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1、数据库系统原理及应用选用教材：数据库系统原理及应用教程选用教材：数据库系统原理及应用教程苗雪兰苗雪兰参考教材：参考教材：1.王珊、陈红.数据库系统原理教程.北京：高等教育出版社 2.萨师煊，王珊. 数据库系统概论. 北京：高等教育出版社授课学时：授课学时：22实验学时：实验学时：16其他学时：其他学时：2任课教师：黄永慧任课教师：黄永慧联系：联系：1第一章第一章数据库系统基本概念数据库系统基本概念 当今时代是信息技术飞速发展的时代。而作为信息当今时代是信息技术飞速发展的时代。而作为信息技术主要支柱之一的数据库技术在社会各个领域中有着技术主要支柱之一的数据库技术在社会各个领域中有着广泛的应用。对
2、信息进行收集、组织、存储、加工、传广泛的应用。对信息进行收集、组织、存储、加工、传播、管理和使用都以数据库为基础，利用数据库可以为播、管理和使用都以数据库为基础，利用数据库可以为各种用户提供及时的、准确的、相关的信息，满足这些各种用户提供及时的、准确的、相关的信息，满足这些用户的各种不同的需要。用户的各种不同的需要。 数据库技术研究的问题是：如何科学地组织和存储数据库技术研究的问题是：如何科学地组织和存储数据，如何高效地获取和处理数据，如何更广泛、更安数据，如何高效地获取和处理数据，如何更广泛、更安全地共享数据。全地共享数据。 2数据库应用例数据库应用例1如航空售票系统，包括的数据项：如航空售
3、票系统，包括的数据项：1）座位预定信息：座位分配、座位确认等）座位预定信息：座位分配、座位确认等2）航班信息：航班号、飞机型号、机组号、起飞地、目）航班信息：航班号、飞机型号、机组号、起飞地、目的地、起飞时间、到达时间等。的地、起飞时间、到达时间等。3）机票信息：票价、折扣、有无等。）机票信息：票价、折扣、有无等。系统工作：系统工作：1）查询：某一时间内从某个指定地到另一指定地的航班，）查询：某一时间内从某个指定地到另一指定地的航班，是否有可以选择的座位、飞机型号、票价、折扣等。是否有可以选择的座位、飞机型号、票价、折扣等。2）更新：登记航班、分配座位等）更新：登记航班、分配座位等3）统计：统
4、计经常乘坐某一航班的乘客信息等。）统计：统计经常乘坐某一航班的乘客信息等。3本章主要内容：本章主要内容：1.1数据定义数据定义1.2数据库数据库1.3数据库系统数据库系统1.4数据库管理系统数据库管理系统1.5数据库系统的结构和功能数据库系统的结构和功能1.6数据库三级模式数据库三级模式5信息、数据与数据处理在数据处理中，我们最常用到的基本概念就在数据处理中，我们最常用到的基本概念就是数据和信息，信息与数据有着不同的含义。是数据和信息，信息与数据有着不同的含义。一、信息（一、信息（Information）1）定义：）定义：信息是关于现实世界事物的存在方式信息是关于现实世界事物的存在方式或运动状
5、态的反映的综合，具体说是一种被加工或运动状态的反映的综合，具体说是一种被加工为特定形式的数据，但这种数据形式对接收者来为特定形式的数据，但这种数据形式对接收者来说是有意义的，而且对当前和将来的决策具有明说是有意义的，而且对当前和将来的决策具有明显的或实际的价值。显的或实际的价值。如如:“2000年硕士研究生将扩招年硕士研究生将扩招30%”，对接受者，对接受者有意义，使接受者据此作出决策。有意义，使接受者据此作出决策。6信息（Information）2.信息的特征信息的特征信息源于物质和能量，它不可能脱离物质而存在，信息源于物质和能量，它不可能脱离物质而存在，信息的传递需要物质载体，信息的获取和
6、传递要消耗能信息的传递需要物质载体，信息的获取和传递要消耗能量。量。如信息可以通过报纸、电台、电视、计算机网络进行传递。信息是可以感知的，人类对客观事物的感知，可以通过信息是可以感知的，人类对客观事物的感知，可以通过感觉器官，也可以通过各种仪器仪表和传感器等，不同感觉器官，也可以通过各种仪器仪表和传感器等，不同的信息源有不同的感知形式。的信息源有不同的感知形式。如报纸上刊登的信息通过视觉器官感知，电台中广播的信息通过听觉器官感知。信息是可存储、加工、传递和再生的。动物用大脑存储信息是可存储、加工、传递和再生的。动物用大脑存储信息，叫做记忆。计算机存储器、录音、录像等技术的信息，叫做记忆。计算机
