数据库概论讲义

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1、数据库系统原理,2018/9/20,第一章 数据库概论,2,教材,数据库系统原理高等学校“十一五”规划教材 赵文涛主编 出版社：中国矿业大学出版社，2006,2018/9/20,第一章 数据库概论,3,参考书,萨师煊、王珊，数据库系统概论，高等教育出版社，2000 H.F.Korth, A.Silberschatz, Database System Concepts (Ed. 4), McGraw-Hill, 1999中译本：数据库系统概念（第三版），杨冬青、唐世渭，机械工业出版社，2000 王能斌，数据库系统，电子工业出版社，1995 王珊、陈红，数据库系统原理教程，清华大学出版社，2000

2、,2018/9/20,第一章 数据库概论,4,第一章 数据库概论,1.1 数据库系统概述 1.2 数据描述 1.3 数据模型 1.4 数据库系统结构 1.5 数据库系统的组成 1.6 数据库技术的研究领域 1.7 当前流行的大型数据库产品简介 本章小结,2018/9/20,第一章 数据库概论,5,第一章 数据库概论,1.1 数据库系统概述 1.2 数据描述 1.3 数据模型 1.4 数据库系统结构 1.5 数据库系统的组成 1.6 数据库技术的研究领域 1.7 当前流行的大型数据库产品简介 本章小结,2018/9/20,第一章 数据库概论,6,数据库的地位,数据库技术产生于六十年代末，是数据管

3、理的最新技术，是计算机科学的重要分支 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 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,2018/9/20,第一章 数据库概论,7,1.1.1 四个基本概念,数据 数据库 数据库管理系统 数据库系统,2018/9/20,第一章 数据库概论,8,一、数据,数据(Data)是数据库中存储的基本对象 数据的定义 描述事物的符号记录 存储在某一种媒体上能够识别的物理符号 数据的种类 数字、文字、图形、图象、声音 数据是对现实世界的描述 日常生活中常用自然语言描述 计算机中将人们对事物感

4、兴趣的特征组成一个记录来描述,2018/9/20,第一章 数据库概论,9,数据举例,学生档案中的学生记录 （李明，男，1972，江苏，计算机系，1990） 数据的形式不能完全表达其内容 数据与其语义是不可分的 数据的解释 语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间 解释：李明是个大学生，1972年出生，江苏人，1990年考入计算机系,2018/9/20,第一章 数据库概论,10,二、数据库,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数据库的定义 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

5、数据集合,2018/9/20,第一章 数据库概论,11,数据库(续),数据库的特征 数据按一定的数据模型组织、描述和储存 可为各种用户共享 冗余度较小 数据独立性较高 易扩展,2018/9/20,第一章 数据库概论,12,三、数据库管理系统,什么是DBMS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,它的职能是有效地组织和存储数据、获取和管理数据，接受和完成用户提出的访问数据的各种请求。,2018/9/20,第一章 数据库概论,13,数据库管理系统(续),DBMS的主要功能 数据定义功能: 提供数据定义语言(DD

6、L)，用于定义数据库中的数据对象。 数据操纵功能: 提供数据操纵语言(DML)，用于操纵数据实现对数据库的基本操作(查询、插入、删除和修改)。 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及发生故障后的系统恢复。 数据库的建立和维护功能: 提供实用程序，完成数据库数据批量装载，数据库转储，介质故障恢复，数据库的重组织和性能监视等,2018/9/20,第一章 数据库概论,14,四、数据库系统,什么是数据库系统 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。 在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。数据库系统的构

7、成 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。 硬件、软件、数据和人员,2018/9/20,第一章 数据库概论,15,数据库系统(续),数据库系统构成图示数据库系统在计算机系统中的位置图示,2018/9/20,第一章 数据库概论,16,用户,用户,用户,应用系统,应用开发工具,数据库管理系统,操作系统,数据库管理员,数据库系统,数据库,2018/9/20,第一章 数据库概论,17,硬件,操作系统,编译系统,DBMS,应用开发工具,应用系统,数据库系统在计算机系统中的位置,2018/9/20,第一章 数据库概论,18,1.1.2 数据管理技术的产生和发展,什么是

8、数据管理 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。数据管理技术的发展过程 人工管理阶段(40年代中-50年代中) 文件系统阶段(50年代末-60年代中) 数据库系统阶段(60年代末-现在),2018/9/20,第一章 数据库概论,19,数据管理技术的产生和发展(续),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,2018/9/20,第一章 数据库概论,20,一、人工管理,时期 40年代中-50年代中产生的背景 应用需求 科学计算 硬件水平 无直接存取存储设备 软件水平 没有操作系统 处理方式 批处理,2018/9/20,第一章 数据库概

