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1、第 1 章 数据库概论, 知 识 点 数据库、数据描述语言与操纵语言 数据模型、存储模式与视图 难 点 DBMS的作用、数据字典 关系模型与数据库视图,返 回, 要 求 熟练掌握以下内容： DBMS的组成与作用 DBMS的数据字典与数据库日志 关系模型与ER图 数据的存储形式与数据库视图 了解以下内容： 数据库技术的发展简史,1.1 数据库技术的发展,1.1.1 人工管理阶段 图1.1 人工管理的数据组织,简单的I/O软件,数据的逻辑组织,数据的物理组织,1.1.2 文件管理阶段 逻辑文件 图1.2 文件系统的数据组织见书,逻辑文件,顺序文件,连接文件,存 取,方 法,存 取,方 法,（a）,
2、（b）,1.1.3 数据库系统阶段 1实现了广义的数据共享 图1.3 广义数据共享见书,数据库,应用程序B （C语言）,应用程序D （Ada语言）,应用程序A （Basic语言）,应用程序C （COBOL语言）,2面向数据的数据组织方法，实现了数据的结 构化 3数据冗余度小，弹性大，易扩充，应用方式 灵活,4具有较高的数据独立性 隶属 隶属 隶属 教师记录 课程记录 隶属 隶属 人事记录 工资记录 图1.4(a) 全局逻辑结构,隶属 隶属 图1.4(b) 局部逻辑结构,图1.4(c) 现代数据库系统,数据库 整体 逻辑结构,5提供简便的用户接口 图1.5 二级映射功能示意,应用程序A,整 体
3、逻 辑 结 构,应用程序B,应用程序X,存储结构与,逻辑结构的 映 射,局部逻辑结构的 映 射,整体逻辑结构与,6统一的数据控制管理 7对数据的存取有了很大的改进 1.1.4 数据库系统与文件系统的比较 1相同性 2不同性 数据库系统具有最小的冗余度 数据库系统具有极大的数据独立性 数据库系统为用户提供了有效、统一的操 作手段,1.2 数据库系统的组成,1.2.1 数据库的定义与特性 1数据库的定义 DBTG（Data Base Task Group）的定义：数 据库是由一个指定控制的所有记录（record）、 络（set和区域组成。如果有多个数据库，则每 一个数据库必须有自己的模式，不同数据
4、库的内 容是彼此无关的。 C.J.Date的定义：数据库是某个企事业单位 存贮在计算机内的一组业务数据，它能被这个单 位中的应用系统使用。,J.Martim的定义：数据库是存贮在一起的相关 数据的集合，这些数据无有害的或不必要的冗余， 为多种应用服务；数据的存贮独立于使用它的程序；对数据库插入新的数据，修改和检索原有数据均能按一种公用的和可控制的方法进行，数据被结构化，为其它的应用提供基础。 2数据库系统的主要特性 尽最大可能减少数据的冗余度 实现广泛的数据共享 保证数据的安全可靠 保证数据独立性 实现标准,1.2.2 数据库系统的设计原则 1数据独立性 2. 减少数据冗余，提高共享程度 3具
5、有很强的数据管理能力 4确保数据库系统的可靠、安全与完整 5一个良好的数据库系统应具有重新组织数 据的能力 6设计数据库时应充分注意系统的可修改性 和可扩充性 7数据应能充分描述数据间的内在联系,图1.6(a)学生课程联系 图1.6(b)教师学生联系,图1.6(c)系教师学生联系,1.2.3 自主系统与宿主系统 1自主系统（Self-contained system） 2宿主系统（Host-based system） 数据库 图1.7(a) 自主系统 图1.7(b) 宿主系统,带有运算能力的DBMS,只有数据操作功能的DBMS,O S,数据库,程序语言（主语言） 应用程序 数据操作语言（子语言
6、） 图1.7 (c) 数据库应用程序组成,1.2.4 数据库系统的结构与组成 图1.8 数据库系统的结构,用户1,子模式与模式的映射,概念模式,子模式a,DBMS,OS,用户级 数据库,概念级数据库,物理级数据库,-,-,用户视图,数据库管理员视 图,系统分析员视 图,用户2,用户n,子模式b,子模式m,模式与内模式的映像,存储模式,内模式,模式,外模式,1. 数据库 2. 数据库管理系统 3. 应用程序系统 4. 数据库用户,1.3 数据库的逻辑结构,1.3.1 数据库的三级结构 1. 子模式 给用户设置子模式有如下好处： 使用简单方便 确保数据独立性 减少数据冗余，提高数据共享 提高数据的
7、安全保密性 2模式 3内模式 4三级数据库之间的关系,1.3.2 数据库的两级映射 1子模式与模式之间的映射 2模式与物理模式之间的映射 1.3.3 数据独立性 1物理数据独立性 2逻辑数据独立性,1.4 数据管理员与管理系统,1.4.1 DBA的作用 1决定数据库中的信息内容 2决定数据的存储和访问策略 3监视系统的工作状况，保证系统的时空效率 4协调用户与数据库系统的联络 5决定数据库的保护措施 6及时修改数据字典，使之能反映系统状况 7制定保证数据库完整性的约束条件和控制 要求,1.4.2 数据库管理系统的主要作用 1定义数据库 2管理数据库 3数据库运行与维护制 4数据通信 5数据字典