7、存储器、录音、录像等技术的发展，进一步扩大了信息存储的范围。借助计算机，还发展，进一步扩大了信息存储的范围。借助计算机，还可对收集到的信息进行取舍整理。可对收集到的信息进行取舍整理。7二、二、数据数据(Data)1.数据的定义数据的定义数据是用来记录信息的可识别的符号，是信息的具体数据是用来记录信息的可识别的符号，是信息的具体表现形式。表现形式。2.数据的表现形式数据的表现形式可用多种不同的数据形式表示同一信息，而信息不随可用多种不同的数据形式表示同一信息，而信息不随数据形式的不同而改变。数据形式的不同而改变。如“2000年硕士研究生将扩招30%”，其中的数据可改为汉字形式“两千年”、“百分之
8、三十”。数据的概念在数据处理领域中已大大地拓宽了，其表数据的概念在数据处理领域中已大大地拓宽了，其表现形式不仅包括数字和文字，还包括图形、图象、声音现形式不仅包括数字和文字，还包括图形、图象、声音等。这些数据可以记录在纸上，也可记录在各种存储器等。这些数据可以记录在纸上，也可记录在各种存储器中。中。8数据与信息的联系数据是信息的符号表示或载体，信息则是数据的内涵，数据是信息的符号表示或载体，信息则是数据的内涵，是对数据的语义解释。是对数据的语义解释。如上例中的数据2000、30%被赋予了特定的语义，它们就具有了传递信息的功能。1.1.2数据处理数据处理数据处理是将数据转换成信息的过程，包括对数
9、据的数据处理是将数据转换成信息的过程，包括对数据的收集、存储、加工、检索、传输等一系列活动。其目的收集、存储、加工、检索、传输等一系列活动。其目的是从大量的原始数据中抽取和推导出有价值的信息，作是从大量的原始数据中抽取和推导出有价值的信息，作为决策的依据。为决策的依据。可用下式简单的表示信息、数据与数据处理的关系：可用下式简单的表示信息、数据与数据处理的关系：信息信息=数据数据+数据处理数据处理数据是原料，是输入，而信息是产出，是输出结果。数据是原料，是输入，而信息是产出，是输出结果。“信息处理信息处理”的真正含义应该是为了产生信息而处理数的真正含义应该是为了产生信息而处理数据。据。91.2数
10、据库技术的产生、发展与研究领域1.2.1数据库技术的产生与发展数据库技术的产生与发展数据处理的中心问题是数据管理。数据处理的中心问题是数据管理。数据管理是指对数据的组织、分类、编码、数据管理是指对数据的组织、分类、编码、存储、检索和维护。存储、检索和维护。随着计算机硬件和软件的发展，数据管理经随着计算机硬件和软件的发展，数据管理经历了人工管理、文件系统和数据库系统三个发展历了人工管理、文件系统和数据库系统三个发展阶段。阶段。10人工管理阶段人工管理阶段（人工管理阶段（50年代中期以前）应用背景年代中期以前）应用背景这一阶段计算机主要用于科学计算。这一阶段计算机主要用于科学计算。硬件中的外存只有
11、卡片、纸带、磁带，没有磁硬件中的外存只有卡片、纸带、磁带，没有磁盘等直接存取设备。盘等直接存取设备。软件只有汇编语言，没有操作系统和管理数据软件只有汇编语言，没有操作系统和管理数据的软件。的软件。数据处理的方式基本上是批处理。数据处理的方式基本上是批处理。11人工管理阶段的特点如下：人工管理阶段的特点如下：1. 1. 数据不保存：因为当时计算机主要用于科学计算，对数据不保存：因为当时计算机主要用于科学计算，对于数据保存的需求尚不迫切。于数据保存的需求尚不迫切。2. 2. 系统没有专用的软件对数据进行管理：每个应用程序系统没有专用的软件对数据进行管理：每个应用程序都要包括数据的存储结构、存取方法
