第1课 数据库系统基本概念

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1、 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 1 1 数据管理数据管理 2 2 数据模型数据模型 3 3 数据库系统结构数据库系统结构 4 4 数据库应用技术数据库应用技术 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理数据库的产生和发展数据库的产生和发展p 数据库（数据库（DatabaseDatabase）起源于起源于2020世纪世纪5050年年代，当时是美国为了战争的需要，把各代，当时是美国为了战争的需要，把各种情报集中到一起，存储在计算机里，种情报集中到一起，存储在计算机里，称为称为Informa

2、tion BaseInformation Base或或DatabaseDatabase。p19631963年年 IDSIDS系统投入运行，揭开了数据系统投入运行，揭开了数据库技术的序幕。库技术的序幕。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理p2020世纪世纪7070年代是数据库蓬勃发展时代，年代是数据库蓬勃发展时代，网状系统和层次系统占据了整个数据库网状系统和层次系统占据了整个数据库的商用市场。的商用市场。p2020世纪世纪8080年代，关系数据库逐渐取代网年代，关系数据库逐渐取代网状系统和层次系统占据了市场。状系统和层次系统占据了市场。p2020世纪世纪

3、9090年代，关系数据库成为数据库年代，关系数据库成为数据库技术的主流。技术的主流。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理信息与数据信息与数据p“信息信息”可以告诉我们有用的事实和知可以告诉我们有用的事实和知识；识；p“数据数据”可以更有效地表示、存储和抽可以更有效地表示、存储和抽取信息。取信息。p 信息（信息（InformationInformation）、信息特征及作）、信息特征及作用用信息就是新的、有用的事实和知识。信息就是新的、有用的事实和知识。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理信息具有四个基本特征信息

4、具有四个基本特征p信息的内容是关于客观事物或思想方面信息的内容是关于客观事物或思想方面的知识；的知识；p信息是有用的，它是人们活动的必需知信息是有用的，它是人们活动的必需知识；识；p信息能够在空间和时间上被传递，在空信息能够在空间和时间上被传递，在空间上传递信息称为信息通信，在时间上间上传递信息称为信息通信，在时间上传递信息称为信息存储；传递信息称为信息存储；p信息需要一定的形式表示，信息与其表信息需要一定的形式表示，信息与其表现符号不可分离。现符号不可分离。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理信息的作用信息的作用p它可以提高人们对事物的认识，减少人它

5、可以提高人们对事物的认识，减少人们活动的盲目性；们活动的盲目性；p信息是社会机体进行活动的纽带，社会信息是社会机体进行活动的纽带，社会的各个组织通过信息网相互了解并协同的各个组织通过信息网相互了解并协同工作，使整个社会协调发展；工作，使整个社会协调发展；p信息又是管理活动的核心。信息又是管理活动的核心。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 数据（数据（Data)Data) 描述事物的符号记录。描述事物的符号记录。 数据有多种表现形式，它们都可以数据有多种表现形式，它们都可以经过数字化后存入计算机。对数据的解经过数字化后存入计算机。对数据的解释称为数据的语义。释称为数据的语义。

6、1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 例如对于学生的描述：姓名、性别、例如对于学生的描述：姓名、性别、年龄、出生年月、籍贯、所在系、入学年龄、出生年月、籍贯、所在系、入学时间，可描述为时间，可描述为 ( (黎明，男，黎明，男，2121，19721972，江苏，计算机系，江苏，计算机系，1990) (1990) (苏红，女，苏红，女，2020，19731973，辽宁，计，辽宁，计算机系，算机系，1990)1990)。 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理数据的特征数据的特征p数据有数据有“

7、型型”和和“值值”之分；之分；p数据受数据类型和取值范围的约束；数据受数据类型和取值范围的约束；p数据有定性表示和定量表示之分；数据有定性表示和定量表示之分；p数据应具有载体和多种表现形式。数据应具有载体和多种表现形式。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理数据处理（数据处理（Data ProcessingData Processing）p数数据据处处理理是是指指对对数数据据的的收收集集、组组织织、整整理、加工、存储和传播等工作理、加工、存储和传播等工作. .p数数据据管管理理：收收集集信信息息、将将信信息息用用数数据据表表示示并并按按类类别别组组织织保

8、保存存，在在需需要要的的时时候候能能够提供数据；够提供数据； 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理p数数据据加加工工：对对数数据据进进行行变变换换、抽抽取取和和运运算算，通通过过数数据据加加工工会会得得到到更更有有用用的的数数据据，以以指指导导或或控控制制人人的的行行为为或或事事物物的的变变化化趋趋势；势； 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理p数数据据传传播播：在在空空间间或或时时间间上上以以各各种种形形式式传传播播信信息息，而而不不改改变变数数据据的的结结构构、性性质质和内容，使更多的人得到信息。和内容，使更多

9、的人得到信息。p数据管理是数据处理的核心和基础。数据管理是数据处理的核心和基础。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 数据处理的目的数据处理的目的 数据处理的目的有两个：数据处理的目的有两个：p一一是是借借助助计计算算机机保保存存和和管管理理大大量量复复杂杂的的数据，以便充分地利用这些信息资源；数据，以便充分地利用这些信息资源；p二二是是从从大大量量的的原原始始数数据据中中抽抽取取、推推导导出出对人们有价值的信息。对人们有价值的信息。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念1 1 数据管理数据管理计算机数据管理技术计算机数据管理技术 计算

10、机数据管理方法是不断发展的，计算机数据管理方法是不断发展的，至今大致经历了三个阶段：人工管理阶至今大致经历了三个阶段：人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。段、文件系统阶段和数据库系统阶段。 人工管理阶段人工管理阶段 2020世纪世纪5050年代中期以前，计算机本年代中期以前，计算机本身的水平较低。身的水平较低。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 在在硬件硬件方面，计算机的运算速度低、方面，计算机的运算速度低、内存容量小，外存还没有磁盘等直接存内存容量小，外存还没有磁盘等直接存取的存储设备；取的存储设备； 在在软件软件方面，还没有操作系统，没方面，还没有操作系统，没有

11、管理数据的软件；有管理数据的软件； 在在应用应用方面，这一阶段的计算机主方面，这一阶段的计算机主要用于科学计算。要用于科学计算。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念人工数据管理的特点人工数据管理的特点 (1)(1)数数据据不不保保存存。需需要要时时把把数数据据输输入入，用完就撤走。数据不保存在计算机中。用完就撤走。数据不保存在计算机中。 (2)(2)没有管理数据的软件系统没有管理数据的软件系统。应用。应用程序中不仅要管理数据的逻辑结构，还程序中不仅要管理数据的逻辑结构，还要设计其物理结构、存取方法、输入输要设计其物理结构、存取方法、输入输出方法等。当存

12、储当存储改变时，应用出方法等。当存储当存储改变时，应用程序中存取数据的子程序就需随之改变。程序中存取数据的子程序就需随之改变。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 (3)(3)基基本本上上没没有有文文件件概概念念。数数据据的的组组织方式必须由程序员自行设计。织方式必须由程序员自行设计。 (4)(4)数据是面向应用的数据是面向应用的。一组数据只。一组数据只对应于一个应用程序。即使两个应用程对应于一个应用程序。即使两个应用程序都涉及到了某些相同数据，也必须各序都涉及到了某些相同数据，也必须各自定义，无法相互利用。不仅在程序之自定义，无法相互利用。不仅在程序

