关系数据库原理(绪论)

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1、,第1章 关系数据库原理 绪论,主讲人：白杨,课程有关问题的说明,总学时 90学时 教学安排 理论课每周5节 上机实训每周2节 本教材的重点章节 1、3、4、5、6、7、8、9,成绩评定方法 平时成绩20% 课堂表现10% 课堂考勤10% 实验成绩30% 上机考勤10% 上机作业20% 期末考试50%(统考),第1章 关系数据库原理 绪论 教学内容,数据库概述 数据库的地位 数据库的基本概念,第1章 关系数据库原理 绪论 学习目标,认知目标： 理解数据库的基本概念 了解数据库系统的特点,教学活动,请同学们思考： 数据库有什么作用？ 在我们的生活中，哪些地方使用到了数据库？,一、数据库系统概述

2、1.数据库的地位,数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，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。,一、数据库系统概述 2.数据库的基本概念(四个),数据(Data) 定义：是数据库中存储的基本对象，是描述事物的符号。 表现形式：数字、文字、图形、图像、声音等 特点：数据与其语义是不可分的。 举例：学籍档案中的一条学生记录是(王芳,女,21,计算机系,2005) 其语义是：王芳是个女学生，年龄21岁,2005年考入计算机系。,一、

3、数据库系统概述 2.数据库的基本概念(四个),数据库(Database，DB) 是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。,数据库是相互关联的数据的集合，并且它应该具有如下性质：用综合的方法组织数据，具有较小的数据冗余，可供多个用户共享，具有较高的数据独立性，具有安全控制机制，能够保证数据的安全、可靠，允许并发地使用数据库，能有效、及时地处理数据，并能保证数据的一致性和完整性。,数据库的性质,数据库中的数据不是孤立的，数据与数据之间是相互关联的。也就是说，在数据库中不仅要能够表示数据本身，还要能够表示数据与数据之间的联系。,学生,课程,相互关联的数据的集合,数据库能够根据不同的需要按不

4、同的方法组织数据,顺序,索引,聚簇,用综合的方法组织数据,文件系统时：,教育子系统,人事子系统,低冗余与数据共享,数据库系统时：,教育子系统,人事子系统,低冗余与数据共享,数据独立性是指数据的组织和存储方法与应用程序互不依赖、彼此独立的特性。,数据具有较高的独立性,数据库技术要能够保证数据库中的数据是安全、可靠的。,有效地防止数据库中的数据被非法使用或非法修改,数据遭到破坏时能立刻将数据完全恢复,安全机制,备份恢复,保证数据的安全、可靠,保证数据正确的特性在数据库中称之为数据完整性。,学生的年龄,200岁,最大限度地保证数据的正确性,在多个用户同时使用数据库时，能够保证不产生冲突和矛盾，保证数

5、据的一致性和正确性。,数据可以并发使用 并能同时保证数据的一致性,500元,500+300=800,500-168=332,332元,800元,500元,500元,？,并发应用,数据库是相互关联的数据的集合，并且它应该具有如下性质：用综合的方法组织数据，具有较小的数据冗余，可供多个用户共享，具有较高的数据独立性，具有安全控制机制，能够保证数据的安全、可靠，允许并发地使用数据库，能有效、及时地处理数据，并能保证数据的一致性和完整性。,问题：什么是数据库？,一、数据库系统概述 2.数据库的基本概念(四个),数据库管理系统(Database Management System，DBMS) 是位于用户

6、与操作系统之间的管理数据库的软件。 SQL Server 2005是一种DBMS。 DBMS的用途:科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据,DBMS功能： 数据库定义功能 数据库操纵功能 数据库查询功能 数据库控制功能 数据库通讯功能,一、数据库系统概述 2.数据库的基本概念(四个),数据库系统(Database System，DBS) 是指在计算机系统中引入数据库后的系统。 数据库系统的组成如下： 计算机系统 数据库 数据库管理系统(及其开发工具) 人员 数据库管理员（DBA） 终端用户 通常情况下，把数据库系统简称为数据库。,数据库管理员的职责可以概括如下： 首先在数据库规划阶段要参与

7、选择和评价与数据库有关的计算机软件和硬件，要与数据库用户共同确定数据库系统的目标和数据库应用需求，要确定数据库的开发计划； 在数据库设计阶段要负责数据库标准的制定和共用数据字典的研制，要负责各级数据库模式的设计，负责数据库安全、可靠方面的设计； 在数据库运行阶段首先要负责对用户进行数据库方面的培训；负责数据库的转储和恢复；负责对数据库中的数据进行维护；负责监视数据库的性能，并调整、改善数据库的性能，提高系统的效率；继续负责数据库安全系统的管理；在运行过程中发现问题、解决问题。,教学活动,阅读教材，找出数据库系统有哪些特点？并简单阐述。,一、数据库系统概述 3.数据库系统的特点,数据结构化 按照

