数据库系统基本概念课件

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1、数据库原理与应用第第1章章数据库系统基本概念数据库系统基本概念 1.11.1数据库的特点及相关概念数据库的特点及相关概念数据库的特点及相关概念数据库的特点及相关概念 1.1.11.1.1信息与数据信息与数据信息与数据信息与数据 1.1.21.1.2数据管理与数据库数据管理与数据库数据管理与数据库数据管理与数据库 1.1.31.1.3数据库管理系统与信息管理系统数据库管理系统与信息管理系统数据库管理系统与信息管理系统数据库管理系统与信息管理系统 1.21.2数据库技术及发展数据库技术及发展数据库技术及发展数据库技术及发展 1.2.11.2.1手工管理数据阶段的特点手工管理数据阶段的特点手工管理数

2、据阶段的特点手工管理数据阶段的特点 1.2.21.2.2文件系统阶段的数据管理特点和缺陷文件系统阶段的数据管理特点和缺陷文件系统阶段的数据管理特点和缺陷文件系统阶段的数据管理特点和缺陷 1.2.31.2.3数据库系统阶段的到来及其发展数据库系统阶段的到来及其发展数据库系统阶段的到来及其发展数据库系统阶段的到来及其发展 1.2.41.2.4数据库系统阶段的数据管理特点数据库系统阶段的数据管理特点数据库系统阶段的数据管理特点数据库系统阶段的数据管理特点 1.31.3数据库系统的结构数据库系统的结构数据库系统的结构数据库系统的结构 1.3.11.3.1数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构数据库系

3、统的体系结构数据库系统的体系结构 1.3.21.3.2数据库管理系统的功能结构数据库管理系统的功能结构数据库管理系统的功能结构数据库管理系统的功能结构 1.3.31.3.3数据库系统的三级数据模式结构数据库系统的三级数据模式结构数据库系统的三级数据模式结构数据库系统的三级数据模式结构 1.11.1数据库的特点及相关概念数据库的特点及相关概念数据库的特点及相关概念数据库的特点及相关概念 1.1.11.1.1信息与数据信息与数据信息与数据信息与数据“ “信息信息信息信息” ”可以告诉我们有用的事实和知识，可以告诉我们有用的事实和知识，可以告诉我们有用的事实和知识，可以告诉我们有用的事实和知识，“

4、“数据数据数据数据” ”可以可以可以可以更有效地表示、存储和抽取信息。更有效地表示、存储和抽取信息。更有效地表示、存储和抽取信息。更有效地表示、存储和抽取信息。1.1.信息（信息（信息（信息（InformationInformation）、信息特征及作用）、信息特征及作用）、信息特征及作用）、信息特征及作用信息就是新的、有用的事实和知识。信息就是新的、有用的事实和知识。信息具有四个基本特征：信息具有四个基本特征：1)信息的内容是关于客观事物或思想方面的知识；信息的内容是关于客观事物或思想方面的知识；2)信息是有用的，它是人们活动的必需知识；信息是有用的，它是人们活动的必需知识；3)信信息息能能

5、够够在在空空间间和和时时间间上上被被传传递递，在在空空间间上上传传递递信信息息称称为为信信息通信，在时间上传递信息称为信息存储；息通信，在时间上传递信息称为信息存储；4)信息需要一定的形式表示，信息与其表现符号不可分离。信息需要一定的形式表示，信息与其表现符号不可分离。信息的作用：信息的作用：信息的作用：信息的作用：1)1)它可以提高人们对事物的认识，减少人们活动的盲目性；它可以提高人们对事物的认识，减少人们活动的盲目性；它可以提高人们对事物的认识，减少人们活动的盲目性；它可以提高人们对事物的认识，减少人们活动的盲目性；2)2)信信信信息息息息是是是是社社社社会会会会机机机机体体体体进进进进行

6、行行行活活活活动动动动的的的的纽纽纽纽带带带带，社社社社会会会会的的的的各各各各个个个个组组组组织织织织通通通通过过过过信信信信息网相互了解并协同工作，使整个社会协调发展；息网相互了解并协同工作，使整个社会协调发展；息网相互了解并协同工作，使整个社会协调发展；息网相互了解并协同工作，使整个社会协调发展；3)3)信息又是管理活动的核心。信息又是管理活动的核心。信息又是管理活动的核心。信息又是管理活动的核心。数据是用于载荷信息的物理符号。数据是用于载荷信息的物理符号。数据是用于载荷信息的物理符号。数据是用于载荷信息的物理符号。数据的数据的数据的数据的4 4个特征：个特征：个特征：个特征：1)1)数

