《大学计算机基础——计算机科学概论 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 教学课件 ppt 作者 赵欢 骆嘉伟 徐红云 李丽娟 第9章_数据库结构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学计算机基础——计算机科学概论 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 教学课件 ppt 作者 赵欢 骆嘉伟 徐红云 李丽娟 第9章_数据库结构（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第三部分 数据组织 第9章 数据库概述,9.1 数据库管理系统 9.2 文件结构 9.3 小结,本章内容提要,3,大学计算机基础计算机科学概论,9.1 数据库管理系统,9.1.1 数据库管理系统概述 数据库：存储在一台或多台计算机上信息的集合。 数据库管理系统： （1）定义：是一个软件系统，用来创建和维护用户数据库，并为其提供控制性访问。 （2）特点： 提供了在数据库中创建、更新、存储及检索数据的一个系统的方法。 数据共享。 为控制数据访问、增强数据完整性、管理并发控制和恢复数据提供了便利。 例，大学可以用数据库管理系统保存学生的记录，提供学生成绩查询服务； 大型图书馆利用数据库系统保存藏书
2、清单和借/还书记录，提供主题、作者和题目等多种类型的索引； 所有航空公司都利用数据库系统管理航班和提供订票服务。,9.1 数据库管理系统,9.1.2 数据库模式 （1）物理层：最低层次的抽象。描述数据在数据库内部的表示方式。 （2）逻辑层：是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。描述数据库中存储什么数据以及这些数据间存在什么关系。 （3）视图层：最高层次的抽象。 是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。,9.1 数据库管理系统,9.1.3 数据模型 1层次模型 层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，层次数据库
3、系统采用层次模型作为数据的组织方式。 层次数据库系统的典型代表是IBM公司的IMS数据库管理系统 。,图9.2 层次模型,9.1 数据库管理系统,9.1.3 数据模型 2网状模型 层次模型不能直接表示非树形结构，网状模型可以克服这一缺陷，网状数据库系统采用网状模型作为数据的组织方式。 网状数据模型的典型代表是DBTG系统。,图9.3 网状模型,9.1 数据库管理系统,3关系模型 关系数据库系统采用模型作为数据的组织方式，关系模型中，数据组织采用二维表，表是记录的集合，记录是域的集合，数据库表的每个域都包括一个数值，表中的每个记录都包含相同的域。 目前最流行的数据库，如Oracle、SQL Se
4、rver都采用这种模型。,图9.4 关系模型,9.2 关系数据库,图9.5 图书表,9.2 关系数据库,9.2.1 关系数据库的设计 E-R图用图形化的形式给出了记录型、属性和关系。,图9.6 图书借阅系统的一个E-R图,9.2 关系数据库,9.2.1 关系数据库的设计 构建关系模型下的数据库，其核心是设计组成数据库的关系。但其中仍有许多微妙的地方会导致设计者的错误.,图9.7 图书表,例：在图9.7中存在的问题： （1）插入异常：假如没有书是旧书，则0.20的日罚金数额信息就难以插入。 （2）删除异常：假如仅有摄影基础是新书，若将它删除，则有关新书的日罚金数额信息也随之删除了。 （3）数据冗
5、余：图书很多，却只有新书与否两种类型，每一种的日罚金数额反复存储多次。 （4）更新异常：如果将新书摄影基础的日罚金数额调为0.40，则需要找到每本新图书，逐一修改，否则这个数据就会不一致。,9.2 关系数据库,9.2.1 关系数据库的设计 原因:数据间的数据依赖存在某些不好的性质。 解决方法：关系的规范化校验。,表9.1 5种范式的简单定义与标准,9.2 关系数据库,9.2.2 关系的操作 1选择 选择操作是一种一元操作，它应用于一个关系，所产生的新关系的元组（行）是原关系中元组的一个子集。选择操作根据操作要求从原关系中选择部分元组，组成一个新的关系，其属性保持不变。,图9.9 选择操作,9.
