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1、第一章第一章数据库基础知识数据库基础知识数据库基础知识数据库基础知识课程性质与设置目的课程性质与设置目的性质性质计算机教育的重要课程计算机与信息类专业的一门专业基础课数据库技术是计算机软件学科的重要分支应用领域广大目的目的掌握基本原理和方法掌握数据库结构设计和数据库应用系统开发方法能应用现有数据库管理软件和软件开发工具课程特点课程特点理论性理论性关系运算理论模式设计理论目的实用性实用性SQL语言数据库设计可操作性可操作性课程学习方法课程学习方法理论学习理论学习掌握基本概念，多看例题，多做习题理论指导实践，实践提高认识重视数据库设计实践学习实践学习勤思考，多动手重视上机实习环节目标目标数据库系统
2、有关的基本概念数据库系统有关的基本概念 数据库的发展历史数据库的发展历史数据模型数据模型(Data Models) 数据库系统的三级模式及二级映象数据库系统的三级模式及二级映象数据库系统数据库系统数据库系统概述数据库系统概述数据库的地位数据库的地位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基本概念基本概念数据（数据（Data）数据库（数据库（ Database ）数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)
3、数据库系统数据库系统(DBS)数据数据数据（数据（Data）是）是描述事物的符号记录，是数据库系统研究和处理的对象。数据的特点数据的特点：文字、图形、图像、声音、学生档案记录等数据的种类数据的种类：文字、图形、图像、声音等。数据的特点数据的特点：收集、存储、加工和传播数据库数据库数据库的定义数据库的定义数据库(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数据库管理系统数据库管理系统数据库管理系统：数据库管理系统： 数据库管理系统（ DataBase M
4、anagement System,简称DBMS）是一类位于用户与操作系统之间，帮助用户有效地组织和存储数据、高效获取有用信息的一层计算机系统软件。主要功能主要功能： 数据定义 数据操纵 数据控制 数据查询用户是用用户是用DMLDML还是还是DDLDDL完成下列任务？完成下列任务？ a.定义目录表 b.输入一个新员工的信息数据库系统数据库系统 数据库系统（DataBase System,简称DBS）是指在引入数据库后的计算机系统。用户用户用户应用系统应用开发工具数据库管理系统操作系统数据库数据库管理员 数据库系统（DBS）人员软件硬件平台及数据库应用程序员数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产
5、生和发展什么是数据管理什么是数据管理对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护是数据处理的中心问题数据管理技术的发展过程数据管理技术的发展过程人工管理阶段(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)数据管理技术的发展动力数据管理技术的发展动力应用需求的推动计算机硬件的发展计算机软件的发展人工管理阶段人工管理阶段时间：时间：20世纪世纪50年代中期以前年代中期以前背景背景应用需求：科学计算硬件水平：外存只有卡片纸带磁带，无直接存取存储设备软件水平：汇编语言，没有操作系统处理方式：批处理人工管理阶段人工管理阶段特点:数据不保存应用程序管理数据
6、数据不共享数据不具有独立性应用程序1应用程序2应用程序n数据集1数据集2数据集n人工管理阶段文件管理阶段文件管理阶段时间：时间： 20世纪世纪50年代末到年代末到60年代中期年代中期背景背景应用需求：科学计算、管理硬件水平：磁盘、磁鼓等直接存取的外存设备 软件水平：操作系统高级语言操作系统中的文件系统是专门用于数据管理的软件处理方式：联机实时处理、批处理文件管理阶段文件管理阶段特点:数据长期保存文件管理数据共享性差独立性差应用程序1应用程序2应用程序n文件系统数据集1数据集2数据集n文件系统管理阶段文件系统阶段文件系统阶段图例:补贴补贴系别系别姓名姓名学号学号住址住址系别系别性别性别姓名姓名学
7、号学号学位学位学分学分系别系别姓名姓名学号学号学位学位出身出身年龄年龄系别系别性别性别姓名姓名学号学号数据库系统阶段数据库系统阶段时间：时间： 20世纪世纪60年代末年代末 至今至今背景背景应用背景：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,批处理数据库系统阶段数据库系统阶段特点：数据结构化数据的共享性高,冗余度低,易扩充数据独立性高数据由DBMS统一管理和控制数据库数据库管理系统应用程序1应用程序2应用程序n数据库系统阶段数据结构化数据结构化面向全组织,具有整体数据的结构化不仅描述数据本身，而且描述数据之间的联系数据最小存取单位是数据项(数据项
8、组成数据记录)比较比较区别于文件系统的特点是:面向应用记录之间没有联系最小存取单位是数据记录数据库系统的特点数据库系统的特点图例图例:学号姓名性别系别年龄住址出身学位学分补贴数据的共享性高、低冗余、易扩充数据的共享性高、低冗余、易扩充图例:数据库标准SQL标准SQL标准SQL应用1应用2应用3服务器数据独立性高数据独立性高图例:应用程序DBMS数据库标准SQL标准SQL标准SQL数据由数据由DBMSDBMS统一管理和控制统一管理和控制数据的安全性(Security)保护数据的完整性(Integrity)检查并发(Concurrency)控制数据库恢复(Recovery)数据模型数据模型模型：抽