13、之间有大量重复数据，还易产生数据的不间有大量重复数据，还易产生数据的不一致性。一致性。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 在人工管理阶段，数据与程序关系的在人工管理阶段，数据与程序关系的特点如图所示。特点如图所示。 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 文件系统阶段文件系统阶段 从从2020世纪世纪5050年代后期到年代后期到6060年代中期，年代中期，计算机的硬件、软件都有了很大发展：计算机的硬件、软件都有了很大发展： 在在硬件硬件方面，有了磁盘、磁鼓等直方面，有了磁盘、磁鼓等直接存取的存储设备；接存取的存

14、储设备； 在在软件软件方面，有了操作系统，其中方面，有了操作系统，其中有专门管理数据的文件系统。有专门管理数据的文件系统。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 从处理方方式讲，不仅有了文件批从处理方方式讲，不仅有了文件批处理，而且能够联机实时处理；处理，而且能够联机实时处理； 在在应用应用方面，计算机不仅用于科学方面，计算机不仅用于科学计算，还大量用于管理。计算，还大量用于管理。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念文件系统管理特点文件系统管理特点 (1)(1)数据存放在文件中数据存放在文件中，文件可长期，文件可

15、长期保存在外存。可经常方便地对文件进行保存在外存。可经常方便地对文件进行检索和更新操作。检索和更新操作。 (2)(2)程程序序和和数数据据有有了了一一定定的的独独立立性性。由由于于有有了了管管理理数数据据的的软软件件文文件件系系统统，文文件件的的逻逻辑辑结结构构与与存存储储结结构构由由系系统统进进行行转换。转换。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 (3)(3)文件多样化文件多样化。由于有了直接存取。由于有了直接存取存储设备，也就有了索引文件、链接文存储设备，也就有了索引文件、链接文件、直接存取文件等。件、直接存取文件等。 (4)(4)数据的存取基本上

16、以记录为单位。数据的存取基本上以记录为单位。按文件名访问，按记录进行存取。按文件名访问，按记录进行存取。 在文件系统阶段，数据与程序的关在文件系统阶段，数据与程序的关系如图所示。系如图所示。 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念文件系统的缺点文件系统的缺点 (1)(1)数数据据冗冗余余度度大大。由由于于数数据据的的基基本本存存取取单单位位是是记记录录，因因此此，程程序序员员之之间间很很难难明明白白他他人人数数据据文文件件的的逻逻辑辑结结构构。这这样样，一一个个数数据据文文件

17、件只只能能对对应应于于同同一一程程序序员员的的一一个个或或几几个个程程序序，不不能能共共享享，数数据据仍仍然然是面向应用的。是面向应用的。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 数数据据冗冗余余度度大大，不不仅仅浪浪费费存存储储空空间间，而而且且数数据据的的修修改改和和维维护护也也较较困困难难，容容易易造成数据的不一致性。造成数据的不一致性。 (2)(2)数数据据和和程程序序缺缺乏乏独独立立性性。文文件件是是为为特特定定程程序序服服务务的的，改改变变数数据据的的逻逻辑辑结结构构就就必必须须修修改改程程序序。应应用用程程序序若若有有改改变变，就就可可能能影

18、影响响文文件件的的数数据据结结构构，因因此此，数数据和程序之间缺乏独立性。据和程序之间缺乏独立性。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 数据库系统阶段数据库系统阶段 2020世纪世纪6060年代后期，计算机硬件、年代后期，计算机硬件、软件有了进一步的发展。软件有了进一步的发展。 在在硬件硬件方面，计算机的运算速度越方面，计算机的运算速度越来越快、内存容量越来越大，并有了大来越快、内存容量越来越大，并有了大容量磁盘；容量磁盘； 在在软件软件方面，操作系统和高级语言方面，操作系统和高级语言越来越完善和丰富，功能越来越强大；越来越完善和丰富，功能越来越强大；

19、1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 在在应用应用方面，从处理方式讲，不仅方面，从处理方式讲，不仅需要能够联机实时处理，而且需要考虑需要能够联机实时处理，而且需要考虑分布式处理。随着管理数据规模的增大，分布式处理。随着管理数据规模的增大，文件系统的缺点越来越令人难以忍受。文件系统的缺点越来越令人难以忍受。人们迫切盼望能有数据冗余度小，可共人们迫切盼望能有数据冗余度小，可共享数据的系统。在这种背景下，数据库享数据的系统。在这种背景下，数据库技术应运而生，出现了专门的管理数据技术应运而生，出现了专门的管理数据的软件的软件DBMSDBMS。1 1 数据管理数

20、据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 文文件件系系统统中中，数数据据为为什什么么难难以以共共享享呢呢？基基本本原原因因在在于于：数数据据的的含含义义不不明明显显。在在文文件件系系统统中中，采采用用“按按文文件件名名访访问问，按按记记录存取录存取”的数据管理技术。的数据管理技术。 一一般般用用户户虽虽然然都都可可以以访访问问文文件件、访访问问数数据据，但但却却不不知知这这些些数数据据的的含含义义，当当然然就就不能共享数据了。以如下一条记录为例：不能共享数据了。以如下一条记录为例： 10051005张三张三70061518007006151800设计所设计所1 1 数据管理

21、数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 一一般般用用户户怎怎能能理理解解其其含含义义呢呢！甚甚至至连连数数据据的的创创建建者者，在在经经过过一一段段时时间间后后，重重新新看看到到此此记记录录时时，也也会会感感到到不不可可理理解解了了。但但如如果数据的显示形式为果数据的显示形式为 职工号职工号 姓名姓名 出生日期出生日期 工资工资 部门部门 1005 1005 张三张三 700615 1800 700615 1800 设计所设计所 则则数数据据的的含含义义就就比比较较清清楚楚了了，共共享享自自然就容易了。然就容易了。 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基

22、本概念数据库系统基本概念p定定义义数数据据时时，能能把把数数据据的的含含义义也也定定义义进进去去；存储数据时，能一起存储数据的含义；存储数据时，能一起存储数据的含义；p显显示示数数据据时时，能能同同时时显显示示数数据据的的含含义义，就就成成了了改改进进文文件件系系统统的的关关键键。从从而而出出现现了了数数据管理的新方式据管理的新方式数据库系统。数据库系统。p在在数数据据库库系系统统中中，数数据据以以一一种种全全新新的的方方式式数数据据库库存存储储；管管理理数数据据库库的的生生成成、修修改改、使使用用的的是是一一种种新新的的管管理理数数据据的的软软件件数数据库管理系统。据库管理系统。 1 1 数

23、据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念数据库系统的主要特点数据库系统的主要特点 （1 1）整体数据结构化整体数据结构化 有了有了DBMSDBMS后，数据库中的任何数据后，数据库中的任何数据都不属于任何应用。数据是公共的，结都不属于任何应用。数据是公共的，结构是全面的。它是在对整个组织的各种构是全面的。它是在对整个组织的各种应用（包括将来可能的应用）进行通盘应用（包括将来可能的应用）进行通盘考虑后建立起来的总的数据结构。考虑后建立起来的总的数据结构。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 在数据库中，数据文件的个数是有限在数据

24、库中，数据文件的个数是有限的、固定的，但数据库系统的应用却是的、固定的，但数据库系统的应用却是无限制的。无限制的。 整体数据的结构化是数据库的主要整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。由于整体数据的结构化，可特征之一。由于整体数据的结构化，可减少乃至消除不必要的数据冗余，节约减少乃至消除不必要的数据冗余，节约整体数据的存储空间，避免数据的不一整体数据的存储空间，避免数据的不一致性和不相容性。致性和不相容性。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 （2 2）数据的共享性高数据的共享性高 在在DBMSDBMS的的管管理理下下，数数据据与与数数据据的的定定义

