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1、第一章第一章数据库的基础知识数据库的基础知识数据库系统概述数据库系统概述数据库管理技术的产生和发展数据库管理技术的产生和发展数据模型数据模型概念数据模型概念数据模型结构数据模型结构数据模型数据库系统结构数据库系统结构数据库系统结构数据库系统结构三级模式结构三级模式结构二级映像二级映像数据库的用户数据库的用户本章主要内容本章主要内容21.1数据库系统概述数据库系统概述常用术语-数据-数据库-数据库管理系统-数据库系统数据库是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支。今天，信息资源已成为各个部门的重要财富和资源。3数据库的地位支撑当代计算机应用最基本的四大支柱： 操作系统网络技术 计算机语言 数
2、据库 4数数据据i数据数据：数据（Data）是描述事物的符号记录。i数据的表示形式：数据的表示形式：文字、图形、图像、声音等。5数数据据库库i数据库：数据库：数据库（DataBase,简称DB）是有组织有结构存储在计算机内部的可共享的数据集合。6数据库管理系统数据库管理系统i数据库管理系统：数据库管理系统：数据库管理系统（DataBaseManagementSystem,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。i主要功能：主要功能： - 数据定义-DDL - 数据操纵-DML - 数据控制-DCL - 事务控制-TCL7数
3、据库系统数据库系统i数据库系统：数据库系统：数据库系统（DataBaseSystem,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）硬件平台及数据库软件人员81.2数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展i人工管理阶段i文件管理阶段i数据库系统阶段数据库技术是指对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护的技术。9人工管理阶段人工管理阶段特点：特点：i数据不保存i应用程序管理数据i数据不共享i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10文件管理阶段文件管理
4、阶段特点：特点：i数据长期保存i文件管理数据i共享性差i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11文件系统阶段补贴系别姓名学号住址系别性别姓名学号学位学分系别姓名学号学位出身年龄系别性别姓名学号12数据库系统阶段数据库系统阶段特点：特点：i数据结构化i数据的共享性高，冗余度低，易扩充i数据独立性高i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13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i数据结构化：数据结构化：数据最小存取单位是数据项(数据项组成数
5、据记录）比较文件系统的数据组织特点有：面向应用记录之间没有联系最小存取单位是数据记录14学号姓名性别系别年龄住址出身学位学分补贴数据库系统的特点数据库系统的特点15数据的共享性、低冗余、易扩充数据的共享性、低冗余、易扩充数据库标准SQL标准SQL标准SQL数据库服务器应用1应用2应用3数据的共享性、低冗余、易扩充16数据独立性数据独立性高高应用程序DBMS数据库标准SQL标准SQL标准SQL数据独立性17数据由数据由DBMS统一管理和控制统一管理和控制i数据的安全性(Security)保护i数据的完整性(Integrity)检查i并发(Concurrency)控制i数据库恢复(Recovery
6、)181.3数据模型数据模型i概念数据模型概念数据模型 - 信息世界的基本概念 - 实体-联系模型（E-R模型）i结构数据模型结构数据模型 - 层次模型 - 网状模型 - 关系模型 - 面向对象模型19数据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20数据库设计过程数据库设计过程确定存储哪些数据确定存储哪些数据，建立哪些应用，建立哪些应用，常用的操作及对象常用的操作及对象有哪些等有哪些等对需求分析所得对需求分析所得到数据的更高层到数据的更高层的抽象描述的抽象描述将概念模型所描将概念模型所描述的数据映射为述的数据映射为某个特定的某个特定的DBMS模式数据模式数据ER模型模型21基
7、本概念基本概念i历史-模型：Entity-RelationshipModel1976年，P.P.S.Chen 提出-模型，用-图来描述概念模型i观点世界是由一组称作实体实体的基本对象和这些对象之间的联系联系构成的22信息世界的基本概念信息世界的基本概念i实体(Entity)i属性(Attribute)i码(Key)i域(Domain)i实体型(EntityType)i实体集(EntitySet)i联系(Relationship)： - 一对一联系 - 一对多联系 - 多对多联系23基本概念基本概念i实体(Entity)客观存在并可相互区分的事物叫实体如学生张三、工人李四、计算机系、数据库概论i
