《数据库原理与应用 教学课件 ppt 作者 蔡延光 第1章 数据库系统概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据库原理与应用 教学课件 ppt 作者 蔡延光 第1章 数据库系统概述（92页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1章 数据库系统概述,内容提要,数据库技术是研究数据的组织、存储、管理和使用的一门计算机科学分支，其应用非常广泛。要掌握好数据库技术，首先必须掌握数据库系统的基本概念，了解数据库应用系统的开发过程。本章介绍信息、数据、数据类型、数据库、数据库系统、数据库管理系统、数据库应用系统等基本概念，介绍数据库应用系统的生存期及瀑布模型、数据库技术的发展历程和发展趋势。,1.1 数据库系统的基本概念,1.1.1 信息的定义与特征 1. 信息的定义 信息就是新的、有用的事实和知识。它具有时效性、有用性和知识性，是客观世界的反映。 信息论的创始人香农（C. E. Shannon）1948年在通信的数学理论一
2、书中指出：“凡是在一种情况下能减少不确定性的任何事物都叫做信息。” 控制论的创始人维纳（N. Wiener）在人有人的用处控制论和社会中说：“信息这个术语的内容就是我们对外界进行调节并使我们的调节为外界所了解时而与外界交换来的东西。” 我国国家标准GB489885情报与文献工作词汇基本术语中，关于“信息”的解释是：“信息是物质存在的一种方式、形态或运动状态，也是事物的一种普遍属性，一般指数据、消息中所包含的意义，可以使消息中所描述事件的不定性减少。,信息的特征,2. 信息的特征 （1）信息的普遍性和客观性 世界是客观存在的物质世界，物质是运动的，运动的物质既产生也携带信息。因而信息是客观的、普
3、遍存在的。信息的客观性表现为它是以物质客观存在为前提的。即使是主观信息，如决策、判断、指令等，也有它的客观实际背景，并受客观实践的检验。因此信息必须真实、准确地反映客观实际。,信息的特征,（2）信息是有用的 信息的有用性是指利用信息可以创造价值，如提高决策的科学性、提高生产效率、提高产品销售量。 （3）信息的依附性 信息的依附性是指信息总是依附于某种载体表现的，信息不能脱离载体而独立存在。信息的载体（或信息的表现形式）包括语言、文字、数据、符号、图像、声音、情景、表情、动作、状态等。,信息的特征,（4）信息的共享性 信息的共享性是指同一信息可被许多人分享，且信息不会因为分享而减少或丧失。信息的
4、共享性有两层含义：一是信息交换的双方，即传播者和接受者都可以享有被交换的同一信息。二是信息在交换或交流中，可以同时为众多的接受者接收和利用。 信息的共享性是相对而言的，信息的共享范围往往是受限制的。例如，某超市的销售信息对其管理人员来说是共享的，而对其竞争对手来说是不共享的。 值得注意的是，信息的共享性特征也引起了信息的安全性和保密性等一系列问题。,信息的特征,（5）信息的可传输性 把信息从时间或空间的某一点向其他点移动的过程称为信息传输。信息的可传输性是指信息可以通过一定的传输工具和载体进行传输。信息可以通过多种渠道、采用多种方式进行传输。语言、表情、动作、报刊、书籍、广播、电视、电话、电报
5、、通信卫星等是常用的信息传输方式。,信息的特征,（6）信息的可识别性 信息的可识别性是指人们不仅可以通过眼、鼻、耳等感觉器官去感知信息，而且可以通过各种仪表器械去检测、识别和处理。 信息的识别方式分为直接认别和间接识别。直接认别是指通过感官的识别，间接识别是指通过各种测试手段的识别。不同的信息源有不同的识别方法。,信息的特征,（7）信息的可压缩性 信息的可压缩性是指人们通过对信息进行加工、整理、概括、归纳等手段而使之精练、浓缩，用较少的信息量描述一件事物主要特征。信息压缩在实际中很有必要，因为我们可能没有能力也没有必要收集、存储一个事物的全部信息。 （8）信息的可转换性 信息的可转换性是指信息
