专业知识。,第一节 概述,数据,用户,WWW Server,DBMS Server,Browser,数据,用户,DBMS Server,Oracle,PowerBuilder / C,第一节 概述,第二节 数据库的若干基本概念,1.数据库、数据库系统、数据库管理系统、数据库技术(1)数据库(database,DB)：指的是要统一管理的相关数据的集合，或是长时间存储在计算机中的有组织的、有一定结构的数据集合。(2)数据库系统(database system,DBS)：是由计算机软件、硬件和数据资源组成的系统，其目的是为了实现有组织地、动态地存储大量的数据，方便多用

7、户访问。,第二节 数据库的若干基本概念,第二节 数据库的若干基本概念,1.数据库、数据库系统、数据库管理系统、数据库技术(3)数据库管理系统(DBMS)：DBMS是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，它为应用程序提供访问数据库的方法，包括数据库的建立、查询、更新及各种数据控制。(4)数据库技术(database technology)：通常指的是实现数据库管理的软件技术，它是一门研究数据库结构、存储、管理和使用的软件学科。,第二节 数据库的若干基本概念,2.实体、属性和属性值(1)实体(entity)：是指客观上存在的和某一应用有关的事物，就是数据库要描述和处理的现实世界的客观现象。(2

8、)属性(attribute)：用以描述实体的各项特征。(3)属性值(value)：某一个属性对应的具体的内容值。,第二节 数据库的若干基本概念,3.类、属性和方法：现实世界中的事物都是客观存在的对象(object)。(1)对象(object)现实世界中的事物的客观存在。(2)类(class)一组对象的定义。(3)属性(property)一个对象所具有的性质。(4)方法(method)一个对象所具有的行为动作。在面向对象数据库中，对象的数据和代码是组合在一起封装的。对象将作为一个基本单位来存储和处理。,第二节 数据库的若干基本概念,4.记录和文件(1)记录(record)表示某一实体的属性的具体

9、记载情况。记录由若干属性数据项组成。(2)文件(file)若干记录的集合。,5.数据结构、数据模型、数据操作和数据约束 (1)数据结构为了在数据库系统中存储数据，数据库系统设计时首先要根据数据之间的关系决定以什么样的组织方式将数据存储于数据库中，这些描述数据之间关系的组织方式称为数据结构。数据库里除了存储有各个数据本身以外，还包括数据描述说明、数据之间的联系及其存取路径，如为增强快速检索功能所用的各种索引。,第二节 数据库的若干基本概念,5.数据结构、数据模型、数据操作和数据约束 (2)数据模型表示实体类型及实体类型间联系的模型；通俗的讲就是现实世界的模拟。在数据库中用数据模型来抽象、表示和处

10、理现实世界中的数据和信息。数据模型分为网状模型、层次模型、关系模型。数据模型包括数据结构、数据操作和数据约束三部分。,第二节 数据库的若干基本概念,5.数据结构、数据模型、数据操作和数据约束 (3)数据操作数据操作是对系统动态特性的描述，主要包括检索和更新（插入、删除、修改）。 (4)数据约束一组描述完整性约束规则的集合。完整性规则是指给定的数据模型中数据及其联系所应遵循的采集、存储规则，用以保持数据的正确、有效、一致。,第二节 数据库的若干基本概念,5.数据结构、数据模型、数据操作和数据约束 (3)数据操作数据操作是对系统动态特性的描述，主要包括检索和更新（插入、删除、修改）。 (4)数据约

11、束一组描述完整性约束规则的集合。完整性规则是指给定的数据模型中数据及其联系所应遵循的采集、存储规则，用以保持数据的正确、有效、一致。,第二节 数据库的若干基本概念,任何数据库都至少采用一种数据模型。关系型数据库中一个关系模型的逻辑结构是一些有关联的二维表，每个表由行和列组成。目前广泛使用的大型数据库ORACLE、SQL Server等数据库是关系型数据库。关系型数据库的标准操作语言是SQL语言。,第二节 数据库的若干基本概念,第二节 数据库的若干基本概念,第二节 数据库的若干基本概念,第二节 数据库的若干基本概念,一般用E-R图来描述现实世界的概念模型， 有如下四种符号：,第二节 数据库的若干