8、属性(Attribute)实体所具有的某一特性一个实体可以由若干个属性来刻画例如，学生可由学号、姓名、年龄、系等组成i域(Domain)属性的取值范围例如，性别的域为（男、女），月份的域为到的整数24基本概念基本概念i实体型(Entity Type)实体名与其属性名集合共同构成实体型例，学生（学号、姓名、年龄、性别、系、年级）注意实体型与实体（值）之间的区别，后者是前者的一个特例如(9808100，王平，21，男，计算机系，2)是一个实体i实体集(Entity Set)同型实体的集合称为实体集如全体学生25基本概念基本概念i联系(Relationship)：实体之间的相互关联如学生与老师间的授
9、课关系，学生与学生间有班长关系联系也可以有属性，如学生与课程之间有选课联系，每个选课联系都有一个成绩作为其属性26基本概念基本概念i码(Key)唯一标识实体的属性集称为码如学号是学生实体的码通讯录（姓名，邮编，地址，电话，Email，BP）27基本基本- -图要点图要点例：学生选修课程学生学生课程课程选修选修姓名姓名学号学号系别系别课程名课程名先修课先修课学分学分成绩成绩用矩形表示实用矩形表示实体集，在框内体集，在框内写上实体名写上实体名用椭圆表示实用椭圆表示实体的属性体的属性用无向边用无向边把实体与把实体与其属性连其属性连接起来接起来用菱形表示实用菱形表示实体间的联系体间的联系将参与联系的实
10、将参与联系的实体用线段连接体用线段连接mn联系的联系的数量数量28基本基本- -图要点图要点i码在E-R图中的表示实体集属性中作为主码的一部分的属性用下划线来标明。学生学生课程课程选修选修姓名姓名学号学号系别系别课程名课程名先修课先修课学分学分29E-RE-R模型模型nmpnm1n1n供应商仓库职工零件项目供应供应量项目号预算开工日期零件号名称规格描述单价供应商号地址姓名电话号账号库存仓库号面积电话号工作库存量职称职工号姓名年龄职称某工厂物资管理完整的概念模型E-R图30两个实体型之间的联系实体型A实体型B联系名实体型A实体型B联系名实体型A实体型B联系名111nmn图1 1对1联系图2 1对
11、多联系图3 多对多联系两个实体型之间的联系31结构数据模型示例层次模型层次模型地址系名系号教研室名教研室号年级姓名学号职称姓名职工号系教研室学生教员1:N联系实体型32层次模型层次模型i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。两个条件：有只有一个结点而无双亲结点的结点称为根结点除根结点外的其它结点有且只有一个双亲结点33结构数据模型结构数据模型R1R2R3R4R5根结点兄弟结点叶结点叶结点兄弟结点层次模型示例叶结点34网状模型网状模型i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网状模型。条件：多个结点可无双亲结点一个结点可
12、有多个双亲结点R1R2R4R5R3L1L2L3L4L5网状模型示例35关系模型关系模型i关系模型：关系模型：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的模型称为关系模型。关系模型示例学生登记表1970年美国IBM公司SanJose研究室的研究员E.F.Codd首次提出了数据库系统的关系模型36对象模型对象模型i对象模型：对象模型：使用面向对象技术（Object-Oriented，简称OO)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。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371.4数据库系统结构数据库系统结构i本节内容包括:数据库系统结构
13、模式的概念数据库系统的三级模式结构数据库的二级映象功能与数据独立性38数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构与计算机系统的体系结构密切相关数据库系统的体系结构与计算机系统的体系结构密切相关:集中式体系结构集中式体系结构-集中式数据库系统集中式数据库系统计算机的联网计算机的联网-客户客户/服务器数据库系统服务器数据库系统并行处理能力并行处理能力-并行数据库系统并行数据库系统分布计算能力分布计算能力-分布式数据库系统分布式数据库系统39集中式数据库系统集中式数据库系统运行在一台计算机上，数据集中存储在一台计算机中，不与其运行在一台计算机上，数据集中存储在一台计算机中，不与其他
14、计算机系统交互的数据库系统。他计算机系统交互的数据库系统。单用户系统：管理简单单用户系统：管理简单40客户客户/服务器结构服务器结构微机变得速度更快，能力更强，价格更低微机变得速度更快，能力更强，价格更低-集中式系统中的终端被微机所代替集中式系统中的终端被微机所代替-集集中中式式系系统统直直接接执执行行的的用用户户界界面面功功能能由由微微机机来来处处理理集中式系统集中式系统-客户机客户机/服务器系统服务器系统41客户客户/服务器结构服务器结构客户客户/ /服务器系统的一般结构服务器系统的一般结构客户客户客户客户客户客户客户客户.服务器服务器网络网络42客户客户/服务器数据库系统服务器数据库系统