7、据有数据有数据有数据有“ “型型型型” ”和和和和“ “值值值值” ”之分。之分。之分。之分。2)2)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。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。3)3)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。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。4)4)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。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。2.2.数据（数据（数据（数据（DataData）、数据和信息的关系及数据的特征）、数据和信息的关系及数据的特征）

8、、数据和信息的关系及数据的特征）、数据和信息的关系及数据的特征 1.1.2数据管理与数据库数据管理与数据库围围绕绕着着数数据据所所做做的的工工作作均均称称为为数数据据处处理理。数数据据处处理理是是指指对对数数据据的的收集、组织、整理、加工、存储和传播等工作。收集、组织、整理、加工、存储和传播等工作。数据处理分为数据处理分为3类：类：1)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保存存，在需要的时候能够提供数据；在需要的时候能够提供数据；2)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

9、更有用的数据，以指导或控制人的行为或事物的变化趋势；到更有用的数据，以指导或控制人的行为或事物的变化趋势；3)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的结构、性质和内容，使更多的人得到信息。据的结构、性质和内容，使更多的人得到信息。1.数据处理（数据处理（DataProcessing）及分类）及分类 数数数数据据据据管管管管理理理理工工工工作作作作包包包包括括括括：组组组组织织织织和和和和保保保保存存存存数数数数据据据据，即即即即将将将将收收收收集集集集到到到到的的的的数数数数据据据据合合合合理理理理地地地地分分分分类类类类组组

10、组组织织织织，将将将将其其其其存存存存储储储储在在在在物物物物理理理理载载载载体体体体上上上上，使使使使数数数数据据据据能能能能够够够够长长长长期期期期地地地地被被被被保保保保存存存存；进进进进行行行行数数数数据据据据维维维维护护护护，即即即即根根根根据据据据需需需需要要要要插插插插入入入入新新新新数数数数据据据据、修修修修改改改改原原原原数数数数据据据据和和和和删删删删除除除除失失失失效效效效数数数数据据据据的的的的操操操操作作作作；提提提提供供供供数数数数据据据据查查查查询询询询和和和和数数数数据据据据统统统统计计计计功功功功能能能能，以以以以便便便便快快快快速速速速地地地地得到需要的正确

11、数据，满足各种使用要求。得到需要的正确数据，满足各种使用要求。得到需要的正确数据，满足各种使用要求。得到需要的正确数据，满足各种使用要求。 3.3.数据库（数据库（数据库（数据库（DatabaseDatabase）及数据库中数据的性质）及数据库中数据的性质）及数据库中数据的性质）及数据库中数据的性质数数数数据据据据库库库库（DBDB）是是是是一一一一个个个个按按按按数数数数据据据据结结结结构构构构来来来来存存存存储储储储和和和和管管管管理理理理数数数数据据据据的的的的计计计计算算算算机机机机软软软软件系统。件系统。件系统。件系统。数据库方法与文件方法相比，具有以下两个特征。数据库方法与文件方法

12、相比，具有以下两个特征。数据库方法与文件方法相比，具有以下两个特征。数据库方法与文件方法相比，具有以下两个特征。1)1)数据库中的数据具有数据整体性。数据库中的数据具有数据整体性。数据库中的数据具有数据整体性。数据库中的数据具有数据整体性。2)2)数据库中的数据具有数据共享性。数据库中的数据具有数据共享性。数据库中的数据具有数据共享性。数据库中的数据具有数据共享性。 不同的用户可以按各自的用法使用数据库中的数据。不同的用户可以按各自的用法使用数据库中的数据。不同的用户可以按各自的用法使用数据库中的数据。不同的用户可以按各自的用法使用数据库中的数据。 多个用户可以同时共享数据库中的数据资源。多个