6、可以从一种表现形式转换为另一种表现形式。如自然信息可转换为语言、文字和图像等形式，也可转换为电磁波信号和计算机代码。,1.1.2 数据的定义与特征,1.1.2 数据的定义与特征 1. 数据的定义 数据是信息的最佳表现形式之一，它通过可书写的信息编码表示信息。,数据的特征,2. 数据的特征 数据除了具有信息的所有特征外，还具有以下一些特征。 （1）数据有“型”和“值” 数据的型指数据的结构，即数据的形式架构。数据的值是指数据的具体取值。如“学生”数据的型由“学号”、“姓名”、“性别”、“所在系”等构成，其中“学生”为数据名，而“2006010210、王燕、女、自动化系”是“学生”数据的一个值。,
7、数据的特征,（2）数据受数据类型和取值范围的约束 数据的类型包括字符型、数值型、日期型等简单数据类型，也包括由若干数据类型构造出的复杂数据类型。例如，“姓名”的数据类型为字符型，“年龄”的数据类型为数值型。数据类型不同，其表示形式、存储方式、操作运算一般也是不同的。例如，数值型数据可以进行加、减、乘、除等算术运算，而字符型数据可以进行连接、取子串、查子串等运算。 数据是有取值范围约束的。例如，“年龄”不可能取值负数，也不可能太大，其取值范围一般为0150。,数据的特征,（3）数据有定性表示和定量表示 例如，职工的年龄可以定性地表示为“老”、“中”、“青”，也可以用具体岁数定量地表示。,1.1.
8、3 数据类型,1.1.3 数据类型 常见的数据类型有字符型、数值型、日期型、逻辑型、备注型。 1. 字符型 字符型数据由中文字符、英文字符、数值字符、空格和其他专用符号组成。字符型数据一般有宽度限制，最大宽度不超过254B（Byte，字节）。例如，姓名、公司名称属于字符型数据。,数据类型,2. 数值型 数值型数据只能由数字、小数点和正负号组成。数值型数据介于-263和264之间，数值的最大精度为16位有效数字，小数最多15位。数值型数据可以分为整数型、实数型和浮点数型等。例如，人数、商品单价属于数值型数据。 3. 日期型 日期型数据是用来表示日期的特殊数据，有固定的格式。日期型数据长度固定为8
9、位。一般日期格式“yyyy-mm-dd”表示“年-月-日”，美国日期格式“mm/dd/yyyy”表示“月/日/年”。例如，2008年10月1日的一般日期格式表示为“2008-10-1”、美国日期格式表示为“10/01/2008”。,数据类型,4. 逻辑型 逻辑型数据是表示逻辑判断结果的值，只能取真（T，Y）或假（F，N）。逻辑型数据的长度固定为1bit（位）。 5. 备注型 备注型也称为记忆型、文本型。 当需要存储大量的字符时，应该使用备注型数据。注意，备注型数据一般长度较大，而字符型数据长度较小。,1.1.4 数据库及其特点,1.1.4 数据库及其特点 数据库已经与我们的日常工作、学习和生活
10、密切相关，如学生成绩数据库、员工档案数据库、库存商品数据库、图书数据库、银行数据库、手机短信数据库。 1. 数据库的定义 数据库（Database，DB）是一个按一定数据结构来组织、存储和管理的数据集合。,数据库的特点,2. 数据库的特点 （1）数据结构化 数据结构化是指数据库按照一定的数据模型来组织和存放数据。这种结构化了的数据能反映数据之间的自然联系。而传统的文件是无模型的，结构非常简单，因此不能反映数据之间的自然联系。数据结构化是数据库和文件之间的一个重要的本质差别，是实现对数据的集中控制和减少数据冗余的前提和保证。这里，数据冗余是指同一组数据在多个文件中同时出现所引起的数据重复现象。,
11、数据库的特点,（2）数据独立性 数据独立性是指数据库的数据与应用程序之间不存在相互依赖关系，也就是数据的逻辑结构、存储结构和存取方法等不因应用程序的修改而修改，反之亦然。这是数据库与文件之间的另一个重要区别。数据独立性分为物理独立性和逻辑独立性两级。 1）数据物理独立性 数据物理独立性是指数据的物理结构（或存储结构）与应用程序相互之间有较强的独立性。当数据的物理结构改变（如物理存储设备的更换、物理存储位置的变更、存取方法的改变）时，应用程序不需要修改仍能正常工作，反之亦然。 2）数据逻辑独立性 数据逻辑独立性是指当数据的逻辑结构改变时，如修改数据结构、增加新的数据类型、改变数据间的联系等，无需