8、某种数据模型，将应用的各种数据组织到一个数据库中，整个数据不是一盘散沙，而是有机联系在一起。 数据共享性高、冗余少、易扩充 数据不再面向某个应用程序而是面向整个系统，当前所有用户可同时存取库中的数据。 数据共享减少了不必要的数据冗余，节约存储空间，同时也避免了数据之间的不相容性与不一致性。 数据面向整个系统，而且是结构化的，所以不仅能被多个应用共享，而且容易增加新的应用，易于扩充。,一、数据库系统概述 3.数据库系统的特点,数据独立性高 物理独立性：是指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中的数据是相互独立的。也就是说，数据在磁盘上的数据库中怎样存储是由DBMS管理的，用户不需要了解，应用程序

9、要处理的只是数据的逻辑结构，这样当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。 逻辑独立性：是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的，也就是说，数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。 数据由DBMS统一管理和控制 数据的安全性控制、数据的完整性控制、并发控制、数据恢复,一、数据库系统概述 3.数据库系统的特点,数据库管理阶段应用程序与数据的对应关系 以共享的数据库为中心,二、 数据管理技术的产生和发展,什么是数据管理 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)

10、 数据库系统阶段(60年代末-现在),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,1、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,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,应用程序与数据的对应关系(人工管理),2、文件系统,时期 50年代末-60年代中 产生的

11、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,文件系统(续),特点 数据的管理者：文件系统，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,应用程序与数据的对应关系(文件系统),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

12、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的联系。 数据的最小存取单位是记录。,文件系统用于数据管理明显存在如下缺陷： 数据冗余大。这是因为每个文件都是为特定的用途设计的，因此就会造成同样的数据在多个文件中重复存储。 数据不一致性。这往往是由数据冗余造成的，在进行更新时，稍不谨慎就会造成同一数据在不同文件中的不一致。 程序和数据之间的独立性差。应用程序依赖于文件的存储结构，使得若修改文件的存储结构则必须修改程序。 数据联系弱。文件与文件之间是独立的，文件之间的联系必须通过程序来构造。因此，文件系统是一个不具有弹性的、无结构的数据集合，不能反映现实世界事物之间的联系。,3、数据库系

13、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,数据库系统(续),特点 数据的管理者：DBMS 数据面向的对象：现实世界 数据的共享程度：共享性高 数据的独立性：高度的物理独立性和一定的 逻辑独立性 数据的结构化：整体结构化 数据控制能力：由DBMS统一管理和控制,1968年研制成功、1969年形成产品的美国IBM公司的数据库管理系统IMS（Information Management System）的问世，该系统支持的是层次数据模型。 美国数据系统语言协会CODASYL（Conferenc

14、e On DAta SYstem Language）下属的数据库任务组DBTG（DataBase Task Group）对数据库方法进行了系统的研究，在20世纪60年代末和70年代初发表了若干个报告（称为DBTG报告），该报告建立了数据库技术的很多概念、方法和技术。DBTG所提议的方法是基于网状数据模型的。 从1970年起，IBM的研究员E.F.Codd发表了一系列的论文，提出了数据库的关系模型，开创了数据库关系方法和关系数据理论的研究，为关系数据库的发展和理论研究奠定了基础。,标志着数据库技术诞生的三个事件,什么是数据库？ 简要概述数据库、数据库管理统和数据库系统各自的含义。 数据独立性的含

15、义是什么？ 数据完整性的含义是什么？ 简要概述数据库管理员的职责。 文件系统用于数据管理存在哪些明显的缺陷？,问题？,什么是数据库？ 数据库是相互关联的数据的集合，它用综合的方法组织数据，具有较小的数据冗余，可供多个用户共享，具有较高的数据独立性，具有安全控制机制，能够保证数据的安全、可靠，允许并发地使用数据库，能有效、及时地处理数据，并能保证数据的一致性和完整性。 简要概述数据库、数据库管理系统和数据库系统各自的含义。 数据库、数据库管理系统和数据库系统是三个不同的概念，数据库强调的是相互关联的数据，数据库管理系统是管理数据库的系统软件，而数据库系统强调的是基于数据库的计算机应用系统。 数据

16、独立性的含义是什么？ 数据独立性是指数据的组织和存储方法与应用程序互不依赖、彼此独立的特性。这种特性使数据的组织和存储方法与应用程序互不依赖，从而大大降低应用程序的开发代价和维护代价。 数据完整性的含义是什么？ 保证数据正确的特性在数据库中称之为数据完整性。,简要概述数据库管理员的职责。 数据库管理员的职责可以概括如下： 首先在数据库规划阶段要参与选择和评价与数据库有关的计算机软件和硬件，要与数据库用户共同确定数据库系统的目标和数据库应用需求，要确定数据库的开发计划； 在数据库设计阶段要负责数据库标准的制定和共用数据字典的研制，要负责各级数据库模式的设计，负责数据库安全、可靠方面的设计； 在数据库运行阶段首先要负责对用户进行数据库方面的培训；负责数据库的转储和恢复；负责对数据库中的数据进行维护；负责监视数据库的性能，并调整、改善数据库的性能，提高系统的效率；继续负责数据库安全系统的管理；在运行过程中发现问题、解决问题。 文件系统用于数据管理存在哪些明显的缺陷？ 文件系统用于数据管理明显存在如