13、用户可以同时共享数据库中的数据资源。多个用户可以同时共享数据库中的数据资源。多个用户可以同时共享数据库中的数据资源。数据库管理系统是提供数据库管理的计算机数据库管理系统是提供数据库管理的计算机系统软件系统软件，数据库应，数据库应用系统是实现某种具体信息管理功能的计算机用系统是实现某种具体信息管理功能的计算机应用软件应用软件。数据库管理。数据库管理系统为数据库应用系统提供了数据库的定义、存储和查询方法，数据系统为数据库应用系统提供了数据库的定义、存储和查询方法，数据库应用系统通过数据库管理系统管理其数据库。库应用系统通过数据库管理系统管理其数据库。数据库管理系统不是应用软件，它不能直接用于诸如工

14、资管理、数据库管理系统不是应用软件，它不能直接用于诸如工资管理、人事管理或资料管理等事务管理工作，但数据库管理系统能够为事务人事管理或资料管理等事务管理工作，但数据库管理系统能够为事务管理提供技术和方法、应用系统的设计平台和设计工具，使相关的事管理提供技术和方法、应用系统的设计平台和设计工具，使相关的事务管理软件很容易设计。务管理软件很容易设计。 1.1.31.1.3数据库管理系统与数据库应用系统数据库管理系统与数据库应用系统数据库管理系统与数据库应用系统数据库管理系统与数据库应用系统数数据据库库管管理理系系统统（DBMS）是是专专门门用用于于管管理理数数据据库库的的计计算算机机系系统统软软件

15、件。数数据据库库管管理理系系统统能能够够为为数数据据库库提提供供数数据据的的定定义义、建建立立、维维护护、查查询询和和统统计计等等操操作作功功能能，并并完完成成对对数数据据完完整整性性、安安全全性性进进行控制的功能。行控制的功能。2.数据库应用系统（数据库应用系统（InformationSystem）及分类）及分类凡凡使使用用数数据据库库技技术术管管理理数数据据（信信息息）的的系系统统都都称称为为数数据据库库应应用用系统（系统（DatabaseApplicationSystem）。）。一个信息系统应携带有足够的信息量。一个信息系统应携带有足够的信息量。信信息息系系统统可可以以被被划划分分为为数

16、数据据传传递递系系统统、数数据据处处理理系系统统和和管管理理信信息系统。息系统。1.1.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（DatabaseManagementSystemDatabaseManagementSystem）的功能及作用）的功能及作用）的功能及作用）的功能及作用4.数据库系统（数据库系统（DatabaseSystem）使用数据库技术设计的计算机系统称为数据库系统。使用数据库技术设计的计算机系统称为数据库系统。一一个个数数据据库库系系统统应应由由计计算算机机硬硬件件、数数据据库库、数数据据库库管管理理系系统统、应用软件和数据库管理员等应用软件和数据库管理

17、员等5部分构成。部分构成。3.管理信息系统（管理信息系统（ManagementInformationSystem）及特点）及特点1)管理信息系统是以数据库技术为基础的。管理信息系统是以数据库技术为基础的。2)管理信息系统一般采用功能选单方式控制程序。管理信息系统一般采用功能选单方式控制程序。 1.21.2数据库技术及发展数据库技术及发展数据库技术及发展数据库技术及发展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 1)1)手工管理阶段不保存大量的数据。手工管理阶段不保存大量的数据。手工管理阶段不保存大量的数据。手工管理阶段不保存大量的数据。2)2)手工管理阶段没有软件系统

18、对数据进行管理。手工管理阶段没有软件系统对数据进行管理。手工管理阶段没有软件系统对数据进行管理。手工管理阶段没有软件系统对数据进行管理。 在在在在手手手手工工工工管管管管理理理理阶阶阶阶段段段段，由由由由于于于于没没没没有有有有专专专专门门门门的的的的软软软软件件件件管管管管理理理理数数数数据据据据，程程程程序序序序员员员员不不不不仅仅仅仅要要要要规规规规定定定定数数数数据据据据的的的的逻逻逻逻辑辑辑辑结结结结构构构构，而而而而且且且且还还还还要要要要在在在在程程程程序序序序中中中中设设设设计计计计物物物物理理理理结结结结构构构构，即即即即要要要要设计数据的存储结构、存取方法和输入输出方法等。