12、、输入方式等，程都要包括数据的存储结构、存取方法、输入方式等，程序员编写应用程序时，还要安排数据的物理存储，因此序员编写应用程序时，还要安排数据的物理存储，因此程序员负担很重。程序员负担很重。3. 3. 数据不共享：数据是面向程序的，一组数据只能对应数据不共享：数据是面向程序的，一组数据只能对应一个程序。多个应用程序涉及某些相同的数据时，也必一个程序。多个应用程序涉及某些相同的数据时，也必须各自定义，因此程序之间有大量的冗余数据。须各自定义，因此程序之间有大量的冗余数据。人工管理阶段124.数据不具有独立性：程序依赖于数据，如果数数据不具有独立性：程序依赖于数据，如果数据的类型、格式、或输入输
13、出方式等逻辑结构或据的类型、格式、或输入输出方式等逻辑结构或物理结构发生变化，必须对应用程序做出相应的物理结构发生变化，必须对应用程序做出相应的修改。修改。在人工管理阶段，程序与数据之间的关系可在人工管理阶段，程序与数据之间的关系可用图用图1.1表示。表示。应用程序1数据集1应用程序2数据集2数据集3应用程序3图图1.1人工管理阶段人工管理阶段人工管理阶段13文件系统阶段（50年代后期至60年代中期）应用背景应用背景这一阶段，计算机不仅用于科学计算，还大量用于信息管理。这一阶段，计算机不仅用于科学计算，还大量用于信息管理。大量的数据存储、检索和维护成为紧迫的需求。大量的数据存储、检索和维护成为
14、紧迫的需求。硬件有了磁盘、磁鼓等直接存储设备。硬件有了磁盘、磁鼓等直接存储设备。在软件方面，出现了高级语言和操作系统。在软件方面，出现了高级语言和操作系统。操作系统中有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统。操作系统中有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统。处理方式有批处理，也有联机处理。处理方式有批处理，也有联机处理。14文件系统阶段文件管理数据的特点如下：文件管理数据的特点如下：1.数据以文件形式可长期保存下来：用户可随时对文件数据以文件形式可长期保存下来：用户可随时对文件进行查询、修改和增删等处理。进行查询、修改和增删等处理。2.文件系统可对数据的存取进行管理：程序员只与文件文件系统可
15、对数据的存取进行管理：程序员只与文件名打交道，不必明确数据的物理存储，大大减轻了程序名打交道，不必明确数据的物理存储，大大减轻了程序员的负担。员的负担。3.文件形式多样化：有顺序文件、倒排文件、索引文件文件形式多样化：有顺序文件、倒排文件、索引文件等，因而对文件的记录可顺序访问，也可随机访问，更等，因而对文件的记录可顺序访问，也可随机访问，更便于存储和查找数据。便于存储和查找数据。4.程序与数据间有一定独立性：由专门的软件即文件系程序与数据间有一定独立性：由专门的软件即文件系统进行数据管理，程序和数据间由软件提供的存取方法统进行数据管理，程序和数据间由软件提供的存取方法进行转换，数据存储发生变
16、化不一定影响程序的运行。进行转换，数据存储发生变化不一定影响程序的运行。15文件系统阶段在文件系统阶段，程序与数据之间的关系可用在文件系统阶段，程序与数据之间的关系可用图图1.2表示。表示。文件n应用程序1应用程序2应用程序n文件1文件2文件系统图图1.2文件系统阶段文件系统阶段16文件系统阶段与人工管理阶段相比，文件系统阶段对数据的管理与人工管理阶段相比，文件系统阶段对数据的管理有了很大的进步，但一些根本性问题仍没有彻底解决，有了很大的进步，但一些根本性问题仍没有彻底解决，主要表现在以下三方面：主要表现在以下三方面：数据冗余度大：各数据文件之间没有有机的联系，一个数据冗余度大：各数据文件之间没有有机的联系，一个文件基本上对应于一个应用程序，数据不能共享。文件基本上对应于一个应用程序，数据不能共享。数据独立性低：数据和程序相互依赖，一旦改变数据的数据独立性低：数据和程序相互依赖，一旦改变数据的逻辑结构，必须修改相应的应用程序。而应用程序发生逻辑结构，必须修改相应的应用程序。而应用程序发生变化，如改用另一种程序设计语言来编写程序，也需修变化，如改用另一种程序设计语言来编写程序，也需修改数