9、象地模仿现实世界的事物应满足三方面的要求：是比较真实的模拟现实世界是比较真实的模拟现实世界容易为人们所理解容易为人们所理解便于在计算机上实现便于在计算机上实现数据模型的分层数据模型的分层概念数据模型 - - 信息世界的基本概念信息世界的基本概念 - - 实体实体- -联系模型（联系模型（E-R模型）模型）结构数据模型 - - 层次模型层次模型 - - 网状模型网状模型 - - 关系模型关系模型 - - 面向对象模型面向对象模型应用概念数据模型结构数据模型现实世界信息世界计算机世界层次模型层次模型 用树型（层次）结构表示实体类型以及实体之间联系的模型是层次模型。R1R2R3R4R5根结点兄弟结点
10、叶结点叶结点兄弟结点层次模型示例树由节点和连线组成： 节点代表实体型节点代表实体型. 连线代表实体之间的联系连线代表实体之间的联系.特点（判断依据）： 1. 每棵树有且只有一个节点没有父节点，称为根每棵树有且只有一个节点没有父节点，称为根. 2 .树中的其他节点都有而且仅有一个父节点树中的其他节点都有而且仅有一个父节点.优点： 1. 结构简单，用户易掌握结构简单，用户易掌握. 2. 由于其数据结构固定，用来表示结构固定的实体及其由于其数据结构固定，用来表示结构固定的实体及其 之间的联系之间的联系.缺点： 1.现实世界中很多联系是非层次性的现实世界中很多联系是非层次性的,如多对多的联系如多对多的
11、联系. 不便于表达多对多的联系不便于表达多对多的联系. 2.对插入和删除操作的限制比较多对插入和删除操作的限制比较多. 3. 查询子女节点必须通过双亲节点查询子女节点必须通过双亲节点. 4.由于结构严密由于结构严密,层次命令趋于程序化层次命令趋于程序化.网状模型网状模型 用网状结构表示实体类型及实体之间联系的数据模型称为用网状结构表示实体类型及实体之间联系的数据模型称为网状模型。网状模型。R1R2R4R5R3L1L2L3L4L5网状模型示例特点: 1 可以有一个以上的节点无父节点. 2 至少有 一个节点有多于一个的父节点. （排除树结构） 优点： 1 表达联系种类丰富. 2 性能良好，存取效率
12、高. 缺点： 结构复杂.关系模型关系模型 用关系（用关系（二维表格形式结构）来表示实体类型以及实体间联系形式结构）来表示实体类型以及实体间联系的模型称为关系模型。的模型称为关系模型。关系模型示例学生登记表对象模型对象模型 使用面向对象技术（使用面向对象技术（Object-Oriented，简称，简称OO)来表示信息来表示信息世界的实体类型及实体之间联系的模型称为对象模型世界的实体类型及实体之间联系的模型称为对象模型.状态： 属性属性集合 行为： 操作方法集合 对象对象封装封装消息消息对象示意图文件管理阶段文件管理阶段模式模式（Schema)：逻辑模式逻辑级上的视图，是数据库中全体数据的逻辑结构
13、和特征的描述，是所有用户的公共数据视图一个数据库只有一个模式外模式外模式 (External Schema)：子模式或用户模式是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据表示一个数据库可有多个外模式内模式内模式(Internal Schema)：存储模式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数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构图例：图例：应用A应用E应用B应用C应用D外模式1外模式2外模式3模式内模式数据库外模式/模式映象模式/内模式映象文件管理阶段文件管理阶段外模式外模式 (External Schema)模式（模式（Schema)一
14、个模式可对应多个外模式，对于每一个外模式均有一个外模式模式映象。当模式变化时，由DBA改变各外模式模式映象而保持外模式不变，应用程序也无须改变所以，保证了数据与程序的逻辑独立性模式（模式（Schema)内模式内模式 (Internal Schema)模式内模式 映象是唯一的当内模式变化时，由DBA改变各模式内模式映象而保持模式不变，应用程序也无须改变所以，保证了数据与程序的物理独立性二级映象功能与数据独立性二级映象功能与数据独立性 意义： 这两层映象保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。数据库系统用户数据库系统用户图例图例：最终用户DBA系统分析员数据表示外模式内模式模
15、式DB应用程序DBMSOS应用程序员总结总结数据库系统组成：数据库系统组成：数据库数据库数据库管理系统数据库管理系统数据库系统数据库系统用户用户数据管理技术的发展：数据管理技术的发展：人工管理阶段人工管理阶段文件管理阶段文件管理阶段数据库系统阶段数据库系统阶段数据库系统结构数据库系统结构外模式外模式/模式模式模式模式/内模式内模式作业作业1 .描述事物的符号记录称为什么？描述事物的符号记录称为什么？ 2 . 什么是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件？什么是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件？3. 什么是长期存储在计算机内的有组织什么是长期存储在计算机内的有组织,可共享的数据集合？可共享的数据集合？4.根据应用的不同将数据模型分为哪根据应用的不同将数据模型分为哪2个层次个层次?5 .你怎样认识关系数据模型的逻辑结构你怎样认识关系数据模型的逻辑结构? 6.试述数据库三级模式结构和二级映象功能试述数据库三级模式结构和二级映象功能?