19、设计数据的存储结构、存取方法和输入输出方法等。设计数据的存储结构、存取方法和输入输出方法等。设计数据的存储结构、存取方法和输入输出方法等。3)3)手工管理阶段基本上没有手工管理阶段基本上没有手工管理阶段基本上没有手工管理阶段基本上没有“ “文件文件文件文件” ”概念。概念。概念。概念。4)4)手工管理阶段一组数据对应一个程序。手工管理阶段一组数据对应一个程序。手工管理阶段一组数据对应一个程序。手工管理阶段一组数据对应一个程序。 手手手手工工工工管管管管理理理理阶阶阶阶段段段段的的的的数数数数据据据据是是是是面面面面向向向向应应应应用用用用的的的的，即即即即使使使使两两两两个个个个应应应应用用用

20、用程程程程序序序序涉涉涉涉及及及及某某某某些些些些相相相相同同同同的的的的数数数数据据据据，也也也也必必必必须须须须各各各各自自自自定定定定义义义义，无无无无法法法法相相相相互互互互利利利利用用用用、互互互互相相相相参参参参照照照照。所所所所以程序与程序之间有大量重复数据。以程序与程序之间有大量重复数据。以程序与程序之间有大量重复数据。以程序与程序之间有大量重复数据。 1.2.11.2.1手工管理数据阶段的特点手工管理数据阶段的特点手工管理数据阶段的特点手工管理数据阶段的特点 1.2.21.2.2文件系统阶段的数据管理特点和缺陷文件系统阶段的数据管理特点和缺陷文件系统阶段的数据管理特点和缺陷文

21、件系统阶段的数据管理特点和缺陷1.文件管理阶段的数据管理特点文件管理阶段的数据管理特点1)1)管理的数据以文件的形式长久地被保存在计算机的外存中。管理的数据以文件的形式长久地被保存在计算机的外存中。管理的数据以文件的形式长久地被保存在计算机的外存中。管理的数据以文件的形式长久地被保存在计算机的外存中。2)2)文件系统有专门的数据管理软件提供有关数据存取、查询及维护功能。文件系统有专门的数据管理软件提供有关数据存取、查询及维护功能。文件系统有专门的数据管理软件提供有关数据存取、查询及维护功能。文件系统有专门的数据管理软件提供有关数据存取、查询及维护功能。 它它它它能能能能够够够够为为为为程程程程

22、序序序序和和和和数数数数据据据据之之之之间间间间提提提提供供供供存存存存取取取取方方方方法法法法，为为为为数数数数据据据据文文文文件件件件的的的的逻逻逻逻辑辑辑辑结结结结构构构构与与与与存存存存储储储储结构提供转换方法。结构提供转换方法。结构提供转换方法。结构提供转换方法。 这这这这样样样样程程程程序序序序员员员员在在在在设设设设计计计计程程程程序序序序时时时时可可可可以以以以把把把把经经经经历历历历集集集集中中中中到到到到算算算算法法法法上上上上，而而而而不不不不必必必必过过过过多多多多地地地地考考考考虑虑虑虑物理细节。物理细节。物理细节。物理细节。3)3)文件系统中的数据文件已经具有多样化

23、。文件系统中的数据文件已经具有多样化。文件系统中的数据文件已经具有多样化。文件系统中的数据文件已经具有多样化。文件系统中不仅有索引文件、链接文件、直接存储文件等多种形式。文件系统中不仅有索引文件、链接文件、直接存储文件等多种形式。文件系统中不仅有索引文件、链接文件、直接存储文件等多种形式。文件系统中不仅有索引文件、链接文件、直接存储文件等多种形式。4)4)文件系统的数据存取是以记录为单位的。文件系统的数据存取是以记录为单位的。文件系统的数据存取是以记录为单位的。文件系统的数据存取是以记录为单位的。 在在在在文文文文件件件件系系系系统统统统中中中中，只只只只有有有有通通通通过过过过对对对对整整整

24、整条条条条记记记记录录录录的的的的读读读读写写写写操操操操作作作作，才才才才能能能能获获获获得得得得其其其其中中中中数数数数据据据据项项项项的信息，不能直接对记录的数据项进行数据存取操作。的信息，不能直接对记录的数据项进行数据存取操作。的信息，不能直接对记录的数据项进行数据存取操作。的信息，不能直接对记录的数据项进行数据存取操作。2. 2. 2. 2. 文件系统在数据管理上的主要缺点文件系统在数据管理上的主要缺点文件系统在数据管理上的主要缺点文件系统在数据管理上的主要缺点1)1)文件系统的数据冗余度（文件系统的数据冗余度（文件系统的数据冗余度（文件系统的数据冗余度（RedundancyRedu