9、论,21,人工管理(续),特点 数据的管理者：应用程序，数据不保存。 数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：无共享、冗余度极大 数据的独立性：不独立，完全依赖于程序 数据的结构化：无结构 数据控制能力：应用程序自己控制,2018/9/20,第一章 数据库概论,22,应用程序与数据的对应关系(人工管理),2018/9/20,第一章 数据库概论,23,二、文件系统,时期 50年代末-60年代中产生的背景 应用需求 科学计算、管理 硬件水平 磁盘、磁鼓 软件水平 有文件系统 处理方式 联机实时处理、批处理,2018/9/20,第一章 数据库概论,24,文件系统(续),特点 数据的管理者：文件

10、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,2018/9/20,第一章 数据库概论,25,应用程序与数据的对应关系(文件系统),2018/9/20,第一章 数据库概论,26,文件系统中数据的结构,记录内有结构。 数据的结构是靠程序定义和解释的。 数据只能是定长的。 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。 文件间是独立的，因此数据整体无结构。 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

11、的联系。 数据的最小存取单位是记录。,2018/9/20,第一章 数据库概论,27,三、数据库系统,时期 60年代末以来产生的背景 应用背景 大规模管理 硬件背景 大容量磁盘 软件背景 有数据库管理系统 处理方式 联机实时处理,分布处理,批处理,2018/9/20,第一章 数据库概论,28,四、数据库系统的特点,特点 数据的管理者：DBMS 数据面向的对象：现实世界 数据的结构化：整体结构化 数据的共享程度：共享度高 数据的独立性：高度的物理独立性和一定的逻辑独立性 数据控制能力：由DBMS统一管理和控制,2018/9/20,第一章 数据库概论,29,应用程序与数据的对应关系(数据库系统),2

12、018/9/20,第一章 数据库概论,30,数据共享,共享 数据可以被多个用户、多个应用程序共享 共享的好处 降低数据的冗余度，节省存储空间 冗余：同一数据不必要地重复存放 避免数据间的不一致性 不一致：同一数据的不同拷贝值不同 使系统易于扩充,2018/9/20,第一章 数据库概论,31,数据独立性,数据独立性:数据独立于具体的应用程序。数据的物理独立性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 数据的逻辑独立性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,2018/9/20,第一章 数据库概论,

13、32,数据结构化,数据的整体结构化是数据库的主要特征之一，也是数据库系统与文件系统的本质区别。 文件系统 记录内部是有结构的，但记录之间没有联系 采用变长记录或主记录、详细记录形式,2018/9/20,第一章 数据库概论,33,数据结构化(续),数据库中实现的是数据的真正结构化 数据面向整个组织机构, 而不是某个具体应用可以很好的表示不同类型记录间的联系 数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释。 数据可以变长。 数据的最小存取单位是数据项, 并具有灵活的存取方式,2018/9/20,第一章 数据库概论,34,DBMS对数据的控制功能,数据的安全性（Security）保护 使每个用户只能按

14、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。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。,2018/9/20,第一章 数据库概论,35,DBMS对数据的控制功能（续）,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。,2018/9/20,第一章 数据库概论,36,第一章 数据库概论,1.1 数据库系统概述 1.2 数据描述 1.3 数据模型 1.4 数据库系统结构 1.5 数据库系统

15、的组成 1.6 数据库技术的研究领域 1.7 当前流行的大型数据库产品简介 本章小结,2018/9/20,第一章 数据库概论,37,1.2 数据描述,2018/9/20,第一章 数据库概论,38,1.2.1 信息世界中的基本概念,实体（Entity） /实体集 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。 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。 键（Key） 唯一标识实体的最小属性集称为键。,2018/9/20,第一章 数据库概论,39,信息世界中的基本概念(续),域（Domain） 属性的取值范围称为该属性的

16、域。 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。 实体集（Entity Set） 同型实体的集合称为实体集。,2018/9/20,第一章 数据库概论,40,1.2.2 机器世界中的基本概念,字段 标记实体属性的命名单位称为字段或数据项。 字段是可以命名的最小信息单位 。 记录 字段的有序集合称为记录，一般用一个记录描述一个实体。 文件 同一类型记录的集合称为文件 。 关键码（Key） 能惟一标识文件中每个记录的字段或字段集，称为记录的关键码(简称为键) 。,2018/9/20,第一章 数据库概论,41,1.2.3 物理存储中的基本概念,位 字节 字 块 卷,2018/9/20,第一章 数据库概论,42,第一章 数据库概论,1.1 数据库系统概述 1.2 数据描述 1.3 数据模型 1.4 数据库系统结构 1.5 数据库系统的组成 1.6 数据库技术的研究领域 1.7 当前流行的大型数据库产品简介 本章小结,