25、义同同时时存存储储在在数数据据库库中中；显显示示数数据据时时，可可同同时时显显示示数数据据的的定定义义；整整个个组组织织的的整整体体数数据据被被通通盘盘考考虑虑，整整体体数数据据结结构构化化，因因而而，数数据据库库中中的的数数据据共共享享性性较较高高。合合法法用用户户都都可可很很方方便便地地使使用用数数据据库库中中的的数数据据，且且不不用用担担心出现数据的不一致性和不相容性。心出现数据的不一致性和不相容性。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念（3 3）数据独立性高数据独立性高 数据的独立性是指数据与应用程序数据的独立性是指数据与应用程序之间的关联性。之

26、间的关联性。 数据的物理独立性：当数据库中数数据的物理独立性：当数据库中数据的实际存储方式改变时，据的实际存储方式改变时，DBMSDBMS可以适可以适当改变当改变改变转换数据的方式，而使用户改变转换数据的方式，而使用户面对数据的逻辑结构保持不变，从而处面对数据的逻辑结构保持不变，从而处理数据的应用程序也可保持不变，这称理数据的应用程序也可保持不变，这称为数据的物理独立性。为数据的物理独立性。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 数据的逻辑独立性：当数据库中数数据的逻辑独立性：当数据库中数据的逻辑结构发生变化时，据的逻辑结构发生变化时，DBMSDBMS也

27、可适也可适当改变数据的转换方式，而使用户面对当改变数据的转换方式，而使用户面对数据的逻辑结构保持不变，使得处理数数据的逻辑结构保持不变，使得处理数据的应用程序仍可保持不变，这称为数据的应用程序仍可保持不变，这称为数据的逻辑独立性。据的逻辑独立性。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 （4 4）高度的数据控制能力高度的数据控制能力 由由于于有有专专门门的的数数据据管管理理软软件件DBMSDBMS管管理理数数据据，就就可可由由DBMSDBMS来来提提供供各各种种数数据据控控制功能。制功能。 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库

28、系统基本概念DBMSDBMS提供各种数据控制功能：提供各种数据控制功能： 较高的数据安全性较高的数据安全性 在在DBMSDBMS管理下，只有合法用户才能管理下，只有合法用户才能访问数据库，才能访问他有权访问的数访问数据库，才能访问他有权访问的数据，才能对数据进行他有权进行的操作，据，才能对数据进行他有权进行的操作，且操作必须合法。且操作必须合法。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 较好的数据完整性较好的数据完整性 由由DBMSDBMS而而不不是是由由用用户户程程序序自自动动检检查查数数据据的的一一致致性性、相相容容性性，保保证证数数据据应应符符合合完

29、整性约束条件。完整性约束条件。 较强的并发控制能力较强的并发控制能力 DBMSDBMS提供并发控制手段，使多个用提供并发控制手段，使多个用户程序同时对数据库数据操作时，可以户程序同时对数据库数据操作时，可以得到有效控制。即保证共享、并发操作，得到有效控制。即保证共享、并发操作，且不致破坏数据的完整性。且不致破坏数据的完整性。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 较强的数据恢复能力较强的数据恢复能力 计算机系统出现各种故障是很正常计算机系统出现各种故障是很正常的，数据库中的数据被破坏、被丢失也的，数据库中的数据被破坏、被丢失也是可能的。是可能的。DBMS

30、DBMS必须具有某些数据库的必须具有某些数据库的恢复功能恢复功能使数据库从错误状态恢复使数据库从错误状态恢复到正确状态的功能。到正确状态的功能。 数据库系统中，程序与数据的关系数据库系统中，程序与数据的关系如图所示。如图所示。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 数据库数据库 (DB(DB：DataBase)DataBase) 长长期期存存放放在在计计算算机机内内的的有有组组织织的的可可共享的数据集合。共享的数据集合。 数据数据库管理系管理系统 (DBMS(DBMS：Dat

31、a Base Management System)Data Base Management System) DBMS DBMS是在操作系是在操作系统支持下工作的数支持下工作的数据管理据管理软件。件。对内内负责管理数据管理数据库；对外向用外向用户提供一整套命令，利用提供一整套命令，利用这些命些命令，合法用令，合法用户可以建立和使用数据可以建立和使用数据库。 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念DBMSDBMS的基本功能的基本功能 （1 1）数据定）数据定义功能功能 DBMSDBMS提供数据定提供数据定义语言言(DDL(DDL：Data Data Defi

32、nition Language)Definition Language)。用。用户利用利用DDLDDL可可方便地定方便地定义数据数据库中数据的中数据的逻辑结构构（其中最基本的是数据与数据的含（其中最基本的是数据与数据的含义同同时定定义）。）。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念（2 2）数据操纵功能）数据操纵功能 DBMSDBMS提供数据操纵语言（提供数据操纵语言（DMLDML：Data Data Manipulation LanguageManipulation Language）。用户利用）。用户利用DMLDML实现对数据库中数据的各种操纵，如实现

33、对数据库中数据的各种操纵，如插入、查询、修改或删除等。插入、查询、修改或删除等。1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 （3 3）完整性约束检查）完整性约束检查 所谓完整性约束，是指数据必须符合所谓完整性约束，是指数据必须符合的一些规定。如学生的学号必须唯一，的一些规定。如学生的学号必须唯一， 所所属属部部门门必必须须存存在在以以前前等等。DBMSDBMS应应能能支支持一些常用的完整性约束检查功能。持一些常用的完整性约束检查功能。 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 （4 4）访问控制）访问控制 只有合法用户才

34、可以访问数据库中只有合法用户才可以访问数据库中的数据。的数据。 （5 5）并发控制）并发控制 DBMSDBMS允许多个用户同时访问数据库，允许多个用户同时访问数据库，这就可能引起冲突，引起数据的不一致。这就可能引起冲突，引起数据的不一致。因此，因此，DBMSDBMS应有并发控制的功能，以避应有并发控制的功能，以避免并发操作时可能带来的数据不一致性。免并发操作时可能带来的数据不一致性。 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 （6 6）恢复功能）恢复功能 数据库是有可能遭到破坏的。因此，数据库是有可能遭到破坏的。因此，DBMSDBMS应具有恢复数据库的功能

35、。应具有恢复数据库的功能。 1 1 数据管理数据管理 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型数据描述数据描述 在数据处理过程中数据描述涉及到以下三个方面：p概念设计中的数据描述p逻辑设计中的数据描述p物理介质的数据描述物理介质的数据描述 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型 三个世界三个世界 现实世界、信息世界和机器世界现实世界、信息世界和机器世界 现实世界现实世界 是由实际存在的事物组成的。计算是由实际存在的事物组成的。计算机系统是不能直接处理现实世界的，现机系统是不能直接处理现实世界的，现实世界只有数据化后，才能

36、由计算机系实世界只有数据化后，才能由计算机系统来处理这些代表现实世界的数据。统来处理这些代表现实世界的数据。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 信息世界信息世界 是现实世界在人脑中的反映。现实是现实世界在人脑中的反映。现实世界直接数据化是不可行的，人们必须世界直接数据化是不可行的，人们必须首先调查、研究现实世界，归纳提炼出首先调查、研究现实世界，归纳提炼出一个在研究范围内能反映现实世界的模一个在研究范围内能反映现实世界的模拟世界拟世界信息世界，然后，才能对所信息世界，然后，才能对所得到的信息世界进行数据化。得到的信息世界进行数据化。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课

37、数据库系统基本概念数据库系统基本概念机器世界机器世界 是信息世界数据化后的产物。是信息世界数据化后的产物。 现实世界信息世界机器世界概念模型数据模型2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型概念设计中的数据描述概念设计中的数据描述p根据用户的需求设计数据库的概念结构，一般有以下几个部分需要考虑：p实体：现实世界中客观存在的事物。p实体集：具有相同属性的实体的集合。p属性：实体的特征。p实体标识符：能够唯一的确定一个实体实体标识符：能够唯一的确定一个实体的属性。的属性。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模