25、ndancy）大。大。大。大。文件系文件系统采用面向采用面向对象的象的设计思想，系思想，系统中的数据文件都是中的数据文件都是与与应用程序相用程序相对应的。当不同的的。当不同的应用程序所需要的数据有部用程序所需要的数据有部分相同分相同时，也必，也必须建立各自的文件，而不能共享相同的数建立各自的文件，而不能共享相同的数据。据。2)2)文件系统中缺乏数据与程序独立性。文件系统中缺乏数据与程序独立性。文件系统中缺乏数据与程序独立性。文件系统中缺乏数据与程序独立性。 文文文文件件件件系系系系统统统统中中中中的的的的数数数数据据据据文文文文件件件件是是是是为为为为某某某某一一一一特特特特定定定定应应应应用

26、用用用服服服服务务务务的的的的，数数数数据据据据文文文文件件件件的的的的可可可可重复利用率非常低。重复利用率非常低。重复利用率非常低。重复利用率非常低。 当当当当数数数数据据据据的的的的逻逻逻逻辑辑辑辑结结结结构构构构改改改改变变变变时时时时，必必必必须须须须修修修修改改改改它它它它的的的的应应应应用用用用程程程程序序序序，同同同同时时时时也也也也要要要要修修修修改文件结构的定义。改文件结构的定义。改文件结构的定义。改文件结构的定义。应用程序的改变将影响到文件数据结构的改变。应用程序的改变将影响到文件数据结构的改变。应用程序的改变将影响到文件数据结构的改变。应用程序的改变将影响到文件数据结构的

27、改变。 1.2.41.2.4数据库系统阶段的数据管理特点数据库系统阶段的数据管理特点数据库系统阶段的数据管理特点数据库系统阶段的数据管理特点数据库系统和文件系统相比具有以下主要特点数据库系统和文件系统相比具有以下主要特点:1. 1.数据库设计时面向数据模型对象数据库设计时面向数据模型对象数据库设计时面向数据模型对象数据库设计时面向数据模型对象2. 2. 数数数数据据据据库库库库设设设设计计计计的的的的基基基基础础础础是是是是数数数数据据据据模模模模型型型型。在在在在进进进进行行行行数数数数据据据据库库库库设设设设计计计计时时时时，要要要要站站站站在在在在全全全全局局局局需需需需要要要要的的的的

28、角角角角度度度度抽抽抽抽象象象象和和和和组组组组织织织织数数数数据据据据；要要要要完完完完整整整整地地地地、准准准准确确确确地地地地描描描描述述述述数数数数据据据据自身和数据之间联系的情况；要建立适合整体需要的数据模型自身和数据之间联系的情况；要建立适合整体需要的数据模型自身和数据之间联系的情况；要建立适合整体需要的数据模型自身和数据之间联系的情况；要建立适合整体需要的数据模型2.2.数据库系统的数据冗余度小、数据共享度高数据库系统的数据冗余度小、数据共享度高数据库系统的数据冗余度小、数据共享度高数据库系统的数据冗余度小、数据共享度高 数数据据冗冗余余度度小小是是指指重重复复的的数数据据少少。

29、减减少少冗冗余余数数据据可可以以节节约约存存储储空间、避免数据的不一致问题、避免数据统计错误。空间、避免数据的不一致问题、避免数据统计错误。数据共享度高的优点：数据共享度高的优点：数据共享度高的优点：数据共享度高的优点：1) 1) 1) 1) 系统现有用户或程序可以共同享用数据库中的数据。系统现有用户或程序可以共同享用数据库中的数据。系统现有用户或程序可以共同享用数据库中的数据。系统现有用户或程序可以共同享用数据库中的数据。2) 2) 2) 2) 当当当当系系系系统统统统需需需需要要要要扩扩扩扩充充充充时时时时，新新新新用用用用户户户户或或或或新新新新程程程程序序序序还还还还可可可可以以以以共

30、共共共享享享享原原原原有有有有的的的的数数数数据据据据资源。资源。资源。资源。3) 3) 3) 3) 多用户或多程序可以在同一时刻共同使用同一数据。多用户或多程序可以在同一时刻共同使用同一数据。多用户或多程序可以在同一时刻共同使用同一数据。多用户或多程序可以在同一时刻共同使用同一数据。3. 3. 3. 3. 数据库系统的数据和程序之间具有较高的独立性数据库系统的数据和程序之间具有较高的独立性数据库系统的数据和程序之间具有较高的独立性数据库系统的数据和程序之间具有较高的独立性由于数据库中的数据定义功能（即描述数据结构和存储方由于数据库中的数据定义功能（即描述数据结构和存储方式的功能）和数据管理功