12、基本概念,例：教学管理E-R图：,第三节 数据库的类型之一：层次数据库,满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型：（1）有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点；（2）根以外的其它结点有且只有一个双亲结点。,第三节 数据库的类型之一：层次数据库,层次模型（Hierarchical Model）用树型结构来表示实体之间联系的模型。支持层次模型的典型系统诞生于1970年前后，是IBM公司的IMS（Information Management System）系统。医疗领域有MUMPS。层次模型的表示方法实体：用记录类型描述；每个结点表示一个记录类型属性：用字段描述。每个记录类型可包含若

13、干个字段联系：用结点之间的连线表示记录（类）型之间的一对多的联系,第三节 数据库的类型之一：层次数据库,层次模型示例-树形结构,举例：教员学生层次数据库模型,上层节点与下层节点之间是一对一或者一对多关系。,第三节 数据库的类型之一：层次数据库,2层次模型的数据操纵与完整性约束数据操纵：查询，插入，删除，修改完整性约束条件：严格的完整性约束条件 3层次模型的存储结构邻接法: 即以数据库记录值在物理空间上的相邻来体现层次顺序; 链接法: 用指针表示层次关系(子女兄弟链接法，层次序列链接法)。稀疏数组存储结构，不会浪费存储空间。,第三节 数据库的类型之一：层次数据库,4层次模型的优缺点 优点: (1

14、)层次数据模型简单，对具有一对多的层次关系的部门描述自然、直观，容易理解 (2)性能优于关系模型，不低于网状模型 (3)层次数据模型提供了良好的完整性支持 缺点：(1)多对多联系表示不自然 (2)对插入和删除操作的限制多 (3)查询子女结点必须通过双亲结点 (4)层次命令趋于程序化,第三节 数据库的类型之二：网状数据库,网状模型（Network Model）典型代表：DBTG（Data Base Task Group）数据库任务组,医疗方面：PROMIS。允许一个以上的结点无双亲 一个结点可以有多于一个的双亲结点 注：一般，处理：的实体联系,第三节 数据库的类型之二：网状数据库,网状模型（Ne

15、twork Model）,数据操纵与完整性约束： 数据操纵：查询，插入，删除，修改。 完整性约束条件：支持一定的完整性约束条件。（支持记录码；支持双亲与子女间的一对多联系；插入，删除时有一定的约束条件） 存储结构： 链接法：用指针表示层次关系。（单链，双链，环链等）,第三节 数据库的类型之二：网状数据库,网状模型特点： 描述更加直接 存取效率高 结构复杂 DDL（数据描述语言）、DML（数据操纵语言）复杂，用户不易使用,第三节 数据库的类型之二：网状数据库,第三节 数据库的类型之三：关系数据库,关系模型（Relational Model）1970，IBM，E.F.Codd关系模型源于数学，它把

16、数据看成是二维表（关系） 中的元素。用关系表示（不需用指针）实体和实体之间联系的模型称为关系模型。对于用户，关系方法应该是很简单的，但RDBMS很复杂，因为将大量工作都转嫁给了RDBMS。,RDBMS的设想在层次、网状数据库诞生的同时产生的，但研制开发RDBMS却花费了比人们想象的要长得多的时间。所以成为商品并投入使用比层次、网状数据库晚了十几年。但一投入使用就显示了旺盛的活力，并逐步取代层次、网状数据库。,第三节 数据库的类型之三：关系数据库,术语： 关系 (Relation) ： 一个关系对应一张表 元组 (Tuple) ：表中的一行 属性 (Attribute)： 表中的一列，给每一列取一个名称即属性名 主码(Key)：表中可唯一确定一个元组的某个属性组。 域(Domain)：属性的取值范围 分量(Component)：元组中的一个属性值 关系模式 (Relation Schema)：对关系的描述,第三节 数据库的类型之三：关系数据库,实体及实体间联系的表示： 实体：直接用关系（表）表示 属性：用属性名表示 一对一联系：隐含在实体对应的关系中 一对多联系：隐含在实体对应的关系中 多对多联系：直接用关系表示,