38、型数据模型逻辑设计中的数据描述逻辑设计中的数据描述q根据概念设计得到的概念结构来进行数据库的逻辑结构设计。字段：每一个属性可以对应一个字段。记录：字段的集合称为记录。每一个记录代表一个实体。文件：同一类记录的集合组成一个文件。文件用于描述实体集。关键码：能够唯一标识文件中每一条记关键码：能够唯一标识文件中每一条记录的字段或字段集。对应于实体标识符。录的字段或字段集。对应于实体标识符。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型物理介质中的数据描述物理介质中的数据描述p指的是数据在计算机中的存储形式，包括以下一些信息：p位（BitBit）：一位二进制数。p字节（

39、ByteByte）：8 8位二进制数。p字（WordWord）：若干字节。p块（BlockBlock）：内存和外存交换信息的单位。p桶（BucketBucket）：外存逻辑单位，包含的块数。p卷（卷（VolumeVolume）：输入输出设备装载的全部有用：输入输出设备装载的全部有用 信息。信息。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型数据联系的描述数据联系的描述 现实世界中的事物存在着联系，数据库中在存储信息时必须反映这种联系，也就是说由现实事物抽象出来的实体不是单独存在的，而是存在者必然的联系。 联系的定义：联系是实体之间的相互关系，与一个联系有关的实体

40、集个数，称为联系的元数。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 实体的联系实体的联系 (Relationship)(Relationship) 现实世界中，事物之间有着错综复现实世界中，事物之间有着错综复杂的联系。反映在概念模型中，则有了杂的联系。反映在概念模型中，则有了实体集内部的联系和实体集之间的联系。实体集内部的联系和实体集之间的联系。两个实体集之间的联系可归纳为以下三两个实体集之间的联系可归纳为以下三类：类：2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念（1 1）一对一联系）一对一联系(11)(11) 现有实体集现有实体集A A和和B B

41、，若对于某个联系，若对于某个联系K K来来说，说，A A中每个实体至多与中每个实体至多与B B中一个实体相联中一个实体相联系，反之亦然。系，反之亦然。（2 2）一对多联系）一对多联系(1n)(1n) 对于联系对于联系K K来说，若来说，若A A中的每一实体，中的每一实体，B B中可有多个实体与之联系；但对中可有多个实体与之联系；但对B B中的每一中的每一实体，实体，A A中最多有一个实体与之联系。中最多有一个实体与之联系。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念（3 3）多对多联系）多对多联系(mn)(mn) 对于联系对于联系K K来说，若来说，若A A中

42、的每一实体，中的每一实体，B B中有多个实体与之联系，反之亦然。中有多个实体与之联系，反之亦然。 2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型数据模型的定义数据模型的定义 数据模型是能够表示实体和实体之间联系的模型。 数据模型包括两种：一种是独立于计算机系统的数据模型；另一种是直接面向数据库逻辑结构的数据模型。前者最著名的有实体联系模型；后者有层次模型、网状模型、关系模型、以及目前正在研究的面向对象的数据模型。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本

43、概念数据模型及其要素数据模型及其要素 模型是模型是现实世界特征的模世界特征的模拟和抽象。和抽象。数据模型也是一种模型，是数据模型也是一种模型，是对现实世界世界数据特征的抽象。数据模型是数据数据特征的抽象。数据模型是数据库系系统的核心和基的核心和基础。 2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 数据模型通常由数据结构、数据操数据模型通常由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成。作和完整性约束三部分组成。 数据结构数据结构描述了系统的静态特性，描述了系统的静态特性，这是数据模型最本质的内容。这是数据模型最本质的内容。 数据操作数据操作描述了系统的动态特性。描

44、述了系统的动态特性。对数据库的操作主要有数据检索和更新对数据库的操作主要有数据检索和更新两大类，这是任何数据模型都必须规定两大类，这是任何数据模型都必须规定的操作。的操作。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 数据模型还必须提供定义数据模型还必须提供定义完整性约完整性约束束条件的手段，并在操作中自动检查。条件的手段，并在操作中自动检查。对于不符合的操作，自动拒绝执行，符对于不符合的操作，自动拒绝执行，符合的操作才能真正地执行，从而保证数合的操作才能真正地执行，从而保证数据的正确、相容和有效。据的正确、相容和有效。 数据模型是数据库系统的核心和基数据模型

45、是数据库系统的核心和基础。础。 但现实世界总是先抽象成信息世界但现实世界总是先抽象成信息世界, ,然后才能转化为数据世界。然后才能转化为数据世界。 信息世界是信息世界是对现实世界的抽象。对现实世界的抽象。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念ERER模型（实体联系模型）模型（实体联系模型） 先介绍几个基本概念。先介绍几个基本概念。 实体实体 (Entity)(Entity) 客观存在并可相互区别的事物称为客观存在并可相互区别的事物称为实体。实体是客观事物的反映，既可以实体。实体是客观事物的反映，既可以是实际存在的对象，也可以是某种概念。是实际存在的对象，

46、也可以是某种概念。例如：一个工厂、一个车间、一种操作例如：一个工厂、一个车间、一种操作流程等。流程等。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 属性属性 (Attribute)(Attribute) 事物是有特性的。反映在实体上，事物是有特性的。反映在实体上，就是实体的属性。一个实体具有有限个就是实体的属性。一个实体具有有限个属性，也可以说是这些属性的总和组成属性，也可以说是这些属性的总和组成了这个实体。了这个实体。 域域 (Domain)(Domain) 任一实体在任一属性上的取值都是任一实体在任一属性上的取值都是有限制的。一个属性的取值范围就是这有限制

47、的。一个属性的取值范围就是这个属性的域。例如：姓名属性的域定为个属性的域。例如：姓名属性的域定为4 4个汉字长的字符串。个汉字长的字符串。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 实体集实体集 (Entity Set)(Entity Set) 一组相关的实体的集合称为实体集。一组相关的实体的集合称为实体集。例如：全体职工就是一个实体集。为了例如：全体职工就是一个实体集。为了区分实体集，每个实体集都有一个名称，区分实体集，每个实体集都有一个名称，即实体名。例如，职工实体，指的是名即实体名。例如，职工实体，指的是名为职工的实体集。而为职工的实体集。而10021

48、002、胡一民、男、胡一民、男、3838、1 1、工程师、工程师、“0101”是该集中的一个是该集中的一个实体。实体。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 实体型实体型 (Entity Type)(Entity Type) 实体集的名及其所有属性名的集合，实体集的名及其所有属性名的集合，称为实体型。例如：职工（职工号，姓称为实体型。例如：职工（职工号，姓名，性别，年龄，婚否，职称，部门）名，性别，年龄，婚否，职称，部门）就是职工实体集的实体型。实体型抽象就是职工实体集的实体型。实体型抽象地刻画了所有同集实体。在不引起混淆地刻画了所有同集实体。在不引起混

49、淆的情况下，实体型往往简称为实体。的情况下，实体型往往简称为实体。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 码码 (Key)(Key) 唯一能够标识实体的属性集称为实唯一能够标识实体的属性集称为实体的码。在一个实体集中，没有两个完体的码。在一个实体集中，没有两个完全相同的实体存在，即不能够有两个实全相同的实体存在，即不能够有两个实体，在各对应属性上的属性值都相同。体，在各对应属性上的属性值都相同。码也称为关键字。码也称为关键字。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 实体联系模型的基本构成实体联系模型的基本构成 实体