31、能（即实现数据查询、统计和增式的功能）和数据管理功能（即实现数据查询、统计和增删的功能）是由删的功能）是由DBMS提供的，所以数据对应用程序的依提供的，所以数据对应用程序的依赖程度大大降低，数据和程序之间具有较高的独立性。赖程度大大降低，数据和程序之间具有较高的独立性。（1）数据的物理独立性）数据的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。的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。（2）数据的逻辑独立性）数据的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

32、据的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。逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。4.4.数数数数据据据据库库库库系系系系统统统统通通通通过过过过DBMSDBMS进进进进行行行行数数数数据据据据安安安安全全全全性性性性、完完完完整整整整性性性性、并并并并发发发发控制和数据恢复控制控制和数据恢复控制控制和数据恢复控制控制和数据恢复控制数据的安全性（数据的安全性（Security）保护）保护使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据，保使每个用户只能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。护数据以防止不合法的使

33、用造成的数据的泄密和破坏。数据的完整性（数据的完整性（Integrity）检查）检查将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一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。定的关系。并发（并发（Concurrency）控制）控制对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰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。而得到错误的结果。数据库恢复（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。将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。5.5.数据库中数据的最小存取单位是数据项数据库中数据的最小存取单位是数据项数据库中数据的最小存取单

34、位是数据项数据库中数据的最小存取单位是数据项 1.31.3数据库系统的结构数据库系统的结构数据库系统的结构数据库系统的结构 1.3.11.3.1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数据库系统的体系结构1.1.数据库系统需要的硬件资源及对硬件的要求数据库系统需要的硬件资源及对硬件的要求数据库系统需要的硬件资源及对硬件的要求数据库系统需要的硬件资源及对硬件的要求持持持持数数数数据据据据库库库库系系系系统统统统的的的的计计计计算算算算机机机机硬硬硬硬件件件件资资资资源源源源包包包包括括括括CPUCPUCPUCPU、内内内内存存存存、外外外外存及其他外部设备。存及其他外部设备。

35、存及其他外部设备。存及其他外部设备。1)1)计算机内存要尽量大。计算机内存要尽量大。计算机内存要尽量大。计算机内存要尽量大。2)2)计算机外存也要尽量大。计算机外存也要尽量大。计算机外存也要尽量大。计算机外存也要尽量大。3)3)计算机的数据传输速度要快。计算机的数据传输速度要快。计算机的数据传输速度要快。计算机的数据传输速度要快。2. 2. 2. 2. 数据库系统的软件组成数据库系统的软件组成数据库系统的软件组成数据库系统的软件组成软软软软 件件件件 中中中中 包包包包 括括括括 操操操操 作作作作 系系系系 统统统统 （ OSOSOSOS） 、 数数数数 据据据据 库库库库 管管管管 理理理

36、理 系系系系 统统统统（DBMSDBMSDBMSDBMS）、主语言系统、应用程序软件和数据库。）、主语言系统、应用程序软件和数据库。）、主语言系统、应用程序软件和数据库。）、主语言系统、应用程序软件和数据库。3.3.数据库系统的人员组成及数据库管理员的职责数据库系统的人员组成及数据库管理员的职责数据库系统的人员组成及数据库管理员的职责数据库系统的人员组成及数据库管理员的职责 数数数数据据据据库库库库系系系系统统统统的的的的人人人人员员员员由由由由软软软软件件件件开开开开发发发发人人人人员员员员、软软软软件件件件使使使使用用用用人人人人员员员员及及及及软软软软件件件件管管管管理理理理人人人人员员

37、员员组组组组成成成成。软软软软件件件件管管管管理理理理人人人人员员员员称称称称为为为为数数数数据据据据库库库库管管管管理理理理员员员员（DataDataBaseBaseAdministratorAdministrator，简称，简称，简称，简称DBADBA），职责为：），职责为：），职责为：），职责为： 1)DBA1)DBA应参与数据库和应用系统的设计。应参与数据库和应用系统的设计。应参与数据库和应用系统的设计。应参与数据库和应用系统的设计。2)DBA2)DBA应参与决定数据库的存储结构和存取策略的工作。应参与决定数据库的存储结构和存取策略的工作。应参与决定数据库的存储结构和存取策略的工作。应

