信号与通信系 统第 一章

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1、1,数据库系统原理 与应用 Principles and Applications of Database System 主讲教师: 朱晓龙 辅导教师：樊鹏辉,2,教材及参考书(1),教材 孟彩霞等：数据库系统原理与应用 人民邮电出版社，2008 上机软件 SQL Server 2000,3,教材及参考书(2),参考书 王珊，萨师煊：数据库系统概论(第四版) 高等教育出版社，2006 苗雪兰，刘瑞新等：数据库系统原理及应用教程（第2版） 机械工业出版社，2004 余晨，李文炬：SQL Server 2000 培训教程 清华大学出版社，2001 或 SQL Server 2000 在线手册 A

2、First Course in Database Systems Jeffrey.D.Ullman, Jennifer Widom Dept. Of Computer Science Stanford University,4,考试成绩,平时成绩（30%） （到课情况、书面作业、上机练习、实验报告） 期末考试（70%） 考试类别：院考试,5,1、上课按时进教室，每迟到一次扣1分 2、原则上不允许旷课，每旷课一次扣2分。特殊情况要有假条。 3、一学期旷课5次平时分扣为零分。旷课1/3不允许参加期末考试。 4、作业、实验报告少一次扣2分 5、不准在教室吃东西、男女交往得体，不准勾肩搭背,数据库原理

3、与应用课堂教学要求 ：,6,第一章 数据库系统概述,7,1.1 引言 1.2 数据库基本概念 1.3 数据库系统结构 1.4 数据模型,8,1.1 引言,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,9,1.1 引言,（1）1968年，IBM公司推出层次模型的IMS（Information Management System）数据库系统； （2）1969年，美国数据系统语言协会（Conference

4、On Data System Language，CODASYL）的数据库任务小组（DataBase Task Group，DBTG）发表系列报告中提出网状模型； （3）1970年，IBM研究中心的E.F.Codd博士发表了关于关系模型的著名论文。 这3件工作奠定了现代数据库技术的基础。,10,关系模型数据库典型产品,典型实验系统 System R University INGRES 典型商用系统 ORACLE SYBASE INFORMIX DB2 INGRES EasyBase COBASE OpenBase SQL Server,11,1.2 数据库基本概念,1.2.1 信息、数据和数据处

5、理 1.2.2 数据管理技术的发展 1.2.3 数据库系统,12,1.2.1 信息、数据和数据处理,信息是人们用以对客观世界直接进行描述的，可在人们之间进行传递的一些知识。 信息需要被加工和处理，需要被交流和使用。计算机具有的高速处理能力和存储容量巨大的特点，使得人们有可能对大量的信息进行保存和加工处理。 为了记载信息，人们使用各种各样的符号和它们的组合来表示信息，这些符号及其组合就是数据。 数据是信息的具体表示形式，信息是数据的有意义的表现。很多场合不对它们进行区分。,13,1.2.1 信息、数据和数据处理,数据(Data)是数据库中存储的基本对象 数据的定义 描述事物的符号记录 数据的种类

6、 文字、图形、图象、声音 数据的特点 数据与其语义是不可分的,14,数据举例,学生档案中的学生记录 （李明，男，1972，江苏，计算机系，1990） 数据的形式不能完全表达其内容 数据的解释 语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间 解释：李明是个大学生，1972年出生，江苏人，1990年考入计算机系 请给出另一个解释和语义,15,1.2.1 信息、数据和数据处理,数据处理包括对数据的收集、记载、分类、排序、存储和计算等 数据处理经过了手工处理、机械处理和电子数据处理3个阶段。 用计算机进行数据处理方法的研究已成为计算机技术中的主要课题之一 数据处理的核心问题是数据管理,16,

7、1.2.2 数据管理技术的发展,什么是数据管理 对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护等。数据管理是数据处理的中心问题 在应用需求的推动下，随着计算机硬件和软件的发展，数据管理技术的发展过程经历： 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) 数据库系统阶段(60年代末-现在),17,一、人工管理阶段,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,18,一、人工管理阶段（续）,特点 数据不能长期保存 没有专门的软件对数据进行管理 数据的共享程度：无共享、冗余度大 数据

8、的独立性：不独立，完全依赖于程序,19,一、人工管理阶段（续）,应用程序与数据的对应关系：,20,二、文件系统管理阶段,时期 50年代末-60年代中 产生的背景 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,21,二、文件系统管理阶段（续）,优点： 数据可长期保存 数据的管理者：文件系统 数据的结构化：记录内有结构，整体无结构 缺点： 数据的共享程度：共享性差、冗余度大 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 文件系统是一个不具有弹性的无结构的数据集合，数据文件之间是孤立的。,22,文件系统中数据的结构,记录内有结构。