50、联系（实体联系（ERER）数据模型所采用）数据模型所采用的三个主要概念是：实体集、联系集和的三个主要概念是：实体集、联系集和属性。实体集是具有相同类型及相同性属性。实体集是具有相同类型及相同性质（属性）的实体集合。联系集是指同质（属性）的实体集合。联系集是指同类联系的集合。在类联系的集合。在ERER模型中模型中, ,用矩形框用矩形框表示实体集表示实体集, ,矩形框中写上实体名矩形框中写上实体名, ,用椭用椭圆表示属性圆表示属性, ,椭圆中标上属性名椭圆中标上属性名, ,实体的实体的主码用下划线表示。主码用下划线表示。 2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概

51、念 例如实体集职工可用例如实体集职工可用ERER模型表示模型表示, ,如图所示。如图所示。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 实体集之间的联系集用菱形表示实体集之间的联系集用菱形表示, ,并并用无向边与相关实体集连接用无向边与相关实体集连接, ,菱形中写上菱形中写上联系名联系名, ,无向边上写上联系集的类型。无向边上写上联系集的类型。 部门和职工间的联系可用图所示。部门和职工间的联系可用图所示。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2

52、 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 多元联系多元联系 在在ERER模型中模型中, ,可以表示两个以上实可以表示两个以上实体集之间的联系体集之间的联系, ,称为多元联系。称为多元联系。 如联系签约就是一个三元联系。如联系签约就是一个三元联系。 对于特定的影星和电影来说对于特定的影星和电影来说, ,该影星该影星为演该电影只能和一个制片公司签约；为演该电影只能和一个制片公司签约； 但一个制片公司可以为一部电影和几个但一个制片公司可以为一部电影和几个影星签约影星签约, ,一个影星可以和一个制片公司一个影星可以和一个制片公司签约主演多部电影。签约主演多部电影。2

53、 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 联系的属性联系的属性 联系也可以具有单独的属性。联系也可以具有单独的属性。 例如，如果希望建立某演员和制片例如，如果希望建立某演员和制片公司为一部电影签约的有关酬金公司为一部电影签约的有关酬金, ,此时此时, ,不能把酬金作为演员的属性不能把酬金作为演员的属性, ,因为一个演因为一个演员可能签约了多部电影员可能签约了多部电影, ,得到了不同的酬得到了不同的酬金；同理也不能把酬金作为制片公司和金；同理也不能把酬金作为制片公司和电影的属性；电影

54、的属性； 所以应该把酬金作为联系所以应该把酬金作为联系的属性。的属性。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 自身联系自身联系 在一个联系中在一个联系中, ,一个实体集可以出现一个实体集可以出现两次或多次两次或多次, ,扮演多个不同角色扮演多个不同角色, ,此种情此种情况称为实体集的自身联系。一个实体集况称为实体集的自身联系。一个实体集在联系中出现多少次我们就从联系到这在联系中出现多少次我们就从联系到这个实体集画多少条线个实体集画多少条线, ,到实体集的每条线到实体集的每条线

55、代表该实体集所扮演的不同角色。代表该实体集所扮演的不同角色。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 三种逻辑数据模型三种逻辑数据模型 实际的数据库管理系统所支持的主实际的数据库管理系统所支持的主要数据模型有三种：要数据模型有三种： 层次模型层次模型(Hierarchical Model)(Hierarchical Model)； 网状模型网状模型(Network Model)(Network Model)； 关系模型关系模型(Relational Model)(Relatio

56、nal Model)； 其中，前两类数据模型也称为非关其中，前两类数据模型也称为非关系模型。系模型。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 层次模型层次模型 在现实世界中在现实世界中, ,有许多事物是按层次有许多事物是按层次组织起来的组织起来的, ,例如例如, ,一个学校有若干个系一个学校有若干个系, ,一个系有若干个班级和教研室一个系有若干个班级和教研室, ,一个班级一个班级有若干个学生有若干个学生, ,一个教研室有若干教师。一个教研室有若干教师。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型 第

57、第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念层次模型有以下两个特点层次模型有以下两个特点 有且仅有一个结点无父结点有且仅有一个结点无父结点, ,这样这样的结点称为根结点；的结点称为根结点； 非根结点都有且仅有一个父结点。非根结点都有且仅有一个父结点。 2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 网状模型网状模型 把层次模型的限制放开：一个结点把层次模型的限制放开：一个结点可以有一个以上的父结点可以有一个以上的父结点, ,就得到网状模就得到网状模型。型。 网状模型还可以有的两个特点是：网状模型还可以有的两个特点是： 可能有一个以上的结点无父结点；可能有一

58、个以上的结点无父结点； 结点与其父结点之间的联系可以结点与其父结点之间的联系可以不止一个。不止一个。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念非关系模型的局限非关系模型的局限 在非关系模型中在非关系模型中, ,子女结点是不能脱子女结点是不能脱离其父结点而独立存在的离其父结点而独立存在的, ,任何一个记录任何一个记录只有按其路径查看时才有实际意义。只有按其路径查看时才有实际意义。 用用户必须提供父结点才能查询子结点。户必须提供父结点才能查询子结点。 因因此数据库开发人员必须熟悉所用模

59、型的此数据库开发人员必须熟悉所用模型的结构结构, ,在应用程序中才能明确指出查询的在应用程序中才能明确指出查询的路径路径, ,才能实现查询。才能实现查询。 2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念非关系模型的应用非关系模型的应用 层次模型曾在层次模型曾在2020世纪世纪6060年代末至年代末至7070年代初流行过。其中最有代表性的当推年代初流行过。其中最有代表性的当推IBMIBM公司的公司的IMSIMS。但层次。但层次DBMSDBMS提供用户的提供用户的数据模型和数据库语言比较低级数据模型和数据库语言比较低级, ,数据独数据独立性也较差立性也较差, ,所以

60、在关系数据库之前所以在关系数据库之前, ,网网状状DBMSDBMS要比层次要比层次DBMSDBMS用得普遍。比较著用得普遍。比较著名的有名的有CullinetCullinet软件公司的软件公司的DMSDMS等。等。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 关系模型关系模型 19701970年，美国年，美国IBMIBM公司的研究员公司的研究员E.F.CoddE.F.Codd在他的著名论文在他的著名论文“Arelational Arelational Modelof Datafor Large SharedData Modelof Datafor Large

61、SharedData BanksBanks”中首先提出了关系数据模型，标中首先提出了关系数据模型，标志着数据库系统新时代的来临。以后，志着数据库系统新时代的来临。以后，他又接连发表了多篇文章，奠定了关系他又接连发表了多篇文章，奠定了关系数据库的理论基础。数据库的理论基础。E.F.CoddE.F.Codd于于19811981年年荣获荣获ACMACM图灵奖。图灵奖。 2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 1974 1974年，年，IBMIBM公司公司SanJoseSanJose研究室研研究室研制成功关系数据库实验系统制成功关系数据库实验系统SystemRS

62、ystemR，以，以后又陆续推出了新的关系数据库软件产后又陆续推出了新的关系数据库软件产品品SQL/DSSQL/DS和和DB2DB2等。等。19801980年后，各种年后，各种RDBMSRDBMS的产品迅速出现，如的产品迅速出现，如OracleOracle、IngressIngress、SysbaseSysbase、InformixInformix、dBASEdBASE、FoxBaseFoxBase、FoxProFoxPro等，关系数据库系统统等，关系数据库系统统治了数据库市场，数据库的应用领域迅治了数据库市场，数据库的应用领域迅速扩大。速扩大。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库