38、参与决定数据库的存储结构和存取策略的工作。3)DBA3)DBA要负责定义数据的安全性要求和完整性条件。要负责定义数据的安全性要求和完整性条件。要负责定义数据的安全性要求和完整性条件。要负责定义数据的安全性要求和完整性条件。4)DBA4)DBA负责监视和控制数据库系统的运行，负责系统的维护负责监视和控制数据库系统的运行，负责系统的维护负责监视和控制数据库系统的运行，负责系统的维护负责监视和控制数据库系统的运行，负责系统的维护和数据恢复工作。和数据恢复工作。和数据恢复工作。和数据恢复工作。5)DBA5)DBA负责数据库的改进和重组。负责数据库的改进和重组。负责数据库的改进和重组。负责数据库的改进和

39、重组。 1.3.21.3.2数据库管理系统的功能结构数据库管理系统的功能结构数据库管理系统的功能结构数据库管理系统的功能结构 1.1.数据定义功能数据定义功能数据定义功能数据定义功能2.2.数据操纵功能数据操纵功能数据操纵功能数据操纵功能3.3.数据库的建立和维护功能数据库的建立和维护功能数据库的建立和维护功能数据库的建立和维护功能4.4.数据库的运行管理功能数据库的运行管理功能数据库的运行管理功能数据库的运行管理功能 1.3.31.3.3数据库系统的三级数据模式结构数据库系统的三级数据模式结构数据库系统的三级数据模式结构数据库系统的三级数据模式结构数数据据库库的的三三级级模模式式是是指指逻逻

40、辑辑模模式式、外外模模式式（子子模模式式）、内内模模式（物理模式）。式（物理模式）。1.1.数据库的三级模式结构数据库的三级模式结构数据库的三级模式结构数据库的三级模式结构(1)逻辑模式（逻辑模式（Schema）及概念数据库）及概念数据库逻辑模式是对数据库中数据的整体逻辑结构和特征的描述。逻辑模式是对数据库中数据的整体逻辑结构和特征的描述。逻辑模式是对数据库中数据的整体逻辑结构和特征的描述。逻辑模式是对数据库中数据的整体逻辑结构和特征的描述。以逻辑模式为框架的数据库为概念数据库。以逻辑模式为框架的数据库为概念数据库。以逻辑模式为框架的数据库为概念数据库。以逻辑模式为框架的数据库为概念数据库。(

41、2)(2)外模式（外模式（外模式（外模式（ExternalSchemaExternalSchema）及用户数据库）及用户数据库）及用户数据库）及用户数据库外模式也称子模式（外模式也称子模式（外模式也称子模式（外模式也称子模式（SubschemaSubschema），它是对各个用户或程序），它是对各个用户或程序），它是对各个用户或程序），它是对各个用户或程序所涉及到的数据的逻辑结构和数据特征的描述。所涉及到的数据的逻辑结构和数据特征的描述。所涉及到的数据的逻辑结构和数据特征的描述。所涉及到的数据的逻辑结构和数据特征的描述。以子模式为框架的数据库为用户数据库。以子模式为框架的数据库为用户数据库。以

42、子模式为框架的数据库为用户数据库。以子模式为框架的数据库为用户数据库。(3)(3)内模式（内模式（内模式（内模式（InternalSchemaInternalSchema）及物理数据库）及物理数据库）及物理数据库）及物理数据库内内内内模模模模式式式式也也也也叫叫叫叫存存存存储储储储模模模模式式式式（AccessAccessSchemaSchema）或或或或物物物物理理理理模模模模式式式式（PhysicalPhysicalSchemaSchema），它是数据的内部表示或底层描述。），它是数据的内部表示或底层描述。），它是数据的内部表示或底层描述。），它是数据的内部表示或底层描述。以物理模式为框架

