数据库概论01

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1、,数据库概论,选用教材,主教科书 数据库系统及应用戴小平等编著参考教材 数据库系统教程（第二版） 王能斌著 电子工业出版社参考教材 数据库系统概论 萨师煊 王珊等著 高等教育出版社参考教材 数据库系统导论(第七版) C.J.Date著，孟小峰 王珊等译 机械工业出版社,课程要求,成绩 平时30%(报告、作业、出勤等), 考试70% 报告 统一使用实验报告,每次上机必须完成实验报告 作业作业使用练习本，采用一班二班轮流上交的方式,数据库技术和数据库系统已经成为计算机信息系统的核心技术和重要基础,MIS：Management Information System管理信息系统 OA：Offices

2、Automation System 办公自动化系统 DSS：Decision Support System 决策支持系统 CAD/CAM：Computer Aided Design/ Manufacture 计算机辅助设计与制造 AI：Artificial Intelligence 人工智能,GIS：Geographic Information System地理信息系统 多媒体数据库：Multimedia Database 实时数据库：Real-time Database 主动数据库：Active Database 数据仓库DS：Data Stores 联机分析处理OLAP：On-Line A

3、nalysis and Process,第一章 数据库基础,数据处理的概念。早期计算机技术： 数值计算。20世纪50年代中期：数据处理。 数据库研究的问题。 数据管理的概念。,物质世界。信息世界。物质的存在伴随着信息的存在，物质是信息的基础，信息是物质的抽象反映。物质的变化会引起信息的相应变化。,1.1 数据、信息与数据处理,数量描述事物描述 文字陈述图形图象 数据：用文字、数字、图象等各种符号对客观事实的表达。（数据库意义下的数据：是客观事物的描述和客体属性的反映，具有多种表现形式）。,1. 数据,数据的特征数据的内容：客体属性的反映。 反映客体属性有属性名和属性值。数据是记录的符号。可通过

4、观察、 测量、考核等手段来获得。数据和语义是不可分的。,数据是计算机实际能处理的一切对象，只是它们有外部可视形式和内部处理形式的区别而已。,信息是一个比较抽象的概念。通常称为是“音讯”或“消息”。通俗的解释是：人们关心的事情 的消息或知识。一般定义：事物之间相互联系、 相互作用的状态的描述。,2. 信息,信息：把对数据进行加工得到的影响或可能影响用户决策的有关知识称之为信息。就是人们对数据赋予的一种意义、一种解释。根据ISO和ANSI，将信息定义如下：人借助于在数据的表示中所用的已知约定来赋予数据的含义。,3. 信息与数据的关系和区别,信息处理是将数据转换为信息的 过程。数据是现象而信息更反映

5、实质。数据与信息有区别也有联系。数据独立性，信息稳定性。,信息与数据之间的固有联系：数据是信息的符号表示或称为载体，信息则是数据的内涵，是对数据的语义解释。,信息依赖于数据的表示，同一信息 用不同的数据形式来表示。从数据可以得出不同的信息（数据 独立性）；对于同一信息，可以用 不同的数据形式表示而不改变其内 容（信息稳定性）。,4. 数据处理,决策,信息,活动,数据,图1.1 信息反馈周期,数据处理：对信息进行收集、整理、加工、存储、检索、传递和输出、利用等一系列活动的总和。信息是用数据表示的，故对信息的处理又具体地表现在对数据的处理上。数据处理也称信息处理。数据处理是技术范畴的问题，从使用的

6、手段和工具来说，是以计算机为中心的。,信息 采集,信息 表示,信息 加工,信息 传递,信息 存储,信息 检索,信息 解释,信息系统,源信息,传输数据,结果信息,查询信息,源数据,存储数据,结果数据,存储,图1.2 信息处理活动流程图,环境,数据处理的三个阶段：数据的手工处理阶段如算盘、计算尺、手摇计算机等一类的低级计算工具。数据的机械处理阶段如卡片制表机。电子数据处理阶段使用计算机。,1.2 数据管理技术的进展,原始数据,处理算法,计算机处理,结果数据,图1.3 数据处理过程,数据处理的核心数据管理。数据管理的任务如何用计算机对数据进行分类、 组织、编目、定位、存储、检索和 维护。,1. 数据

7、处理,人工管理文件系统阶段数据库系统阶段,背景与特点比较：2 表 3 图,2.数据管理技术发展的三个阶段,数据管理三个阶段的比较（表 1）,数据管理三个阶段的比较（表 2）,应用程序1,应用程序2,数据集1,数据集2,应用程序n,数据集n,图1.4 人工管理阶段,数据管理三个阶段的比较（图 1）,应用程序1,数据集1,应用程序n,数据集n,图1.5 文件系统阶段,文件系统,数据管理三个阶段的比较（图 2）,应用程序1,应用程序2,数据库 管理系统,人工输入,图1.6 数据库系统阶段,数据管理三个阶段的比较（图 3）,数据库,文件系统的特点数据以文件形式可长期保存在外存上；数据的逻辑结构与物理结

8、构有了区别；数据文件形式多样化，但共享性差；数据面向应用程序；以记录为存取单位。,文件系统的缺陷数据冗余性(redundancy)；数据不一致性(inconsistency)；数据联系弱(poor data relationship)。在文件系统中，由于文件之间相互独立、缺乏联系，当不同的应用程序所需要的数据有部分相同时，也必须建立各自的文件，而不能共享相同的数据，因此数据冗余度大，浪费存储空间，并且由于相同数据的重复存储，各自管理，给数据的修改和维护带来了困难，容易造成数据的不一致性。,数据库阶段数据管理的特点采用数据模型表示复杂的数据结构；数据的冗余度小，实现数据共享，系统灵活性好；具有较