6、2 关系数据库,9.2.2 关系的操作 2、投影 投影操作是一种一元操作，它用于一个关系并产生另外一个关系。新关系中的属性（列）是原关系中属性的子集。投影操作所得到的新关系中的元组属性减少。在这个操作中元组（行）的数量保持不变。,图9.10 投影操作,9.2 关系数据库,9.2.2 关系的操作 3、连接 连接操作是一种二元操作，它基于共有的属性把两个关系组合起来。,图9.11 连接操作,9.2 关系数据库,9.2.2 关系的操作 4、插入 插入操作是一种一元操作，其操作的主要作用是在表中插入一个新的元组。,图9.12 插入操作,9.2 关系数据库,9.2.2 关系的操作 5、删除 删除操作是一
7、元操作，它根据要求删去表中相应的元组。,图9.13 删除操作,9.2 关系数据库,9.2.2 关系的操作 6、更新 更新操作是一种一元操作，它应用于一个关系，用来更新元组中的部分属性值。,图9.14 更新操作,9.2 关系数据库,9.2.3 结构化查询语言 结构化查询语言（SQL）是美国国家标准协会（ANSI）和国际标准组织（ISO）用于关系数据库的标准化语言。 这是一种描述性的语言，使用者只需声明它，而不需要编写详细的程序， SQL于1979年首次被Oracle公司实现。 SQL语言结构简洁，功能强大，简单易学。 Oracle、Sybase、Informix、SQL Server、Power
8、Builder数据库开发系统等都支持SQL语言作为查询语言。 SQL包含数据查询语言（DQL），数据操纵语言（DML），数据定义语言（DDL），数据控制语言（DCL）4个部分。,9.2 关系数据库,9.2.3 结构化查询语言,例：查找清华大学出版社出版的图书名称及出版日期，可使用SQL语句： select book_name, book._date from books where publishing_company=“清华大学“,9.3 数据库应用,9.3.1 决策支持系统 使用多种数据源的数据，以便在数据分析和数据挖掘的基础上，更好地进行决策支持。 （1）数据分析。提出了一些SQL的扩展
9、，有一些数据分析程序包与数据库有接口，允许大量数据存储在数据库中，并有效地进行检索以便分析。 （2）数据挖掘。数据挖掘试图自动从数据中发现统计规则和模式。分类与关联规则是两类重要的数据挖掘问题。 （3）数据仓库。数据仓库是从多数据源收集来的信息的仓储，提供给用户一个统一的数据接口，为用户更快更方便查询所需要的信息，提供决策支持。,9.3 数据库应用,9.3.2 空间数据库 描述一维、二维和三维空间对象的数据为空间数据，其主要具有三个特点： （1）需要处理的数据量大； （2）需要空间和非空间两类数据； （3）需要记录空间对象随时间而演变的历史数据。 典型应用：GIS,9.3 数据库应用,9.3.
10、3 多媒体数据库 多媒体数据：文本数据、声音数据、图形数据、图像数据、视频数据。 多媒体数据库特点： 数据量巨大且媒体之间量的差异也极大，从而影响数据库的组织和存储方法。 媒体种类的增多影响了数据处理的困难 数据库的多解查询 。 用户接口的支持。 多媒体信息的分布对多媒体数据库体系带来了巨大的影响。 传统的事务一般都是短小精悍，在多媒体数据库管理系统中也应尽可能采用短事务 。 服务质量的要求。 多媒体数据管理还有考虑版本控制的问题。,9.3 数据库应用,9.3.4 移动数据库 移动数据库是指支持移动计算环境的分布式数据库，通常应用在诸如掌上电脑、PDA、车载设备、移动电话等嵌入型设备中。 主要
11、特性 微小内核结构 对标准SQL的支持 事务管理功能 完善的数据同步机制 支持多种连接协议 完备的数据库管理功能 支持多种嵌入型操作系统,9.3 数据库应用,9.3.5 信息检索系统 信息检索系统可进行信息资料的收集、标引、分析、组织、存储、检索和传播等工作 。 信息检索技术的热点： 智能检索或知识检索 知识挖掘 异构信息整合检索和全息检索,9.3 数据库应用,9.3.6 分布式信息系统 分布式系统是独立计算机的集合体，包含各种各样的应用程序、它们的基本支持软件、它们借以运行的硬件以及连接分布式硬件的通信链路。 最常见的分布式系统是联网的客户/服务器系统。 特性: 1、资源共享 2、多节点 3
12、、并行性 4、异构性 5、多种协议 6、容错 7、安全性 8、消息传送 9、开放性 10、分散控制,8.3 小结,数据库程序是一个帮助人们减轻繁重数据符合的数据管理器。数据库可用来存储、组织、检索和管理数据。 本章主要内容包括： （1）数据库就是存储在一台或多台计算机上信息的集合。数据库技术是数据结构与文件结构知识的综合与发展，它作为信息系统的核心技术与基础平台，是计算机科学的重要分支之一。 （2）数据库设计者一般使用如实体关系表、数据结构表等来表示数据模型。两个实体之间存在的对应关系，有3种可能的联系：一对一、一对多和多对多。有3种主要的数据模型分别采用不同的方式来表示实体之间的关系，即层次
13、模型、网状模型、关系模型。目前公司和个人在微机上使用的数据库大多是关系数据库模型。,8.3 小结,（3）构建关系模型下的数据库，其核心是设计组成数据库的关系。包含冗余数据的关系表在使用中有许多问题，其根源是在一个关系中包含了多个概念实体模型。解决的方法是将其恰当分解为多个关系。对于设计关系数据库来说，在决定了每个实体的初始属性后，下一步是选择每个表的主关键字、索引和外部关键字等。设计好新的关系数据库后，接下来应该使用规范化原则校验设计中的不规范之处，包括第一范式、第二范式、第三范式、BC范式、第四范式和第五范式等。大多数数据库的设计要完成前3种基本的校验。在关系数据库中，我们可以定义一些操作来通知已知的关系创建新的关系。结构化查询语言（SQL）是美国国家标准协会（ANSI）和国际标准组织（ISO）用于关系数据库的标准化语言。这是一种描述性（不是过程化）的语言，SQL中常用语句是选择语句。 （4）介绍了几个新的数据库应用领域：决策支持系统（数据分析、数据挖掘和数据仓库工程）、空间数据库（CAD数据库、地理数据库）、多媒体数据库、移动数据库、信息检索系统和分布式信息系统。,