43、的数据库为物理数据库。以物理模式为框架的数据库为物理数据库。以物理模式为框架的数据库为物理数据库。以物理模式为框架的数据库为物理数据库。2.数据库系统的二级映象技术及作用数据库系统的二级映象技术及作用1)1)外外外外模模模模式式式式/ /模模模模式式式式的的的的映映映映象象象象：定定定定义义义义并并并并保保保保证证证证了了了了外外外外模模模模式式式式与与与与数数数数据据据据模模模模式式式式之之之之间间间间的对应关系。的对应关系。的对应关系。的对应关系。2)2)模模模模式式式式/ /内内内内模模模模式式式式的的的的映映映映象象象象及及及及作作作作用用用用：定定定定义义义义并并并并保保保保证证证证

44、了了了了数数数数据据据据的的的的逻逻逻逻辑辑辑辑模模模模式式式式与内模式之间的对应关系。与内模式之间的对应关系。与内模式之间的对应关系。与内模式之间的对应关系。 数据库系统模式的概念数据库系统模式的概念“型型”和和“值值”的概念的概念型型（Type）对某一类数据的结构和属性的说明对某一类数据的结构和属性的说明值值（Value）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：记录型：（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）（学号，姓名，性别，系别，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）

45、数据库系统模式的概念（续）数据库系统模式的概念（续）模式的概念模式的概念模式（模式（Schema）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是型的描述是型的描述反映的是数据的结构及其联系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数据库系统模式的概念（续）数据库系统模式的概念（续）模式的概念（续）模式的概念（续）模式的一个实例（模式的一个实例（Instance）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数据库系统的三级模式

46、结构数据库数据库1模式（模式（Schema）模式（也称逻辑模式）模式（也称逻辑模式）数据库中数据库中全体数据全体数据的逻辑结构和特征的描述的逻辑结构和特征的描述所有用户的所有用户的公共公共数据视图，综合了所有用户的需求数据视图，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模式的定义数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围

47、等）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之间的联系数据有关的安全性、完整性要求数据有关的安全性、完整性要求2.外模式（外模式（ExternalSchema）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）使用的使用的局部局部数据的逻辑结构和特征的描述数据的逻辑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，是是与与某某一一应应用用有有关关的数据的逻辑表示的数据的逻辑表示外模式（续）外模式（续）外模式的地位：介于模式与应用之间外模式的地位：介于模式与应用之间模式与外模式的关

48、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一一个个数数据据库库可可以以有有多多个个外外模模式式。反反映映了了不不同同的的用用户户的的应用需求、看待数据的方式、对数据保密的要求应用需求、看待数据的方式、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、类类型型、长长度度、保密级别等都可以不同保密级别等都可以不同外模式与应用的关系：一对多外模式与应用的关系：一对多同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所使用，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。但一个应用程序只能使用一个外模式。外

49、模式（续）外模式（续）外模式的用途外模式的用途保保证证数数据据库库安安全全性性的的一一个个有有力力措措施施。每每个个用用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据户只能看见和访问所对应的外模式中的数据保证数据独立性的一个有力措施。保证数据独立性的一个有力措施。3内模式（内模式（InternalSchema）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树树结结构构存存储储，按按hash方法存储）方法存储）索引的组织方式索引的组织

50、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三级模式与二级映象三级模式与二级映象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级级映映象象在在DBMS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二级映象功能二级映象功能1外模式模式映象外模式模式映象2模式内模式映象模式内模式映象1外模式模式映象外模式模式映象什么是外模式模式映象什么是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一个外模式都对应一个外模式模式映象每一个

51、外模式都对应一个外模式模式映象映象定义通常包含在各自外模式的描述中映象定义通常包含在各自外模式的描述中外模式模式映象（续）外模式模式映象（续）外外模模式式模模式式映映象象的的用用途途：保保证证数数据据的的逻辑独立性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式模式映象，使外模式保持不变模式模式映象，使外模式保持不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序的的逻逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。辑独立性，简称数据的逻辑独立性。2模式内模式映象模式内模式映象

52、什么是模式内模式映象什么是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辑结结构构与与存存储储结结构构之之间间的的对对应应关关系系。例例如如，说说明明逻逻辑记录和字段在内部是如何表示的辑记录和字段在内部是如何表示的数据库中模式内模式映象是唯一的数据库中模式内模式映象是唯一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模式内模式映象（续）模式内模式映象（续）模模式式内内模模式式映映象象的的用用途途：保保证证数数据据的的物理独立性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式内模式映象，使模式保持不变内模式映象，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的物物理独立性，简称数据的物理独立性。理独立性，简称数据的物理独立性。