63、系统基本概念数据库系统基本概念 支持关系模型的支持关系模型的DBMSDBMS称为关系型数据库管称为关系型数据库管理系统（理系统（RDBMSRDBMS：Relational Data Base Relational Data Base Management SystemManagement System）。与其他的数据模型）。与其他的数据模型相同，关系模型也是由数据结构、数据操相同，关系模型也是由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成。作和完整性约束三部分组成。 在关系模型中，数据的逻辑结构是一在关系模型中，数据的逻辑结构是一张张二维表。张张二维表。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数

64、据库系统基本概念数据库系统基本概念2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 概念模型对应的表概念模型对应的表 2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念关系模型的特点关系模型的特点 与层次模型和网状模型相比，关系与层次模型和网状模型相比，关系模型概念简单、清晰，并且具有严格的模型概念简单、清晰，并且具有严格的数据基础，形成了关系数据理论，操作数据基础，形成了关系数据理论，操作也直观、容易，因此易学易用。无论是也直观、容易，因此易学易用。无论是数据库的设计和建立，还是数据库的使数据库的设计和建立，还是数据库的使用和维护，都

65、比非关系模型时代简便得用和维护，都比非关系模型时代简便得多。以后重点讨论关系模型和关系数据多。以后重点讨论关系模型和关系数据库。库。2 2 数据模型数据模型 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 数据数据库系系统（DBSDBS：DataBase SystemDataBase System） DBSDBS是指在计算机系统中引入数据库后是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成，由计算机硬件、操作系统、的系统构成，由计算机硬件、操作系统、DBMSDBMS、DBDB、应用程序和用户，以及数据库、应用程序和用户，以及数据库开发和管理人员等组成。开发和管理人员等组成。3 3 数据库系统结构

66、数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 数据数据库系系统员 (DBA(DBA：Data Base Administrator)Data Base Administrator) 参与一个数据参与一个数据库系系统开开发和和应用的用的人人员大致可分大致可分为用用户、数据、数据库开开发人人员和数据和数据库管理管理员三三类。其中，。其中，DBADBA是数据是数据库设计成成败的关的关键，是数据，是数据库系系统能否能否正常运行的关正常运行的关键。DBADBA负责全面管理和控全面管理和控制数据制数据库系系统的运行和的运行和维护工作。工作。3 3 数据库系统结构数据库系统结构 第第

67、1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 应用系统应用开发工具数据库管理系统操作系统数据库用户用户用户数据库管理员3 3 数据库系统结构数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构3 3 数据库系统结构数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念型型（TypeType）：对某一类数据的结构和属）：对某一类数据的结构和属 性的说明性的说明值值（ValueValue）：是型的一个具体赋值）：是型的一个具体赋值例如：学生记录例如：学生记录记录型：（学号，姓名，性别，系别，记录型：（学号，姓名，性别

68、，系别， 年龄，籍贯）年龄，籍贯）该记录型的一个记录值：该记录型的一个记录值： （900201，李明，男，计算机，李明，男，计算机， 22，江苏），江苏）3 3 数据库系统结构数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念模式（模式（SchemaSchema）数据库逻辑结构和特征的描述；数据库逻辑结构和特征的描述；型的描述；反映的是数据的结构及其联系；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。模式是相对稳定的。模式的一个实例（模式的一个实例（InstanceInstance）模式的一个具体值；模式的一个具体值；反映数据库某一时刻的状态；反映数据库某一时刻的状

69、态；同一个模式可以有很多实例；同一个模式可以有很多实例；实例随数据库中的数据的更新而变动。实例随数据库中的数据的更新而变动。 3 3 数据库系统结构数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念模式（也称逻辑模式）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所有用户的公共数据视图综合了所有用户的需求综合了所有用户的需求 一个数据库只有一个模式一个数据库只有一个模式模式的定义模式的定义数数据据的的逻逻辑辑结结构构（数数据据项项的的名名字字、类类型型、取取值值范围等）范围等）数据之间的联系数据之间的联系

70、数据有关的安全性、完整性要求数据有关的安全性、完整性要求3 3 数据库系统结构数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念外模式（也称子模式或用户模式）外模式（也称子模式或用户模式） 数数据据库库用用户户（包包括括应应用用程程序序员员和和最最终终用用户户），使使用用的的局局部部数数据据的的逻逻辑辑结构和特征的描述。结构和特征的描述。 数数据据库库用用户户的的数数据据视视图图，是是与与某某一应用有关的数据的逻辑表示。一应用有关的数据的逻辑表示。 3 3 数据库系统结构数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念外模式的地位：介于模式与应用之间外模式

71、的地位：介于模式与应用之间 模式与外模式的关系：一对多；模式与外模式的关系：一对多； 外模式通常是模式的子集；外模式通常是模式的子集； 一个数据库可以有多个外模式。一个数据库可以有多个外模式。 反反映映了了不不同同的的用用户户的的应应用用需需求求、看看待待数数据据的的方式、对数据保密的要求。方式、对数据保密的要求。 对对模模式式中中同同一一数数据据，在在外外模模式式中中的的结结构构、类类型、长度、保密级别等都可以不同。型、长度、保密级别等都可以不同。3 3 数据库系统结构数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念外模式与应用的关系：一对多外模式与应用的关系：一对多 同

72、一外模式也可以为某一用户的多个同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所使用；应用系统所使用； 但一个应用程序只能使用一个外模式。但一个应用程序只能使用一个外模式。外模式的用途外模式的用途 保证数据库安全性的有力措施；保证数据库安全性的有力措施； 每每个个用用户户只只能能看看见见和和访访问问所所对对应应的的外外模式中的数据。模式中的数据。 3 3 数据库系统结构数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念内模式（也称存储模式）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；是数据在数据库内部的表示方

73、式； 记记录录的的存存储储方方式式（顺顺序序存存储储，按按照照B树树结结构构存储，按存储，按hash方法存储）；方法存储）； 索引的组织方式；索引的组织方式； 数据是否压缩存储；数据是否压缩存储； 数据是否加密；数据是否加密； 数据存储记录结构的规定；数据存储记录结构的规定； 一个数据库只有一个内模式。一个数据库只有一个内模式。 3 3 数据库系统结构数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 三级模式是对数据的三个抽象级别；三级模式是对数据的三个抽象级别； 二二层层映映象象在在DBMSDBMS内内部部实实现现这这三三个个抽抽象象层次的联系和转换。层次的联系和转换。外

74、模式模式映象外模式模式映象 定义外模式与模式之间的对应关系；定义外模式与模式之间的对应关系； 每每一一个个外外模模式式都都对对应应一一个个外外模模式式模模式式映象；映象； 映映象象定定义义通通常常包包含含在在各各自自外外模模式式的的描描述中。述中。3 3 数据库系统结构数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念保证数据的逻辑独立性保证数据的逻辑独立性 当当模模式式改改变变时时，数数据据库库管管理理员员修修改改有有关关的的外外模模式式模模式式映映象象，使使外外模模式式保保持持不不变；变； 应应用用程程序序是是依依据据数数据据的的外外模模式式编编写写的的，从从而而应应用用

75、程程序序不不必必修修改改，保保证证了了数数据据与与程程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。 3 3 数据库系统结构数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念模式内模式映象模式内模式映象 模模式式内内模模式式映映象象定定义义了了数数据据全全局局逻逻辑结构与存储结构之间的对应关系。辑结构与存储结构之间的对应关系。 例例如如，说说明明逻逻辑辑记记录录和和字字段段在在内内部部是是如何表示的。如何表示的。 数数据据库库中中模模式式内内模模式式映映象象是是唯唯一一的的该映象定义通常包含在模式描述中。该映象定义通常包含在模式描述中。3 3 数据