12、修改原来的应用程序。 一个具有数据独立性的系统称之为以数据为中心的系统，或面向数据的系统。,数据库的特点,（3）实现数据共享 数据共享是指多个用户、多种程序语言、多个应用程序使用一些共同的数据。数据共享是促成发展数据库技术的重要原因之一，也是数据库技术先进性的一个重要体现。数据库中的数据可供多个应用程序、多个用户共同使用，这些应用程序可以用不同的程序设计语言编写，用户可以处于不同的业务部门、不同的物理位置。,数据库的特点,（4）数据的冗余度小 在数据库产生以前，每个应用都需要建立自己的数据文件，从而造成了数据冗余。数据冗余带来的弊病有： 1）浪费存储空间。 2）为了更新某些冗余副本，保持数据的
13、一致性，必须执行多次更新操作，从而增加不必要的机器时间。 3）由于数据的不同副本可能处于不同的更新阶段，从而可能给出不一致的信息。 数据库则是以整体观点来组织和存储数据的，数据是集成化、结构化的。它是为多种应用所共享的，从而大大减少了数据冗余。,数据库的特点,（5）避免了数据的不一致性 当本应相同的数据在不同的应用中出现不同的值时，我们就说数据出现了不一致。例如，同一职工的工资，如果在工资单上和人事档案中具有不同的值就出现了不一致。数据的不一致性主要是由数据冗余引起的。数据库在理论上消除了数据冗余，因而可以避免数据的不一致性。即使存在某些冗余，数据库也提供了对数据的控制和检查机制，保证在更新数
14、据的同时更新其所有副本，从而保证了数据的一致性。,数据库的特点,（6）有利于数据的安全性 数据的安全性是指保护数据，防止不合法使用数据造成数据的泄密和破坏，使每个用户只能按规定对某些数据以某些方式进行访问和处理。只有DBA（Database Administrator，数据库管理员）对数据库中的数据拥有完全的操作权限，DBA可以规定各用户的权限。每当用户企图存取敏感数据时，数据库就进行安全性检查。对于致据库中数据的各种操作（查询、修改、删除等）数据库都可以实施不同级别的安全检查。,数据库的特点,（7）有利于保证数据的完整性 数据的完整性是指数据的正确性、有效性和相容性，即将数据控制在有效的范围
15、内，或要求数据之间满足一定的关系。数据的不一致性是失去完整性的例子。当然，数据冗余可能引起数据的不完整性，但是没有数据冗余同样可能出现不正确的数据而使数据库失去数据完整性。例如，在一个数值型数据中出现了字母、特殊符号等，或一个工人一周的工作时间超过200h等都是失去完整性的例子，它们与是否存在数据冗余无关。数据库的集中控制可以避免这些情况的出现。它通过DBA定义的完整性规则，对每一次更新操作实施完整性检查，保证数据的完整性。数据的完整性检查对于多用户系统尤为重要。例如，当一个用户正在修改某一数据时，别的用户也去修改这个数据就可能产生不完整的数据。,数据库的特点,（8）可以发现故障和恢复正常状态
16、 实际工作中，人们很难保证数据库在运行过程中不受到破坏。实际上，硬件、软件故障及用户操作的失误，随时有可能使数据库遭到局部性的或全局性的破坏。数据库有一套及时发现故障，并迅速地把数据库恢复到故障以前的正确状态的措施，如转储、日志、检查点等方法。,1.1.5 数据库管理系统,1.1.5 数据库管理系统 1. 数据库管理系统的定义 数据库管理系统（Database Management System，DBMS）是对数据库进行管理的软件系统，它负责数据库中的数据组织、数据操纵、数据维护、数据控制及保护和数据服务等。 DBMS建立在操作系统之上，实施对数据库的统一管理和控制。基于数据库的实际应用系统通过DBMS操作数据库中的数据。,数据库管理系统的功能,2. 数据库管理系统的功能 （1）数据定义 DBMS通过其数据定义语言（Data Definition Language，DDL）定义数据库及其组成元素的结构。 （2）数据操纵 DBMS通过其数据操纵语言（Data Manipulation Language，DML）操纵数据库中的数据，即对数据库中的数据进行插入、修改、删除、