15、数据处理任务在客户与服务器间进行划分好处：有利于充分利用网络中的计算资源有利于减少网络上的传输量数据库后端功能：存储管理、查询处理、事务管理。具体包括存取结构、查询计算和优化、并发控制、故障恢复等。数据库前端功能：应用的处理，具体包括表格生成工具，报表书写工具，图形用户界面工具等。43客户客户/服务器数据库系统服务器数据库系统不同的功能划分-事务服务器与数据服务器事务服务器：数据库前端功能由客户完成，后端功能由服务器完成。服务器提供一个接口，使得客户可以发出执行一个动作的请求，服务器响应客户的请求，执行该动作，并将结果送回给客户。数据服务器：数据库前端功能由客户完成，后端功能也大部分由客户完成
16、。客户向服务器发出请求，以文件或页面等为单位对数据进行读取或更新。44客户客户/服务器数据库系统服务器数据库系统集中式或分布式集中式或分布式 - - 单服务器与多服务器系统单服务器与多服务器系统单服务器系统单服务器系统: : 多个客户共享一个服务器多个客户共享一个服务器多服务器系统多服务器系统: : 一个客户可以对多个服务器进行访问。一个客户可以对多个服务器进行访问。客户客户 客户客户 客户客户客户客户客户客户 客户客户 客户客户客户客户.服务器服务器服务器服务器 服务器服务器服务器服务器.网络网络网络网络单服务器系统单服务器系统多服务器系统多服务器系统45客户与服务器间的接口客户与服务器间的
17、接口 客户与服务器间的接口 客户向服务器发出查询请求； 服务器传回给用户查询结果。 客户表达请求的形式：SQL语句、应用编程接口、远程过程调用、46客户与服务器间的接口客户与服务器间的接口（续（续）开开放放数数据据库库互互连连ODBC(Open ODBC(Open Database Database Connectivity) Connectivity) - - 访访问问数数据据库库的的一一种种统统一一界界面标准面标准 数据源DBMS数据源DBMS数据源DBMS驱动程序驱动程序驱动程序应用程序驱动程序管理器47数据库访问标准化接口数据库访问标准化接口：ODBCiODBC（开放数据库互联标准）适
18、用于客户-服务器体系结构，定义客户程序用以连接到数据库系统和发出SQL命令的API客户可以用同一ODBCAPI来连接到任何支持ODBC的数据库系统；ODBC允许用户同时连接到多个数据源并在这些数据源之间进行切换每个数据库系统必须提供一个驱动程序，受客户端的ODBC驱动程序管理器控制，负责与服务器连接和通讯以及进行所有必要的数据和查询格式转换ODBCAPI定义一个CLI(调用层接口)、一个SQL语法定义以及关于允许的CLI调用序列的规则48数据库访问标准化接口数据库访问标准化接口：ODBCODBC应用ODBCAPIODBC驱动管理器Oracle驱动器DB2驱动器其它数据库驱动器OracleOra
19、cle服务器服务器DB2DB2服务器服务器其它数据库服务器其它数据库服务器49并行数据库系统并行数据库系统 利用并行计算机系统提供的并行处理能力，通过并行地使用多个CPU和硬盘来提高处理速度和I/O速度，从而加速数据库的活动。50分布式数据库系统分布式数据库系统 多台计算机通过网络连接，数据驻留在不同计算机中，形成逻辑上的整体，支持本节点的数据访问，也支持其他节点的数据访问；支持局部事务，也支持全局事务。51数据库系统模式的概念数据库系统模式的概念i模式（模式（Schema）：）：模式（Schema）是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，它仅仅涉及到型的描述，不涉及到具体的值。数据库的逻辑
20、结构，是指你在数据库中看到的部分如RDBMS中的表、索引等数据库的物理结构，指数据库的数据文件的存储i实例（实例（Instance）：）：实例（Instance）是模式的一个具体值。52注意注意i实例 （instance）在具体的某一RDBMS中有不同的含义.i如:i在oracle中，database代表存储数据的物理文件iInstance 代表用于访问数据的后台进程及内存结构53数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构i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/内模式映象数据库系统的三级模式结构54数据库系统的二级映象功能与数据独立性
21、数据库系统的二级映象功能与数据独立性i两层映象：两层映象：外模式/模式映象模式/内模式映象i意义：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。551.5数据库系统用户数据库系统用户最终用户应用程序员DBA系统分析员数据表示外模式内模式模式DB应用程序DBMSOS56本章目标本章目标i本章结束时，学员能够：本章结束时，学员能够：i了解术语：数据（了解术语：数据（data）、）、数据库（数据库（Database）、）、数据数据库管理系统（库管理系统（DBMS）、）、数据库系统（数据库系统（DBS）i了解数据模型概念及分类了解数据模型概念及分类i了解数据库系统分类了解数据库系统分类i了解数据库系统用户了解数据库系统用户i熟悉关系模型的概念熟悉关系模型的概念i掌握三级模式概念和两级映象掌握三级模式概念和两级映象i数据库体系结构数据库体系结构57