76、库系统结构数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 保证数据的物理独立性保证数据的物理独立性 当当数数据据库库的的存存储储结结构构改改变变了了（例例如如选选用用了了另另一一种种存存储储结结构构），数数据据库库管管理理员员修修改改模模式内模式映象，使模式保持不变。式内模式映象，使模式保持不变。 应应用用程程序序不不受受影影响响。保保证证了了数数据据与与程程序序的物理独立性，简称数据的物理独立性。的物理独立性，简称数据的物理独立性。 3 3 数据库系统结构数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 模式模式 是数据库的中心与关键；是数据库的中心

77、与关键； 独立于数据库的其它层次；独立于数据库的其它层次； 设设计计数数据据库库模模式式结结构构时时应应首首先先确确定定数数据据库库的的逻辑模式。逻辑模式。 3 3 数据库系统结构数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 内模式内模式 依依赖赖于于全全局局逻逻辑辑结结构构，但但独独立立于于数数据据库库的的用用户户视视图图即即外外模模式式，也也独独立立于于具具体体的的存存储储设备。设备。 它它将将全全局局逻逻辑辑结结构构中中所所定定义义的的数数据据结结构构及及其其联联系系按按照照一一定定的的物物理理存存储储策策略略进进行行组组织织，以达到较好的时间与空间效率。以达到较

78、好的时间与空间效率。 3 3 数据库系统结构数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念外模式外模式 面面向向具具体体的的应应用用程程序序，定定义义在在逻逻辑辑模模式式之上，但独立于存储模式和存储设备。之上，但独立于存储模式和存储设备。 设设计计外外模模式式时时应应充充分分考考虑虑到到应应用用的的扩扩充充性性。当当应应用用需需求求发发生生较较大大变变化化，相相应应外外模模式式不不能能满满足足其其视视图图要要求求时时，该该外外模模式式就就得得做做相相应改动。应改动。 3 3 数据库系统结构数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念应用程序应用程序

79、 在在外外模模式式描描述述的的数数据据结结构构上上编编制制的的，它它依依赖赖于于特特定定的的外外模模式式，与与数数据据库库的的模模式式和和存存储结构独立。储结构独立。 不不同同的的应应用用程程序序有有时时可可以以共共用用同同一一个个外外模式。模式。 3 3 数据库系统结构数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念二层映象二层映象 保保证证了了数数据据库库外外模模式式的的稳稳定定性性，从从而而从从底底层层保保证证了了应应用用程程序序的的稳稳定定性性，除除非非应应用用需需求求本本身身发发生生变变化化，否否则则应应用用程程序序一一般般不不需需要要修改。修改。 数数据据与与程

80、程序序之之间间的的独独立立性性，使使得得数数据据的的定义和描述可以从应用程序中分离出去。定义和描述可以从应用程序中分离出去。 3 3 数据库系统结构数据库系统结构 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术p数据库技术产生于六十年代末，是数据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管理的最新技术，是计算机科学的重要分支。分支。p数据库技术是信息系统的核心和基础，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它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透。行各业的渗透。p数据库的建设规模、数据库信息量

81、的大数据库的建设规模、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化程度的重要标志 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术面向用户的数据库系统体系结构面向用户的数据库系统体系结构 三三级级模模式式结结构构是是数数据据库库系系统统最最本本质质的的系系统统结结构构，它它是是从从数数据据结结构构的的角角度度来来看看待待问问题题的的。用用户户是是以以数数据据库库系系统统的的服服务务方方式式来来看看待待数数据据库库系系统统的的，这这就就是是数数据据库库系系统统的的软软件件体体系系结结构构。用用这这种

82、种观观点点，当当今今的的数数据据库库系系统统大大致致可可以以分分为为三三类类：集集中中式式系系统统、文文件件服服务务器器系系统统和和客客户户/ /服服务器系统。务器系统。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术 集中式系统集中式系统 集集中中式式系系统统是是指指一一台台主主机机带带上上多多个个用用户户终终端端的的数数据据库库系系统统。在在集集中中式式系系统统中中，DBMSDBMS、DBDB、应应用用程程序序都都是是集集中中存存放放在在主主机机上上的的。用用户户通通过过终终端端可可以以并并发发地地访访问问主主机机上上的的数数据据库库，共共享享其其

83、中中的的数数据据。但但所所有有的的处处理理数数据据的的工工作作都都由由主主机机完完成成。用用户户在在一一个个终终端端上上提提出出要要求求，主主机机根根据据用用户户的的要要求求访访问问数数据据库库，运运行行应应用用程程序序对对数数据进行处理，把处理结果回送该终端输出。据进行处理，把处理结果回送该终端输出。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术 集中式处理的优点在于简单、可靠、集中式处理的优点在于简单、可靠、安全。缺点是：主机的任务很重，终端安全。缺点是：主机的任务很重，终端数有限。当主机出现故障时，整个系统数有限。当主机出现故障时，整个系统也不

84、能使用。也不能使用。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术 文件服务器系统文件服务器系统 在在文文件件服服务务器器系系统统中中，有有一一台台计计算算机机作作为为文文件件服服务务器器使使用用，在在服服务务器器中中存存放放可可共共享享的的数数据据库库。各各个个用用户户通通过过自自己己的的PCPC机机来来访访问问服服务务器器。但但服服务务器器的的功功能能仅仅仅仅为为在在数数据据库库中中检检索索出出用用户户需需要要的的文文件件，并并把把这这些些数数据据文文件件传传送送到到用用户户的的PCPC机机上上，服服务务器器并并不不处处理理数数据据文文件件。在在

85、用用户户的的PCPC机机上上，再再由由DBMSDBMS对对数数据据进进行行处处理理。如如果果用用户户对对数数据据库库作作了了修修改改，还还必必须须把把整整个个数数据据库库文件回传服务器进行保存。文件回传服务器进行保存。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术 在文件服务器系统中，文件服务器在文件服务器系统中，文件服务器的工作比较单一，仅仅为接受要求，检的工作比较单一，仅仅为接受要求，检索文件，发送文件，对文件的处理都由索文件，发送文件，对文件的处理都由用户的用户的PCPC机进行。但是，在网络上要传机进行。但是，在网络上要传送整个文件，从而大大降

86、低了整个系统送整个文件，从而大大降低了整个系统的性能。的性能。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术 客客户户/ /服服务务器器系系统统（Client/ServerClient/Server，简简称称C/SC/S） 在在客客户户/ /服服务务器器系系统统中中，数数据据库库也也是是存存放放在在服服务务器器上上的的。但但是是，用用户户终终端端提提出出数数据据请请求求后后，服服务务器器不不仅仅检检索索出出文文件件，而而且且对对文文件件进进行行操操作作，然然后后，只只向向用用户户发发送送查查询询的的结结果果而而不不是是整整个个文文件件。用用户户的的机

87、机器器，称称为为客客户户机机，再再根根据据用用户户对对数数据的要求，对数据作进一步的加工。据的要求，对数据作进一步的加工。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术 客户客户/ /服务器系统中，网络上的数据服务器系统中，网络上的数据传输量得到了显著的减少，从而提高了传输量得到了显著的减少，从而提高了系统的性能。另一方面，客户机的硬件系统的性能。另一方面，客户机的硬件和软件平台也可多种多样，从而为应用和软件平台也可多种多样，从而为应用带来了方便。客户带来了方便。客户/ /服务器结构的数据库服务器结构的数据库系统是当前最为流行的数据库结构。系统是当前