9、 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。 可以间接实现数据整体的有结构，但必须在应用程序中描述数据间的联系。 数据的最小存取单位是记录。,23,二、文件系统管理阶段（续）,应用程序与数据的对应关系：,24,三、数据库系统管理阶段,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,25,三、数据库系统管理阶段（续）,特点 数据的结构化：整体结构化 数据的共享程度：共享性高、冗余度低、易扩充

10、 数据的独立性：高度的物理独立性和一定的逻辑独立性 数据控制能力：由DBMS统一管理和控制,26,数据结构化,整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。 数据库中实现的是数据的真正结构化 数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释。 数据可以变长。 数据的最小存取单位是数据项。,27,数据独立性,物理独立性 指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。 逻辑独立性 指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。,28,DBMS对数据的控制功能,数据的安全性（Security）保护 使每个用户只能

11、按指定方式使用和处理指定数据，保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。 数据的完整性（Integrity）控制 将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。,29,DBMS对数据的控制功能,并发（Concurrency）控制 对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。 数据库恢复（Recovery） 将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。,30,三、数据库系统管理阶段（续）,应用程序与数据的对应关系：,31,1.2.3 数据库系统,一、数据库 二、数据库管理系统 三、数据库系统,32,一、数据库（举例）,33,一、数据库(续),数据库的定义 数

12、据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合 数据库的特征 数据按一定的数据模型组织、描述和储存 可为各种用户共享 冗余度较小 数据独立性较高 易扩展,34,二、数据库管理系统,什么是DBMS 数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。 DBMS的用途 科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据,35,DBMS的主要功能,数据定义功能 提供数据定义语言(DDL)，定义数据库中的数据对象 数据操纵功能 提供数据操纵语言(DML)，操纵数据实现对数据库的基本操作(查询、插

13、入、删除和修改),36,DBMS的主要功能,数据库的事务管理和运行管理 存储和管理各种数据：数据字典、用户数据、数据的存取路径等 保证数据的安全性、完整性、 多用户对数据的并发使用 发生故障后的系统恢复 数据库的建立和维护功能(实用程序) 数据库数据批量装载 数据库转储、恢复功能 数据库的重组织 性能监视、分析功能等 其它功能,37,三、数据库系统,什么是数据库系统 数据库系统（Database System，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。 在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。 数据库系统的构成 由数据库、操作系统、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统

14、、数据库管理员和用户构成。,38,数据库系统(续),数据库系统示意图：,39,1.3 数据库系统结构,1.3.1 数据库系统的三级模式结构（内部的模式结构 ） 1.3.2 数据库系统的体系结构（外部的体系结构）,40,1.3.1 数据库系统的模式结构,三级模式 模式 外模式 内模式 二级映象 外模式 / 模式映象 模式 / 内模式映象,41,1.3.1 数据库系统模式结构(续),“型” 和“值” 的概念 型（Type） 对某一类数据的结构和属性的说明 值（Value） 是型的一个具体赋值 例如：学生记录 记录型： （学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯） 该记录型的一个记录值： （900201，

15、李明，男，计算机，22，江苏） 模式（Schema）是型的描述，反映的是数据的结构及其联系，模式是相对稳定的,42,1.3.1 数据库系统模式结构(续),43,1模式（Schema）,模式（也称逻辑模式） 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述 所有用户的公共数据视图，综合了所有用户的需求 一个数据库只有一个模式 模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层 与数据的物理存储细节和硬件环境无关 与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关 模式的定义 数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等） 数据之间的联系 数据有关的安全性、完整性要求,44,2. 外模式（External Schem

16、a）,外模式（也称子模式或用户模式） 数据库用户（包括应用程序员和最终用户）使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述 数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示,45,2. 外模式（续）,外模式的地位：介于模式与应用之间 模式与外模式的关系：一对多 外模式通常是模式的子集 一个数据库可以有多个外模式。反映了不同的用户的应用需求、看待数据的方式、对数据保密的要求 对模式中同一数据，在外模式中的结构、类型、长度、保密级别等都可以不同 外模式与应用的关系：一对多 同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所使用， 但一个应用程序只能使用一个外模式。,46,2. 外模式（续）,外模式的用途 保证数据库安全性的一个有力措施。 每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据,47,3内模式（Internal Schema）,内模式（也称存储模式） 是数据物理结构和存储方式的描述 是数据在数据库内部的表示方式 一个数据库只有一个内模式,48,三级模式与二层映象,三级模式是对数据的三个抽象级别 二层映象在DBMS内部实现这三个抽象层次的联系和转换,49,数据库系