8、 1.4.3 数据库管理系统的程序组成 1语言（编译）处理方面。 2系统运行控制方面 3系统维护管理方面,1.4.4 数据语言 1数据描述语言 模式DDL 子模式DDL 内模式DDL 2数据操作语言 1.4.5 数据字典 1数据字典涉及的主要对象 2数据字典的作用 保证DBMS快速查找有关对象的请 求能够实现。, 为DBA提供数据库系统的下列情况： 3数据字典的功能 1.4.6 数据库日志 1登录日志 2事务恢复,1.4.7 用户访问数据库的过程 1 2 8 7 3 5 4 6 9 图1.9 用户应用程序访问数据库系统的顺序,数据库,DBMS,OS,1.5 数据模型,现实世界 信息世界 数据世
9、界 图1.10 三个领域,1.5.1 名词解释 1实体 2实体集 3属性 4实体标识符 5实体型 6域 7数据项 8记录 9关键字 10文件 11实体间的联系, 一对一联系（one-to-one） 定义 如果两个实体集A、B中的任意一个实体至 多与另一个实体集中的一个实体对应联系，则称A、B为一对一联系。记为“11”联系，如图1.11所示。 A B 图1.11 一对一联系,A,B, 一对多联系（one-to-many） 定义 设有两个实体集和，如果中每个实体 与中任意个实体（包括零个）有联系，而中的 每个实体至多与中的一个实体有联系，则称该联 系为从到的1对多联系，记为1联 系，如图1.12所
10、示。 多对多联系（many-to-many） 定义 如果两个实体集、中的每个实体都与另 一个实体集中的任意个实体（包括零个实体）有联 系，则称这两个实体集是多对多联系，记为 联系，如图1.13所示。,A B 图1.12 一对多联系 A B 图1.13 多对多联系,A,A,B,B,12. 数据模型三要素 数据结构 数据操作 完整性约束条件 1.5.2 实体联系模型 具体作法分为两步： 1将现实世界信息及其联系用E-R图描述出来，这种信息结构与任何一个具体的数据库系统无关，是一种组织模式。 2根据某一具体系统的要求，将E-R图转换成 由特定的DBMS支持的逻辑数据结构。,E-R模型是现实世界的纯粹
11、表示，有三个基本 成份：实体、联系和属性。它是一个概念性模型， 描述的是现实中的信息联系，而不涉及数据如何在 数据库系统中的存放。 m n 图1.15 学生与课程E-R图,学 生,选课,课 程,成绩,m 1 n m m m n 图1.16 工厂的E-R图,姓名,地址,帐号,电话,规格,名称,单价,供应量,姓名,性别,职务,库存量,型号,库名,主任,电话,存取,库存,生产,供应,领导,仓 库,零 件,数量,供应商,单价,规格,名称,职 工,产 品,工作量,工作,车 间,产量,n,主任,电话,车间名,n,n,m,m,1.5.3 格式化模型 1层次模型（Hiberarchy Model） 数据的层次
12、模型实际上就是以记录为结点的 有向树或森林。其特征应满足树型数据结构的特征： 有且仅有一个无父的结点，即为根结点。 根以外的其他结点都与一个且只与一个父 结点相连。,图1.17 学校的E-R图,系名,系主任,系,管理,教研室,室主任,室名,管理,教 师,姓名,职称,性别,讲授,开设,管理,注册,学费,校名,校长,处长,处名,学 校,管理,处 室,学 生,选课,课 程,评价,课程名,课程号,分数,学号,姓名,性别,管理,科 室,科名,科长,1,m,1,m,1,n,m,m,n,m,1,m,1,1,m,1,n,图1.18（a） 学校的层次模型,学 校,系,处 室,学 生,教研室,科 室,教 师,课
13、程,图1.18（b） 学校的层次模型,校名 校长名,系名 系主任,处名 处长名,室名 室主任,学号 姓名 性别,科名 科长名,姓名 性别 职称,课程号 课程名,系,处,学生,教研室,科室,教师,课程,2网状模型（Network Model） 数据的网状模型实际上就是以记录为结点的 “有向图”或“丛”，其特征是： 允许结点有多个双亲，并且还允许有多个或零 个结点无双亲。 两个结点之间可以有一种以上的联系（称为复 合键），也可以无联系。如图1.19()和1.19()所 示。,图1.19(a) 图1.19(b),A,C,B,D,E,工 人,设 备,使 用,维 护,图1.20 多对多的转换,学 生,课 程,学 生,选课,课 程,选课,图1.21 多个实体类型具有同种联系的转换,学 生,课 程,教 师,讲授,教 师,学 生,课 程,讲授,