88、最为流行的数据库结构。 这种模式将应用任务分解成多个子这种模式将应用任务分解成多个子任务，由多台计算机分工协同完成，也任务，由多台计算机分工协同完成，也就是所谓就是所谓“功能分布功能分布”原则。原则。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 基于基于Browser/ServerBrowser/Server的数据库的数据库( (简称简称B/S)B/S) B/SB/S模式由模式由浏览器、器、WebWeb服务器和数服务器和数据库服务器三个部分组成。在据库服务器三个部分组成。在B/SB/S模式下，模式下，客户端将各种应用软件取而代之为一个客户端将各种应用软件取而代之为一个通用的浏览器（如

89、通用的浏览器（如Internet ExplorerInternet Explorer等）等），用户的所有的操作都是通过这个通用，用户的所有的操作都是通过这个通用浏览器进行的。这种结构的核心部分是浏览器进行的。这种结构的核心部分是WebWeb服务器。服务器。4 4 数据库应用技术数据库应用技术 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术常见的数据库管理系统常见的数据库管理系统OracleOracleMicrosoft SQL ServerMicrosoft SQL ServerSybase ASESybase ASEIBM DB2IBM DB2MyS

90、QLMySQLMicrosoft AccessMicrosoft AccessVisual FoxProVisual FoxPro 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术DBMSDBMS的工作过程的工作过程 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术 首先，内存被划分为很多区。其中首先，内存被划分为很多区。其中, ,有一个面向整个数据库的区域称为系统有一个面向整个数据库的区域称为系统缓冲区；每执行一个应用程序就开辟一缓冲区；每执行一个应用程序就开辟一个用户工作区。当一个应用程序要从数个用户工作区。当

91、一个应用程序要从数据库中读取数据时，它的整个过程是：据库中读取数据时，它的整个过程是： 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术 (1)(1)用用户户在在应应用用程程序序中中发发出出命命令令，指指明外模式名。明外模式名。 (2)DBMS(2)DBMS根根据据该该命命令令，调调出出所所需需外外模模式式，并并检检查查用用户户的的权权利利。若若通通过过检检查查，则继续执行；否则拒绝之。则继续执行；否则拒绝之。 (3)DBMS(3)DBMS根据外模式根据外模式/ /模式转换，确认模式转换，确认所需数据在模式上的有关信息。所需数据在模式上的有关信息。 第第

92、1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术 (4) (4) DBMSDBMS根根据据模模式式/ /内内模模式式转转换换，确确认所需数据在内模式上的有关信息。认所需数据在内模式上的有关信息。 (5) (5) DBMSDBMS向向操操作作系系统统发发出出读读相相应应数数据据的请求。的请求。 (6) (6) 操操作作系系统统把把有有关关数数据据从从外外存存调调入入到系统缓冲区上。到系统缓冲区上。 (7) (7) DBMSDBMS把把数数据据按按外外模模式式的的形形式式送送入入用户工作区。用户工作区。 (8) (8) 记载系统工作日志。记载系统工作日志。 第第

93、1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念数据数据库应用程序开用程序开发工具工具 公共网关接口公共网关接口CGICGI （Common Gateway InterfaceCommon Gateway Interface） 应用编程接口应用编程接口(API) (API) 先进数据库连接器先进数据库连接器ADCADC （Advance Database ConnectorAdvance Database Connector） 4 4 数据库应用技术数据库应用技术 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 动态服务器页面动态服务器页面 ASP(Active Server Page)

94、ASP(Active Server Page) JSP(Java Server Page) JSP(Java Server Page) C/C+C/C+ Java/JDBCJava/JDBC语言编程语言编程 PBPB语言编程语言编程 V VB B语言编程语言编程4 4 数据库应用技术数据库应用技术 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术数据库技术应用示例数据库技术应用示例 p航空售票系统航空售票系统 该系统可能是最早使用数据库技术的应用该系统可能是最早使用数据库技术的应用领域。在这种系统中，包括这些数据项：领域。在这种系统中，包括这些数据项：座

95、位预定信息：座位分配、座位确认、餐饮选择等；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、飞行状态等；机票信息：票价、折扣、有无等。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术 对这种系统的查询主要是在某一段对这种系统的查询主要是在某一段时间内从某个指定的城市到另一个指定时间内从某个指定的城市到另一个指定的城市的航班，是否还有可以选择的座的城市的航班，是否还有可以选择的座位、是否有其他飞机型号、飞机票价、位、是否有其他飞机型号、飞机票价、是否折扣等信息。是否折扣等信息。 对该系统的主要更新操作包括为乘对该系统的主要更新操作

96、包括为乘客登记航班、分配座位、选择餐饮等。客登记航班、分配座位、选择餐饮等。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术p银行业务系统银行业务系统 银行业务系统也是最早使用信息技银行业务系统也是最早使用信息技术或数据库技术的系统之一。在银行业术或数据库技术的系统之一。在银行业务系统中，典型的数据项包括：务系统中，典型的数据项包括：顾客信息：姓名、身份证号码、地址、电话等信息；账户信息：账号、存款、余额、取款、日期等信息；顾客和账户关系信息：顾客、账户等信息。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术p

97、超市的销售系统超市的销售系统 在超市的销售业务系统中，主要的在超市的销售业务系统中，主要的数据项为：数据项为：销售信息：连锁点、日期、时间、顾客、商品、数量、总价等；商品信息：商品名称、单价、进货数量、供应商、商品类型、商品布局等；供应商信息：供应商名称、地点、商品、信誉等。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术p工厂的管理信息系统工厂的管理信息系统 工厂的管理信息系统工厂的管理信息系统(Management (Management Information SystemInformation System，MIS)MIS)是最早依据数据库是最

98、早依据数据库技术建立的一个比较完整的集成系统。技术建立的一个比较完整的集成系统。 在这种在这种MISMIS系统中，主要包括了下面一些系统中，主要包括了下面一些数据项：数据项：销售记录：产品、服务、客户、销售人员、时间等；雇员信息：姓名、地址、工资、津贴、所得税款等；财务信息：合同、应收货款、应付货款等。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术p图书管理系统图书管理系统 图书管理系统也是数据库技术应用的一个图书管理系统也是数据库技术应用的一个典型领域。在图书管理系统中，主要的数据项典型领域。在图书管理系统中，主要的数据项包括：包括：图书信息：书号

99、、书名、作者姓名、出版日期、类型、页数、价格、出版商名称等；作者信息：姓名、身份证号、性别、出生日期、学历、住址、电话等；读者信息：姓名、借书号、书名、借书日期、借书数量等。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术p学生选课管理系统学生选课管理系统 该系统包括的典型数据项如下：该系统包括的典型数据项如下：学生信息：姓名、学号、性别、班级、年龄、宿舍、电话、E-mail地址等；教师信息：姓名、工作证号、性别、年龄、学历、教研室、住址、电话、E-mail地址等；教室信息：教室号、位置、座位、类型等；课程信息：课程名称、指定教材、学时、学分等；排课信

100、息：课程名称、教室、班级、教师名称等。 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术 学生基本信息表学生基本信息表 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念4 4 数据库应用技术数据库应用技术数据库技术的发展趋势数据库技术的发展趋势p执行分布式处理的分布式数据库技术执行分布式处理的分布式数据库技术p处理复杂对象的面向对象数据库技术处理复杂对象的面向对象数据库技术p处理多媒体海量数据的多媒体数据库技术处理多媒体海量数据的多媒体数据库技术p对数据库中数据进行多维和历史分析的数据对数据库中数据进行多维和历史分析的数据仓库技术仓库技术p支持长事务和协调处理的工作流数据库技术支持长事务和协调处理的工作流数据库技术p可以存储空间位置信息的空间数据库技术可以存储空间位置信息的空间数据库技术p支持个人应用的移动数据库以及基于支持个人应用的移动数据库以及基于WebWeb的的数据库技术数据库技术 第第1 1课课 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 本课结束本课结束