9、高的数据和程序的独立性；统一的数据控制功能；数据的最小存储单位是数据项；用户接口方便。,3. 数据库与文件系统的比较,相同点与联系数据可长期保存在外存上，数据可重复使用。均为数据组织的管理技术。有数据管理软件进行数据管理。DBS是在文件基础上发展而来的。,区别,1.3 数据库概念,1. 数据库定义,库的特征可以存放现实世界中一定数量的东西。有条理、有组织地存放。由专人进行管理。,数据库存放容器 - 计算机外存（如磁盘） 。管理人员 - 管理软件，即数据库管理系统。存储对象 - 数据集合。,数据库定义 数据库（DataBase）是指有组织地、动态地存储在外存上的相互关联着的数据的集合。该集合中元

10、素，按照一种模式服务于一个或多个应用，按可控冗余度存储在一起，由DBMS集中统一管理，能为各种用户共享，具有较高的数据独立性。,1.4 数 据 模 型,1.4.1 三个世界及其相互关系现实世界信息世界数据世界 - 计算机世界,我们赖以生存的生活环境，工作场所，存在于人们头脑之外的客观世界。个体：一个实际存在的且可以被识别的事物。可以是可接触的具体事物。也可以是不可接触的抽象概念。,1. 现实世界,特征：区别不同个体的依据。标识特征：唯一标识不同个体的特征。同类个体：具有相同特征要求的个体。总体：所有同类个体的集合组织：确指范围内的所有“总体”及其相互关系的总和。,现实世界在人们头脑中的反映，人

11、们通常用文字和符号表示，并可以进行交流、传递和处理。实体：一客观存在并可相互区分的事物，即每一个被认识了的个体。属性：实体具有的某一特征。,2. 信息世界,主属性：唯一标识不同实体的属性集合中的属性。键：能唯一标识每个实体的属性或属性集合，也可称为实体标识符。同类实体：具有相同属性的实体。实体集：所有同类实体的集合,联系：事物内部以及事物之间的相互关系。实体间一般存在两类联系实体内属性之间的联系，即同一记录内部各字段间的联系；实体与实体之间的联系，即记录之间的联系。实体-联系描述：实体集及其相互间的关系。,人们对信息进行加工、整理、组织和抽象，然后用文字或符号等有形的物理符号记录下来，就形成了

12、数据。一切信息进入计算机时，必须是数据化的。可以说数据是信息的具体表现形式。,3. 机器世界 - 计算机世界,数据项：标记实体属性的命名单位称为数据项或字段。关键码：能唯一标识文件中每个记录的字段或字段集。记录：字段的有序集合。 文件：同类记录的集合,4. 三个世界中的术语对照,1.5 数据库模型 - 数据描述计算机无法直接处理现实事物；需要将现实事物转化为计算机可以 理解的数据。,现实世界：事物及其联系,信息世界：信息模型,计算机世界 DBMS支持的（三大）数据模型,认识 抽象,收集、分类、抽象,转换,图2.1 数据处理的三个世界,模型：对现实世界的模拟和抽象。数据模型（data model

13、）：用数学的方法(或计算机可实现的方法）对现实世界中的事物及其联系的描述。数据模型的作用:用来抽象、表示和处理现实世界中数据和信息的工具 是对现实世界的模拟,数据模型应满足： 较真实模拟现实世界易于理解（人的角度） 信息模型，数据库概念模型易于实现（计算机的角度） 狭义的数据模型，数据库逻辑模型， 结构数据模型,数据类型的 两个不同层次,1.5.1 概念数据模型,概念数据模型，简称为概念模型，也称为信息模型介于现实世界和计算机系统之间的信息描述 是对现实世界（其构成、动作特性等）的抽象和描述；具有一定的规范性，独立于计算机系统的模型，完全不涉及信息在计算机系统中的表示，按用户的观点来对数据和信

14、息建模，强调其语义表达能力；是用于建立信息世界的数据模型。主要用于数据库设计,概念模型主要包括实体-联系模型（E-R模型）扩展实体-联系模型（EER模型）IDEF1x模型面向对象模型（O-O模型）,1. 型与值,实体和属性都有类型（type)和值（value）之区分。一般地，用实体名及其属性名集合来抽象地刻画一类实体的实体型。名或型是用来刻画或命名一个集合的，而值是该集合中的一个元素。若干个属性值组合起来描述了一个实体的值，一个实体值可以由若干个属性值来描述。,例：学生(学号，姓名，性别，年龄),(95001，张三，男，20),实体值,实体型的名,属性型的名,属性值,实体型,2. 实体间的联系

15、,二元联系：两个不同实体集合的实体间联系多元联系：两个以上不同实体集合的实体间的联系一元（环形）联系：同一实体集合内的实体间的联系, 二元联系 1:1 联系（one-to-one）若在实体集合A中存在一个实体ai，则在实体集合B中存在一个且存在一个bj与之相联系。换句话说，若对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多有一个实体与之联系，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一联系，记为1:1。,ai,bj,实体集A,实体集B,部门,经理,实体型A,1,图2.2 1:1 联系,1:1联系同时起着一个实体集中的 实体标识另一个实体集中实体的作用。,1,1,1,实体型B,联系名,领导, 1:n 联系（one-to-many）若在实体集合A中存在一个实体ai ，则在实体集合B中存在一个集合B=bjk|k=1,2, n,BB与之相联系。换句话说，若对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n(n0)个实体与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，则称实体集A与实体集B具有一对多的联系，记为1:n。,.,ai,实体集A,实体集B,部门,职工,图2.3 1:n 联系,